Электронная картографическая навигационная информационная система (ECDIS)

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 F и X;
• 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 отечественных 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:

1. Графически, с использованием встроенного редактора;
2. Табличным образом, с использованием стандартизованной процедуры за­полнения Passage Plan;
3. Метод последовательного переноса поворотных точек с ранее созданного маршрута на бумажной карте с помощью подключения дигитайзера;
4. Загрузкой полученного по каналам электронной связи (e-mail или др.) файла в соответствующую директорию на диске компьютера;
5. 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:

1. Задачи, решаемые картографической системой автоматически;
2. 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.

Вахтенный помощник должен постоянно проверять работу ECDIS, местоположение судна необходимо контролировать другими способами.

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.

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.

Предлагается к прочтению:
Планирование перехода
Организация вахтенной службы в порту