大連海事大學(xué)航海學(xué)院 劉軍坡 曹玉墀 趙學(xué)俊

航線設(shè)計是保證船舶按計劃高效率執(zhí)行航次任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)方式相比，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）除了能夠更快速、更簡單、更準(zhǔn)確地實現(xiàn)航線設(shè)計外，還可根據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)等對航線進(jìn)行檢驗，判斷航線是否存在危險或不合理的情況，以便使船員做出進(jìn)一步的查驗和修改，從而設(shè)計出安全、經(jīng)濟(jì)的航線。

一、ECDIS 航線檢驗的依據(jù)

(一)電子海圖類型

電子海圖按照制作方式可分為光柵電子海圖和矢量電子海圖。

光柵電子海圖是通過對紙質(zhì)海圖的光學(xué)掃描形成的單一數(shù)據(jù)信息文件，可以看作是紙質(zhì)海圖的復(fù)制品，因此不能啟動諸如防止擱淺的自動報警功能，除非由手動加入信息的方式產(chǎn)生某些報警功能，但這顯然不能完全滿足航海實踐和安全的需要。

矢量電子海圖是以點、線、面等幾何圖元的形式獨立存儲海域中的每個要素（如水深、等深線、錨地等）。因此，ECDIS 可以判定航線與每一海圖要素間的相對位置關(guān)系，并根據(jù)設(shè)置的參數(shù)給出報警或警示。不符合國際標(biāo)準(zhǔn)的或非官方生產(chǎn)的矢量電子海圖盡管也具有檢測與報警功能，但是在權(quán)威性、時效性等方面較差，不能取代紙質(zhì)海圖。

ECDIS 使用的電子海圖數(shù)據(jù)是電子航海圖（ENC），是標(biāo)準(zhǔn)的矢量電子海圖。該數(shù)據(jù)由政府或政府授權(quán)的海道測量機(jī)構(gòu)或其他相關(guān)政府機(jī)構(gòu)發(fā)布，并符合國際海道測量組織（IHO）標(biāo)準(zhǔn)[1]。只有基于ENC，ECDIS 才能正確、充分地應(yīng)用航線檢測的功能。

在ECDIS 中，覆蓋同一位置的ENC 可能有多個單元，有些海圖單元可能直接在屏幕上全部或部分地顯示出來，有些海圖單元可能未被顯示出來。根據(jù)IMO ECDIS 性能標(biāo)準(zhǔn)要求，ECDIS 不是根據(jù)當(dāng)前顯示的海圖單元而是利用系統(tǒng)電子航海圖（SENC）中可用的最大比例尺海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗。也就是說，ECDIS 進(jìn)行航線檢驗所依據(jù)的海圖數(shù)據(jù)可能與屏幕上顯示的海圖數(shù)據(jù)無關(guān)，而是取決于系統(tǒng)內(nèi)部存儲的海圖情況。由此可見，一段航線可能分別基于不同的海圖單元進(jìn)行檢驗。

由于不同的ECDIS 生產(chǎn)商對標(biāo)準(zhǔn)的理解和解釋存在差異，導(dǎo)致不同的ECDIS 產(chǎn)品對航線進(jìn)行檢驗的原則也存在一定的區(qū)別。例如，有些ECDIS根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)所有的ENC 對航線進(jìn)行檢驗，有些ECDIS 則允許船員設(shè)定一個最小比例尺，只利用原始比例尺大于該設(shè)定值的ENC 進(jìn)行檢驗。在設(shè)定最小比例尺時，應(yīng)確保其小于計劃用于檢測的ENC 的最小比例尺[2]。因此，在利用ECDIS 對航線進(jìn)行檢驗時，應(yīng)熟悉和明確本船ECDIS 的特性和檢驗原則。

(二)電子海圖內(nèi)容

ENC 既包含安全航行所需的所有海圖信息，也包含紙質(zhì)海圖上沒有但可視為安全航行所需的補(bǔ)充信息（例如航路指南）?？梢?，ENC 包含的信息非常多，ECDIS 主要對下列海圖要素進(jìn)行檢測以判斷航線的安全性。

