@ i-nformation M-anagement Lab ΕΛΛΑΚ Μονάδες Αριστείας (ΜΑ. ΕΛΛΑΚ) eServices - Open Source Software in Transport & Shipping I UAegean Center of Excellence (CoE) – Open Source Software in Transport and Shipping University of the Aegean Dpt of Financial and Management Engineering & Dpt of Shipping and Transportation Services Lecture: I-M02 Open Source Marine Navigation Software and Electronic Charts Theodoros LILAS, Costas PANOU, i4M Lab Department of Shipping, Trade and Transport @ i-nformation M-anagement Lab i4M Lab

I-M02, Open Source Marine Navigation Software and Electronic Charts: agenda Introduction to navigation support technological systems Open source and commercial systems Electronic Charts Marine Navigation Software Application examples Discussion

Navigation support technological systems Electronic Chart Display and Information System (ECDIS), Integrated Bridge Systems/Integrated Navigation Systems (IBS/INS), Automatic Radar Plotting Aids (ARPA), Automatic Identification System (AIS), Long Range Identification and Tracking (LRIT) systems, Vessel Traffic Services (VTS), Vessel Traffic Monitoring & Information Systems (VTMIS)

Raster Chart Εδώ βλέπουμε ένα τυπικό χάρτη Raster

Vector Chart Εδώ βλέπουμε ενα τυπικό χάρτη Vector

VECTOR vs RASTER Στην οθόνη φαίνονται ορισμένα συγκριτικά στοιχεία των χαρτών VECTOR (ENC) και RASTER. Όπως είναι φανερό τα συγκριτικά πλεονεκτήματα των χαρτών VECTOR οδηγούν σε βέβαιη μελλοντική τους επικράτηση.

ENC Japan Εδώ η αντίστοιχη κάλυψη των Ιαπωνικών ακτών

ENC Update Πλοιοκτήτης ή Διαχειριστής ECDIS Αρχικοί ENC (CD) & Διορθώσεων του ENC ENC Ενδείκτης Διορθώσεις SENC Υδρογραφική Υπηρεσία ή διανομέας Εβδομαδιαία αποστολή Διορθώσεις Οι διορθώσεις και η σχετική ενημέρωση των ηλεκτρονικών χαρτών γίνεται ταχύτερα με την αποστολή στο πλοίο του σχετικού λογισμικού και την εισαγωγή του στο σύστημα ECDIS. Για τον σκοπό αυτό η αποστολή τακτικών και έκτακτων διορθώσεων στα πλοία πρέπει να αποτελεί μέρος της σχετικής συμφωνίας προμήθειας του αρχικού λογισμικού πακέτου. SENC = SYSTEM ELECTRONIC NAVIGATIONAL CHART ENC = ELECTRONIC NAVIGATIONAL CHART σύμφωνα με το ειδικό δημοσίευμα του IHO αριθμ. S-57 “IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data” κλικ

Ορισμένες υπηρεσίες έκδοσης και διάθεσης Ηλεκτρονικών χαρτών πέραν της αποστολής διορθώσεων με συμβατικό τρόπο (συνήθως με την μορφή CD) έχουν δυνατότητα αποστολής των διορθώσεων μέσω του συστήματος δορυφορικής επικοινωνίας του πλοίου. Μία τέτοια υπηρεσία είναι το Ευρωπαϊκό συντονιστικό Κέντρο Ηλεκτρονικών ναυτιλιακών χαρτών την δομή της οποίας βλέπουμε στην οθόνη μας κλίκ

PRIMAR - Satellite update of ENC

Electronic Chart Display & Information System ECDIS Electronic Chart Display & Information System Για την εκμετάλευση των Ηλεκτρονικών χαρτών και των πληροφοριών που περιέχονται σ'αυτούς ο ΙΜΟ σε συνεργασία με τον ΙΗΟ υιοθέτησαν προδιαγραφές που οδήγησαν στην κατασκευή του συστήματος ECDIS. Ας δούμε τώρα τι είναι το σύστημα αυτό.

