论基于电子海图的航线设计对船舶航行的重要意义

邓东辉

摘  要：电子海图在船舶实际航行过程中的作用愈发凸显，其未来的发展前景一片良好。因此文章主要对电子海图在实际工作中发挥的效果进行研究，并简析其在船舶航行过程中的功能，对于航线设计过程中的主要影响因素进行探究，以此对电子海图的未来发展趋势做出相应的展望。期望通过文章的研究，能够为后续学者的研究提供参考与借鉴，并在此基础之上有效促进我国船舶领域的发展和建设。

关键词：电子海图;航线设计;专业教学

中图分类号：U675          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）06-0105-02

引言

自上世纪末，国际海道测量组织做出了相关规定之后，我国在电子海图领域的发展就得到了显著的提升，进入了一个崭新的时代。电子海图的开发和设计，以及电子海图系统的构建都在一定程度上取得了突破性的进展。电子海图的显示与信息系统（ECDIS）的革新促使了我国现代化船舶航行的发展，并在规定中对海员的相关标准进行了明确的规定，对船舶驾驶员经过了相应的考试之后方可上任。

对于航线设计来说，其主要是基于专业性航海技术的基础上，对于航行以及定位技术进行全方面的指导和规划，以此能够实现海员管理级别的航行职能，并基于此更好的做出航次计划以及引导的工作。这种评估项目在当前形势下的发展，不仅有效促进了我国现代化船舶航行的发展，同时对于我国电子海图的建设也具有十分重要的现实意义。随着计算机技术的不断发展，电子海图自身具有的巨大优势，也为我国的船舶航行事业提供了相应的助力。驾驶员能够直接通过电子海图的辅助性设计，实现对航线的规划、监视以及航线的记录等工作，同时还能够根据现代化船舶航行过程中自动化控制方式实现航海通告的自动改正，并将GPS技术合理的运用到电子海图中。这样就能够方便航海人员的实际操作，以此避免由于航线自身的偏离对航行产生一定的危险。

1 电子海图在船舶航行中的功能分析

1.1 设计航线

电子海图相关设备的使用，不仅能够更好的对当前航线的设计和制定做出相应的优化，同时还能够对现有的转折点以及航线库及时进行修改和完善。在发生不可挽回的后果之前，还能够及时对航线进行更改和取消，以此有效防止后续更加严重的后果。航线的设定主要是依靠大圆海图的方式或是墨卡托海图的方式得出[1]。航线制定之后，就是将实际尺寸进行缩放，以不同方式在海图上进行实现。同时在电子海图的绘制之后，还可以根据其自动推算的方式对现有的航程以及实际距离进行估算。与此同时，系统还能够在自动化或是半自动化的潮汐时刻表的帮助下进行航程时间的精准计算。基于矢量表形式下的电子海图还能够进行航线的自动绘制和检测，对于其中出现的危险区域和禁航区域要及时的进行避免。例如经常涉及到的军事演习区、禁止抛锚区等相关区域范围。同时电子海图的相关设备还能够及时对航线以及船舶的吃水线进行控制，继而保障航行过程的安全性和全面性。

1.2 监测航线

沿着当前计划航线进行实时的监控，并不断对航行状况以及船舶位置进行反馈也是电子海图的主要特点之一。传统航行过程中使用GPS以及罗兰台卡的方式对船舶进行定位，只是能够对船舶的历史位置进行记录。而电子海图上的位置显示是建立在实时设备更新的基础上进行完善，并基于此能够全面的对电子海图的实时位置以及历史位置进行综合性显示。不仅如此，利用矢量图标的方法还能够对船舶当前的行驶速度进行合理规划和监测。在此过程中，矢量系统还能够对船前是否有禁航区域或是较为特殊的航行区域进行预先的报警和标准。在船舶驾驶的过程中，对航线以及当前船舶的现有位置有疑问时，应当立即呼叫船长对当前的疑问进行解决。在遇到紧急状况时，还可以通过各种联系方式寻求其他方面的帮助，为船舶的整体安全采取各种有效的行动措施。同时还应当在航线开始之前，或是在进入到危险水域之前的时间段内，定期对航海相关装置以及设备进行检查，以此能够在遇到危险事件的过程中，保障各设备正常运行的状况下及时摆脱困境。同时还需要利用雷达平行指標线对船只位置进行实时性的监测。

1.3 记录航次

在航海日志的记录过程中，对于海图上相关的位置标记以及航海过程中发生的各类事件都需要进行详细的航次记录。一旦发生海上事故，这些记录信息对于后续的事故原因探究具有十分重要的作用。这也能够为船舶自身保护提供法律上的依据。ECDIS提供了这种功能，从事故前的一分钟到事故前的8个小时的位置、前进方向都将被存储，而且系统的存储内容是不允许修改的[2]。

2 影响航线设计的因素分析

航线设计的准确性对于航行结果的安全性起到了十分重要的保障作用。因此在航线设计的过程中，需要进行全方位的评估和评价工作。对于计划航线的预计工作，要考虑到其中的各方面实际条件，并据此制定出更加合理的航线规划。同时还要在航行的过程中不断对监控工作进行履行，以此有效保障航海过程的安全性和稳定性。

