Electronic Chart Display and Information System (ECDIS)
Eine Praxisorientierte Anleitung in die grundlegenden Funktionen und Möglichkeiten
©2002
Diplomarbeit
90 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
In der vorliegenden Arbeit, die mit Electronic Chart Display and Information System (ECDIS) überschrieben ist, gilt es, eine praxisorientierte Anleitung in die grundlegenden Funktionen und Möglichkeiten herauszuarbeiten, die sich als Notwendigkeit aus der Anerkennung von ECDIS-Systemen als primäres Navigationssystem ableiten lässt. Der Weg der Arbeit setzt sich aus dieser Aufgabenstellung zusammen und akzentuiert entsprechend die Aspekte, die hier als relevant und notwendig für den Umgang mit ECDIS-Systemen erachtet werden. Zusätzlich orientiert sich diese Arbeit an dem oben genannten Modellkurs, den die IMO hinsichtlich der Ausbildung an ECDIS-Systemen entwickelt hat.
Gang der Untersuchung:
Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im theoretischen Teil der Arbeit wird, neben der Darstellung der momentanen rechtlichen Situation, der grundsätzliche Aufbau von Vektordaten und die notwendigen Ansätzen zum Verständnis elektronischer Seekartendaten dargestellt. Im praxisorientierten Teil steht das Aufzeigen der allgemeinen Funktionen und Möglichkeiten von ECDIS-Systemen im Vordergrund des Interesses.
Kapitel 2 beginnt mit der Darstellung der rechtlichen Grundlagen, die anhand von Auszügen aus SOLAS 74, Resolutionen der "International Maritime Organization" (IMO) und Publikationen der "International Hydrographic Organization" (IHO) dargestellt werden. Die Erläuterung der im Kontext relevanten Begrifflichkeiten und Abkürzungen, ist diesen rechtlichen Bestimmungen vorangestellt. Die Punkte 2.2 und 2.3 befassen sich mit dem Aufbau von ECDIS-Systemen sowie deren Vernetzungsmöglichkeiten mit anderen Systemen und Sensoren. Da diese Vernetzungen im Zusammenhang mit ECDIS-Systemen eine besondere Rolle spielen, wird in Punkt 2.3.1 gesondert auf das Datenübertragungsprotokoll NMEA 0183 eingegangen.
Das 3. Kapitel beschäftigt sich mit den Datenstrukturen, die ECDIS-Systemen zugrunde liegen. Neben einer allgemeinen Einleitung über Bezugssysteme, wird in Punkt 3.1.1 speziell auf das, den "Electronic Navigational Charts" zugrundeliegende WGS 84 eingegangen. Der Aufbau der Datenstrukturen wird in Punkt 3.2 dargestellt, dem in Punkt 3.2.1 ein Vergleich von Vektor- und Rasterdaten folgt.
Dieses Kapitel stellt den Abschluss der theoretischen Rahmenlegung dar, an die sich die praktische Auseinandersetzung mit den Navigationsfunktionen und Möglichkeiten in Kapitel 4 anschließt.
Die in Kapitel 4 dargestellten Funktionen und Abbildungen beziehen […]
In der vorliegenden Arbeit, die mit Electronic Chart Display and Information System (ECDIS) überschrieben ist, gilt es, eine praxisorientierte Anleitung in die grundlegenden Funktionen und Möglichkeiten herauszuarbeiten, die sich als Notwendigkeit aus der Anerkennung von ECDIS-Systemen als primäres Navigationssystem ableiten lässt. Der Weg der Arbeit setzt sich aus dieser Aufgabenstellung zusammen und akzentuiert entsprechend die Aspekte, die hier als relevant und notwendig für den Umgang mit ECDIS-Systemen erachtet werden. Zusätzlich orientiert sich diese Arbeit an dem oben genannten Modellkurs, den die IMO hinsichtlich der Ausbildung an ECDIS-Systemen entwickelt hat.
Gang der Untersuchung:
Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im theoretischen Teil der Arbeit wird, neben der Darstellung der momentanen rechtlichen Situation, der grundsätzliche Aufbau von Vektordaten und die notwendigen Ansätzen zum Verständnis elektronischer Seekartendaten dargestellt. Im praxisorientierten Teil steht das Aufzeigen der allgemeinen Funktionen und Möglichkeiten von ECDIS-Systemen im Vordergrund des Interesses.
Kapitel 2 beginnt mit der Darstellung der rechtlichen Grundlagen, die anhand von Auszügen aus SOLAS 74, Resolutionen der "International Maritime Organization" (IMO) und Publikationen der "International Hydrographic Organization" (IHO) dargestellt werden. Die Erläuterung der im Kontext relevanten Begrifflichkeiten und Abkürzungen, ist diesen rechtlichen Bestimmungen vorangestellt. Die Punkte 2.2 und 2.3 befassen sich mit dem Aufbau von ECDIS-Systemen sowie deren Vernetzungsmöglichkeiten mit anderen Systemen und Sensoren. Da diese Vernetzungen im Zusammenhang mit ECDIS-Systemen eine besondere Rolle spielen, wird in Punkt 2.3.1 gesondert auf das Datenübertragungsprotokoll NMEA 0183 eingegangen.
Das 3. Kapitel beschäftigt sich mit den Datenstrukturen, die ECDIS-Systemen zugrunde liegen. Neben einer allgemeinen Einleitung über Bezugssysteme, wird in Punkt 3.1.1 speziell auf das, den "Electronic Navigational Charts" zugrundeliegende WGS 84 eingegangen. Der Aufbau der Datenstrukturen wird in Punkt 3.2 dargestellt, dem in Punkt 3.2.1 ein Vergleich von Vektor- und Rasterdaten folgt.
Dieses Kapitel stellt den Abschluss der theoretischen Rahmenlegung dar, an die sich die praktische Auseinandersetzung mit den Navigationsfunktionen und Möglichkeiten in Kapitel 4 anschließt.
