可编辑的电子海图系统功能拓展与应用

一、AIS及电子海图概述

1.AIS介绍

AIS（automaticidentificationsystem）简称为船舶自动识别系统，它为航海安全提供基础保障数据，是现代化的航运安全管理系统之一，主要用于船载广播与甚高频岸基之间自动识别与应答。

2.电子海图

雷达是船舶导航技术的一项革新。随着计算机信息系统的发展与普及，电子海图显示与信息系统（以下简称电子海图）成为比雷达更全面、更准确、更适用的船舶导航技术。电子海图是利用计算机多媒体技术和海洋地理信息系统实时显示船舶航线或航道沿途自然环境及障碍物的图件。当其结合AIS使用时，能够提供大量的连续船位、船速和航向等航海的重要信息，提高船舶航行的安全性。

3.功能拓展的必要性

通过与港航相关单位沟通，笔者发现在一些网站上虽然已经免费提供AIS船舶的实时信息，但很多用户不仅要了解船舶的实时位置，还想了解更多AIS以外的信息。比如，一些没有安装AIS船舶如何建立与有AIS船舶之间的联系；一些用户想在地图上了解周边的地理信息，可以对其关注的地方添加相应的图层，进行重点标记。因此，如何整合各种资源满足用户的实际需求，是相关部门需要解决的问题。

二、功能拓展

海量的船舶AIS数据存储在数据库中，每个用户对这些数据的需求不尽相同，部分用户仅需要实时数据，部分用户需要历史数据，部分用户需要与自己的业务相联系，所以，必须根据研究对象来选取和处理这些相关信息，进行个性化设计。对此，如何通过GIS（geographicinformationsystems，地理信息系统）技术实现电子海图在AIS应用中的功能拓展显得尤为必要。

1.AIS信息显示

电子海图与AIS结合的基本应用是对船舶进行跟踪监控，即在GIS中显示出AIS的位置信息。具体操作：GIS中点图元的位置即是AIS的具体经纬度，随着船舶移动，AIS会上传实时位置信息，只需实时刷新图层就能实现实时定位功能。当然，AIS位置信息与GIS坐标系需要统一，否则需要进行坐标转换。因此，通过电子海图与AIS技术的结合只需经常快速刷新动态图层，就能实时掌握船舶动态。GIS显示AIS位置信息的流程如图1所示。

2.图层管理

在调研用户需求时，许多用户提出在图上自定义添加辅助图层。比如，在电子海图上自行添加标注港区、泊位、码头、禁航区、警戒区（线）和地物名称等；任意添加船舶的图标，进行无AIS设备的船舶在电子海图上显示；根据业务需要进行随意拖动，并在图层上添加视频信息，直接调用已有的视频监控。以上需求均可以通过GIS技术来实现。

GIS的图层管理是建立在地理信息系统数据库的基础之上。作为专业的数字化制图系统，GIS在制图排版等方面的功能十分全面，不仅如此，GIS还可以根据用户需求实现“私人订制”。因此，GIS技术能够实现电子海图增加辅助图层、设置所有图层属性。比如，使图层可编辑、可显示、可选择等。在添加图层模块时，用户可以在地图上添加自定义图层，图层内要素可以点、线、面混合存储；可以添加上传的图片，对地图中的具体某些图层的属性字段信息进行查询，或对整个地区某一属性值进行模糊查询；可以进行空间信息搜索（根据指定的搜索中心、搜索范围和搜索对象类型，搜索符合条件的对象）。

GIS的图层管理功能可以满足港口安全方面的相关需求。它不仅要显示其管辖区域内船舶的航行情况，还要把岸上相关管辖的建筑物、线缆等进行标注。笔者以南京浦口派出所实际应用情况为例，在显示辖区水域AIS船舶的基础上，GIS的图层管理可对辖区的单位、水域及建筑物进行标记，还可以对相关的电缆、管道等按等级进行划分。在有视频的单位，可以添加图标，直接调用已建的视频监控系统，整合各方面的资源，方便辖区管理。

