第11卷第11期中国水运V ol.11
N o.11
2011年11月Chi na W at er Trans port N ovem ber 2011
收稿日期：5作者简介：凌
元，男，江苏江阴人，中国卫星海上测控部船长。
凌
元，汪新，许龙画，杨便佼
（中国卫星海上测控部，江苏江阴214431）
摘
要：由于保密原因，目前长江蓝图不再提供经纬度和比例标尺，导致船舶海图数字扫描仪无法对长江蓝图进
行数字化扫描制作；其次长江航道局制作的电子版长江蓝图与船舶SPE ERY 电子海图系统不兼容而无法安装运行。长江航行时SPEE RY 电子海图系统无法发挥应有的功能和作用，只能回归到原先的雷达方位距离海图作业定位导航模式，显然不能适应航海保障要求。在这种背景下，文中以需求为牵引，在分析NS3000电子海图系统平台主要功能和长江航行特点的基础上，研究了如何应用NS3000电子海图系统平台制作长江蓝图及其应用于长江导航的可行性。 关键词：NS3000电子海图；长江蓝图；长江导航中图分类号：U 675.8文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）11-0010-03
引言
长江航行主要根据长江航道、水文、障碍物、助航标志
等情况和法规制度，结合本船的操纵性能，对复杂多变的航
行条件和规律进行分析，从而准确而迅速地判定船位，采取正确的驾驶措施。众所周知，长江航行长期依靠纸质长江蓝图来保证船舶航行安全。由于保密原因目前长江蓝图不再提供经纬度和比例标尺，导致船舶海图数字扫描仪无法对长江蓝图进行数字化扫描制作；其次长江航道局制作的电子版长江蓝图与远望号SPEERY 电子海图系统格式不兼容而无法安装运行。长江航行时SPEE RY 电子海图系统无法发挥原先应有的功能和作用，只能回归到原先的雷达方位距离海图作业定位导航模式，显然不能适应航海保障要求，为此本文分析了NS3000电子海图系统主要功能，研究了如何应用NS3000电子海图系统平台制作长江蓝图，并分析了应用于长江导航的可行性。
一、N S3000电子海图系统平台主要功能分析1．海图信息人工添加/改正更新
该操作窗口可进行浮标、线条、文本信息、水深四个项目的添加、编辑、移位、删除等操作。这种海图信息人工添加/改正更新不改变原有海图，只是将改正更新的结果叠加在原有海图上，并可根据航行需要有选择地进行电子海图分层显示。
该操作窗口可进行航线的设计、运行、卸载、航行计划制定、航线运行监控。
二、长江蓝图制作与航线设计1．长江蓝图信息经纬度计算（1）坐标系转换
长江蓝图采用高斯——克吕斯投影制成的公里网图，且为了图面清晰，图上既没有加绘经纬线网，而且删去了公里线网，这样，直接从图上度量航标的经纬度就非常困难，而且经纬线网产生的变形较大，坐标系的转换也比较麻烦，对
汽车香水瓶那些人工改正的航标会产生两次作图误差，所以这种方法是不可取的。另外，将一个物标位置标绘在海图上，为了保证其使用价值，位置和海图两者必须是在同一个参考系统中，也就是使用同样的参数来定义地球的形状和大小。但是世界各国和地区选用不同的地球参考椭球体，并根据本地区的实际需要确定椭球体与大地球体的相关位置，从而建立起许多不同的大地坐标系统。我国目前采用的是1954年北京坐标系（BJ S －54），选用克拉索夫斯基椭球体参数。GPS 和NS3000型电子海图系统平台采用1984年世界大地测量学系统的模型，即WGS －84（World Geodet ic Sys tem 1984）地心坐标系，这样由我国测地系统的海图获取的经纬度值在输入电子海图之前必须进行大地坐标的转换。长江口附近地域由BJ S －54转换至WGS －84的座标系换算修正参数：φ＝0.″241、λ＝2.″542。
（2）经纬度计算原理
根据参考基准、方位和距离用数学公式计算出航标的位置。下图1所示参考基准点O （φ1，λ1）、方位A 、距离S 、航标的坐标B （φ2，λ2）、φ2＝φ1+φ、λ2＝λ1+λ。根据中分纬度航法的公式：纬差：
φ＝S cos A 、东西距：Dep
＝S
s in A ，求出纬差φ和东西距Dep