Die in Kapitel 4 dargestellten Funktionen und Abbildungen beziehen […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 5635
Lehnhoff, Roman: Electronic Chart Display and Information System (ECDIS): Eine
p
raxisorientierte Anleitung in die grundlegenden Funktionen und Möglichkeiten / Roman
Lehnhoff - Hamburg: Diplomica GmbH, 2002
Zugl.: Oldenburg, Fachhochschule, Diplomarbeit, 2002
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http://www.diplom.de, Hamburg 2002
Printed in Germany
I
Inhaltsverzeichnis ...Seite
Abbildungsverzeichnis... III
1 Einleitung... 1
1.1
Ziel und Weg der Arbeit... 2
2. ECDIS-System Grundlagen ... 5
2.1
Rechtliche Grundlagen und Richtlinien ... 7
2.1.1
SOLAS 74, Chapter V... 7
2.1.2
IMO Resolution A.817(19) ... 8
2.1.3
IMO Resolution MSC.64(67), MSC.86(70) ... 10
2.1.4
IHO S-57 und S-52 ... 11
2.1.5
,Dual fuelling' ... 11
2.2
Komponenten der Hard- und Software... 12
2.3
Sensoren ... 13
2.3.1
NMEA 0183 Interface... 15
3. Daten ... 16
3.1
Bezugssysteme ... 16
3.1.1
WGS
84 ... 18
3.1.1.1
Koordinatentransformation... 19
3.2 Datenstrukturen... 20
3.2.1
Vektor- und Rasterdaten... 20
3.2.2
Kartenerstellung... 22
3.2.2.1
Kartenvertrieb... 23
4. Navigationsfunktionen und Möglichkeiten ... 26
4.1
Grundlegende Navigationsmöglichkeiten... 26
4.1.1
Sensor- und Dateneinstellung... 30
4.2
Fehler und Genauigkeit ... 33
4.3
Routenplanung ... 34
4.4
Routenüberwachung ... 38
4.4.1
Bahnführungsautomatik ... 39
4.5
Alarme und Warnhinweise ... 40
4.6
Korrektur und Berichtigung... 42
II
4.7
Reisedaten ,Voyage Recording' ... 44
4.8
Kombination mit anderen Navigationssystemen ... 45
4.8.1
Radarhinterlegung ... 45
4.8.2
AIS ... 47
5. Anwendung - Planung einer Reise am Simulator ... 49
6. Fazit und Ausblick ... 53
7. Glossar... 57
8. Literaturverzeichnis... 60
9. Internetquellenverzeichnis... 63
III
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsnummer und Untertitel
Seite
Abbildung 2.1: Der Weg von der ENC zum ECDIS-System.
...6
Abbildung 2.2: Informationsfluss der Elektronischen Seekarte.
...13
Abbildung 3.1: Vergleich von Geoid, Ellipsoid und Oberflächenstruktur.
...17
Abbildung 3.2: Der Bezug des Ellipsoiden zu dem Ursprung des Geoids.
...17
Abbildung 3.3: Darstellung des Bezugssystems WGS 84.
...19
Abbildung 3.4: Positionsunterschiede durch verschiedene Kartendaten im Bezug auf WGS 84.
...19
Abbildung 3.5: Gegenüberstellung eines Datenfensters als Raster- bzw. Vektordatensatz.
...21
Abbildung 3.6: Gegenüberstellung von ,Spaghetti'- Daten und Daten mit Topologiestruktur.
...21
Abbildung 3.7: Maßstabsauswahl von dem Zellennetz.
...23
Abbildung 3.8: Beispiel einer ,Multilayer Object Structure'.
...23
Abbildung 3.9: Schematische Darstellung der Koordinierung der Datenerstellung durch das RENC/NE.
...24
Abbildung 4.1: Bildschirmdarstellung und Aufteilung des SeaMap 10 von Kongsberg Norcontrol.
...27
Abbildung 4.2: Bildschirmdarstellung des Navi Sailors von Transas mit Zusatzinformationen
am Beispiel ,Großer Vogelsand'.
... 27
Abbildung 4.3: Informationsauswahl im Themenmenü.
...28
Abbildung 4.4: Vergleich zwischen ,All information' (links) und ,Standard display' mit ,Past track'
Funktion (rechts).
... 29
Abbildung 4.5: Darstellung der Gezeiteninformationen des Menüs ,TASK/ Tide' am Beispiel Cuxhavens.
...30
Abbildung 4.6: Konfigurierung der Parameter an den Beispielen ,Display' und ,Ship'.
...32
Abbildung 4.7: Vergleich der Einstellung der Funktion ,Safety Contour' bei SeaMap 10 (links)
und Navi Sailor (rechts).
... 32
Abbildung 4.8: Schematische Darstellung der Größen ,Safety-'. ,Shallow-' und ,Deep contour'.
...33
Abbildung 4.9: Die Funktion Validate mit der Wegpunktliste (unten rechts) und den, für den
jeweiligen Abschnitt bestehenden Warnungen (in der Mitte rechts). Dargestellt ist eine
Unterschreitung der Sicherheitsdistanz zu der Kardinaltonne ,NL 4'.
... 35
Abbildung 4.10: Darstellung der möglichen Wegpunkte und Routen, aus denen eine aktive
Route ausgewählt werden kann.
... 36
Abbildung 4.11: Ausgewählte und aktivierte Route.
...37
Abbildung 4.12: Darstellung der Suchroute ,Expanding Square' im Zusatzmenü SAR des Navi
Sailors normal (links) und mit integriertem Versatz für Strom (rechts).
... 37
IV
Abbildung 4.13: Dialogfenster ,Routen Monitor'.
...38
Abbildung 4.14: Driftkompensation bei aktiviertem ,Waypoint-mode'.
