LA CARTE ÉLECTRONIQUE DE NAVIGATION,
UNE CONCEPTION AVANCÉE
DE LA NAVIGATION

Yves LE FRANC

Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM)
 

L'article complet

Biographie
Yves Le Franc a rejoint le SHOM en 1992 pour définir et mettre en place un nouveau système de production cartographique. Il participe à la définition de la carte électronique de navigation. En 1997, il devient chef du service cartographie. Ce service établit la cartographie officielle à l'usage des navigateurs, sous forme imprimée ou électronique, à partir des données collectées par le SHOM

LE CONTEXTE
En France, le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine - le SHOM - est responsable de l'information nautique : collecte, validation, traitement et diffusion des informations utiles aux navigateurs, civils ou militaires, professionnels ou plaisanciers.
La carte marine imprimée est le support le plus connu de la diffusion de l'information nautique. Il s'agit d'une synthèse graphique des informations géographiques nécessaires à la sécurité de la navigation. Elle permet au navigateur de se positionner, de tracer sa route en toute sécurité et de mettre en évidence les dangers.
Au début des années 80, un nouveau concept est apparu, celui de carte électronique de navigation. En effet, les progrès de l'électronique et de l'informatique conduisirent à imaginer un système superposant à l'écran la position du navire et la carte marine numérisée. Parallèlement, les services hydrographiques se devaient de satisfaire aux évolutions considérables des modes de navigation moderne :
- forte augmentation du trafic maritime,
- multiplication des cargaisons dangereuses,
- augmentation des tirants d'eau,
- apparition des navires rapides,
- diminution des effectifs en passerelle,
- apparition de systèmes précis de radiolocalisation par satellite.
Dans ce contexte, la carte électronique s'avère être le système attendu pour garantir une navigation efficace et sûre.
En 1985 débuta la concertation internationale en vue de définir une carte électronique destinée à être homologuée au même titre que les documents imprimés officiels cités dans la convention SOLAS de l'Organisation Maritime Internationale (OMI) sur la sauvegarde de la vie en mer.
Cette carte électronique officielle est l'ECDIS - Electronic Chart Display and Information System.
La concertation internationale s'est articulée autour de trois pôles :
- l'Organisation Hydrographique Internationale (OHI) qui regroupe une soixantaine de services hydrographiques nationaux : ces derniers produisent les données cartographiques officielles et apportent l'expertise nautique ;
- l'OMI pour l'expression des besoins de la navigation et l'établissement des réglementations ;
deux organisations d'industriels, la Commission Electrotechnique Internationale (CEI) pour le contrôle et la faisabilité des spécifications 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.
Depuis 1997, un ensemble de normes et de spécifications internationales définissent l'ECDIS.

QU'EST CE QU'UN ECDIS
Un ECDIS est bien plus qu'un visualisateur de cartes numériques. Il est à la fois un système d'information géographique et un système d'expertise nautique.
- Il est capable d'afficher toutes les informations géographiques nécessaires à la navigation.
- Il allège le travail en passerelle par le positionnement en continu, par ses facilités de préparation et de suivi de route.
- Il déclenche des alarmes en fonction des circonstances de navigation.
- Il entretient le journal de navigation.
- Il facilite la tenue à jour des cartes électroniques.

L'équipement embarqué qui permet de visualiser et d'exploiter automatiquement d'une part les informations géographiques - les ENC - et d'autre part les positions, cap et vitesse fournis en temps réel par les capteurs de navigation. Les fonctionnalités du système sont définies par la norme S-52 de l'OHI. Les spécifications industrielles sont établies par la CEI.
La construction et la commercialisation des matériels sont du ressort de l'industrie.
La connexion éventuelle à un radar permet en outre de rassembler sur le même écran les principaux éléments nécessaires à la conduite du navire
Le logiciel est pourvu de fonctions d'expertise nautique susceptibles d'aider le navigateur.
Pour cela l'ECDIS comprend deux éléments principaux :
Une base de données, appelée carte électronique de navigation ou ENC - Electronic Navigational Chart - qui contient sous une forme numérique adaptée toutes les informations géographiques nécessaires à la sécurité de la navigation. Le format des ENC est de type vecteur, défini par la norme S-57 de l'OHI.
Les ENC sont produites, tenues à jour et diffusées sous la responsabilité des services hydrographiques nationaux.

LES FONCTIONNALITES
L'ECDIS interprète les données de l'ENC pour en déduire un affichage compatible avec la situation du navire et les choix du navigateur. Ainsi le navigateur a la possibilité de personnaliser l'affichage en fonction des informations qui lui sont nécessaires et en fonction des conditions de luminosité ambiante.


