Гагарский Д. Краткийкурс лекций. Спб. Гмаим адм. Со. Макарова, 2004. 92
 Скачать 1.05 Mb.
|
|
Гагарский Д.А. Электронные картографическиесистемывсовременномсудовождении: Краткийкурс лекций . - СПб.: ГМАим. адм. СО. Макарова, 2004. - 92 с. ISBN 5-9509-0015-4 В издании представлена информация об основных типах электронных картографических систем, приведена структура международных организаций, занимающихся развитием этого направления. Рассмотрены возможности картографических систем, их основные ограничения и задачи, решаемые в период подготовки к рейсу и во время плавания. Предназначено для курсантов судоводительского факультета и инженеров-судоводителей, изучающих курс электронной картографии. Рассмотрено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры судовождения. Протокол № 9 от 20 мая 2004 г. Рецензенты Воробьев А.Л. - директор Департамента бортовых навигационных систем фирмы «Транзас», член рабочей группы IEC по разработке требований к ECDIS и INS; Горобцов А.П. - к.д.п, канд. техн. наук, доц. кафедры судовождения Государственной морской академии им. адм. СО. Макарова. ISBN 5-9509-0015-4 © ГМА им. адм. СО. Макарова, 2004. Список условных сокращений AIS - Automatic Identification System. Судовое оборудование. ARPA - Automatic Radar Plotting Aid. Судовое оборудование. I CIRM - Committee International Radio Maritime. Международный морской комитет по радио. C&SWG - Colours and Symbols Working Group. Рабочая группа по цветам и символам. CHRIS - Committee on Hydrographic Requirements for Information Systems. Комитет гидрографических данных для информационных систем. DGIWG - Digital Geographic Information Working Group. Рабочая группа цифровой географической информации. ECS Database Standard ISO 19379 - Международный стандарт для базы данных неофициальных векторных карт. ENC - Electronic navigational chart. Электронная карта, изготовленная официальной ГО или уполномоченной организацией и выполненная в соответствии со стандартом S57 версии 3 1996 г. и позже. ECDIS - Electronic Chart Display and Information System. Навигационная электронная картографическая информационная система, отображающая официальные векторные карты и имеющая статус конвенционного оборудования. Судовое оборудование. ECS - Electronic Chart System. Электронная картографическая система, отображающая неофициальные векторные карты и имеющая статус вспомогательного навигационного оборудования. Судовое оборудование. HGE - Harmonization Group on ECDIS. Группа гармонизации ECDIS. IMO - International Maritime Organization. Международная морская организация. ШО - International Hydrographic Organization. Международная гидрографическая организация. IEC - International Electrotehnical Commission. Международная электротехническая комиссия. INS - Integrated Navigation System. Интегрированная навигационная система. ISO - International Organization for Standards. Международная организация по стандартам. MSC - Maritime Safety Committee. Морской комитет по безопасности в структуре IMO. NAV - Safety of Navigation Sub-Committee. Подкомитет по безопасности судовождения в структуре IMO. RNS - Raster navigational chart. Растровая навигационная карта. RENC - Regional Electronic Navigational chart coordinating Centers. Региональный координационный центр по распространению ENC. RTCM - The Radio Technical Commission For Maritime Services. Техническая комиссия, занимающаяся вопросами подготовки стандарта для ECS. RCDS - Raster Chart Display System. Электронная картографическая система, отображающая растровые карты. Судовое оборудование. SENC - System electronic navigational chart. Системная электронная навигационная карта, отображающаяся в ECS или в ECDIS. SRNC- System raster navigational chart. Системная электронная навигационная карта, отображающаяся в RCDS. VNC - Vector navigational chart. Векторная электронная карта, отвечающая требованиям стандарта ECS Database ISO 19379. WEND - World Wide Electronic Navigational Chart Database. Мировая база данных ENC. WG - Working group. Рабочая группа по разработке требований к картографической системе. ГО - гидрографическая организация. ГБД - главная база данных. ИК - истинный курс. ИМ - извещения мореплавателям. ОМС - определение места судна. Введение Внедрение информационной технологии в практику судовождения позволяет интегрировать навигационную и гидрографическую информацию в единой судовой системе, используя ее для решения задач безопасности судовождения. Данному вопросу уделяется значительное внимание