电子海图系统是航海领域的一项新技术,由于能够融合多种不同的信息、自动化水平高,正逐渐成为船舶驾驶台的核心导航设备,被认为“能够本质性地提高船舶航行的安全性”、“航海领域的一场技术革命”川。在享受高科技带给现代航海舒适与便捷的同时,我们也应该看到电子海图系统仍具有一定的局限性,船舶驾驶人员不应该完全依赖电子海图,否则会被误导甚至使船舶进人危险状态。
1.使用电子海图的潜在风险分析
1.1显示信息不准确
电子海图系统实现自动、连续定位,并在电子海图上显示,供驾驶人员判断船舶是否偏离航线。然而任何定位手段都存在误差,为电子海图系统提供船位数据的GSP动点定位精度为1om。也就是说,在电子海图上显示的船位并不是船舶的真实位置,电子海图系统显示船舶正在航线上,而实际却可能偏离了航道,进人危险区域,如图1(a)所示
电子海图系统的报警功能比较齐全,但若使用不当,不但不能起到提醒和警示的作用,还会引起驾驶人员的误解或干扰正常的工作。如航路监控功能可以自动计算船舶偏离计划航线的距离,防搁浅功能可以自动检测航行前方的暗礁、禁航区和浅滩等;必要时给出指示和报警。然而,当相关观测值的漂移量很小或变化很缓慢但不断增长的时候,系统报警并不一定有效。当船舶驾驶人员无意识的关闭或取消报警却没有采取相应措施时,也容易造成船舶在“不知不觉”中进人危险状态。
1.2海图数据不正确或不准确
国际海道测量组织(IHO)颁布的“数字海道测量数据传输标准”(S一57)规定了包括有关电子导航海图(ENC)测量质量的标准,但目前缺少符合标准的电子海图,电子海图数据主要来源于纸质海图。纸质海图制作[’l或从纸质海图到电子海图的转换过程中都可能存在失误。驾驶人员考虑不到海图数据中可能存在着水深等问题,有可能因过分信赖防搁浅报警而导致船舶搁浅;在显示器上无限放大电子海图,很容易超出水道测量时或原纸质海图的精度;大多数纸质海图的水道测深数据,都没有GSP或DCSP可用;电子海图上显示的船位还决定于电子海图数据本身的精度。即使电子海图精度足够高、比例尺足够大,仍然不能完全保证海图信息没有错误。根据纸质海图来制作电子海图数据,比较典型的海图错误可能有出现遗漏,如在海图之间出现缝隙或丢失数据;也有可能出现添加一些不必要的、冗余的、无关的信息;还有可能某些区域的两个数值出现矛盾t’]。
1.3系统设置不恰当
电子海图系统有多种显示亮度或显示方式供驾驶人员选择。白天模式与夜间模式,其底色和显示信息的色彩差别非常大,选择不当可能导致识读错误或困难。使用漫游(Scan)方式时,船舶位置可能不在显示界面中,显示界面显示的并不是船舶周围的情况,不能作为船舶是否存在航行危险的依据。使用首向上或航向向上时,电子海图的显示与纸质海图的显示有着明显的区别,对于习惯使用传统纸质海图的驾驶人员来讲,很容易出现混淆。
在电子海图上叠加雷达影像可能带来显示信息过载,分散驾驶人员的注意力,减慢电子海图系统的运算速度。如果叠加的雷达图像质量比较差,如存在雨雪干扰等,一些小的物标就有可能被忽略。仅叠加ARPA信息时也有可能造成信息解读的失误,如ARPA跟踪物标丢失或者没能及时捕捉物标,利用电子海图显示避让,有可能因为不能及时发现和跟踪物标而造成碰撞危险。
1.4难于避免的硬件故障
说电子海图系统是一项技术奇迹一点儿也不夸张,然而全自动和高精度的性能取决于整个电气元件运行的稳定和可靠。当在商船上使用时,硬件必须满足导航设备适应特殊的物理、气候和电磁等环境的要求。然而即使最佳设计和安装的电子海图系统仍旧存在着比纸质海图多的问题。即使船舶上非常平常的现象,如短时间停电,也会导致系统障碍,甚至瘫痪。
1.5可能出现的软件问题
与其他先进的系统一样,支持电子海图系统运行的软件中总会包含各种各样的错误。一些错误相对来讲比较小,只是影响系统的部分性能,不足以导致整个系统故障。一些严重的错误可能导致系统性能失效或故障,甚至可能导致整个系统瘫痪。系统中也可能存在其他更令人讨厌的错误,如不正确的计算。这些未知的或没有发现的错误,可能导致严重的后果或影响。
1.6可能存在的系统冲突
电子海图系统必须实现其所声称的功能,并且与其他船舶设备一样,与整个驾驶台系统,甚至整个船舶系统匹配并发挥作用。在制造和生产过程中,应该有质量保证,做严格的测试和服务,以保证电子海图系统的运行可靠。尽管生产商有责任保证设备无缺陷,仍有一定数量存在部分功能残缺或存在故障。
2化解潜在风险的对策分析
2.1正确解读显示信息
