Компьютеры коренным образом изменили картографию, упростив сбор и показ всего комплекса данных, предназначенных для составления карты. Информация по геоморфологии и рельефу местности, полученная с надземных и спутниковых съемок, может быть выражена в цифрах и введена в компьютер для дальнейшего использования при составлении карт.

Точно так же уже существующие карты могут быть просканированы и выражены в цифровой форме в виде компьютерных данных. Картографические базы данных могут также включать информацию о городах, автомобильных и железных дорогах, флоре и хозяйственной деятельности человека на данной территории. Поскольку вся информация записана в компьютер в цифровой форме, она может быть реорганизована различными способами в зависимости от предназначения карты. К примеру, карта городской водопроводной сети и сточных труб может быть использована для анализа работы канализационной сети и разработки мер по ликвидации утечки воды. Такая карта может включать также схему газовых труб, электрической сети и всех подземных коммуникаций. Когда город строит новые сети, компьютерная карта может быть легко изменена без необходимости составления новых чертежей.

Трехмерные данные могут быть введены в Стерео-цифровую программестическую станцию (СЦПС) с использованием параллаксовых или зрительных смещений на надземных фотографиях, снятых разными камерами.

Данные преобразуются в цифры либо при помощи мыши, которой водят по карте, либо на основе структурного чертежа и введения координат для каждого элемента карты.

Компьютерная картография

Картографические данные из различных источников могут быть представлены в виде цифр и записаны в памяти компьютера. Затем данные могут быть обработаны для составления карт различного назначения.

Картографическая база данных. Разделяется на Пласты базы данных, данные о дорогах, данные о строительстве, данные о трубах и т.д. Различные типы картографической информации могут быть собраны и записаны в отдельные пласты компьютерной базы данных. При необходимости информация может быть извлечена по отдельности или в комбинации.

Рабочая станция для картографической информационной системы.

Городская планировка может быть усовершенствована с помощью карты, содержащей существенную информацию о домах и зданиях, как это показано на карте одного из японских городов.

Строительные планы могут опираться на карты, содержащие информацию о трубах и других подземных сетях, чтобы строители знали, где можно и где нельзя копать.

От карт к графике

Данные, привлеченные к составлению карты, могут быть использованы для создания компьютерной графики, нанесенной на карту местности. Эта способность компьютера наглядно демонстрирует многогранность компьютерной картографии.

Совсем еще недавно электронно-картографические системы представляли собой сложные и очень дорогие системы на базе компьютеров. Такие системы (ЭКНИС – электронно-картографическая и информационная навигационная система; ЭКС – электронно-картографическая система) используются на больших морских судах. Для малых судов можно было бы использовать ноутбуки с упрощенным программным обеспечением, но обычные ноутбуки обладают плохой водо– и влагостойкостью, а специальные защищенные, очень дорогие доступны не каждому.

За прошедшие 10–15 лет появились компактные, доступные по цене, стационарные и носимые электронно-картографические приборы – карт-плоттеры, наименьшие из которых не уступают по размерам обычному приемнику GPS, которые можно переносить в кармане или в рюкзаке, установить в рубку катера, в надувную лодку, на байдарку. Более того, появились приборы, являющиеся одновременно рыбопоисковым эхолотом и карт-плоттером.

Современный картплоттер состоит из двух основных частей – носителя картографической информации и плоттера. Необходимые для получения местоположения данные картплоттер может получать от встроенного приемника GPS, либо от любого внешнего приемника.

Носители картографической информации

Носителями картографической информации для навигационных систем малых судов (картплоттеров) являются лазерные компакт-диски и мини-картриджи (рис . 60 ). Мини-картриджи применяются в стационарных картплоттерах, а компакт-диски используются для загрузки карт в носимые приборы, размеры которых не позволяют разместить слот для картриджа.

Если на лазерных компакт-дисках обычно записывается мировая база электронных карт, то на мини-картриджах записывается набор карт различного масштаба отдельных районов, объем которого зависит от емкости картриджа. Существует несколько электронно-картографических систем, используемых для записи карт на картриджи – С-Мар NT+, C-MAX, Blue Chart, Navionics Nav-Charts™, Furuno MiniChart и некоторые другие. Наибольшим покрытием отечественных акваторий – Ладожского и Онежского озер, Финского залива, Баренцева, Белого, Азовского, Черного и Каспийского морей обладают коллекции карт С-Мар и Blue Chart.

Источниками данных электронных карт С-МАР и Blue Chart являются официальные карты, производимые гидрографическими службами, собственное производство данных по договорам с гидрографическими службами, оцифровка материалов съемки малых гаваней при отсутствии официальных бумажных карт (по заказу местных властей).

Рис . 60. Носители электронных карт

Картплоттеры

Картплоттер (рис . 61, 62 ) – это функционально законченный прибор, содержащий в своем водонепроницаемом корпусе приемник спутниковой навигации (в некоторых моделях приемник может быть и выносным), компьютер с заложенной на заводе-изготовителе программой, монохромный или цветной дисплей, клавиатуру для управления, слот для ввода картриджа или порт для загрузки карт. Обязательным элементом является порт для ввода-вывода информации в международном морском формате NMEA 0183.

Размеры экранов могут быть самыми различными – от совсем маленьких, размером 40 ? 60 мм, цветных и монохромных экранов носимых картплоттеров Garmin GPS MAP 60 и 76, до крупных 10–15 дюймовых на стационарных судовых плоттерах.

Рис . 61. Носимый картплоттер

Все картплоттеры имеют общие принципы работы и управления с помощью курсора и меню, с которыми мы познакомимся с использованием какой-либо популярной модели, например, ChartMaster v6 с цветным 6-дюймовым дисплеем.

