- •Введение
- •ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.
- •ЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ.
- •1. Общие сведения о судовых навигационно-информационных системах.
- •1.1. Назначение и основные функции навигационно-информационных систем.
- •1.2. Состав системы.
- •1.3. Типы НИС.
- •1.4. Назначение НИС с учетом перспективы их развития.
- •2. Понятия об электронных картах.
- •2.1. Основные определения.
- •2.2. Геодезическая основа ЭК.
- •2.2.1. Понятие о геодезической системе отсчета горизонтальных координат карты.
- •2.2.2. Виды горизонтальных геодезических систем.
- •2.2.3. Перевод данных карты из одного горизонтального датума в другой.
- •2.2.4. Пути улучшения отсчета горизонтальных координат картографических объектов.
- •2.2.5. Вертикальные геодезические датумы.
- •2.2.6. Совершенствование отсчета вертикальных координат.
- •2.3. Проекции морских навигационных электронных карт.
- •2.3.1. Нормальная проекция Меркатора.
- •2.3.2. Поперечная меркаторская проекция.
- •2.4. Форматы данных электронных карт.
- •2.5. Разграфка ЭК.
- •2.6. Классификация электронных карт.
- •2.7. Характеристика векторных карт.
- •2.7.1. Состав данных векторных ЭК.
- •2.7.2. Синтез векторных карт и технологии их производства.
- •2.7.3. Официальные векторные карты.
- •2.7.4. Другие виды векторных карт.
- •2.7.5. Корректура карт ЭКДИС.
- •2.8. Особенности растровых электронных карт.
- •2.8.1. Основные сведения о растровых картах.
- •2.8.2. Официальные растровые карты для ЭКДИС.
- •2.8.3. Принцип корректуры растровых карт.
- •2.8.4. Достоинства и ограничения растровых карт.
- •2.9. Электронные каталоги карт и книг.
- •2.10. Распространение ЭК и корректур к ним.
- •3.1. Состав данных НИС и методы их хранения.
- •3.2. Основные виды информации НИС.
- •3.3. Статические базы данных.
- •3.4. Динамические базы данных.
- •3.5. Базы знаний.
- •3.6. Защита информации.
- •4. Датчики навигационной информации.
- •4.1. Характеристики навигационных измерительных устройств.
- •4.2. Позиционные датчики.
- •4.2.1. Требования к позиционным системам.
- •4.2.2. Среднеорбитальные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС.
- •4.3.Электронные магнитные компасы.
- •4.3.1. Общие сведения о магнитных компасах.
- •4.3.2. Магнетометры.
- •4.3.3. Состав электронного магнитного компаса.
- •4.3.4. Характеристики электронных МК.
- •4.4. Фиброоптические гирокомпасы.
- •4.4.1. Виды ГК и предъявляемые к ним требования.
- •4.4.2. Общие сведения о фиброоптических ГК.
- •4.4.3. Принцип работы фиброгирометров.
- •4.4.4. Характеристики фиброоптических гирокомпасов.
- •4.5. Спутниковые компасы.
- •4.6. Измерители скорости и проходимого расстояния.
- •4.7. Указатели скорости поворота судна, акселерометры, датчики параметров качки.
- •4.7.1. Датчики скорости поворота судна.
- •4.7.2. Акселерометры.
- •4.7.3. Датчики параметров качки.
- •4.8. Автоматические идентификационные системы.
- •4.8.2. Бортовая аппаратура АИС.
- •4.8.3. Информация, предоставляемая АИС.
- •4.8.4. Преимущества АИС перед РЛС и САРП.
- •4.9. Радиолокационные средства.
- •5. Средства общения НИС с оператором.
- •5.1. Пользовательский интерфейс.
- •5.2. Требования к отображению картографических данных.
- •5.3. Виды и методы представления картографической информации.
- •5.3.1. Виды отображения данных карт.
- •5.3.2. Обеспечение наглядности карт.
- •5.4. Отображение навигационных элементов.
- •5.5. Пути улучшения отображения информации.
- •5.6. Предложения по гармонизации отображения навигационных данных.
- •6. Требования ИМО к ЭКДИС
- •6.1. Назначение ЭКДИС.
- •6.2. Данные ЭК и их структура.
- •6.3. Ориентация изображения, режим движения, дополнительная информация.
- •6.4. Цвета и символы. Требования к дисплею.
- •6.5. Предварительная прокладка.
- •6.6. Исполнительная прокладка.
- •6.7. Регистрация данных. Сигнализация и индикация.
- •6.8. Точность. Сопряжение с другой аппаратурой.
- •6.9. Режим РКДС.
- •7.1. Управление изображением карт.
- •7.2. Планирование пути.
- •7.3. Счисление, обсервации, прокладка пути.
- •7.4. Мониторинг прохождения маршрута.