...40
Abbildung 4.15: Alarmanzeige des SeaMap 10
...42
Abbildung 4.16: Schematische Darstellung des automatischen Updatings in Anlehnung an einen, von der
Universität Rostock in Zusammenarbeit mit dem BSH 1997 durchgeführten Probeversuch.
. 43
Abbildung 4.17: Ausschnitt aus der Tagebuchdarstellung des Navi Sailors.
...44
Abbildung 4.18: Auszug der gespeicherten Tagebuchdaten des SeaMap ECDIS Gerätes.
...45
Abbildung 4.19: Darstellung der Integration von ARPA Zielen in der ECDIS Darstellung.
...47
Abbildung 4.20: Mögliche Darstellung von AIS-Informationen. Die rechte Spalte zeigt den ,normal
navigational Status' an. In der linken Spalte ist der ,special navigational Status' dargestellt.
. 48
Abbildung 4.21: Integration der AIS Informationen in die ECDIS-Darstellung.
...48
Abbildung 5.1: Bildschirmdarstellung des SeaMap 10 ECDIS mit ,Own ship' und ,Route monitoring'-Daten
in der ,Boarding Area'.
... 50
Abbildung 5.2: Bildschirmdarstellung des Navi Sailors mit eingeblendetem Routenplan im unteren Bereich
der Bildschirmdarstellung.
... 50
Abbildung 5.3: Bildschirmdarstellung des Routenchecks (Navi Sailor) während der Prüfung des
Routenabschnittes durch die Nord-Reede.
... 52
Abbildung 5.4: Darstellung der geplanten Reiseroute mit einem Ausschnitt der erstellten Wegpunktliste.
...53
Abbildung 6.1: Leistungsvorteile von ECDIS-Systemen.
...54
1
1 Einleitung
Unter nautischen Navigationssystemen wird im allgemeinen eine Generierung von Rich-
tungs-, Geschwindigkeits-, Positions- und Tiefendaten sowie Radarinformationen verstan-
den (vgl. GELIN, 1998). Im Zuge der Verbesserung und Entwicklung von nautischen
Brückensystemen gewinnt das ,Electronic Chart Display and Information System' (ECDIS)
als Navigationssystem immer mehr an Bedeutung. ECDIS-Systeme bieten eine Zusam-
menführung der Sensorinformationen aller aktuellen navigatorischen Schiffsdaten, der
hydrographischen Daten, der Verkehrsdaten als auch möglicher Umweltdaten an.
Diese Datenzusammenführung ist mit einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten hin-
sichtlich Routenplanung und Überwachung kombiniert, die zunehmend als Leistungsvor-
teil gegenüber herkömmlichen Navigationsmethoden diskutiert werden.
Dieses zeigt sich, indem die International Maritime Organization (IMO) in ihrer überar-
beiteten Ausgabe des fünften Kapitels von SOLAS 74 (2001, S.160) schreibt ,,all ships,
irrespective of size, shall have (...) nautical charts and nautical publications to plan and
display the ship's route for the intended voyage and to plot and monitor positions through-
out the voyage; an electronic chart display and information system (ECDIS) may be ac-
cepted as meeting the chart carriage requirements of this subparagraph (...)." Damit kann
ein ECDIS-System ein Äquivalent zu der Papierseekarte, im Sinne von SOLAS 74, dar-
stellen.
Grundvoraussetzung für diese Anerkennung ist die Erfüllung der IMO ,Performance Stan-
dards' (vgl. SOLAS 74, 2001 (A)), die für ECDIS-Systeme in der Resolution A.817(19)
definiert werden.
Somit kann ein ECDIS-System nicht nur ein navigatorisches Hilfsmittel (,aid to navigate')
sein, sondern auch ein primäres Navigationssystem darstellen, da bei entsprechendem
,Back up' keine Papierseekarten mehr vorhanden sein müssen. Trifft dieses zu, fällt das
ECDIS-System unter die Ausrüstungspflicht und somit auch unter die Überprüfungen der
Hafenstaatenkontrolle, die für die Überwachung der Einhaltung der Ausrüstungspflicht
zuständig ist. Diese Überprüfungen befassen sich nicht ausschliesslich mit der Erfüllung
der Standards und Richtlinien des Systems, sondern ebenfalls damit, ob Kapitän und
2
Offiziere in der Lage sind ,,(...) to produce appropriate documentation that generic and
type-specific EDCIS familarisation has been untertaken" (CHRIS, 2001, S.3).
Demnach ist neben der Einhaltung der gegebenen Standards und Richtlinien eine sach-
gemäße Schulung in der Anwendung von ECDIS-Systemen entscheidend. Um ein ange-
messenes Training gewährleisten zu können, hat die IMO in Zusammenarbeit mit dem
,Institute of Ship Operations, Sea Traffic and Simulation' (ISSUS) den IMO ,Model Course
in the operational use of ECDIS' entwickelt (vgl. IMO Model Course, 2000). Dieser Kurs
setzt sich aus einem Kursrahmen, einem genauen Umriss und Zeitplan, einem detaillier-
ten Lehrplan sowie einem Instruktoren Handbuch zusammen.
Damit scheint aus der Perspektive der Praxis die Notwendigkeit einer sachgemäßen
Ausbildung bezüglich der Anwendung von ECDIS-Systemen zu bestehen, die sich zum
einen an der theoretischen Rahmenlegung der gegebenen Standards zu orientieren hat,
als auch eine praxisnahe Schulung an den technischen Geräten und Funktionen an EC-
DIS-Systemen erforderlich macht.