1.水深

水深是保證船舶航行安全、避免擱淺的基礎(chǔ)條件。為了便于識別和判斷水深的分布，特別是淺水點和淺水區(qū)的存在，ECDIS 可以根據(jù)船員的設(shè)置改變水深的顯示效果，并判斷與航線的位置關(guān)系。

2.危險物

為避免船舶與危險物（如障礙物、沉船、礁石等）發(fā)生碰撞，ECDIS 可以檢測航線是否離危險物過近。有些ECDIS 允許船員手動設(shè)定某一物標(biāo)是否作為危險物處理。

3.特殊區(qū)域

有些區(qū)域是禁止船舶進(jìn)入的（如避航區(qū)等），有些區(qū)域是需要謹(jǐn)慎航行的（如警戒區(qū)等），這些區(qū)域都是需要船員特別注意的。所謂特殊區(qū)域主要包括分道通航區(qū)、沿岸通航帶、限制區(qū)、警戒區(qū)、近海生產(chǎn)區(qū)域、避航區(qū)、用戶定義的避航區(qū)、軍事演習(xí)區(qū)、水上飛機(jī)降落區(qū)、潛水艇航道、錨地、漁場/水產(chǎn)養(yǎng)殖場、PSSA（特殊敏感海域）等。

4.船員添加的物標(biāo)

船員添加的影響到航行安全的物標(biāo)（如危險強(qiáng)調(diào)的物標(biāo)等）。

(三)相關(guān)參數(shù)

傳統(tǒng)的航線設(shè)計需要人工對水深（區(qū)域）、離岸距離、離危險物距離等方面進(jìn)行核查，判斷是否存在擱淺、碰撞等航行危險。ECDIS 除可根據(jù)規(guī)定的報警條件（如海圖中的特殊區(qū)域、無ENC 等）對航線進(jìn)行檢驗外，還可根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)對航線的合理性和安全性進(jìn)行檢驗，主要包括：

1.本船參數(shù)

本船參數(shù)一般包括船舶的基本資料（如船長、船寬等）、船舶的操縱特性（如旋回速率等）。這類參數(shù)一般在ECDIS 安裝階段便已設(shè)定，除非船舶結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改裝等會導(dǎo)致船舶參數(shù)或操縱性能變化，否則一般不應(yīng)重新設(shè)定，以免產(chǎn)生較大的運算誤差。

2.安全等深線

可設(shè)定符合本船安全要求的安全等深線，ECDIS 則以高亮或粗體強(qiáng)調(diào)顯示等于或臨近所設(shè)安全等深線的等深線。

如果沒有設(shè)定安全等深線，則默認(rèn)為30 m。如果船員設(shè)定的安全等深線或默認(rèn)30 m 等深線不在顯示的SENC 中，或者源數(shù)據(jù)改變而導(dǎo)致在用的安全等深線無法使用，所設(shè)安全等深線應(yīng)自動轉(zhuǎn)換為下一個較深的等深線[3]。

可見，ECDIS 采用和顯示的安全等深線可能不同于船員選擇的安全等深線。因此，在設(shè)定安全等深線時，船員除應(yīng)考慮本船吃水和富余水深等因素外，還應(yīng)考慮相關(guān)海圖中等深線的分布情況。

3.安全水深

根據(jù)選擇的安全水深，高亮或粗體強(qiáng)調(diào)顯示海圖上等于或小于所設(shè)安全水深值的水深。深于安全水深的水深采用灰色顯示，等于或小于安全水深的水深采用黑色（夜間模式采用白色）表示，便于船員的視覺判斷。

船員可根據(jù)本船吃水和富余水深要求，考慮縱橫傾增加吃水、船體下沉量、潮汐資料、海圖水深的精度、波高、公司或者其他機(jī)構(gòu)及規(guī)章的要求等因素，設(shè)定合理的安全水深。