как на национальном, так и на международном уровне. Активное участие в этом принимает МО, ШО и IEC. Изменение гл. V Международной Конвенции SOLAS-1974 меняет принципиальный подход к восприятию навигационной карты как источника навигационно-гидрографической обстановки в районе плавания. Навигационная карта в данном случае может быть представлена в электронном виде на экране монитора, а картографическая система должна быть способна выполнять роль интегрированного модуля, позволяющего осуществлять контроль работы основных судовых навигационных датчиков. Роль человеческого фактора при этом является доминирующей и оказывает существенное влияние на восприятие обстановки в районе плавания для своевременного принятия решения. Целью подготовки судоводителя для работы с электронными картографическими системами является изучение основных достоинств современного оборудования и исследование ограничений его использования. Традиционные методы навигации должны гармонично применяться наряду с эффективным использованием электронной техники с целью проверки надежности и качества ее работы. В предлагаемом издании рассмотрены основные особенности использования баз данных в электронных картографических системах. Значительное внимание уделено требованиям к корректуре баз данных как наиболее актуальной проблеме при работе с электронными картографическими системами. 1. ТЕНДЕНЦИИРАЗВИТИЯЭЛЕКТРОННЫХКАРТОГРАФИЧЕСКИХСИСТЕМ 1.1. История деятельности международных организаций по разработке требований, предъявляемых к электронным картографическим системам Попытки объединения картографической и радиолокационной информации предпринимались с момента появления ARPA, где имеется возможность составления электронных карт-схем и отображения их в районах плавания. Такая упрощенная информация может эффективно использоваться в условиях ограниченного плавания, но требует периодического контроля совмещения радиолокационных и картографических отметок. Время появления первых электронных картографических навигационных систем и внедрение их на морском флоте соответствует времени появления персональных компьютеров. Наиболее активное развитие электронной картографии наблюдается с начала 1980-х гг. В 1983 г. при IHO был создан комитет по обмену цифровыми данными и произошло формирование Северо-Американской рабочей группы и Гидрографической комиссии Северного моря. Дальнейшее развитие международных структур, занимающихся вопросами развития электронных картографических систем, можно датировать следующим образом: 1984 г. - организация рабочей группы по системе отображения электронных карт (СОТЭК) при ШО. 1986 г. - организация комитета по СОТЭК при ШО, группы изучений требований к СОТЭК при IMO, радиотехнической комиссии морских служб при IMO. 1987 г. - создание группы координации IMO - IHO, разработка эксплуатационного стандарта DX- 87 на систему отображения электронных карт, преобразованного позднее в стандарт DX-90, а затем в стандарт S 57. 1988 г. - организация рабочей группы по корректуре при содействии ШО - IMO. 1989 г. - создание рабочей группы по кодированию объектов и атрибутов при IHO и рабочей группы по условным знакам и цветам при IHO. 1995 г. - принятие резолюции IMO А.817(19), где впервые приведены рекомендации по работе на судах с навигационным оборудованием ECDIS и возможности использования электронных карт вместо бумажных. 1998 г. - принятие стандарта [ЕС 61174 по международным требованиям к проверке оборудования ECDIS. 2002 г. - принятие новой гл. V Международной Конвенции SOLAS, закрепляющей юридическое право использовать электронные карты в ECDIS вместо бумажных. 2003 г. - принятие стандарта ISO 19379 Database ECS к электронным картам, используемым в ECS и стандарта RTCM к оборудованию ECS. 1.2. Обзор электронных картографических навигационных информационных систем Системы отображения карт и информации различаются по уровню предъявляемых к ним требований и возможностям отображения нави-гационно-гидрографической информации на экране монитора. Электронные картографические системы разделяются на RCDS, ECS и ECDIS. Большинство фирм производят оборудование ECS и ECDIS, которое может работать в режиме отображения растровых карт (RCDS mode). Системы представляет совокупность программных и технических средств, позволяющих решать вопросы безопасности судовождения при использовании электронной базы данных по навигационной гидрографической обстановке в данном регионе. В RCDS (RCDS mode) на экране монитора воспроизводятся растровые