1.1 Ziel und Weg der Arbeit
In der vorliegenden Arbeit, die mit Electronic Chart Display and Information System (EC-
DIS) überschrieben ist, gilt es, eine praxisorientierte Anleitung in die grundlegenden
Funktionen und Möglichkeiten herauszuarbeiten, die sich als Notwendigkeit aus der Aner-
kennung von ECDIS-Systemen als primäres Navigationssystem ableiten lässt. Der Weg
der Arbeit setzt sich aus dieser Aufgabenstellung zusammen und akzentuiert entspre-
chend die Aspekte, die hier als relevant und notwendig für den Umgang mit ECDIS-
Systemen erachtet werden. Zusätzlich orientiert sich diese Arbeit an dem oben genannten
Modellkurs, den die IMO hinsichtlich der Ausbildung an ECDIS-Systemen entwickelt hat.
Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im theoretischen Teil der Arbeit wird, neben der
Darstellung der momentanen rechtlichen Situation, der grundsätzliche Aufbau von Vek-
tordaten und die notwendigen Ansätzen zum Verständnis elektronischer Seekartendaten
dargestellt. Im praxisorientierten Teil steht das Aufzeigen der allgemeinen Funktionen und
Möglichkeiten von ECDIS-Systemen im Vordergrund des Interesses.
3
Aus den bisherigen Darlegungen ergibt sich folgendes inhaltliches Vorgehen:
Kapitel 2 beginnt mit der Darstellung der rechtlichen Grundlagen, die anhand von Auszü-
gen aus SOLAS 74, Resolutionen der ,International Maritime Organization' (IMO) und
Publikationen der ,International Hydrographic Organization' (IHO) dargestellt werden. Die
Erläuterung der im Kontext relevanten Begrifflichkeiten und Abkürzungen, ist diesen
rechtlichen Bestimmungen vorangestellt. Die Punkte 2.2 und 2.3 befassen sich mit dem
Aufbau von ECDIS-Systemen sowie deren Vernetzungsmöglichkeiten mit anderen Sys-
temen und Sensoren. Da diese Vernetzungen im Zusammenhang mit ECDIS-Systemen
eine besondere Rolle spielen, wird in Punkt 2.3.1 gesondert auf das Datenübertragungs-
protokoll NMEA 0183 eingegangen.
Das 3. Kapitel beschäftigt sich mit den Datenstrukturen, die ECDIS-Systemen zugrunde
liegen. Neben einer allgemeinen Einleitung über Bezugssysteme, wird in Punkt 3.1.1
speziell auf das, den ,Electronic Navigational Charts' zugrundeliegende WGS 84 einge-
gangen. Der Aufbau der Datenstrukturen wird in Punkt 3.2 dargestellt, dem in Punkt 3.2.1
ein Vergleich von Vektor- und Rasterdaten folgt.
Dieses Kapitel stellt den Abschluss der theoretischen Rahmenlegung dar, an die sich die
praktische Auseinandersetzung mit den Navigationsfunktionen und Möglichkeiten in Kapi-
tel 4 anschliesst.
Die in Kapitel 4 dargestellten Funktionen und Abbildungen beziehen sich insgesamt auf
die im Schiffsführungssimulator des Landes Niedersachsen vorhandenen ECDIS-
Systeme der Firmen Transas und Kongsberg Norcontrol, die bei hinreichendem Grund-
lagenwissen auch auf andere ECDIS-Systeme übertragen werden können. Als Quelle der
dargestellten Informationen dienen, soweit nicht anderweitig angegeben, die Handbücher
der beiden im Schiffsführungssimulator vorhandenen ECDIS Gerätetypen. Diese sind,
zum einen der Navi Sailor von Transas und zum anderen das SeaMap 10 von Kongs-
berg Norcontrol.
Neben den grundlegenden Navigationsmöglichkeiten, die in Punkt 4.1 dargestellt werden
behandelt Punkt 4.2 mögliche Fehler und Genauigkeitsanforderungen. Darauf aufbauend
werden Funktionen der Routenplanung, Routenüberwachung, Korrektur und Berichtigung
dargelegt. In Punkt 4.8 wird auf die Kombination von ECDIS mit weiteren Navigationssys-
temen, wie beispielsweise Radar und AIS, eingegangen.
4
Kapitel 5 stellt zur praktischen Umsetzung der, im vorherigem Kapitel beschriebenen
Funktionen einen Routenplan zur Verfügung, der als Ansatz für eine praktische Anwen-
dung der im Schiffsführungssimulator vorhandenen ECDIS-Systeme dienen kann. Dieser
beinhaltet eine Beschreibung der zu beachtenden Einstellungen und Vorbereitungen
sowie eine Wegpunktliste einer Reise von der Schleuse Brunsbüttel nach Bremerhaven.
Das Resümee der Arbeit wird im anschließenden Kapitel 6 durch ein Fazit zusammen mit
einem Ausblick gezogen.
Das während der Arbeit erstellte Glossar, das sich an das 6. Kapitel anschliesst, bietet
einen Überblick über die verwendeten Abkürzungen.
Den Abschluss der vorliegenden Arbeit bildet die Darstellung der verwendeten Literatur in
Kapitel 8 und 9 sowie die sich im Anhang befindende Power Point Präsentation, die die
inhaltlichen Schwerpunktsetzungen der einzelnen Kapitel zusammenfassend darstellt.
5
2. ECDIS
1
-System
2
Grundlagen
Diesem Abschnitt, der sich mit den Grundlagen von ECDIS-Systemen auseinandersetzt,
wird eine Erläuterung relevanter Begrifflichkeiten vorangestellt. Daran schliesst sich die
Darstellung von Richtlinien und Gesetzten an, die anhand von
International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974 (SOLAS 74)
3
,
International Maritime Organization (IMO)
4
,
International Hydrographic Organization (IHO)
5
und
International Electrotechnical Committee (IEC) Auszügen
6
vorgestellt werden.
Ferner wird ein erster Überblick über die verschiedenen Bausteine und die Möglichkeiten
der Vernetzung von ECDIS-Systemen mit Sensoren und anderen nautischen Einrichtun-
gen gegeben.
