POLSKIE FUZJA TOWARZYSTWO SYSTEMÓW ECDIS I GIS INFORMACJI NA TERENACH PORTÓW PRZESTRZENNEJ ROCZNIKI GEOMATYKI 2011 TOM IX ZESZYT 1(45) 115 FUZJA SYSTEMÓW ECDIS I GIS NA TERENACH PORTÓW* MERGING ECDIS AND GIS SYSTEMS IN PORTS Jerzy Pyrchla, Marek Przyborski Akadeia Marynarki Wojennej, Gdynia S³owa kluczowe: syste inforacji geograficznej (GIS), nawigacja, zarz¹dzanie stref¹ przybrze n¹, LiDAR, elektroniczna apa orska Keywords: Geographic Inforation Syste (GIS), navigation, coastal zone anageent, LiDAR, Electronic Nautical Chart Wstêp W dobie ery inforacyjnej coraz wiêksze znaczenie zyskuj¹ systey sieciocentryczne, których swoist¹ osnow¹ jest rozproszone œrodowisko kounikacyjne, najczêœciej heterogeniczne. Obszar orski w rejonie podejœcia do portów jest œrodowiskie, w który wyuszona jest potrzeba kounikowania siê zró nicowanych Ÿróde³ inforacji, pocz¹wszy od ludzi, pojazdów, statków powietrznych i orskich, a na sensorach skoñczywszy. Dzia³ania operacyjne s³u b pañstwowych wyuszaj¹ dysponowanie aktualny zobrazowanie sytuacji w rejonie. Spe³nienie tego wyogu gwarantuje syste sieciocentryczny tworzony przez integracjê danych z systeu inforacji geograficznej (GIS) i danych elektronicznej apy orskiej (ENC). Syste taki bêdzie w pe³ni skalowalny i bêdzie o na go dostosowywaæ do rosn¹cych wyagañ. W gospodarce orskiej w ostatnich latach zachodz¹ bardzo szybkie ziany, spowodowane przeianai ekonoicznyi w Polsce i sytuacj¹ w gospodarce œwiatowej. Transport orski zajuje siê przewoze ³adunków i pasa erów. Towary przewo one drog¹ orsk¹ prze³adowuje siê w portach handlowych w Gdañsku i Gdyni. Trudno oceniæ, który z nich a wiêksze znaczenie. Bior¹c pod uwagê wielkoœæ prze³adunków, to przoduje Gdañsk. Port w Gdyni jest za to porte wszechstronny. Otwarcie DCT w porcie w Gdañsku skutkowaæ o e ty, e port ten stanie siê porte hubowy tzn. obs³ugiwaæ bêdzie równie kontenerow¹ wyianê iêdzykontynentaln¹. Obecnie prze yway okres wzo onej walki konkurencyjnej o ³adunki, zw³aszcza kontenerowe, poiêdzy portai po³udniowego i wschod- * Praca naukowa finansowana ze œrodków bud etowych na naukê w latach 2009-2011 jako projekt badawczo-rozwojowy.
116 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI niego Ba³tyku. Chocia porty Zatoki Gdañskiej aj¹ najlepsze po³o enie geograficzne i osi¹gaj¹ sukcesy, to jednak nie og¹ w pe³ni efektywnie konkurowaæ ze wspieranyi przez w³adze publiczne portai Litwy, otwy czy nawet Rosji. Zwiêkszenie konkurencyjnoœci naszych portów o na osi¹gn¹æ iêdzy innyi przez zwiêkszenie bezpieczeñstwa dla statków i ³adunków przewo onych (Pyrchla, 2000). Od 1 lipca 2004 roku obowi¹zuj¹ w ty wzglêdzie przepisy Kodeksu ISPS (Miêdzynarodowy kodeks bezpieczeñstwa statków i obiektów portowych), co oznacza, pocz¹wszy od certyfikacji szereg dalszych przedsiêwziêæ towarzysz¹cych. Przedstawiona propozycja integracji danych apy elektronicznej (ENC, Electronic Nautical Chart) obs³ugiwanej przez syste inforacyjny ECDIS (Electronic Chart Display Inforation Syste) z systee GIS jest krokie w ty kierunku. Integracja systeów GIS i ECDIS i oparty na niej sieciocentryczny syste to inforacyjne narzêdzie koputerowe, które u³atwi: zapaiêtywanie danych i ich archiwizacjê, odzyskiwanie danych opartych o ich przestrzenne, czasowe, i/lub teatyczne w³asnoœci, integracjê rozaitych danych, analizê danych i wizualizacjê, syulacjê dzia³añ w oparciu o prognozê orskich paraetrów. Oczekiwana wyierna wartoœæ u ytkowa takiego projektu odnosiæ siê o e nie