【推荐】航海仪器之电子海图显示与信息系统教材57

第1章电子海图显示与信息系统概念1．1 引言电子海图显示与信息系统（ECDIS)被认为是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。

从最初纸海图的简单电子复制品到过渡性的电子海图系统（ENS），ECDIS已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息，有效地防范各种险情。

据不完全统计，目前世界上安装各类电子海图的商船、渔船、客船、游船及军舰在二十万条以上.对于SOLAS船舶而言，随着各国官方电子航海图（ENC）逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO对ECDIS的认可,ECDIS势必取代沿用了几百年的传统纸海图.(2） Vector Charts矢量海图，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（如只显示小于10m的水深）,并能设置警戒区、危险区的自动报警，还可以查询其他航海信息（如港口、潮汐、海流等），有人称矢量海图为“智能化电子海图”。

（4） SENC系统电子导航海图，英文为System Electronic Navigational Chart，它是ECDIS内部的一个数据库。

这个数据库是为了恰当使用ENC 而由ECDIS将其进行格式转换,同时通过恰当方法改正ENC，并且由航海人员注入其他航线信息,包括航线设计使用的点、线和区域以及ECDIS图库中的任何符号和文本注记信息。

SENC供ECDIS显示存取以及完成其他航海功能，且是ECDIS的一个组成部分，它还包含来自其他信息源的信息。

SENC是ECDIS中直接读取和显示的数据库，它是由ECDIS对ENC进行格式转换而得到的,目的是为了快速显示ENC。

SENC中包括ENC的所有信息，还可包括ENC的改正信息.ENC、SENC和ECDIS三者的关系如图所示，SENC中只包括经常使用航线上的ENC，SENC是ECDIS从ENC中选取的，转换成本身的格式而产生的，与ENC有不同的数据组织格式。

《电子海图显示与信息系统》课程标准课程代码：13012701课程类型：理实一体课课程性质：必修课适用专业：航海技术总学时：20一、课程性质与作用电子海图显示与信息系统(ECDIS)操作运用课程通过讲授、讨论与实践操作，使驾驶员们能够掌握ECDIS的相关知识并能正确应用，增强航海的安全性。

本课程针对那些将在装备有ECDIS设备的船上值班的驾驶员，提供基本理论及ECDIS实际操作的培训。

培训包含所有安全相关的方面及为安全航海目的的操作控制等。

由于电子海图是一个还在不断开发完善的系统，同时又是一个很复杂的系统，包括各种传感器和自动控制等内容，所有其操作复杂，并有一定的潜在的问题。

理论方面的教学内容，如ECDIS数据的主要特性、ECDIS数据的内容和显示特性等，将会保持充分的深度以满足学员和培训的需要。

本课程的先导课程为《航海学》，后续课程为《毕业实习》。

二、课程目标通过本课程的学习，使学生或学员达到能通过海事局组织的培训合格证考试，使学生（员）能在各类航区航行的船舶上进行电子海图操作工作，达到驾驶员进行航线设计及航次计划管理、进行航行监控等实际工作能力水平。

㈠知识目标：掌握电子海图的基本操作方法，理解电子海图的相关国际标准，明确电子海图取代纸质海图的条件。

㈡能力目标：1、能在其航行值班中运用ECDIS。

他能操作ECDIS设备，使用ECDIS设备的航海功能，选择和评价所有相关的的信息并采取正确的行动。

2、能建立一个ECDIS相关的知识体系，包括ECDIS的安全操作，ECDIS 的数据，还有相关的局限性和潜在的危险等。

3、能操作所有的ECDIS基本航海功能，包括航路监控，也包括航路设计，还包括海图的更新与备份方法。

㈢素质目标：能分析所有的警报与指示，并评估其危险性。

他应该能够识别由于各种可能的错误管理带来的数据模糊、显示错误和数据不准确，并能够采取正确的措施与行动予以纠正。

三、课程设计理念与思路以岗位能力为核心确定课程目标：根据各类航区船舶驾驶员在电子海图操作：海图改正、航线设计、航线计划管理及航行监控工作上的要求，确定课程目标；以工作内容为依据确定教学内容：根据各类航区船舶驾驶员在电子海图操作：海图改正、航线设计、航线计划管理及航行监控工作上的要求，确定教学内容；以真实工作任务为载体设计学习情境：在模拟船舶工作情境（电子海图实验室）内进行电子海图的各项工作；以认知规律和职业成长规律序化教学内容：根据教育学的理念，结合高职高专大学生的具体情况及船舶工作的特殊性合理安排教学内容。

