何傳恒,劉加釗

(青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院,山東青島 266071)

基于桌面型航海模擬器的“電子海圖”教學(xué)模式

何傳恒*,劉加釗

(青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院,山東青島 266071)

分析桌面型航海模擬器的基本構(gòu)成,比較桌面型航海模擬器與大型船舶操縱模擬器的差異,對(duì)使用桌面型航海模擬器進(jìn)行“電子海圖”教學(xué)模式作進(jìn)一步的探討。

桌面型航海模擬器;電子海圖;教學(xué)模式

STCW公約和規(guī)則的修改方案已于2010年6月在馬尼拉通過(guò),并將于2012年實(shí)施新的公約和規(guī)則。STCW規(guī)則的A部分是關(guān)于STCW公約附則的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),其第二章是關(guān)于船長(zhǎng)和甲板部的標(biāo)準(zhǔn),在本部分的修改中,主要是根據(jù)航海技術(shù)和管理要求的變化,對(duì)適任欄目進(jìn)行相應(yīng)增加,500總噸或以上船舶負(fù)責(zé)航行值班的高級(jí)船員最低適任標(biāo)準(zhǔn)的適任欄目中新增一項(xiàng)內(nèi)容,即“使用 ECDIS維持安全航海”。由新的修正案不難看出,“電子海圖”培訓(xùn)將成為所有航海院校在校生一項(xiàng)強(qiáng)制性的培訓(xùn)項(xiàng)目。因其實(shí)踐性強(qiáng),在學(xué)習(xí)該課程時(shí),要求學(xué)員有一定的海上航行的感性認(rèn)識(shí)。僅僅停留在教材、普通教室和黑板上進(jìn)行電子海圖教學(xué),效果往往不理想。利用桌面型航海模擬器提供的海上仿真環(huán)境和船舶駕駛臺(tái)資源開(kāi)展“電子海圖”教學(xué),把抽象的課堂教學(xué)變?yōu)榇榜{駛臺(tái)和海上航行條件仿真下的教學(xué),使感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)有機(jī)結(jié)合,從單一的抽象認(rèn)識(shí)變?yōu)槌橄笳J(rèn)識(shí)與形象認(rèn)識(shí)相結(jié)合,增強(qiáng)了“電子海圖”的教學(xué)效果。

一、北極星桌面型航海模擬器

1.北極星桌面型航海模擬器的基本構(gòu)成

北極星(Polaris)桌面型航海模擬器是康士伯(Kongsberg)公司推出的重要產(chǎn)品之一,由一個(gè)教練員工作站(Instructor Station)和若干個(gè)學(xué)員工作站(Student Workstation)組成。

(1)教練員工作站。由一部電腦以及基于Windows操作系統(tǒng)的航海模擬系統(tǒng)和視景系統(tǒng)組成。在教練站,教練員可以制作練習(xí),設(shè)計(jì)訓(xùn)練方案;實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)員在學(xué)生工作站的操作,投影學(xué)生工作站的顯示內(nèi)容;控制各本船和目標(biāo)船的行動(dòng);對(duì)各本船的操作情況進(jìn)行保存、回放等。

(2)學(xué)員工作站。由一部電腦組成,2臺(tái)顯示器分別顯示本船操縱控制臺(tái)軟面板(船橋儀表,包括雷達(dá)/ARPA、GPS、船載AIS、測(cè)深儀、計(jì)程儀等)和三維視景以及電子海圖。通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤來(lái)作用模擬各航海儀器控制面板的軟面板(softpanel),操作航海儀器,控制船舶航行。學(xué)生工作站可以方便地和相同的學(xué)員工作站或一個(gè)單獨(dú)的本船等標(biāo)準(zhǔn)的Polaris設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

(3)練習(xí)區(qū)(Exercise Areas)。大型數(shù)據(jù)庫(kù)中有100多個(gè)練習(xí)區(qū),包括世界上著名的港口和海域,而且可以不斷補(bǔ)充新的海區(qū)。練習(xí)區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)包括人們希望從船舶操縱模擬器上獲得的所有導(dǎo)航信息以及畫面細(xì)膩、逼真的三維視景。

(4)船舶模型(Simulation models)。本船(own ship)數(shù)據(jù)庫(kù)中包括各種船舶模型百余個(gè);目標(biāo)船(target ship)數(shù)據(jù)庫(kù)包括數(shù)百種不同的船模。