Ασφαλής ναυσιπλοΐα με χρήση συναγερμού διασταύρωσης (Crossing)του ECDIS Εκτροπή πορείας Συναγερμός Σχεδ. πορεία Γραμμή ορίου ασφαλείας 20μ. Πλοίο Γραμμή ορίου ασφαλείας 20μ. Όταν το πλοίο βρεθεί στο όριο των 20μ. Βάθους (κλικ) ηχεί ο συναγερμός διασταύρωσης (κλίκ) ηχητικά και οπτικά και με τον τρόπο αυτό ειδοποιείται ο αξιωματικός φυλακής για να προβεί στις κατάλληλες ενέργειες για την επαναφορά του πλοίου στην σωστή του πορεία.

Αυτόματος έλεγχος ασφαλούς πορείας Κατά την σχεδίαση του ταξιδιού το σύστημα ελέγχει για: Κίνδυνο ενδεχόμενης προσάραξης Πορεία μέσα σε επικίνδυνη για προσάραξη περιοχή Εάν ηχήσει συναγερμός το επικίνδυνο σκέλος υπογραμμίζεται έντονα Κατά την διάρκεια του ταξιδιού το σύστημα ελέγχει διαρκώς για: Κίνδυνο ενδεχόμενης προσάραξης Πορεία μέσα σε επικίνδυνη για προσάραξη περιοχή Εάν ηχήσει συναγερμός το επικίνδυνο σκέλος υπογραμμίζεται έντονα

Αυτόματη εισαγωγή συντεταγμένων Navtex στον χάρτη Περιοχή Προαγγελιών προς ναυτιλλόμενους A. 52.25 North 004.26 East B. 52.23 North 004.32 East C. 52.09 North 004.20 East D. 52.11 North 004.14 East A B D C Με την κατάλληλη σύνδεση στο σύστημα ECDIS του δέκτη NAVTEX είναι δυνατή η γραφική προβολή των συντεταγμένων που περιέχονται στο μήνυμα NAVTEX. Στην οθόνη μας βλέπουμε τον τρόπο που γίνεται η γραφική προβολή αυτή (κλικ)

RADAR screen merge Ships passing strait Radar image Πλοίο Οι προβαλλόμενες πληροφορίες μπορεί να περιέχουν ταυτόχρονα πληροφορίες RADAR και ARPA. H προβαλλόμενη εικόνα του RADAR πρέπει να έχει την ίδια κλίμακα και διεύθυνση (Orientation) North-up. Αλλοι τύποι διεύθυνσης (π.χ. Head-up) επιτρέπονται. Ο Τύπος λειτουργίας True motion είναι υποχρεωτικός. Άλλοι τύποι λειτουργίας επιτρέπονται

ECDIS – Technical requirements IMO resolutions A.817(19) – Πρότυπο απόδοσης για ECDIS A 694(17) – Γενικές απαιτήσεις A.813(19) – Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα A.686(17) & A.830(19) – Συναγερμοί & ενδείκτες IEC standards 61174 – ECDIS – Technical requirements 60945 – Testing 61162 – Digital Interfaces Τεχνικές απαιτήσεις ECDIS Πρότυπα IMO: IMO Resolution A.817(19) – Πρότυπα απόδοσης για ECDIS IMO Resolution A 694(17) – Γενικές απαιτήσεις ραδιοεξοπλισμού GMDSS και Ηλεκτρονικών ναυτιλιακών βοηθημάτων IMO Resolution A.813(19) – Γενικές απαιτήσεις για την Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα του Ηλεκτρολογικού και Ηλεκτρονικού εξοπλισμού των πλοίων IMO Resolution A.686(17) & A.830(19) – Κώδικας συναγερμών & ενδεικτών Πρότυπα IEC 61174 – Τεχνικές απαιτήσεις ECDIS 60945 – Δοκιμές 61162 – Ψηφιακή διασύνδεση (Digital Interfaces)

