0引言
航线设计是一个实践性、知识综合性强且内容多而杂的评估项目，由于使用纸质图书资料存在着评估员的主观随意性的弊端，使航线设计评估无法全面、准确和客观地反映学员的适任能力。为此，为了解决航线设计评估中存在的弊端，应探索新的航线设计评估方法以适应航海技术发展的需要。随着电子海图显示与信息系统ECDIS技术的发展，亟待引入新的航线设计评估方法，对学员航线设计适任能力做出快速、公正的评价，从而实现航线设计智能评估。
1利用纸质海图航线设计评估考试存在的问题
航线设计评估是船员适任证书评估项目之一。通过对晋升三副的学生进行评估，检验被评估者使用中、英版航海图书资料，以及在相应海区进行航线设计的能力。航线设计评估教学和考试都是在纸质海图上完成的，我校的评估教学和考试主要遇到了以下问题:
1)根据《中华人民共和国船员培训管理规则》规定，航线设计评估需配备满足评估训练用的中、英版相应比例尺海图;覆盖中国沿海、北美、欧洲、澳洲航区航线海图;对航海图书需求数量多、消耗大。在教学过程中一般经过二三期学生的使用就会出现脱页、破损、断裂、部分内容被擦得看不清的情况，影响之后的学员对这些图书的再次使用;
2)可供航线设计练习的航线数量少，航线覆盖范围不合理。每期均使用相同的六套海图供学员练习与考试，每次使用海图留下的痕迹影响下次航线设计训练。部分学员将航线设计当成“描红”，仅在海图上按之前航线痕迹照葫芦画瓢，应付了事，达不到航线设计训练的目的。由于评估考试时间的限制，用于学生练习与评估的航线集中于中国沿海和东南亚地区，跨洋、高纬度航线不作为评估考试的重点，这样不利于全面提高学员航线设计能力;
3)评估员主观性对项目评估的公正性有一定的影响。尽管该项目与其它评估项目一样有完整的评估标准，但评估员的评判主观随意性较强。
2基于ECDIS的航线设计适任评估的可行性
ECDIS已广泛的应用到海船上，随着2012年1月1日STCW公约马尼拉修正案生效，“ECDIS的操作培训和应用”摆到了海员教育和培训方面的重要位置，将其作为配备ECDIS船舶船长和甲板部高级船员的强制性适任要求，电子海图将逐步取代纸质海图。由于利用电子海图进行航线设计评估，航线有更多的选择余地，既经济，又能提高学生训练、考核评估的质量，克服人工评判所存在的随意性，更能客观地反映学员水平，更加贴近海上实际工作。基于ECDIS的航线设计适任评估必将成为航线设计评估教学的发展趋势。
3基于ECDIS实现航线设计适任评估的方法
根据航线设计评估大纲，利用电子海图开发计算机辅助教学评估系统，对航线设计评估中抽取和查阅航海图书资料、航线设计两项评估内容分开考核。
3．1抽取和查阅航海图书资料评估项目
根据抽取和查阅航海图书资料评估项目的要求组建试题库，所用的图书资料均为数字图书资料，题型均为填空题，卷面成绩为60分，考试按评估要求抽取试题组卷，学员只需将海图号、书号、页码输入计算机，计算机自动阅卷。
3．2航线设计评估项目
与电子海图生产商合作开发航线设计综合评判软件，在ECDIS现有功能的基础上，增加航线设计适任评估功能，在航线设计时关闭ECDIS的报警功能，将航线设计的数据(离岸距离、离孤立危险物距离、海图水深、受限水域、船舶定线制等)导出。根据航线设计评估项目的要求，结合航线的特点，运用模糊综合评判方法确定评估指标和隶属度，建立综合评判数学模型，对学员所设计的航线的安全性和经济性进行评估。下面以大连到天津航线为例介绍建立综合评判数学模型的方法。
船舶资料:总长度160m，船宽20m，型深12m，总吨9908GT，净吨7345NT，眼高(满载)10m，夏季满载吃水:艏吃水8．42m，艉吃水9．62m，船速12kn。
航次任务:计划2010年5月5日0600时装载杂货由大连港(38°50'N，118°11'．3E)经老铁山水道航行至天津港(38°50'N，118°11'．3E)，船舶在大连港吃水:艏吃水8m，艉吃水9．2m。3．2．1建立因素集确定因素集U={u1，u2，…，un}其中Ui(i=1，2，…，n)为影响因素，根据所确定的评估指标，可得因素集为U={u1，u2，u3，u4，u5}，其中u1，u2，u3，u4，u5分别为离岸距离、离孤立危险物距离、受限水域、船舶定线制、推荐或习惯航线。
