Système automatique de communication et d'identification des navires permettant d'améliorer la sécurité en mer par l'assistance à l'efficacité des services de trafic des navires (VTS : Vessel trafic Services), des rapports maritimes, des opérations navire-navire et navire-terre.

Un transpondeur AIS embarqué sur un navire émet en permanence les données de position et les caractéristiques détaillées de ce navire, qui sont décodées par un récepteur AIS embarqué sur les autres navires.

Les transpondeurs type A sont exigés à bord des navires marchands répondant aux normes SOLAS.

Des transpondeurs type B de faible coût ont été conçus pour les petits navires non-SOLAS, afin de leur permettre de s'adapter volontairement au système AIS.

Les transpondeurs AIS communiquent en portée VHF leurs données de position et de route provenant d'une antenne GPS couplée. Les transpondeurs AIS classe B ont des caractéristiques similaires aux classe A, mais n'ont pas l'obligation de transmettre un certain nombre de données propres aux navires SOLAS

Le Service des Cartes Raster de l'Amirauté Britannique (ARCS) fournit des reproductions par facsimile électronique des cartes papier de l'Amirauté. Les cartes ARCS sont destinées à être utilisées par un large éventail d'applications de navigation. Les mises à jour se font par voie de ré-édition.

Il existe près de 3000 cartes couvrant la majeure partie des ports et des routes du globe.

Système intégré au RADAR permettant l'acquisition et le suivi automatique des cibles. Le logiciel analyse les routes et les vitesses des cibles et détermine les risques de collision, activant le cas échéant des alarmes paramétrables.

Service de distribution des cartes ENC pour les ECDIS. C'est le format SENC de l'Amirauté Britannique.

Agence Fédérale Maritime et Hydrographique Allemande, fournisseur centralisé de multiples services maritimes publics et privés. Le site du BSH est accessible en anglais.

Les cartes ENC sont classées en 6 catégories. La catégorie d'une ENC est normalement liée à son échelle :

Une expression très large pour décrire les données, les logiciels et les systèmes électroniques capable d'afficher l'information cartographique. Une carte électronique peut être, ou non, équivalente à la carte papier requise par l'organisation SOLAS.

Méthode de représentation digitale d'une carte par une matrice de pixels et points de grille. Les cartes raster (matricielles) sont des cartes papier scannerisées et géo-référencées. Contrairement au format vectoriel, aucune information supplémentaire ne peut y être ajoutée. Les cartes raster ne sont pas compatibles avec les fonctionnalités des ECDIS. Par exemple il est impossible d'effectuer un suivi automatique de route : pour se faire, les informations de lignes de sondes, contours de côte, etc. sont indispensables, alors qu'elles sont indisponibles dans le format raster.

Les cartes raster sont à la base des ECS.

Les avantages du format raster sont :

• Faciles à produire et d'un faible coût. Il suffit seulement de scanner les cartes papier.
• Faciles à mettre en oeuvre. Le défilement des cartes est plus rapide que dans le format vectoriel.
• Les utilisateurs sont familiarisés avec le graphisme et la symbolique des cartes papier.

Les inconvénients sont :

• Inutilisables avec les ECDIS.
• Les données cartographiques ne sont mises à jour que par voie de ré-édition

Cependant, l'Amirauté Britannique (UKHO) fournit les cartes ARCS dans le format raster, et l'administration américaine (NOAA) un catalogue de cartes raster RNC. Elles présentent toutes les garanties de conformité avec les cartes papier, bien que n'étant pas conformes aux ECDIS.

Un vecteur est une connexion directe entre deux points, chacun étant déterminé par deux jeux de coordonnées, ou bien par la direction et la distance issues d'un point déterminé par un jeu de coordonnée, ou encore issues d'un point dans un espace vectoriel défini par un jeu de coordonnées relativement à l'origine d'un système de coordonnées.

La carte vectorielle utilise une méthode de représentation digitale de chaque élément individuel la constituant par des points, des lignes et des polygones décrits par leurs coordonnées et un(des) code(s) approprié(s).

