Перспективы современной навигационной картографии

Для оценки перспектив применения навигационных пособий и карт на внутренних судоходных путях мной было проведено интервьюирование 10 судоводителей речных судов (ветеранов и действующих капитанов)[11]. Было предложено ответить на три вопроса:

1. Как часто Вам приходится применять в ежедневной работе в период навигации навигационные пособия?

2. Какими именно пособиями Вы пользуетесь чаще?

3. Как Вы оцениваете перспективы и необходимость создания и применения навигационных пособий?

Мнения респондентов распределились следующим образом:

1. Большинство судоводителей (70%) отметили, что навигационными пособиями пользуются «от случая к случаю», «по мере необходимости, при следовании по малоизученным участкам». 20% пользуются ежедневно (в каждом рейсе). 10% практически не применяют навигационные пособия, имеется «достаточный собственный опыт».

2. 90% применяют для прохода участков, по которым приходится ходить достаточно редко, «Атлас единой глубоководной системы», содержащий кроме навигационных карт, лоцийные описания, путевую информацию и руководства к плаванию по некоторым участкам. 90% используют радиобюллетени с «Извещениями судоводителям», «Путевой информацией» и «Метеосводкой». 20% применяют дополнительно и другие навигационные пособия. 10% не применяют никаких пособий.

3. 100% капитанов отмечают возможное ограничение количества навигационных пособий в будущем в связи с новыми возможностями и развитием науки, особенно на судах морских и класса «река-море». На речных судах атласы (карты + лоцийные описания) и «Путевая информация» будут нужны, так как они составлены на многолетнем опыте судоводителей, своевременно корректируются (Атласы ЕГС), снабжают дважды в день свежей информацией о состоянии судового хода (радиобюллетени). Капитаны на сегодняшний день не видят им полноценной замены.

Таким образом, перспективы создания и применения навигационных пособий на внутренних водных путях вырисовываются достаточно ясно. Река – это «живой организм», постоянно изменяющийся. Поэтому речные навигационные пособия требуют своевременной коррекции, а без самих судоводителей, их опыта, их сообщений о происшедших изменениях в навигационной обстановке картографам не обойтись. В то же время картография и гидрография, своевременно корректируя навигационные пособия, снабжая судоводителей свежей путевой информацией, могут помочь им в обеспечении безопасности и экономичности плавания, особенно в условиях (надеюсь!) развития интенсивности речного судоходства.

    На море напряженность судоходства в дальнейшем будет тоже непрерывно возрастать. Общее число судов, одновременно находящихся в море, не считая яхт, прогулочных катеров, рыболовецких шхун и других малотоннажных плавучих средств, число которых исчисляется миллио­нами, уже в ближайшем будущем превысит 70—80 тыс. При этом возрастут их водоизмещение и скорости. На океанских дорогах уже появились быстроходные суда с дина­мическими принципами поддержания — суда на воздуш­ной подушке, на подводных крыльях и экранопланы.

Штурман, в особенности при подходах к портам, дол­жен будет следить не только за координатами своего судна, его параметрами движения, курсом, глубиной под килем, но и за окружающими судами, прогнозировать развитие ситуации и все это в обстановке, динамика из­менений которой значительно возрастет.

В этих условиях еще более проблематичными станут способности и умения человека-оператора, в особенности в аварий­ных ситуациях, быстро обрабатывать всю поступающую к нему информацию и выполнять необходимые расчеты. Ведь возможности любого оператора ограничены инфор­мационным барьером, переход которого неизбежно по­влечет за собой ошибки и просчеты.

Отсюда очевиден вывод: дальнейший прогресс судо­вождения будет заключаться прежде всего в автомати­зации. Цель ее — освободить мореплавателя от проме­жуточных расчетных и управляющих операций, передать их компьютеру и снабдить его такой обоб­щенной и удобной для восприятия информацией, которая позволила бы быстро принимать безошибочное решение. Какие функции можно передать машине дополнитель­но к тем задачам, которые уже решаются в процессорах совре­менных навигационных комплексов?

Прежде всего, выбор пути судна. «Проигрывая» по введенным в него данным самые различные варианты, компьютер должен найти наивыгоднейший маршрут с учетом не только районов плавания, но и условий погоды.