Картплоттер имеет 12-канальный параллельный приемник GPS. Он имеет все полагающиеся ему функции – определение координат, отображение на экране электронной карты положения судна и трассы его перемещения, параметров движения, маршруты, путевые точки и пр. Для навигации на акваториях, на которые нет карт, в картплоттерах обычно имеются страницы с соответствующей графикой, аналогичной имеющейся в обычных приемниках GPS. В данном приборе для этого имеется графический указатель «дорога», в других, в частности, в приборах Garmin, используется указатель «компас».

Работа с картплоттером

Управление практически всеми картплоттерами осуществляется, как в компьютере, через систему меню с помощью клавиш – стрелок, джойстика и функциональных клавиш. С помощью меню устанавливают необходимые настройки дисплея, трассы, единиц измерения, охранных зон и пр. и пр., выбираются различные функции, создаются маршруты и путевые точки.

Рис . 62. Стационарный картплоттер

Первое включение прибора, как и у приемника GPS, начинается с процесса инициализации. Поскольку этот процесс уже рассматривался в предыдущей главе, на нем останавливаться не будем, а сразу перейдем к работе с картплоттером.

После включения прибора, как только его приемник GPS захватит сигналы спутников, на экране установится карта района нахождения судна, изображение которого будет располагаться в центре. Если на этот район есть картридж, то на экране будет отображаться подробная карта конкретного участка.

Обычно на картриджах записываются карты самых разных масштабов – от генеральных до крупномасштабных для портов, или трудных в навигационном отношении участков. Имеющаяся в картплоттере функция ZOOM («масштаб») позволяет выбирать нужный масштаб. В некоторых моделях возможно увеличение масштаба свыше заданного картой за счет растяжки изображения карты. Это создает определенные удобства для судовождения, но не увеличивает детализацию находящегося на экране изображения.

Движение судна отображается на дисплее одним из двух способов. В первом случае его отметка остается неподвижной в центре экрана на фоне движущейся карты; во втором случае отметка движется от центра к краю экрана и по достижении его возвращается назад одновременно со сдвигом карты. При необходимости может отображаться траектория движения судна, вектор скорости и его текущие координаты.

Использование курсора

Важную роль в работе с картплоттером играет курсор. Это – главный инструмент, с помощью которого решается множество задач – измерение дальности и азимута до объектов, определение их координат, вычисление расстояний между объектами, создание путевых точек и маршрутов, получение информации и многое другое. Рассмотрим для примера несколько функций курсора.

Если в ходе плавания возникнет необходимость определения расстояние до какого-то объекта на карте (до берега или вешки), достаточно навести перекрестие курсора на эту точку, и в информационном окне появятся ее координаты, а также дальность и направление относительно судна. Аналогичным образом получают информацию об отмеченных на карте названиях островов, населенных пунктах, портах, о навигационной обстановке, глубинах и т.п.

Если навести курсор на какой-либо объект, например, навигационный буй или маяк – в появившемся информационном окне появится полная информация об этом объекте – высота, цвет, цвет и сектора видимости огней и т.п. С помощью курсора можно получить названия не обозначенных на картах островов и населенных пунктов.

Использование курсора значительно облегчает создание путевых точек и маршрутов. В отличие от приемника GPS, где эта задача решается с помощью бумажной карты с дальнейшим вводом полученных координат через меню, в картплоттере это просто и быстро осуществляется с помощью курсора – достаточно установить его на нужное место на электронной карте и нажать нужную клавишу. Полученную путевую точку затем можно легко отредактировать, присвоить ей какой-либо символ или имя, передвинуть на другое место или удалить.

Полученные маршруты и составляющие их точки размещаются на специальных страницах в виде таблиц с координатами. Их можно переименовывать, присваивать символы (например, якорь, крест, рыбка и т.п.), изменять координаты, удалять, причем, делать это можно не только в плавании, но и дома, используя для этого режим симуляции.

После создания путевых точек и сформирования маршрута необходимо проверить на наличие навигационных опасностей на всех его отрезках. Для этого записанный маршрут выводят на карту, где он будет представлен в виде связанных линиями путевых точек, и затем просматривают его на всем протяжении. Если окажется, что на каком-то участке линия проходит через опасное место (остров, каменную гряду, мель), какую-либо точку данного отрезка перетягивают курсором до тех пор, пока эта линия не уйдет с опасного места, после чего снова продолжают проверку последующих участков.

Плавания по маршрутам

Под «плаванием по маршруту» будем понимать последовательное движение от точки к точке заранее спланированного и хранящегося в памяти маршрута с использованием технических и программных возможностей приборов, позволяющих контролировать отклонения судна от заданного направления.

В современных картплоттерах при плавании по маршруту контроль отклонения осуществляется двумя способами – либо по положению отметки судна на проложенной трассе движения, либо с помощью специальных графических индикаторов, используемых обычно в приемниках GPS. Некоторые модели картплоттеров могут объединять на одном экране оба режима, что делает более удобным судовождение в сложной навигационной обстановке.

Очень полезной функцией контроля за направлением движения судна по маршруту является вектор скорости. Это очень чувствительный и быстродействующий инструмент, позволяющий быстро реагировать на отклонения от генерального курса.

Если маршрут создан заблаговременно и хранится в памяти прибора, то через меню его выбирают из списка и активируют одним из имеющихся способов, после чего на экране отобразится участок карты с проложенным маршрутом и картплот-тер перейдет в режим навигации. При этом, в окне данных появятся значения направления на первую путевую точку, дальность до нее, время в пути и время прибытия, а графические дисплеи будут показывать отклонения от истинного курса.

При приближении к активной точке на заданное расстояние прибор подаст звуковой сигнал и сообщение в информационном окне на экране об этом событии.

