談ECDIS中的船位問題

營口港引航站 侯廣斌

大連海事大學航海學院 曹玉墀

ECDIS應與定位設備（如GPS）連接，并在顯示器上實時顯示本船的位置信息。與傳統航海相比，這在一定程度上降低了船舶駕駛員定位的工作負擔，特別是在進出港、狹水道航行時，便于隨時觀察本船位置及周圍環境，有利于促進航行安全。此外，傳統的定位方式也可在ECDIS中實現。不論如何，船員仍應明確ECDIS中顯示的船位可能存在一定的誤差，需采用有效的方式不斷校驗船位的準確性，并在必要時對船位進行修正，絕不能不加分析地接受ECDIS顯示船位，以免影響航行安全。

本文主要就ECDIS中有關本船船位的諸多問題進行探討。

一、船位的確定

1.衛星定位

對于ECDIS而言，高精度的定位系統是最重要的傳感器。通過與定位設備（如GPS/DGPS等）連接，ECDIS可以自動連續顯示本船的實時船位。這樣，船員可以從傳統的繁瑣的定位工作中解放出來，降低其工作負擔，減少人為失誤，并可將精力轉移到對船位準確性和周邊航行環境的評估上。

2.陸標定位和航跡推算

為避免船員過分信賴定位傳感器提供的船位信息，IMO ECDIS性能標準在2009年作出修正，要求ECDIS應允許船員手動輸入和標繪獲得的方位和距離位置線，并自動計算出本船的觀測船位，還可將該船位作為航跡推算的起點。這樣，在綜合考慮本船操縱性能、外界環境等影響因素后，基于自動接收其他傳感器或船員手動設定的航向、航速，ECDIS便可自動推算出具有一定精度的本船航跡與船位。同樣，ECDIS應指出連續定位系統獲得的位置和人工觀測獲得的位置之間的差異，實現船位的校驗。

3.其他定位方式

除上述定位方式外，有些ECDIS還允許船員將其他方式獲取的船位（如測天船位、移線船位等）利用鼠標或坐標輸入的方式標繪顯示在屏幕上。

二、船位的顯示

1.顯示方式

ECDIS可以實時地把本船的航行狀態在屏幕上顯示出來，一般采用下列兩種方式：

（1）圖形。

根據IHO S-52標準的規定，本船的顯示符號可以由船員控制或顯示基本符號樣式（即黑色雙圓圈），或顯示比例船型樣式。在當前顯示比例尺下換算所得的本船顯示長度小于6 mm時，只能使用基本符號。在近岸、狹水道航行或靠離泊操作時，比例船型可直觀地顯示船舶外部邊緣與周圍水域環境的關系，有助于進行操船判斷和決策。[1]

（2）文字：以數字、字母直接給出本船船位的地理坐標。

顯然，第一種方式可以更加直觀地顯示本船位置，便于船員觀察本船周圍的航行環境；第二種方式采用數值的方式準確表達本船位置，便于船員觀察比較本船位置的量值變化。在實踐中，船員應結合實際情況觀察和利用適當的船位顯示方式。

2.顯示位置

為了便于船員查看本船周圍的環境狀態，ECDIS允許用戶根據需要設定本船在海圖顯示區的位置。

有些ECDIS提供了以下兩種模式：

（1）居中顯示。本船顯示在海圖顯示區中心。

（2）偏心顯示。本船顯示在海圖顯示區某側固定距離。

有些ECDIS則沒有明顯區分上述兩種模式，只需通過簡單操作任意改變本船在海圖顯示區的位置。

在真運動模式下，隨著時間的推移和船舶的運動，本船符號與海圖顯示區某側邊界的距離將越來越近，當該距離達到設定值時，ECDIS將重新調整本船在海圖顯示區的位置及海圖內容，從而實現顯示海區和本船符號顯示位置的自動變換，以有效監控船舶運動。

此外，在進行航線設計或海圖漫游操作時，本船的船位符號還可能不會顯示在海圖顯示區內，自動航行監控功能（例如更新船舶位置、提供報警和警示）應是連續的，并能通過單次操作立即恢復到覆蓋本船位置的航行監控顯示。

對于采用文字方式顯示的本船位置信息，多數ECDIS直接在顯示器的適當位置永久顯示，也可通過菜單調取顯示本船的位置信息。

三、船位誤差的原因

與紙質海圖相比，ECDIS在船位顯示方面具備更大的優勢，但船員在使用過程中仍應明確所顯示的船位可能存在一定的誤差，甚至嚴重的錯誤，主要包括以下原因：

1.傳感器誤差

盡管目前GPS/DGPS的定位精度已經比較高，但由于工作原理、制造工藝、工作環境等原因導致定位設備獲得的數據本身存在一定的誤差，這種誤差在正常情況下一般屬于系統誤差，是無法調整和避免的，勢必導致ECDIS接收和顯示的船位數據存在一定的誤差。

此外，使用時間過長、部件老化等因素都可能導致設備的使用性能下降。由于設備故障、連接故障等導致數據無法傳輸或傳輸錯誤；由于多徑效應、氣象干擾、其他船載設備（如INMARSAT通信設備、VHF）的無線電干擾等均會降低位置精度。

2.定位方法本身精度

無論采用何種定位方式，即便是精度較高的衛星定位，最終得到的船位信息都會存在一定的誤差。

3.指揮位置偏差

定位設備（如GPS）提供的位置數據是其天線所在位置的地理坐標，而ECDIS顯示的本船位置應以指揮位置（Conning Position）為基準點。實際上，船舶的定位設備天線不可能恰好位于船舶的指揮位置，因此應將定位設備天線位置換算至指揮位置。如果輸入的兩者間的位置偏差不準確，或者更換定位設備后沒有及時修正位置偏差，都會導致顯示的船位與指揮位置不一致。盡管這個誤差通常以米級為單位，但在一些受限水域仍應給予足夠的重視。

