航海学-第一篇基础知识 下载本文

1)总图(general charts)

总图只能作为船舶在大洋航行时,研究总的航行条件、拟定大洋航线和制定总的航行计划用。比例尺一般为1:3000000及更小。总图图区包括范围甚广,图上只印有简略的岸线、岛屿、水深点、在远离海岸航行看到的重要物标和灯塔,以及与海岸有一定距离的航海危险物。沿岸航海危险物,仅做概略的描述。

2)远洋航行图(ocean sailing charts) 远洋航行图是供远洋航行中,研究洋区的地理、水文特点、,标示灾害性天气位置、决定改向、改线措施等使用的海图。比例尺一般为1:1000000~1:2990000。图上详细标有海上平台、井架等近海设施,一般还标有主要的山头及岛顶高程、主要雷达及无线电导航设备和特别重要的灯塔、灯桩、灯船等。

3)近海航行图(offshore sailing charts)

近海航行图主要供船舶在近海航行时时导航与定位用的海图。比例尺一般为1:200000—1:9900000。图上详细标有雷达站及无线电导航设备、灯塔和射程较远的灯桩、主要灯船、雾号、有雷达反射器和雷达应答标的航标、进港的1号浮及指示航行障碍物的浮标。图上一般还标有沿海较主要的航道、码头、防波堤、港外较大的锚地和港口沿岸较显著的建筑物。

4)沿岸航行图(coastal sailing charts)

沿岸航行图是供船舶沿岸和狭水道航行用的海图。比例尺一般为1:100000—1:190000。沿岸航行图是大比例尺海图,沿岸地形、地物、水深及全部航行障碍物和灯标、浮标等均详细标注。例如图上一般都详细标有除供港湾内用的助航标志以外的助航标志,还详细标有港口附近的主要航道及其疏浚深度或扫海深度、港外锚地和较大港湾内的码头、防波堤、海上平台等近海设施和沿海陆地地貌、烟囱、灯塔、教堂、电线杆等具有航行意义的各种建筑物等。

5)港湾图(harbour charts)

港湾图是供船舶进出港湾、锚地,通过狭窄水道及港口管理等使用的海图。比例尺一般大于1:100000。港内地形、地物、水深及全部航行障碍物和灯标、浮标等均详细标注。如图上详细标有港内灯塔、灯标、浮标、立标、雷达站、无线电导航设等各种助航标志。当图幅范围内有更大比例尺的港湾图时,港内助航标志会做较多的取舍。图上还详细标有各种航道及其疏竣深度或扫海深度、锚地和锚位,以及码头、防波堤、船坞和系船灯桩等港口资料。

专用图是为了某种航海特殊需要而专门绘制的海图。如供无线电定位用的“罗兰海图”、“台卡海图”,为设计大圆航线用的“航路设计图”、“大圆海图”等。

参考图是标绘有关航海资料供航行参考使用的海图,如“等磁差曲线图”“地磁要素图”、“洋流图”、“冰况图”、“潮汐图”等。

2.电子海图 1)概述

电子海图(electronic chart)是在电子显示器上显示出与纸质海图相同的航海信息以及其它一些纸质海图无法显现的航海信息。目前能查询到的最早的电子海图系统出现在1979年。在80年代初,人们主要是从事电子海图系统的研制和试用;到了90年代,关于电子海图系统的讨论(包括争论)以及相应的国际规范相应出台。这期出现了Chart Plotter设备,实际上是GPS液晶屏幕在显示本船位置的同时显示简单的岸线和水深。Chart Plotter可以看作是电子海图的雏形或前身,目前国外许多人仍把电子海图系统称为Chart Plotter。实际上,电子海图系统的英文为Electronic Chart System,简称为ECS,它的功能比Chart Plotter要完善得多。一种功能更加完备、并可取代纸海图的系统称为“电子海图显示与信息系统”,英文缩写为ECDIS。根据1995年The Future of Electronic Charts in Merchant Ships 统计,当时使用Chart Plotter和ECS的各类船舶有20万艘之多。与此相适应,在90年代研制或生产ECS/ECDIS的厂商和单位也迅速增加,据《1999年ECS/ECDIS》指南列出的电了海图产品名录,以及近几年出现在各类航海杂志

