一种基于ecdis的水深信息显示及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种海洋助航技术，特别是一种基于E⑶IS的水深信息显示及应用方 法。
【背景技术】
[0002] 电子海图显示及信息系统（以下简称ECIDS)是目前常用的助航仪器。作为一种 常用的信息，水深点位置及其水深值可根据需要进行显示。目前ECIDS海图水深沿用了航 用海图上通用的水深表示方法。所采用的基准面为水深基准面，取为天文最低潮面或理论 最低潮面。E⑶IS中显示的水深即为从水深基准面至海底的垂向距离。
[0003] 而船舶所处位置从海平面到海底的实际水深在数值上等于海图水深与潮高之和。 如海图基准面和潮高基准面不一致，则还需进行海图基准面和潮高基准面差值的修正，如 图1所示。
[0004] 图中，CD和TD的数值分别为潮高基准面和潮高基准面至平均海面的垂向距离。潮 高为海平面与潮高基准面之间的垂向距离。所以，船舶所处位置的实际水深应为：
[0005] 实际水深=海图水深+潮高+ (⑶-TD)
[0006] 由于E⑶IS上显示的水深通常小于实际水深，所以船舶根据该显示水深设计的航 线更偏于安全。但在一些需要对水深进行精确计算的情况，航海人员需要了解船舶所处位 置和所处水域更为准确的水深。这些情况包括：①由于港口水深限制，船舶需要利用潮高进 出港口，需要计算船舶最低位置与海底之间的垂向距离，并确定船舶可进出港的时间段；② 船舶通过桥梁或架空电缆等架空障碍物时，需要计算船舶最高位置与桥梁最低点之间的垂 向距离，并确定船舶可通过桥梁的时间段；③需要计算船舶泊位所处位置的实际水深，以确 定船舶最大载货量；④船舶在水深较浅的水域进行紧急避让，需要确定船舶附近水域的水 深以确定避让方案，以避免船舶搁浅或触底。
[0007] 在上述情况下，航海人员需要根据船舶所处位置和所处水域的实际水深确定船舶 的装载计划、航行计划和操纵避让方案。所以需要根据海图水深和实时的潮高，以及海图基 准面和潮高基准面的关系进行精确计算。而目前作为主要助航仪器的ECDIS没有计算船舶 所处位置和水域实际水深的功能，导致无法充分利用港口水深资源，以及导致船舶航行的 危险。
【发明内容】
[0008] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种精度更高的基于ECDIS的水 株f目息显不及应用方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于E⑶IS的水深信息显示及 应用方法，包括以下步骤：
[0010] A、提取海图水深点的位置和深度，并获取海图及潮汐基准面的信息：
[0011] 提取海图水深点的位置和深度值，获取海图基准面和相对于平均海面的深度CD 和潮汐基准面相对于平均海面的深度TD。
[0012] B、获取各水点潮高随时间变化的信息：
[0013] 从两种途径获取潮高变化信息，一种是港口当局发布的实时潮汐信息及潮汐预报 信息，另一种是根据调和分析法计算实时潮汐信息及潮汐预报信息。此两种途径中，以港口 当局实时发布的潮汐和潮汐预报信息为优先，如港口当局未提供该信息，则利用调和分析 法进行潮汐计算。如利用潮汐分析法的计算，某海域在t时刻的潮高y(t)表示为：
【主权项】
1. 一种基于ECDIS的水深信息显示及应用方法，其特征在于：包括W下步骤： A、 提取海图水深点的位置和深度，并获取海图及潮软基准面的信息： 提取海图水深点的位置和深度值，获取海图基准面和相对于平均海面的深度CD和潮 软基准面相对于平均海面的深度TD; B、 获取各水点潮高随时间变化的信息： 从两种途径获取潮高变化信息，一种是港口当局发布的实时潮软信息及潮软预报信 息，另一种是根据调和分析法计算实时潮软信息及潮软预报信息；此两种途径中，W港口当 局实时发布的潮软和潮软预报信息为优先，如港口当局未提供该信息，则利用调和分析法 进行潮软计算；如利用潮软分析法的计算，某海域在t时刻的潮高y(t)表示为：
其中a。为平均海面高度，n为分潮的个数；h1、Wi和4i分别为第i个分潮的幅值、频 率和相位；n取值为37个，其各个分潮的幅值、频率和相位根据当地海洋或港口机关发布的 调和常数资料确定； C、 计算各水涂点的实际水涂： 根据步骤A中提供的水深点的深度、海图基准面、潮软基准面信息W及步骤B中提供的 潮高信息，计算得到对应于每个水深点的实际水深： 实际水深二海图水深+潮高+(CD-TD) D、 将各水深点实际水深信息转换为可在ECDIS标准底图上表示的水深点图形标识数 据： 将各水深点实际水深信息转换为可在ECDIS标准底图上表示的图形标识数据；其中各 水深点图形标识的位置为ECDIS原图上原水深点的位置，水深数值为按照步骤C计算的实 际水深； E、 