1.前言
自20世纪80年代以来，随着电子计算机技术和航海技术的发展，电子海图和各种电子海图应用系统以数字形式表示。它们的出现在海道测量和航海领域引发了一场技术革命，使海图的研究、生产和使用进入了一个新的时代，使航海自动化达到了一个新的水平。
经过多年的发展，电子海图技术不断成熟和完善，电子海图及其应用系统在提高船舶航行安全、减少船员工作量方面发挥着越来越明显的作用。不久前举行的I初NAv第54次会议通过了500吨以上的客船、3000吨以上的油轮、3000吨以上的油轮l/000总吨以上的货轮上,从2012年到2018年间陆续强制安装电子海图显示及信息系统(cEDIs)的议案。这将极大地促进电子海图的发展。
目前，世界各国都非常重视电子海图及其应用系统的研发。作为一个海域辽阔的航海大国，中国多年来一直致力于电子海图的研发、生产、推广和应用。在电子海图的发展过程中，出现了许多的概念术语，它们不仅具有特定的含义，而且对电子海图的研发、生产和使用也非常重要。然而，由于一些概念术语过于专业或相似，许多电子海图从业者和用户对其缺乏准确的理解，导致研发盲目、重复、使用不便和误解，进而影响我国电子海图的发展和推广应用。为此，笔者梳理了电子海图领域的一些基本概念名词。
2.电子海图简介
电子海图是一个概念术语，可分为两部分，一部分是电子海图数据，另一部分是基于电子海图数据的各种应用系统。从广义上讲，电子海图的概念是所有关于电子海图生产或应用、软件或硬件的技术，包括基于电子海图数据的所有应用系统；从狭义上讲，电子海图是指电子海图数据。
电子海图数据是指描述海域地理信息和航海信息的数字产品，是一种数字海图。数字海图的类型包括矢量电子海图、格栅电子海图、图像图等。
电子海图应用系统是指接收和显示电子海图数据并提供一定功能的软件或设备（包括软件和硬件）。电子海图应用系统种类繁多，主要包括电子海图显示和信息系统(EcDI)S电子海图系统(ECS)。
三、电子海圈儿据
3.1.概述电子海图数据
是指描述海域地理信息和航海信息的数字产品，是一种数字海图。其内容主要是海域元素，具体表示海底地形（水深）、航行障碍物、航行标志、港口设施、趋势、海流等元素，陆地重点表示沿海航行目标、主要地貌和地形。电子海图数据一般由各国权威官方海道测量机构出版发行。这些机构还负责根据航行元素的变化及时补充和纠正出版的电子海图数据，以保持电子海图数据的现状。电子海图数据是从狭义的角度来看的电子海图，可分为格栅电子海图和矢量电子海图两类。
3.2.网格电子海图
格栅电子海图是指以格栅形式表示的数字海图(通常称为图像模式)，国际标准格栅电子海图称为RasterNavigationalehart(RNe)”,须符合IHo格格航海图产品规范(s161)要求。格栅电子海图是纸质海图的翻版，通常由纸质海图数据直接生成格栅数据获得，具有制造工艺简单、成本低的优点。在格栅电子海图中，海域中的元素通过像素点的排列反映出来。只有当它显示时，用户才能通过眼睛识别每个元素，而数据文件中的像素与像素之间没有关联。因此，在实际使用中，基于网格电子海图的应用系统只在屏幕上显示海图，而不能实现一些智能功能。由于网格电子海图的自然缺陷，在当前电子海图数据领域并不占主导地位，在电子海图应用中只起辅助作用。目前，英国海道测量局拥有世界上主要的格栅电子海图产品(UKHO)生产的ACRS国家海洋和大气管理局N(OAA)生产的NRC。
3.3.矢量电子海图
矢量电子海图是指以矢量形式(通常称为图形方式)表示的数字海图。在矢量电子海图中，海域元素的位置信息以点、线、面等几何图元的形式描述，每个几何图元具有一定的特征属性，以反映海域的真实情况。矢量电子海图具有储存量小、显示速度快、精度高的优点。此外，由于矢量电子海图的特点，电子海图应用系统不仅可以手动查询每个元素的属性，还可以根据元素的属性自动实现一些智能功能。例如，当船舶靠近危险物体时，它可以自动报警。正是由于矢量电子海图在航海智能化方面具有诸多优势，矢量电子海图在实际应用中占据主导地位，也代表了当前和未来电子海图数据的发展方向。
矢量电子海图可分为非标准电子海图和标准电子海图。
3.3.1.非标电子海图
所谓非标准电子海图，是指不符合要求IOH电子海图的相关标准。由于标准电子海图必须由官方海道测量机构制作和发行，世界上几家从事电子海图数据研究的知名公司开发了自己的电子海图格式，属于非标准电子海图。主要有c一Map该公司(已被波音旗下的J即ePsen公司收购)CM93格式和rTansas公司的TX97格式。这些非标准的电子海图也是由专业技术和软件制成的。由于其生产不受国家限制，这两家公司的产品都覆盖了全球海域。CM93和TX97都于特殊数据格式，其格式无用开放，为了方便使用电子海图应用系统，两家公司都开发了软件开发包供应用系统开发商使用，因此，目前有一些电子海图应用系统支持CM93或XT电子海图97格式。
