Cartographie / La carte électronique de navigation - ENC -   

18-09-2007

Le concept D'ECDIS


[ Les comités relatifs à l'ECDIS | Les normes | Les principes de l'ECDIS | ENC vs SENC | Classification des données cartographiques ]

Les comités relatifs à l'ECDIS


Compte tenu des nouvelles capacités technologiques et des besoins d'interopérabilité (une carte électronique de navigation (ENC) doit pouvoir être utilisable sur toutes les mers du monde quel que soit le système ECDIS approuvé), le besoin en matière de sécurité maritime a alors conditionné l'établissement d'un accord général eu égard à des normes internationales ; celles-ci sont requises pour permettre à ces cartes électroniques de satisfaire aux prescriptions de la Convention SOLAS relatives à la présence de cartes à bord : "les navires doivent être pourvus des cartes (...) appropriées tenues à jour qui peuvent être nécessaires au cours du voyage". Une concertation internationale s'est alors articulée autour de trois pôles :


    l'Organisation Hydrographique Internationale (OHI) qui regroupe plus de soixante dix  services hydrographiques nationaux. Ces derniers, qui sont des "agences gouvernementales", produisent les données cartographiques officielles et apportent l'expertise nautique ; ils acceptent la responsabilité juridique de la qualité de leurs produits, qu'il s'agisse de produits papier ou numériques. Ils assument également la responsabilité de produire des mises à jour de leurs cartes ;

  l'OMI pour l'expression des besoins de la navigation et l'établissement des réglementations ; ses normes de fonctionnement constituent des documents de haut niveau. L'OMI prévoit d'élaborer un cours type sur l'utilisation pratique des systèmes de visualisation de cartes électroniques et d'information (ECDIS).

  deux organisations d'industriels, la Commission Electrotechnique Internationale (CEI) pour le contrôle et la faisabilité des spécifications système exigées par l'OHI et l'OMI, et le Comité International Radio-Maritime (CIRM) en particulier pour les transmissions de données de tenue à jour.

figure 1 : Les comités relatifs à l'ECDIS à l'OHI, les liaisons avec l'OMI, la CEI et la CIRM.

Les normes


Deux options essentielles ont servi de base aux travaux des experts :

  afin de compenser la perte de résolution et de lisibilité due aux écrans par rapport à des documents imprimés, il fallait que les données numériques puissent supporter des fonctions d'expertise nautique destinées à aider le chef de quart. De ce fait, le mode vecteur topologique fut retenu pour la fourniture des données cartographiques au détriment du mode raster qui aurait certes permis d'obtenir rapidement un fond cartographique affichable, mais un fond inerte sur lequel aucune fonction évoluée ne pouvait être appliquée ;

  les normes à développer ne devaient concerner les parties matérielles et logicielles qu'à travers des spécifications d'interfaces en entrée et sortie du système. Cette disposition permet aujourd'hui de disposer de normes robustes, adaptées aux rapides développements informatiques observés depuis 1990.


  Un ECDIS doit satisfaire à quatre types de normes :


    en tant qu'équipement électronique embarqué prévu par les dispositions de la convention internationale sur la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS), il relève des normes de fonctionnement de l'Organisation Maritime Internationale (OMI résolution A/817(19) du 15 décembre 1995 - amendée en mars 1999) ;

  en tant que carte marine, il relève des spécifications relatives au contenu cartographique du ressort de l'Organisation Hydrographique Internationale (OHI), objet des publications spéciales S-52 (5ème édition - décembre 1996) et S-57 (3ème édition - novembre 1996) ;

  en tant qu'équipement électronique, il relève des prescriptions et procédures d'essais de la Commission Electrotechnique Internationale (CEI), objet de la publication IEC 61174 (août 1998) ;

  en tant qu'équipement embarqué, il relève des procédures d'homologation définies par les administrations nationales (en France : la Direction des Affaires Maritimes et des Gens de Mer [DAMGM], sous réserve des directives européennes relatives aux équipements marins).

Les principes de l'ECDIS


Un ECDIS est défini dans la résolution de  l'OMI A817/19 section 2.1 et le Glossaire des Termes Relatifs aux ECDIS (S52 appendice 3) comme étant "un système d'information pour la navigation , pouvant être accepté comme équivalent à la carte marine actualisée, requise aux termes de la règle V/20 de la Convention SOLAS de 1974. Il permet l'affichage de l'information sélectionnée à partir d'un système de carte électronique de navigation (SENC), et de l'information de position obtenue à partir de capteurs de navigation, en vue d'aider le navigateur à préparer son itinéraire et à le contrôler. Si nécessaire, le système permet également d'afficher des informations supplémentaires relatives à la navigation."

En d'autres termes, l'ECDIS est la version acceptée par l'OMI pour remplacer les cartes papier sur les navires astreints au respect des règles de la convention SOLAS. Un ECDIS est un Système d'Information Géographique (SIG) Nautique et un système expert ; il comprend deux éléments principaux :

  une " base de données ", appelée carte électronique de navigation (ENC - Electronic Navigational Chart), qui contient sous une forme numérique adaptée toutes les informations géographiques nécessaires à la sécurité de la navigation. Cette base de données doit, comme les cartes papier, être tenue à jour, de préférence de manière automatique ; les ENC et leurs éléments de mise à jour doivent être produits et diffusés sous le contrôle des services hydrographiques nationaux. Ces derniers engagent leur responsabilité, comme pour les cartes marines papier. Cette disposition légale est en particulier nécessaire parce que le contenu de la documentation nautique engage juridiquement le fournisseur et une telle responsabilité relève naturellement de l'Etat. Pour offrir la plus grande souplesse d'affichage possible et surtout permettre la gestion automatique des alarmes et des indicateurs le format des ENC est de type vecteur topologique au format de l'OHI S57 conformément à la spécification de produit ENC (S57 Appendice B.1.).