По прибытии в первую точку прибор автоматически перейдет в режим движения к следующей точке и т.д., вплоть до прибытия к конечному пункту плавания.

Плавания по путевым точкам

Навигация по путевым точкам является частным случаем плавания по маршруту, поэтому принципы использования картплоттера и судовождения одни и те же.

Путевые точки могут создаваться заблаговременно и храниться в памяти прибора, откуда они могут извлекаться, активироваться с помощью функции «GO TO» и использоваться для навигации. Создание путевых точек в ходе плавания очень эффективно осуществляется с помощью курсора – для этого достаточно навести его перекрестие на нужное место и нажать клавишу «GO TO» – и картплоттер перейдет к навигации на выбранную точку.

Следует остановиться на одной особой путевой точке «МОВ» (Man Over Board) – «Человек за бортом». Эта путевая точка задается обычно нажатием специальной клавиши, после чего карт-плоттер автоматически переходит к навигации на точку МОВ.

Сервисные функции

База информационных данных

Каждый картплоттер содержит набор информационных данных, содержание и объем которых может быть различным в разных моделях. Часть информационной базы вводится при производстве приборов, а основная часть поступает вместе с электронной картой района.

Основную часть базы данных составляет навигационная информация, обязательно присутствующая в каждом картплоттере. Сюда входят сведения о глубинах, навигационных опасностях, навигационной обстановке, названия островов, заливов, портов и т.п. Такие данные обычно выводятся автоматически в информационное окно при наложении курсора на данный объект или, в некоторых моделях, при попадании отметки судна в установленную область около объекта.

Каждый картплоттер содержит информационные данные о приливах и отливах для каждого конкретного района. Они содержатся на отдельной странице, выбираемой через главное меню.

Второй блок данных может содержать список портов и укрытий для данной карты с расстояниями до судна и направлениями на них, их характеристики (наличие телефона и телеграфа, больницы, нефтебазы, особенности акватории). Нередко список портов выстраивается по возрастанию расстояний до судна, что позволяет в случае необходимости быстро выбрать ближайшее укрытие.

Пользовательские функции

Под этим не очень корректным названием будем понимать набор самых разнообразных функций, облегчающих пользователю работу с картплоттером. В каждой модели прибора имеется свой набор функций, поэтому остановимся только на наиболее распространенных.

МОВ («Человек за бортом»).

Это одна из важнейших функций, позволяющая одним нажатием клавиши запомнить место упавшего за борт человека и перевести картплоттер в режим навигации на точку падения. После нажатие клавиши точка МОВ автоматически запоминается и сохраняется как активная до тех пор, пока она не будет удалена оператором.

Функция «возврат к судну»

При прокладке маршрута или при просмотре карты с помощью курсора можно «заблудиться» – потерять отметку судна. Для быстрого возврата на место судна существует функция, которая может называться в разных моделях «НОМЕ», «Find ship», «Ship» или еще как-нибудь. Нажатием данной функциональной клавиши на экран быстро выводится участок карты, в центре которого находится судно и курсор.

Запись трасс

При движении судна любой картплоттер может записывать и сохранять, по желанию пользователя, пройденную трассу. Трасса записывается в виде точек. На коротких трассах эти точки сливаются в линию, но, с увеличением пройденного расстояния, интервал между точками в связи с их ограниченным количеством, автоматически увеличивается.

Наиболее сложные и дорогие приборы могут хранить несколько трасс вместе с их характерными особенностями и, при необходимости, воспроизводить их, корректировать и использовать для судовождения.

Навигационные алармы

Эта функция позволяет вырабатывать сигналы тревоги (предупреждений) в случаях вхождения в установленную зону, при подходе к путевой точке маршрута, к навигационной опасности, при прохождении над местом, где глубина меньше заданной, при дрейфе судна на якоре.

Каталоги карт

Некоторые дорогие картплоттеры нередко содержат в себе каталоги карт, позволяющие в плавании легко найти нужный картридж или заказать его. Каталог карт может быть как для района, так и всемирный.

«Эхолот»

Эта функция, имеющаяся в некоторых картплоттерах, позволяет считывать с карты текущие значения глубины и отображать их одновременно с картой на экране в цифровой либо в графической форме. Кроме того, прибор может получать значения глубины в формате NMEA 0183 от судового эхолота и отображать их.

«Видеонаблюдение»

Некоторые модели картплоттеров имеют возможность работы с телевизионной камерой для наблюдения за надводным и подводным пространством или помещениями судна. Такие видеокамеры обычно поставляются как опции.

В заключение о бумажной карте. Картплоттер, несомненно, удобнее бумажной карты – он не мнется, не рвется, не намокает, им легко пользоваться, у него более богатые информационные возможности. Однако бумажная карта остается по настоящий день, наряду с вахтенным журналом, основным документом судоводителя, по которым, при каких-либо авариях будут разбираться компетентные органы. Помните об этом!

В основу использования электронных карт в судовождении положены следующие основные принципы:

Точность и полнота электронных навигационных карт (ЭНК) должна быть не ниже бумажных навигационных;

Картографическая база данных (КБД) и корректуры к ней должны быть выполнены в официально принятых МГО стандартных форматах;

КБД и ЭНК приобретают юридическую силу только после их утверждении национальными гидрографическими службами;

Исходная КБД в судовых системах автоматизации хранится в неизменяемом виде;

КБД и система ее управления являются программными продуктами, поэтому размножение, регистрация и их распространение должны соответствовать правилам.

В ЭКНИС могут использоваться три вида электронных карт:

Векторные карты, выпущенные национальными гидрографическими службами в соответствии с международным стандартом.