Les cartes ENC sont constituées à partir d'une base de donnée dont le contenu, la structure et le format sont standardisés, conçue pour une utilisation avec un ECDIS. L'ENC est l'équivalent des plus récentes éditions de cartes papier, et peut contenir des informations nautiques additionnelles (ex. Instructions Nautiques).

Les avantages du format vectoriel sont :

• La fonction zoom (agrandissement/réduction) ne modifie pas la dimension des éléments rapportés sur la carte (noms, marques, etc.).
• Haute précision : certaines cartes vectorielles sont capables d'une précision de 2 cm à la surface du globe.
• Des informations additionnelles peuvent être stockées directement dans les données.
• La rotation des cartes peut se faire plus facilement, et sans perte de donnée, qu'avec le format raster.
• La facilité de mise à jour des éléments de la base de donnée.

Les inconvénients sont :

• Coûts et délais de production très importants.
• L'aspect des cartes vectorielles n'est pas toujours très esthétique, quoique plus fonctionnel.

• Official ENC: Données S-57 produites conformément aux Spécifications de Production ENC de l'IHO et conçues par un service hydrographique gouvernemental autorisé ou une institution équivalente.
• Derived ENC: Données S-57 compatibles avec les Spécifications de Production ENC de l'IHO, conçues par le secteur privé mais dérivées des sources officielles fournies par un service hydrographique gouvernemental autorisé ou une institution équivalente.
• Private ENC: Données S-57 produites, conçues et packagées par le secteur privé.

Service Hydrographique du Canada, dépendant du Ministère des Pêches et des Océans, le CHS fournit également un service de cartes marines interactives par la mise à disposition publique d'un Géoportail.

Le GPS différentiel utilise les corrections de position émises par une station terrestre a proximité, qui elle-même analyse en temps réel l'écart de position reçue du système GPS et sa propre position absolue pré-calculée. Cette "différence" de position est envoyée aux récepteurs DGPS et corrige en permanence la position reçue par eux. Encore utilisé pour des activités très spécifiques (balisage, travaux maritimes) ce système est devenu obsolète avec la mise en service depuis 2003 des SBAS.

DirectENC est le format SENC propriétaire de la société SevenCs utilisé par ses logiciels ORCA. Il simplifie et accélère le chargement des ENC et leur manipulation. Comme les ECDIS, il fonctionne sur toutes les plateformes, WindowsNT/95/98/XP ou Unix.

Le format DirectENC a été approuvé par l'Agence Fédérale Maritime et Hydrographique d'Allemagne (BSH). Ce qui implique que DirectENC peut être utilisé pour la distribution officielle des données ENC.

Système d'information de navigation considéré comme équivalent des cartes marines papier, affichant les informations sélectionnées depuis la base de données cartographiques mise à jour et conforme aux règles V/19 et V/27 de la Convention SOLAS, et intégrant les données de position GPS et, optionnellement, les données provenant d'autres capteurs. De ce fait, un ECDIS assiste les navigateurs dans la planification de leur route et, grâce à une position permanente, dans le contrôle de cette route. Seul un ECDIS peut être reconnu comme équivalent des cartes imposées par la règle V/20 de la Convention SOLAS si il satisfait aux spécifications de l'IMO et de l'IHO.

Système de carte électronique : acronyme désignant de manière générale un matériel permettant la lecture de cartes électroniques, mais ne répondant pas aux spécifications standard IMO pour l'ECDIS. Un ECS est considéré comme une aide à la navigation, à utiliser conjointement avec les documents papier officiels.

Base de donnée développée par les services hydrographiques nationaux dont le contenu, la structure et le format sont standardisés. Elle permet de concevoir des cartes pour une utilisation avec un ECDIS. L'ENC est l'équivalent des plus récentes éditions de cartes papier, et peut contenir des informations nautiques additionnelles (ex. Instructions Nautiques). Voir Cartes vectorielles pour plus de détails.