- •7.5. Контроль навигационной безопасности
- •7.6. Использование радиолокационной информации
- •7.7. Работа с АИС.
- •7.8. Регистрация информации
- •7.9. Предоставление справок.
- •7.10. Решение дополнительных задач.
- •7.11. Обновление данных и обмен ими.
- •7.12. Управление движением судна.
- •7.13. Другие функции.
- •7.14. Учет погодных условий.
- •8. Достоинства и недостатки НИС.
- •8.2. Понятие об источниках погрешностей НИС.
- •8.3. Недостатки цифрования карт и средств отображения
- •8.4. Качество картографических данных.
- •8.5. Погрешности, обусловленные ошибками датчиков информации.
- •8.6. Влияние отличия координатных систем.
- •8.7. Погрешности интерпретации данных. Риск передоверия.
- •9. НИС речных судов.
- •9.1 Общие сведения.
- •9.2. Характеристика речных ЭКДИС.
- •9.3. Требования, предъявляемые к ИЭКДИС.
- •9.4. Принцип совмещения радиолокационного изображения с картой.
- •Список литературы.
обзора акватории по носу судна в истинном режиме движения может оказаться недостаточной при подходе символа судна к рамке карты. Эти случаи приводят к необходимости смещения карты либо периодического использования более мелкого масштаба отображения.
С течением времени происходит постепенное увеличение экранов мониторов, применяемых в НИС, и приближение их к размерам бумажных навигационных карт. Поэтому определенное негативное влияние малости размеров экранов НИС постепенно ослабляется.
Погрешности, обусловленные разрешающей способностью монитора. Размер пикселя дисплеев, на которых отображаются электронные карты, составляет порядка 0.2÷0.3 мм. Отсюда может быть установлена предельная точность масштаба карты. Для карты масштаба 1:50000 при размере пикселя 0.3 мм она, например, составляет 15 м. Эта точность уже хуже, чем точность определения места по DGPS, и требуемая точность определения положения в стесненных водах.
На точность положения объектов на карте влияет и размер символов. Например, точка, представляющая огонь на растровых картах в формате BSB включает по ширине минимум девять пикселей.
Вмасштабе 1:40000 это составляет площадь с диаметром 36 м2.
8.4.Качество картографических данных.
Под качеством навигационных карт (картографических данных)
понимается совокупность свойств, обеспечивающих способность карты удовлетворять целям судовождения. Качество карты оценивается набором показателей, характеризующих отдельные ее свойства: полноту, достоверность, современность, точность, наглядность изображения и др.
Точность карт может быть определена как соответствие позиций изображенных на карте объектов и явлений действительности, т.е. как истинность местоположения, размеров, плановых очертаний и высот объектов. Точность оценивается величинами абсолютных и относительных позиционных погрешностей, характеризующих отклонения координат объектов на карте от их истинных значений.
Неточность картографической информации является следствием ошибок геодезических съемок и погрешностей, допущенных при составлении карты.
С ходом времени точность картографических съемок улучшалась, так как совершенствовалась аппаратура для производства геодезических наблюдений. Поэтому, как правило, карты, основанные
256
на данных более поздних съемок, точнее карт, составленных по результатам раньше проведенных съемок.
Погрешности карт, основанных на данных старых съемок. В
настоящее время наблюдается отсутствие современных гидрографических съемок побережья ряда развивающихся стран, особенно островов. В практике судовождения еще используются карты, составленные по съемкам 19 века. Этим картам присущи существенные погрешности определения, как опорных геодезических пунктов, так и объектов, положение которых находилось путем привязки к ним. Погрешности опорных точек обычно больше и вносят систематические отклонения (сдвиг системы отсчета) в положение участков побережья. Ошибки привязки других элементов карты к опорным пунктам меньше, но имеют случайный, трудно учитываемый характер.
Погрешности опорных геодезических пунктов являются причиной смещения позиций участков побережья и опасностей, причем направление и величина сдвига разных участков могут отличаться. Так как ошибки привязки объектов к опорным пунктам меньше погрешностей этих пунктов, то на карте сохраняется верная картина расположения объектов, однако все изображение имеет сдвиг по широте и долготе. Относительно WGS84 этот сдвиг нередко превышает одну милю. Максимальное зафиксированное его значение составляет 7 миль.
До недавнего времени существующим «сдвигам» систем отсчета координат карт не придавалось особого значения, так как позиция судна находилась по береговым ориентирам. В результате обсервованное место судна по отношению к опасностям не имело сдвига. Чтобы исключить влияние различных датумов карт на точность прокладки, выполнялась лишь рекомендация: переходить с карты на карту не по координатам, а по пеленгу и дистанции определенного объекта.
Положение изменилось при широком использовании приемоиндикаторов GPS, дающих координаты места в единой для всего Земного шара системе WGS84, относительно которой локальные системы координат отдельных карт смещены на ту или другую величину.
