基于桌面型航海模拟器的“电子海图”教学模式

何传恒,刘加钊

(青岛远洋船员学院,山东青岛 266071)

基于桌面型航海模拟器的“电子海图”教学模式

何传恒*,刘加钊

(青岛远洋船员学院,山东青岛 266071)

分析桌面型航海模拟器的基本构成,比较桌面型航海模拟器与大型船舶操纵模拟器的差异,对使用桌面型航海模拟器进行“电子海图”教学模式作进一步的探讨。

桌面型航海模拟器;电子海图;教学模式

STCW公约和规则的修改方案已于2010年6月在马尼拉通过,并将于2012年实施新的公约和规则。STCW规则的A部分是关于STCW公约附则的强制性标准,其第二章是关于船长和甲板部的标准,在本部分的修改中,主要是根据航海技术和管理要求的变化,对适任栏目进行相应增加,500总吨或以上船舶负责航行值班的高级船员最低适任标准的适任栏目中新增一项内容,即“使用 ECDIS维持安全航海”。由新的修正案不难看出,“电子海图”培训将成为所有航海院校在校生一项强制性的培训项目。因其实践性强,在学习该课程时,要求学员有一定的海上航行的感性认识。仅仅停留在教材、普通教室和黑板上进行电子海图教学,效果往往不理想。利用桌面型航海模拟器提供的海上仿真环境和船舶驾驶台资源开展“电子海图”教学,把抽象的课堂教学变为船舶驾驶台和海上航行条件仿真下的教学,使感性认识与理性认识有机结合,从单一的抽象认识变为抽象认识与形象认识相结合,增强了“电子海图”的教学效果。

一、北极星桌面型航海模拟器

1.北极星桌面型航海模拟器的基本构成

北极星(Polaris)桌面型航海模拟器是康士伯(Kongsberg)公司推出的重要产品之一,由一个教练员工作站(Instructor Station)和若干个学员工作站(Student Workstation)组成。

(1)教练员工作站。由一部电脑以及基于Windows操作系统的航海模拟系统和视景系统组成。在教练站,教练员可以制作练习,设计训练方案;实时监控学员在学生工作站的操作,投影学生工作站的显示内容;控制各本船和目标船的行动;对各本船的操作情况进行保存、回放等。

(2)学员工作站。由一部电脑组成,2台显示器分别显示本船操纵控制台软面板(船桥仪表,包括雷达/ARPA、GPS、船载AIS、测深仪、计程仪等)和三维视景以及电子海图。通过鼠标、键盘来作用模拟各航海仪器控制面板的软面板(softpanel),操作航海仪器,控制船舶航行。学生工作站可以方便地和相同的学员工作站或一个单独的本船等标准的Polaris设备进行联网。

(3)练习区(Exercise Areas)。大型数据库中有100多个练习区,包括世界上著名的港口和海域,而且可以不断补充新的海区。练习区数据库包括人们希望从船舶操纵模拟器上获得的所有导航信息以及画面细腻、逼真的三维视景。

(4)船舶模型(Simulation models)。本船(own ship)数据库中包括各种船舶模型百余个;目标船(target ship)数据库包括数百种不同的船模。

2.与大型船舶操纵模拟器的差异

(1)空间布置不同。桌面型航海模拟器的教练员工作站和学员工作站构成简单,占地面积小,全部教练员工作站和学员工作站可以摆放在同一个房间内。若每个学员工作站由2个学员操作,50余个学员同处一室,既可以同时模拟操作设备和控制船舶航行,又可以同时观看同一个教练员的讲解和示范。大型模拟器的本船都按照独立房间,每个本船能够同时容纳学员的人数有限(5～10人),学员都被赋予不同的角色,而且各个本船的视觉上不能互通,都需要各自的教练员进行讲解和示范。

(2)本船数量不同。大型船舶操纵模拟器的本船数量一般为3～4个。桌面型航海模拟器的本船(学生工作站)数量多,最多可以负载26个。

(3)本船仿真程度不同。大型船舶操纵模拟器配置船舶驾驶台内的实物模拟设备,与真实的船舶相比仿真度高。桌面型模拟器通过计算机显示的软面板来操作,没有设备实物和操作面板。

