XIV-th International Scientific and Technical Conference THE PART OF NAVIGATION IN SUPPORT OF HUMAN ACTIVITY ON THE SEA Naval University of Gdynia Institute of Navigation and Hydrography Andrzej Banachowicz 1, Adam Weintrit 1, Grzegorz Banachowicz 2 1 Department of Navigation Maritime University Al. Zjednoczenia 3 81-345, Gdynia Poland 2 Maritime School Jana Sołtana 2 72-602 Świnoujście Poland MULTIMEDIAL SAILING DIRECTIONS IN ECDIS e-pilots Abstract The paper presents great potential of ECDIS to improve safety and efficiency of navigation by presentation on the screen not only electronic navigational charts but also the additional set of information multimedial sailing directions (e-pilots). - 782-
Andrzej Banachowicz, Adam Weintrit, Grzegorz Banachowicz LOCJA MULTIMEDIALNA W ECDIS e-locja STRESZCZENIE W dobie współczesnej, coraz bardziej zautomatyzowanej nawigacji, przy ogromnych możliwościach technologii GIS (Geographical Information System), geomatyki oraz teleinformatyki i Internetu właściwym krokiem wydaje się opracowanie i wdrożenie locji multimedialnej (e-locji) współpracującej z systemem ECDIS (Electronic Chart Display and Information System). Locja w wersji elektronicznej powinna być pozbawiona wad dotychczasowych wydawnictw książkowych, umożliwiając chociażby autoryzowaną aktualizację przez Internet, a jednocześnie posiadać szereg zalet umożliwiając wizualizację, animację i analizę danych etc. W referacie przedstawiono możliwości realizacji locji jako publikacji multi-medialnej. WSTĘP Podstawowym zadaniem nawigacji jest bezpieczne przeprowadzenie statku z pozycji wyjścia do pozycji docelowej po optymalnej trasie stosownie do planu podróży i realizowanych zadań, przy uwzględnieniu szeregu wymagań i ograniczeń (kryteriów i założeń). Proces ten można podzielić na następujące podprocesy (warstwy): zbieranie i przetwarzanie informacji, planowanie nawigacyjne, określanie pozycji i wektora prędkości statku, kontrola położenia względem niebezpieczeństw nawigacyjnych, podejmowanie decyzji, sterowanie statkiem. Jak widzimy bardzo ważnym elementem nawigacji jest zbieranie i przetwarzanie informacji nautycznych oraz planowanie nawigacyjne, które poprzedzone powinno być kompleksową aktualizacją posiadanych źródeł informacji [13]. Większość informacji nautycznych, przydatnych w żegludze morskiej do planowania podróży, zawarta jest na mapach oraz w publikacjach nautycznych, do których zalicza się również locje. KOREKTA LOCJI Locjami (Pilots, Sailing Directions) nazywa się zbiór kilkudziesięciu ksiąg szczegółowo opisujących wybrzeża morskie oraz wody żeglowne całego świata. - 783 -
Ten obszerny materiał informacyjny dobrany jest wyłącznie pod kątem potrzeb nawigatora i stanowi uzupełnienie wiadomości podanych na mapach nawigacyjnych. Przy korzystaniu z określonego tomu locji równolegle powinien być przeglądany jego suplement (jeśli taki został opublikowany) oraz zeszyt z najnowszymi poprawkami wyciętymi Wiadomości Żeglarskich. Czytanie locji w tradycyjnej formie nie należy więc do najłatwiejszych czynności. Wymaga cierpliwości, skrupulatności i zaangażowania. W rezultacie ankiety, którą pod koniec lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku przeprowadziła Admiralicja Brytyjska wśród użytkowników locji i fali krytyki w stosunku do dotychczasowego systemu edycji locji, począwszy od roku 2000 poszczególne tomy locji wydawane są w nowym systemie stałej rewizji (Continuous Revision). Oznacza to, że ich nowe edycje są (w większości - będą) wydawane regularnie, co trzy lata, bez wydawania w międzyczasie jak dotychczas suplementów, a ich korekta prowadzona jest wyłącznie na podstawie sekcji IV Admiralty Notices to Mariners. Fakt przeprowadzenia korekty powinien zostać odnotowany w specjalnej tabeli umieszczonej na wewnętrznej stronie okładki służącej do prowadzenia rejestru korekty (Record of Corrections), gdzie nie przewidziano okresu dłuższego niż trzy lata [13]. Poprawki do locji wydawanych w tym nowym systemie powinny być nanoszone bezpośrednio do tekstu locji. Numery pomocnicze poszczególnych paragrafów, jak również podparagrafów, co stanowi pewne nowum - umieszczone tuż obok tekstu na lewym marginesie tomu, powinny znacznie ułatwić użytkownikowi nanoszenie poprawek do tych tomów. Obecnie UKHO prowadzi stałą rewizję (Continuous Revision) coraz większej liczby tomów locji starając się publikować nowe wydania locji co trzy lata. Dotyczy to już locji NP 2, 5, 7, 14, 15, 18-20, 22, 24-31, 34-40, 44, 45, 64, 66-69A i 71. LOCJA JAKO ŹRÓDŁO INFORMACJI NAUTYCZNYCH W zestawieniu z nowoczesnymi zintegrowanymi systemami nawigacyjnymi (IBS, INS) i systemami map elektronicznych (ECS, ECDIS) tradycyjna locja w wydaniu książkowym wydaje się być już nieco anachroniczna. Do jej głównych wad należy zaliczyć: nieaktualność większości danych, trudność aktualizacji treści, statyczny charakter danych, dużą uciążliwość w wyszukiwaniu potrzebnych danych oraz brak możliwości dokonywania analiz i wnioskowania. Nowoczesne techniki komputerowe i multimedialne umożliwiają opracowanie i wdrożenie jej odpowiednika locji multimedialnej, która usunie te wady. Oczywiście powinna ona spełniać wszystkie wymagania Międzynarodowej Organizacji Hydrograficznej (IHO International Hydrographic Organization) oraz Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO International Maritime Organization) stawianych przed publikacjami nautycznymi. Prawidło V/2 Konwencji SOLAS [8] przewiduje, że publikacją nautyczna (więc tym samym locją) jest książka specjalnego przeznaczenia albo specjalnie opracowana baza danych, z której taka książka jest stworzona i która jest oficjalnie wydana przez - 784 -
Rząd lub w imieniu Rządu przez autoryzowane biuro hydrograficzne lub inną odpowiedzialną instytucję rządową i tak sporządzona, aby spełniać wymagania nawigacji morskiej. e-locja, jako oficjalny podręcznik nautyczny, musi być więc autoryzowana przez narodowe biuro hydrograficzne lub inną upoważnioną instytucję [8]. Metodologia opracowywania e-locji musi być zgodna z wytycznymi Międzynarodowej Organizacji Hydrograficznej [9]. ECDIS System obrazowania elektronicznych map i informacji nawigacyjnych ECDIS [5,11,12] zgodnie z prawidłem V/19 Konwencji SOLAS [8] jest uznanym ekwiwalentem konwencjonalnych morskich map nawigacyjnych. Systemy te muszą spełniać szereg międzynarodowych norm i standardów. Największy wkład w opracowanie standardów ECDIS wniosły: IMO, IHO oraz IEC. Obowiązujące standardy ECDIS uwzględniają następujące aspekty: wymagania użytkownika (opracowało IMO); wymagania sprzętowe (opracowało IMO i IEC); wymagania w stosunku do map (opracowało IHO); wymagania w stosunku do produkcji, dystrybucji i aktualizacji baz danych nawigacyjnych i hydrograficznych (opracowało IHO); prawne (opracowało IMO i IHO). Informacja prezentowana w ECDIS jest tworzona w oparciu o bazę danych elektronicznej mapy nawigacyjnej ENC, opracowaną przez uprawnione biuro hydrograficzne. Statkowa baza danych SENC zawiera oprócz oryginalnych danych ENC także zapisy własne. Zdaniem autorów, locja multimedialna może być włączona w ECDIS na dwa sposoby: jako zewnętrzna baza danych, a jej treść i obrazy nakładane na zobrazowanie ECDIS, jak można to obecnie czynić z obrazem pochodzącym z radaru, AIS, czy urządzenia ARPA; co byłoby zgodne z aktualnie obowiązującymi przepisami; jako rozszerzenie bazy danych elektronicznej mapy nawigacyjnej w ECDIS o elementy zawarte w locji; Formuła SENC mieści takie rozwiązanie ale na małą skalę, idea wprowadzenia locji multimedialnej (elocji) wymaga jednak zmiany odpowiednich norm prawnych. Wydaje się, że na początku będzie stosowane pierwsze rozwiązanie, chociaż najlepszym i docelowym powinno być drugie. SYSTEMOWA ELEKTRONICZNA MAPA NAWIGACYJNA Systemowa elektroniczna mapa nawigacyjna SENC (System Electronic Navigational Chart), zgodnie z definicją [5,11,12] oznacza bazę danych powstałą w wyniku przekształcenia ENC przez ECDIS do właściwego zastosowania, po aktualizacji ENC za pomocą odpowiednich środków/funkcji i dodaniu innych - 785 -