。
图1经纬度计算示意图
2011-08-1
第11期凌元等：NS3000电子海图长江导航应用分析
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下图2所示WGS —84椭球体的相关数据：长半径a ＝6,378,137.00m 、偏心率e ＝0.0818192；λ＝
S Sin A Sec φm （1－e2sin 2φm ）1/2；子午圆曲率半径：
M ＝a （1e2）／（1－e2sin 2φm ）3/2。
综上所述，求取航标点位置的公式：
φ2＝φ1+φ、φ＝S cos A 、λ2＝λ1+λ、φm ＝（φ1+φ2）/2
λ＝S
Sin A Sec φm （1－e2s in2φm ）1/2
S 分＝Sm （1－e2s in 2φm ）3/2／（arc1′a （1e2）
）
图2航标点位置求取示意图
（3
）通过计算机编程，实现经纬度自动计算。
图3经纬度计算软件示意图
2．长江蓝图制作和航线设计
NS3000电子海图系统具有智能人机界面，可作为整个系统的人机接口，负责接收用户的输入，其人机交互可综合采用键盘、摸球以图形、文本等形式输入计算机；它所采用主要的关键技术有：数据融合、电子海图综合信息处理显示（NBS 分层控制技术）、智能人机界面、空间数据挖掘以及决策支持技术。故依托现有NS3000电子海图系统平台制作简单的长江蓝图是可行的。
（1）长江蓝图制作
参照长江蓝图，有选择地将浮标、水深、航道边界、锚地边界、导标、示位标、沉船标志、浅滩轮廓等航道信息，通过NS3D IS 人机界面键盘、摸球，以图形、文本等形式输入计算机并命名，以文件形式存储到B 数据库
中。由于这种海图信息人工添加/改正不改变原有海图，只是将添加/改正的结果叠加在原有海图上，所以航海人员可以根据官方发行的长江江图改正通告所提供的信息对上述航道信息进行添加、编辑、移位、删除等操作。这样一幅较为实用、简单的电子版长江蓝图便制作完成。当然，制作关键过程是要知道以上信息的经纬度和坐标系转换（由北京坐标系转换位WGS-84坐标系）。
由于长江蓝图所提供的信息数据量大，要想全部输入计算机是一项复杂的工作，所以长江航行时有选择地输入与本船航行及其相关航道重要信息，如航道左/右侧浮标、沉船浮、浅点浅滩、锚地、水深（若本船航行最小安全水深为9.5m ，则大于9.5m 水深点不必输入），这样不仅减小了工作量，而且
浓缩了航道信息，便于管理、使用和查询。
（2）长江航线设计
一般地，航道浮标反应了航道基本情况，航道浮标连线基本与航道中轴线平行，这样设计航线有三种方法：①在长江蓝图上画好计划航线，然后根据转向点位置（经纬度或方位距离）和计划航向输入到计算机（称之为计划航线导航）；②将航道左侧标或右侧标连起来生成一条航线（称之为浮标航线导航）；③NS3000电子海图系统具有自动标绘和航迹
记录功能，并可编辑生成航线（称之为航迹航线导航）。第一条航线反应了船舶运行计划航线情况，第二条航线则反应了船舶与航道之间的位置情况，第三条反映了船舶在长江航行实际航路。这样三条不同的航线具有不同的功能，也就决定了它们在长江导航时具有不同的参考价值。
（3）长江航线运行与监控
在完成上述两步工作基础上，首先运行长江蓝图，这样事先制作好的长江蓝图便运行在电子海图屏幕上；第二步运行制定好的计划航线并监控，NS3000电子海图系统可同时运行多条航线，并以不同的颜显示在屏幕上，但只能监控一条航线，该航线以红显示。向驾驶员提供可视化的航道地理环境，这样大大地减轻了驾驶员的工作负担，便于其集中精力进行了望和船舶操纵。
三、长江导航可行性分析
经过长江航道（江阴至浏河口航段）多次航行验证比较，应用NS3000电子海图系统平台制作的长江蓝图导航具有一
定的可行性，具体情况体现在以下几个方面。
图长江航行电子海图导航信息显示窗口
．海图精度分析
在公交车上释放000EC --A /41
12中国水运第11卷
（1）大地坐标修正误差。长江口附近地域由BJ S－54转换至WGS－84的座标系换算修正参数：φ＝0.″241、λ＝2.″542。