Растровые навигационные карты, выпускаемые официальными уполномоченными организациями.

Неофициальные электронные карты (упрощенные) частично не соответствующие стандарту.

Технология изготовления векторных карт представляет процесс, включающий автоматизированную обработку информации и одновременный контроль ее профессиональными инженерами-гидрографами для предоставления конечного продукта пользователю. Электронная карта может быть получена на основе ис­пользования информации бумажной карты или электронной базы данных, находящейся в архиве. Современная технология позволяет получить электронную карту одновременно с ведением промерных работ на судне.

В настоящее время активно используется технология изготовления электронных карт по информации имеющихся бумажных. Первичный этап включает сканирование бумажной карты и получение растрового образа, т.е. файла рисунка этой карты. Последующая обработка предполагает векторизацию оператором полученной растровой карты с помощью специальной программы.

Первоначально создается файл пустой электронной карты с параметрами координат углов, соответствующими углам растровой карты, указываются система координат (эллипсоид) и проекция бумажной (растровой) карты.

После привязки углов растровой карты в координаты образовавшейся пустой электронной карты оператор в рекомендованной последовательности выбирает объекты цифрования, которым будет присваиваться определенный код. Все объекты карты можно разделить на площадные, линейные, точечные и справочную информацию.

При фиксировании точечных объектов происходит запоминание координат этой точки и кода, по которому он будет распознаваться картографической системой впоследствии.

Линейные объекты векторизуются программой, позволяющей распознавать точки растровой карты. Так, программным способом образуется линия с точками, закодированными определенным образом. Площадные объекты представляются в виде замкнутого контура с автоматическим кодированием всех точек внутри него.

Справочная информация может относиться ко всей карте (проекция и система координат), группе объектов (условия движения судов внутри портовых вод) или иметь пояснительный характер описания отдельных точек, отражаемых на карте (места якорных стоянок).

Кодированные таким образом объекты бумажной карты представляют векторизованную базу данных, которая может обрабатываться, распознаваться и отображаться в картографической системе. При использовании электронной базы данных, хранящейся в архиве процесс векторизации аналогичен.

В настоящее время нет полной коллекции векторных карт на весь Мировой океан.

Как уже отмечалось, неофициальные электронные карты частично не соответствуют стандарту. Векторные электронные карты, изготовленные коммерческими компаниями, являются только информационными и не могут заменять бумажные карты. Изготавливая неофициальные карты во внутреннем формате, при­сущем только конкретной фирме, производители сами принимают решение о виде их представления на экране, использовании цветовой гаммы, библиотеке отображаемых символов, последовательности и уровне насыщенности информацией объектов карты. Обычно уровень качества этой работы, контролируемой профессиональными гидрогра­фами, является высоким.

Создание растровых навигационных карт производится путем сканирования обычных бумажных карт. Растровые карты в RCDS представляют графическую копию бумажных карт, отображаемую на экране монитора. Она удобна в восприятии, т.к. полностью соответствует бумажной, но менее информативна и не позволяет решать многие навигационные задачи, связанные с безопасностью судовождения.

Как отмечалось, векторные карты более информативны по сравнению с растровыми и могут наиболее активно использоваться в картографических системах, так как каждая точка имеет определенный код, который идентифицируется и распознается картографической системой. Таким образом, векторная карта позволяет производить опознавание любых объектов и своевременно реагировать на них, предупреждая судоводителя о приближении к подобным объектам. Это не относится к растровой карте, т.к. она является растровым образом бумажной карты - ее фотографией, представляющей цветовую гамму, которая не может быть использована в системе своевременных предупреждений о приближении к опасности. Система распознает различные цвета, однако не может их идентифицировать по какому либо признаку, В связи с этим растровые карты не могут использоваться в системе сигнализации.

Другим недостатком растровых карт является то, что невозможно одновременно наблюдать на экране монитора карты, выполненные в разных проекциях.

Поскольку изменение масштаба растровой карты на экране монитора представляет собой «растягивание» или «сжатие» изображения, то возникают трудности в состыковке двух смежных растровых карт, выполненных на основе бумажных карт разного масштаба, при этом может происходить потеря информации.

Основной единицей распространения ЭНК является ячейка, представляющая навигационно-гидрографическую информацию определенного географического района. Объем информации файла ячейки не должен превышать значения 5 мегабайт. В ячейке содержится часть базы данных навигационно-гидрографической обстановки определенного географического района. Имя ячейки состоит из восьми символов.

Нумерация ячеек происходит следующим образом: например GB400001

GB 4 00001

Код тип номер

Страны карты карты (ячейки)

-Первые два символа указывают код страны-производителя ЭНК,

-Третий символ обозначает код масштабного ряда от 1 до 6 для масштабов от 1:2250000 и мельче до 1:2500.

Остальные пять символов ССССС имени ячейки должны определять уникальный идентификатор ячейки данного масштабного диапазона.

Основным источником при производстве ЭНК в настоящее время являются их бумажные аналоги, т.к. многие производители электронной картографической продукции не занимаются сами гидрографическими исследованиями.

Бумажная карта, с которой при этом копируется информация, может иметь отличие от цифрового аналога ЭНК в следующем:

1) нарезка рамок (нет необходимости делать площадное перекрытие карт).

Большинство ЭНК производится без изменения нарезки рамок бумажных карт. Это позволяет не выпускать новые каталоги. Однако для работы с ЭНК отпадает необходимость перекрытия карт, т.к. происходит автоматическая загрузка новой карты при приближении судна к ее границе. В связи с этим нарезка может представлять стыкующиеся квадраты - ячейки. В основе нарезки ячеек лежит требование по их информативности - объем информации ячейки не должен превышать 5 мегабайт.