4.坐標系不一致

如果定位系統所依據的坐標系與海圖數據的坐標系不一致，那么顯示在海圖上的船位也不可避免地存在偏差。

GPS一般是采用WGS84坐標系的，電子航海圖（ENC）應基于WGS84坐標系制作，目前許多ENC是根據相應的紙質海圖制作的。在世界上許多地區，紙質海圖是基于各種各樣的當地坐標系繪制的，有些坐標系與WGS84坐標系之間的轉換是未知的或是不可靠的，根據該海圖轉化成的ENC將無法準確參照WGS84坐標系。因此，即便定位系統與ENC均基于WGS84坐標系，也可導致ECDIS顯示的船位存在誤差。

5.數據延時

ECDIS中，本船船位一般來自GPS傳感器。一般情況下，GPS每秒應輸出至少1個位置數據，對于高速船而言，應每0.5 s輸出至少一個位置數據。ECDIS本身也是每隔1～3 s刷新一次海圖數據和其他航海信息。由此可見，上述設備給出的信息并不是即時數據，是具有一定延時的。所以，ECDIS顯示的船位信息存在一定的偏差，盡管該偏差在商船船速范圍內比較小。

6.假顯示

ECDIS中，很多顯示是以某種假設條件為基礎的。例如在自動航跡跟蹤控制模式中，無論本船距離計劃航線的關系如何，都會將船位顯示到航線上，但會有其他方式來顯示本船與航線的關系（如偏航報警）。因此，如果忽視了報警，忽視了控制模式，輕信了這種假顯示，極易導致錯誤的判斷和決策。

四、船位的檢驗

基于上述各種原因，ECDIS顯示的本船船位存在一定的誤差。船員如果不能及時發現這種誤差甚至錯誤的存在，將可能產生極其危險的后果。因此，在實踐中，船員應盡可能地采用不同方法獲取本船的位置信息并進行交叉對比，以此來排除和減少ECDIS船位的誤差。

1.雙船位

IMO ECDIS性能標準要求在可能的情況下，應提供第二個獨立的且最好是不同類型的定位源。這樣，ECDIS可以同時顯示兩種定位源提供的船位，通過辨別兩者的差異來判斷定位系統的可靠性和船位的準確性。如果兩個定位源提供的船位相差較大，則說明至少一個船位信息存在較大的誤差，應引起船員的警惕并及時采取有效方式進行校驗，避免由于船員不加分析地接受船位而引起的危險。

利用其他定位方式（如陸標定位等）定期對衛星船位進行比對和檢驗，并確保能在緊急情況下使用這些方法也至關重要。

2.與雷達圖像的疊加

盡管IMO ECDIS性能標準并未強制要求所有的ECDIS必須能夠疊加顯示雷達圖像，但目前基本上所有的ECDIS產品均具備該功能。

通過與雷達圖像的疊加可以方便地查驗船位的準確性。

疊加時，海圖和雷達圖像的比例尺、投影方式和顯示方向等應自動匹配，以保證圖像信息的一致性。通過比較海圖與雷達圖像的匹配是否一致，可以非常直觀地幫助船員檢驗船位的可靠性。

3.船位誤差圓

有些ECDIS可以在本船船位上疊加顯示船位誤差圓，以表明本船船位的精確度，供船員分析判斷。

五、船位的修正

在航行監控過程中，船員應時刻注意檢驗顯示船位的準確性。如果發現船位錯誤或者存在較大的偏差，應及時進行修正。

當定位系統或海圖數據存在誤差時，可以通過平移本船（包括目標）在海圖上的顯示位置來實現目標在海圖上的匹配（假定海圖可靠），從而獲得正確的本船、目標與海圖的相對關系，使航行顯示、監控、運算在比較小的誤差基點上進行。目前ECDIS采用的船位修正的方法主要包括以下方式：

（1）利用鼠標移動本船：如果已知本船所處的實際海圖位置，則可通過鼠標將本船符號直接拖拽到該位置實現船位修正，或者直接輸入船舶的準確位置。

（2）輸入本船偏移量：如已知本船定位設備的定位數據與真實位置間的誤差，則可以直接輸入經緯度或方位距離的偏移量進行修正。如定位設備坐標系與當前顯示海圖的坐標系不一致，則可通過兩坐標系間的差異進行修正。

（3）利用雷達跟蹤目標：如果某雷達跟蹤目標相對海圖某位置的關系明顯可見，則可以通過移動該目標到該海圖點位的方法修正本船船位。例如，某雷達跟蹤目標實際停泊在某碼頭的頂點邊緣處，而現在的顯示卻在該碼頭的中央，說明本船位置存在誤差。忽略定位設備（如GPS）位置與雷達中心的誤差，如果將該雷達跟蹤目標移動到海圖的頂點邊緣處，則本船的位置也就相對正確了。

（4）取消修正：船位修正后，ECDIS會以某種標記顯著警示當前船位存在修正。當船位修正的條件解除（如定位設備坐標系與海圖坐標系變為一致），應及時取消已進行的船位修正。

六、總結

確定船位是航海實踐中最基本、最重要的問題。高精度的船位可以大大提高航行安全。ECDIS可以采用多種方式快捷、準確地提供本船的船位信息，但是船員在使用過程中，仍應時刻注意檢驗船位的準確性，不能忽視傳統定位方式的使用，絕不能過分依賴ECDIS，不加分析地接受ECDIS提供的船位，以保證航行安全。

[1]張吉平,曹玉墀,趙學俊.電子海圖顯示與信息系統[M].大連：大連海事大學出版社,2014:78-79.