Требования к электронным картографическим системам

Современные технические средства позволяют определять место судна и вести автоматическое счисление координат с высокой точностью (до десятков или сотен метров), обновляя текущие координаты судна практически непрерывно (с дискретностью до нескольких секунд). Однако традиционные методы «ручной» обработки навигационной информации не позволяют в полной мере реализовать возможности технических средств т.к. графическая прокладка обсерваций на морской навигационной карте не только вызывает существенное запаздывание информации, но и неизбежно снижает точность получаемых данных за счет погрешностей прокладки. Необходимость обеспечить непрерывный и объективный контроль за местоположением и движением судна и наблюдаемых целей, автоматизировать измерения и их обработку, представлять судоводителю наглядную и надежную информацию в виде, пригодном для немедленного использования, привела в конечном счете к разработке и использованию электронных карт.

В настоящее время в судовождении все более широкое распространение получают интегрированные навигационные системы, главной составляющей которых является электронная картографическая навигационная информационная система (ЭКНИС) или ECDIS (Electronic Chart Display and Information Systems). В этих системах на экране дисплея ЭКНИС отображаются навигационные карты и на них выполняются операции по обеспечению безопасности плавания в различных условиях, планированию пути судии и ведению исполнительной прокладки.

ЭКНИС имеет очень высокий уровень интеграции с возможностью подключения различных датчиков информации:

- системы позиционирования,

- гирокомпаса, лага, эхолота, авторулевого,

- РЛС-САРП, транспондера,

- информации о работе двигательно-движительной установки,

- системы сигнализации и контроля и др.

Интегрированная автоматизированная навигационная система - система, характеризующаяся комплексным использованием технических средств судовождения для отображения местоположения и параметров движения судна, окружающей обстановки на фоне электронной навигационной карты, а также предназначенная для автоматизированного решения основных задач судовождения.

Главная составляющая такой системы - электронная картографическая навигационная информационная система - ЭКНИС (ECDIS)- навигационная система, отвечающая соответствующему стандарту и объединяющая информацию технических средств навигации (ТСН) и других систем (РЛС, САРП, АИС) для отображения навигационных параметров местоположения и движения судна, навигационно-гидрографической, гидрометеорологической и другой обстановки на электронной навигационной карте, а также предназначенная для автоматизированного решения основных задач судовождения.

ECS (Electronic Chart System) -Электронная картографическая система - система, сопряженная с датчиками навигационной информации (гирокомпас, лаг, ПИ GPS). Система ECS не предусматривает работы без бумажной карты.

Электронная навигационная карта (ЭНК или ENС) - база данных стандартизированная по содержанию, структуре и формату, созданная для использования в ЭКНИС и содержащая в себе всю картографическую информацию необходимую для безопасного мореплавания и дополнитель­ную информацию, относящуюся к навигации.

Системная электронная навигационная карта (СЭНК или SENC) база данных, полученная трансформированием (конвертированием) ЭНК во внутренний формат ЭКНИС с целью удобства ее использования системой и учета корректуры, а также использования с её помощью других сведений, добавляемых мореплавателем. СЭНК используется в ЭКНИС для формирования на экране изображения электронной карты и автоматизированного решения навигационных задач. Она может включать в себя информацию, поступающую из других источников.

Формат –определенная последовательность и вид представления информации на носителе. Основным форматом для представления картографической информации в настоящее время является формат DX9, предназначенный для кодирования - декодирования и обмена цифровыми картографическими данными между гидрографическими службами стран-членов МГО и для передачи данных изготовителям ЭКНИС. Ввиду определенных неудобств работы в этом формате внутри электронных картографических навигационных систем при выполнении операций с ЭНК, производители ЭКНИС создают свои внутрисистемные форматы для СЭНК, наиболее соответствующие задачам, решаемым конкретной ЭКНИС.

Электронная карта (ЭК) - отображение карты на экране ЭКНИС в соответствующем стандарте, получаемое по информации, содержащейся в системной электронной карте. Такое отображение должно являться эквивалентом откорректированной навигационной карты, отвечающей требованиям главы V Конвенции SOLAS-74 с поправками 1995 года.

Специальная база данных- база данных, хранимая отдельно от СЭНК, информация которой отображается на экране ЭКНИС по требованию оператора или при определенных обстоятельствах.

ЭК могут отображаться на экране ЭКНИС как в масштабе, которому соответствуют ее данные в КБД, так и в других масштабах.

Масштаб электронной навигационной карты – компиляционный масштаб ЭНК, т.е. масштаб, зашифрованный в ЭНК и установленный организацией-производителем, при этом картографическая информация отвечает требованиям стандарта МГО по точности оригинала карты.

В упрощенном виде это можно пояснить следующим образом. Если представить себе электронную навигационную карту в виде файла строго определенного размера, то в этот файл в одном случае можно поместить информацию об обширном районе мирового океана. Очевидно, что эта информация не будет содержать подробных сведений о районе и соответствует карте мелкого масштаба. В другом случае в такой же по размеру файл можно поместить информацию о меньшем по размеру районе. Теперь эта информация будет более подробной т.е. соответствующей более крупному масштабу.

