Работа с электронными навигационными картами в “Navi Sailor-3000”

 

 

 

Рисунок 1.4 Классификация электронных карт

Полномерные навигационные  электронные карты по нагрузке равноценны официальным бумажным навигационным  картам и содержит всю картографическую информацию, необходимую для безопасности судовождения. Для использования  полномерных карт требуются мощные средства хранения и отображения  информации, которыми некоторые картографические системы не обладают. В таких системах могут использоваться упрощенные схематические  электронные карты, неэквивалентные  бумажным навигационным картам и  не удовлетворяющие требованиям  безопасности мореплавания.

В зависимости от правового  статуса электронные карты подразделяются на официальные и неофициальные. Официальными картами считаются карты, издаваемые государственными гидрографическими предприятиями. К неофициальным картам относятся все другие электронные карты.

В зависимости от формата  данных карты делят на векторные и растровые. Структура данных векторных карт обычно представляет собой последовательность записей, характеризующих каждый помещенный на карте объект. По этим записям с помощью специальной программы картографическая система сама строит карту на экране дисплея.

Для записи и хранения изображения  растровых карт используются растровые  форматы - метод цифрового представления  изображения карты в виде матрицы  точек (пикселей). При таком способе  представления карты сведений об отдельных картографических объектах в памяти системы нет.

В электронных картографических системах используются два вида электронных  карт - базовые и системные. Базовой  является карта, цифровые данные которой  размещены в одном или нескольких файлах, поставляемых государственной  или частной организацией. Данные базовой карты обычно не могут  быть изменены на судне. Системная электронная  карта (SENC) - это набор данных для  отображения на дисплее откорректированной навигационной карты, представленный во внутреннем формате системы и  интегрированный с информацией  пользователя. Он является результатом  преобразования системой содержания базовой  карты, корректур и данных, добавленных  мореплавателем.

IHO для официальных векторных карт ENC, используемых в ECDIS установила следующую классификацию в зависимости от оригинального масштаба: обзорные (World) - 1:2250000 и меньше; генеральные (General) - 1:300001-2250000; прибрежные (Coastal) – 1:80001-1:300000; подходные (Approach) - 1:40001-80000; гавани  (Harbour) – 1:0001-1:40000; планы (Plan)- 1:10000 и крупнее.

В зависимости от метода цифрового представления информации карты ЭК делят на растровые и векторные.

В растровых картах (Raster electronic navigational chart - RNC) используется метод цифрового представления изображения карты в виде матрицы точек (пикселей). При таком представлении карты сведений об отдельных картографических объектах в памяти нет. Исходной для получения данных растровых карт служит информация официальных бумажных карт. Растровые карты получаются сканированием основы и раздельно цветного изображения бумажных карт. За основу растровых ЭК приняты печатные платы для обычных бумажных карт. Снятая с основы карта является копией бумажной. Сканерная технология производства растровых карт обеспечила в начале 90-х годов быстрое производство мировой коллекции этих карт.

В векторных ЭК (Vector electronic navigational chart -VENC) применяется метод цифрового представления элементов карты с помощью точек, линий, контуров, заданных своими координатами и соответствующим кодом. При таком методе представления информация карты хранится в памяти в виде последовательности записей, характеризующих каждый имеемый на карте картографический объект. Картографическим объектом (КО) называется реальный объект или явление, изображаемое на карте в условном виде; или описание или группа описаний картографических характеристик реального объекта или явления в цифровом виде для отображения его на ЭК.

Все объекты векторной  электронной карты обычно распределяются по определенным тематическим уровням, называемых слоями карты. Такими слоями, например, могут быть: навигационные средства, глубины, качество данных, характеристики и т.д. Разделение нагрузки карты на слои позволяет системе, отображающей ЭК, управлять видимостью этих слоев.

Количество информационных слоев векторной ЭК может быть различным. Требуется их иметь, по крайней мере, три: базовая информация, дополнение базовой информации до стандартной, вся другая информация. Выделение таких слоев позволяет определить три вида нагрузки карты: базовую, стандартную и полную.

