利用纸质海图自制电子海图及其辅助导航应用

OziExplorer(简称 OziEx)是一款出色的地图软件,既可制图又可导航。利用该软件的开放性,自己动手,就能将纸质海图转换成电子海图,并实现定位导航。其基本方法是:首先要将纸质海图转换成电子图像,再用Img2ozf 软件将该图像转换成 OziEx 软件可读取使用的格式,然后用 OziEx 软件进行位置校准,生成后缀为map 的指示文件,其与后缀为 ozfx2 的图像文件成对使用,代表一幅电子海图。运行 OziEx 软件打开 map 指示文件,就可在自制的电子海图上显示 GPS 船位﹑航向﹑速度等信息。

OziEx 导航软件不仅支持航迹的记录﹑保存﹑导出﹑导入和回放,也可测量任意两点以及本船至目标点的距离﹑方位,进行计算和偏移修正等,通过设置转向点,还可进行航线设计,能较全面地满足海上辅助导航的需求。OziEx 导航软件有不同版本,可根据电脑﹑手机(系统安装 Windows 或 Android)及其他 PDA 设备选用。这样的好处是,做好一幅电子海图后,电脑、手机或是平板电脑等 PDA 终端,都能方便地直接使用。

下面通过实例,具体说明制作电子海图的过程。1准备工作

(1)下载并安装好 OziEx 3.95 pc 汉化绿色版.rar和图像转换软件 Img2ozf_setup.exe。

誗在电脑 D 盘新建一个文件夹,命名如 “GPS 导航”,在其中再建两个子文件夹,分别命名为“Img2”和“海图”。

誗运行 Img2ozfsetup.exe,设置存放路径到“Img2”文件夹,根据提示,装好 Img2ozf 图形转换软件。

誗解压 OziEx 3.95 pc 汉化绿色版.rar,取名“OziEx”存入“GPS 导航”大文件夹,两个软件就装好了。

誗打开 OziEx 文件夹,找到 Sn.txt 文档并打开,可看到关于登录名和密码的内容,将此文档最小化备用。

誗双击 OziEx.exe 程序,出现登录界面,调出刚打开的 Sn.txt 文档,将 Usernam(登录名)和 Key Cod(密码)的内容分别复制﹑粘贴到登录界面的许可证 ID 和密码栏相应处,关闭退出,重启 OziEx 程序,就完成OziEx 程序的注册,以后就可以无限次使用了。

(2)准备一台数码相机或带拍照功能的高像素手机。

(3)外购一个带蓝牙的 GPS 接收器,外形比传统火柴盒稍大,约 100USD。如果电脑不带蓝牙,就配一个USB 接口的 mini 蓝牙适配器,约 10USD。

2 将纸质海图制作成电子海图

(1)本实例是利用海图 84220 拍照制作成深圳西部港区的电子海图。该海图比例尺为 1 ∶40000,海图坐标系为 WGS84。计划将从香港烂角咀到美视油码头的区域制成电子海图。在光线良好的环境下,拍两张涵盖相关区域海图的照片。拍照时,手机或相机面要与所照海图平行,最佳摄图范围是镜头正对的区域。确定拍照范围要以在手机或数码相机中浏览海图时,把图片最大化,海图信息资料仍清晰可见为好。当然所选范围较小时,变形也小,误差就小。将两张海图照片导入电脑,用拼音或英文缩写命名,因为有些手机和平板电脑的系统不能识别中文命名的文件。图片文件可用 jpg 或bmp 格式。将这两幅图片分别命名为 SZ WP1 .jpg(深圳西部 1)和 SZ WP2 .jpg(深圳西部 2),保存在“GPS导航”大文件夹下的“海图”子文件夹中。图 1 是其中SZ WP1 .jpg 电子图像。

(2)打 开 “Img2”文 件夹,运 行 Img2ozf.exe(图 形转换程序)。在左第一栏“SourceImage Folder (图像来源文件夹)”单击该栏右侧按钮,设置图像来源路径 D:\GPS导航 \ 海图,再单击中间栏黄色更新按钮,就在下面空白窗口出现该文件夹下所有图像文件,勾选 SZ WP1和 SZ WP2 两个图像文件。在左第二栏“Destination Folder(目的文件夹)”选“As above”,即将转换好的图形文件存放在同一“海图”文件夹中;第三栏“Temp File Folder(临时文档)”可按默认设置或选定其他文件夹存放。最后单击方框“Process Image File toOZF2 Files”开始图形转换,结果就在“海图”文件夹出现与 SZ WP1 和 SZ WP2 同名但后缀为ozf2 的两个图像文件