tylko do bezpieczeñstwa transportu towarów, ale równie w sposób bezpoœredni do bezpieczeñstwa przewozu pasa erów. Przewiduje siê w ni wykonanie w 2011 roku deonstratora technologii, co w sposób znacz¹cy o e przyczyniæ siê do zwiêkszenia bezpieczeñstwa kibiców przybywaj¹cych drog¹ orsk¹ do trójiasta na Euro 2012. GIS w Porcie Gdynia W Porcie Gdynia, przy wspó³pracy Dzia³u Inforatyki Zarz¹du Morskiego Portu Gdynia S.A. (ZMPG), specjalistów w dziedzinie GIS oraz firy BMT Cordah Sp. z o.o. wprowadzono syste nowoczesnych, wielowarstowych ap cyfrowych opartych o technologie jednego ze œwiatowych liderów tej bran y, firy Bentley Systes Inc. Syste ap cyfrowych zintegrowany jest z funkcjonuj¹cyi na bazie danych Oracle systeai inforatycznyi ZMPG. Wprowadzono cyfrowe apy bran owe w zakresie: budynków, dzia³ek, nawierzchni, torów kolejowych, dróg, obiektów hydrotechnicznych oraz sieci: teletechnicznej, elektroenergetycznej, wodoci¹gowej, kanalizacyjnej i ciep³owniczej. Poszczególne apy bran owe s¹ sukcesywnie zasilane przez koórki erytoryczne. Jedny z najwa niejszych eleentów systeu s¹ cyfrowe plany budynków zinwentaryzowane w 100% i po³¹czone z portowyi systeai inforacji o aj¹tku i uowach naju. Dziêki takieu rozwi¹zaniu zarz¹dzanie aj¹tkie portowy, wspoaganie przygotowania inwestycji oraz dostêp do inforacji technicznych dotycz¹cych infrastruktury przybli y siê jeszcze bardziej do najwy szych standardów.
FUZJA SYSTEMÓW ECDIS I GIS NA TERENACH PORTÓW 117 Zadania s³u b operacyjnych odpowiedzialnych za bezpieczeñstwo na obszarach orskich Dostrze enie potrzeby wykorzystania GIS w zarz¹dzaniu infrastruktur¹ portow¹ wydaje siê naturalny spoiwe rozwoju tej dziedziny. Planowanie zapewnienia bezpieczeñstwa na akwenach portowych i przybrze nych wyaga korzystania z systeów integruj¹cych inforacje nawigacyjne z inforacjai geograficznyi. Potrzebê tê wyraÿnie widaæ gdy przeanalizuje siê zadania s³u b operacyjnych odpowiedzialnych za bezpieczeñstwo w oawianych obszarach. Przyk³adowe zadania to: planowanie u ycia i wsparcia si³ orskich Marynarki Wojennej, realizacja zadañ ³¹cznikowych do nadrzêdnych dowództw w systeie narodowy i sojuszniczy, analiza i kontrola wyszkolenia si³ planowanych do u ycia, koordynacja dzia³añ si³ przydzielonych do realizacji przedsiêwziêæ pokojowych i stabilizacyjnych, nadzór nad realizacj¹ zadañ z zakresu ratownictwa orskiego, wspó³praca z pozailitarnyi instytucjai pañstwa w zakresie reagowania kryzysowego oraz doradztwa dla eglugi, zapewnienie ci¹g³oœci dzia³ania Systeu Wykrywania Ska eñ, zabezpieczenie hydroeteorologiczne si³, operacyjna kontrola nad realizacj¹ zadañ w raach operacji antyterrorystycznej, nawi¹zanie i utrzyanie wspó³pracy z dowództwai koponentów orskich w systeie sojuszniczy, rozpoczêcie ipleentacji systeów wspoagania reagowania kryzysowego, udzia³ w æwiczeniach narodowych i iêdzynarodowych. Wyienione zadania uwidaczniaj¹, e s³u by planuj¹ce i koordynuj¹ce dzia³ania operacyjne usz¹ korzystaæ z danych pochodz¹cych systeu ECDIS, jak i danych pochodz¹cych z systeu GIS. ECDIS to syste zobrazowania wektorowego na apie ENC, który pokazuje aktualn¹ pozycjê na apie, obrazy i nawigacyjn¹ inforacjê przyjêt¹ z pok³adowych sensorów. Najczêœciej jest sprzêgniêty z Autoatyczn¹ Identyfikacj¹ Statków (AIS), Radarowy Systee Antykolizyjny (ARPA), Globalny Syste Nawigacji Satelitarnej (np. GPS). Wszystkie te rozwi¹zania aj¹ w czasie rzeczywisty dostarczaæ przez ca³¹ dobê inforacje dla autoatycznego pilota