2) не соответствие проекции.

Основными проекциями морских навигационных карт являются 6 проекций:

Нормальная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора.

Поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора.

Поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Гаусса.

Нормальная равноугольная поликоническая проекция (на картах USA).

Нормальная (полярная) равновеликая азимутальная проекция.

Universal Transversal Mercator"s Projection (UTM). Это аналогия проекции Гаусса.

При издании ЭНК обязательно учитываются особенности проекций бумажных карт и, как правило, производится пересчет в Projection Mercator (нормальная равноугольная цилиндрическая проекция Меркатора). В этой проекции представлено большинство бумажных навигационных карт, она наиболее удобна при прокладке курсов и чаще использует­ся в судовождении.

3) не соответствие системы координат.

Работа системы ECS ориентирована на координирование по спутниковой системе. ПИ современных систем выдают координаты местоположения судна в геодезической системе WGS-84.

Бумажные карты, в действительности, изготавливаются в различных системах координат, которые обязательно указываются в легенде карты. Наиболее часто встречающимися системами координат являются:

1) WGS - 84 (эллипсоид с тем же именем).

2) WGS - 72 (эллипсоид с тем же именем).

3) ED-50 (Europien Datum) (эллипсоид International).

4) Pulkovo 1942 (референц эллипсоид Красовского).

Исходя из этого, координаты объектов на бумажной и ЭНК могут не совпадать. Это произойдет если система координат бумажной карты отличается от WGS - 84. На бумажной карте и на ЭНК указываются поправки для перехода из системы WGS - 84 к системе координат бумажной карты.

4) не соответствие координат объектов в результате ошибок при цифровании.

Ошибки, возникающие при цифровании карт, не должны превышать требований предъявляемых в ТЭТ к ECS.

Линейные погрешности, вводимые судоводителем для выработки ECS сигналов при отклонении судна от заданного пути, приближении к опасности, приближении к точке поворота, не должны превышать 1 мм в масштабе экрана дисплея.

Одним из основных критериев качества продукции считается возможность использования карт различных ведущих фирм в своей бортовой системе. Желательно при этом "читать" не только векторные, но и растровые карты. Основная проблема возникает в том, что практически все фирмы изготавливают карты (кодируют) в своем формате. Формат - это спецификация последовательности и видов представления элементов информации (чисел, текста) на носителе.

Если формат совершенен и отвечает всем требованиям для ECDIS, то его не очень трудно перевести в международный формат, в котором оговорены все особенности и последовательность изложения информации об объектах. Процедура перевода одного формата в другой называется конвертированием.

Однако, многие фирмы имеют достаточную коллекцию, но не выдерживают требований МГО, т.е. не могут или не хотят представлять свои карты по установленному стандарту. Для того чтобы прочитать ЭНК в своей бортовой системе необходимо знать их формат и структуру, т.е. иметь программу для преобразования данных, иными словами иметь конвертор. Подобными конверторами фирмы обмениваются по взаимной договоренности в целях дополнения своих коллекций, выражаясь профессионально "открывают свой формат".

Исходя из того, что векторные карты имеют значительное преимущество перед растровыми и системы ECS настроены на загрузку векторных карт, у судоводителя возникают определенные трудности при переходе с векторной карты на растровую. Это проявляется при изменении масштаба (появляется сильное нагромождение или разряжение информации), перестает срабатывать настроенная система сигнализации, меняется время загрузки при переходе с одной растровой карты на другую и т.д.

Корректура электронных карт

Для поддержания ЭНК на уровне современности в соответствии с требованиями Конвенции SOLAS-74/95 предусмотрены операции по их корректуре.

Различают корректуры:

Официальные, источником которых являются гидрографические службы;

Местные, поступающие от региональных уполномоченных служб(береговой охраны, лоцманской службы и т.д.);

Официальные корректуры могут быть следующими:

Локальные постоянные или временные (с указанием срока действия);

Корректуры для изменения картографической нагрузки;

Для добавления, удаления и замены картографических объектов или их атрибутов;

Пространственные корректуры для полной замены одной или нескольких карт.

Система корректуры ЭНК в ЭКНИС соответствует следующим основным принципам:

· корректуры стандартизованы по структуре, системе классификации и кодирования, а формат передачи данных корректуры соответствует международному формату DX90;

· обновление ЭНК включает использование не только постоянных, временных и предварительных Извещений мореплавателям (ИМ), но относящихся к этой карте навигационных предупреждений NAVARЕA и NAVTЕX;

· обновлению подвергается системная ЭНК, исходная КБД сохраняется в неизменном виде;

· вносимая корректура не должна ухудшать отображаемую на экране ЭНК, сведения о внесенной корректуре хранятся в памяти системы и отображаются по запросу судоводителя-оператора;

· ответственность национальных гидрографических организаций за корректуры ЭНК эквивалентна ответственности, которую они несут по корректуре бумажных навигационных карт.

Основные требования к корректуре и сервису распространения корректурной информации изложены в «Руководстве по корректуре ENC». Официальная корректура IHO должна отличаться от местной, выпущенной портовыми властями, a ECDIS минимальной способности должна отражать различные методы корректуры.

Руководство определяет следующие категории сервиса:

Сервис по расписанию - сервис корректуры в определенные интервалы времени, заранее известные отправителю и получателю.

Сервис по требованию - любой сервис корректуры, выраженный требованием индивидуального пользователя, т.е. передача корректуры по запросу пользователя.

Чрезвычайный сервис - любая передача корректуры, не использующая регулярное расписание и содержащая срочную информацию касающуюся ENC.

Методы корректуры подразделяются на различные категории.