第一章电子海图与电子海图系统第一节电子海图与标准电子海图随着计算机技术与航海技术的不断开展，产生了以数字形式表示的海图以及各种电子海图应运系统。

它们的出现是水道测量领域的一场新技术革命，使海图研究，生产以及使用跨入了一个新的纪元，也促使航海自动化迈上新的台阶。

所谓的电子海图〔Electronic chart, EC〕是在显示器上显示出海图信息和其他航海信息，所以也称“屏幕海图〞。

电子海图及其应用环境组成电子海图系统。

一、电子海图电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，主要涉及海洋及其毗邻的陆地。

详细的描述了岸形、岛屿、礁石、浅滩、沉船、水深、地质、助航标志、潮流、海流等航海所需的资料。

电子海图按照制作方法可分为矢量电子海图和光栅电子海图两大类。

（一）矢量电子海图〔Vector Charts〕以矢量形式表示的数字海图。

海图中的每个要素是以点、线、面等几何图形的形式存储在电子海图数据文件中、具有存储小、显示速度快、精度高、支持智能化航海等优点。

用户查询电子海图中任意图标的细节〔如灯标、颜色、周期〕可根据需要有选择的显示不同的层次信息〔如只显示小于10M的水深点〕。

矢量电子海图与其他的船舶系统相结合，能提供戒备区、危险区等自动报警功能。

矢量电子海图被称为“智能电子海图〞。

（二）光栅电子海图〔Raster Charts〕以光栅形式表示的数字海图,通过对纸质的海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件；以像素的排列反映海图中的要素，依靠眼睛识别航海要素。

因此，光栅电子海图被认为是纸质海图的复制品，它包含的信息〔如岸线、水深等〕如纸质海图一一对应。

光栅电子海图也可与定位传感器〔如GPS〕连接，但由于光栅电子海图制作原理上的局限性，光栅电子海图不能够提供选择性的查询和显示功能〔如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素特征等〕。

光栅电子海图被称为“非智能电子海图〞。

目前，电子海图以矢量电子海图为主，光栅电子海图是在没有矢量电子海图的海域作为补充使用。

电子海图显示与信息系统技术参数
一、技术参数：
1、船用真设备，满足海事局ECDIS培训需求；
2、完全满足IMO 和IEC 的相关标准规范要求（有相关证书）；
3、兼容海图：支持IHO/S-57、IHO/S-63、ARCS光栅海图、C-MAP、
CM-93/3矢量海图等；
4、雷达图像叠加显示功能；
5、传感器/雷达接口：导航传感器至少可接入电罗经、GPS、AIS、测
深仪、风向风速仪等 8 个及以上设备；
6、用户界面直观易用；
7、海图管理：海图数据的导入、删除、海图修正等
8、航线管理：航线的设定、修改、监控等
9、显示屏尺寸不小于26英寸，分辨率不低于1920*1280；
10、防水等级：IP20。

二、服务要求：
1、提供不少于1年的免费质保服务；
2、负责上门安装；
3、免费提供技术支持。

电子海图信息系统( ECDIS)的发展及应用[摘要] 电子海图显示与信息系统(ECDIS)被认为是继雷达／ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命，可以说将航海安全技术提升到了一个全新的高度，对航运相关行业带来了深远的影响。

