1.1 电子海图系统解析及开发 电子海图系统基础知识

近年来随着船舶的大型化、高速化、多样化和交通交通量的增加，传统的纸质海图结合雷达的导航或是监控已有点力不从心。为简化纸质海图的分发，更新，存储及相关海图作业等相关流程，利用现代信息技术集成海事信息为海事从业人员提供导航监控决策，电子海图系统这项技术应运而生。

电子海图之所以在海事界引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。一套性能完善的电子海图系统可以进行航线辅助设计、船位实时显示、航向航迹监测、航行自动警报（如偏航、误入危险区等）、“黑箱”自动存储本船航迹和ARPA目标、历史航程重新演示、快速查询各种信息（如水文、港口、潮汐、海流等）、船舶动态实时显示（如每秒刷新船位、航速、航向等），与其它航海仪器（如GPS、电罗经、计程仪、雷达、Navtex、AIS等）进行数据与信息交流，将雷达/ARPA捕捉到的目标船动态叠显在海图上，与电子海图系统相配的雷达信号综合处理卡可直接处理和显示来自雷达天线的视频信号，自动生成若干类型的搜救（SAR）航线、海图手动改正或编辑，海图自动改正（数千幅海图的改正只需几分钟）。

电子海图系统的发展大致经历了如下4个阶段。
（1）纸质海图等同物：20世纪70年代末到80年代中期，仅仅是把纸质海图经数字化处理后存入计算机，此时的纸质海图相当于一张张的图片，而电子海图系统相当于图片浏览器。
（2）功能开拓阶段：上阶段只解决了海图的存储问题，功能非这不完善，基本不可能用于实践中。到1986年，人们开始尝试挖掘电子海图的各种潜能，对电子海图系统的所具备的基本功能（如显示船们、航线设计、搁浅报警等）达到了一定共识，形成了多功能船用电子海图系统的雏形。
（3）船行信息系统阶段：1990年以后，电子海图作为航行信息的集成显示平台，开始了国际化、标准化的ECDIS进程。1996年北海道海道测量局完成了“电子海图显示和信息系统（ECDIS）的发展对海道测量局所产生的后果”的课题研究，对推动ECDIS标准的制定起了重要作用。1997年国际海事组织（IMO）与国际海道测量组织（IHO）联合成立了ECDIS协调组（HGE），负责制定与ECDIS有关的各项技术标准和使用性能标准。这一时期的一款名为Chart Plotter的设备，实际上是GPS液晶屏幕在显示本船位置的同时显示简单的岸线和水深。Chart Plotter可以看作是电子海图的雏形或前身
（4）强制应用阶段：2009年IMO海安全第86次会议上，通过MSC.282(86)会议，SOLAS公约第V章19条下新增了2.10和2.11项，规定了电子海图显示与信息系统应用的具体要求，开始了电子海图系统的强制应用过程。

随着电子海图的数量和种类不断增长，电子海图的规范化问题一直是国际组织和各国政府部门所讨论的焦点。随之而来的便是名目繁多的术语，诸如Raster、Vector、ENC、ECDIS、ECS、ARCS、RCDS、DX90、S-52、S-57等等，下面就对这些名词和术语进行解释和说明。

• 电子海图（EC） 用数字形式存储的以描述海域地理信息和航海信息为主的海图数据库；其内容以海域要素为主，详细表示水深、碍航物、助航标志、港口设施、潮流、海流等要素。

• 电子海图系统（ECS） 本质是一个电子海图浏览器，后期可集成其他航海相关的信息，以达到辅助决策的目的。

• 光栅式海图（RC），是电子海图数据库的一种形式，通过对纸海图的一次性扫描，形成单一的数字信息文件。光栅海图可以看作是纸海图的复制品，包含的信息（如岸线、水深等）与纸海图一一对应。可定期更正，可与定位传感器（如GPS）接口，但使用者不能对光栅海图进行询问式操作（如查询某一海图要素特征，或隐去某类海图要素等），不能在不失真的情况下进行无级缩放。英国航道测量局（UK HO）制作的光栅海图ARCS和美国国家海洋空间署（NOAA）制作的光栅海图是比较有影响的两种。由于光栅式海图制作简单，因此在纸质海图数字化的前期使用较广泛。目前该类型海图已逐步退出历史舞台。

• 矢量式海图（VC） 是电子海图数据库的另一种形式，数字化的海图信息分类存储，海域中的每个要素是在以点、线、面等几何形式存储在电子海图数据文件中，因此可查询任意图标的细节（如灯标的位置、颜色、周期等），海图要素分层显示，使用者可根据需要选择不同层次的信息量（例如只显示小于10米的水深），并能设置警戒区、危险区的自动报警，还可查询其他航海信息（如港口设施、潮汐变化、海流矢量等），有人把矢量海图称为“智能化电子海图”。世界上生产矢量海图数据库最大的两家公司是英国船商公司（Transas Marine Ltd.）和挪威C-Map公司。

• 电子航海图（ENC） 标准化的矢量电子海图，其内容基于主管海道测量局的原始数据或官方海图，根据国际标准编码，基于WGS84坐标系，由国家主管海道测量局或机构发行。ENC与普通矢量图的差别是，ENC由官方为其背书，其采用国际标准，能被任何电子海图系统所正常解析。非标准矢量电子海图可由生产厂商自定的编码格式。目前C-Map公司海图采用的CM93/3编码，而船商（Transas）电子海图采用的TX97编码。非标准电子海图在某些领域使用也较广，其精度与更新程序也不一定比标准电子海图差，但其数据非官方，通用性差的明显缺陷，必将限制其进一步的发展。如无特殊说明，下文中的电子海图特指ENC。

• 电子海图显示与信息系统（ECDIS） 标准化的电子海图系统，是满足IMO的标准，并通过IEC的性能测试的电子海图系统。ECDIS相较于ECS，最大的区别在于其通过国际认证。目前国内一些厂商生产的ECS，其功能，性能等已满足国际标准，但限于规模太小、对国际认证流程的不了解，并没有积极参与国际认证，致使其产品无法走出中国。