o otoczeniu statku oraz byæ zabezpieczenie antykolizyjny i wejœcia na ieliznê. ECDIS a funkcje aplikacji uo liwiaj¹cej aktualne pokazywanie danych ENC, planowanej trasy eglugi z jednoczesny nagrywanie trasy eglugi zawieraj¹cej: datê, czas, pozycjê, kierunek i szybkoœæ statku. Na rysunku 1 przedstawiono przyk³adowe zobrazowanie danych w systeie ECDIS. G³ówn¹ przewag¹ ECDIS nad GIS jest to, e o e dynaicznie pokazaæ kartograficzne obiekty zawieraj¹ce linie brzegowe i batyetriê wraz z pozycjai w czasie rzeczywisty i trasai eglugi innych statków w granicach zasiêgu radaru.
118 JERZY PYRCHLA, MAREK PRZYBORSKI Dane GIS i ECDIS dla ochrony orskich rejonów przybrze nych Strefa przybrze na i portowa obszarów orskich charakteryzuje siê ogron¹ iloœci¹ geodanych, dlatego GIS by³ zawsze uznany za integralny koponent w planowaniu i koordynowaniu ochrony w przybrze nej strefie orskiej. Ochrona infrastruktury zlokalizowanej w strefie przybrze nej, jak i na brzegu, a bezpoœredni wp³yw na efektywnoœæ gospodarki orskiej. Szczególne znaczenie a ochrona infrastruktury krytycznej, gdy jej zniszczenie lub uszkodzenie o e spowodowaæ szczególne zagro enie dla zdrowia ludzi, bezpieczeñstwa œrodowiska i handlu. W granicach zakresu GIS, infrastrukturê krytyczn¹ stanowi¹: elektrownie i syste zaopatrywania w energiê elektryczn¹; stacje nadawcze i wêz³y kounikacyjne; instytucje opieki edycznej; syste zaopatrzenie w wodê i oczyszczanie œcieków; przeys³ cheiczny itp. W celu zapewnienia o liwoœci przewidywania zagro eñ dla infrastruktury przybrze nej i handlu orskiego niezbêdne s¹ dane odwzorowuj¹ce (Barter et al., 2000): profile pla y flory i u ytkowanie gruntów pozyskane przez LiDAR transportowany drog¹ lotnicz¹ i trójwyiarowy nazieny skaner laserowy, wszystkie obiekty z dala od brzegu, w granicach orskich wód przybrze nych, wszystkie prace in ynieryjne, oceanograficzne i eteorologiczne dane przestrzenno-czasowe. Nale y zauwa yæ, e Ÿród³e danych s¹ oœrodki dysponuj¹ce zró nicowanyi urz¹dzeniai do przekazu danych. Zintegrowanie dop³ywu danych o liwe jest za pooc¹ systeu sieciocentrycznego. G³ówne koponenty orskiego sieciocentrycznego systeu inforacyjnego i jego sieci kounikacyjne s¹ pokazane na scheacie blokowy (rys. 2). G³ówne wyzwanie zwi¹zane z integracj¹ GIS i ENC odnosi siê do zbioru danych (w foracie S 57; IHO S-57, 2000) i zaiana GIS danych przestrzennych foratu (s) do S 57 obiektu foratu albo vice versa tak, aby te dwie kategorie danych og³y byæ stosowane w przestrzennej analizie i podejowaniu decyzji. Wynikie integracji systeów ENC i GIS w orskiej strefie przybrze nej o e byæ.in.: powstrzyanie rosn¹cej przepaœci technologicznej w dziedzinie technologii orskich i osi¹gniêcie œwiatowego poziou rozwi¹zañ technicznych, ograniczenie nak³adów na eksploatacjê jednostek ochrony wybrze a stra y granicznej i innych s³u b pañstwowych, integracja danych przestrzennych pochodz¹cych z ró nych Ÿróde³ w raach jednolitego systeu, wsparcie, usprawnienie i zwiêkszenie efektywnoœci dzia³añ s³u b odpowiedzialnych za bezpieczeñstwo na obszarach orskich przez usprawnienie wyiany inforacji poiêdzy organai: adinistracji rz¹dowej (w ty adinistracji orskiej), s³u b porz¹dku publicznego i ochrony pañstwa oraz saorz¹dowej wszystkich szczebli, usprawnienie dystrybucji zintegrowanej inforacji do wszystkich zainteresowanych podiotów, wspoo enie systeów zabezpieczeñ ludnoœci o odu³ platfory obliczeñ rozproszonych, zwiêkszenie stopnia bezpieczeñstwa pañstwa.
