ЭКНИС (ECDIS – Electronic Chart Display and Information System) осуществляет отображение карт и места судна, позволяет вести прокладку трассы движения и осуществлять контроль отклонений от заданного маршрута, предупреждает судоводителя об опасности, ведет судовой журнал, управляет авторулевым и т. п.
ЭКНИС являются исключительно эффективным средством информации в навигации, существенно сокращающим нагрузку на вахтенного помощника и позволяющим уделять максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой и выработке обоснованных решений по управлению судном.
Бумажная морская навигационная карта, штурманский циркуль, транспортир, параллельная линейка переходят из разряда основных во второстепенные, запасные.
Информационный характер ECDIS означает её способность предоставлять судоводителю по его запросу характеристики и параметры картографических объектов, таких, как ориентиры, опасности, опасные изобаты, запретные и ограниченные для плавания районы, а также данные об условиях плавания по всему маршруту следования судна и т. п.
Навигационный характер определяется как традиционными задачами ECDIS (предварительная и исполнительная прокладка, коррекция текущего места), так и новыми задачами по оценке навигационной безопасности плавания, корректуре электронных карт, организации подачи заблаговременной сигнализации и т. п.
ECDIS отображает на экране дисплея точные картографические данные морской карты в реальном времени, т. е. в сочетании с текущим местом судна, полученным от DGPS, GPS. Система обрабатывает и представляет информацию и от других навигационных датчиков, например гирокомпаса, лага, эхолота, РЛС, САРПИспользование радиолокатора для расхождения. На рис. 1 показаны основные элементы ECDIS.
Электронные картографические навигационные информационные системы предназначены для решения следующих навигационных задач:
- вывод данных от приемоиндикаторов местоположения судна, а также лага и гирокомпаса на электронную карту и непрерывное ведение исполнительной прокладки;
- запись траектории пройденного пути;
- ведение электронного судового журнала и вывод его данных на печать;
- восстановление отображения траектории пути судна и записей судового журнала любого рейса;
- составление предварительной электронной прокладки предстоящего рейса с проведением расчетов скорости, расстояний, времени плавания;
- избирательное управление составом отображаемой картографической информации;
- слежение за исполнительной электронной прокладкой и параметрами движения судна по маршруту;
- измерение географических координат, дистанций и пеленгов любых объектов карты;
- сигнализация о приближении к путевой поворотной точке, отклонениях от установленных параметров движения судна и неисправностях самой системы;
- отображение карты в удобном масштабе (масштабирование) и врезка электронной карты;
- отображение электронной карты в режимах ориентации «Север вверху» и «Курс вверху»;
- получение дополнительной справочной информации о картографических объектах, средствах навигационного оборудования, а также гидрографических и других сведений из базы данных электронной карты;
- возможность слежения за изменением местоположения захваченных неподвижных объектов относительно движения собственного судна;
- вывод на экран изображения карт в различных форматах, в том числе стандарте ECDIS , утвержденном IMO;
- автоматическая, полуавтоматическая и ручная корректура электронных карт;
- подбор цвета экрана в зависимости от освещенности помещения рубки;
- мгновенная запись местоположения судна (человек за бортом);
- отображение на электронной карте целей, захваченных на САРП/РЛС;
- запись (архивация) траекторий целей на диск и возможность их отображения вместе с соответствующей траекторией собственного судна и записями судового журнала.
Корректура электронных карт
Активное внедрение в практику судовождения электронных картографических систем требует автоматизации решения вопросов корректуры и разработки требований к ручной корректуре электронных навигационных карт.
Корректура электронных карт подразделяется на различные категории:
- автоматическая,
- полуавтоматическая,
- ручная.
Автоматическая корректура – метод корректуры, при котором данные корректуры достигают ECDIS напрямую от дистрибьютора, без какого-либо вмешательства оператора. Это может быть достигнуто через передачу по радио в автоматическом режиме. Следуя процедурам подтверждения или приема, ECDIS автоматически производит корректуру. Судоводитель при этом не принимает никаких действий, а только отслеживает дату последней корректуры карт судовой коллекции, убеждаясь в том, что корректура прошла и карты откорректированы.
Полуавтоматическая корректура – метод корректуры, требующий вмешательства человека для установления связи между техническими средствами, используемыми для передачи информации по корректуре, и ECDIS.
Откорректировать карты можно, связавшись с сервером дистрибьютора по каналам системы связи INMARSAT либо через INTERNET. Можно также заказать через агента и ли представителя компании у фирмы-производителя электронных карт компакт-диск с обновленной коллекцией электронных карт. Карты с диска полностью заменяют коллекцию карт на откорректированную.
Ручная корректура – основана на неформатированной информации корректуры (ИМ, голосовая передача по радио и т. д.). Производство ручной корректуры осуществляется с помощью графического редактора, имеющегося в электронной картографической системе. Процесс выполнения ручной корректуры напоминает работу по выполнению корректуры обычной навигационной карты. Создаваемые судоводителем корректурные файлы нумеруются и хранятся в определенной последовательности. Обычно информация последующих файлов включает информацию предыдущих. Это позволяет периодически уничтожать предыдущие файлы. При наложении корректурной информации на основную карту можно на экране монитора наблюдать откорректированную карту. Требованиями к электронным картографическим системам оговаривается возможность ручной электронной корректуры даже при регулярной поставке автоматической или полуавтоматической корректуры.
