Электронная картография и электронно-картографические системы

Эта великолепная по краткости и емкости формулировка легендарного капитана Врунгеля в полном объеме раскрывает задачи, решаемые судоводителями с помощью навигации в плаваниях, вне зависимости от того, где они проходят, — на озере, в море или в океане.

На протяжении нескольких тысячелетий основными инструментами навигации были компас, карта и секстант. Достигнув в ходе развития совершенства, эти три кита, на которых покоилось судовождение, стали, тем не менее, преградой на пути технического прогресса в судовождении. Возросшие размеры и скорости судов, повышение интенсивности судоходства потребовали внедрения новых навигационных технологий, автоматизации судовождения, повышения безопасности судов. Традиционные орудия судоволителя не могли обеспечить выполнение этих требований.

Для того чтобы преодолеть тупик, требовался качественный скачок в картографии — и он произошел в конце прошедшего столетия. Новые высокопроизводительные компьютеры дали возможность переводить бумажные карты в цифровую форму, хранить их, записывать на компактные носители, передавать по линиям связи и вновь восстанавливать на дисплеях компьютеров.

Вершиной современных навигационных и компьютерных технологий стало создание мозга современного судна — электронной картографической информационной системы ECDIS, осуществляющей отображение карт и места судна, прокладку трассы движения и контроль отклонений от заданного маршрута, вычисление безопасных курсов, предупреждение судоводителя об опасности, ведение судового журнала, управление автопилотом и т.п.

Современная электронно-картографическая система состоит из трех основных элементов — цифровых карт, записанных на каких-либо носителях (в основном на компакт-дисках), приемника GPS и компьютера с соответствующим программным обеспечением. Такая система применяется на больших судах профессионального флота, но на малых судах — катерах, моторных и парусных яхтах, небольших рыболовных ботах — ее использование связано с большими трудностями, как правило из-за недостатка места и необходимости защиты компьютера от воды, влаги, морской соли. Поэтому для малого флота были созданы специальные приборы, имеющие разные названия, — картплоттеры, навигационно-картографические системы, навигационные центры, содержащие в своем герметичном корпусе приемник GPS, компьютер с установленной на заводе программой и миниатюрный носитель картографической информации (картридж).

Рассмотрим отдельные элементы навигационно-картографической системы малого судна.

Носителями картографической информации для навигационных систем малых судов (картплоттеров) являются мини-картриджи. Если на лазерных компакт-дисках обычно записывается мировая база электронных карт, то на мини-картриджах записывается набор карт различного масштаба отдельных районов. Количество записываемых карт зависит от емкости картриджа. Так, например, один картридж C-Map NT+ может содержать комплект карт Азовского и Черного морей.

Существует несколько электронно-картографических систем, используемых для записи карт на картриджи: С-Мар NT+, Navionics Nav-Charts™, Furuno MiniChart и некоторые другие. Наибольшим покрытием Мирового океана обладает коллекция картриджей С-Map NT+, и, что самое важное, в ее состав входят электронные карты отечественных регионов: Ладожского и Онежского озер, Финского залива, Баренцева, Белого, Азовского, Черного и Каспийского морей; акваторий, прилегающих к дальневосточному побережью России. Поэтому в дальнейшем разговор у нас пойдет об аппаратуре, работающей с электронными картами в формате C-Map NT+. Картриджи C-Map NT+ производятся международной компанией С-МАР, представителем которой в России является фирма «C-МАР Россия».

Существуют картриджи, удобные для коротких «прогулочных» рейсов (Local), есть такие, которые используются для переходов на средние расстояния (Standard), и имеются картриджи, предназначенные для длительных путешествий (Wide). Например, если на одном картридже S (Standard) размещаются карты Онежского или Ладожского озер, то в состав картриджа

W (Wide) входят одновременно карты обоих озер и восточного участка Финского залива. Специально для рыбаков выпущены картриджи, включающие в себя батиметрические данные. Большинство картриджей С-МАР NT+ содержат портовую информацию и информацию о приливах и отливах, которая может быть выведена пользователем на дисплей плоттера. В состав одного картриджа может входить более 150 электронных навигационных карт и планов портов различных масштабов от 1:1500000 до 1:1500.