由于非标准电子海图不受国家限制，生产的非标准电子海图产品覆盖面广，由于是同一家公司生产的，数据一致性没有问题。因此，在某些领域，非标准电子海图有一定的市场。然而，非标准电子海图也存在明显的缺陷，主要包括：
a)不能保证数据的权威性，因为它不是由官方海道测量机构制作的。
b)由于不直接从事测量作业，没有第一手资料，数据的现状无法保证。
C)虽然它也得到了一些应用程序系统的支持，但与标准电子海图相比，通用性较差。由于上述缺陷的存在，它可能会给用户带来安全风险，这对电子海图是致命的。因此，非标准电子海图不能代表电子海图数据的发展方向，用户在使用时也需要注意。
除了公司生产的上述两种非标准电子海图数据外，还有美国国家地理空间情报局(NG)A生产的数字航海图(DigitalNauticalehart),简称DNC,也属于非标电子海图。但DNC与eM93、TX97不同的是，它的生产部门NGA它属于美国的官方海道测量机构，但在美国NEC美国国家海洋和大气管理局主要由另一家官方海道测量机构N(OAA)生产,所以NGA负责生产自己开发的产品DNC该产品还覆盖了全球海域，用于北约军舰等特定领域。DNC不如CM93、TX97被广泛使用，但由于美国在世界海道测量领域的重要影响，DNC也得到了多个电子海图应用系统的支持。
3.3.2.标准电子海图
标准电子海图是指符合要求IHO目前，相关标准的电子海图IHO电子海图数据的标准是(数字海道测量数据传输标准)(S157)我们称基于S157标准的电子海图数据产品为电子海图(ElectornicNavigationalhcart),简称NEc,因此，标准电子海图是指NEc。根据S157标准，只有符合S157标准的电子海图由各国官方海道测量机构制作发行ENC,ENC采用专业技术和专业软件制作。由于ENC符合国际标准，由各国官方海道测量机构制作，是标准化程度最高、权威性最强的电子海图数据类型。由于ENC这种标准化使其具有以下特点和优势。
a)NEC必须由各国官方海道测量机构制作发布，工0H为各国的ENC生产机构配备了世界上唯一的机构代码。例如，中国海事局的代码是NC”。
b)NEC以S157标准为基础，有效保证了数据从生产者传输到用户的正确性。
c)ENC数据标准的数据包装形式，保证了不同操作系统计算机之间数据传输的正确性。
d)NEC电子海图显示及信息系统海图内容及显示规范在显示规范(S152)标准作为其显示依据，保证了数据显示的一致性。
由于NEC这些特点保证了电子海图数据与电子海图应用系统的有效连接，可以将电子海图数据与应用系统分离，即任何国家生产的NEC可在任何电子海图应用系统中有效使用。NEC它是电子海图数据领域最重要的力量，也代表了电子海图数据当前和未来的发展方向。
3.3.比较不同类型的电子海图数据
本文介绍了不同类型电子海图的定义和特点，如下：
4.电子海图应用系统
4.1.概述
ENC它是由官方海道测量机构制作的电子海图，具有最强的标准化、权威性和现状性，也代表了电子海图数据的发展方向。几乎所有的电子海图应用系统都可以支持它。因此，这里的重点是基于ENC各种电子海图应用系统。
电子海图应用系统是指接收和显示ENC,软件或设备(包括软件和硬件)同时提供一定的功能。电子海图应用系统种类繁多，可用于航海设备，如电子海图显示和信息系统(EcD工S),也可用于港航管理的智能管理系统，如船舶交通管理系统(VT)S。有的电子海图应用系统只包括软件，而有的则是软硬件的集成，在实际应用中可根据需要进行选择。所有电子海图应用系统都基于电子海图数据，一些应用系统也可以接收其他航海设备(如GPS、lAs、雷达等)的信息。
电子海图数据和各种电子海图应用系统为航海员提供了一个航海信息平台，使用户能够直观方便地了解海域的各种信息，从而有效地利用这些信息保证船舶的航行安全或实现相关的管理功能。
电子海图作为智能导航的信息基础，最初主要应用于导航领域。为了确保世界各的船舶使用统一格式的电子海图、工业HO、IMO和IEC国际组织制定了一系列电子海图相关技术标准，有效保证了电子海图数据和电子海图显示和应用的一致性。正是这种一致性使电子海图数据与电子海图应用系统分离，可以由不同的机构生产。随着信息化的发展，电子海图的一致性也有利于其他应用领域。许多香港和航空管理系统也采用这种模式，以标准电子海图数据为基础。因此，目前的电子海图应用系统不仅是应用于航海的设备，还包括各种海事管理、海洋渔业运营、海洋环境保护等应用系统。