ECDIS – Βασικό σύστημα Ηλεκτρονικός Υπολογιστής/Λογισμικό Η/Υ ναυτικού τύπου (Marinized PC) Ενδείκτης (Display) Floppy Drive CD ROM Drives (chart reader & corrections) Λειτουργικό σύστημα (operating system) Serial and digital interface (Ethernet) για προαιρετικό σταθμό σχεδίασης ταξιδιού (Nav Planning Station) Το βασικό σύστημα ECDIS αποτελείται από: Ηλεκτρονικό Υπολογιστή ναυτικού τύπου (Marinized PC) Ενδείκτη (Display) (Το προβαλλόμενο μέγεθος χάρτη θα είναι τουλάχιστον 270x270 χιλιοστά). Floppy Drive CD ROM Drives (αναγνώστης χαρτών & διορθώσεις) Λειτουργικό σύστημα (operating system) Σειριακό και ψηφιακό interface (Ethernet) για προαιρετικό σταθμό σχεδίασης ταξιδιού (Nav Planning Station)

ECDIS Console Το σύστημα μπορεί να εγκαθίσταται σε αυτόνομη κονσόλα ή (κλικ)

ECDIS - Integration ECDIS Radar/ARPA Στόχοι ARPA Wind / Weather Station Γυροπυξίδα Echosounder ECDIS Speed Log GPS / DGPS Αυτόματος Πιλότος Στο σύστημα διασυνδέονται τα εξής βοηθήματα ναυσιπλοΐας: Υποχρεωτικά GPS Προαιρετικά αλλά ουσιώδη : Radar/Arpa Γυροπυξίδα Αυτόματος πιλότος (για αυτόματη ναυσιπλοΐα) Speed-log Βυθόμετρο Ανεμόμετρο

Ας δούμε τώρα μια πλήρη εικόνα ναυτιλιακού και άλλου εξοπλισμού του πλοίου που μπορεί να διασυνδεθεί στο σύστημα ECDIS παρέχοντας ανάλογες λειτουργικές και ελεγκτικές δυνατότητες στο σύστημα όπως: Αυτόματη ναυσιπλοΐα με τον αυτόματο πιλότο Γραφική παρουσίαση συντεταγμένων μυνήματος Navtex στην οθόνη του ECDIS Αυτόματη διόρθωση χαρτών και αυτόματη συντήρηση της βάσης δεδομένων μέσω του συστήματος δορυφορικής επικοινωνίας του πλοίου Αυτόματη εισαγωγή και εκμετάλλευση πληροφοριών από άλλα ναυτιλιακή συστήματα και συστήματα παρακολούθησης του πλοίου

ECDIS – Λειτουργικές δυνατότητες Προβολή και επεξεργασία ηλεκτρονικών χαρτών Vector ή Raster Δημιουργία αρχείου χαρτών και διαχείριση τους Διορθώσεις και ενημέρωση χαρτών Προβολή λεπτομερειών κάθε αντικειμένου επί χάρτου (π.χ. σημαντήρας,φάρος κ.λ.π.) Προβολή θέσης πλοίου που παρέχει το GPS Συναγερμός ασφαλείας για ενδεχόμενο κίνδυνο προσάραξης με οπτικά και ηχητικά μέσα. Σχεδίαση και παρακολούθηση ταξιδιού Προαιρετικές συνδέσεις και λειτουργίες: Σύνδεση σταθμού σχεδίασης ταξιδιού (ECDIS Back Up) Προβολή πληροφοριών από άλλα συστήματα ναυσιπλοΐας Αποθήκευση και επαναπροβολή πληροφοριών ναυσιπλοΐας και ταξιδιού Ενσωμάτωση και προβολή εικόνας Radar Ενσωμάτωση και προβολή στόχων ARPA Εκτύπωση σχετικών πληροφοριών Οι Βασικές λειτουργίες ECDIS είναι : Προβολή και επεξεργασία ηλεκτρονικών χαρτών Vector ή Raster Δημιουργία αρχείου χαρτών και διαχείριση τους Διορθώσεις και ενημέρωση χαρτών Προβολή λεπτομερειών κάθε αντικειμένου επί χάρτου (π.χ. σημαντήρας, φάρος κ.λ.π.) Προβολή θέσης πλοίου που παρέχει το GPS Συναγερμός ασφαλείας για ενδεχόμενο κίνδυνο προσάραξης με οπτικά και ηχητικά μέσα. Σχεδίαση και παρακολούθηση ταξιδιού Οι Προαιρετικές συνδέσεις και λειτουργίες είναι: Σύνδεση σταθμού σχεδίασης ταξιδιού (ECDIS Back Up) Προβολή πληροφοριών από άλλα συστήματα ναυσιπλοΐας Αποθήκευση και επαναπροβολή πληροφοριών ναυσιπλοΐας και ταξιδιού Ενσωμάτωση και προβολή εικόνας Radar Ενσωμάτωση και προβολή στόχων ARPA Εκτύπωση σχετικών πληροφοριών (κλικ)