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上的广告,参与研制或生产电子海图的厂商和单位有几百家之多。电子海图之所以在海事界引起高度重视,是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。一套性能完善的电子海图系统可以进行航线辅助设计、船位实时显示、航向航迹监测、航行自动警报(如偏航、误入危险区等)、“黑箱”自动存储本船航迹和ARPA目标、历史航程重新演示、快速查询各种信息(如水文、港口、潮汐、海流等)、船舶动态实时显示(如每秒刷新船位、航速、航向等),与其它航海仪器(如GPS、陀螺罗经、计程仪、雷达、Navtex、AIS等)进行数据与信息交流,将雷达/ARPA捕捉到的目标船动态叠显在海图上,与电子海图系统相配的雷达信号综合处理卡可直接处理和显示来自雷达天线的视频信号,自动生成若干类型的搜救(SAR)航线、海图手动改正或编辑,海图自动改正(数千幅海图的改正只需几分钟)

2)电子海图的构成

电子海图系统由哪几个部分组成?完整的电子海图系统由三部分组成,即硬件设备,海图显示系统和海图数据库。硬件设备包括显示器、处理器(PC机)、电源、控制台和接口单元;海图显示系统(如ECS,ECDIS或RCDS)是对电子海图操纵和控制的软件系统;海图数据库是按照某一格式(如Vector或Raster)制成的海图文件,由海图显示系统打开和显示,其基本构成如图1-2-15所示。

硬件设备 显示器、处理器(PC机)、电源、控制台和接口单元 电 子 海 海图显示系统 电子海图操纵和控制的软件系统(含改正系统) 图 系 统 海图数据库 图1-2-15 电子海图基本构成示意图

3)名词解释 ①Raster Charts—光栅式海图,是电子海图数据库的一种形式,通过对纸海图的一次性扫描,形成单一的数字信息文件。光栅海图可以看作是纸海图的复制品,包含的信息(如岸线、水深等)与纸海图一一对应。可定期更正,可与定位传感器(如GPS)接口,但使用者不能对光栅海图进行询问式操作(如查询某一海图要素特征,或隐去某类海图要素等)。因此有人称光栅海图为“非智能化电子海图”。英国航道测量局(UK HO)制作的光栅海图ARCS和美国国家海洋空间署(NOAA)制作的光栅海图是比较有影响的两种。

②Vector Charts—矢量式海图,是电子海图数据库的另一种形式,数字化的海图信息分类存储,因此可查询任意图标的细节(如灯标的位置、颜色、周期等),海图要素分层显示,使用者可根据需要选择不同层次的信息量(例如只显示小于10米的水深),并能设置警戒区、危险区的自动报警,还可查询其他航海信息(如港口设施、潮汐变化、海流矢量等),有人把矢量海图称为“智能化电子海图”。世界上生产矢量海图数据库最大的两家公司是英国船商公司(Transas Marine Ltd.)和挪威C-Map公司。

③ENC—电子导航海图,英文为Electronic Navigational Chart,是由各国官方航道测量部门(HO)按照国际航道测量组织(IHO)S57(第三版)标准制作的矢量式电子海图,英国船商公司也为各国航道测量部门提供ENC的制作、更新和维护服务。

④ECDIS—电子海图显示与信息系统,英文为Electronic Chart Display and Information System,属于海图显示系统,专门用来显示官方电子导航海图(ENC)。而ENC是唯一可以合法地用于ECDIS上的电子海图数据库。