Les éléments bathymétriques (zones de profondeurs, roches, épaves... ) incompatibles avec le tirant d'eau du navire sont mis en évidence par une symbolique adaptée.
Le navigateur peut interroger les objets représentés (description d'un phare, d'une réglementation maritime...).
Il dispose aussi d'une palette d'outils : définition d'une route, report de relèvements et de distances, distances de garde...
Comme les cartes marines imprimées, les ENC sont organisées en gamme d'échelles, de la cartographie de détail à la cartographie générale. Dans une gamme d'échelles donnée le passage d'une ENC à l'autre est transparent pour l'utilisateur au cours de sa navigation. Il est possible de zoomer et de déplacer la zone de la carte affichée. Lorsque que le zoom demandé n'est plus compatible avec l'échelle de l'ENC, le système propose le passage aux ENC de plus grande échelle éventuellement disponibles.
L'ECDIS est capable de tenir automatiquement à jour les ENC sans risquer de les corrompre. Pour cela, les ordres de mise à jour, transmis à la mer par IMMARSAT ou par liaison télématique ne corrigent pas l'ENC elle même. Ils sont fusionnés au moment de la visualisation. Ainsi la carte affichée par l'ECDIS est à jour en permanence.

La grande richesse de l'ECDIS et de la norme S-52 de l'OHI réside aussi dans la gestion des alarmes qui correspond à la possibilité de disposer d'un système expert susceptible d'aider le navigateur. Cette assistance est d'autant plus cruciale que les conditions de navigation sont difficiles.
Selon les caractéristiques du navire (tirant d'eau, vitesse, rayon de giration) des alarmes sont déclenchées à la reconnaissance d'une circonstance potentiellement dangereuse : route vers un obstacle, route à contre sens d'un dispositif de séparation de trafic, écart à la route prévue...

LES DONNEES
Ces fonctions d'expertise nécessitent une structuration des données selon le type vecteur défini par la norme S-57 de l'OHI. L'ENC est une base de données dans laquelle chaque objet est décrit de façon sémantique et possède une géométrie. Ceci permet par exemple au logiciel de reconnaître l'intersection d'une route et d'une zone particulière.
Chaque objet décrit est interprété par l'ECDIS pour être affiché et exploité conformément à la norme S-52.
Le choix d'un format image (sorte de photocopie numérique de la carte imprimée) communément appelé raster aurait eu pour avantage la rapidité de production. Cependant l'information devient totalement inerte et les fonctions évoluées du système sont inopérantes. Cependant, les données vecteur sont longues à produire. C'est pourquoi l'OMI a adopté en décembre 1998 un amendement à la norme de fonctionnement de l'ECDIS. Il offre la possibilité d'utiliser un ECDIS dans les deux modes, vecteur et raster. Lorsque les ENC nécessaires sont disponibles, l'ECDIS les exploite. Sinon l'ECDIS peut utiliser en mode dégradé des données raster. Toutefois, des fonctionnalités importantes sont inopérantes et l'emploi simultané d'un portefeuille de cartes imprimées est imposé.
La production d'une ENC suppose de nombreux travaux. Pour établir les bases de données pour ECDIS, il ne suffit pas de copier la carte imprimée. Il s'agit d'exprimer la réalité hydrographique non plus par le dessin mais par un formalisme beaucoup plus exigeant. L'information géographique présentée sur les cartes imprimées est dérivée d'une documentation beaucoup plus volumineuse. Les levés hydrographiques en sont une source essentielle. Aussi, faut il pouvoir remonter aux informations sources. Ceci est nécessaire pour compléter les données non explicitement figurées et assurer les fonctions évoluées de l'ECDIS.
La production des ENC demande donc :
- des travaux de numérisation,
- d'enrichir la sémantique des objets,
- de structurer l'information.
Remonter aux données source est possible car la responsabilité de l'élaboration des ENC incombe à chaque état dans ses eaux de juridiction.
Il s'agit là d'un principe adopté en 1994 par l'OHI dans le cadre du schéma de base de données mondiale, appelé schéma WEND (Worldwide Electronic Navigational chart Database).

Ce schéma distingue la constitution et la tenue à jour des bases de données et leur diffusion.
La constitution et la tenue à jour des ENC sont du ressort des services hydrographiques nationaux.
Leur diffusion est du ressort de centres régionaux de coordination des ENC, appelé RENC.
Le premier RENC a commencé son service sous le nom de PRIMAR en 1999. Il est établi en Norvège et regroupe de nombreux pays européens dont la France.

CONCLUSION
Le SHOM est très actif dans le développement du concept d'ECDIS depuis le début du projet.
La promotion de l'ECDIS se justifie par les caractéristiques de la navigation maritime moderne et par la diversité des besoins qu'il permet de satisfaire.
L'ECDIS permet d'envisager de multiples développements et applications qui révolutionneront le monde de l'information nautique et maritime. La superposition de « couches » d'informations complémentaires, sur la météorologie, la géophysique ou l'océanographie, et le développement de véritables produits multimédias - combinant ENC, informations textuelles et informations audiovisuelles - offrent de vastes perspectives à une véritable « navigation assistée par ordinateur ».
L'utilisation de tels produits présente également des débouchés prometteurs à terre, que ce soit pour les systèmes de gestion du trafic maritime, la protection de l'environnement ou la gestion du littoral. Mais cette future « société de l'information maritime » reste tributaire d'efforts soutenus pour la collecte et la mise en forme des données numériques nécessaires à son avènement.

Haut de la page 

Retour au menu général

 Actes 99