Специальный пользовательский картридж (USER C-Card) позволит записать координаты любых точек, которые могут понадобиться в следующем походе, будь то ресторан на берегу или место для подводного плавания.

Если хочется поработать над пройденным путем или спланировать будущий маршрут, находясь дома, то можно использовать РС Planner NT. Этот прибор разработан для того, чтобы использовать персональный компьютер (ПК) в качестве инструмента для навигационного планирования. На экране дисплея ПК отображаются имеющиеся электронные карты с помощью картриджей C-MAP NТ+, которые используются непосредственно на борту судна. Функции PC Planer NT — это просмотр карт, масштабирование, создание пользовательских отметок, планирование маршрута, просмотр пройденного пути. Каждая функция планирования на картографическом плоттере может быть так же легко реализована на домашнем компьютере.

Источниками данных электронных карт С-МАР являются официальные карты, производимые гидрографическими службами, собственное производство данных по договорам с гидрографическими службами, оцифровка материалов съемки малых гаваней при отсутствии официальных бумажных карт (по заказу местных властей).

Картографическая база данных NT подвергается регулярной корректировке по извещениям мореплавателей. Новые выпуски базы данных NT производятся трижды в год. Пользователь может обменять старый картридж на откорректированный (впрочем, как и приобрести новый), просто обратившись в офис «С-МАР Россия» или к одному из дилеров.

КАРТПЛОТТЕРЫ

Картплоттер (или навигационный центр) — это функционально законченный прибор, содержащий в своем водонепроницаемом корпусе приемник GPS (в некоторых моделях приемник может быть и выносным), компьютер с заложенной на заводе-изготовителе программой, монохромный или цветной дисплей, клавиатуру для управления и слот для ввода картриджа. В некоторых моделях приемник GPS отсутствует, и информация о собственных координатах поступает от внешнего источника. Обязательным элементом является порт для ввода-вывода информации в международном морском формате NMEA 0183.

C работой и характерными особенностями картплоттеров познакомимся на примере популярной модели — Raychart 520 с монохромным дисплеем или его аналога Raychart 530 c цветным дисплеем производства известной английской компании Raymarine.

Оба картплоттера имеют 12-канальный параллельный приемник GPS, совмещенный с антенной. Приемник обладает всеми полагающимися функциями: определением координат и параметров движения, возможностями создания и хранения путевых точек и маршрутов движения по ним, графическими средствами отображения.

Для облегчения работы с картплоттерами в них на заводе предварительно устанавливается мировая карта с нанесенными всеми крупными портами и населенными пунктами. На ней нет присущей морской карте подробной информации, поэтому пользоваться ею можно лишь там, где заведомо известно об отсутствии навигационных опасностей.

Подробные карты какого-либо конкретного района (например, Oнежского озера, Черного моря) вводятся с картриджа, для чего картплоттер имеет один или два слота.

РАБОТА С КАРТПЛОТТЕРОМ

Нажатием клавиши POWER включаем приемник. Еще одно нажатие этой клавиши — и на экране появляются регуляторы яркости подсветки и контрастности изображения, позволяющие регулировать качество изображения.

Управление практически всеми картплоттерами осуществляется так же как в компьютере, через меню, или с помощью трекбола и функциональных клавиш. С помощью меню устанавливают необходимые настройки дисплея, трассы, единиц измерения, охранных зон и пр., выбирают различные функции, создают маршруты и путевые точки.

После включения прибора, как только его приемник GPS захватит сигналы спутников, на экране установится карта района нахождения судна, изображение которого будет располагаться в центре. Если на этот район есть картридж, то на экране появится подробная карта конкретного участка.