4.2.电子海图数据在应用系统中的应用
NEC在应用系统中的使用方式主要是:
NEC的基础数据和更新数据通过应用系统提供的标准电子海图数据导入和更新功能,导入到应用系统中,与用户添加的其它数据结合后形成适合应用系统使用的系统电子海图(systemlEectronicNavigationalhCart),简称SNEC。NEC只在数据由生产者传递到使用者的过程中使用,使用者得到ENC之后应立即在应用系统中将其转换为SENC,并存储在硬盘上,在之后的使用过程中,应用系统读取的都是SENC。
之所以采用这样的方式是因为ENC所遵循的标准是S一57,该标准是为交换海道测量数据而设计的,对显示来说,它不是存储、操作或准备数据的最有效的方法。因此,在《电子海图显示及信息系统海图内容与显示规范》(S一52)中,允许每个电子海图应用系统的生产者设计自己的存储格式,以满足S一52所规定的性能要求。
4.3.应用于智能航海
电子海图最主要的用途是智能航海,电子海图的出现引起了航海领域的一场技术革命,使航海自动化迈上了一个新的台阶。目前,电子海图在航海领域的应用系统可分为两类:电子海图显示及信息系统和电子海图系统。
4.3.1.电子海图显示及信息系统
电子海图显示及信息系统(EleetronieehratDispzayInfooati。nsyste:),简称砚Dls,是指符合MIO、IHO和IcE有关国际标准的船用电子海图系统,属于标准化的航海设备,主要用于大型船舶的综合导航。cEDIS的功能须满足I初CEDIs性能标准的要求,使用符合I0Hs一57标准的NEc数据,按照IHoS一52标准进行数据的显示,并且cEDIS的硬件设备要通过ICE61174的性能测试。CEDsI在硬件上主要是以加固计算机为主体,集成船上多种航海设备信息,包括GSP、测深仪、电罗经、记程仪、雷达和船舶自动识别系统(A15)。软件的主要功能有四个方面:一是电子海图操作,包括电子海图的导入、更新、显示、查询等功能:二是计划航线设计;三是航行监控和报警:四是航迹记录和回放。
4.3.2.电子海图系统
电子海图系统(Ele。troin。hCartSystem),简称cEs,也是一种船用电子海图系统,但是它不必符合I初、IHO和IEC的有关国际标准,主要用于小型船舶导航。EsC的基本功能与ECDIS类似,但在硬件和软件方面可根据用户的需要灵活设计。
4.3.3.cEDIS与cES的比较
CEDIS与cES都是船用电子海图系统,用于船舶导航。两者之间的区别在于,CEDIS必须严格符合I初、IHO和IcE的有关国际标准,并且须得到有关组织的认证,因此,ECD工S的可靠性高,性能稳定,并且能够满足OSLAS公约的要求。而CES相对来说更加灵活,它不必严格符合有关国际标准,可根据用户的需要灵活设计功能,但其产品可靠性不如CEDIS。对于SOLAS公约船应使用CEDIS,因为公约第五章第十九条的修改已在IMONvA第54次会议上通过,今年n月的海安会将完成公约修改的法律手续;对于那些小型船舶可根据需要选用适合的Ecs。
4.4.应用于海事及港航管理
海事及港航管理涉及很多方面,下面以船舶交通管理系统为例说明。
船舶交通管理(服务)系统(VesselTraffieServiees),简称钾S,是集雷达、通信、导航、计算机数据处理和电子海图显示于一体的高技术系统,具有信息服务、助航、船舶交通组织、联合行动支援等功能.它对于保障港口航行船舶的安全,维护航道船舶航行秩序,降低船舶事故发生几率具有重要意义和作用。系统除电子海图显示功能外,主要是监控和指挥功能。通过雷达扫描得到港口、航道中船舶的动态,并标示在电子海图上,供管理人员进行船舶交通管理,以保障港口和航道内船舶的航行安全和航道的通畅。
4.5.电子海图其它应用
除了在智能航海、海事与港航管理方面电子海图得到广泛应用以外,随着信息化的发展,电子海图及其应用系统的应用领域几乎涉及到所有以海洋甚至是内河为活动空间的各种行业,包括:海洋渔业作业、海上工程建设、海洋军事、海洋环境调查与保护等。
5.结束语
在信息化飞速发展的今天,电子海图的推广应用是大势所趋,也势在必行,对于广大的电子海图从业者和使用者来说,如何正确理解电子海图领域的概念名词,并指导实际的工作是十分重要和有意义的,能够有效避免由于概念的不清和模糊而引起的研发时的盲目和重复以及使用时的不便和误会。笔者通过这篇文章,对一些基本的概念名词进行了梳理,以期对大家有所帮助。 参考文章：电子海图、AIS、雷达