0 引言
海图作业是航海专业的重要训练内容。在院校进行海图作业训练，可以使学员掌握海图作业的基本流程，缩短海上工作的适应时间。但现行的海图作业训练，往往是给定相关数据（计划航线、观测数据），让学员进行相应的标绘练习。这种练习与实际的海图作业存在较大的差异：一是作业过程与海上实际相差较大，缺少实际作业过程的节奏；二是每人的作业数据统一给定，学员没有任何自主权。
基于电子海图的海图作业训练系统，可以使海图作业训练与海上实际作业过程基本相似，利于发挥学员在训练中的自主性，提高训练效果。
1 系统组成
系统由海图作业室和教员控制室组成。教员控制室配备一台控制计算机，海图作业室配备数台显示计算机；控制机与显示机通过交换机组成局域网，如图 1。
控制机与显示机都装有电子海图显示平台，可进行相关的标绘和信息显示。但两者的操作菜单不同，对应于各自的功能。
控制计算机控制作业的内容、进展。主要工作是：利用电子海图显示平台，设定航行计划、航速；与作业室的显示计算机按作业要求实现时间同步；自动执行航行计划，推算舰船位置变化；向作业室的显示计算机发送计划、相关控制信息 （航向航速的变化情况和时间）和实时推算船位；在教员干预下修改航行计划、设定风流；计算显示、存储实际的航迹。
显示计算机根据控制计算机的指令，调用相应的电子海图，标绘计划航线，根据控制机发送的实时船位和学员的操作，显示相应的船位观测信息。学员根据显示机提供的观测数据，到纸海图上进行作业。
2 系统训练
系统可进行计划航线标绘、定位、测定运动要素、修正风流压、航海日志填写等训练
2.1 标绘计划航线
教员首先在控制机上设定或调出已设定的航行计划，生成相应的文本格式航行计划，向显示机发出显示文本计划的消息；显示机显示航行计划文本，学员根据显示的内容，在自己用的海图上标绘出计划航线。当学员标绘结束，控制机向显示机发出显示图形的消息；显示机显示航行计划图形，学员根据显示的内容，检查核对自己标绘的情况，包括航线上的标注，修改不正确的地方。
2.2 陆标定位
船舶开始航行后，要求每隔 20 min 必须至少有一个船位，而且必须各种船位品种（方位定位、水平角定位、方位距离定位、移线定位）齐全。定位信息由学员自己到显示机上获取。获取方法：首先打开定位菜单，选定定位方法；然后在电子海图上选择定位目标，设定观测程序。显示计算机根据选择的定位方法和目标位置，自动显示观测信息。
学员根据自己选择的目标和观测数据，到自己的海图上标出观测船位。
根据定位特点，方位、水平角定位，可以选目标的任意位置（尖峰、边缘），关键是观测和标绘必须一致。
垂直角定位的目标，必须选择有高程的目标，观测点必须是高程点，才能显示观测的垂直角。
2.3 雷达定位
选择雷达定位菜单，显示机的电子海图界面变成雷达界面，显示当时的雷达回波，如图 2。学员可在雷达上测定回波的方位、距离，然后在海图上，找到对应的目标，根据获取的回波数据，定出当时的船位。
2.4 实测航向航速
在一段较长的航线上，保持航向航速不变，学员可根据连续三次以上测定的船位和时间间隔，求算实际的航向航速。
2.5 风流压修正
实测的航迹向与操纵的航向（已修正罗经差）之差即为风流压，学员可根据实测的风流压求取：继续航行准确转入下一航向的时间；给定开始修正时间，准确修正到下一转向点的航向和航行时间；下一航向的预修航向等。
2.6 填写航海日志
要求学员严格按海上航行的规定，将航行信息填写到航海日志上，包括：航线计划的执行、修正情况；定位的观测数据；实测的航向航速、风流压等。航行结束，按规定总结航程。
3 功能的实现
3.1 航行计划的设定
航行计划内容包括：使用海图号，航线的起止点和转向点，各段航线的航向航程，转向点的参照目标及方位距离。起止点、转向点、参照点应给出位置坐标，各段的航向航程、转向参照点的方位距离，不仅需给出相应文字，而且要给出文字标注的位置坐标、字型字号、旋转方向（与需标注的线段方向一致）。
为了实现航行计划的标绘，在电子海图显示平台上，开发了 Word 相似的图形标绘、文字输入和编辑功能。图形包括直线、折线、矩形、椭圆、扇形、弧线、注释框等；编辑可作线形、颜色、填充图案选择和伸缩、旋转操作；文字编辑可以作字形、字号、颜色选择和伸缩、旋转操作。
编辑好的航行计划，可以存储为文件，下次直接调用。
3.2 航行计划的发送、接收
控制台调用或产生航行计划后，向显示机发送可采用两种方法：发送消息包和发送通知消息。
发送消息包是通过网络接口 Winsock，将航行计划打包送到显示计算机，显示机读包获取计划信息。
发送通知消息直接利用 API 消息发送函数，通知显示机计划设定完毕，由显示机到规定的路径读取航行计划文件。
无论哪种方法，都必须制定协议，控制机按协议规定的格式打包或存储，显示机按协议解包或读取，才能达到准确发送和接受。
3.3 陆标定位观测信息的解算
目标的观测信息，根据选取的目标相关信息和当时由控制机发来的推算船位坐标，通过解算得到。
观测方位：F= tan-1［（λm-λc）/ （φm-φc）］
式中：λm、φm 为选取的目标经纬度；λc、φc 为当时的推算船位经纬度。
水平角：ω=F2-F1
垂直角：α' = 1.86×H /D
式中：H 为目标高度（m），根据目标的坐标，通过海图查询自动获得［2］；D 为目标距离（n mile）。
3.4 雷达定位［3］
系统嵌进了模拟雷达程序，其回波根据海区的目标及推算船位实时计算产生，并且随着推算船位改变而变化，具有遮挡、展宽、粘连等效果。
3.5 运动要素和风流压的设定
在控制机的电子海图显示平台，有风流设置菜单，可以任意设定风流压。船位推算时，采用修正了风流压后的航迹向和实际航速推算。
4 系统训练特点
4.1 海图作业节奏与海上航行一致
由于系统的观测数据与推算船位相关，推算船位由实际航迹向、航速、航行时间计算得到，因此作业过程与船的航行联系在一起。船航行到哪里，作业才能到哪里，也必须到那里。对训练航海人员熟悉海上工作过程，合理安排工作顺序，提高作业速度，具有重要意义。
4.2 学员具有相应的自主权，提高了训练效果
训练过程中，什么时间定位，定位选择哪些观测目标，完全由学员自己决定。可训练学员的合理安排作业过程、目标选择能力。为了保证作业过程中各种定位方法必须用到的要求，学员必须统筹考虑在什么位置采用那种方法定位合适，什么时间测定实际航向、航速更好，定位时选择哪些目标精度更高，观测中根据要领，应该先取什么目标，后取什么目标数据等等，提高了训练效果。
4.3 无法实现陆标定位的认标和观测训练
由于电子海图仅提供了二维平面图，学员在显示机的电子海图上看到的信息，与作业桌上纸海图信息是一样的，只不过多了提供观测信息的功能，这与海上需将纸海图的平面信息与看到的周围实际景象匹配的情况是有差距的。要实现认标的目的，必须在显示机上实现立体视景显示，这需要做三维驱动，增加图形卡，将大大增加系统的开发工作量和成本。同时，要在作业室实现观测训练，由于作业室的空间有限，难度更大。
因此，观测训练，还是需要到海上进行，这也正是模拟系统不能替代实际训练的原因所在。
