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1、山东交通学院海运学院电子海图在航线设计中的应用专 业航 海 技 术 届 别08 级 学 号080615227 姓 名 指导教师 山东交通学院海运学院二一二年五月原 创 声 明本人冯龙龙郑重声明：所呈交的论文“电子海图在航线设计中的应用”，是本人在导师郭少义的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者(签字)：日期： 年 月 日山东交通学院毕业设计（论文）摘 要电子海图显示
2、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。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。ECDIS使航海自动化迈上一个新台阶，其应用前景是十分可观的。本课题为优化船舶计划航线设计，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。
3、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：电子海图显示与信息系统，船舶航线，自动设计，障碍区，可航渡区域，最短航线AbstractElectronic chart display and information system ( ECDIS ) considered the radar / ARPA in ship navigation is a great technological revolution. ECDIS has developed into a new type of ship navigat
4、ion system and auxiliary decision system, it not only can continuously give position, can provide and integrated with navigational information, effectively prevent various dangers. ECDIS makes navigation automation to the last step, the application prospect is very considerable. The topic for the op
5、timization of ship design plan route, proposed one kind based on the electronic chart automatic design method. First of all, this article on electronic chart for some proper is outlined, as well as electronic chart functions to do the appropriate analysis, and then through the track safety contours
6、and obstacle areas, be navigable area. In navigable area, path navigable test, automatic search for a safe and shortest routes, according to the dynamic change of time zone, adjust and optimize routes. And it expounds on the electronic chart design routes need to improve matters. Finally the electro
7、nic chart in the economy, efficiency and reliability and so on are all has the obvious advantage of the conclusion.Key words: electronic chart display and information system，navigation， design， hazard;，navigable area， shortest route目 录前 言11电子海图的概述31.1电子海图的概念31.1.1电子海图的组成31.1.2电子海图各部分工作原理31.2各种电子海图系统
8、31.3电子海图的分类41.3.1按制作方法分类41.4 电子海图的优点51.5尚待解决的问题51.6国内现状61.7发展特点62基于电子海图自动设计航线82.1.1安全等深线的追踪82.1.2安全水域的提取92.1.3障碍区的扩充102.1.4障碍区的处理102.2最短航线的自动构建112.2.1可航渡路线的测试112.2.2可航渡路线的优化12结论16致谢17参考文献18I山东交通学院毕业设计（论文）前 言 航道拥挤程度的提高、船舶的大型化、以及超高速船舶的出现给船舶航行安全提出了严峻的挑战。解决这个问题的一种方式是集成式地把本船的位置、所处的静态环境、周围的动态目标信息显示在一个屏幕上，
9、使得船舶驾驶员能够迅速地获取所有这些信息，及时地做出操船决策。 海运船舶驾驶中使用各种现代化的导航设备和雷达设备，能够在很短的时间间隔内获取精确可靠的关于船位、船舶运动参数以及周围环境方面的信息。 使用电子海图，能够把驾驶员从海图作业这一事务性工作中解脱出来，使其把主要精力放在航行监视和及时制定操船决策上来。电子海图的发展历史1） 纸质海图等同物，1970年代末到1984年，人们主要是想减少体积和减轻海图作业的劳动强度，因此，仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机中。 2） 功能开拓阶段，到1986年，人们开始挖掘电子海图的各种潜能。如在电子海图上显示船位、航线设计，显示船速、航向等船舶参数
10、、报警等等。 3） 航行信息系统阶段，将电子海图作为航行信息核心，包括电子海图数据库的完善，与雷达、定位仪、计程仪、测深仪、 GPS、VTS、AIS等各种设备和系统的接口和组合等等。多功能船用电子海图系统对保证船舶航行安全所起的重要作用，得到了IMO和IHO(国际航道测量组织)以及众多航海专家的认可。1986年7月，IMO和IHO成立了ECDIS协调小组，ECDIS各类标准和规范不断地建立和完善，各种性能优良的 ECDIS产品也不断地推陈出新。 为了保证船舶在大海中航行安全的同时能在较短时间内完成航运任务，开航前必须拟定一条较为合理的计划航线，人工设计计划航线在航行中成为一项非常重要而且十分复
11、杂的工作，它直接影响到船舶在海上的航行安全，同时在很大程度上也影响着船舶的营运成本，但是人工设计航线非常复杂，费时费力，一般在短时间内难以完成，有时候船舶由于船期、卸货等问题，又需要在极短时间内设计好航线，这时候可以通过电子海图完成航线设计。 电子海图是海上活动的基础,自动化的航线设计是电子海图应用的重要内容.民用船只的航线通常较为固定,但选择较为经济的航线仍是船舶运营公司提高竞争力的重要因素，尤其在海上避难、搜救等应急行动中,更需要灵活多变地选择航线.而军事航海是一种更具特殊性的航海活动,海军舰船由于航渡任务多种多样,航行海区复杂多变,航线设计具有更大的复杂性、特殊性.因此,快速、可靠、优化
12、的计划航线设计已成为现代特种航海中至关重要的环节. 在航线设计时,主要依靠人工分析海图上的水深注记、等深线、障碍(碍航)物等信息,拟定航行的计划路线,在航线选定后,通过计算机辅助分析航线的可行性.在未来的海上活动中,可能要求根据航行安全区域的情况，快速设计出海图上的最短航线.在海底地形较复杂的海域,传统的航线设计方法已难以适应现代特种航海行动的需求.因此,研究电子海图平台下的计算机自动设计航线方法，在海图上任意两点之间自动地找出一条最短可行性航线,具有理论和现实意义。 电子海图和传统的传统的纸质海图相比，无论是海图上标志的获取还是计划航线的设计都具有无比的优越性，本文重讨论电子海图的概念、电子
13、海图的种类、电子海图的主要功能以及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.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。1电子海图的概述1.1电子海图的概念1.1.1电子海图的组成电子海图（ electronic chart )是在显示器上显示出海图信息和其它航行信息，所以也称为“屏幕海图”。电子海图主要由海图数据库、海图改正系统、附加功能设备、微处理机及显示器五部分组成。更确切地讲，具
14、有附加功能设备的电子海图应称为电子海图显示与信息系统(electronic chart display and information system , Ecdis )。电子海图的组成如图1所示 图1 电子海图的组成1.1.2电子海图各部分工作原理 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，及由其它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、电子海图的精度及运行速度。1.2各种电子海图系统 （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）。ECDIS相关的国际标准有S57IHO水道测量数据交换标准、S52电子海图显示标准 、IEC61174ECDIS硬件检测标准等。ECDIS还可以与船舶自动控制系统连接，实现船舶的自动驾驶。 （2）电子航海图（ENC）:ENC(Electric Nauti