danych przez nawigatora. To właśnie ta baza danych jest bieżąco udostępniana przez ECDIS do generowania obrazów i do innych funkcji nawigacyjnych i stanowi ekwiwalent aktualnej mapy papierowej. SENC może również zawierać informacje z innych źródeł. Istnieją trzy kategorie informacji SENC dostępnych do zobrazowania podczas monitorowania trasy: zobrazowanie standardowe (Standard Display), oznacza informację SENC pojawiającą się automatycznie na ekranie po włączeniu systemu, gdy mapa jest prezentowana na zobrazowaniu ECDIS po raz pierwszy; poziom informacji niezbędny do planowania drogi i jej kontroli, który może być modyfikowany przez nawigatora w zależności od jego faktycznych potrzeb; podstawa zobrazowania (Display Base), oznacza taki poziom informacji SENC, który stale jest prezentowany na ekranie i nie może być z niego usunięty; obejmuje informacje potrzebne cały czas we wszystkich obszarach geograficznych i każdych warunkach; pozostałe informacje (All other Information) zobrazowywane indywidualnie na żądanie w zależności od potrzeb. Informacje zawarte w e-locji mieszczą się dzisiaj w trzeciej kategorii prezentowanych przez ECDIS danych. Autorzy widzą jednak potrzebę szczegółowej normalizacji struktury, zawartości i formatu locji multimedialnej. LOCJA MULTIMEDIALNA Locja multimedialna powinna składać się z bazy danych nawigacyjnohydrograficznych, zakresem zbliżonej do baz danych elektronicznych map nawigacyjnych ENC, oraz programu zarządzającego bazą, pozwalającego na wykonywanie odpowiednich operacji na danych (analiza, selekcja, eksploracja, wyszukiwanie). Program ten powinien umożliwiać również wizualizację danych obrazy, filmy, wykresy w powiązaniu z podkładem kartograficznym ENC oraz parametrami nawigacyjnymi statku pozycją oraz wektorem prędkości. Pewnym substytutem locji multimedialnej mogą być przewodniki żeglarskie dostępne na nośnikach cyfrowych. Przeprowadzone prace studialne, między innymi w szeregu prac dyplomowych [2,3,4,6,7,10], pokazały wysoką efektywność locji multimedialnych w powiązaniu z systemami map elektronicznych w porównaniu do locji w postaci książkowej. Admiralicja Brytyjska od 2003 roku obok dotychczasowej formy locji drukowanej oferuje również jej wersję multimedialną umieszczoną na płycie CD. Obecnie tworzone locje multimedialne powinny spełniać aktualne wymagania sprecyzowane w Konwencji SOLAS, rezolucjach IMO oraz dokumentach IHO. Natomiast informatyczne sposoby rozwiązania problemu mogą być różne. Podstawę powinna tworzyć elektroniczna baza danych autoryzowana przez biuro hydrograficzne z odpowiednim graficznym interfejsem użytkownika i możliwościami aktualizacji zdalnej z serwera biura i/lub z nośników elektronicznych. Jednym z praktycznych sposobów jest opracowanie interfejsu użytkownika w postaci strony internetowej, w przypadku gdy locja nie jest - 786 -
bezpośrednio sprzęgnięta z ECDIS. Locja internetowa powinna posiadać możliwości wyszukiwania autoryzowanych informacji nautycznych na serwerach odpowiednich instytucji poprzez sieć (np. z hasłem dostępu). Rysunek 1 pokazuje opis podejścia do portu Świnoujście. Przy czym pole po lewej stronie zobrazowuje aktualną pozycję statku, a po prawej opis wejścia oraz parametry ruchu własnego. Rys. 1. Prezentowany na ekranie ECDIS opis podejścia do portu Świnoujście Na kolejnym rysunku (rys. 2) widzimy opis pławy podejściowej do portu Kołobrzeg (obraz na mapce indeksowej lub na monitorze ECDIS), który otrzymujemy po wskazaniu pławy kursorem. Rys. 2. Opis pławy podejściowej do Kołobrzegu - 787 -