Grâce à ce format international, la compatibilité des ENC sur n'importe quel ECDIS approuvé choisi par un armateur de part le monde est assurée.

  l'équipement embarqué permettant de visualiser et d'exploiter automatiquement d'une part les informations cartographiques (ENC) et d'autre part les position, cap et vitesse fournis en temps réel par les capteurs de navigation (récepteur de radionavigation, gyrocompas et loch). Cet équipement doit aussi recevoir et exploiter les éléments de mise à jour de l'ENC. Il assure automatiquement la gestion d'alarmes et d'indicateurs. Cet équipement doit être certifié conforme aux normes de l'OMI par les organismes responsables des autorisations d'exploitation.
La construction et la commercialisation des matériels sont du ressort de l'industrie.
  La connexion éventuelle à un radar ou à un dispositif anti-collision permet en outre de rassembler sur un écran unique les principaux éléments nécessaires à la conduite du navire. Enfin d'autres données (annotations du navigateur, prise en compte d'AVURNAV, autres bases de données thématiques...) peuvent être connectées à l'ECDIS.

figure 2 : Schéma de principe du concept d'ECDIS

ENC vs SENC


Mais alors que la nécessité d'exploiter des ENC avec l'ECDIS est largement connue, le fait que l'ECDIS n'affiche pas l'ENC mais le système de carte électronique de navigation  (SENC) l'est beaucoup moins.

La norme d'échange des données hydrographiques numérique de l'OHI, S57, est conçue pour la distribution de données hydrographiques numériques (dont les ENC). On admet que ce n’est pas la méthode la plus efficace de manipulation ou de préparation de données pour leur affichage et exploitation. Chaque fabricant de système ECDIS est libre de créer ses propres formats d’archivage ou structures de données pour que son système réponde aux exigences de fonctionnement exigées par l'OMI (A817/19).

La base de données qui en résulte est appelée le Système ENC (SENC) :
[OMI A817/19] : "la base de données résultant de la transformation par l'ECDIS en vue d'une utilisation pertinente : de l'ENC, des mises à jour de celle-ci  obtenues par les moyens appropriés, ainsi que d'autres données ajoutées par le navigateur. C'est la base de données qu'utilise effectivement l'ECDIS pour la génération de l'affichage ainsi que pour d'autres fonctions relatives à la navigation. Le SENC est équivalent à une carte papier actualisée et peut, en outre, comporter des informations provenant d'autres sources."

Les informations cartographiques seront donc fournies au moyen de la norme d'échange de l’OHI  pour les données hydrographiques numériques OHI-S57. Chaque ECDIS sera alors capable d’accepter et de convertir les données officielles des SH (ENC) dans sa propre structure interne d’archivage (système ENC ou SENC). Ces données englobent à la fois celles des ENC et celles fournies, dans un format numérique, pour la mise à jour des ENC ainsi que des informations supplémentaires.

figure 3 : transformation d'une ENC, de ses mises à jour et d'autres informations additionnelles par l'ECDIS avant exploitation fonctionnelle des données

Les restrictions suivantes sont également valables :

 La précision des données fournies par les SH sera conservée; par exemple des données des SH fournies en degrés et en dixième de degrés, devront également conserver cette précision lorsqu’elles seront converties dans les formats et structures spécifiques du fabricant et utilisées pour des calculs.

 Si le fabricant utilise la réduction des points ou le lissage des données afin de compresser les informations cartographiques dans le SENC, l’image résultant de  la carte affichée à l’échelle de l'ENC ne devra pas présenter une différence supérieure à la résolution de l’affichage par rapport à l’image de l'ENC.

 Les données des SH seront fournies sous forme de structure en cellules. Si cette structure est modifiée, les fabricants d’ECDIS devront faire en sorte de maintenir les caractéristiques.

Classification des données cartographiques


Tout comme il existe une certaine confusion entre une ENC et un SENC, il semble persister une plus grande confusion concernant :
  1. les différents types de données de carte électronique ;
  2. les différents formats actuellement sur le marché ;
  3. le statut des données : officiel si elles issues d'un service hydrographique national, ou non.
Le schéma suivant propose une classification basée sur ces critères :

figure 4 : schéma de classification des données de cartes électroniques

Considérant cette classification, toute carte électronique disponible peut être classée comme étant soit vecteur soit raster. Si elle est vecteur, elle peut être codée soit dans le format de l'OHI S57 soit dans un autre format. La carte conforme à la norme S57 ne peut être une ENC que si elle respecte la spécification de produit ENC de la norme S57 (appendice B.1.). L'origine de la carte, qu'il s'agisse d'un service hydrographique ou non n'a alors aucune influence sur le type de données (vecteur ou raster) ni sur la conformité au norme (S57 ou non). Cependant seules les cartes électroniques de type vecteur, en S57, conformes à sa spécification de produit ENC, produites et tenues à jour sous le contrôle d'un Service Hydrographique national sont des ENC. En conséquence, certaines cartes électroniques actuellement distribuées par des sociétés privées (sans contrôle d'un SH national) en tant qu'ENC ne le sont pas. Par ailleurs certains types de cartes électroniques distribuées sous le contrôle de SH nationaux ne sont pas conformes à l'ensemble des exigences rappelées ci-dessus et ne peuvent prétendre être compatibles avec les normes de fonctionnement pour ECDIS de  l'OMI.

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