Сдвиг положения элементов карты, основанной на старой съемке, имеет плавное с разным характером изменение по мере перехода от участков, найденным по одним опорным пунктам, к участкам, нанесенным относительно других опорных точек, что затрудняет его учет. Случайные погрешности определения отдельных объектов по опорным пунктам не имеют никакой системы. Поэтому пересчитать положение объектов этих карт в систему WGS84 с удовлетворительной точностью не удается.
257
Ввиду существенного отличия от WGS84 систем отсчета координат карт, составленных по результатам старых съемок, судовождение по информации GPS на этих картах опасно. Используя эти карты, безопаснее применять визуальные и радиолокационные обсервации по береговым ориентирам. В этом случае погрешности опорных пунктов не влияют на точность определений места относительно препятствий. Чтобы учесть погрешности позиций объектов, определенных относительно опорных точек, следует, при использовании карт, основанных на старых съемках, обходить опасности на большем расстоянии.
Информация о глубинах на картах, базирующихся на старой съемке, также не отличается высокой точностью и подробностью.
Недостатки карт, основанных на результатах нескольких съемок. Достаточно много бумажных карт представляют собой комбинацию данных нескольких съемок, собранных из разных источников за большой период времени. В результате одна карта может включать районы, где съемки основывались на использовании уровня и секстана, и области высокоточных геодезических данных.
Неточность карт, основанных на съемках, проводимых с помощью береговых РНС. Многие мореплаватели, часто в своей деятельности определявшие место судна путем привязки к береговым объектам, считают, что точность данных карты всегда выше, чем проводимых обсерваций. К сожалению, в настоящее время как бумажные, так и электронные карты не всегда оправдывают эти ожидания.
Гидрографические съемки, которые проводились с использованием высокоточных береговых РНС вплоть до 1980 г, и по результатам которых составлено большинство навигационных карт, обеспечивали в среднем точность ±20 м (Р=0.95). Однако современные навигационные спутниковые системы, даже не в дифференциальном режиме, представляют данные с более высокой точностью. В результате, нередко от мореплавателей приходят жалобы на системы с электронными картами, что при их использовании символ судна оказался на пирсе, или вне канала, по которому идет судно, либо о других подобных ситуациях. Судоводители должны понимать, что нередко причиной этого является неточность данных карт (бумажных, ЭНК, РНК).
Учитывая серьезные недостатки старых съемок и значительно меньшие, но существенные (с точки зрения требований современного судовождения) погрешности геодезических съемок местности, проводимых в недавнем прошлом, необходимо осознавать, что
–судовождение по данным GPS при плавании в узких проходах и в других стесненных водах небезопасно. С большим доверием здесь необходимо
258
относиться к радиолокационным и визуальным определениям по береговым ориентирам;
–считать основными определения по GPS и полностью полагаться на них можно только в открытом море и в прибрежных водах вдали от опасностей, а также в районах, где данные электронных карт получены по результатам новых высокоточных съемок.
Полнота данных карт. Вопрос недостаточной подробности
данных чаще всего касается значений глубин. Достоверными промерами глубин пока охвачен лишь малый процент вод Мирового океана. Довольно часто на картах можно заметить «белые пятна» в оцифровках глубин, свидетельствующие об отсутствии батиметрической информации на этих участках.
В районах, необеспеченных подробными промерами глубин, могут встретиться опасные для судна участки. Наиболее внимательно требуется относиться к акваториям со сложным рельефом дна. Обычно это районы с каменистым грунтом, в которых резко изменяются глубины. В случаях недостаточности промеров в акваториях со сложным рельефом дна могут встретиться ненанесенные на карту опасные глубины.
Реальность таких опасностей подтверждена тем, что довольно часто при проведении новых подробных промеров обнаруживаются не отмеченные на картах изменения глубин, некоторые из которых представляют опасность для судовождения.
Современность карт. Одной из причин, лежащих в основе требования к осуществлению постоянного наблюдения на переходе, является возможность встречи неучтенных на картах изменений в реальной обстановке. Эти изменения могут быть вызваны:
–Результатами хозяйственной деятельности человека;
–Действием естественных сил;
–Утонувшими объектами.
Результатом деятельности человека на акваториях портов, на участках шельфа и около берега могут быть построенные новые пирсы, причалы, нефтяные вышки и другие объекты, намытые насыпи, прорытые каналы и т.д. Кроме того, некоторые из имеемых на карте объектов, могут быть снесены, убраны или разрушены с той или иной целью. Проведенные в реальной обстановке изменения вносятся на карту, когда соответствующие власти предоставляют о них информацию. К сожалению, во многих случаях эти документы подаются с большим запозданием.
К естественным причинам изменений в реальной обстановке
относятся явления подмывания берега, эрозия почвы, оползни и наносные явления, размывание дна, перемещения грунта, результаты извержений подводных вулканов и землетрясений.
259