Rys. 3. Pokaz nabieżników Mielin-S i Mielin-N Przykładów takich można podawać więcej. Niestety w statycznym artykule nie można oddać tego, co najważniejsze animacji, dynamiki i interakcji. WNIOSKI W naszym przekonaniu włączenie funkcji locji multimedialnej do systemu ECDIS, a także uzupełnienie nowo utworzonej bazy danych e-locji o treści zawarte w pozostałych publikacjach nautycznych (oznakowanie nawigacyjne i radiostacje nautyczne), może spowodować kolejną rewolucję informatyczną w technikach nawigacji. Byłoby to właściwie dokończenie pierwszych nie do końca zrealizowanych zamysłów. Przypomnijmy, że już 20 lat temu, kiedy rodziła się idea ECDIS, mówiło się o dwóch monitorach: pierwszym - graficznym i drugim alfanumerycznym [12], który miał już wtedy zdaniem pomysłodawców umożliwiać prezentacje tych informacji, o których mowa w niniejszym referacie. Najwłaściwszym byłoby połączenie w systemach ECDIS technologii GIS w następujący łańcuch: SENC (mapa ENC + poprawki + pomiary) + wydawnictwa nautyczne (wspólna baza danych locji, spisów świateł i spisów radiostacji nautycznych) + Internet. Wykorzystując doświadczenia ośrodków RENC (Regional Electronic Navigational Charts Co-ordinating Centre) można rozszerzyć wspólną bazę danych o zawartość publikacji nautycznych. W efekcie otrzymalibyśmy prawdziwą pełną bazę danych nautycznych, z których dane pobierane byłyby regionami, akwenami, foliałami, trasami lub tematycznie. Locja multimedialna (e-pilots) umożliwiałaby: przechowywanie i dynamiczne pozyskiwanie danych (kanałami łączności) oraz ich aktualizację on-line, - 788 -
wizualizację na ekranie systemów ECDIS, symulację przejścia przez dany akwen, w tym zobrazowanie otoczenia dla różnych przewidywanych pozycji własnych, symulację zmiennych warunków hydrometeorologicznych, przeprowadzanie analizy danych i wnioskowania. Na razie wizja włączenia funkcji e-locje do systemu ECDIS może wydawać się odległą przyszłością, ale sytuacja jest tu podobna do tego co wcześniej działo się z ENC. Odpowiednie technologie informatyczne już istnieją (czego dowodem są chociażby cytowane prace), brak jest natomiast odpowiednich uregulowań prawnych, międzynarodowych standardów oraz oficjalnych baz danych. LITERATURA [1] Banachowicz A., Wprowadzenie do GIS, Rozdział w: Wybrane problemy integracji administracji nadgranicznych. Centrum Integracji Administracji Nadgranicznych. WSM, Szczecin, 2001 [2] Chmielewski P., Multimedialna locja Jeziora Dąbie, Praca magisterska. WSM, Szczecin, 2002 [3] Denderski P., Multimedialna locja Zatoki Pomorskiej, Praca magisterska. WSM, Szczecin, 2002 [4] Gogosza R., Charakterystyka hydrograficzna Zatoki Pomorskiej i Zalewu Szczecińskiego, Praca magisterska. WSM, Szczecin, 2000 [5] Hecht H., Derking B., Büttgenbach G., Jonas M., Alexander L., The Electronic Chart. Function, Potential, and Limitations of a New Marine Navigation System, Lemmer 2002 [6] Mentel J., Elektroniczna mapa nawigacyjna Zalewu Szczecińskiego, Praca inżynierska. WSM, Szczecin, 2003 [7] Mergalski P., Elektroniczna mapa nawigacyjna Zatoki Pomorskiej, Praca inżynierska. WSM, Szczecin, 2003 [8] Międzynarodowa Konwencja o Bezpieczeństwie Życia na Morzu, 1974, SOLAS, PRS. Gdańsk, 2002 [9] Oficjalne zalecenia opracowywania publikacji morskich, Rozdział C Locje. Międzynarodowa Organizacja Hydrograficzna, 1994 [10] Szymczak W., Multimedialna locja Zalewu Szczecińskiego, Praca magisterska. WSM, Szczecin, 2001 [11] Weintrit A., Elektroniczna mapa nawigacyjna. Wprowadzenie do nawigacyjnych systemów informacyjnych ECDIS, WSM, Gdynia, 1997 [12] Weintrit A., Dziula P., Morgaś W., Obsługa i wykorzystanie systemu ECDIS. Przewodnik do ćwiczeń na symulatorze, AM, Gdynia, 2004 [13] Weintrit A., Aktualizacja map i wydawnictw nawigacyjnych. Poradnik drugiego oficera, Wydanie szóste, AM, Gdynia, 2004. - 789 -