4.安全距離

由船員設(shè)定的離危險物、航標(biāo)、特殊區(qū)域的最小距離，判斷計劃航線是否離危險物過近或者航行過程中船舶是否有碰撞危險物的危險。

許多ECDIS 是依據(jù)船員設(shè)定的偏航報警距離（即船舶偏離計劃航線的最大距離）來檢驗航線，有些ECDIS 可以分別設(shè)定偏離航線左右兩側(cè)的最大距離。

應(yīng)綜合考慮航行水域、航速、船舶的操縱性能、能見度、風(fēng)流、海圖及船位精度、通航密度、船員的技術(shù)水平和心理素質(zhì)、公司或其他機(jī)構(gòu)及規(guī)章的要求等因素，設(shè)定合理的安全距離，確保船舶在設(shè)定的距離內(nèi)能夠及時避免緊迫或危險局面的發(fā)生。

除了上述性能標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的參數(shù)外，有些ECDIS 或ECS 產(chǎn)品允許船員設(shè)定安全高度。通過設(shè)定安全高度，來確定船舶能否安全通過架空障礙物（如橋梁、架空電纜等）。船員需依據(jù)潮高、本船在水面上最大高度、架空障礙物的凈空高度等因素設(shè)定合理的安全高度。

總之，不同的ECDIS 產(chǎn)品，所需設(shè)定的參數(shù)可能不同，參數(shù)設(shè)定的方式也可能不同，這就需要船員對所用ECDIS產(chǎn)品的屬性和功能十分熟悉。在參數(shù)設(shè)置過程中，應(yīng)綜合考慮各種影響因素。參數(shù)設(shè)置完畢后，船員還應(yīng)根據(jù)本船狀態(tài)（如裝載狀態(tài)等）和外界條件（如氣象、潮汐、通航密度等）的變化及時修改相關(guān)參數(shù)。

二、ECDIS 航線檢驗的內(nèi)容

航線設(shè)計結(jié)束后，ECDIS 將依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的海圖數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對航線進(jìn)行檢驗，一方面要檢驗航線本身是否合理可行，另一方面要判定航線及附近是否存在航行危險。

(一)航線本身的檢驗

航線主要由轉(zhuǎn)向點、轉(zhuǎn)向點間的航段構(gòu)成。在轉(zhuǎn)向點附近，ECDIS 會根據(jù)船舶操縱特性（如轉(zhuǎn)向速率等）將船舶的旋回路徑準(zhǔn)確地標(biāo)繪、顯示出來，以輔助船員完成轉(zhuǎn)向操作，準(zhǔn)確地航行至新的計劃航線上。同時，ECDIS 將根據(jù)船舶操縱特性判定船舶能否完成計劃航線中的某一轉(zhuǎn)向。如果轉(zhuǎn)向無法完成，檢驗進(jìn)程將被終止，直到該轉(zhuǎn)向被修正至能完成為止。有些ECDIS 不允許調(diào)用、監(jiān)控其認(rèn)為無法完成的航線。只有該項檢查完畢并確認(rèn)航線本身可行后，ECDIS 才開始檢驗是否有危險物影響航線。這是因為一旦重新設(shè)定轉(zhuǎn)向速率或轉(zhuǎn)向點位置，則每個轉(zhuǎn)向點附近的旋回路徑將隨之改變，也就是說，航線覆蓋的水域發(fā)生變化，航線及附近的水文數(shù)據(jù)、危險物的分布等也隨之產(chǎn)生變化。

(二)電子海圖類型和內(nèi)容的檢驗

一旦確認(rèn)航線本身是可行的，ECDIS 將進(jìn)一步根據(jù)電子海圖內(nèi)容檢測航線及附近是否存在危險物或其他不合理情況，并給出報警或警示，如下列情況：