本文简单介绍ECDIS系统和ECDIS的发展现状与趋势，结合实际重点研究ECDIS在船上的实际应用。

[关键词] ECDIS 航海安全技术发展现状实际应用Development and application of electronic chart display and information system[abstract]Electronic chart display and information system is considered to be a Great technology revolution after radar/ARPA on navigation of the ship. it can be said that the navigation safety technology to a new height, the shipping industry has brought the profound influence.The paper simply introduces the ECDIS system and the present situation and the tendency of the development of ECDIS, combined with the actual focus on ECDIS practical application in the ship.[keyword]ECDIS Maritime security technology the tendency of the development The practical application目录引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第1章 ECDIS 系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.1 ECDIS的由来．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 ECDIS的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 ECDIS的功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第2章ECDIS的发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1 ECDIS现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.2 ECDIS的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.3 E_Navigation环境下ECDIS发展研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.4 国际海事组织IMO对ECDIS发展的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 第3章 ECDIS的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1 ECDIS在船舶航行中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2 ECDIS在港口引航的应用研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第4章 ECDIS潜在的风险与控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.1 ECDIS潜在的风险．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.2化解潜在风险的对策．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 致谢语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23引言电子海图显示信息系统(Electronic ChartDisplay Information System，ECDIS)是在综合导航系统的设计理念基础上逐步发展起来的一种智能化海图，解决了在传统纸质海图上定位而产生的船位获取滞后的问题，可以自动地将即时船位显示在海图上。

第五篇电子海图显示与信息系统(ECDIS)0001.电子海图数据是指描写海域地理信息和航海信息的数字化产品．是数字海图的一种。

从电子海图数据属性而言，下列说法正确的是________。

A光栅海图是以空间数据和属性数据所组成的矢量数据描述海图及相关信息，光栅海图不可以被改正B矢量海图以空间数据和属性数据所组成的矢量数据描述海图及相关信息。

矢量数据可有多种文件格式按一定的方式保存信息C光栅海图是指以栅格形式（图像方式如TIF、JPO等格式文件）表示的数字海图，属非标准电子海图D矢量海图是指以栅格形式（图像方式如TIF、JPG等格式文件）表示的数字海图，属标准电子海图0002.下列关于光栅海图和矢量海图正确的说法是________。

A 光栅海图不是数字海图，因其是基于纸质海图的“扫描海图”，不可能具有纸海图的同等精度B光栅海图可以通过与定位传感器（如GPS）等接口来加以改正，使用者可以对光栅海图作询问式操作C矢量海图所用的海图矢量数据不可能通过纸海图或其他纸质航海出版物获得，只能直接从官方水道测量部门的电子海图数据库( ECDB)中获得D矢量海图因为图标数据的各种信息分层次存放，这意味着航海者可以手动查询不同图标的性质，也可指令系统自动完成这种查询0003关于矢量化海图和光栅扫描海图下列说法错误的是________。

A光栅扫描海图可看作是纸质海图的复制品B光栅扫描海图可以进行选择性查询、显示和使用数据C矢量化海图是将数字化的海图信息分类存储的数据库D矢量化海图可以进行选择性查询、显示和使用数据0004关于光栅扫描海图的特点下列说法错误的是________。

A光栅扫描海图能够反映出纸质海图上的所有信息B光栅扫描海图是通过对纸质海图的光学扫描形成的数据信息文件C 光栅扫描海图具有纸质海图同样的精度D 光栅扫描海图的显示方向可以任意旋转0005关于光栅海图与矢量海图相比，正确的说法是________。

A对于相同水域范围两言光栅海图数据占有储存量小，矢量海图占有储存量大B光栅海图可以作询问式操作，矢量海图不可以作询问式操作C光栅海图既不能作询问式操作，也不能任意缩放其比例尺D光栅海图和矢量海图因存在图形变换后的失真，所以均不能任意缩放其比例尺0006光栅海图由纸质海图经数字化处理形成．下列有关光栅海图的说法何者正确？A使用时可任意放大或缩小 B．受显示器性能影响，无法任意缩放C．受原图比例尺所限，不能任意放大 D．受原图图幅所限．无法任意放大0007关于电子海图种类划分的说法，不正确的是________。

S-57标准电子海图及其在航海中的应用摘要：随着电子海图系统在船舶上的逐步普及，越来越多的人开始关注并加入到电子海图数据采用标准、数据信息显示系统两大方面对电子海图进行了介绍，分析了电子海图的现状及发展趋势，论证了电子海图在保障船舶航行安全方面的重要作用。

