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1、 （航海技术专业本科生） 毕 业 专 题 论 文中文题目浅谈电子海图在航线设计中的运用英文题目The discussion about the use of Electronic Chart in routing planning 作者姓名 所在专业航海技术所在班级航海 申请学位学士学位指导教师 广东海洋大学2010届本科生毕业专题论文目录摘要31引言42电子海图的概述42.1电子海图的概念42.2电子海图的种类52.3电子海图的功能63基于电子海图自动设计航线73.1可航渡区域的确定83.1.1安全等深线的追踪83.1.2安全水域的提取93.1.3障碍区的扩充93.1.4障碍区的处理103.
2、2最短航线的自动构建103.2.1可航渡路线的测试103.2.2可航渡路线的优化124基于电子海图设计航线需要完善的事项124.1不正确的显示信息124.2不正确的或不准确的海图数据134.3不恰当的系统设置13结束语14鸣谢14参考文献14浅谈电子海图在航线设计中的应用专业：航海技术，学号：200611811109，姓名：蒋明亮，指导教师：孙珽摘要电子海图 (Electronic Chart)着航海事业及科技的发展而产生的一种实时导航系统，是地理信息系统在舰船组合导航系统中的重要应用。电子海图使航海自动化迈上一个新台阶，其应用前景是十分可观的，必将是21世纪现代航海中的重要航海电子设备。本课
3、题为优化舰船计划航线设计，提出了一种基于电子海图的自动设计方法。首先，本文对电子海图进行了一些适当的概述，以及电子海图的功能做了适当的分析，然后通过追踪安全等深线和处理障碍区，得到可航渡区域.在可航渡区域内，进行路径的可航渡性测试，自动搜索一条安全的最短计划航线，根据障碍区的动态变化，实时调整和优化航线。并阐述了基于电子海图设计航线需要完善的事项。最后得出了电子海图在经济性、高效性和可靠性等方面都是具有明显的优势的结论。关键词：电子海图；船舶航线；自动设计；障碍区；可航渡区域；最短航线Abstract: Electronic Chart (EC) is a navigation system
4、which comes into being along with the development of seafaring, as a geography information system, it plays an important part in naval vessel assembled navigation system. EC helps the navigation automation come to a new world, So, we can say that it has a shining foreground, and it must be one of th
5、e most important sailing electric equipment in the modern seafaring in 21 century. The text, firstly, is to describe the Electronic Chart (EC), analysis the function of the Electronic Chart, and then, via safety contours were traced, obstacle areas were computed, and navigable areas were acquired. N
6、avigable routes were tested, and a safe and shortest route was searched automatically. Moreover, the designed route could be adjusted and optimized based on dynamic updates of obstacle areas, however, the text is to expound that some thing needs to perfect in routing planning base upon Electronic Ch
7、art (EC).Lastly It arrive at a conclusion that the Electronic Chart is economical and efficient and reliability.Key words: electronic chart (EC); ship routing; auto-design; obstacle area; navigable area；shortest route1引言自从人类文明拥有了航海技术以来，航海家们非常关心的问题是船舶在大海中的准确船位。为了获取船舶位置，航海家们不得不使用测定天体、观测陆标、接受无线电信号等手段获取
8、船位线，然后将船位线或者数字船位标绘在海图上，进而获取直观的船舶位置。驾驶员根据获取的船位来判断航行的安全性，判断船舶是否航行在计划航线上。在实践操作过程中，驾驶人员往往花费在观测和标绘上的时间较多，而且判断航行的安全性往往要在做完观测和标绘后才能进行。也就是说，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，驾驶人员所标绘出的直观船位是观测那一瞬间的船位而非即时的船位，造成了船位的获取滞后的现象。如果在大洋中这种滞后影响不是很大，如果狭水道的时候就会对船舶的安全造成很大的影响1。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，可以自动的将即时船位即时的