2.1 航线设计的原则分析

航线设计主要分为四个阶段，对于现有航行状况的评估，航线的实际设计，最终的航线制定以及航海过程中的监测工作。对于各项信息数据的收集以及当前航海状况的评估主要是建立在航线设计之前，并且在制定航线之前必须要具有一个十分完善的航线计划和设计结算。在此之后，一旦制定和计划的航线被使用到实际操作过程中，就需要从一而终，要将监测环节贯穿于航行的各个阶段[3]。

2.2 航线设计的信息风险评估分析

在航线设计过程中的信息风险评估主要是对预计航线的现有信息进行更新和完善的过程。通过对目标区域内部的危险物进行探究，并针对范围边缘以及临街区域进行综合性探查来更好的进行风险因素和风险等级的评定。在相关信息被及时收集之后，计划航线的实时评估工作就需要建立在船长以及驾驶员共同工作的过程中，最终的决策内容也是由船长进行制定。此评估主要是为船长以及驾驶员提供一个更加清晰和明确的航海危险预警图，对于航海危险区进行明确的指示，并对船舶最终的吃水和富余水深等问题进行合理规划，同时还要根据当前实际的船舶航行状况进行计划航线的航段安全边距的判断，以此对航海专业人员起到一定的辅助性的作用。在航线设计的过程中，船长还应当对航海过程中可能会出现的各种危险和实际问题进行考量，并在此基础上制定出航线计划性的更改，或是重新制定，以此来有效实现特殊情况的应对和完善[4]。

3 电子海图的发展趋势分析

当前，大部分的航海类院校进行海图制作的过程中，主要是采用纸质海图的绘制方式，在海图实训室内进行训练和操作。这种传统教学方式下，就会导致海图消耗量加大，教学时间较长，因此难以在短时间内就显示出更加全面的教学效果。随着现代化电子海图形式的发展，应当积极做好教育教学方面的改革。改变传统模式下枯燥的教学方式，而是使用实验手段的方式将其提升到日常上来。航海类院校需要根据现代化航海事业的实际发展需求进行电子海图的开发新教学训练，使得电子海图在逐渐发展的过程中成为一种发展趋势。当前天津计算机研究所已经开始与相关机构进行合作，共同研发基于电子海图的航线设计项目。此项目的开发和完善对于后续航海院校的实际教学工作具有巨大的意义[5]。

这种电子海图的设计能够在教学训练的过程中，由教师主控台、大屏幕投影设备以及学生操作器等部分构成。在理论知识以及实践实训过程中，教师可以在教学系统中相应的布置教学作业，学生根据教师的要求进行海图的绘制和训练。教师就可以及时通过显示器对学生的学习状况进行掌握和指导，以此来更好的对学生的各方面进行综合性提升。此训练系统还可以直接与雷达系统、GPS定位系统进行对接，使得学生在实践训练的过程中对于航海涉及到的相关系统进行熟练操作和掌握。同时系统设计的过程中，还能够及时对学生的海图作业进行当场考核，并综合性的形成一种更加完善的评价体系，这样对于学生的专业性学习也起到了一定的促进和发展的作用。不仅能够有效提升学生的专业技术水平，同时还能够更好的促进学生对相关岗位的适应能力[6]。

4 结束语

综上所述，ECDIS在当前发展阶段主要是作为一种电子海图以及信息系统之间结合的航海辅助形式，其发展态势能够有效促进我国航海事业的自动化和智能化建设。同时将电子海图的系统性建设与高级航海设备之间的紧密结合，从理论上能够更好的实现自动航行的意义，但是在实际实践的过程中还涉及到各种问题亟待解决。从我国航海事业长久发展的角度进行分析来看，电子海图在我国未来航海事业的发展过程中，一定会成为船舶自动化建设以及安全航行不可分割的一部分。因此各大航海院校要積极进行电子海图系统的创新和完善，加强对训练和教学系统的建设，在提升教师教学水平以及学生专业技术水平的同时，更好的促进我国现代化航海事业的发展。这对于我国社会主义建设以及综合国力的提升具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1]白晓勇，赵甲文，潘念.船舶计划航线航路段自动解算算法研究[J].舰船电子工程，2016（11）.

[2]马力.卡尔曼滤波算法在船舶航行轨迹异常行为检测中的应用[J].舰船科学技术，2017（12）：144-146.

[3]王涛，张立华，彭认灿，等.考虑转向限制的电子海图最短距离航线自动生成方法[J].哈尔滨工程大学学报，2016，37（07）：923-929.

[4]韩佳彤.基于大数据分析的海上智能航线设计[J].珠江水运，2016（1）：78-79.

[5]邱亮，曹兴飞，孙健.电子海图安全参数的应用[J].中国水运月刊，2016，16（12）：66-68.

[6]彭认灿，张立华，王涛，等.顾及航道宽度的最短距离航线自动生成方法[J].海洋测绘，2016，36（3）：29-31.