Базовая нагрузка - означает уровень информации карты, который не может быть удален с дисплея. Она содержит информацию, которая требуется всегда, во всех географических районах и при любых обстоятельствах. Это не означает, что ее достаточно для безопасного судовождения. Базовая нагрузка включает: береговую черту (для полной воды); выбранную капитаном для собственного судна безопасную изобату; в ограниченной безопасной изобатой области отдельные подводные опасности с глубинами, меньшими безопасной; в пределах этой же области отдельные опасности, такие как мосты, линии электропередачи, включая буи и знаки, которые используются или не используются как средства навигации; системы движения; масштаб; вид ориентации карты и режим дисплея; единицы глубин и высот.

Рис. 1.5. Базовая нагрузка.

Стандартная нагрузка - это минимальный набор данных, обеспечивающих безопасность при прокладке и планировании пути. Стандартная нагрузка включает базовую, а также линии осыхания, стационарные и плавучие средства навигации, границы фарватеров, каналов, приметные визуальные и радиолокационные объекты, запретные и ограниченные районы, и некоторые другие сведения.

Рис. 1.6 Стандартная нагрузка.

Полная нагрузка состоит из стандартной и всей другой информации. Вся другая информация включает: значения глубин, подводные кабели и трубопроводы, маршруты паромов, детали всех отдельных опасностей, детали навигационных средств, содержание предупреждений мореплавателям, дату издания ЭК, горизонтальный геодезический  датум, ноль глубин, магнитное склонение, географические названия и т.д.

Рис. 1.7 Полная нагрузка.

Изображение векторной карты  получается путем преобразования цифровых данных картографических объектов в  графическое изображение карты. Построение элементов карты производится с помощью точек, прямых линий (векторов), ломаных линий и контуров по координатам  точек, представляющих метрику картографических объектов.

Векторные ЭК до недавнего времени создавались в основном путем съема их цифровых данных с бумажных карт с помощью дигитайзерных технологий. В этих технологиях значительное место занимает ручной труд, что приводило к существенным затратам времени на производство векторных карт. В результате долгое время не было полной коллекции векторных карт на весь Мировой океан. В настоящее время для производства векторных карт созданы современные автоматические сканерные технологии, выполняющие «векторизацию» бумажной карты в требуемом формате и контроль качества получаемых данных. В результате скорость создания векторных электронных карт значительно увеличилась.

Кроме официальных бумажных карт, исходной информацией для образования  данных векторных ЭК могут служить непосредственно данные геодезической съемки местности, а также результаты аэро и космической фотометрической съемки районов Земли. Это имеет большое значение по следующим причинам:

Обеспечивается более  высокая точность данных карты, так  как исходные данные свободны от погрешностей графического их представления на бумажной карте.

Электронные карты могут  создаваться по результатам новых  высокоточных съемок местности, не ожидая, когда будут получены по этим результатам  бумажные карты.

Дело в том, что съемка многих районов Земли выполнена  давно и ее точность не отвечает современным требованиям. Это обстоятельство снижает эффективность спутниковых  навигационных систем GPS и ГЛОНАСС и, соответственно, систем с ЭК. Поэтому в настоящее время производятся обширные работы по уточнению положения картографических объектов в системе WGS84 для многих районов Земли. Эта работа рассчитана на несколько лет. Получаемые при выполнении этой работы результаты могут непосредственно использоваться для создания новых высокоточных ЭК.

В зависимости от юридического статуса ЭК подразделяются на официальные и неофициальные карты. Официальными считаются ЭК, выпускаемые государственными гидрографическими организациями. Все другие ЭК относятся к неофициальным картам. Официальные векторные карты, например, создаются Главным управлением навигации и океанографии (ГУНиО) России. Официальные растровые электронные карты (RNC) производятся, например, специальной службой Британского Адмиралтейства (ARCS - Admiralty Raster Chart Service), гидрографической службой США (NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration).