Die Abkürzung ECDIS steht für ,Electronic Chart Display and Information System'. Dahin-
ter verbirgt sich ein Informationssystem, dass elektronische Seekartensysteme, Sensor-
und Handbücherinformationen als auch nautische Anwendungsprogramme kombiniert
1 Die Abkürzung ECDIS steht für ,Electronic Chart Display and Information System'.
2 Nachfolgend wird die deutsche Übersetzung von ECDIS als ECDIS-System verwendet, obgleich der
Systembegriff in der Definition bereits enthalten ist.
3 Bei SOLAS 74 handelt es sich um das erste, die Schiffssicherheit betreffende Übereinkommen der ,Inter-
national Maritime Organization' (IMO) (vgl. auch Fussnote vier), dass 1980 in Kraft getreten ist. Inzwischen
haben es 136 IMO Mitgliedsstaaten ratifiziert, womit es für 98% der Weltschiffstonnage verbindlich ist (vgl.
SOLAS, 2002).
4 Die nach dem Zweiten Weltkrieg gegründete ,Inter-Governmental Maritime Consultative Organization'
(IMCO) wurde im Jahr 1982 in die ,International Maritime Organization' (IMO) umbenannt. Die IMO, die als
technische Unterorganisation der Vereinten Nationen, mit Sitz in London tätig ist, umfasst mittlerweile 161
Mitgliedsstaaten. In den Aufgabenbereich der IMO fällt das Gewährleisten eines einheitlichen Standards
hinsichtlich der Gesetzesentwürfe und Massnahmen im Bezug auf die Schiffssicherheit, das Reinhalten
der Meere sowie jeglicher schifffahrtsrelevanter Technik (vgl. IMO, 2002 (A)).
5 Die ,International Hydrographic Organization' (IHO) wurde 1921 als technische Beratungsorganisation, mit
Sitz in Monaco gegründet. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind von den seefahrenden Nationen 70 Länder
als Mitglieder der IHO angeschlossen. Zu den Hauptaufgaben der IHO gehört die Koordination der einzel-
nen nationalen Hydrographischen Dienste, sowie das Gewährleisten einer grösstmöglichen Einheitlichkeit
der verschiedenen nautischen Veröffentlichungen (vgl. IHO, 1998).
6 Die ,International Electrotechnical Commission' (IEC) wurde 1906 gegründet und hat ihren Sitz in Genf.
Ihre Aufgabe ist das Bearbeiten und Veröffentlichen von Standards für alle elektrischen, elektronischen
und damit verwandten Technologien (vgl. IEC, 2002).
6
und damit eine anerkannte Alternative im Sinne von SOLAS 74
7
zur Papierseekarte dar-
stellt.
Als Basisinformation benötigt ein ECDIS-System die Daten, die einem traditionell von der
Papierseekarte zur Verfügung gestellt werden. Diese Basisdaten werden von den nationa-
len Hydrographischen Diensten, in Computer lesbarer, vektorieller
8
Form auf transportab-
le Speichermedien, wie Diskette und CD-ROM übertragen und als ,Electronic Navigational
Chart', kurz ENC
9
bezeichnet. Die ENC bildet somit die Eingangsinformationen, die von
der ECDIS-Anlage transformiert und mit weiteren Daten, wie z.B. Sensor- oder vom Nut-
zer eingebrachten Informationen, gekoppelt werden. Diese werden als ,System Electronic
Navigational Chart', kurz SENC, bezeichnet (vgl. IMO A.817(19), 1995). Die folgende
graphische Abbildung fasst den bisher aufgezeigten Weg von der ENC zum ECDIS-
System zusammen.
ENC:
Amtliche
Originaldaten
z.B. in Form
einer CD-ROM
SENC:
ENC wird mit
weiteren, z.B.
Sensordaten
gekoppelt
ECDIS:
Darstellung
der SENC
Informationen
Abbildung 2.1: Der Weg von der ENC zum ECDIS-System.
Die kompletten Anforderungen und Voraussetzungen, die die IMO an ECDIS-Systeme
stellt, werden in den ,Performance Standards for Electronic Chart Display and Information
Systems'
10
benannt.
Alle weiteren Systeme, die nicht den ECDIS Performance Standards entsprechen, werden
,Electronic Chart System', kurz ECS genannt. Diese ECSs beruhen auf ,Raster Navigatio-
nal Charts' (RNC), deren Daten nicht in vektorieller Form, sondern in eingescannten
7 Vgl. SOLAS 74, Chapter V, Regulation 20, Nautical Publications (siehe Kap. 2.1.1).
8 Siehe Kap. 3.2.1.
9 Als ENC werden Datensätze bezeichnet, die dem S-57 Standard (vgl. Absatz 2.1.4) der IMO entsprechen.
10 IMO Resolution A.817(19) ,Performance Standards for Electronic Chart Display and Information Systems
7
Abbildern von Papierseekarten vorliegen. Systeme, die mit diesen RNC arbeiten, werden
,Raster Chart Display System' (RCDS) genannt. Als Beispiele für RNCs sind das britische
,Admirality Raster Chart System', die australischen ,Seafarer'- und die amerikanischen
,BSB'- Karten zu nennen.
2.1 Rechtliche Grundlagen und Richtlinien
Wie im vorherigen Punkt angesprochen, bestehen für die Anerkennung von ECDIS-
Systemen eine Reihe von Voraussetzungen, die es zu erfüllen gilt. Während die ECDIS-
Darstellung der ,International Hydrographic Organization' S-52
11
Richtlinie zu entspre-
chen hat, ist hinsichtlich des Objektkataloges und des Datenaustausches der IHO Richtli-
nie S-57
12
zu folgen. Als weitere Spezifikation haben ECDIS-Systeme den ,Performance
Standards' der IMO Resolution A.817 (19) zu genügen. Die technische Prüfnorm wird
durch die Richtlinie 61174 des IEC geregelt (vgl. BERKING, 2001).