2.與大型船舶操縱模擬器的差異

(1)空間布置不同。桌面型航海模擬器的教練員工作站和學(xué)員工作站構(gòu)成簡(jiǎn)單,占地面積小,全部教練員工作站和學(xué)員工作站可以擺放在同一個(gè)房間內(nèi)。若每個(gè)學(xué)員工作站由2個(gè)學(xué)員操作,50余個(gè)學(xué)員同處一室,既可以同時(shí)模擬操作設(shè)備和控制船舶航行,又可以同時(shí)觀看同一個(gè)教練員的講解和示范。大型模擬器的本船都按照獨(dú)立房間,每個(gè)本船能夠同時(shí)容納學(xué)員的人數(shù)有限(5～10人),學(xué)員都被賦予不同的角色,而且各個(gè)本船的視覺(jué)上不能互通,都需要各自的教練員進(jìn)行講解和示范。

(2)本船數(shù)量不同。大型船舶操縱模擬器的本船數(shù)量一般為3～4個(gè)。桌面型航海模擬器的本船(學(xué)生工作站)數(shù)量多,最多可以負(fù)載26個(gè)。

(3)本船仿真程度不同。大型船舶操縱模擬器配置船舶駕駛臺(tái)內(nèi)的實(shí)物模擬設(shè)備,與真實(shí)的船舶相比仿真度高。桌面型模擬器通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示的軟面板來(lái)操作,沒(méi)有設(shè)備實(shí)物和操作面板。

二、“電子海圖”教學(xué)在桌面型航海模擬器上的實(shí)現(xiàn)

1.電子海圖顯示

電子海圖系統(tǒng)使用的顯示軟件能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的光柵數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)解讀和轉(zhuǎn)換為海圖圖像,從而正確地顯示海圖圖像的顏色、形狀和符號(hào)。同時(shí)系統(tǒng)軟件還兼顧顯示選擇海圖的方向、比例尺、海圖投影、本船位置、本船距離和方位、雷達(dá)/ARPA的符號(hào)、雷達(dá)影像圖層等。每一條本船都配有一套電子海圖系統(tǒng)——SeaMap 10 ECDIS,海圖信息覆蓋全球,可以迅速顯示全球任何區(qū)域、不同比例尺的海圖信息。電子海圖系統(tǒng)的問(wèn)詢報(bào)告(pick report)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話,幫助學(xué)生識(shí)讀電子海圖信息。學(xué)員既可基于電子海圖顯示自主學(xué)習(xí),也可以在教室投影中聽(tīng)教師講解。電子海圖系統(tǒng)使用的是矢量海圖數(shù)據(jù)(C-Map CM-93 Edition 2 Chart),為了便于電子海圖教學(xué),可以選裝幾張典型的光柵海圖,如港圖、航行圖和大洋圖,專供演示使用。

2.電子海圖管理

電子海圖的管理主要包括電子海圖的購(gòu)買、更新、改正和檢驗(yàn)。電子海圖數(shù)據(jù)是由各自國(guó)家的水道測(cè)量部門出版。目前,已經(jīng)有不少國(guó)家在自己的水域生產(chǎn)和發(fā)行矢量格式的電子海圖數(shù)據(jù)。然而要覆蓋全球海域仍需時(shí)日。大多數(shù)電子海圖系統(tǒng)支持通過(guò)使用軟盤或CD更新海圖,從而將最新的信息自動(dòng)更正加入目前的海圖數(shù)據(jù)庫(kù)中;有的也通過(guò)INMARSAT或 GSM接收海圖更新數(shù)據(jù),然后通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)的方式更正海圖數(shù)據(jù)庫(kù)。而更新、改正和檢驗(yàn)的功能都可以在桌面型航海模擬器上操作,其提供的教學(xué)演示和動(dòng)手操作的功能可以讓學(xué)員熟練地掌握電子海圖的更新、改正和檢驗(yàn),實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和上船實(shí)際使用的零距離。