1.無海圖：某航段處沒有海圖數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行航線檢驗。

2.光柵電子海圖：某航段處電子海圖數(shù)據(jù)為光柵電子海圖，無法充分對航線進(jìn)行檢驗，應(yīng)結(jié)合紙質(zhì)海圖使用。

3.非官方海圖：系統(tǒng)在某航段處沒有標(biāo)準(zhǔn)的官方ENC數(shù)據(jù)，此處的航行不能參照電子海圖。

4.穿越特殊區(qū)域：航線中的航段進(jìn)入了可能影響航行安全或存在特別規(guī)定的特殊區(qū)域，給出報警信息。

5.部分船員標(biāo)繪內(nèi)容：如船員強(qiáng)調(diào)的危險物、避免進(jìn)入的水域等。

(三)設(shè)置參數(shù)的檢驗

在根據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行航線檢驗的過程中，ECDIS同時根據(jù)相關(guān)參數(shù)對航線及附近進(jìn)行檢測，并給出報警或警示。

1.穿越安全等深線：航線跨越了安全等深線，提醒檢查確認(rèn)。穿越安全等深線意味著船舶沿計劃航線航行的話可能會進(jìn)入淺水區(qū)，存在擱淺的風(fēng)險。

2.淺水點：航線附近存在小于安全水深的水深點。

3.臨近危險物：航線附近的沉船、障礙物、浮標(biāo)等小于設(shè)定的安全距離，提醒檢查確認(rèn)。

此外，在架空障礙物的凈空高度小于安全高度時，可以設(shè)定安全高度的ECDIS 也會給出報警。

有些ECDIS 可以在航線編輯的同時對航線進(jìn)行檢驗，也可以在航線編輯完成后再檢驗；有些ECDIS 可以對整條航線進(jìn)行檢驗，也可以對航線中的部分航段進(jìn)行檢驗。無論何種方式，ECDIS 都會給出航線檢驗的結(jié)果，列出航線可能存在危險的位置及性質(zhì)。有些ECDIS 會以顯著符號（如紅色的星形標(biāo)記）在海圖顯示區(qū)對應(yīng)強(qiáng)調(diào)顯示船員選中的某一檢驗結(jié)果。船員應(yīng)根據(jù)航線檢驗結(jié)果，結(jié)合海圖信息和相關(guān)資料調(diào)整航線，消除不合理的航段，以保證航行安全。

三、ECDIS 航線檢驗的注意事項

盡管ECDIS 可以對已有航線進(jìn)行檢驗，列出檢驗結(jié)果，提示船員做出調(diào)整，從而有效促進(jìn)航行安全，但考慮到ECDIS 自身的局限性以及船員對于ECDIS 的理解差異和操作疏忽等因素的影響，在利用ECDIS 進(jìn)行航線檢驗時，仍應(yīng)注意下列問題：

(一)電子海圖的使用與維護(hù)

1.應(yīng)使用覆蓋整個航次的改正至最新的官方ENC，以確保ECDIS 能夠依據(jù)最新的、最權(quán)威的、最準(zhǔn)確的海圖信息進(jìn)行航線檢驗。

2.在小比例尺ENC 上，有些危險物（如在小比例尺上的小的點狀陸地）可能難以發(fā)現(xiàn)，甚至難以被ECDIS 的航線檢驗功能所檢測到。在大洋，最大比例尺的海圖也不過1:3 500 000 左右，因此，這些物標(biāo)很容易被忽視或者被其他顯示信息所遮蓋。

3.盡管航線被ENC 覆蓋，但由于其比例尺過小，ECDIS 可能無法對航線進(jìn)行檢驗。

4.對于未被ENC 覆蓋的水域，ECDIS 可以采用光柵航海圖（RNC），即ECDIS 處于光柵海圖顯示系統(tǒng)（RCDS）操作模式。由于光柵電子海圖的局限性，船員應(yīng)根據(jù)RNC和紙質(zhì)海圖進(jìn)行視覺檢查。

5.當(dāng)部分航線沒有海圖數(shù)據(jù)覆蓋時，ECDIS 無法對航線進(jìn)行檢驗，船員應(yīng)根據(jù)紙質(zhì)海圖按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行檢查。

(二)合理的設(shè)置參數(shù)

