книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
Представление объектов пользователя . ИМО разработало специальный каталог для объектов оператора под названием «Морские навигационные объекты», который представлен как приложение S52. Изготовители ЭКДИС должны гарантировать, что эти объекты могут генерироваться, редактироваться и удаляться, как это требуется ИМО. Единицы измерений . Для отображаемых в ЭКДИС числовых данных должны использоваться следующие единицы измерений: • Местоположение (широта и долгота): в градусах, минутах и тысячных долях минуты в системе координат WGS84; • Глубина: в метрах и дециметрах; • Высота: в метрах; • Расстояние: в морских милях и десятых, или в метрах; • Скорость: в узлах и десятых. 186 Требования к дисплею . Эффективный размер экрана для представления карты в ЭКДИС должен быть не менее 270х270 мм 2 , а размер пикселя не должен превышать 0.3 мм. Необходимо, чтобы ЭКДИС обеспечивала ясную видимость отображаемых на экране монитора данных более чем одним наблюдателем в условиях нормальной освещенности, как днем, так и ночью. Непрерывность отображения картографической информации Бумажная карта и СЭНК являются различными способами представления пространственных данных. Бумажная карта – это собственно носитель информации, состав которой не может измениться. Электронная карта – результат визуализации на экране дисплея определенной части данных ЭК, хранимых в памяти. Состав информации на отображаемой электронной карте пользователь может оптимизировать применительно к условиям плавания и к решаемым задачам. Различаются и требования к прокладке на бумажной карте и к мониторингу позиции судна на ЭК, который может осуществляться в разных масштабах, с разной ориентацией, в режиме истинного или относительного движения. В любом из этих случаев предписано обеспечивать непрерывность отображаемых картографических данных (бесшовное отображение), включая районы перехода судна с одной карты на другую. При электронной прокладке не должно быть «пробелов» в показываемой обстановке и «скачков масштаба» при переходе с карты на карту. Всегда должна обеспечиваться возможность просмотра на экране по носу или по бортам судна необходимой для безопасного судовождения акватории без нарушения целостности изображения попавшего на экран района. 5.3. Виды и методы представления картографической информации. Информация карты при отображении играет двойную роль. С одной стороны, она представляет данные о внешней для судна среде. С другой стороны, она является задним планом, обеспечивающим наглядность относящейся к навигации информации. На фоне карты легко оцениваются данные о положении своего судна и встречных судов, сведения о течениях, ветре, волнении и другая метеорологическая и гидрологическая информация. 187 Поэтому картографическая информация, по крайней мере, ее основная часть – это тот слой данных, который желательно иметь на экране НИС всегда. Представление пространственных данных в растровых форматах ограничивает возможности манипулирования с изображением карты на экране. Поэтому ниже рассматриваются виды и методы отображения, применяемые в системах с векторными картами. Некоторые из этих методов могут быть реализованы и при показе растровых карт. 5.3.1. Виды отображения данных карт. Режимы отображения . Навигационная обстановка на экране НИС может представляться в истинном и в относительном движении. В режиме истинного движения карта неподвижна, а условный знак судна перемещается по ней в соответствии с путевым углом и путевой скоростью судна. При подходе символа судна к краю экрана автоматически осуществляется сдвиг изображения карты, чтобы судно не ушло с экрана. Правила такого смещения карты в НИС неодинаковы. В одних системах сдвиг карты осуществляется по линии путевого угла, в других она смещается так, чтобы условный знак судна попадал в указанную оператором область, в третьих НИС используются отличные от названных правила. В режиме относительного движения отображаемый символ судна не имеет линейного перемещения и находится в центре экрана. Изображение карты «плывет» относительно отметки судна со скоростью, равной и противоположно направленной вектору путевой скорости судна. Если судно представлено в масштабе контуром своего корпуса, то при отображении символ судна ориентирован по курсу и меняет свое направление при его изменении. Виды ориентации карты . В НИС обеспечивается возможность ориентировать карту по разным направлениям, чаще всего, «по норду», «по курсу», «по стабилизированному курсу». Иногда добавляется ориентация карты «по оси фарватера»и по любому другому, задаваемому в цифровом виде направлению. Это объясняется тем, что для решения одних навигационных задач наиболее подходящей является установка карты «по норду», для других – «по курсу», а для некоторых задач – отличный от первых двух вид ориентации. Для морских ЭКДИС обязательной является ориентация «по норду ». Она удобна при просмотре карт, при выполнении предварительной прокладки, при плавании вдали от берегов и, кроме того, одинакова с ориентацией бумажных карт, что упрощает сравнение электронной прокладки с графической. Для целей вождения судна в узкостях и в других стесненных водах такая ориентация менее 188 пригодна, так как на карте направления на объекты относительно вертикальной оси экрана не совпадают с их курсовыми углами при наблюдении из рулевой рубки. При ориентации изображения «по курсу» объекты на карте, при взгляде на дисплей, расположены по направлениям, соответствующим направлениям их видимости относительно диаметральной плоскости судна при наблюдении из рулевой рубки. Это