Реферат: Общие принципы построения систем отображения навигационной информации используемые в электронной картографии .

Общие принципы построения систем отображения навигационной информации используемые в электронной картографии.

Последнее десятилетие характеризуется развитием морской электронной картографии, созданием судовых автоматизированных систем и приборов, позволяющих отражать на электронном экране место судна и навигационно-гидрографическую информацию. Цель создания этих систем — коренным образом улучшить организацию работы судоводителей, повысить её эффективность и снизить навигационную аварийность. Первые электронные карты создавались когда не было сложившихся стандартов для создания, отображения, передачи и редактирования электронных карт. Поэтому, разные фирмы — производители электронных карт выпускали их в своих внутренних форматах, часто несовместимых друг с другом. В более позднее время удалось выявить некоторые закономерности в создании таких карт. Появилась возможность сделать выводы, дающие более общий подход к созданию и использованию электронных карт. Сейчас координаторскую деятельность по стандартизации электронных карт осуществляет IHO во взаимодействии с IMO. Электронная карта охватывает как термин три понятия :

описание данных ;

программное обеспечение для их обработки ;

электронную систему отображения данных .

Электронные карты могут быть, а могут и не быть эквивалентными бумажным картам, требуемым конвенцией СОЛАС-74 .

Понятия хранения / передачи и отображения данных электронной карты отделены друг от друга .

По масштабам электронные карты делятся на следующие категории :

World (карты мира) 1:2,500,001 и мельче ;

General (генеральные карты) 1:300,001-1:2,500,000 ;

Coastal (прибрежные карты) 1:80,001-1:300,000 ;

Approach (подходы) 1:40,001-1:80,000 ;

Harbor (гавани) 1:10,001-1:40,000 ;

Plan (планы) 1:10,000 и крупнее .

Официальным стандартом, предложенным для хранения и передачи электронных карт является стандарт DX-90. Этот стандарт официально одобрен на Международной Гидрографической Конференции в 1992 году.

Стандарт DX-90 устанавливает формат передачи данных, структуру самих данных и профили применения данных. Этот стандарт манипулирует особым типом данных, называемым объектами. Под объектом здесь подразумевается представленное в цифровом виде, описание сущности некоторой картографической единицы. Объект описывается своими характеристиками (attributes), своей геометрией и связями с другими объектами .

Абсолютное большинство электронных карт отображают данные в одной из двух концепций :

ECS ( ELECTRONICCHARTSYSTEM ) — концепция отображения, когда электронная карта не является полным эквивалентом бумажной карты. В этом случае электронная карта является дополнительным источником информации, а основной картой считается бумажная

ECDIS ( ELECTRONICCHARTDISPLAYANDINFORMATIONSYSTEM ) — в этой концепции электронная карта полностью соответствует требованиям СОЛАС-74, то есть является эквивалентом бумажной карты .

Стандарт ECDIS разработан таким образом, чтобы быть полностью совместимым со стандартом DX-90, то есть карты, отвечающие требованиям ECDIS, обязательно должны или быть составлены в формате DX-90 или иметь средства эквивалентного преобразования данных из формата DX-90 в свой внутренний формат .

Ни одна страна, ни одна гидрография в мире на сегодняшний день не имеет более или менее полной коллекции карт формата DX-90, хотя многие организации ведут серьёзные разработки в этом направлении. Абсолютное большинство электронных карт, используемых в настоящее время в мореплавании, отвечают требованиям концепции ECS, то есть не имеют общего стандарта хранения данных ( карты разных фирм несовместимы друг с другом ). Кроме того разные производители используют свои методы отображения картографических данных на дисплее .

ECDIS не может существовать без карт, выпущенных официальными гидрографическими службами согласно стандарту S-57 в формате DX-90. Стандарт S-57 был принят Международной гидрографической организацией в 1992 году, хотя ещё в 1987 году уже были попытки создать формат DX-78. Формат DX-90 основан на международном стандарте ISO 8211 и является полновесным векторным форматом, передающим информацию об объектах реального мира .