• Le format XML

XML (eXtended Mark-up Language) est un langage de balisage, qui a pour fonction de dissocier le fond (nature des données), de la forme (par exemple, l'apparence ou le rendu graphique dans un navigateur).

Les différentes balises correspondent au schéma XML défini, en quelque sorte la structure de la base de données. Pour s'assurer qu'il n'y a pas d'erreurs sur la mise en forme du schéma et des balises lorsque l'on intègre des fichiers, on utilise un validateur XML.

• Le format GPX pour l'échange de données GPS

Format de mise en forme des données GPS basé sur XML, est en passe de devenir un format standard pour échanger les données entre récepteurs GPS, SIG et autres applications de webmapping interactives.

Le format GPX permet aux utilisateurs de GPS de partager plus facilement les données extraites de leurs appareils avec d'autres utilisateurs, en évitant que les formats de fichiers propres aux appareils y fassent obstacle.

• Le format KML pour le géoréférencement

Le format de fichiers KML créé par Google Earth, format de fichiers textes également dérivé de XML, permet de décrire une série d'objets géoréférencés. Ceux ci peuvent être de simple points remarquables comme un batiment, une intersection, un sommet ou peuvent être encore des traces GPS avec ou sans l'altitude. Les fichiers au format KMZ sont des KML compressés ZIP. Le format KML offre de nombreuses fonctionnalités, devenant un véritable SIG. Ce format est en voie de devenir un standard.

• Le format CSV (Comma-separated values)

CSV est un format de fichier informatique représentant des données tabulaires. Il s'agit d'une forme très simple de base de données, où chaque ligne est un enregistrement et où les champ sont séparés par un caractère prédéfini (en général une virgule).

Ce format est utile pour échanger des données entre des bases de données n'ayant pas d'autre format de fichier en commun. C’est notamment un format ouvert (non propriétaire).

En français SMDSM - Système Mondial de Détresse et de Sécurité Maritime. Service de communication et de coordination mondiale pour le sauvetage en mer et la diffusion des informations de sécurité maritime Maritime Safety Information (MSI).

Système mondial de navigation par satellites, mis en place par le Département de la Défense des États-Unis.

Le système GPS repose sur un réseau minimum de 24 satellites artificiels orbitant à 20 200 km d'altitude. Ces satellites émettent en permanence un signal complexe (code pseudo-aléatoire) daté précisément grâce à leur horloge atomique, ainsi que des éphémérides permettant le calcul de leurs coordonnées prédites.

Un récepteur GPS qui capte les signaux d'au moins quatre satellites peut, en mesurant les écarts relatifs des horloges, connaître sa distance par rapport aux satellites et, par trilatération, situer précisément en trois dimensions n'importe quel point placé en dessous des satellites GPS (avec une précision de 15 à 100 mètres pour le système standard).

Le GPS est ainsi utilisé pour localiser des véhicules roulants, des navires, des avions, des missiles et même des satellites évoluant en orbite basse.

Concernant la précision, le GPS étant un système développé pour les militaires américains, une disponibilité sélective (selective availability) a été prévue. Certaines informations peuvent ainsi être chiffrées et priver les personnes qui ne disposent pas des codes de la précision maximale. Pendant de nombreuses années, les civils n'avaient accès qu'à une faible précision (environ 100 m). Le 1er mai 2000, le gouvernement américain a mit fin à cette dégradation volontaire du service. Depuis, il est courant d'avoir une position précise à 20 mètres ou moins, qui est aujourd'hui considérablement améliorée par les SBAS.

GRIB est un format de fichier pour le stockage et le transport de données météorologiques sur points de grilles, pour les sorties des modèles de Prévision Numérique du Temps (Numerical Weather Prediction). Il est conçu afin d'être auto-descripteur, compact, et utilisable tel quel d'une architecture informatique à une autre. Le format standard GRIB est conçu et maintenu par l'Organisation Météorologique Mondiale (WMO) et approuvé pour un usage opérationnel depuis 1985. Le format GRIB édition 1 est mondialement utilisé. Un format GRIB édition 2, enrichi et étendu, a été introduit pour répondre à la demande croissante de données à transmettre, et son usage se généralise progressivement. Voir Modèles de prévisions.

