Исследование особенностей нового стандарта хранения геопространственных гидрографических данных S-100
3. Перспективы развития морских НКС
Необходимость дальнейшего развития морских навигационно-картографических систем определяется продолжающимся ростом интенсификации судоходства, ужесточением экологических требований по защите вод Мирового океана, сокращением численности экипажей судов и другими факторами. Что в свою очередь стимулирует общую тенденцию совершенствования методов и средств судовождения.
В настоящее время ведется интенсивная работа по повышению эффективности существующих многофункциональных НКС. Лидером в этом направлении является российская фирма Транзас, обладающая большим опытом разработки программного обеспечения НКС, прогрессивной идеологией построения систем, а также большим интеллектуальным потенциалом.
Обобщая отрывочные и неполные сведения по прогнозу развития навигационно-картографических систем можно выделить следующие тенденции.
- Объединение картографической, радиолокационной и транспондерной информации, а также траекторных данных САРП, с отображением интегрированной информации на одном экране с адаптивным приоритетом тех данных, которые необходимы в конкретной ситуации.
- Совершенствование информационного обеспечения НКС путем включения в картографическую базу данных всей информации, имеющейся в навигационных пособиях и руководствах (лоциях, списках огней и знаков, таблицах приливов, справочнике по портам и т.д.).
- Объединение функций позиционирования, средств радиолокационной прокладки, приема гидрометеорологических и навигационных сообщений в одном аппаратно-программном модуле (приборе) НКС.
- Совершенствование средств математического обеспечения в части создания адаптивных алгоритмов оптимального решения прикладных задач навигации и предупреждения столкновений при минимуме временных и экономических затрат в результате их выполнения.
- Создание многомерных моделей местности и их использование в НКС для автоматизации процесса судовождения, а также при решении задачи поиска и добычи полезных ископаемых в районе континентального шельфа.
- Совершенствование интерактивного диалога судоводитель -- техническое средство, а также средств управления и отображения информации.
- Автоматизация операций по корректуре электронных навигационных карт, электронных лоций и других электронных пособий по плаванию.
- Повышение объема документирования разносторонней информации (электронный судовой журнал, траекторные данные судна и встречных целей, информация о навигационной и радиолокационной обстановки маршрута и т.п.) при минимизации затрат памяти за счет селекции только полезной информации и ее последующего сжатия при записи в память. Все вышеперечисленные нововведения стали возможны с появлением нового стандарта МГО S-100 Универсальная гидрографическая модель данных.[2]
1 января 2010 S-100 вступил в силу S-100, он расширяет объем существующего Гидрографического стандарта Передачи Данных S-57. В отличие от S-57, S-100 по сути более гибок и создает условия для использования информации об изображении и данных c координатной привязкой, улучшенных метаданных и многочисленных форматов кодирования. Это также обеспечивает более гибкий и динамический режим обслуживания.
S-100 имеет много преимуществ:
S-100 служит основой для разработки следующего поколения продуктов ENC, так же как и других цифровых продуктов, требуемых гидрографическим, морским и ГИС сообществами . Так как состав S-100 может расширятся, не оказывая влияния на сам стандарт, мы можем видеть очень важные для судоводителей источники данных, продукты и службы.
Рис. 3.1. Ресурсы данных, продукты и службы поддерживаемые S-100
Они включают в себя:
-Графические и сеточные данные
-Навигационные пособия
-Сетевые службы
-Дополнительные военные слои информации
-3D моделирование и зависимые от времени величины
-ЭНК внутренних водных путей
-Высокая батиметрия
-Классификация морского дна [7]
Рассматривая подробнее каждый из этих пунктов можно выявить те особенные плюсы, которые они дают непосредственно судоводителю.
Графические и сеточные данные определяют специально организованные сетки, которые будут использоваться для гидрографических данных и изображений, связанных с гидрографической информацией. Сетки бывают простые и сложные - многомерные сетки.
Гидрографические промеры глубин являются по их сути рядом результатов измерений полученных в определенных точках. Эти точки могут быть представлены в виде сетки несколькими различными способами: используя правильный интервал в сетках и неправильные сетки с ячейками переменного размера или элементами изображения (пиксели), которые соответствуют обработке промеров глубин как наборы точек.