⑤ECS-电子海图系统,英文为Electronic Chart System,属于海图显示系统,用来显示非

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官方矢量电子海图或光栅电子海图数据库。

⑥RCDS-光栅海图显示系统,英文为Raster Chart Display System,属于海图显示界面,只能显示光栅电子海图数据库。

4)电子海图的性能标准

与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织(IMO)、国际航道测量组织(IHO)和国际电工委员会(IEC)。1986年,IMO和IHO同意成立一个由各国海运安全部门和航道测量局组成的协调小组(HGE),共同参与电子海图方面的技术讨论。随后的十几年中,与电子海图特别是与ECDIS有关的国际规范和标准不断地更新出台。1995年11月,IMO讨论通过了ECDIS的性能标准,此标准明确规定,ECDIS可以做为“1974 SOLAS”公约所要求的纸海图的等价物,换句话说,ECDIS(配以ENC)可以取代传统的纸海图。1996年11月,IMO又增补了ECDIS备用设备的条款。英国KH公司生产的Nucleus 2系列ECDIS系统与IMO ECDIS性能标准相呼应,IHO在1996年12月增补通过了关于电子海图内容、图标、颜色和ECDIS显示系统的规范,简称IHO S-52(第五版)规范。而IHO的S-57是关于数字化水文数据的转换标准,它包括DX-90数据格式,ENC数据库的性能标准,以及ENC的改正概要。1996年11月IHO公布了S-57的最新版本,即S-57(第三版),此标准将保持到2000年不变。与此同时,IEC提出了对ECDIS硬件设备的检验和测试标准。1998年7月,这个标准被IEC确定。IEC还有一个对船用导航设备的“环境测试标准”,称为IEC 60945。此标准用来检测ECDIS系统在不同温度、湿度、振动等情况下的可行性。实际上,前文提到的电子海图三个组成部分可以看成是三个国际组织针对ECDIS的不同分工,即IMO负责ECDIS显示界面,IHO负责ECDIS数据库(ENC),IEC负责ECDIS硬件设备。当然三者的分工互有交错。Raster 和Vector的关系:电子海图的最终使命是取代传统的纸海图。为达到这一目的,光栅海图的制造商与矢量海图的制造商一直在激烈竞争,并通过各种手段努力引导IMO和IHO制订出有利于各自利益的国际公约。随着1995年11月出台的IMO ECDIS 性能标准即A.817(19)号决议,以及1996年11月通过的IHO ENC S-57标准,矢量海图的发展方向已被确立,ECDIS(配以ENC)已经成为合法的纸海图的替代品。而在1996年7月举行的IMO第42次导航会议上,关于使用光栅海图作为纸海图替代品的提案由于大多数成员国的反对而未获得通过。随后,在1997年7月IMO航海安全分委会试图制订一个光栅海图显示系统(RCDS)的性能标准,但由于许多成员国对光栅海图的安全性持有怀疑态度而被迫中断。事隔一年,在1998年7月召开的IMO航海安全分委会第44次会议上,会议讨论通过了在ECDIS A.817(19)性能指标上附带一个关于RCDS的性能指标的条款(草案),目的是使ECDIS系统在ENC不足时可选择使用光栅海图;而 会议在讨论“光栅海图能否作为SOLAS公约纸海图等效物”的议案时,会议仍存在着分歧,因此使用光栅海图的船舶必须要同时配备纸海图,这在电子海图领域中被称为“双重燃料”(Dual Fuel)。应该看到,光栅海图在世界航运界仍占据着一定的市场。其原因之一是由于前几年IMO和IHO对光栅海图没有做出明确的定论,另外也不能否认许多船东只看到纸海图变成了计算机海图,但尚不了解矢量海图和光栅海图的根本区别和发展动向,从而在一定程度上为光栅海图的发展提供了市场。当然,在覆盖全球的ENC数据库到来之前,光栅海图以及非S-57格式的矢量海图仍不失为一种过渡性产品。ENC、ECDIS、RCDS三者之间的关系:如前所述,RCDS只能显示光栅海图;而ECS和ECDIS主要用来显示矢量海图,但由于光栅海图目前仍有一定市场,因此一些电子海图制造商生产的ECS或ECDIS也可以同时显示光栅海图。ECS和ECDIS之间并没有明显的界限,就显示界面而言,一个性能完善的ECS与ECDIS之间并没有本质区别。但ECS可以使用非官方、非S-57格式的海图数据库,而用于ECDIS的数据则必须是ENC。从法律上讲,ECDIS完全可以取代纸海图,而ECS不行。电子海图数据库的分类可以用下表表示。举例来说,ENC数据库的类型属于矢量式,其格式属于S-57,其原始数据来源于官方航道测量部门。