9、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的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、DGPS所获得的船位是不间断的，让电子海图的使用有了有利的技术保证。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
10、做到了清楚了解，航行的安全性就有了有力的保障。本文针对电子海图着重讨论电子海图的概念、电子海图的种类、电子海图的主要功能、基于电子海图自动设计航行和基于电子海图设计航行需要完善的事项等。2电子海图的概述2.1电子海图的概念 我们通常所指的“电子海图” 是一个很模糊的概念，一般把各种数字式海图及其应用系统统称为电子海图。其实，电子海图应包括以下几项内容：电子海图显示与信息系统（ ECDIS-Electronic Chart Display and Information System)、电子航海图（ENC-Electronic Nautical /Navigational Chart)、电子海图
11、（ EC-Electronic Chart）、电子海图系统（ECS- Electronic Chart System)。（1）电子海图显示与信息系统（ ECDIS-Electronic Chart Display and Information System)ECDIS是指符合有关国际标准的船用电子海图系统。它以计算机为核心，连接定位、测深、雷达等设备，以ENC为基础，综合反映船舶行驶状态，为船舶驾驶人员提供各种信息查询、量算和航海记录专门工具，是一种专题地理信息系统（GIS）。（2）电子航海图（ENC）ENC(Electric Nautical /Navigational Chart)是由国
12、家授权的水道测量部门发行的并且符合标准的电子海图。ENC除包含为了安全航行所必需的海图信息外，还可能包含航路指南、港口概况等其他有用的信息。其数据格式主要有矢量方式和栅格方式两种。经IHO承认的矢量数据格式标准为S57/3.0，栅格数据格式标准为ARCS。矢量电子海图具有存储量小、显示速度快、精度高、能够支持多种智能化功能等优点，但由于其交换格式S57格式公开，不易保密，并且制作较繁琐。目前覆盖范围最大的是挪威C-MAP公司的C93格式电子海图。（3）电子海图（EC）EC(Electric Chart)是指各种非标准的数字式海图。一般应用于一些专业的应用系统，其表示内容、数据格式和显示方式可以
13、由用户或设计者自行定义。例如，我们设计的航标维护系统所用的电子海图。（4）电子海图系统（ECS）与EC类似，ECS(Electric Chart System)是指各种非标准的电子海图应用系统。一般应用于一些专业领域，例如，游船导航系统、引水系统、渔船应用系统等。它可以很复杂，也可以简单到只有一条岸线显示和航线显示的导航型GPS一体机2。2.2电子海图的种类电子海图所显示的海图信息来源于海图测量数据，或从原纸质海图经数字化处理后的数据，及由其他航海出版物所提供的某些信息。根据这些数据建立一个海图数据库，海图数据库的结构与存储系统是电子海图的一项关键技术，它直接影响电子海图数据库所需的容量、电子
14、海图的精度及运行速度。电子海图按不同的制作方式分为不同的种类，以下作一简单说明：（1）按制作方法分类光栅扫描海图（Raster chart）：通过对纸质海图的光学扫描形成的数据信息文件，可以看作是纸质海图的复制品。因此，不能提供选择性的查询和显示功能。矢量化海图（Vector Charts）：是将数字化的海图信息分类存储的数据库，使用者可以选择性的查询、显示和使用数据，并可以和其他船舶系统相结合，提供诸如警戒区、危险区的自动报警等功能。（2）按数据库结构分类有边界的电子海图：有边界海图数据库是一张纸质海图通过数字化处理后建立的数据库，这种海图数据库的建立方法比较简单，但其显示的海图是与纸质海图
15、一样有界的。无边界的电子海图：在目前还没有统一的全球性的或大范围的数据库的情况下，无边界海图还是通过多张相连海图的数字化处理得到的。多张海图的拼接需要进行坐标变换，解决这种拼接中的坐标变换方法，叫做拼接技术4。对小比例尺海图来说，拼接技术简单，比例尺很小的甚至无须拼接技术但是对于大比例尺海图来说，拼接技术就复杂得多。电子海图的比例尺反映了电子海图的精度，由纸质海图经过数字化处理形成的电子海图的比例尺不能大于原纸质海图的比例尺。2.3电子海图的功能（1）海图显示包括：在给定的投影方式下合成和显示海图（在使用墨卜托投影方式时，可适当选取海图的基准纬度，以减小海图的投影变形）；以“正北向上”或“航向向上”方式显示海图；以“相对运动”或“绝对运动”方式显示海图；随机改变电子海图的比例尺（缩放显示及漫游）；分层显示海图信息，即可以隐去本船在特定航行条件下不需要的海图信息，而只显示保证航行安全所必需的海图信息，从而克服了纸海图上信息的冗余性。（2)海图作业在电子海图上进行计划航线设计（依照推荐航线进行手工设计或进行大圆航线计算）；以灵活的方式计算任意两点间的跟离和方位（如，利用电子方位线、可变距离圈等方式）；标绘船位、航迹和时间。（3）海图改正能够接受由官方ENC 制作部门提供的正式