图 2 图形转换界面

(3)运行 OziEx.exe 程序。

誗单击 “文件”→“载入并校准地图图像”→打开D:\GPS 导航 \ 海图→选“SZ WP1 .ozf2”文件→载入要校准的图像。

誗先看右侧,单击“设置”,地图坐标系栏———根据纸质海图的坐标系 选 择 相 应 坐 标 系,这 里 选“WGS84”;地图投影栏———选“Mercator”,完成设置。

(4)校对海图位置精度。在电子图像上选取九个点,将这九个点在原纸质海图对应点的经纬度值输进,进行位置校准。

誗先单击“点 1”,出现“1”号“+”形活动标记,移动该“+”标记,在左边电子图像上有鲜明位置特征的位置点单击左键,定下点 1 的位置;再在纸质海图上找到对应的点,量取经纬度值(根据比例尺大小,精确到“分”后小数点 1 ~ 2 位),将该值输入界面右边“路点”下纬度、经度栏,完成点 1 的校准输入。

誗再依次单击“点 2”﹑“点 3”   “点 9”,重复上述

步骤,输入九个点的经纬度校准值,同时将九个点的位置特征和经纬度值用笔记录下来,以备后查。

誗在确保位置点数值正确,输入无误后,单击“保存”,在“海图”文件夹就出现与 SZ WP1 同名但后缀为map 的文件,该文件“SZ WP1 .map”作为图像文件“SZ WP1 .ozf2”的指示文件,两者配对使用,就是可在 OziEx导航系统中使用的电子海图文件,见图 3。

(5)运行 OziEx.exe 程序。

誗单击“载入”按钮→“载入地图文件”→根据路径选D:\GPS 导航 \ 海图→选“SZ WP1 .map”,打开自制的“深圳西部 1”电子海图,在海图界面上移动鼠标,可在左上角读到相应点的经纬度值。

誗在电子海图上的航行区域选取几个点,记下读取的经纬度值,与在纸质海图上相应点的经纬度值比较,可评估图形转换所带来的误差。如果拍摄海图时,相机与海图平行,所拍范围适当,该误差都在海上定位导航所允许的范围内。如发现误差过大,则是拍摄取图过程出了问题,要重新取图制图。

誗把 校 验 评 估 好 的 “SZ WP1 .map”,“SZ WP1 .ozf2”和“SZ WP2 .map”﹑“SZ WP2 .ozf2”两对电子海图文件复制粘贴到“OziEx”文件夹下“maps”子文件夹中。

至此,自制航次所用电子海图工作完成。

3 在电脑﹑手机及其他 PDA 中的导航应用

(1)将 GPS 接收器与电脑连接上。

誗开启 GPS 接收器,见“蓝色”蓝牙灯闪烁,“粉色”GPS 接收灯闪烁,表示 GPS 接收器工作正常。

誗开启电脑的蓝牙,搜索查看有效范围内的蓝牙设备,找到“GPS 接收器”,双击进行连接,输入配对密码,一般为“0000”(参考说明书),按提示配对。

誗再到下一步设置,选好端口,这里是 com 6。不同设备、不同设置,端口号会不同,这是关键,要记住这个端口号,以后在导航软件设置中,软件的 GPS 接收端口要设置成与此相同,才能接收 GPS 信号进行定位。第一次连接好后,下次可直接连接。

誗然后运行导航软件 OziEx.exe,单击“文件”→“配置”→对导航系统进行相关的设置。最重要的是 GPS 和COM 两项。

先在配置界面单击“GPS”按钮,见如图 4 所示界面。不知 GPS 接收器参数的可单击“Find GPS port”按钮,软件会自动搜索,得到相关参数。一般可设置为:GPS 标志———仅 NMEA;GPS 型号———所有;GPS 上传/下载坐标系———根据需要,一般选 WGS84;GPS NMEA输出坐标系———根据纸质海图的坐标系定,这里选WGS84;单击“保存”按钮保存。

再在配置界面单击“COM”按钮,如图 5 所示界面。COM 端口设置成与 GPS 接收器连接电脑﹑手机时使用的端口相同,在本例中,设为“6”,奇偶———“没有”,停止位———“1”,波特率———“4800”,单击“保存”按钮保存。这样 GPS 就设置好了。其他如单位、存取图位置、显示要求等,根据需要在配置界面的菜单内选择。注意:导航软件显示 GPS 连不上,多为端口设置问题。