二、“电子海图”教学在桌面型航海模拟器上的实现

1.电子海图显示

电子海图系统使用的显示软件能够将存储的光栅数据和矢量数据解读和转换为海图图像,从而正确地显示海图图像的颜色、形状和符号。同时系统软件还兼顾显示选择海图的方向、比例尺、海图投影、本船位置、本船距离和方位、雷达/ARPA的符号、雷达影像图层等。每一条本船都配有一套电子海图系统——SeaMap 10 ECDIS,海图信息覆盖全球,可以迅速显示全球任何区域、不同比例尺的海图信息。电子海图系统的问询报告(pick report)可以实现人机对话,帮助学生识读电子海图信息。学员既可基于电子海图显示自主学习,也可以在教室投影中听教师讲解。电子海图系统使用的是矢量海图数据(C-Map CM-93 Edition 2 Chart),为了便于电子海图教学,可以选装几张典型的光栅海图,如港图、航行图和大洋图,专供演示使用。

2.电子海图管理

电子海图的管理主要包括电子海图的购买、更新、改正和检验。电子海图数据是由各自国家的水道测量部门出版。目前,已经有不少国家在自己的水域生产和发行矢量格式的电子海图数据。然而要覆盖全球海域仍需时日。大多数电子海图系统支持通过使用软盘或CD更新海图,从而将最新的信息自动更正加入目前的海图数据库中;有的也通过INMARSAT或 GSM接收海图更新数据,然后通过自动或手动的方式更正海图数据库。而更新、改正和检验的功能都可以在桌面型航海模拟器上操作,其提供的教学演示和动手操作的功能可以让学员熟练地掌握电子海图的更新、改正和检验,实现学习和上船实际使用的零距离。

3.通过电子海图实现航线管理

通过电子海图实现航线管理主要包括新建航线、使用航线、修改航线和删除航线。新建航线就是指从出发地到目的地之间设定一定的转向点,输入所需要的航行数据(最大航速、偏航报警范围等),然后将这些点连接起来。根据不同的出发地和目的地选用不同的航线即为使用航线。在使用航线的过程中,从安全、经济的角度考虑,对其中的转向点进行修改即为修改航线。为了节省系统的存储空间,将长期不使用航线删除即为删除航线。桌面型航海模拟器的每条本船都配置有电子海图系统以及覆盖全球水域的海图。通过投影电子海图显示,教练员可以演示从本船目前船位出发设计一条航线的过程,讲解分析航线的合理性,根据不同需求修改航线和删除航线。学员完成设计航线后,可以参照教练员的讲解反复操作,达到熟练的效果,以适应船舶实际操作的需要。

4.电子海图的系统管理和监控

电子海图的系统管理包括电子海图背景的设置、显示参数和航线参数的设置、本船参数的设置、航迹记录参数的设置、搁浅报警参数的设置以及时间和日期的设置等。电子海图的监控功能主要体现在航行监控和航行记录两个方面,其中航行监控主要是监控过去航迹偏离计划航线、接近航线上的关键点、穿越安全等深线和禁区或特定情况区域的情况并发出报警信号。航行记录分为短期记录和长期记录,短期记录是指时间间隔不超过l min,记录内容包括:(1)时间、航向和航速,能够重建历史航迹;(2)ENC的来源、版本编号、日期、单元和更新版本,以确定实际使用的海图数据,需要记录和存储12小时。长期记录是指ECDIS必须记录整个航次中船舶的过去运动,并且以最大不超过4小时间隔进行时间注记;在一些系统中,可以回放或打印航迹记录。桌面型航海模拟器的每条本船配置的电子海图系统,使得全体学员可以同时进行操作和查看电子海图的系统管理和监控功能;教练员和学员的操作均可以通过投影显示,便于示范和分析,让学员通过自己动手操作熟悉电子海图的所有功能和了解电子海图的使用方法。

三、结 语

桌面型航海模拟器的功能强大,可以覆盖各类传统导航实训室的训练项目,其训练效果也优于传统导航实训室。随着STCW2010年修正案的完成和实施,电子海图培训也将变成一项强制性培训项目,桌面型航海模拟器也将在未来的“电子海图”教学中发挥非常重要的作用。

[1]吴建华.现代导航信息系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.

[2]刘加钊,张兴杰,王宝阔.基于桌面型航海模拟器的“航海学”教学方法探讨[J].青岛远洋船员学院学报,2009(3):12-14.

[3]於 健,王 勇.STW 40次会议对STCW公约的修订及中国航海教育的应对[J].航海教育研究,2009(3):5-8.

U676.2

A

1006-8724(2010)03-0053-02

2010-02-29

何传恒(1983-),男,助教,主要从事航海教育教学与研究。