3.通過(guò)電子海圖實(shí)現(xiàn)航線管理

通過(guò)電子海圖實(shí)現(xiàn)航線管理主要包括新建航線、使用航線、修改航線和刪除航線。新建航線就是指從出發(fā)地到目的地之間設(shè)定一定的轉(zhuǎn)向點(diǎn),輸入所需要的航行數(shù)據(jù)(最大航速、偏航報(bào)警范圍等),然后將這些點(diǎn)連接起來(lái)。根據(jù)不同的出發(fā)地和目的地選用不同的航線即為使用航線。在使用航線的過(guò)程中,從安全、經(jīng)濟(jì)的角度考慮,對(duì)其中的轉(zhuǎn)向點(diǎn)進(jìn)行修改即為修改航線。為了節(jié)省系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間,將長(zhǎng)期不使用航線刪除即為刪除航線。桌面型航海模擬器的每條本船都配置有電子海圖系統(tǒng)以及覆蓋全球水域的海圖。通過(guò)投影電子海圖顯示,教練員可以演示從本船目前船位出發(fā)設(shè)計(jì)一條航線的過(guò)程,講解分析航線的合理性,根據(jù)不同需求修改航線和刪除航線。學(xué)員完成設(shè)計(jì)航線后,可以參照教練員的講解反復(fù)操作,達(dá)到熟練的效果,以適應(yīng)船舶實(shí)際操作的需要。

4.電子海圖的系統(tǒng)管理和監(jiān)控

電子海圖的系統(tǒng)管理包括電子海圖背景的設(shè)置、顯示參數(shù)和航線參數(shù)的設(shè)置、本船參數(shù)的設(shè)置、航跡記錄參數(shù)的設(shè)置、擱淺報(bào)警參數(shù)的設(shè)置以及時(shí)間和日期的設(shè)置等。電子海圖的監(jiān)控功能主要體現(xiàn)在航行監(jiān)控和航行記錄兩個(gè)方面,其中航行監(jiān)控主要是監(jiān)控過(guò)去航跡偏離計(jì)劃航線、接近航線上的關(guān)鍵點(diǎn)、穿越安全等深線和禁區(qū)或特定情況區(qū)域的情況并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。航行記錄分為短期記錄和長(zhǎng)期記錄,短期記錄是指時(shí)間間隔不超過(guò)l min,記錄內(nèi)容包括:(1)時(shí)間、航向和航速,能夠重建歷史航跡;(2)ENC的來(lái)源、版本編號(hào)、日期、單元和更新版本,以確定實(shí)際使用的海圖數(shù)據(jù),需要記錄和存儲(chǔ)12小時(shí)。長(zhǎng)期記錄是指ECDIS必須記錄整個(gè)航次中船舶的過(guò)去運(yùn)動(dòng),并且以最大不超過(guò)4小時(shí)間隔進(jìn)行時(shí)間注記;在一些系統(tǒng)中,可以回放或打印航跡記錄。桌面型航海模擬器的每條本船配置的電子海圖系統(tǒng),使得全體學(xué)員可以同時(shí)進(jìn)行操作和查看電子海圖的系統(tǒng)管理和監(jiān)控功能;教練員和學(xué)員的操作均可以通過(guò)投影顯示,便于示范和分析,讓學(xué)員通過(guò)自己動(dòng)手操作熟悉電子海圖的所有功能和了解電子海圖的使用方法。

三、結(jié) 語(yǔ)

桌面型航海模擬器的功能強(qiáng)大,可以覆蓋各類傳統(tǒng)導(dǎo)航實(shí)訓(xùn)室的訓(xùn)練項(xiàng)目,其訓(xùn)練效果也優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)航實(shí)訓(xùn)室。隨著STCW2010年修正案的完成和實(shí)施,電子海圖培訓(xùn)也將變成一項(xiàng)強(qiáng)制性培訓(xùn)項(xiàng)目,桌面型航海模擬器也將在未來(lái)的“電子海圖”教學(xué)中發(fā)揮非常重要的作用。

[1]吳建華.現(xiàn)代導(dǎo)航信息系統(tǒng)[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2007.

[2]劉加釗,張興杰,王寶闊.基于桌面型航海模擬器的“航海學(xué)”教學(xué)方法探討[J].青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào),2009(3):12-14.

[3]於 健,王 勇.STW 40次會(huì)議對(duì)STCW公約的修訂及中國(guó)航海教育的應(yīng)對(duì)[J].航海教育研究,2009(3):5-8.

U676.2

A

1006-8724(2010)03-0053-02

2010-02-29

何傳恒(1983-),男,助教,主要從事航海教育教學(xué)與研究。