положительная черта при плавании в узкостях и в других стесненных водах. Недостатком отображения при такой ориентации являются непрерывные достаточно быстрые смещения изображения на экране то в одну, то в другую сторону при рыскании судна на волнении, затрудняющие разбор содержания карты. Для уменьшения смещений изображения на экране в условиях волнения используется ориентация «по стабилизированному курсу». Он представляет собой осредненное значение курса, свободное от изменений вправо и влево, вызванных рысканием под действием волн. В процессе изменения курса изображение ориентированной «по курсу» карты вращается и при быстром повороте может оказаться нечитаемым. Это недостаток ориентации «по курсу». Проекции карты . При построении навигационных ЭК на экране дисплея отдается предпочтение наиболее отвечающим целям судовождения проекциям Меркатора: нормальной (НПМ) для широт в диапазоне 0 ÷85 0 или поперечной (ППМ) – 80 ÷90 0 За главную параллель карты в НПМ обычно принимается параллель, проходящая через центр экрана. Выбираемый в НИС масштаб изображения обстановки определяет масштаб карты по главной параллели. Содержание и вид ЭНК соответствует специальной публикации МГО S52, и является единообразным для всех ЭКДИС. Показываемые в ЭКДИС условные знаки объектов ЭНК по сравнению с символами официальных бумажных карт упрощены с целью обеспечения максимальной четкости и наглядности при всех условиях наблюдения. Отображение карты в разных масштабах . Для удобства пользования электронная карта может отображаться как в оригинальном масштабе , которому соответствуют ее данные, так и в других масштабах. Масштаб, в котором карта показывается на экране дисплея, носит название масштаба ее отображения. Представление на мониторе карты в более крупном масштабе, чем оригинальный, называется перемасштабированием (overscale). Следует иметь ввиду, что при перемасштабировании карта может оказаться недогруженной, т.е. недостаточно подробной. 189 Отображение на дисплее карты в масштабе меньшем оригинального называется недомасштабированием (underscale). Если не принимаются специальные меры, то при недомасштабировании электронная карта может оказаться перегруженной информацией. С изменением масштаба ЭК связаны понятия наибольшего и наименьшего масштабов ее отображения. Наибольший (наименьший) масштаб ЭК – это значение самого крупного (мелкого) масштаба, в котором в системе может представляться определенная карта. 5.3.2. Обеспечение наглядности карт. Для того, чтобы электронная карта в НИС была наглядной и не содержала ненужную информацию, используется ряд приемов и методов, часть из которых характеризуется ниже. Для обеспечения легкости восприятия данных символика электронных карт базируется на знакомых условных обозначениях объектов на бумажных картах с некоторыми упрощающими изменениями, обеспечивающими лучшую наглядность. По размеру символы точечных объектов электронных карт несколько больше знаков бумажных карт, порядка в 3 1 1 раза. Для неразрывного отображения обстановки вокруг судна на стыках карт применяется, так называемое, их бесшовное представление (seamless chart data display). Оно состоит в отображении участков соседних карт на экране в виде единого района. Основные используемые на судах базы картографических векторных данных обеспечивают возможность бесшовного отображения карт их коллекций. Кроме того, в современных НИС с несколькими коллекциями ЭК имеются программные средства для бесшовного представления районов, состоящих из участков карт разных графических форматов, включая комбинацию растровых и векторных. Система в этом случае автоматически приводит разнородные данные карт к одному масштабу и ориентации и совмещает изображение фрагментов карт. Если в комбинацию данных входят растровые карты, то автоматически для составной карты выбирается ориентация «по норду». Например, система Navi-Sailor 3000 фирмы «Транзас» позволяет бесшовно представлять соседние участки шести видов карт. В НИС обычно обеспечивается возможность показа на экране и границ соседних карт при их бесшовном отображении. С целью предотвращения перегруженности карты при недомасштабировании применяются операции генерализации. 190 Под генерализацией(Generalization) изображения электронной карты в НИС понимается процедура, с помощью которой при недомасштабировании отдельные КО показываются упрощенно, либо не отображаются, в соответствии с используемым масштабом, чтобы избежать перегруженности карты. Генерализация позволяет выделить главные объекты, которые должны быть помещены на карте, и отбросить второстепенные, мешающие восприятию главных. Основными методами генерализации являются: - отбор изображаемых объектов; - упрощение рисовки контуров, - укрупнение характеристик объекта и др. В НИС применяется автоматическая генерализация, называемая также алгоритмической. Она представляет собой формализованный отбор, сглаживание (упрощение) или фильтрацию изображения в соответствии с заданными алгоритмами и формальными критериями. Для привлечения внимания судоводителя к опасным объектам или элементам, представляющих для него интерес, используются методы «подсвечивания» (Highlighting) символов: выделение их красным или другим привлекающим внимание цветом, большей яркостью, миганием, либо комбинацией этих способов. Этот метод применяется для выделения по требованию оператора интересующих его объектов: препятствий, областей с глубинами меньшими заданной, якорных стоянок и других видов районов, и т.