Изображения также очень важны для гидрографических данных, включая изображения полученные с датчиков, таких как аэрофотосъемка или ЛАЗЕРНЫЙ ЛОКАТОР, фотографии, которые могут быть связаны с векторными данными и отсканированными бумажными картами, обычно известные как “растровые карты.” Благодаря сеточным и графическим данным мы сможем получать информацию о любом объекте карты в ячейке, причем информация не только о характеристиках объекта, но и выдержки из навигационных пособий, а также изображение объекта, причем, именно благодаря сетчатой структуре можно наблюдать объект с разных ракурсов. Эта особенность является крайне полезной при плавании в узкостях и в прибрежной зоне, когда для безопасного прохода необходимо точно знать место судна и его путь, для чего нужно четко опознавать ориентиры и затрачивать на это как можно меньше времени. Все это становится возможным при наличии как можно большей информации об объектах, что и предлагает нам этот компонент S-100.
Благодаря сетевым службам будет поддерживаться постоянное обновление имеющейся информации, что является одним из важнейших условий безопасного мореплавания. Погодная информация полностью интегрируется в навигационную среду ЭКНИС. Другими словами, судоводителю предоставляется возможность, не выходя из навигационного режима, просмотреть визуализированный и анимированный прогноз погоды до 5 суток вперёд и неограниченный по времени прогноз по климатическим базам данных. В определенном режиме работы системы судоводитель может проиграть переход по маршруту с визуализацией и анимацией погодных параметров в будущем времени. В далеких северных и южных полушариях лед - значительная опасность для навигации, в дополнение к опасностям, найденным в умеренных морях; интегрирование информации о льде в реальном времени или псевдореального времени в ЭНК - важный и естественный шаг к более безопасной полярной навигации.
Рис. 3.2 Пример ЭНК с интегрированной информацией о ледовой обстановке
S-100 поддерживает 3D продукты. Это открывает поле для 3D представления морской области, поддерживаемой официальным стандартом IHO, что позволяет пользователю ЭКНИС легко представлять навигационную обстановку, а также имеющиеся ориентиры. Различные исследования в области 3D ЭНК станут реальностью после прохождения необходимой процедуры одобрения.
Рис. 3.3 Пример 3D ЭНК
S-100 также поддерживает величины зависящие от времени. Как пример использования этого компонента можно рассмотреть изменение глубин вследствие приливо-отливных течений. Запасе воды под килем оговаривается в политиках многих компаний и также является одним из самых важных условий безопасного мореплавания, поэтому крайне важно иметь четкое представление об имеющихся глубинах. В некоторых районах, где суда с большой осадкой должны ждать прилива для прохода, а также в районах с большой разницей между уровнями малой и полной воды и сильными приливо-отливными течениями, этот компонент очень важен и особенно полезен, делая наглядными изменение уровня воды и направление приливо-отливных течений.
S-100 будет поддерживать новые приложения, которые идут вне традиционной гидрографии, например, высокоплотная батиметрия. [6]
Рис. 3.4. Пример ЭНК без высокоплотной батиметрии
Рис. 3.5. Пример ЭНК с высокоплотной батиметрией
Батиметрические ЭНК - это карты с дополнительными слоями, содержащих информацию о глубине высокой плотности. Кроме дополнительных изобат становится возможным батиметрия высокого разрешения. В создание таких карт вовлечены сотрудники Канадской гидрографической службы. Благодаря S-100 стало возможным привести батиметрию к такому уровню, которого никогда не видели прежде. Эти высококачественные файлы батиметрии должны быть созданы, доработаны и обновлены. Новые технологии и процессы должны быть приняты и усовершенствованы, и много критически важных вопросов должно быть решено, чтобы гарантировать максимальную эффективность. Черновой выпуск S-101 Спецификации ЭНК является большим шагом вперед, он предоставляет три использования. Канадская гидрографическая служба является примером использования этого стандарта, они работают с прямоугольными географическими ячейками в соответствии со следующей схемой:
- вход в гавань: данные о масштабе подхода и самой гавани (навигация от точки приема лоцмана до причала). Предложенная степень = 0.02°Ч0.02 °
- Прибрежный: континентальный шельф среднего масштаба (для прибрежной навигации и подхода к точкам принятия лоцмана). Предложенная степень = 0.1°Ч0.1°
- Обзорные: небольшой мир (планирование маршрута и океанский проход). Предложенная степень = 1°Ч1 °.