L'IHO coordonne les activités des différents services hydrographiques nationaux, travaille à la standardisation de la cartographie maritime mondiale, émet des avis et conseils pour aider les pays à développer les domaines de la veille hydrographique et la production des cartes et publications nautiques.

Les publications de l'IHO sont à la base de la création des ECDIS.

Officiellemnt IMCO, Organisation Consultative Maritime Inter-gouvernementale, l'IMO est l'agence spécialisée des Nations Unies responsable du domaine de la sécurité maritime, de l'efficacité de la navigation et de la protection de l'environement maritime. L'IMO est à la source de nombreux instruments légaux, dont le plus connu est la Convention SOLAS.

Les fichiers GRIB peuvent être issus de différents modèles numériques de prévisions météorologiques. Chacun de ces modèles possède des spécificités qui le destinent à un usage et/ou une couverture particulière.

USA

• GFS (Global Forecast System) : modèle géré par le National Centers for Environmental Prediction (NCEP), une entité du National Weather Service (NWS) du NOAA. Le GFS est actualisé quatre fois par jours (00 UTC, 06 UTC, 12 UTC, 18 UTC) pour 384 heures. Il calcule avec une maille d'environ 55 km (0,5°) pour 3,5 jours (84 heures), puis d'environ 80 km de 3,5 à 7,5 jours (180 heures) , et enfin de 110 km (1°) pour le reste jusqu'à 16 jours (384 heures). Ce modèle propose de nombreux paramètres et est relativement fiable jusqu'à 5/6 jours, son point faible se situe au niveau de la prévision des phénomènes de basses couches (brouillards).
• GEFS : modèle ensembliste comportant 20 scénarios GFS, ce modèle est fiable à long terme et permet grâce aux différents scénarios de connaître le degré de fiabilité d'une prévision.
• WW3 (WAVEWATCH III) : Modèle de prévisions d'état de la mer du NOAA. Les données sont fournies avec une maille de 1°x1,25°, prévisions par pas de 3 heures et échéances jusque 180 heures, mises à jour toutes les 6 heures. Les prévisions de vent du modèle WW3 ne concernent que les océans. Le modèle ne génère pas de prévision pour les mers fermées, telles que Méditerrannée, Baltique, Mer Noire.
• WRF (Weather Research and Forecasting) : système numérique méso-échelle de nouvelle génération pour les prévisions météo. Il est conçu à la fois pour des prévisions opérationnelles et les besoins de la recherche atmosphérique. Le modèle WRF est une collaboration entre plusieurs centres de recherche météorologiques américains. Il est mis à jour 4 fois par jour et donne 78 heures de prévision par pas de 1 heure. Les prévisions incluent la vitesse et la direction du vent, les rafales, la température, la couverture nuageuse totale et les précipitations.

EUROPE

• UKMO (United Kingdom Meteorological Office) : modèle du MetOffice, l'organisme météo du Royaume-Uni, actualisé deux fois par jour (07 UTC, 19 UTC). Ce modèle est très bon pour prévoir les phénomènes de basses couches, à long terme il est fiable mais a tendance à diminuer de manière parfois abusive les cyclogénèses.
• IFS (Integrated Forecast System) : modèle du ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts), en français CEPMMT (Centre Européen de Prévisions Météo à Moyen Terme), d'après les différents comparatifs ce modèle est le plus fiable sur les longues échéances.

