基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统

为提高海洋作业效率,确保海上航行安全,适应国内外海上海运快速发展的需求,加强对网络电子海图的应用具有重要意义。基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统,能从选的SystemElectricNavigationalChart中显示所需的海区气象信息和来自导航感应器的位置信息,并基于ECDIS辅助航线规划和航线监控,确保航线安全性。在传统技术条件下,海洋气象信息获取效率低,信息准确性差,甚至存在一定误差,并不利于航线规划,不能为船舶安全航行提供有效信息支持。因此,应积极加强对网络电子海图的利用,构建海洋气象信息服务系统,为海洋经济发展建设创造有利条件,提高航运气象服务水平。

1网络电子海图与海洋气象相关概念

1.1网络电子海图

网络电子海图属于一种现代化技术,把信息技术、GIS技术、webadf技术、NET技术、数字式海图技术等高新技术融合在了一起,被誉为船舶导航革命性技术,是船舶导航和辅助决策的重要工具,不仅能提供航海相关各种信息,还能提供海区各类险情信息,对提高航海安全有很大帮助。网络电子海图系统所提供的海图类型分为:矢量海图(Vectorcharts)和光栅扫描海图(Rastercharts),海图信息以数据信息文件形式分类储存在数据库中,使用者可通过终端设备有选择性地进行数据查询、使用、显示、分析。网络电子海图信息系统以计算机为核心,以ElectronicNavigationalCharts为基础,连接探测、定位、雷达等相关设备,综合反映船舶形式状态,为船舶信息查询、航海记录、量算提供专门工具,其功能性和应用优势是传统纸质海图所无法比拟的,已广泛应用于航海交通管理、船舶调度、渔业管理、海洋测量、港口管理、航洋工程等众多领域,成为推动海洋经济发展建设的核心技术手段,我国已经对外推出国际标准版和中国海区网络电子海图。

1.2海洋气象

气象通常指风、云、雨、雪、闪电、打雷等一切大气的物理现象,海洋气象则是受普通气象条件影响形成的海洋特有气象。例如,在风的影响下会形成洋流。当一定方向和强度的风在海面上吹过一段时间后,因摩擦力的作用,会使海水表面产生一种顺着风吹方向的流动,而这表面水分子的流动,又会带动下层水分子运动,产生水流。此外,还有因天体引潮力作用引起的潮汐现象等。通过有效的海洋气象观测手段与技术,便能获取到海风力等级、风浪等级、大气压力、潮汐等相关信息。海洋气象信息对船舶航行,海上作业,海洋开发有着重要意义,关系国计民生,是相关自然灾害预测与防御,减少海洋灾害带来经济损失的重要手段。海洋气象观测系统会根据流体物理和运动特性,产生大量观测数据,实现海洋气象信息数值化,并精细化、准确化预测海洋天气状态,产生海量数据与图片,为海洋产业与人们生产生活提供参考,确保船舶航行安全,规避海洋灾害。

2基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统

海洋气息信息对海上作业、海洋开发、船舶航行安全有着举足轻重的影响,如:过强风压可能导致船舶偏移,危机航行安全,诱发搁浅、触礁等事故。而海洋大气压力变化、温湿度变化可能会对船舶上相关电子设备工作状态造成影响,导致相关设备老化、失灵、损坏,所以海洋产业相关人员对海洋气息最为关心,可见提高海洋气象监测水平的重要意义。随着海洋产业的高速发展,加之近些年极端海洋天气的频发,海洋产业对海洋气象预测提出了更高要求,提高海洋气象监测水平势在必行。传统技术条件下,获取海洋气象信息,主要通过NAVTEX等渠道,信息形式主要是静态图像和气象文字信息,而这些信息数据不包括物理属性,也无法通过计算机进行进一步分析,已逐渐不能满足海洋产业发展对海洋气象服务的要求。而网络电子海图为海洋气象观测改革创新创造了途径,提供了技术支持,切实有效提高了海洋气象服务水平,提升了海洋气象观测信息准确性和有效性、直观性,构建了一种信息化、网络化、现代化的海洋气象信息服务模式。基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统目前已经成为主流,日本、美国、加拿大、英国、韩国都在开发该系统。系统设计以ETN为基础,采用GRIB编码解析与标识方式,提供清晰图形化、可视化信息。信息获取方式可通过Email和WEB等方式,从GFS系统中获取,系统采用统一显示标准和标识,能提供人机交互操作界面,能清晰显示风、气压等级信息。从整体设计结构来看,应采用模块化设计思路,根据总体数据处理流程,具体可分为四大模块,分别是:气象数据模块、数据处理模块、用户模块、叠加显示模块。这种模块化设计模式,能有效降低设计难度和系统复杂性,提高系统可靠性,使系统的设计、维护、测试更加简易。用户模块从气象数据模块中获取信息,由数据处理模块进行处理与读取,产生GRIB文件数据和图形化数据,由叠加显示模块对数据进行EIN扫描与显示,呈现可视画面。用户模块的设计要对UI控制进行考虑,考虑到控制信息的接受、响应、处理,如:GRIB文件数据的记录选择、发送控制信息、反馈信息获取等方面。另外,由于数据处理模块是整个系统的核心,必须作为设计重点。数据处理模块要协调其他模块,负责用户模块控制信息,处理GRIB文件数据,协调显示模块进行数据显示输出。叠加显示模块设计中,必须要考虑到电子海图的叠加问题,确保处理后的信息能够以可视化、图形化形式呈现给用户,正确显示等压线、风速等相关信息。系统操作平台应为WINDOW或linux,使用wxWIDGETS数据库提供的API函数,基于WTL环境进行开发。目前较为成熟的基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统,如:AIS-ECDIS、AISVDRECDIS等,其功能都已十分完善,非常值得推广和应用。

3结语

当前海洋经济已经成为推动经济发展的新动力,海洋产业得到空前发展。为降低海洋灾害对海洋产业的影响,保障船舶航行安全,促进海洋经济建设,应积极提高海洋气象信息服务水平。因此,应积极加强对网络电子海图的利用,构建新型海洋气象服务模式。