必须了解电子海图系统的各项性能。正确进行各传感器的切换,充分发挥设备或仪器的功能优势,选取最佳的定位或导航方式。如图1(b)所示,在了解到定位设备与电子海图之间的位置偏差后,在保持船舶航线时显示船位虽然偏离航线,但船舶实际航行在计划航线上,从而有效避离了航线附近的浅滩。
必须熟悉相关航路资料。单凭电子海图系统对预设航线进行检查和航行监控是不科学、不完整的。在船舶之外,尤其是在近岸和进出港口水域,有较为完善的陆地导航系统,如浮标系统、导标系统、叠标系统等,利用这些标志或系统导航或避险时,尤其是在白天或能见度良好的情况下,方法简单、结果直观,而且便于检查电子海图系统工作是否正确。熟悉电子海图系统和航路资料,才能正确地评估显示信息是否正确,以便引导船舶安全航行。
2.2使用改正到最新的ENC
商业公司制作和推广电子海图的热情高涨,但没有自己的水道测量部门,其海图数据多依赖于水道测量机构或授权,权威性和时效性较之于官方机构逊色。区分电子海图数据是否为官方ENC,在购买数字产品时,看发行机构是否为官方或由官方授权。在显示电子海图时,电子海图显示与信息系统(ECDIS)性能标准规定,如果显示的不是官方ENC,则在显示器上出现特定的警示信息。官方ENC也需要定期更新,可以通过《航海通告》手动改正,也可以通过改正光盘或登录国际互联网改正等方法。
2.3正确设置电子海图要熟悉
电子海图系统的不同显示方式及其特点,在不同水域、不同时间或使用不同的船舶监控功能时选用合适的显示方式。要特别注意报警参数的正确输人和报警功能的合理使用。熟练掌握初始参数设置、航线设计、航路监控、报警的设置与排除、电子海图的改正、安全水深的设置、各种相关数据的判断与处理等,对与航行安全密切相关的操作和信息要特别注意。航线偏航报警设置或防搁浅设置,一般使用于港外航路,在进出港口时,航道的宽度有限,与定位精度、偏航报警闽值等不相称,所以要充分利用港口设置的各种导航标志,简便直观、适合航道条件。要正确解读告警信息,危险信息一般用红色表示;安全信息一般用黄色表示,航行监控时如果系统还设置在漫游模式,那么系统会自动出现黄色的信息予以提醒。定位传感器故障等也会发出类似信息。
2.4正确保养系统设备
电子海图系统工作时间长,从开航前拟定航行计划开机,到抵达目的港关机,往往要持续几天甚至几十天的时间。船舶可能跨越空间大,从低温地区到高温地区,从干燥地区到潮湿地区,设备硬件要经受各种不同环境的考验。因此驾驶台要保持合适的温度,要注意防尘、防潮。配备双套电子海图系统的船舶,要定期转换使用,让每台设备都得到休整。长时间不使用电子海图系统时,要定期通电除潮。要正确使用备份装置。ECDIS需要备份装置,在紧急情况下可以取代主系统执行各种功能直到抵达下一港口。不同的备份装置在一些文献中〔`]已经有介绍。尽管如此,一种完全没有安全故障的电气系统是不可能的。如果在雾中航行或进出狭水道时,如果出现电子海图系统等故障,应该降低船速,按照传统的航行方式前进。
2.5正确维护系统软件
系统的稳定运行离不开软件,软件出现故障可能降低系统性能,甚至导致系统崩溃。要坚持专机专用,不能将设备挪作他用,否则容易影响设备的性能或感染计算机病毒。要预防计算机病毒,使用经过系统供应商认可的正版杀毒软件定期杀毒。要坚持导航手段多样化,通过其他手段检验和校核电子海图系统的观测结果,及时发现系统可能存在的一些问题和缺陷。同时也应注意制造商发布的信息,对可能存在问题或缺陷进行修正。删除数据或文件都会给船舶带来危险,驾驶人员不得随意删除或淘汰对航行安全有关的数据。所有与航行安全有关的数据ECDIS都会显示出来,用户不能删除。
2.6合理配置驾驶台设备
要注意电子海图系统与船舶其他系统之间的匹配。尽量安装同一制造商的产品,这样有利与各系统之间的兼容。互不兼容的设备之间可以通过信号转换装置来连通。要正确地进行系统设置,如DGPS选用的坐标系统应该与电子海图的坐标系统一致。要输人准确可靠的导航参数,如航向、航路点的经纬度、陀螺差、自差、磁差、风流压差;各种仪器启动时的初始数据等。要熟悉和掌握各种传感器的原理与特性,熟练运用EcDIs中各种传感器的功能,使各种传感器工作在最佳状态。要充分认识到各种传感器的局限性,最好将定位数据、导航参数等进行比较分析,选择精度高和可靠性好的船位。3小结船舶驾驶人员应该经常对电子海图系统的实际精度和可靠性保持警惕,对系统及其组件的缺点或风险有所了解。要克服可能存在的潜在风险,充分发挥电子海图系统的功能,进行电子海图培训是必要的,国际海事组织(IMO)示范课程已对其培训内容进行推荐。尽管国家海事局还没有规定对电子海图进行强制培训,但一些航运企业和培训机构已经着手实施。