Следует иметь в виду, что при выполнении ручной корректуры могут возникнуть ошибки за счет:
- несоответствия систем координат бумажной и электронной карты, что может дать значительную разницу в координатах φ и λ;
- пересчета чисел в градусах, минутах и секундах с десятыми долями, приводимых в некоторых извещениях мореплавателям, в числа в градусах и минутах с десятыми и сотыми долями, как того требуют правила ввода в ECS;
- несоответствия проекций бумажной и электронной карт;
- использования российских извещений мореплавателям, имеющихся на судне, для срочной корректуры электронных карт, изготовленных по бумажным аналогам иностранных карт.
В последнем случае судоводитель должен иметь представление об особенностях корректуры бумажных навигационных карт этого государства.
Выполнение предварительной прокладки
Электронные методы создания предварительной прокладки принципиально отличаются от традиционных, имеют значительно расширенные возможности.
Электронные методы позволяют создавать маршрут следующими способами:
- Графически, с использованием встроенного редактора;
- Табличным образом, с использованием стандартизованной процедуры заполнения Passage Plan;
- Метод последовательного переноса поворотных точек с ранее созданного маршрута на бумажной карте с помощью подключения дигитайзера;
- Загрузкой полученного по каналам электронной связи (e-mail или др.) файла в соответствующую директорию на диске компьютера;
- Созданием маршрута с использованием программных способов работы с имеющимися базами данных по системам разделения движения, рекомендованным маршрутам, запретным районам и т. д.
Создание маршрута графическим методом целесообразно производить поэтапно. Первоначальный маршрут желательно создавать на мелкомасштабной карте с целью исключения грубых ошибок выбора пути. Для этого необходимо загрузить электронную карту с видимой на экране точкой отхода и назначения. Создав маршрут в режиме такой загрузки электронных карт, необходимо вернуться в начальную точку (точку отхода) и отредактировать начальный участок маршрута, используя карты более крупного масштаба. Далее следует переместиться к следующему участку перехода и отредактировать его и т. д. Этот метод позволяет производить прокладку маршрута по аналогии работы с бумажными картами и осуществлять визуальный анализ электронной прокладки с учетом глубин, опасностей, систем разделения движения, рекомендованных путей на карте.
Табличный вариант позволяет создавать маршрут методом заполнения таблицы заранее созданного маршрута. Эта таблица может заполняться копированием информации из какого-либо рекомендуемого источника. Таблица может быть доставлена на судно по каналам электронной связи (e-mail). После сохранения этой информации необходимо обязательное отражение ее в графическом виде для контроля возможных ошибок.
Преобразование графического маршрута бумажной карты в электронный вид с помощью дигитайзера обычно производится на линейных судах, где имеется отработанный маршрут на бумажной карте и есть необходимость его копирования.
Рекомендуется весь маршрут плавания разделить на участки лоцманской проводки (причал – лоцман, лоцман – причал) и участки открытого моря (лоцман – лоцман). Исходя из этого необходимо спланировать скорость движения судна на этих участках.
Для каждого участка маршрута должен быть определен безопасный коридор, выход за пределы которого возможен только в случаях возникновения нештатных ситуаций, требующих принятия решения для такого маневра и выхода судна из рекомендованной зоны безопасного плавания.
Плавание судна в прибрежных районах, в узкостях, в районах морских портов, зонах дополнительной ответственности и т. д. требует дополнительного изучения особенностей движения судов в этих районах, что также должно учитываться при выполнении предварительной прокладки в части выбора планируемой скорости судна на таких участках и выбора ширины безопасного коридора.
При плавании в районах, имеющих приливо-отливные явления необходимы расчеты времени прохода опасных участков и расчеты минимального и реального запаса воды под килем судна с учетом возможных его просадок на мелководье, при поворотах и т. д.
Проверка маршрута на безопасность
После создания и сохранения на диске отредактированного маршрута желательна его проверка на возможность допуска ошибок средствами картографической системы. Подобная процедура допустима только для векторных карт, представляющих электронную базу данных, которую может идентифицировать встроенный редактор проверки.
Основная проверка осуществляется на предмет поиска опасностей в заранее зафиксированном безопасном коридоре, поэтому определение ширины этого коридора на всех «плечах» маршрута является важной процедурой. При проверке маршрута судоводитель должен убедиться, что зафиксированные картографическим редактором возможные ошибки в действительности не представляют опасности. Редактор может предупреждать о всех возможных опасностях, включая пересечение зон якорных стоянок, линий пересечения границ порта и т. д., которые могут восприниматься в качестве представляющих угрозу для плавания, а, соответственно, только анализироваться и приниматься к сведению. Основное внимание при этом должно уделяться возможному пропуску опасных глубин, отдельно лежащих опасностей и опасных изобат, значения которых выставляются заранее.