（2）GPS信号误差。长江航道水域可以接收GPS差分信号，定位精度误差20m左右。
（3）参考基准点误差。早期参考基准点经纬度是通过长江蓝图上量取的，误差较大，不可取。后来
通过与长江航道局联系获得较准确的参考基准点经纬度，误差范围不超出1m。
（4）海图作业误差。长江蓝图比例尺为4万分之一，作图误差40,000×0.2m m＝8m左右。
通过综合计算，制作的长江蓝图误差一般在30m左右。经过多次长江航行比对验证，制作的长江蓝图误差最大不超出50m，精度基本满足航行要求，可以为实时定位提供重要参考依据。不锈钢钢锭
2．导航可靠性分析
长江航行时，NS3000电子海图同时运行计划航线、浮标航线、航迹航线，并可监控其中一条航线。由于NS3000电子海图具有自动标绘和航迹记录功能，这样近期历史航迹基本反应了长江航道近期概貌，为驾驶员提供了导航参考依据。实践证明，航迹航线提供的导航信息实用可靠，尤其是航迹航线与计划航线、浮标航线导航相结合，具有较强的导航可靠性。在能见度不良的情况下，这种导航作用更为明显。向驾驶员及时提供本船位置，即可视化的航道地理环境。在协助驾驶员了望、辨认浮标方面作用显著。驾驶员可据此判断船舶在航道中位置、航行趋势和附近航道大致情况，是否存在航行危险，从而正确及时发出车舵令。其次，进入船舶密集航段时（如南通水道），由于雷达受到目标回波和同频干扰，导致左/右侧浮标有时无法正常捕获跟踪，甚至错捕，面对这种情况时，NS3000电子海图可以提供浮标信息（经纬度或相对本船的方位距离），协助并检测雷达ARPA辨认捕捉浮标，进行定位。这样提高了航海员的海图作业效率，集中精力进行了望。进入锚地前，驾驶员可提前了解锚地
具体信息：是否有锚位、锚地里锚泊船情况、锚地边界和水深。
四、结束语
综上所述，用计算法求出的经纬差是基于WG S－84坐标系，消除了坐标系的转换误差，而且又消除了输入误差；通过计算机计算，简便准确，极大地方便了长江蓝图信息输入。为NS3000电子海图系统平台编辑长江蓝图提供了技术支撑，制作的长江蓝图导航具有可靠性。实践也证明了，该系统平台可以提供较高水平的、先进的长江导航方式。当然，在长江蓝图编辑制作中存在不可避免的误差和缺陷。故此本文仅供参考，抛砖引玉。
参考文献
[1]张英俊.电子海图的数学和算法基础[M].大连海事大学出
版社，2001.
[2]数字海图信息的采集与格式标准[J].航海技术，2001，5.
[3]石京东.Navi－sailor3000型电子海图长江下游航标信息的
输入.
（上接第9页）
适应本地特的海事文化的建立。根据本地区海事业务、地理因素、人文因素、民族特、经济发展情况、政策环境等，建立适应本地特的海事文化，通过塑造精神，培育理念，提高海事人的素养，营造浓厚文化氛围，树立海事良好形象，保障水上交通安全，促进社会经济发展。
四、调动全员参与，实现水上交通全面监管
水上交通安全监管虽然是海事部门的职责，需要整个社会环境的配合，根据相关法律法规，落实各级政府在水上安全监管的责任，使政府相关部门积极参与，让社会公众广泛参与和监督，以联系会议制度、各种创新宣传手段来努力营造营造全员参与的水上交通安全监管环境模式，努力形成“关注安全、关爱生命”的安全文化氛围。
五、加强动态管理，建立闭环式的水上交通安全监管长效机制
依据法律法规，充分发挥主观能动性，从宣传、检查、堵漏、处罚、治理、救助、追究（奖惩）、保障等八个安全管理环节，加强动态管理，建立长效机制，体现履责，体现责任，体现服务。人体束缚
六、海事监管建设路线图
系统化水上交通安全监管体系，在静态建设上包括五个体系，在动态管理上包括八个环节。即静态建设上五个体系包括：高分散白炭黑
（1）坚强有力的体制保障体系；
（2）快速高效的应急救助体系；
（3）全员参与的水上交通安全监管体系；
（4）覆盖全省的信息化监控体系；
（5）科学先进的海事文化体系。动态管理上八个环节包括：宣传、检查、堵漏、处罚、治理、救助、追究（奖惩）、保障等安全管理环节。网站生成系统
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