- Ручная корректура - основана на неформатированной информации корректуры (ИМ, передача голосом по радио и т.д.). Корректурная информация должна вводиться в структурированной форме, соответствующей стандарту ECDIS.

Производство ручной корректуры осуществляется с помощью графического редактора, имеющегося в электронной картографической системе. Создаваемые судоводителем корректурные файлы нумеруются и хранятся в определенной последовательности. Обычно информация последующих файлов включает информацию предыдущих. Это позволяет периодически уничтожать предыдущие файлы. При наложении информации корректурного файла на основную карту можно на экране монитора наблюдать откорректированную карту. Основной особенностью является то, что отображение основной карты будет отличаться от отображения внесенной корректурной информации.

- Автоматическая корректура - процесс корректуры, при котором информация корректуры воспринимается в SENC без вмешательства оператора.

Автоматическая корректура может быть разбита на два подкласса.

Полная автоматическая корректура - метод корректуры, при котором данные корректуры достигают ECDIS напрямую от дистрибьютора, без какого-либо вмешательства человека. Это может быть достигнуто через передачу по радио в автоматическом режиме. Следуя процедурам подтверждения или приема, ECDIS автоматически производит корректуру SENC. Судоводитель при этом не предпринимает никаких действий, а только отслеживает дату последней корректуры карт судовой коллекции, убеждаясь в том, что корректура прошла и карты откорректированы.

Полуавтоматическая корректура - метод корректуры, требующий вмешательства человека для установления связи между техническими средствами, используемыми для передачи информации по корректуре, и ECDIS. В таких случаях судоводитель вынужден предпринимать определенные действия для корректуры судовой коллекции карт.

Информацию о корректуре можно получить, используя сеть Интернет и имея доступ к корректурным файлам карт судовой коллекции на сайте официального дистрибьютора корректуры.

Откорректировать карты можно также, заказав через агента или представителя компании в порту диск CD с обновленной коллекцией карт или дискету с набором корректурных файлов судовой коллекции электронных карт. Информация с дискеты позволяет изменять состояние ENC. Карты с диска CD полностью заменяют коллекцию карт на откорректированную. Периодичность издания новых дисков CD обычно составляет 3 месяца.

Некоторые фирмы предлагают сервис корректуры используя каналы телефонной связи. Для этого судоводитель в порту должен дозвониться до фирмы-производителя корректуры и получить по каналу телефонной связи кодированную информацию по корректуре дня своей судовой коллекции.

Сервисные возможности различных электронных картографических систем могут быть различны.

Присоединяемая корректура (автоматическая) - изменяет информацию, содержащуюся в предшествующей SENC;

Не присоединяемая (ручная) - не изменяет информацию SENC.

Кроме перечисленных имеется еще ряд категорий.

При выполнении корректуры электронных карт необходимо учитывать несоответствия систем координат бумажных и электронных карт на точность нанесения корректуры

Официальным источником информации в некоторых случаях могут быть ИМ, где приведены координаты объектов для конкретных бумажных карт. Различие систем координат определяется разными параметрами эллипсоидов, используемых при созда­нии бумажной карты и отображении электронной.

Исходя из того, что в судовой коллекции могут быть ENC, изготовленные на основе бумажных карт разных государств, которые имеют различные системы координат, судоводитель должен знать все особенности корректуры электронных карт по информации ИМ для бумажных и особенности изложения информации в ИМ различных государств.

Информация в ИМ принадлежит бумажной карте. В результате того, что электронная карта должна обязательно отображаться в системе координат WGS-84, а бумажная может быть изготовлена в другой (эллипсоид не WGS-84), значения координат одной и той же точки на бумажной и электронной картах могут значительно отличаться. В результате возможных различий систем координат электронной и бумажной карты ошибка, возникающая в результате пренебрежения вводом поправок к широте и долготе, может достигать на местности 350 - 400 м и более. Этот показатель часто значительно превышает ширину судоходного канала. Для корректуры карт крупного масштаба необходим обязательный учет этих поправок.

При нанесении точек на ENC по информации ИМ судоводитель должен вводить поправки в координаты, используя информацию легенды карты. Как правило, в легенде карты указываются поправки для перехода от системы координат WGS-84 к системе координат бумажной карты.

Требования по эксплуатации судовой электронной

Изменения гл. V Конвенции SOLAS-74 естественным образом вносит изменения к требованиям проверок судов службами Port State Control и Flag State Control.

Конвенционное оборудование ЭКДИС должно проверяться по аналогии с проверками другого конвенционного оборудования. Исходя из того, что оно используется для отображения электронных карт, которые могут заменять бумажные, требования к проверкам включают и эту составляющую. Как известно, проверка любых карт определяется не только проверкой их наличия, но и проверкой даты и качества корректуры, ее оформления, статистики хранения, оформления прокладки и проработки перехода.

Основным руководящим документом является «Port State Control Committee instruction 35/2002/02. Guidelines for PSCOs on electronic chart», в котором изложены основные требования, предъявляемые при проверках.

Формализованные отношения между судоводителем, судовладельцем и сервисной службой при работе с бумажными картами всем понятны. Для обслуживания электронных картографических систем многие вопросы остаются открытыми и требуют подготовки более определенной нормативной базы. Учитывая развития этого направления, необходимо предусматривать периодическую корректировку разрабатываемых требований. Подобная динамика наблюдается и в развитии аналогичных береговых систем. Исходя из этого, проблемы сервисной поддержки приобретают большую актуальность. Аналогичные вопросы могут возникать и при проверках неконвенционного оборудования, т.е. RCDS и ECS, которое также эффективно используется на судне для решения вопросов безопасности судовождения.