METEO-FRANCE

• ARPEGE : couvre l’ensemble de la planète avec une maille sur la France de 15 km. Il permet de prévoir les phénomènes de grande échelle (dépressions, anticyclones) qui parcourent le globe. Arpège est utilisé pour la prévision jusqu’à trois jours d’échéance sur la métropole, les DOM-TOM, les domaines maritimes et les zones d’intérêt pour la France. Au-delà de trois jours, Météo-France utilise le modèle IFS du CEPMMT.
• ALADIN : Centré sur l’Europe de l’Ouest, Aladin possède une maille de 10 km. Alimenté par les simulations d’Arpège, il permet de prévoir le temps sur la France jusqu’à 2 jours et demi d’échéance. Aladin-France a un domaine limité (3000 km) mais il peut être exploité dans n’importe quelle région du monde en fonction des besoins.
• AROME : Constitue le troisième niveau de la "chaîne" de prévision numérique de Météo-France. Disposant d’une maille de 2,5 km, son domaine est limité à la France métropolitaine. Arome est alimenté par Aladin qui se nourrit des simulations réalisées par Arpège. Arome ne remplace pas les autres modèles : il délivre des informations supplémentaires, "zoomées" sur l’Hexagone et bien plus détaillées, essentielles aux prévisionnistes pour anticiper et localiser les phénomènes météorologiques de petite échelle potentiellement dangereux.

Informations concernant la sécurité maritime : avertissements météorologiques et pour la navigation, bulletins météorologiques, alertes de détresse ainsi que tous messages urgents concernant la navigation maritime. Les mises à jour ECDIS sont considérées comme MSI.

Les cartes Navionics Gold+ sont des cartes vectorielles privées (PrivateENC). Elles sont conçues pour être d'une lecture proche des cartes papier, mais avec une fonction de langage de description permettant l'affichage d'informations texte en cliquant sur les symboles de la carte. Elles présentent une interface continue et un zoom intégral de la plus petite à la plus grande échelle. Elles utilisent le système géodésique WGS84 et sont conçues à partir des données fournies par les principaux services hydrographiques mondiaux. Comme les cartes raster, elles ne sont mises à jour que par ré-édition.

Elles représentent un compromis particulièrement adapté à la navigation de plaisance.

La National Marine Electronics Association est une association sans but lucratif, composée de fabricants, distributeurs, revendeurs, institutions d'éducation et d'autres organismes ayant en commun un intérèt dans l'emploi des instruments électroniques de navigation. Un standard NMEA définit une interface électrique et un protocole de données pour la communication entre les instruments de navigation.

Le standard NMEA 0183 a un débit de 4800 bauds et comporte plusieurs phrases de données ASCII. Les instruments et périphériques répondant à ce standard sont assurés de communiquer parfaitement et de se reconnaître mutuellement.

NMEA 2000 définit un nouveau protocole de communication en réseau à grande vitesse conçu spécialement pour les bateaux. Il peut accepter jusqu’à 50 périphériques possédant 254 adresses chacun et des transferts de données jusqu'à 250 Kb/s. Il est multi-émetteur/multi-récepteur.

Conçu pour fonctionner dans des environnements rigoureux et exigeants, NMEA 2000 utilise une paire de fils différentiels, choisie pour son insensibilité aux parasites, qui permet jusqu'à 200m de longueur en milieux perturbés.

Ce protocole emploie l'arbitrage de messages basé sur la priorité. Des champs d'identification et de données ont été modifiés et adaptés à la marine.

Le système est de type Plug & Play, les périphériques sont identifiés par le système dès leur branchement, comme pour les ports USB. L’installation en est donc grandement simplifiée.

Administration américaine chargée des océans, de la météorologie et de la climatologie. Le NOAA comprend de nombreux départements, dont le service cartographique dépendant de l'Office of Coast Survey et le National Ocean Service en charge de l'océanogaphie et de la navigation. Equivalent du SHOM et de Météo France réunis.

Détection et estimation de la distance par ondes radio, ou plus simplement radiorepérage. Radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes radio, qui sont réfléchies par la cible et détectées par un récepteur, souvent situé au même endroit que l'émetteur. La position est mesurée par le temps de retour du signal et la vitesse est mesurée à partir du changement de fréquence du signal par effet Doppler. Le système produit une image sur un écran ou se dessine les éléments réfléchissant environnant : traits de côte, navires, bouées, etc. Voir ARPA.