2.1.1 SOLAS 74, Chapter V
Aus dem fünften Kapitel
13
in SOLAS 74
14
sind im Bezug auf ECDIS-Systeme im beson-
deren die Vorschriften 2, 19 sowie 27
15
relevant. In diesen Vorschriften wird unter ande-
rem von allen Schiffen
16
, unabhängig von ihrer Grösse verlangt, dass sie angemessene
und berichtigte Karten, Leuchtfeuerverzeichnisse, Nachrichten für Seefahrer, Gezeitenta-
feln und weitere, für die vorgesehene Reise, notwendige Veröffentlichungen mitführen.
,,Nautical charts and nautical publications, such as sailing directions, lists of lights, notices to
mariners, tide tables and all other nautical publications necessary for the intended voyage,
(ECDIS)'.
11 IHO S-52 ,Specification for Chart Content and Display of ECDIS'.
12 IHO S-57 ,Transfer Standard for Digital Hydrographic Data'.
13 Hier wird auf die im Dezember 2000 von dem ,Maritime Safety Committee' der IMO überarbeiteten Ausga-
be des fünften Kapitels Bezug genommen. Diese Änderungen werden ab dem 1. Juli 2002 in Kraft treten.
14 Vgl. zur inhaltlichen Bestimmung von SOLAS 74 die Fussnote drei.
15 Zur besseren Übersicht wird an dieser Stelle sowie im weiteren Verlauf der Arbeit darauf verzichtet, Zahlen
auszuschreiben, sofern diese sich auf Angaben von gesetzlichen Vorschriften, wie Paragraphen oder ein-
zelner Regelungen beziehen, die Resolutionen betreffen.
16 Die Änderungen gelten erst mit Inkrafttreten des überarbeiteten Kapitel V in SOLAS 74 und somit nur für
Schiffe, die ab diesem Zeitpunkt neu gebaut werden. Für existierende Schiffe gilt vorerst weiterhin das
8
shall be adequate and up to date" (SOLAS 74, 2001 (B)).
17
Vorschrift 19 des fünften Kapitels von SOLAS 74, die sich auf die Ausrüstungspflicht
bezüglich der navigatorischen Geräte bezieht, regelt die Voraussetzungen für die Planung
der Reise, die Darstellung der Route als auch für das Plotten und Überwachen von Positi-
onen. Dass ECDIS-Systeme diese Voraussetzungen auch erfüllen können, ist als neu
anzusehen.
,,Nautical charts and nautical publications to plan and display the ship's route for the in-
tended voyage and to plot and monitor positions throughout the voyage; an electronic chart
display and information system (ECDIS) may be accepted as meeting the chart carriage re-
quirements of this subparagraph" (SOLAS 74, 2001 (C)).
Der Begriff der ,Nautical Chart' findet in der Vorschrift 2 seine Bestimmung, die diverse
Optionen enthält, die wie folgt genannt werden. Handelt es sich um eine zweckorientierte
Karte oder ein Buch, oder eine speziell zusammengestellte Datenbank, die von bzw. unter
Aufsicht eines staatlich autorisierten Hydrographischen Dienstes herausgegeben wird und
somit den Anforderungen der Navigation auf See entspricht, werden diese als ,Nautical
Charts' bezeichnet.
,,
Nautical chart or nautical publication is a special-purpose map or book, or a specially com-
piled database from which such a map or book is derived, that is issued officially by or on the
authority of a Government, authorized Hydrographic Office or other relevant government in-
stitution and is designed to meet the requirements of marine navigation
"
(SOLAS 74, 2001
(D)).
Demzufolge ist festzuhalten, dass die Anforderungen, die SOLAS 74 an das Mitführen
von Karten stellt, auch durch ECDIS-Systeme erfüllt werden können.
2.1.2 IMO Resolution A.817(19)
Die Resolution A.817 (19)
18
,Performance Standards for Electronic Chart Display and
vorherige Kapitel V.
17 Wörtliche Zitate aus SOLAS 74 sind in der gesamten Arbeit in der Originalsprache (Englisch) wiedergege-
ben.
9
Information Systems (ECDIS)' der IMO legt die Mindestanforderungen fest, die ein EC-
DIS-System bieten muss. In der Resolution werden folgende Teilbereiche bestimmt:
1. Einleitung,
2. Definitionen,
3. Darstellung der SENC Informationen,
4. Versorgung mit, sowie Berichtigung der Karteninformationen,
5. Skalierung,
6. Darstellung anderer navigatorischer Informationen,
7. Darstellungsweise,
8. Farben und Symbole,
9. Anforderungen an die Darstellung,
10. Routenplanung, Überwachung und Aufzeichnung,
11. Genauigkeitsanforderungen,
12. Vernetzung,
13. Tests, Störalarme und Anzeigen,
14. ,Back-up' und
15. Stromversorgung (IMO A.817(19), 1995, S. 4ff.).
Neben den Teilbereichen, die sich auf die Funktionen und die Darstellungen von ECDIS-
Systemen beziehen, gilt der Vernetzung, dem ,Back-up' und der Stromversorgung ein
besonderes Interesse.
Bezüglich der Vernetzung wird eine Verbindung zu der Richtlinie 61162 des IECs herge-
stellt. Diese besagt, dass das Betreiben eines ECDIS-Systems weder andere Sensorsys-
teme einschränken darf, noch durch den Anschluss von anderen Systemen einzuschrän-
ken ist. Das angemessene ,Back-up' des Systems wird in Punkt 14 der Resolution ange-
sprochen und allgemein im Appendix 6 des Annex 5 der Resolution MSC.64(67) geregelt.
Die Stromversorgung muss den von SOLAS 74 in Kapitel II-1 gestellten Anforderungen
entsprechen (vgl. IMO A.817(19), 1995 u. IMO, 2002 (B)).