Рассмотрим перечень требований, которые могут быть предъявлены к вахтенному помощнику, отвечающему за эксплуатацию электронной картографической системы. Независимо от того, какая электронная картографическая система находится на борту судна, судоводитель должен знать основы ее работы и требования к современной профилактике для поддержания системы в рабочем состоянии.

Основное внимание в нем уделяется минимальным знаниям по следующим вопросам обеспечения корректурной информацией электронных навигационных карт и дополнительных баз данных.

1. Какой тип электронной картографической системы находится на борту судна (RCDS, ECS, ECDIS)?

2. Статус картографической системы (конвенционное или дополнительное оборудование).

3. Наличие документации на картографическую систему.

4. Судовая документация по учету технического обслуживания, наличие на борту руководств пользователям.

5. Наличие договора с официальным дистрибьюторами на обновление и добавление коллекции электронных карт.

6. Наличие договора с фирмой, обеспечивающей сервисное обслуживание.

7. Наличие резервного комплекта оборудования, решение технических вопросов сопряжения основного и резервного комплекта оборудования на судне (только для оборудования ЭКДИС).

8. Наличие сертификатов у членов экипажа по работе с картографической системой.

9. Электронные карты, имеющиеся в базе данных картографической системы, статус карт (официальные или нет).

10. Дополнительные электронные базы данных (лоции, пособия, таблицы и т. д.), имеющиеся в картографической системе, статус баз данных (официальные или нет).

11. Способ доставки на судно электронных карт и дополнительных электронных баз данных.

12. Способ доставки на судно корректуры для электронных карт и для дополнительных электронных баз данных.

13. Возможность конвертирования данных электронной карты в SENC средствами картографической системы.

14. Определение даты последней корректуры электронных карт на запрашиваемый район.

15. Наличие знаний и навыков корректуры электронных карт судовой коллекции в ручном и полуавтоматическом режиме.

16. Общие представления о структуре WEND и RENC.

17. Адреса официальных представителей RENC для планируемого района плавания.

18. Принципы системы кодирования электронных ячеек, принятые в мире и в России.

19. Просмотр и анализ данных ячеек ENC (только для оборудования ECDIS) и информации по принятой корректуре.

20. Наличие на судне дополнительных программ для решения вопросов сервисной поддержки и обеспечения корректурной информацией, знания работы с ними.

21. Основные положения «Руководства по корректуре ENC» стандарта S-52 и резолюция IМО А.817(19) (только для оборудования ECDIS).

1. Основы электронной картографии

1.1. Основные понятия

Название данной дисциплины состоит из трех понятий; картография, электронная, основы. Картография - эта карта и все что с ней связано. Основы - это основные знания о электронной картографии. Понятие "электронная" трудно привязать к карте. Более проще понять когда карту назвать цифровой. Но так сложилось это понятие.

Основы электронной картографии - это основные знания об электронной картографии.

Структура электронной картографии приведена на рис.1.

Законодательство и нормативные документы
Требования к источникам данных	Требования к обработке данных	Требования к данным перед представлением в системе отображения	Требования к системам отображения данных	Требования к пользователю
Возможность использования в электронных картах	Возможность использования после обработки в существующих системах отображения	Необходимость преобразования данных в формат соответствующий системе отображения данных	Соответствие требованиям соответствующих организаций	Знание основ электронной картографии

Источники данных для электронных карт

Обработка данных для отображ.

Данные для отображе-

Системы отображения данных

Пользователь электронных карт

Нав.системы

GPS, ГЛОНАСС, АИС, наз. тр-т, др.

Системы обр. данных

Панорама,

Использова- ние : навигация морская и сухопутная,

обработка геоданных, наука, образование, различные области

Носитель данных
Бумажный, фотобумага, электронный (цифровая, анал. камера, телев. камера)	Бумажный, Фотобумага, электронный (цифровая камера, телев. камера)	электронный
Вид данных
Растровый, векторный	Растровый, векторный	векторный растровый
Формат данных
	Форматы в растровом и векторном виде	в формате системы отображения

Рис. 1. Структура электронной карты

В бумажной картографии символы наносятся на бумажную основу. При этом символы понятны человеку и соответствуют определенным требованиям. В электронной карте аналогично, только вместо бумажной основы - система отображения в виде дисплея.

Источники создания электронных карт те же что и у бумажных, плюс данные в цифровом виде. В процессе развития электронной картографии сложилось так, что данные в различных системах отображения имеют различные форматы, что затрудняет или вообще не позволяет использовать данные в других системах отображения.

Возникает необходимость в обработке данных перед их представлением в системе отображения.

Источники данных для электронной картографии, системы обработки данных, данные перед представлением в системе отображения, сами системы отображения и пользователь электронных карт должны удовлетворять соответствующим требованиям, определенных на основе нормативных документов и законодательных актов.

Кроме этого, для работы с электронной картографией необходимы знания о форматах данных, видах графики (векторная, растровая), устройстве систем отображения способах обработки и представления данных и другие знания, связанные с электронной картографией.

Для получения этих знаний курсантами определен перечень лекций и лабораторных работ, необходимых курсанту с освоением дисциплины "Основы электронной картографии"

Согласно ГОСТ 21667-76 Картография. Термины и определения,

Картография - это область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений.

Исходный картографический материал - картографический материал, который используется для создания или обновления карты.

Карта - построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, поверхности другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на них объекты в определенной системе условных знаков.

Согласно ГОСТ 28441-99 КАРТОГРАФИЯ ЦИФРОВАЯ, цифровая карта; ЦК: Цифровая картографическая модель, содержание которой соответствует содержанию карты определенного вида и масштаба.

Более простым языком, карта - это бумажный носитель с нанесенным на нем условными обозначениями, согласно нормативных документов необходимый человеку для его деятельности.