Векторные карты являются слоистыми. При первом вызове карты на экран появляется стандартное отображение информации, входящей в базу данных, которое с помощью дополнительной информации может изменяться в сторону увеличения или уменьшения. Однако объём данных не может быть меньше определённого уровня ( базового отображения ).

Базовое отображение включает в себя: береговую линию, безопасную изобату собственного судна, отдельно лежащие опасности с глубинами меньше безопасной изобаты или надводные, ограниченные безопасной изобатой мосты, кабели, знаки, буи, не используемые в качестве СНО; системы установленных путей; масштабы — линейный и числовой, ориентация и способ отображения; единицы измерения высот и глубин .

Стандартное отображение: базовое отображение; линии осушки; береговые и плавучие СНО; границы каналов, фарватеров и т.п.; отличительные ориентиры; запретные районы; границы шкал карты; предупредительные сообщения .

Дополнительная информация: обозначение глубин; подводные кабели; маршруты паромов; характеристики отдельно лежащих опасностей; дата издания ENC, исходные геодезические даты; магнитное склонение, картографическая сетка; географические названия .

В качестве данных электронными картами, используется база данных, содержащая гидрографическую и некоторую другую информацию по некоторому району земного шара. Проблема связанная с созданием баз данных гидрографических служб, заключается в том, что во многих случаях требуется не просто перевести существующую бумажную карту в электронный вид независимо в растровый или векторный формат, но также сделать заново исследования многих регионов, что значительно более трудоёмко. Это связано не только с тем, что многие данные сильно устарели, но и с тем, что многие карты, изданные для относительной навигации, могут не подходить для абсолютной спутниковой навигации.

На очень многие малообследованные регионы, например, практически всё побережье Китая, много мест в Океании, Карибском бассейне и так далее, карты ВА ( Британского Адмиралтейства ) имеют предупреждение ‘ Поправки к WGS-84 определить невозможно, но это не значит, что они пренебрежительно малы ‘. По этим причинам создание электронных карт в формате DX-90 затруднено также как и в других форматах. Британское Адмиралтейство объявило конкурс на создание для них баз данных первых 200 карт. Однако они требуют создать их в формате IFF, что совершенно лишено смысла, поскольку этот формат очень далёк от DX-90 и перевод карт в DX-90 очень трудоёмок. Формат IFF ( InternalFeatureFormat ) является внутренним форматом английской компании LazerScan, этот формат не передаёт информацию об объектах реального мира.

Понимая сложность ситуации и длительные сроки внедрения официальных электронных карт, Британская и Американская гидрографии начали производство растровых карт, не соответствующих стандарту S-57. Это растровые карты .

Растровые карты — это, по сути, фотография бумажной карты, привязанная к координатной сетке, причём не всегда правильно, и ничего общего с каким-либо векторным форматом не имеет .

С навигационной точки зрения векторные карты являются динамическими, выгодно отличающимися от растровых, позволяя оператору вести относительную прокладку, корректуру, документирование рейса. Это особенно важно в наши дни, когда методы абсолютной навигации трудно осуществимы. Так же надо учитывать, что векторные карты, созданные на сегодняшний день, не соответствуют стандарту S-57. Они существуют в стандарте ECS т.е. не являются полным эквивалентом бумажной карты, являясь стилизованными. Карты этого стандарта являются дополнительным источником информации, а основной картой остаётся бумажная.

На растровой карте невозможна относительная динамическая навигация ( прокладка, пеленг и т.д. ). При абсолютных методах из-за отсутствия информации по истинным местам геодезических объектов. Например, Норвежская Гидрографическая Служба заявила, что электронные карты по их берегам можно будет сделать после исследований, которые при условии финансирования займут десять лет. Кроме того очевиден другой существенный недостаток растровых карт. Это всего лишь картинка. Невозможно изменить масштаб, разгрузить карту, убрав некоторые слои, просмотреть информацию об объектах, обеспечить сигнализацию о пересечении или приближении к различным зонам и районам, включая зоны опасностей, опасных глубин, районов, закрытых для плавания и так далее. Это означает, что теряется смысл всей идеи динамической электронной картографии, где в автоматическом режиме осуществляется предупреждение об опасностях.