Vector Chart Ownship Position Ownship Vector Voyage Plan ARPA Targets (ΚΛΙΚ) η θέση του πλοίου (κλικ) η πορεία του η προγραμματισμένη πορεία του και οι στόχοι Αrpa

Pop Up window Cross Track Facility Εδώ φαίνονται το παράθυρο "pop up" (κλικ)που επιτρέπει την εισαγωγή και τροποποίηση στοιχείων για την λειτουργία της ευκολίας Cross track

Radar image integration 00 Radar image Εδώ βλέπουμε την οθόνη με ενσωματωμένη εικόνα RADAR . Οι πληροφορίες Radar είναι ευδιάκριτες(κλικ) και απόλυτα εναρμονισμένες με τον χρησιμοποιούμενο χάρτη. Αυτό επιτυγχάνεται με τις ρυθμίσεις που είναι στη διάθεση του χειριστή όπως ρύθμιση θέσης πλοίου, κατεύθυνση χάρτη και εικόνας Radar και χρησιμοποιούμενη κλίμακα χάρτη και Radar.

Chart Catalog Η συγκεντρωτική οθόνη καταλόγου χαρτών είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για την επιλογή του κατάλληλου χάρτη από τους διαθέσιμους στην βάση δεδομένων (κλίκ)

Chart Selection εναλλακτικά όμως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ίδιο σκοπό η οθόνη επιλογής χαρτών που βλέπετε εδώ

Navigation screen η οθόνη πληροφοριών ναυσιπλοΐας επιτρέπει την άμεση πρόσβαση σε όλες τις πληροφορίες ναυσιπλοΐας που είναι διαθέσιμες στο σύστημα με κατάλληλη σύνδεση του με άλλα ναυτιλιακά βοηθήματα του πλοίου

Voyage plan editor Η οθόνη σχεδίασης ταξιδιού επιτρέπει τον προγραμματισμό μικρού ταξιδιού ή τμήματος μεγάλου ταξιδιού

Resolutions and Obligations related to ENCs and ECDIS SOLAS V/2 – Nautical chart or nautical publication is a special-purpose map or book, or a specially compiled 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 institution and is designed to meet the requirements of marine navigation*. SOLAS V/9 - provision of hydrographic services ..... collection and compilation of hydrographic data and the publication, dissemination and keeping up to date of all nautical information necessary for safe navigation Means: surveying and data collection publication of charts and nautical publications chart maintenance, updating providing Maritime Safety Information (MSI)

Resolutions and Obligations related to ENCs and ECDIS UN Resolution A/58/240 “Invites the International Hydrographic Organization and the International Maritime Organization to continue their coordinated efforts, to jointly adopt measures with a view to encouraging greater international cooperation and coordination for the transition to electronic nautical charts and to increase coverage of hydrographic information on a global basis, especially in areas of international navigation and ports and where there are vulnerable or protected marine areas.” IMO Resolution A.958(23) “Invites Governments, in addition to their existing obligations under SOLAS Regulation V/9, to promote through their national maritime administrations, the use of ECDIS together with the use and further production of official ENCs.”