Используя эту схему, Канадская гидрографическая служба не будет требовать никаких рамок для зон съемок, а также прямоугольные географические ячейки устранят множество сложностей.[ 3 ]
Используя S-100, как основу, а в будущем S-101 дает судоводителю возможность создавать маршруты с учетом навигационных опасностей, погодных условий, а также баз данных по течениям и климатическим явлениям.
Осуществляется гибкое проигрывание перехода по маршруту с одновременной визуализацией и анимацией всех вышеуказанных компонент в нереальном времени, параметры которого устанавливает сам судоводитель. Расчет времени следования по маршруту можно выполнить с учетом многих компонентов: приливо-отливных течений, постоянных течений, климатической базы данных по ветрам и волнению и погодных условий. Предоставляется возможность производить расчет безопасного режима плавания, опасных курсов и скоростей судна для прогнозируемых
погодных условий и климатических баз данных.
S-100 ориентирован на будущее настолько насколько это возможно. Примером являются форматы файлов. Стандарт не регламентирует и не ограничивает используемые форматы внешних файлов, а также их содержимое.
Использование разработанных ISO компонентов и терминологии поможет убедиться, что S-100 и его будущее развитие являются основным направлением картографической индустрии. Это также подтолкнет к более широкому использованию стандарта и позволит сократить затраты при реализации S-100 не только для гидрографической информации, но и для любого типа морских данных в других видах картографических приложений (например, морской GIS).
Соответствие с нормами ISO/TC211 максимизирует использование и развитие коммерческого массового программного обеспечения.
Будет большая совместимость с сетевыми службами, что позволит более легкое получение, обработку, анализ, доступ и представление данных.
Новые компоненты S-100 не будут разработаны изолированно от остальной части сообщества картографических информационных технологий.
В пределах установленных ISO/TC211 норм могут быть встроены любые новые необходимые требования.
Вместо того, чтобы расцениваться как просто стандарт для гидрографии, S-100 будет взаимодействовать с другими стандартами ISO/TC211 и профилями, такими как ДАЙДЖЕСТ НАТО.
Есть много государственных комитетов по стандартизации, которые в полной мере воспользуются S-100 соответствующего нормамISO/TC211.
Совместимая гидрографическая информация будет доступна не только гидрографическим офисам и оборудованию ECDIS. Это позволит гидрографическим офисам использовать совместимые источники картографических данных, например комбинировать топографию и гидрографию, чтобы создать карту прибрежной зоны. [7]
Интеграция с навигационной системой, базами данных по течениям и климатическим данным дает возможность реализовать многие уникальные возможности:
- погодная информация полностью интегрируется в навигационную среду ЭКНИС. Другими словами, судоводителю предоставляется возможность, не выходя из навигационного режима, просмотреть визуализированный и анимированный прогноз погоды до 5 суток вперёд и неограниченный по времени прогноз по климатическим базам данных. В определенном режиме работы системы судоводитель может проиграть переход по маршруту с визуализацией и анимацией погодных параметров в будущем времени.
- имеется возможность создания маршрутов с учетом навигационных опасностей, погодных условий, а также баз данных по течениям и климатическим явлениям. Осуществляется гибкое проигрывание перехода по маршруту с одновременной визуализацией и анимацией всех вышеуказанных компонент в нереальном времени, параметры которого устанавливает сам судоводитель.
- расчет времени следования по маршруту можно выполнить с учетом многих компонентов: приливо-отливных течений, постоянных течений,
климатической базы данных по ветрам и волнению и погодных условий.
- предоставляется возможность производить расчет безопасного режима плавания, опасных курсов и скоростей судна для прогнозируемых погодных условий и климатических баз данных.[1]