В процессе плавания от соответствующих датчиков в ЭВМ будет поступать вся текущая информация об окру­жающей обстановке, в том числе о метеоусловиях и их прогнозе, и корректироваться выбранный маршрут.

Навигационный комплекс станет составной частью единой автоматизи-рованной системы управления судном, и выработанные им рекомендации об изменении курса или скорости будут автоматически отрабатывать соответствующими исполнительными механизмами.

Полностью автоматизированное судно уже не фан­тазия, а близкая реальность. Предполагается, что в не­далеком будущем океаны и моря будут пересекать фло­тилии автоматизированных судов. В этом случае на ве­дущем судне, оборудованном автоматизированным на­вигационным комплексом, будет находиться экипаж, уп­равляющий флотилией безэкипажных автоматизирован­ных судов, на которых будут размещены приемные уст­ройства, системы обработки и передачи информации и исполнительные механизмы.

При подходе к портам, где напряженность судоход­ства резко возрастает, на помощь судоводителю придет береговое навигационное оборудование в виде автомати­зированной системы управления судами, которая, будучи связана телеметрическими каналами с бортовым обору­дованием, точно приведет судно к нужному причалу. Со­здание таких высокоавтоматизированных систем навига­ции станет возможным благодаря широкому применению новейших достижений науки и техники.

Развитие гидроакустики поможет создать совершен­ные системы освещения подводной обстановки и исклю­чить возможность посадки судна на подводные камни и рифы. Совершенствование радиолокации будет способствовать расширению дальности ее действия в целях обеспечения загоризонтной радиолокации, т. е. освещения обстановки за пределами прямой радиолокационной видимости.

Мирный космос даст возможность запустить в небо необходимое количество спутников, способных обеспе­чить навигацию судов  непрерывной, точной и разнообразной навигационной информацией.

Для передачи навигационных данных в различные посты судна будут широко использоваться волоконнооптические световоды и светодиоды, основанные на применении стеклянного волокна, световедущая жила которого (сердцевина) окружена стеклом-оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Такие волоконно-оптические кабели будут применять как для передачи на расстояние непосредственно изображения, так и закодированных различным образом сигналов. Достоинством волоконной связи являются помехозащищенность, малая масса линий передачи и высокая надежность.

Достойное место в радиоэлектронном вооружении судна займут лазерная и телевизионная техника. С ее помощью суда легко и быстро будут швартоваться у назна­ченного причала.

Современные разработки в области микроэлектронной технологии позволили реализовать в одном кристалле кремния размером 5 мм² более полумиллиона электрон­ных компонентов и обеспечили создание микропроцес­соров. Применение микропроцессоров в технических сред­ствах навигации существенно повышает уровень их авто­матизации, точность измерения параметров, позволяет производить первичную обработку измерений, передавать ее в навигационный комплекс для последующей обработки и индикации необходимой штурману инфор­мации. Кроме того, использование микропроцессоров в навигационных приборах позволяет создавать системы с аппаратурной избыточностью, т. е. объединять приборы одного назначения в единую систему, значительно повы­шающую надежность получения информации. Например, на основе микропроцессоров несколько курсоуказателей объединены в одну систему, обеспечивающую информа­цией навигационный комплекс. При отказе одного курсоуказателя система автоматически отключает его из обработки и подключает исправный курсоуказатель, продолжая выдавать информацию о курсе в навигационный комплекс.

Цифровая навигационно-гидрографическая инфор­мация обеспечит по требованию штурмана формирова­ние электронной карты района плавания в необходимом масштабе, которая будет отображаться на экране цвет­ного дисплея навигационного комплекса.

Применение электронной карты избавит штурмана от трудоемкой работы, связанной с ведением графиче­ской прокладки, подбором и сменой необходимых на­вигационных карт по маршруту плавания, нанесения обсервованных координат места судна, выполнения графи­ческих построений при расхождении со встречными су­дами и т. п.

Основным достоинством электронной карты является оперативная возможность выводить на экран любую навигационно-гидрографическую информацию как по маршруту плавания, так и в любом интересующем штур­мана районе плавания. Информация может представ­ляться в виде карты района плавания и текстового мате­риала из руководств, лоций и других пособий для море­плавания. Использование электронной карты автомати­чески исключит возможные ошибки судоводителей при переносе места судна с карты на карту, опознавании ориентиров при плавании вблизи берега, при изменении курса по маршруту плавания и т. п.