18 Gültig für ECDIS-Anlagen, die nach dem 01.01.1999 eingebaut wurden.
10
Genügt ein System den ,Performance Standards for Electronic Chart Display and Informa-
tion Systems' wird es als ECDIS-System bezeichnet und entspricht den in SOLAS 74
gestellten Anforderungen an ,Nautical Charts'.
19
2.1.3 IMO Resolution MSC.64(67), MSC.86(70)
Momentan gelten zwei Ergänzungen zu der IMO Resolution A.817(19), die in den folgen-
den Resolutionen zu finden sind:
Zusatz 5 der Resolution MSC
20
.64(76)
21
, die sich mit dem Back-up der ECDIS-
Systemen befasst, und
Zusatz 4 der Resolution MSC.86(70)
22
, die den Betrieb von ECDIS- Anlagen im
RCDS Mode zum Inhalt hat.
Anhang 6 der Resolution MSC.64(76) regelt die ,Performance Standards' für die Geräte
23
,
die als ,Back-up' des eigentlichen ECDIS-Systems vorgesehen sind. Diese Standards
sind in ihrem Umfang weniger umfassend als die der Resolution A.817(19), da für das
,Back-up' beispielsweise das Darstellen von Routen, nicht aber die Möglichkeit der Pla-
nung gefordert wird.
Auf ECDIS-Anlagen, die sowohl ENC als auch RNC als Basisinformationen nutzen kön-
nen, wird in Anhang 7 der Resolution MSC.86(70) Bezug genommen. Auf diese Betriebs-
art, die auch als ,Dual fuelling' bezeichnet wird, wird in Kapitel 2.1.5 detaillierter einge-
19 Dieser Nachweis muss vom Hersteller durch eine Zulassungszeugnis, der Baumusterprüfung bei einer
dafür anerkannten Institution erfolgen. In Deutschland ist für die Baumusterprüfung das Bundesamt für
Seeschifffahrt und Hydrographie zuständig (vgl. EHLERS u. HECHT, 2002).
20 MSC steht für das ,Maritime Safety Committee' der ,International Maritime Organization'.
21 Gültig für ECDIS-Anlagen, die nach dem 01.01.1999 eingebaut wurden.
22 Gültig für ECDIS-Anlagen, die nach dem 01.01.2000 eingebaut wurden.
23 Ein Beispiel für ein solches ,Back-up' System wäre ein Radar mit ENC-overlay.
11
gangen (vgl. IMO MSC.64(76), 1996 u. IMO MSC.86(70), 1998 u. IMO, 2002 (B)).
2.1.4 IHO S-57 und S-52
Die IHO hat internationale Standards erarbeitet, die weltweit einheitlich regeln, wie EC-
DIS-Daten hergestellt, ausgetauscht und an Bord anzuzeigen sind. Diese Standards
nennen sich ,Transfer Standard for Digital Hydrographic Data' und ,Specification for Chart
Content and Display of ECDIS', und werden mit S-57 und S-52 abgekürzt.
Die Publikation S-57 der IHO besteht hauptsächlich aus einem Datenmodell
24
und einem
Objektkatalog
25
. Ferner wird hier festgelegt, dass die S-57 Daten in Zellen aufzukapseln
sind
26
, wodurch die Kompatibilität und die Möglichkeit des Einlesens der verschiedenen
nationalen Datensätze gewährleistet wird.
Die Bedingungen bzw. der Ablauf des Updatings, die Darstellung
27
der Informationen
(Farben und Symbolik) sowie ein Glossar der Fachterminologie bilden die Publikation S-
52 der IHO (vgl. IHO S-57, 2000 u. IHO S-52, 1996).
2.1.5 ,Dual
fuelling'
Solange der ENC Datenbestand noch nicht weltweit zur Verfügung steht, gibt es die
Möglichkeit ECDIS-Systeme sowohl mit Vektor- als auch mit Rasterkarten zu betreiben.
Die Grundvoraussetzung für ,dual-fuelling', d.h. für die Verwendung von Raster- (RNC)
und Vektorkarten (ENC) ist, dass sie aus öffentlicher Hand
28
stammen bzw. unter deren
Aufsicht zur Verfügung gestellt werden. Die Einspleissung der Rasterkarten in den ECDIS
Betrieb wurde 1998
29
von der IMO anerkannt. Der ,Raster Chart Display System'- Betrieb
ist demnach nur möglich, sofern es Gebiete betrifft für die noch keine ENC zur Verfügung
24 Gemeint ist ein standardisiertes Struktur Format, das DX-90 genannt wird und dem Austausch der Daten
von digitalen Seekarten dient.
25 Hierbei handelt es sich um eine Auflistung aller zulässigen hydrographischen Objektklassen.
26 Dies geschieht gemäss der ISO/IEC 8211 Norm, die eine einheitliche Grundlage für den Austausch von
Daten-Blöcken liefert (vgl. ISO, 1994).
27 Hier ist die ,Übersetzung' des, relativ abstrakten Informationscodes der S-57 Daten gemeint.
28 Für Deutschland bezieht sich dieses auf die amtliche Erstellung von Seekartendaten durch das Bundesamt
für Seeschifffahrt und Hydrographie und die Wasser- und Schifffahrtsdirektionen.
29 Mit dem Betreiben von ECDIS-Systemen im RDCS Betrieb beschäftigte sich das ,Safety of Navigation Sub
12
stehen. Diese Politik gewährleistet den Austausch von Rasterkarten durch ENC, sobald
diese verfügbar sind. Das Back-up für den Teil, der mit RNC betrieben wird, muss aller-
dings dann ein entsprechender Papierkartensatz sein. Festgeschrieben ist dieses in der
Resolution MSC.86(70) (vgl. AUSTRALIAN HO, 2002).