FUZJA SYSTEMÓW ECDIS I GIS NA TERENACH PORTÓW 119 Firy koercyjne CARIS i ESRI oferuj¹ oprograowanie do przetwarzania danych, GIS i ENC. Przekszta³canie danych z ENC/DNC w GIS albo vice versa z wykorzystanie prograu ArcGIS firy ESRI wydaje siê zarówno skuteczne, jak i efektywne. Inny przyk³ad (Wan et al., 2005) opisuje etodê stosowania oprograowania ECDIS, które integruje z CARIS HOM/DOM dla ENC/S 57 i DNC/VPF. Wydaje siê stosunkowo ³atwe do zaprograowania i wprowadzenia w ycie szybkich aktualizacji przestrzennych baz danych. Podsuowanie Zespó³ od wielu lat prowadzi prace poœwiêcone badaniu i analizie procedur bezpieczeñstwa w orskiej strefie przybrze nej (Pyrchla, 2001; Przyborski, 2003). Ci¹g³a rozbudowa systeów koputerowych daje o liwoœæ dog³êbnego poznania zagadnieñ optyalizacji planowania dzia³añ poprawiaj¹cych bezpieczeñstwo oawianego obszaru orskiego. Dane nawigacyjne i hydrograficzne s¹ najlepiej zebrane w ENC foratu S 57. Zastosowanie LiDARU to wysoce zalecana efektywna etoda groadzenia danych z obszarów strefy przybrze nej. Oprograowanie pozwalaj¹ce na wyianê danych iêdzy foratai danych ENC a GIS jest kluczowe dla systeów bezpieczeñstwa obszarów orskich. G³ówna przeszkoda to jakoœæ dostêpnych danych Ÿród³owych, jak równie koszt nabywania danych u ywanych w produkcji nawigacyjnych ap elektronicznych. Literatura Barter P., Gubbay S., Brewster L., 2000: The Barbados Atlantic Coast Plan: an effective integration of new and focused scientific field studies with existing works and data records, the ingredients of the island s future sustainable developent. [In:] Fleing, C. (ed.) Coastal Manageent: Integrating Science. Engineering and Manageent, London: Thoas Telford. IHO S-57, 2000: IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data, International Hydrographic Organization Publication No. S-57, Monaco: International Hydrographic Bureau. Przyborski M., Pyrchla J., 2003: Reliability of the Navigational Data. Proc. of the International IIS: IIPWM 03 Conference held in Zakopane, Springer Verlag Series on Advances in Soft Coputing. Pyrchla J., Bednarczyk M., 2000: Zbiory rozyte w planowanie poszukiwañ orskich Proc. II Sypozju Nawigacja Zintegrowana, WSM Szczecin. Pyrchla J., 2001: The Utility of Fuzzy Set Theory for Locating Sea Accidents. Geodezja i Kartografia nr 4. Wan X., Gan C., Huang, C., 2005: An electronic chart display inforation syste. Marine Geodesy 28(2): 175-189. Abstract The approach area of a harbour is a very special zone, where counication between different systes is necessary. Therefore, governent forces operating in this area need to have detailed inforation about actual situation in this zone. In our opinion, detailed inforation ay be obtained only by erging inforation fro such sources as GIS and ECDIS. The authors justify the necessity to conduct research in this area. dr hab. in. Jerzy Pyrchla jerzy_pyrchla@wp.pl dr hab. in. Marek Przyborski arekprzyborski@gail.co
Rys. 1. Zobrazowanie apy nawigacyjnej z jednoczesn¹ inforacj¹ batyetryczn¹ w systeie ECDIS
Rys. 2. Scheat blokowy integracji systeów ECDIS i GIS