Масштаб отображения ЭК - соотношение между расстоянием на экране ЭКНИС и истинным расстоянием, нормализованным и и выраженном в условном виде. Можно сказать, что этот масштаб аналогичен понятию масштаба бумажной карты. Если масштаб отображения крупнее масштаба ЭНК то это называется перемасштабированием, если меньше – недомасштабированием. В обоих случаях ЭКНИС выдает соответствующее предупреждение.

Напомним, что нагрузка карты это общее количество условных знаков и иной информации, содержащееся на карте.

Для ЭКНИС стандартом определены следующие уровни представления информации на экране и содержание этих уровней (информационная нагрузка дисплея).

Базовый - объём отображаемых электронной картой данных, который ни при каких обстоятельствах не может быть уменьшен судоводителем-оператором. Данный объём данных отображается на экране ЭКНИС постоянно в любых районах плавания, но не рассматривается как достаточный для обеспечения навигационной безопасности плавания.

Базовая нагрузка включает:

-береговую черту (для полной воды);

-безопасную изобату для собственного судна, выбранную судоводителем;

-отдельные подводные опасности с глубинами, меньшими безопасной, в пределах района, ограниченного безопасной изобатой;

-отдельные опасности, которые лежат внутри района, ограниченного безопасной изобатой.

данные по отображаемой карте – ее масштаб, вид ориентации карты и режим отображения; едииицы глубин и высот;

Стандартный- информация, отображаемая при первом вызове электронной карты на экран. Стандартная нагрузка состоит из информации:

-базовой нагрузки;

-линии осыхания (осушки);

-стационарных и плавучих средств навигационного ограждения;

-границ фарватеров, каналов и т.д.; визуальных и радиолокационных приметных объектов;

-запретных и ограниченных для плавания районов;

-границ нарезки морских навигационных карт;

-предупреждений мореплавателям;

По желанию судоводителя-оператора объём информации стандартной нагрузки, используемый для выполнения предварительной и исполнительной прокладки, может быть изменён.

Полный - вся возможная информация, отображаемая на электронной карте , вызываемая по требованию оператора и включающая:

-стандартную нагружу, значения глубин;

-подводные кабели и трубопроводы;

-маршруты паромов;

-детали всех отдельных опасностей;

-детали средств навигационного ограждения;

-содержание предупреждений мореплавателям;

-элементы геодезической основы карты;

-магнитное склонение;

-географические названия и др.

В настоящее время практически не существует судов, оснащенных ЭКНИС полностью удовлетворяющими требованиям, но есть много судов имеющих на борту подобные системы не полностью отвечающие требованиям. Это и есть системы ECS. К подобным системам предъявляются международные требования и свои национальные требования морских администраций.

В России введены "Технико - эксплуатационные требования к картографическим системам» (ТЭТ). Они разработаны в соответствии с "Правилами по конвенционному оборудованию морских судов" Регистра и "Общими требованиями к электронному навигационному оборудованию" содержащимися в Резолюции ИМО А.694(17). Требования предусматривают проверку системы по всем параметрам работы и отображения перед установкой на суда.

1.11.1.6 Перечень основных требований:

1. Отключение питания.

В системе должно быть предусмотрено восстановление работы с сохранением всей ранее содержащейся информации при отключении основного питания системы не более чем на 45 секунд.

2. Отображение информации:

а) возможность удаления информации с экрана,

б) масштабы карт должны быть от 1:10 000 до 1: 50 000 000 с возможностью перехода от одного к другому,

в) перечень выводимых на экран данных о плавании,

г) возможность ориентации на север,

д) ECS должна иметь минимум 2 набора цветов (дневной и ночной).

3. Корректура.

Должна указываться дата последней корректуры. Наносится в автоматическом и ручном режиме, цвет оранжевый.

4. Оповещения и предупреждения.

а) информация о несоответствии масштаба изображения масштабу базы данных,

б) о режимах работы - навигация и планирование,

в) сигналы тревог:

- сбой в работе ПИ,

- предел отклонения от курса, линии пути,

- заданная дистанция до точки поворота,

-заданная дистанция до опасного района,

5. Дополнительная информация на экране:

а) совпадение масштабов и ориентации РЛС и ЭНК,

б) на экран карты можно выводить и убирать радиолокационную информацию вклю­чая информацию о целях.

6. Требования к дисплею:

а) высота букв и цифровых знаков должна быть не менее 2 мм,

б) размеры символов при изменении масштаба должны оставаться неизменными,

в) диагональ изображения должна быть не менее 300 мм с разрешением 640 х 480

пикселей.

7. Рабочие режимы.

а) должно быть 2 режима: навигация и планирование,

б) в памяти должно храниться минимум 10 маршрутов по 100 точек,

в) данные координирования выводятся на экран каждые 5 сек с задержкой не более 2 сек,

г) в памяти должна оставаться информация о 30 минутах плавания или 6 пройденных миль. На экране должна оставаться траектория с отображением 1 точка за 30 сек или через 0,1 милю,

д) данные о месте положения архивируются с интервалом, не превышающим 60 минут.

8.Точность вычислений:

а) расстояния - наиболее высокая из:

- 1 метр при расстояниях до 1000 метров или

- D / 1 000 при расстояниях более 1000 метров,

б) пеленга - 0,1°,

в) точность снятия с бумажной карты для нанесения на электронную:

- линейных объектов (берега, изобаты) - 1 мм,

- точечных объектов (буи, маяки) - 0,5 мм.

9. Время перестроения экрана не должно превышать 5 сек.