Цифровая карта - информация, удовлетворяющая стандарту. S57,

В системе отображения ECDIS цифровая карта удовлетворяет стандарту S57 в части обмена данными между системами и определенному стандарту в самой системе.

Основная цель электронных карт и навигационных систем, построенных на их основе, - упрощение повседневного труда штурмана и повышение безопасности мореплавания.

Первые электронные карты появились в 90-х годах и представляли собой сканированные копии бумажных карт. Подобные карты принято называть растровыми электронными картами . Однако выяснилось, что простое сканирование бумажных карт, зачастую приводит к невозможности их использования совместно с современными навигационными устройствами. Кроме того, использование растровых электронных карт (RENC) затрудняет проведение автоматического анализа навигационной ситуации.

На основе тщательного изучения современных информационных технологий и их специфики в области морской навигации, Гармонизационной группой ИМО/МГО был разработан эксплутационный стандарт на систему отображения электронных карт и информации ECDIS , основывающийся на использовании векторных электронных карт формата S-57. Основное предназначение стандарта S-57 - стандартизация обмена гидрографическими данными между Гидрографическими Службами, Агентствами, производителями картографической продукции и ECDIS -систем.

Согласно S-57, гидрографическая информация структурируется в наборы данных, которые, в свою очередь, могут объединяться в наборы обмена. Набор данных S-57 может рассматриваться как объектно-ориентированная база данных, подчиняющаяся перечисленным в стандарте семантическим правилам (объекты, атрибуты, связи между ними и т.д.) и записанная (закодированная) в соответствии с описанным в стандарте синтаксисом.

Семантика стандарта опирается на то, что любой картографический объект обладает, как пространственно-геометрическими, так и функционально-описательными свойствами. В соответствии с этим карта S-57 состоит из двух типов объектов: пространственных (spatial) и описательных (feature). Spatial объекты (например, node - узел, edge - сегмент, face - площадь), характеризуются координатами, задающими их местоположение на поверхности Земли. Feature объекты, обладают определенным набором атрибутов и описывают некий естественный или искусственный предмет, например: LNDARE - область суши, DEPARE - область глубин, BOYCAR - кардинальный буй и т.д. Между объектами могут существовать связи различного типа, позволяющие смоделировать сколь угодно сложную сущность реального мира. Подробное описание стандарта находится в IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data Edition 3.0 -

В настоящий момент осуществляется переход от версии 2 стандарта S-57 (известного как DX90) к последнему изданию S-57 edition 3. Следует отметить, что из-за существенных изменений в семантической модели, конвертация данных из DX90 в S-57 ed. 3 является достаточно сложной задачей. Программы dKart Inspector и dKart Office позволяют автоматизировать процесс преобразования данных и создания цифровых наборов обмена, предоставляя средства для контроля качества изготавливаемой продукции.

Являясь стандартом обмена гидрографическими данными, S-57 не оптимален при прямом использовании в судовых навигационных системах. Навигационные электронно-картографические системы могут использовать внутренний формат представления данных - SENC (System ENC). Формат SENC более компактен и специально предназначен для представления картографической информации на экране монитора.

Одним из широко распространенных S-57 совместимых SENC-форматов является формат картографических данных CM93 фирмы C-Map.

Навигационные электронно-картографические системы dKart Navigator и dKart Explorer ориентированы на использование S-57 совместимых данных, в том числе CM93 и DCF.

По вопросам приобретения электронных навигационных карт CM93 обращайтесь к разделу электронные карты .

помимо данных, содержащихся на традиционных морских картах, электронные карты содержат данные и из других источников - книг огней и знаков, лоций и пр. - нет

По сравнению с традиционными бумажными картами и публикациями, электронные карты обладают рядом преимуществ, повышающих безопасность судовождения и облегчающих ориентацию в текущей навигационной ситуации:

помимо данных, содержащихся на традиционных морских картах, электронные карты содержат данные и из других источников - книг огней и знаков, лоций и пр. - нет необходимости искать навигационную информацию в разрозненных источниках - все данные сосредоточены в электронной карте;

векторная структура данных (являющаяся стандартной для электронных карт) позволяет проводить быстрый анализ навигационной ситуации, информируя судоводителя о возможных опасностях;

процедура корректуры электронной карты намного легче традиционной и может быть выполнена в течение минут, непосредственно в море. Используя электронные карты и цифровые корректуры, судоводитель получает уверенность в том, что имеющаяся у него картографическая информация отражает самые последние изменения;

совместно с внешними навигационными устройствами (GPS , САРП, АИС-транспондер ) электронные карты предоставляют возможности для отображения в реальном времени навигационной ситуации, включая собственное местоположение судна, положение радарных и АИС-целей.

Общие принципы построения систем отображения навигационной информации используемые в электронной картографии

Сейчас координаторскую деятельность по стандартизации электронных карт осуществляет IHO во содействии с IMO . Электронная карта. обхватывает как термин три понятия:

описание данных;

программное обеспечение для их обработки;

электронную систему отображения данных.

1.2. Область применения электронных карт

Область применения электронных карт: судоходство морское и речное, автомобильный транспорт, министерство обороны, различные области науки и техники

1.3. Пользователи электронных карт

Пользователи электронных карт; капитан, штурман (судоходство морское и речное); водители, диспетчера (наземный транспорт); капитан, штурман (воздушный транспорт; космонавты; геодезисты; географы; и т.д.

1.4. Контрольные вопросы

1. Что такое бумажная карта?

2. Что такое электронная карта?

3. Что такое картография?

4. Что такое электронная картография?

5. Каковы основные причины перехода с бумажных карт на электронные?

6. Какова область применения электронных карт?

7. Кто пользователи электронных карт?