Другим не менее важным и способствующим безо­пасности судовождения свойством электронной карты является возможность получения интегральной картины навигационной обстановки за счет совмещения на экране информации от различных источников. Наличие такого интегрального представления инфор­мации позволит вахтенному штурману постоянно без ка­ких-либо специальных расчетов оценивать навигацион­ную безопасность плавания и прогнозировать развитие навигационной ситуации.

Для представления обобщенной информации широ­кое применение найдут трехмерные многоцветные экраны на жидких кристаллах, обеспечивающие связь с другими датчиками информации и оборудованием ходового мо­стика. На таких мониторах и дисплеях с высокой разрешающей спо­собностью будет высвечиваться отображение электрон­ной карты, позволяющей индицировать место своего суд­на, намеченный путь, точки поворота, зоны опасности и навигационные знаки, совмещенное изображение радио­локационной станции и карты, благодаря чему можно в удобной форме представить место на карте не только своего судна, но и перемещение встречных и других су­дов, а также характеристики работы навигационных знаков и маяков.

Изменяя масштаб, можно оценить ближнюю окружающую обстановку и перспективную, а также высветить наиболее важную в данной ситуации картографическую информацию. Буквенно-цифровое изображение рядом с экраном высветит курс, путевой угол, глубину под килем, расстояние и курс до следующей точки поворота и другие данные.

Дополнительно на соответствующем экране оператору может быть представлен список различных режи­мов работы аппаратуры, из которых он с помощью све­тового пера или специального сенсорного устройства (как на терминалах систем оплаты услуг) может выбрать нужный.

Все рабочие операции и процедуры установки дан­ных будут выполняться с помощью автоматической под­сказки методом диалога оператора с компьютером. В ходовых рубках судов уже устанавливаются первые машины, управ­ляемые голосом человека — оператора. В дальнейшем предполагается, что и результаты своей работы машина также будет сообщать синтезированным голосом. Вы­числительные структуры обеспечат принятие решения судоводителем в сложной навигационной обстановке. Взаимодействие с компьютером станет для оператора почта таким же простым фактом, как общение людей между собой. Применение криогенной технологии, основанной на явлениях сверхпроводимости, будет способствовать су­щественному повышению точности радиоэлектронных средств, поскольку криогенные элементы обладают более низким уровнем собственных шумов и, следовательно, значительно большей чувствительностью.

Надежность технических средств навигации будет обеспечиваться системой самодиагностики и самонастройки, т. е. отказы аппаратуры будут не только заранее прогнозироваться, но и автоматически предотвращаться.

Кроме того, приборы смогут подстраиваться под усло­вия работы, т. е. отсеивать помехи, автоматически подби­рать нужную мощность излучения сигналов и т. д.

Многое из того, что будет обычным в будущем, начи­нает внедряться уже сегодня. Однако надо иметь в виду, что вся эта сложнейшая и совершенная техника может принести пользу только в тесном взаимодействии с чело­веком, в союзе человек — машина.

Судоводитель, освобожденный от трудоемкой работы, будет занят анализом обстановки и выполнением слож­ных и интересных операций — выбором режимов движе­ния, режимов работы навигационных систем и др. За ним останется руководящая роль и право принимать окончательные решения по управлению судном.

Заключение

 

Сегодня в любом порту мира капитан корабля может приобрести навигационные карты, и все они должны быть точны и единообразны, понятны без перевода для моряков и речников, говорящих на разных языках. Очень важную и ответственную работу по унификации всех навигационных карт постоянно ведет специальная международная океанографическая служба и национальные гидрографические департаменты и комитеты.

Хорошая карта – это гарантия безопасности судоходства. Сегодня многие навигационные карты (пока только морские) стали электронными, то есть они выводятся на экран компьютера прямо в судовой штурманской рубке, и на них оперативно наносят все необходимые данные: об обнаруженных опасностях, о ветрах, скорости течений и штормовой ситуации. Эти сведения поступают на судно по каналам спутниковой навигации (хотя еще какие-то 10-15 лет назад их передавали по радио, и это уже было последним словом науки!).