电子海图的使用作为一门新兴的航海技术具有很多吸引人的优点。但目前它还存在着许多尚待解决的问题。譬如,如何制定出一个有统一标准的通用的电子海图版本,如何确定电子海图的

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改正方法和改正规范以及电子海田在使用中的法律地位等。我们相信,随着技术的不断发展,在世界各国及各国际组织的通力合作下,这些问题必然会逐步得以解决。电子海图将成为未来海图的主流。

二、海图的使用和保管

1.判断一张海图的可信赖程度

海图是船舶海上航行的向导,海图精度的高低直接影响到船舶的安全航行。船舶驾驶员在购置、使用海图时必须懂得判断海图的可信赖程度。一般来说一张海图的精度的高低从以下几个方面加以考虑。

(1)测量和编绘时间

时间愈近,可信赖程度愈高,反之愈低。因为年代愈早,则当年测绘中所用的仪器和方法不如现代完善。此外,随着时间推移,海上资料也越来越丰富,例如沉船越来越多等等。

(2)资料来源

如果是海图出版国的海道测量机构所测绘的资料就比较可靠,而引用别国资料或从外国海图翻印的,海图的可信赖程度低。

(3)海图比例尺

大比例尺海图比小比例尺海图的信赖程度高,因为在大比例尺海图上的误差总是减少到最小程度.只有最大比例尺海图才是优先按照最新的重大测量资料进行详细广泛订正,当然大比例尺海图所示资料也较为详尽。再者,海图变形,比例越大所受影响越小。

(4)出版、新版或改版日期

海图出版一定时期后,对原版作全面的改正和补充后,重新刊印出版的海图称为新版图,对原版图某一局部范围作较大修改和补充后,重新印刷出版的海图称为改版图。因此,海图出版、新版或改版日期是最新的,可信赖程度高。而某张海图出版后很长时间没有改版或者新版,可信赖程度低。

(5)测深的详尽程度

①海图上等深线多,水深点密集,测深工作比较精密,海图可信融赖程度高。

②海图在测绘过程中对测深线间隔、水深点间隔是按不同海域,不同比例尺来选定的,海图可信赖程度高的海图,不应存在巨大的水深空白区,反之,海图可信赖程度低。

③水深点排列有规律,等深线层次分明,有始有终,海图可信融赖程度高;如果等深线间断,来去不明,海图可信赖程度低。

(6)陆标

海图上所标注的岸上观测点和显著物标的数量也是评定海图可信融赖程度的一个因素,尤其是在沿岸、海峡或航道上的海图,如靠海一侧缺乏具有显著特征的陆标,海图可信赖程度低。

(7)岸线

岸线是完整的实线可信融赖程度高,反之,可信赖程度低。 (8)图纸质量

正规出版的海图,图纸质量高,如图纸质量非常差,海图可信赖程度低。 2.使用海图注意事项 (1)要使海图所载航海资料保持在最新状态,使用前要查对海图左下角的小改正是否改正到使用之日。

(2)对水深点之间的空白,应认为是未经水深测量者,较浅的水深点之间的空白,应认为可能存在着浅点。

(3)使用外版海图时,要注意其单位是拓制还是米制。同时应持有该图出版国发行的最新海图图式.对新近出版的米制图要考虑其资料来源,因为它们中不少是取材于拓制图,因此要着重看清图上印有的测量时间和资料采用略图,不能只看海图外表。

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