导航软件设置好后,载入并打开相关的自制电子海图,准备接收 GPS 信号进行定位时,单击“移动地图”

手机 OziExplorer 目录下 Maps 文件夹中。

誗运行 OziEx 程序,在界面上点“File”栏→“打开地图文件”,循存储时相同路径,找到 Maps 文件夹,选SZ WP1 .map,点击上端的“OK”标记,这样就在手机中打开了自制的“深圳西部 1”电子海图。

誗再点“Map”→连接 GPS,即在显示海图的导航界面出现本船位置,并显示速度、航向、航迹等,也能进行

图 4 配置界面 

图 5 配置界面 2

栏→“启动与 GPS 的 NMEA 通信”;也可直接在工具栏上单击相应按钮,直接启动 GPS 通信。如 GPS 定位正常,在海图界面本船位置处会出现红色箭头所代表的本船位置,见图 6,就开

始 了 定 位 导 航 应 用 。

OziEx 导 航 系 统 功 能 全

面,操作方便。

(2)对于手机,要根据其不同的操作系统安装 OziEx 导航软件的不同版本。Windows 系 统 要选择 OziExplorerCE 版本,下载“OziExplorerCE234 绿色版”。誗Android 系统的终端要选择下载“OziExplorer for Android1.15 汉化 OEM 版”,在手机中解压安装。与电脑的设置过程大同小异,开启运行 OziEx 程序。带 GPS 接收模块的手机,可直接在 File→设置→GPS 设 置→端 口 设 置→选 “Auto find NMEA GPS”。

誗不带 GPS 接收模块的手机,就要参照电脑的设置,先开启外置 GPS 接收器,然后开启手机蓝牙设备,配对连接,注意记下 连 接 的 COM 端 口 号;再 运 行OziExplorer 程序,在 File→设置→GPS 设置→端口设置,选与 GPS 接收器配对连接时使用的 COM 端口号相同。波特率和语句参数根据接收器的参数定,GPS NMEA 输出坐标系根据所参考的纸质海图的坐标系定,这里选 WGS84。

誗设置完成后,将 SZ WP1 .map﹑SZ WP1 .exf2 和SZ WP2 .map﹑SZ WP2 .ozf2 两对电子海图文件拷贝到航迹的显示﹑记录﹑保存﹑导出﹑导入和回放,以及进行航路规划﹑航线设计﹑测距等,见图 7。

4 使用体会(1)无需上网,使用自制的 深 圳 港 西 部 区 域 电 子 海 图时,用外置 GPS 接收器连接电脑以 及 自 带 GPS 接 收 模 块 的手机两种方法分别进行定位导航的定位精度,平均达到 30 m左右,能满足海上定位导航的要求。

(2)当定位精度欠精确时,可使用“红蜻蜓抓图精灵”软件,直接抓取网上下载的或者电脑里已有的其他导航系统的电子海图。该软件的好处是不仅可以抓取屏幕上显示的图像,而且可以将这幅图像不在当前屏幕显示的部分分成小图一幅一幅自动抓取,再自动拼接成一幅整体的符合设定范围要求的大图。

在其他系统的电子海图上取图时,最好将比例尺调大到适用港内航行操作的要求,以保证有满足需求的海图信息显示和有更高的精度。比例尺调大后显示在电脑屏幕上的实际水域势必很小,可通过使用红蜻蜓抓图软件,在放大电子海图达到显示的资料信息符合要求时,移动屏幕显示不同区域,定下要取图范围的左上角和右下角后,红蜻蜓软件就自动在该范围内将大图分成小幅进行取图,然后再自动拼接生成一幅符合设定要求的大比例尺海图的电子图像。将取下的电子图像按照前述的方法用 Ozi 软件经过转换﹑校准,就得到自己的可在 PC 机﹑手机或其他 PDA 上使用的电子海图。笔者试过在大比例尺条件下,把其他电子海图系统显示的珠三角蜘洲锚地到广州南沙以北的广阔区域,复制下来制成了自己的 OziEx 系统使用的电子海图。当把相关的电子海图文档存于同一目录下,OziEx导航系统能自动选择使用最佳的海图,并随船位的变动,自动选择并进入下一张海图。

电子海图的重要性日益显现,本文介绍的方法可供目前还没有配备电子海图或者配备的电子海图覆盖的水域不完备的船舶参考使用。