В зависимости от вида навигационной  системы, в которой ЭК представляются, электронные карты делятся на ecdis-карты и ecs-карты. Ecdis-карты - это официальные векторные электронные навигационные карты, данные которых стандартизованы по содержанию, структуре, действующему формату обмена картографической  информацией и полностью удовлетворяют специальным требованиям ИМО и МГО. Они выпускаются для использования с ECDIS. Ecdis-карты в документах ИМО названы Electronic navigational charts - ENC.

К Ecs-картам относятся: растровые карты, упрощенные ЭК, выпускаемые частными фирмами полномерные векторные ЭК, векторные карты в отличном от действующего формата.

Системная электронная  карта (System electronic navigational chart - SENC) - это набор данных для отображения откорректированной навигационной карты, представленный во внутреннем формате системы. Он является результатом преобразования системой информации основной ЭК с учетом корректур и данных, добавленных мореплавателем. Это тот набор данных, который составляет дисплейный файл системы для отображения откорректированной навигационной карты и выполнения с ее помощью навигационных функций. SENC может содержать информацию и от дополнительных источников.

 

 

 

1.5. Форматы электронных навигационных карт для NS-3000

В настоящее время в  ЭКНИС используются следующие форматы:

(Таблица 1.2)

Формат	Стандарт	Издательство
TX-97	S-57	Транзас Марин
S-57	S-57	IHO
CM-93	S-52	C-MAP
ARCS	HCRF	Англия
NOS/GEO	HCRF	Австралия
BSB/NDI	HCRF	США/Канада

 

Растровая и векторная  формы представления данных имеют  свои преимущества и недостатки. Преимуществом  растровой формы является простота производства данных. Для этого необходимо только организовать сканирование исходных бумажных карт и представить растровые  данные в соответствии со спецификациями.  Самым большим недостатком растровых  данных является отсутствие возможности  активизации сигналов и тревог в  бортовой системе отображения при  пересечении судном ограничительной  изобаты или границы опасного для плавания района. Отмечают также  невозможность изменения масштаба отображения, искажения отображения  при различной разрешающей способности  сканера и экрана, что существенно  снижает удобство работы с картой.

В отличие от растровых  карт, которые называют “немыми”, векторные  карты являются “разумными”. Действительно, они позволяют существенно повысить безопасность судовождения благодаря  возможности активизации сигналов и тревог. Они обладают гораздо  большей информативностью, так как  по каждому элементу навигационной  обстановки судоводитель может получить исчерпывающую информацию, которая  содержится в векторных данных в  виде значений атрибутов объектов. Естественно, производство векторных  данных занимает гораздо больше времени  и требует больших затрат.

Данные в векторной форме.

Рис. 1.8 Карта выпускаемая компанией C-MAP.

               Карты ENC(S–52 presentation)

Стандарт S–57.

Рис. 1.9 Карта формата S-57.

Для передачи данных в векторной  форме Международной Гидрографической Организацией был введен стандарт передачи S–57. Формат данных в векторной форме, производимых по стандарту S–57, определяется стандартом ISO/IEC 8211. Иногда можно услышать также термин “формат DX–90”. Фактически же, DX–90 является названием принятой в 1990 году концепции передачи цифровых данных в векторной форме в виде файла обмена информации, предусмотренного стандартом ISO/IEC 8211. В настоящее время использование названия DX–90 не рекомендуется.

Стандарт S–57 постоянно совершенствуется. Вторая версия (S–57 Version 2.0) была модернизирована, и в 1996 году вышло третье издание стандарта (S–57 Edition 3.0). В отличие от второго оно включало бинарное представление формата, вместе с существующими кодами ASCII. Также было изменено количество объектов за счет перевода их статуса в атрибуты. Для разработки оборудования и программного обеспечения производителями третье издание было заморожено на четыре года.