карты, представляющие фотокопию бумажных. Эти карты по отображению совпадают с бумажными. Наличие на судне электронных копий и их бумажных аналогов позволяет наглядно отслеживать местоположение судна на дисплее и производить сравнение предварительной и исполнительной прокладок на мониторе и бумажной карте. Однако использование подобных карт во многом ограничивает возможности судоводителя при решении навигационных задач, обеспечивающих безопасность судовождения (установка сигнализации при приближении к опасностям, обозначенным на карте, плавание по внутренним водным путям и др.), поэтому такие карты могут использоваться только как вспомогательные. Работа с векторными электронными навигационными картами значительно увеличивает возможности решения навигационных задач, т.к. все элементы карты имеют определенный код, на который может реагировать электронная картографическая система. Функциональные возможно- сти картографических систем, работающих в этом режиме, значительно расширены. Подобная система может решать все основные задачи судовождения и отвечает международным и национальным требованиям. Отображение ENC официальных ГО не является обязательным условием работы системы, поэтому в ECS могут быть использованы VNC различных коммерческих структур, имеющих свой внутренний формат. ECS может использоваться на судне только как вспомогательная система. Наличие бумажной карты, «поднятой» на уровень современности, является обязательным условием эксплуатации такого судна. ECDIS является системой высокого уровня и должна отвечать всем требованиям IMO, IHO и IEC для ECDIS. Согласно Конвенции SOLAS-1974, с 2002 г. морская навигационная карта может быть представлена в электронном виде: Глава V, правило 2, п. 2 «Морская навигационная карта или морское навигационное пособие есть специальная карта или пособие, или специально составленная база данных, из которой такая карта или пособие могут быть получены, изданные официально правительством или по его поручению уполномоченной гидрографической службой или другим соответствующим правительственным учреждением и предназначенные отвечать требованиям морского судовождения». ECDIS входит в перечень судового навигационного оборудования и может использоваться для ведения исполнительной прокладки. Глава V, правило 19, п. 2.1.4 «2.1. Все суда, независимо от размера, должны иметь: .4 морские навигационные карты и морские навигационные пособия, чтобы планировать и вести предварительную прокладку в предполагаемом рейсе, а также чтобы вести исполнительную прокладку на протяжении всего рейса; электронная картографическая навигационная информационная система (ECDIS) может считаться отвечающей требованиям данного подпункта в отношении наличия карт». ECDIS представляет комлекс оборудования с программным обеспечением, работа которого должна быть проверена сертификационным обществом. Это подтверждается наличием сертификата о типовом одобрении. Впервые об этом было официально объявлено в Резолюции IMO А.817 (19) в 1995 г. Функционирование основного комплекта оборудования ECDIS необходимо дублировать оборудованием Back-up, представляющим резервный комплект или откорректированную коллекцию бумажных карт. Основной и резервный комплекты должны работать в единой сети. Сеть дополнительных станций может быть увеличена и использована для распространения информации. Основной и резервный комплекты оборудования имеют функциональную независимость и могут использоваться для решения различных навигационных задач: прокладки нового маршрута, просмотра коллекции карт и т.д. ENC в данном случае представляет специально составленную базу данных, опубликованную уполномоченной ГО или другим соответствующим правительственным учреждением. Она должна отвечать требованиям безопасности морского судовождения. Официальной ГО России является Главное управление навигации и океанографии Министерства обороны (ГУНиО МО). Основной единицей распространения ENC является ячейка, представляющая навигационно- гидрографическую информацию определенного географического района. Объем информации файла ячейки не должен превышать значения 5 Мб. В ячейке содержится часть базы данных навигационно-гидрографической обстановки определенного географического района для фиксированного масштаба. Основной комплект ECDIS в соответствии с международными требованиями включает обязательное подключение следующих датчиков: 1) системы определения места судна (СНС, Лоран и др.); 2) гирокомпаса, 3) лага. Остальные датчики (рис. 1) могут быть подключены (активизированы опции) по требованию заказчика. Обычно фирмы-производители оборудования предусматривают возможности сопряжения с другим навигационным оборудованием для интегрирования информации в единой системе. Рис 1. Компоненты основного блока EGDIS Подключение к компьютеру основных датчиков и базы данных по навигационной гидрографической обстановке, т.