Движение судна отображается на дисплее одним из двух способов. В первом случае его отметка остается неподвижной в центре экрана на фоне движущейся карты; во втором случае отметка движется от центра к краю экрана и по достижении его возвращается назад одновременно со сдвигом карты. При необходимости может отображаться траектория движения судна и его текущие координаты.

Использование курсора

Важную роль в работе с картплоттером играет курсор. С его помощью решается множество задач: измерение азимута и дальности до объектов, определение их координат, создание путевых точек и маршрутов, получение информации и многое другое. Рассмотрим для примера несколько функций курсора.

Если в ходе плавания возникнет необходимость определения расстояния до какого-то объекта на карте (банки, вешки), достаточно навести перекрестие курсора на эту точку, и в информационном окне появятся ее координаты, а также дальность и направление относительно судна. Аналогичным образом с помощью курсора получают информацию об отмеченных на карте названиях островов, населенных пунктах, портах, о навигационной обстановке, глубинах и т.п.

Использование курсора значительно облегчает создание путевых точек и маршрутов. В отличие от приемника GPS, где эта задача решается с помощью бумажной карты с дальнейшим вводом полученных координат через меню, в картплоттере это просто и быстро осуществляется с помощью курсора: достаточно установить его на нужное место на электронной карте и нажать нужную клавишу. Полученную путевую точку затем можно легко отредактировать, присвоить ей какой-либо символ или имя, передвинуть на другое место или удалить.

Аналогичным образом создается маршрут: назначают его номер и на находящуюся на экране карту курсором последовательно наносят точки, определяющие трассу движения судна. Результаты прокладки останутся на карте в виде ломаной линии, которую можно при подготовке и в ходе плавания корректировать путем перемещения, добавления или удаления точек курсором.

Полученные маршруты и составляющие их точки размещаются на специальных страницах в виде таблиц с координатами. Их можно переименовывать, присваивать символы (например, якорь, крест, рыбка и т.п.), изменять координаты, удалять, причем делать это можно не только в плавании, но и дома, используя для этого режим симуляции.

Плавание по маршруту

Под «плаванием по маршруту» будем понимать последовательное движение от точки к точке заранее спланированного и хранящегося в памяти маршрута с использованием технических и программных возможностей приборов, позволяющих контролировать отклонения судна от заданного направления.

В современных картплоттерах при плавании по маршруту контроль отклонения осуществляется двумя способами: либо по положению отметки судна на проложенной трассе движения, либо с помощью специальных графических индикаторов, используемых обычно в приемниках GPS — «хайвей» («дорога»), «компас», «маршрут». Некоторые модели картплоттеров могут объединять на одном экране оба режима, что делает более удобным судовождение в сложной навигационной обстановке. Помимо этого, графические индикаторы позволяют пользоваться прибором как обычным приемником GPS в тех местах, карты C-Map NT которых отсутствуют.

Если маршрут создан заблаговременно и хранится в памяти прибора, то через меню входят в библиотеку маршрутов, находят нужный и активируют его одним из имеющихся способов, после чего на экране отобразится участок карты с проложенным маршрутом и картплоттер перейдет в режим навигации. При этом в окне данных появятся значения направления на первую путевую точку маршрута, дальность до нее, время в пути и время прибытия, а графические дисплеи будут показывать отклонения от истинного курса. По прибытии в первую точку прибор автоматически перейдет в режим движения к следующей точке и т.д., вплоть до прибытия к конечному пункту плавания. Приближение к точке на определенное расстояние может по желанию сопровождаться звуковым сигналом одновременно с появлением сообщения в информационном окне на экране.

Плавание по путевым точкам

Навигация по путевым точкам является частным случаем плавания по маршруту, поэтому принципы использования картплоттера и судовождения одни и те же.