关键词：电子海图，S-57标准，信息，显示系统，航海，应用引言自从人类文明拥有了航海技术以来，由于在海上一望无际，分不清方位，航海家们非常关心的问题是船舶在大海中的准确位置。

为了获得直观的传播位置，航海家们不得不使用测定天体、观测陆标、接收无线电信号等手段获取船的位置，然后把船位绘在海图上，进而获得直观的船舶位置。

驾驶员根据获得的船位来判断航行的安全性，判断船舶是否在计划航线上航行，因而海图被称为海上船舶驾驶员的眼睛。

但在实际操作中，需要花费大量的时间去观测和标绘，然后再次基础上判断船舶航行的安全性，但由于船是一直处于航行状态，采用这种在海图上标绘进而获取船位的方式，驾驶人员很难得到直观的即时船位，驾驶员所标绘出船位是观测那一瞬间的船位而非即时船位，造成了船位的获取滞后现象，这样对近岸航行船舶安全又很大的影响。

电子海图能够解决在传统纸质海图上定位而产生的船位获取滞后的现象，可以自动地将即时船位即时的显示在海图上，让驾驶人员能够根据显示的即时船位连续性来判断船舶航行的安全性；对电子海图的使用更为有益的是通过GPS / ODGPS 所获得的船位是不间断的，让电子海图的使用有了有力的技术保证。

一个好的引水员或者团队最好可以做到每3min 获取一个船位，电子海图系统可以做到每秒钟获取一个较为准确和值得信赖的船位。

电子海图也可以整合处理别的一些助航信息，譬如船舶的航向／船速／测深仪和雷达的数据等，这些助航信息和即时船位一并显示在仪器上；而且可以把所有的这些信息设定报警范围，报警时可以预先提醒驾驶员潜在的航行危险，进而确保船舶航行的安全性。

总而言之，在电子海图的帮助下，驾驶人员对即时的船舶动态和航区中存在任何危险都会一目了然，同时在雷达观测的帮助下对周围船舶的动态也做到心中有数；“知彼知己，百战不殆”，对自己和周围的情况都做到了清楚了解，航行的安全性就有了有力的保障。

船舶自动识别系统(AIS)、船载航行数据记录仪（VDR）、电子海图和信息系统(ECDIS)一、“海上数字交通”自从1998年阿尔.戈尔“数字地球”概念的提出，一时间全球以“数字”为开头后面跟随不同名词的概念层出不穷，如“数字中国”、“海上数字交通”等等。

“海上数字交通”一开始仅仅是一个概念，随着时间的推延，已有了具体内涵，主要包含：电子海图（Electronic Chart Display and InFORMation System缩写ECDIS）；船舶自动识别系统(Automatic Identification System缩写AIS) ；船载航行数据记录仪（Voyage Data Recorder 缩写VDR）俗称船用黑匣子等。

在 “海上数字交通”时代，交通工具上需要了解可能到达地方的距离（电子海图）；需要了解在海图上的位置（全球卫星定位系统等）；需要了解周边船舶的船名航行状况等信息（船舶自动识别系统）；需要了解与他船的距离（雷达和船舶自动识别系统）；还需要有自动导航、避碰系统；通信及信息交换系统等。

二、电子海图显示与信息系统电子海图是现代航海的一项新技术，它在保障航行安全和提高航行工作效率方面发挥着显著的作用。

国际海事组织对ECDIS有专门的要求，与简单地用颜色显示的纸海图相比，包括更多的使用简单、操作容易的地理和文字信息,是一种把需要向航海人员显示和解释的各种各样信息融成一体的实时导航系统。

ECDIS能自动地实时计算本船与陆地、海图上的物标、目的地或潜在的危险物的相对位置，可以说将航海安全技术提升到了一个全新的高度。

ECDIS规定必须采用1995年 l1月23日国际海事组织( IMO)正式采纳并以 IMO817(19)议案公布的 ECDIS性能标准。

随着ECDIS性能标准的发展，国际航道测量组织( IHO)也完善了有关 ECDIS内容和显示的数字数据格式和规范，对航道测量数据IHO交换标准，更新模式的性能标准等。