以上所述图层仅仅是静态数据的处理，GIS技术最重要的是处理动态数据，通过AIS上传的信息，还可以实现有无AIS船舶之间的关联，这也是在调研中用户提出的个性化需求。虽然一些驳船没有安装AIS，但是用户想直观地在地图上看到这些驳船的动态，这时需要在图上增加无AIS船舶的标记，进行增加或删除修改，并可对船舶进行拖拽。通过GIS的图层技术可以实现，如用红色三角形标记的为AIS船舶，船舶图标的为无AIS的驳船。对于港口调度，可把无AIS船舶与有AIS船舶联系起来，通过添加标记从图上就很直观的了解到当前所有船舶的动态，并且与日常业务相关联，对驳船的调度和管理起到重要作用。

3.区域报警

通过GIS技术可以实现区域的设置，其主要目的是实现船舶监控功能，不同类型的区域设置在电子海图上均能实现。根据区域形状的不同分为规则区域和不规则区域，矩形和圆形区域属于规则区域，与实际结合的多边形区域则属于不规则区域。其实，各区域的添加也是图层的增加，主要是此区域要与AIS信息相结合。在区域设置好以后，根据AIS信息的相关处理显示，可以看到每个区域AIS船舶的有关情况。结合AIS信息可以进行一些有用的报警功能，如偏航报警功能的应用，它对船舶的监管起着非常重要的作用。由于船舶在航行中受到风流、避让船以及船舶自身操纵等因素的影响，随时会偏离已拟定的航线。在宽阔的大洋中航行，一定的偏航不会带来航行安全问题。如果是在狭水道、航道内或障碍物较多的复杂水域中，偏航到一定程度不及时修正，就会造成不可预测的后果，极有可能因偏航造成搁浅，或者碰撞助航标志或障碍物事故。

针对偏航报警，相关部门在地图上预先根据船舶航行的路线划一条预定的航线，设定绿色区域为船舶预定的航线，根据AIS上传的经纬度信息与GIS系统划定的航道范围进行比较，确认是否偏航。当船舶偏航时，电脑屏幕会弹出偏航报警提示，也可以进行语音提示，并同时自动发送危险告警信息到船上人员的手机上，让其注意航行安全。

4.船舶航行进度

对于引航和调度人员来说，不仅要知道船舶实时位置，还要知哓船舶需多长时间才能到达目的地，以便快速安排引航人员，并制定船舶的相关计划。可通过GIS技术很方便的在地图下方查到显示的船舶详细信息（如图2所示）。

紫色船舶为关注的船舶，在图下方船舶信息中详细列出了船舶中文名称、始发港、目的港、预到达的时间、剩余时间和船上人员信息，以及船舶航行的进度提示等。这很直观地显示了船舶航行的详细信息，管理人员可以快速地对引航人员和船舶进行科学合理的安排，提高工作效率。

5.超速报警

船舶超速是导致险情发生的重要原因之一，它严重扰乱了水上航行秩序，是海事、引航等部门的重要监控对象。

根据AIS信息，相关部门可以获取到船舶实时的速度信息，在海事部门限制速度区域，可以通过GIS技术实现对超速的报警，但是在各类区域会有不同的限速。比如，在长江江苏段，各类水域在不同的时间所限定的航速也不相同。针对不同时间不同的水域，可以通过GIS划定各类水域。首先，划定相关监管区域，红色区域为一类水域，黄色区域为二类区域（如图3所示），然后，设置最大速度以及生效的时间段。当船舶经过此区域时，根据AIS信息获取的当前速度，比照设置的时间与限制速度，如果超出系统设置的最大速度值，船舶将会闪烁报警，显示为红色，并有声音提示，此时岸上工作人员可以通过VHF或者电话通知船上人员，减速航行。系统还会自动向船上人员发送警告信息，提醒减速，按照规定航速航行，将险情消除在萌芽之中。

三、结语

虽然可编辑的电子海图在AIS应用中的部分功能扩展，但还有更多的功能需要相关人员去深入挖掘利用。电子海图结合AIS除有效利用GIS中基本的对信息的存储、管理、查询、索引、检索、统计等功能外，还能够开发出其强大的空间数据管理和空间分析功能，使得电子海图在船舶监控中起着举足轻重的作用。随着计算机技术和网络技术的迅速发展，电子海图自身的功能拓展，并与其他定位系统、船舶监控技术的结合对于船舶实时监控、为航行安全提供准确的信息已变得越来越重要。由于电子海图可编辑的性能，电子海图与其他系统的整合也是其技术发展的重要方向。参考文章：电子海图、AIS、雷达

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