在ECDIS中加入一个选择显示的实际水深图层； 在ECDIS中加入一个选择显示的实际水深图层，用户根据需要进行显示海图水深、显 示实际水深或不显示水深信息. F、 在新图层根据计算机时间的变化实时显示各水深点实际水深： 基于港口当局发布的实时潮软信息及潮软预报信息或者根据调和分析法计算的潮软， 按照时间在ECDIS上显示各水深点位置对应的实际水深； G、 根据实际水深进行应用计算： 根据潮软在航海上的应用，将应用计算分为四部分： G1、由于港口水深限制，船舶需要利用潮高进出港口，需要计算船舶最低位置与海底之 间的垂向距离，并确定船舶可进出港的时间段；为了使船舶安全通过浅水航段，潮高必须大 于或等于最小安全潮高： 最小安全潮高=船舶吃水+富余水深-海图水深-(CD-TD) 富余水深预设为Im，并根据船舶和海况的具体情况进行自行调整和设定； 最小安全潮高对应的时间点根据港口发布的潮软信息或调和分析法的计算结果的基 础上进行计算： 首先，确定船舶航行至浅水区域的时间是处于涨潮阶段还是落潮阶段，如处于涨潮阶 段，根据船舶航行至浅水区域的时间之前相邻的低潮时间和低潮潮高进行计算： t=低潮时间+涨潮时间/ISOXarccos(1-2X(最小安全潮高-低潮潮高）/潮差） 其中涨潮时间为从船舶航行至浅水区域的时间前相邻的低潮时间至船舶航行至浅水 区域的时间点后相邻的高潮时间之间的时间间隔；潮差为船舶航行至浅水区域的时间前相 邻的低潮潮高与船舶航行至浅水区域的时间点后相邻的高潮潮高之间的高度差；如处于落 潮阶段，根据船舶航行至浅水区域的时间之前相邻的高潮时间和高潮潮高进行计算： t' =高潮时间+落潮时间/ISOXarccos(1-2X(高潮潮高-最小安全潮高）/潮差） 其中落潮时间为从船舶航行至浅水区域的时间前相邻的高潮时间至船舶航行至浅水 区域的时间点后相邻的低潮时间之间的时间间隔；潮差为船舶航行至浅水区域的时间前相 邻的高潮潮高与船舶航行至浅水区域的时间点后相邻的低潮潮高之间的高度差； 根据最小安全潮高对应的时间点确定船舶可通过浅水区域的时间段，并在ECDIS中通 过点击浅水区域显示船舶可安全通过该浅水区域的时间段； G2、船舶通过桥梁时，需要计算船舶最高位置与桥梁或架空电缆最低点之间的垂向距 离，并确定船舶可通过桥梁或架空电缆的时间段；为了使船舶安全通过桥梁或架空电缆等 架空障碍物，潮高必须小于或等于最大安全潮高： 最大安全潮高=大潮升+障碍物净空高度-水面至船舶最高位置的高度-安全余量 其中；大潮升为潮高基准面至平均大潮高潮面的高度，障碍物的净空高度为从平均大 潮高潮面至该障碍物最低点的高度，水面至船舶最高位置的高度为从水面到船舶主跪顶端 的高度，在数值上等于船舶从龙骨至船舶主跪顶端的高度减去船舶的吃水；安全余量预设 为Im，并根据船舶和海况的具体情况进行自行调整和设定； 最大安全潮高对应的时间点的计算方法同步骤G1中最小安全潮高对应的时间点的计 算方法，并在此基础上在ECDIS中通过点击对应的桥梁或架空电缆位置显示船舶可安全通 过该桥梁或架空电缆的时间段； G3、需要计算船舶泊位所处位置的实际水深，W确定船舶最大载货量； 如果船舶泊位所处位置有水深点，则直接应用该水深点实时显示的实际水深信息，通 过点击该位置获取潮软随时间变化的的预报信息；如果船舶泊位所处位置没有水深点，贝U 利用相邻水深点的水深进行内插，计算得到该处的水深； G4、船舶在水深较浅的水域进行紧急避让，需要确定船舶附近水域的水深W确定避让 方案，W避免船舶搁浅或触底； 在该选择显示实际水深的图层中加入等深线显示，为给驾驶员操纵和避碰提供直观的 参考依据，在该图层中显示20m等深线和10m等深线，并根据设定显示其他数值的等深线。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ECDIS的水深信息显示及应用方法，包括以下步骤：提取海图水深点的位置和深度，并获取海图及潮汐基准面的信息；获取各水点潮高随时间变化的信息；计算各水深点的实际水深；将各水深点实际水深信息转换为可在ECDIS标准底图上表示的水深点图形标识数据；在ECDIS中加入一个选择显示的实际水深图层；在新图层根据计算机时间的变化实时显示各水深点实际水深；根据实际水深进行应用计算。本发明结合潮汐信息计算船舶所处位置的实际水深，通过在各水深点的计算中加入潮高因素进行计算，消除海图水深与实际水深之间由潮高引起的误差，并根据需要进行计算并在ECIDS显示，为航海人员的决策提供参考依据。
【IPC分类】G06F17-50, G01F23-00
【公开号】CN104794267
【申请号】CN201510164171
【发明人】尹建川, 王妮妮
【申请人】大连海事大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月8日