Путевые точки могут создаваться заблаговременно и храниться в памяти прибора, откуда они могут извлекаться, активироваться с помощью функции «GO TO» и использоваться для навигации. Создание путевых точек в ходе плавания очень эффективно осуществляется с помощью курсора: для этого достаточно навести его перекрестие на нужное место и нажать клавишу «GO TO» — и картплоттер перейдет к навигации на выбранную точку.

СЕРВИСНЫЕ ФУНКЦИИ

База информационных данных

Каждый картплоттер содержит набор информационных данных, объем и содержание которого могут быть различными в разных моделях. Часть информационной базы вводится при производстве приборов, а основная часть поступает вместе с электронной картой района.

Основную часть базы данных составляет навигационная информация, обязательно присутствующая в каждом картплоттере. Сюда входят сведения о глубинах, навигационных опасностях, навигационной обстановке, названия островов, заливов, портов и т.п. Такие данные обычно выводятся автоматически в информационное окно при наложении курсора на данный объект или, в некоторых моделях, при попадании отметки судна в установленную область около объекта. При желании можно получить более подробную информацию об отмеченном объекте: высоту, цвет и характеристики огней маяков и буев, вешек; характеристики районов плавания, сведения о наличии запретов на плавание и рыбную ловлю и т.п.

Второй блок данных может содержать список портов и укрытий для данной карты с расстояниями до судна и направлениями на них; их характеристики (наличие телефона и телеграфа, больницы, нефтебазы; особенности акватории). Нередко список портов выстраивается по возрастанию расстояний до судна, что позволяет в случае необходимости быстро выбрать ближайшее укрытие.

Пользовательские функции

Под этим не очень корректным названием будем понимать набор самых разнообразных функций, облегчающих пользователю работу с картплоттером. В каждой модели прибора имеется свой набор функций, поэтому остановимся только на наиболее распространенных.

МОВ («Человек за бортом»)

Это одна из важнейших функций, позволяющая одним нажатием клавиши запомнить место упавшего за борт человека и перевести картплоттер в режим навигации на точку падения.

Функция «Возврат к судну»

При прокладке маршрута или при просмотре карты с помощью курсора можно «потерять» отметку судна. Для быстрого возврата на место судна существует функция, которая может называться в разных моделях «НОМЕ», «Find ship», «Ship» или еще как-нибудь. Нажатием данной функциональной клавиши на экран быстро выводится участок карты, в центре которого находится судно и курсор.

Запись трасс

При движении судна любой картплоттер обязательно записывает и сохраняет пройденную трассу. Наиболее сложные и дорогие приборы могут хранить несколько трасс вместе с их характерными особенностями и при необходимости воспроизводить их, корректировать и использовать для судовождения.

Навигационные алармы

Эта функция позволяет вырабатывать сигналы тревоги (предупреждений) в случаях вхождения в установленную зону; при подходе к путевой точке маршрута, к навигационной опасности; при прохождении над местом, где глубина меньше заданной; при дрейфе судна на якоре.

Каталоги карт

Некоторые дорогие картплоттеры нередко содержат в себе каталоги карт, позволяющие в плавании легко найти нужный картридж или заказать его. Каталог карт может быть как для района, так и всемирный.

«Эхолот»

Эта функция, имеющаяся в некоторых картплоттерах, позволяет считывать с карты текущие значения глубины и отображать их одновременно с картой на экране в цифровой либо в графической форме.

Современный рынок предлагает большой выбор картплоттеров производства различных фирм, с разными размерами экранов, цветных и монохромных, носимых и стационарных. В приложении приводятся характеристики некоторых наиболее распространенных приборов, использующих картографию С-Map NT и C-Map NT+. В заключение о бумажной карте. Картплоттер, несомненно, удобнее бумажной карты; он не мнется, не рвется, не намокает, им легко пользоваться, у него более богатые информационные возможности. Однако бумажная карта остается по настоящий день, наряду с вахтенным журналом, основным документом мореплавателя, по которым, в случае аварии будут разбираться компетентные органы.

Помните об этом!