ECDIS Implementation Phases

Application examples Electronic Navigational Charts: NOAA ENC® OpenCPN OpenSeaMap SeaClear II

Free Data Distribution NOAA ENCs are “Free on the web” Get the ENC data in the most hands, end users and developers

ENC Data Integrating data from different sources Inshore depth areas & obstructions New channel information Updated Aids to Navigation

High Accuracy Source Digital Shoreline NOAA Hydrographic Surveys USACE Dredge Surveys

OpenCPN http:// opencpn.org OpenCPN is a free software (GPLv2) project to create a concise chart plotter and navigation software, for use underway or as a planning tool. OpenCPN is developed by a team of active sailors using real world conditions for program testing and refinement.

OpenCPN Features BSBv3 raster and S57 ENC chart support. AIS input with full target tracking and collision alerting. CM93 vector chart support, with per cell offset corrections. AIS support for SART, DSC and GPSGate Buddies. Anchor watch/alarm functions. IHO S52 compliant display of S57 vector charts. GRIB file input and display for weather forecasting. "BSB4" and "nv-chart" support through plugins. GPX Waypoint, Track and Route input and output file support. Single-chart and Quilted display modes. North-up, Course-up and Chart-up display modes. Tide and Current prediction and display by location. Moving-map display mode. Route planning with tidal support. Route navigation with ship tracking functions. Builtin great-circle routing. Waypoint navigation. Integrated weather routing through qtVlm. Dashboard for configurable on-screen display of ship's NMEA data. GPX Layers for annotation of charts. A selection of display themes. NMEA 0183 GPS interface at selectable baud rate. A growing number of plugins. Google Earth, World Magnetic Variation, Voyage Data Recorder, AIS -radar, SAR and a LogBook. OpenGL support for enhanced performance on modern hardware. Advance NMEA message handling structure, with built in multiplexer. Multi-language support. 20+ languages supported. Autopilot output support.

OpenSeaMap - The free nautical chart

OpenSeaMap Resources OpenStreetMap database Ports from the World Port Index, OpenStreetMap and SkipperGuide. The water depths were rendered from GEBCO data. Weather data were taken from the NOAA. Lighthouses were found in the List of Lights and OpenStreetMap. The links to Wikipedia are from Wikipedia and images from Wikimedia Commons. The DE gauge data came from Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (PEGELONLINE), The CH ones from Bundesamt für Umwelt, Abteilung Hydrologie. The aerial photographs are from Bing. AIS data were provided by Aegean University and ship tracking date by INTERMAR and SatPro. Inland waterway data in DE are provided by Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). The height data (ASTA GDEM) is a product from METI and NASA provided by OpenMapSurfer of Uni Heidelberg. Depth data are collected by Crowdsourcing and computed, or are provided by third parties, e.g. from Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH). The data are stored on Linux servers in a Postgres/PostGIS database and rendered with Mapnik or Osmarender and illustrated with OpenLayers. 

Application examples: http://map.openseamap.org/

SeaMapEditor: JOSM and Plugin Login   Editor Window Seamark Editing Seamark entry Harbour entry 'JOSM' is a powerful tool to edit all elements of the map with high precision. A 'plugin' helps you add nautical information to be rendered on the OpenSeaMap overlay. Seamark objects are chosen from drop-down menus and specifications can be entered manually. Only choices relavent to objects will be shown. A validity check will be performed before saving. Installation 1. install JOSM The JOSM editor is installed from the OpenStreetMap 2. install SeaMapEditor plugin 3. install seamark images Login In order to edit the map, you must register a user account.

OpenSeaMap Legal Notices Restrictions The content on this site will be monitored with the greatest possible care, however the provider does not vouch for the accuracy and completeness of the content. Usage of the content of the website is at the users own risk. Named contributions do not reflect the views of the author or the provider. Official Charts Good seamanship requires the use of official charts. OpenSeaMap is for use with other charts and cannot replace official charts. Use is at your own risk.

Application examples: SeaClear II

Challenges Awareness Next Generation products and it is necessary to improve the awareness in the maritime community. Training Complex tools with many new options & capabilities. The mariners needs guidance on how to use them properly, what they provide and what not.

Thank you!