3．2．2建立评判集
评判集是由对评判对象，即学员设计的航线，可能做出的判断结果所组成的集合，表示为V={v1，v2，…，vm}，采用5个评判等级，即V={v1，v2，v3，v4，v5}={－2，－1，0，1，2}，模糊数－2、－1、0、1、2用来表示模糊概念以便于进行模糊计算，数字分别对应于{非常适任，较好适任，一般适任，较不适任，不适任}，折合成分数为{40分，32分，24分，12分，0分}。
3．2．3确立各评估指标隶属度
隶属度是建立模糊集合论的基石，隶属函数是描述模糊性的关键。五个评价等级，可以看作五个模糊子集，而各指标的优劣水平可以看作是与评价等级相对应的模糊集，采用专家打分法确定指标隶属度，专家对每个指标依据自己的经验和看法对每个评价指标进行判断和选择，经过汇总以及归一化后，可得到各个评价因素对应于不同危险度等级的隶属度(如表1所示)。
3．2．4确定相对权重
确定了影响因素的隶属度值后，采用层次分析法，确定各个影响因素的相对权重，A={a1，a2，…，an}，具体方法如下:
1)构造判断矩阵
依据专家对评价指标的主观评价，进行综合分析，对各指标之间进行两两对比之后，采用Santy提出的1－9标度方法，排定各评价指标的相对优劣顺序，依次构造出评价指标的判断矩阵(如表2所示)。判断矩阵的左上角表示的是上一层的目标因素，而横、纵栏中表示的是下层的目标因素，bij表示要素bi相对要素bj对于的重要度比值。bi与bj同等重要时，bij赋值为1;bi比bj稍微重要时，bij赋值为3，反过来赋值为1/3;bi比bj重要时，bij赋值为5，反过来赋值为1/5;bi比bj重要得多时，bij赋值为7，反过来赋值为1/7;bi比bj极端重要时，bij赋值为9，反过来赋值为1/9;数字2，4，6，8以及其倒数表示以上相邻判断的中间值;
2)层次单排序(计算权向量)与检验
层次单排序是把本层次所有因素针对上一层次某要素来说，排出评比的次序，这种次序以相对数值大小表示，其通过计算判断矩阵的最大特征根及其特征向量得到。所求特征向量即为各评价因素的重要性排序，归一化后，也就是权重分配。即对判断矩阵B，计算满足B=λmaxW的特征根和特征向量。式中:λmax为B的最大特征根;W为对应于λmax的正规化特征向量，W的分量即为相应因素单排序的权值。
要求判断矩阵满足大体上的一致性，需进行一致性检验。只有通过检验，才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的，才能继续对结果进行分析。一致性检验的步骤如下:
第一步，计算一致性指标C．I．
第二步，查表确定相应的平均随机一致性指标R．I．
据判断矩阵不同阶数查下表，得到平均随机一致性指标R．I．。
第三步，计算一致性比例C．R．并进行判断
当C．R．＜0．1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，C．R．＞0．1时，认为判断矩阵不符合一致性要求，需要对该判断矩阵进行重新修正;
3)层次总排序与检验
计算最下层对最上层总排序的权向量。利用总排序一致性比率进行检验。若CR＜0．1时，认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的，则可按照总排序权向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比率较大的成对比较矩阵。
3．2．5建立评估模型与综合评判
将学员航线设计数据从电子海图中导出，与所确立各评估指标隶属度比对，建立单因素评判矩阵R，并根据以上得到的各个影响因素的相对权重A={a1，a2，a3，a4，a5}计算得到综合评价集:B=AoR。对综合评价集B采用加权平均的方法求出评价结果，并转换为分数即为航线设计项目的得分。
4结束语
综上论述，运用模糊数学的综合评判建立综合评估数学模型，利用电子海图实现航线设计评估的方法理论上是可行的，这必将成为航线设计评估教学的发展趋势，对实现智能评估具有一定指导意义。但是，由于航线设计的复杂性，确立什么样的评估指标和隶属度更合理，更能全面、准确和客观地评价学员的航线设计能力，以及电子海图数据导出及应用问题都有待进一步研究解决。