д. С целью привлечения внимания оператора в НИС используется также звуковая и визуальная сигнализация в случаях: – Отсутствия следующей карты в КБД; – Пересечения безопасной изобаты; – Превышения заданного отклонения от линии пути; – Приближения к точке поворота; – Разности между планируемым (вычисленным) и действительным временем прихода в точку поворота; – Перемасштабирования и недомасштабирования; – Приближения к отдельной навигационной опасности или к опасной области; – Пересечения границ запретных акваторий и других районов с особыми условиями плавания; – Разных геодезических датумах карты и системы определения места; – Приближения других судов; – Непрохождения контрольного теста; – Конца/начала вахты; – Неправильного функционирования системы; – Невозможности обсервации; – И в других. 191 Для оптимизации содержания показываемой на карте информации в соответствии с условиями плавания применяются: • операция селекции картографических объектов; • многооконный режим работы дисплея; • выделение опасной для судна изобаты; • всплывающие данные. Селекция картографических объектов (Selection) – это рациональный избирательный выбор для отображения картографических объектов с отличительными характеристиками принадлежности к одному типу. Она позволяет путем включения/отключения определенных классов КО изменять нагрузку отображаемой карты. Для ЭКДИС определены три категории данных СЭНК: - Базовая нагрузка (всегда должна быть на экране); - Стандартная нагрузка (должна включаться одним действием оператора); - Вся другая информация (может отображаться в целом либо по классам объектов). Многооконный режим позволяет, например, в одном окне с мелким масштабом на ориентированной «по норду» карте показать судно в истинном режиме движения, а в другом – на карте крупного масштаба, представить его в относительном режиме с ориентацией «по курсу». При таком отображении одновременно обеспечивается: просмотр обширного района по линии будущего пути, представление детальной обстановки около судна, использование достоинств ориентации «по курсу» и «по норду», а также истинного и относительного режимов. Выделение опасной изобаты производится по введенным судоводителем данным с целью разделения на экране НИС акваторий с опасными и безопасными для судна глубинами. Для предупреждения о подходе к берегу, или с другой целью, может быть выполнено выделение и другой изобаты, с глубиной значительно большей осадки судна. На современном этапе в морских ЭКДИС значения глубин на экране предписано показывать от нуля глубин ЭНК, т.е. значения глубин не должны исправляться высотами прилива. Использование «всплывающих характеристик» . Наличие на карте характеристик маяков, знаков и других средств навигационного ограждения загромождает карту информацией, которая требуется только в отдельных случаях. Кроме селекции данных, одним из применяемых в НИС методов разгрузки карты от ненужных элементов и, в то же время, обеспечивающих их получение в случае необходимости, является использование «всплывающих 192 характеристик», появляющихся при наведении курсора на то или иное средство ограждения. Отображение данных карты по приоритету . Для показа электронных карт используется ряд правил. Одним из них является отображение накладывающихся друг на друга объектов (близко лежащих или в одном месте находящихся) в соответствии с их иерархией. Т.е., если символы одних элементов накладываются при выбранном масштабе на другие, то показываются данные, высшие по иерархии (приоритету отображения). Для ЭКДИС определен следующий минимум информационных слоев, представляемых по приоритету (начиная от высшего до низшего): – ЭКДИС предупреждения и сообщения; – Данные гидрографических организаций; – Информация извещений мореплавателям; – Предостережения гидрографических служб; – Данные гидрографических организаций о заполнении цветом; – Данные гидрографических организаций, предоставляемые по требованию; – Информация РЛС; – Данные пользователя; – Данные производителя ЭКДИС; – Информация пользователя о заполнении цветом; – Информация производителя ЭКДИС о заполнении цветом. С целью упрощения глазомерной оценки координат, расстояний, направлений, на карте могут отображаться: сетка меридианов и параллелей, неподвижные круги дальности, охранная зона, курсовая черта, направление на север. Для детального просмотра участков карты в ЭКДИС применяется функция «электронной лупы» (zooming), позволяющая выделить любой участок карты и отобразить его в рамках всего экрана. В результате удается просмотреть перекрывающиеся при изображении с мелким масштабом элементы карты в отдельности. Довольно часто это случается с характеристиками рядом лежащих на карте объектов, вследствие чего ряд из них не отображается. При использовании «электронной лупы» можно обеспечить представление на экране всех элементов карты выделенного участка. Приспособление карты к разным условиям освещенности . При отображении ЭК в неодинаковых условиях освещенности используются различные палитры (таблицы) цветов, чтобы не ухудшать способность судоводителя вести наблюдение за окружающей обстановкой. Количество таких таблиц может быть разным, обычно от трех до пяти. 193 Для карт ЭКДИС Международной гидрографической организацией в спецификации S52 (Приложение 2) установлены следующие цветовые палитры: 1. яркое солнце; 2. ясный день; 3. пасмурный день; 4. сумерки; 5. ночь. Нередки случаи, когда кроме палитр МГО, в НИС используются выбранные производителем таблицы цветов, в частности, и таблица цветов привычных бумажных карт. Для приспособления к изменению освещенности, вместо смены палитры цветов (либо в дополнение к ней), применяется изменение яркости изображения карты При наличии в рулевой рубке простого фотометра системой может выполняться |