е. откорректированной электронной карты, позволяет оперативно решать навигационные задачи, связанные с безопасностью плавания судна. Большинство картографических систем имеют расширенные возможности решения дополнительных навигационных задач, что значительно облегчает работу судоводителя как в режиме подготовки к плаванию, так и во время плавания. Подобный сервис может включать индикацию информации Radar/ARPA, AIS, эхолота, Navtex. Эти датчики отображены на рис 1, но не требуется обязательного подключения их в ECDIS. Важной особенностью является возможность картографической системы воспринимать и отображать в текстовом виде информацию Navtex с фиксированием на экране электронной карты координат точек, полученных в данных сообщениях. Это позволяет оперативно производить корректуру электронных карт средствами картографической системы (ручная электронная корректура). Базы данных по дополнительной навигационной информации (приливы, течения, лоции, информация о портах, прогнозе погоды и т.д.) также могут отображаться в ECDIS. Это позволяет решать многие навигационные задачи в едином комплексе. Такими навигационными задачами могут являться расчеты остойчивости, астрономические задачи, сервисная поддержка и т.д. Обычно они представлены в виде отдельных от ECDIS модулей, но могут быть интегрированы в ECDIS. Корректное решение этих вопросов в соответствии с Конвенционными требованиями по несению вахты и оформлению документации значительно снижает нагрузку судоводителя во время навигационной вахты. 1.3. Международные организации, участвующие в развитии ECDIS, и их взаимодействие Взаимодействие Международных организаций, принимающих участие в развитии ECDIS и внедрении этой технологии на флоте, наблюдается с момента появления первых электронных карт и прослеживается до настоящего времени. На рис. 2 приводится схема подобного взаимодействия на 2004 г. Согласно представленной схеме, вопросами судовождения и безопасности при разработке требований к ECDIS занимается подкомитет по безопасности судовождения NAV, входящий в состав Морского комитета по безопасности MSC, который находится в структуре IMO. Документ, разработанный подкомитетом NAV и принятый IMO в ноябре 1995 г. - "Резолюция А.817(19). Стандарты исполнения ECDIS" - явился основной точкой отсчета в формировании дальнейших требований к ECDIS. Рис. 2. Взаимодействие международных организаций, участвующих в разработке требований к ECDIS Вопросами разработки требований к оборудованию и тестированию ECDIS занимается рабочая группа, входящая в состав IEC. Изданный документ IEC 61174 является основным стандартом для проверки ECDIS на получение сертификата одобрения типа. Вопросы содержания, отображения и обновления карт находятся в ведении Комитета по гидрографическим требованиям к информацион- ным системам CHRIS, который входит в состав Международной гидрографической организации IHO. Изданными документами являются: 1) S-52 «Спецификации содержания карт и отображения в ECDIS»; 2) S-52 Appl «Руководство по корректуре электронных навигационных карт»; 3) S-52 Арр2 «Спецификации цветов и символов»; 4) S-52 АррЗ «Толковый словарь ECDIS - установленные термины»; 5) S-52 Арр4 «Информация по тестовым данным для проверки на соответствие стандарту IEC 61174»; 6) S-57 «Стандарт передачи IHO для цифровых гидрографических данных», состоящий из трех частей. Среди прочих организаций, участвующих в стандартизации ECDIS, можно выделить следующие: рабочую группу цифровой географической информации DGIWG, Международную организацию по стандартам ISO, Международный морской комитет по радио CIRM. Согласование работы этих организаций осуществляет гармонизационная группа HGE. 1.4. Организация деятельности WEND Основные принципы деятельности WEND - качественное и надежное обеспечение безопасности судовождения с использованием электронной базы данных. WEND предполагает следующую структуру: 1. Система мировой базы данных ENC - общая мировая сеть данных, основанная на стандартах IHO и предназначенная специально для решения проблем международного морского использования ECDIS. 2. Базы данных по ENC национальных ГО, сосредоточенные в RENC. |