參數(shù)是ECDIS 進(jìn)行相關(guān)運算的重要依據(jù)，參數(shù)設(shè)定的正確與否直接影響到運算結(jié)果的準(zhǔn)確性，繼而影響ECDIS提示信息的可信度，最終影響船員據(jù)此做出的決策。因此，在實踐中，船員應(yīng)充分考慮所有影響因素，合理的設(shè)置相關(guān)參數(shù)，保證ECDIS 給出準(zhǔn)確的檢驗結(jié)果。特別是在影響因素（如船舶吃水等）發(fā)生變化時，應(yīng)及時修改有關(guān)參數(shù)。

(三)航線檢驗功能的重復(fù)應(yīng)用

1.航線檢驗完畢后，船員應(yīng)根據(jù)檢驗結(jié)果及時修改航線。修改完畢后，應(yīng)對航線重新進(jìn)行檢驗，直至確保航線安全合理為止。

2.如果在航線檢驗完成后，ECDIS 進(jìn)行了更新操作，則航線相關(guān)的海圖內(nèi)容可能會發(fā)生變化，特別是航線附近可能出現(xiàn)了新的危險物。這種情況下，以前的檢驗結(jié)果則不再值得信賴，應(yīng)在航次開始前重新進(jìn)行全面的航線檢驗。對于定線船舶而言，這一點更不容忽視。

(四)ECDIS產(chǎn)品的差異

不同的ECDIS 生產(chǎn)商對相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的理解存在差異，所以在設(shè)計ECDIS 的操作方式、航線檢驗原則和方式等方面存在不同，這就要求船員理解和熟悉本船ECDIS 的特性及運行方式，正確解讀相關(guān)海圖內(nèi)容和信息提示，做出正確的決策。

(五)報警與警示的數(shù)量過多

由于ECDIS 可能基于多個海圖單元檢驗同一航段，而有些警告和信息注記（如磁差異常等）也可能應(yīng)用于多個海圖單元，這導(dǎo)致系統(tǒng)最終給出大量內(nèi)容性質(zhì)相同或相似的報警與警示。對于很短的一條航線，許多ECDIS 產(chǎn)品都會給出幾十個甚至數(shù)百個報警或警示，這些提示給船員的檢驗與核對帶來了很大的負(fù)擔(dān)，違背了ECDIS 降低船員工作量的初衷，所以ECDIS 的航線檢驗功能仍需進(jìn)一步完善。

(六)傳統(tǒng)檢驗方式的使用

在實際應(yīng)用中，船員不應(yīng)完全信賴ECDIS 的檢驗結(jié)果，仍需在其他信息顯示、顯示比例尺較大的情況下，結(jié)合相關(guān)資料和經(jīng)驗對航線進(jìn)行全面系統(tǒng)的視覺檢查。

四、結(jié)語

通過對航線進(jìn)行有效性檢驗，可以檢驗船員設(shè)計的航線是否合理、在航行過程中船舶與各種靜態(tài)目標(biāo)之間的相對位置是否存在危險、航路中海圖數(shù)據(jù)是否標(biāo)準(zhǔn)可靠。這在一定程度上可減輕船員因經(jīng)驗不足、資料匱乏、疏忽等原因造成航線存在不安全、不合理航段的情況，從而提高航線的安全性[4]。鑒于目前ENC 數(shù)據(jù)不夠全面、不同ECDIS 對標(biāo)準(zhǔn)的解讀及其檢驗準(zhǔn)則存在差異、部分船員對ECDIS 認(rèn)知程度不足等原因，船員仍應(yīng)注重傳統(tǒng)的目測航線檢驗方式，不能過分依賴和完全信賴ECDIS 的航線檢驗功能及其結(jié)果，確保航行安全。

[1]IHO S-32 Hydrographic directory[S].2007.Monaco

[2]United Kingdom Hydrographic Office.NP231 Admiralty Guide to the Practical Uses of ENCs[M].2012.

[3]IMO Performance Standard for Electronic Chart and Display System（ECDIS）[S].2012.

[4]曹玉墀,胡江強(qiáng),劉軍坡.利用E C D I S 預(yù)防船舶擱淺[J].航海技術(shù).2012(6):39-42.