Подъем карты
Решение вопросов приведения электронной карты на уровень современности включает решение вопросов корректуры и использование встроенного графического редактора, позволяющего производить дополнительные построения на электронной карте.
«Подъем» электронной карты включает нанесение дополнительной информации в текстовом виде. Наиболее удобной и распространенной является нанесение линии опасной зоны (Guard Zone). В пояснениях возможно нанесение текстовой информации по этой опасной зоне. Guard Zone может быть представлена в линейном виде или в виде площади, при приближении к которой система сигнализирует. Кроме опасных районов, этой линией могут выделяться опасные изобаты, приближающиеся к району планируемого плавания, опасные сектора маяков, пределы возможного отклонения судна от места постановки на якорь и т. д.
В некоторых картографических системах встроенный графический редактор позволяет некоторые элементы, касающиеся «подъема» карты не наносить вручную. Для этого следует в установках параметров карты указать опасные изобаты, опасные глубины, выделить сектора освещения огней и т. д.
Решение навигационных задач во время плавания
Во время рейса судоводитель должен уделять внимание приоритетам информативности картографической системы. Выделим последовательную приоритетность загрузки информации и проверки работы основных датчиков:
- загрузка электронных карт;
- проверка данных корректуры электронных карт;
- проверка работы первичного датчика определения места судна;
- проверка отображения символа собственного судна на электронной карте;
- фиксирование вторичного датчика определения места судна;
- проверка ввода данных о размерах судна и местоположении антенн приемоиндикаторов определения места судна;
- загрузка маршрута плавания на планируемый рейс;
- загрузка баз данных приливо-отливных и поверхностных течений;
- проверка установки систем сигнализации;
- вывод на дисплей информации от РЛС/САРП.
В режиме реального мониторинга судоводитель решает текущие задачи, которые относятся к загруженному реальному маршруту следования. Эти задачи можно разделить на две категории:
- Задачи, решаемые картографической системой автоматически;
- Задачи, решаемые по запросу.
Автоматически решаются задачи выдачи информации о приближении к поворотным точкам и рекомендациям по дальнейшему планируемому пути следования. Эти данные доступны без ввода дополнительной информации и могут быть востребованы судоводителем.
По запросу могут быть произведены расчеты времени прихода в заданные координаты по планируемой скорости движения судна. По заданному времени прихода в указываемую точку на маршруте может быть рассчитана скорость судна.
Одним из основных требований, предъявляемых к ECDIS, является возможность ведения исполнительной прокладки. Судоводитель в течении рейса постоянно должен контролировать информацию, получаемую от системы позиционирования.
Одной из наиболее часто встречающихся причин несоответствия координат местоположения собственного судна на экране электронной картографической системы от реальных, является неправильная настройка приемоиндикатора. Приемник GPS может быть настроен на выдачу местоположения в системе координат отличной от системы WGS-84. При этом необходимо либо настроить приемоиндикатор GPS на систему координат WGS-84, либо ввести в электронную картографическую систему дифференциальные поправки к координатам. Для этого нужно использовать правила перехода от одной системы координат к другой и в соответствующем редакторе картографической системы ввести эти поправки.
При наличии датчика позиционирования другой системы это несоответствие может определяться значением систематической ошибки в данном районе и тоже должно быть устранено методом ввода поправок в обсервованные координаты.
Электронный судовой журнал
В течение всего периода плавания должны фиксироваться время, координаты, курс и скорость судна, а также данные по электронной карте и ее корректуре.
Предлагается к прочтению: Организация вахтенной службы в порту
Все данные в судовой журнал заносятся автоматически в соответствии с параметрами ведения журнала, которые устанавливает судоводитель. Согласно требованиям компании для данного типа судна и условий плавания, судоводитель должен правильно указать эти параметры (периодичность фиксирования точек на маршруте следования, периодичность сохранения файлов архивируемых траекторий и т. д.). Впоследствии данную информацию можно использовать на электронных картах для восстановления траекторий движения судна. Это может быть востребовано при анализе прошедшего рейса или при повторном заходе в порт.
Помимо автоматических записей, судоводитель имеет возможность сам записать в электронный журнал необходимые события. Обязательной является возможность мгновенного фиксирования местоположения судна с указанием отметки на электронной карте.
Сигнализация
Основным преимуществом использования электронных картографических систем является возможность своевременного предупреждения судоводителя о наступлении определенных событий. Установка параметров сигнализации осуществляется перед рейсом и должна корректироваться во время плавания.
Наиболее важным видом сигнализации является предупреждение о подходе к опасным глубинам и изобатам, районам запретным для плавания, надводным и подводным опасностям и т. д. Для подачи такой сигнализации система использует информацию о местоположении судна, курсе, скорости, размеров судна (длина, ширина, осадка).
Электронные картографические системы при плавании судна по заданному маршруту могут вырабатывать следующие виды сигнализации:
- отклонение от маршрута;
- выход за пределы безопасного коридора;
- подход к очередной точке поворота при плавании по маршруту;
- подход к конечной точке маршрута.