Капитанам, получившим флотское образование в 60-70-е годы, конечно, приходится сейчас нелегко: осваивать новую компьютерную технику без базовых знаний об Интернете и спутниковой навигации сложно. Однако и флот в одночасье не обновится и не модернизируется. Поэтому, до сих пор современные выпускники некоторых учебных заведений ещё имеют весьма смутное представление об ультрасовременных навигационных системах. Наверно, за этими системами будущее. Но никто и никогда не отменит полностью обычной бумажной навигационной карты.

*** *** ***

Поставлена последняя точка в тексте работы… Немного грустно, потому что время работы над этим текстом было для меня временем маленьких и больших открытий, узнавания чего-то нового, сомнений, советов, споров до крика, поиска и находок, размышлений.

Говорят, если можешь – не пиши. Работа написана. Возможно, не всё удалось, как хотелось[12]. Но есть надежда, что она поможет тому, кто, как и я, озадачится вопросом «А когда появились первые карты и лоции? Какими они были?» И тогда, взяв эту работу, он сможет прояснить для себя некоторые моменты истории создания и применения навигационных пособий.

 

 

Литература, картографические и навигационные пособия

 

1. Архивные документы и исторические очерки/ Сост. А.Н.Давыдов, А.А.Киличенков, М., Издательство объединения «Мосгорархив», 1996г.

2. Атлас единой глубоководной системы Европейской части СССР. Т. 3, 7, 9 (Ч. 1). М., Издательство Министерства речного транспорта, Служба судоходных путей, 1949г. 

3. Атлас единой глубоководной системы Европейской части СССР. Т. 9 (Ч. 1). М., Издательство Министерства речного транспорта СССР, Служба судоходных путей, 1982г. 

4. Атлас единой глубоководной системы Европейской части России. Т. 9 (Ч. 1). Пермь, Издательство Камского управления бассейнового пути, Служба судоходных путей, 2000г. 

5. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия (на 3 CD-R), М.: ООО «Кирилл и Мефодий», 2008г.

6. Губанов П.П. Путь в Колу. Л., «Детская литература», 1986г., 141с.

7. Давидсон А.Б., Макрушин В.А. Зов дальних морей. М., «Транспорт», 1979г., 354с.

8. Дубилет Н., Пак А. Кама. Молотовское областное гос.издательство, 1950г., 110с.

9. Иванов А.В. Железные караваны. Пермь, «Книжный мир», 2006г., 216с.

10. Иллюстрированный путеводитель по реке Каме и по реке Вишере с Колвой./ Под ред. П.В.Сюзева, Издание Типолитографии Пермского губернского правления, 1911г.

11. Карта Пермской губернии П.В.Сюзева, 1911г.

12. Земляновский Д.К. Лоция внутренних судоходных путей. М., «Транспорт», 1988 г., 224с.

13. Рябчиков П.А. Морские суда. М., «Морской транспорт», 1959 г., 632с.

14. Удачин В.С., Шереметьев Ю.Н.. Навигационные знаки и огни, судовая сигнализация. М., «Транспорт», 1988 г., 256с.

15. Хребтов А.А., Корякин В.И., Кошкарев В.Н. Курс в океане. Л., «Судостроение», 1988 г., 176с.

16. Ющенко А.П., Лесков М.М. Навигация. М., «Транспорт», 1965г., 412с.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

 

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

ЛОЦИЯ (от нидерл. loodsen — вести корабль),

1) раздел судовождения, изучающий условия плавания в водных бассейнах.

2) Руководство для плавания в определенном бассейне с подробным описанием его навигационных особенностей.

ЛОЦМАН (нидерл. loodsman), специалист по проводке судов, знающий местные условия плавания.

НАВИГАЦИЯ (лат. navigatio, от navigo — плыву на судне),

1) наука о способах выбора пути и методах вождения судов, летательных аппаратов (воздушная навигация, аэронавигация) и космических аппаратов (космическая навигация). Задачи навигации: нахождение оптимального маршрута (траектории), определение местоположения, направления и значения скорости и других параметров движения объекта. В навигации используют астрономические, радиотехнические и другие методы.

2) Период, когда по местным климатическим условиям возможно судоходство.

КАРТОГРАФИЯ (от карты и «графия»), наука, включающая теорию, методику и технические приемы создания и использования географических карт, глобусов, карт Луны, планет, звездного неба. Делится на картоведение, математическую картографию, проектирование и составление карт, историю картографии. Различают геологическую картографию, почвенную картографию, экономическую картографию, космическую картографию и т.п.

КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ, математические способы изображения на плоскости поверхности земного эллипсоида или шара. Картографические проекции определяют зависимость между координатами точек на поверхности земного эллипсоида и на плоскости. Из-за невозможности развернуть поверхность эллипсоида (или шара) на плоскости без складок или разрывов на карте неизбежны некоторые искажения геометрических свойств изображаемой поверхности. Картографические проекции различают: по характеру искажений (равноугольные, равновеликие и произвольные, включающие равнопромежуточные); по виду изображений параллелей и меридианов (цилиндрические, конические, азимутальные, поликонические, псевдоконические, псевдоцилиндрические, условные). Применение тех или иных картографических проекций зависит от назначения карты, конфигурации и положения картографируемой области.

 

КАРТЫ (от греч. chartes — лист, свиток),

1) уменьшенные обобщенные изображения поверхности Земли, других небесных тел или небесной сферы на плоскости в той или иной картографической проекции и системе условных обозначений. Важнейшее средство научного познания о Земле и обществе.

ПЛАН (от лат. planum — плоскость),

1) чертеж, изображающий в условных знаках на плоскости (в масштабе 1:10000 и крупнее) часть земной поверхности (топографический план).

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 

СПИСОК ИНТЕРВЬЮИРОВАННЫХ СУДОВОДИТЕЛЕЙ

 

 

1. Добрынин Геннадий Петрович, бывший капитан-механик теплохода «Юнга Камы», судоводительский стаж 43 года.

2. Шураков Сергей Васильевич, капитан-механик теплохода «Юнга Камы», судоводительский стаж более 40 лет.

3. Шибанов Николай Васильевич, капитан-механик теплохода «Максвелл», судоводительский стаж 25 лет.

4. Юдин Виктор Михайлович, ветеран флота, судоводительский стаж более 50 лет.

5. Скороходов Олег Николаевич, капитан-механик теплохода «ОМ-387», судоводительский стаж 34 года.

6. Батраков Виктор Васильевич, капитан-механик теплохода «Т-63», судоводительский стаж 37 лет.

7. Сидоров Евгений Александрович, капитан-механик теплохода «РТ-370», судоводительский стаж 11 лет.

8. Фоминых Андрей Глебович, капитан-механик теплохода «Ярославец», судоводительский стаж 22 года.

9. Кутявин Виктор Кириллович, капитан-механик теплохода «Костромич», судоводительский стаж 42 года.

10. Вшивков Александр Владимирович, капитан-механик теплохода «Наше дело», судоводительский стаж 36 лет.

 

 

[1] Современные ученые считают средний радиус Земли равным 6371,032 км, полярный — 6356,777 км, экваториальный — 6378,160 км. Эратосфен совсем немного ошибся в расчетах!

[2] координат

[3] Некоторые историки называют их немного иначе – «портоланы».

[4] Давидсон А.Б., Макрушин В.А. Зов дальних морей. М., 1979г., с 116 и 117.

[5] Губанов П.П. Путь в Колу. Л., «Детская литература», 1986г., 141с.

 

[6] Рябчиков П.А. Морские суда. М., «Морской транспорт», 1959 г., с 50.

[7] На Ремезовскую летопись (описание похода Ермака и Истории покорения Сибири) в своих трудах ссылаются многие знаменитые историки Миллер, Татищев, Карамзин, Ключевский, Соловьев и др.

[8] Иванов А.В. Железные караваны. Пермь, «Книжный мир», 2006г., с15.

[9] По словам Юдина В.М., бывшего инженера-инспектора Речного Регистра Камского бассейнового пути, капитана с 50-летним стажем плавания, первые такие фильмы появились незадолго до войны. Во время войны, киносъёмка фарватеров продолжалась. В 50-60-е годы, когда он обучался в Горьковском институте инженеров водного транспорта, ему приходилось не раз видеть такие фильмы.

[10] Сведения предоставлены бывшим инспектором Верхнекамского участка Судоходной Инспекции Г.П.Добрыниным.

[11] Список интервьюированных капитанов имеется в Приложении 2.

[12] В ходе работы возникли новые вопросы, и, пожалуй, их не стало меньше. Я думаю, что они станут поводом для продолжения исследования по этой теме.