2.2 Komponenten der Hard- und Software
ECDIS-Anlagen sind in ihrem Aufbau jedem bekannten Computersystem ähnlich. Die
Hardware-Grundbausteine setzen sich aus dem Rechner, Schnittstellen, einer Eingabe-
und Bearbeitungsmöglichkeit sowie einem Bildschirm zur Informationsdarstellung zu-
sammen. Durch die Schnittstellen ist die Möglichkeit der Vernetzung
30
mit anderen Sys-
temen gegeben, auf die im folgenden Kapitel 2.3 detaillierter eingegangen wird.
Die Software für ECDIS-Anlagen besteht aus einer Datenbank mit den Seekarteninforma-
tionen, der graphische Benutzeroberfläche (GUI ,Graphical Users Interface') und der
Kernsoftware (Kernel), die die Verwaltung und Präsentation übernimmt.
Eine Übersicht des resultierenden Informationsflusses ist in untenstehender Abbildung 2.2
vereinfacht dargestellt.
Committee' der IMO bei seinem 44. Treffen 1998.
30 Gemeint sind Vernetzungen mit beispielsweise GPS, Gyro, Logge aber auch Radar, Autopilot und IN-
MARSAT.
13
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S
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emen
Kartendaten
· Automatische Kartendarstellung
für die Schiffsposition
· Freie Skalierung
· Aufdatierung der Datenbasis
· Routenplanung
· Routenüberwachung
· Navigatorische Berechnungen
· Aufzeichnung des
Zurückgelegten Weges
· Warnungen und Alarme
· Radarüberlagerung
· Darstellung von ARPA-Zielen
· Verarbeitung lokaler
Informationen (VTS/AIS)
Akt. Berich-
tigungen
Positionen
Bedien-
funktionen
Radarbilder
Lokale Infor-
mationen
Eingangsinformationen
Verarbeitung
Funktionen
Karten-
darstellung
Navigations-
funktionen
Anti-
Grounding
Steuer-
befehle
Warnungen/
Alarme
Ereignisauf-
zeichnung
Abbildung 2.2: Informationsfluss der Elektronischen Seekarte (in Anlehnung an HECHT et al., 1999, S.10).
2.3 Sensoren
Unter Sensoren sollen hier nicht nur Bauteile verstanden werden, die feste Grössen wie
Wind und Strom in elektrische Impulse
31
umwandeln, sondern alle Teilsysteme, die zu-
sätzliche Informationen für das ECDIS-System liefern. Darunter fallen die seriellen Ver-
bindungen mit anderen Systemen, die die Zustandsdaten wie Position, Kurs, Fahrt und
Radarziele liefern, sowie die Möglichkeit diese und manuell hinzugefügte Daten zu spei-
chern. Die folgende Aufzählung (vgl. HECHT et al., 1999, S.79ff.) soll einen Teil der Da-
ten, deren Integration möglich ist, aufzeigen.
31 Im Sinne der Definition von Sensoren werden diese als ,,(...) elektron. Bauelemente, die physikalische
Grössen (...) erfassen und in elektr. Signale umwandeln" verstanden (O.A.: UNIVERSAL LEXIKON, 1993,
S.1255).
14
Positions-, Kurs- und weitere Zustandsanzeigen
Verbindungen zu GPS, Kreiselkompass und Logge geben direkte Zustandsdaten an,
die in einem kombinierten Symbol auf dem Bildschirm dargestellt werden. Das Lot
und ein Windindikator können ebenfalls integriert werden.
Datenspeicher
Es besteht die Möglichkeit, die Fahrtsensordaten kontinuierlich (12 Stunden mindes-
tens) zu speichern, so dass eine Rekonstruktion der Reise im Nachhinein möglich ist
(Position, Kurs, Geschwindigkeit, ROT, usw.). Gleiches gilt für die vom Betreiber zu-
gefügten Daten, wie Routenplan, Wegpunkte und Notizen.
Möglichkeit der Radarüberlagerung bei ECDIS und ARCS
,Automatic Radar Plotting Aid' (ARPA) Ziele können auch in die ECDIS Darstellung
integriert werden. Diese werden als sogenannte Navigations-Objekte (,Navigational
Objects') erfasst und können mit den zugehörigen Daten gekoppelt dargestellt wer-
den.
,Automatic Identification System' AIS
Mit ,Automatic Identification System' (AIS)
32
wird das Ausrüsten von Schiffen mit so-
genannten 4S
33
Transpondern bezeichnet. Diese Transponder senden, ähnlich der
Luftfahrt, kontinuierlich, unaufgefordert und in kurzen Abständen die Schiffskennung
sowie die aktuellen Navigationsdaten auf zwei hierfür bereitgestellten Frequenzen im
UKW- Seefunkband. Diese Navigationsdaten
34
können ebenfalls in die ECDIS Dar-
stellung integriert werden.
32 Einen Überblick in die AIS Thematik gibt NIEBEL, 2002.
33 Das Kürzel 4S steht für den Sendebereich, der im Englischen mit ,Ship to Ship' und ,Ship to Shore' be-
schrieben wird.
34 Die Navigationsdaten umfassen zum einen, statische Daten wie MMSI, Rufzeichen und Name, IMO Num-
mer, Schiffslänge und Breite und Schiffstyp und zum anderen dynamische Daten wie Position, Zeit, COG,
SOG, Vorrausrichtung, Navigationsstatus und ROT. Zusätzlich werden auch Reisedaten wie Tiefgang, Ge-
fährliche Ladung, Zielhafen, ETA und Routenplan übermittelt (vgl. NIEBEL, 2002).
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Erscheinungsjahr
- 2002
- ISBN (eBook)
- 9783832456351
- ISBN (Paperback)
- 9783838656359
- DOI
- 10.3239/9783832456351
- Dateigröße
- 2.2 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven; Standort Oldenburg – unbekannt
- Erscheinungsdatum
- 2002 (Juli)
- Note
- 1,7
- Schlagworte
- navigation schiffsführungssimulator nautik elektronische seekarte seefahrt
- Produktsicherheit
- Diplom.de