Centres régionaux de coordination des ENC chargés de leur diffusion et de leur mise à jour. Les RENC alimentent une base de donnée mondiale à partir des ENC produites par les différents pays après contrôle de leur conformité aux normes. Il existe actuellement deux RENC : PRIMAR-Stavanger en Norvège et IC-ENC au Royaume-Uni, disposant chacun de réseaux de distributeurs pour commercialiser les ENC.

Plusieurs standards et réglementations concernant l'ECDIS ont été développés. De tous les standards concernant l'ECDIS les S-57 et S-52 sont les plus importants, car ils fournissent une description compréhensible des fonctionnalités et des capacités d'un ECDIS.

• S-57 IHO Special Publication No. 57 : Le Standard de Transfert pour les Données Hydrographiques Digitales contient la définition du format d'échange. Les classes d'objet ainsi que leurs attributs conçus pour décrire la réalité et la traduire dans une base de données digitale sont définis dans l'Appendice A.
• S-52 IHO Special Publication No. 52 : La Spécification pour l'Aspect et l'Affichage du Contenu des Cartes décrit le style de présentation obligatoire de informations à afficher suivant la catégorie de carte à l'écran, les spécifications des couleurs et des symboles, et les exigences de présentation pour un ECDIS.

• S-63 IHO Special Publication No 63 : décrit le standard recommandé pour la protection des informations ENC. Il définit les principes de sécurité et les méthodes à mettre en oeuvre pour s'assurer que le schéma de protection est correctement respecté.

Le standard S-63 est basé sur le schéma de protection développé et mis en oeuvre par Primar et Primar-Stavanger dans leur offre de services. C'est le format S-57 encrypté.

Système d'Augmentation [de la précision] Basé sur les Satellites. Mis en service opérationnel par les USA en 2003, ces systèmes ont été mis en place progressivement par l'Europe et le Japon. La Chine (SNAS) et l'Inde (GAGAN) sont en cours de déploiement. Les SBAS corrigent les signaux du système de positionnement GPS et diffusent les données de correction pour ce système aux récepteurs GPS. Les programmes opérationnels pour le GPS sont :

• WAAS - Wide Area Augmentation System : Développé aux USA avec 3 satellites et 25 stations terrestres, pour une précision de l'ordre de 3 mètres, verticale et horizontale.
• EGNOS - European Geostationary Navigation Overlay System : Système européen de complément à la navigation géostationnaire, développé par l'ESA en Europe, avec 3 satellites et 40 stations terrestres, pour une précision de l'ordre de 2 mètres, verticale et horizontale.
• MSAS - Multi-Functional Satellite Augmentation System : Développé au Japon avec 2 satellites.
• GAGAN - GPS Aided Geo Augmented Navigation : En cours de déploiement par l'Inde avec un satellite, devrait être opérationnel en Mai 2011.

Le message émis par les SBAS est compatible avec la structure du signal GPS. Il peut donc être lu par tous les récepteurs GPS standard sans équipement de réception complémentaire. Dans la pratique, les récepteurs récents possèdent un canal dédié à la réception des signaux SBAS.

SENC signifie carte électronique de navigation fonctionnelle. Un ECDIS ne traite pas directement le contenu d’une ENC aux fins d’affichage. Il convertit chaque ENC du format ENC S-57 en un format interne appelé SENC. Il est optimisé pour les routines de création d’images cartographiques. Ces routines ne sont pas normalisées, elles font partie du savoir-faire logiciel des fabricants d’ECDIS.

Le format SENC diffère entre les ECDIS des différents fabricants. Contrairement au format ENC uniforme commun, le format SENC est la propriété de chaque fabricant d’ECDIS.

Service français de conception et d'édition des cartes et de la documentation maritimes, dépendant de la Marine Nationale. Le SHOM participe également à la réalisation des ENC pour la zone qui le concerne.

Système d'information capable d'organiser et de présenter des données alphanumériques spatialement référencées, ainsi que de produire des plans et des cartes. Ses usages couvrent les activités de traitement et diffusion de l'information géographique. La représentation est généralement en deux dimensions, mais un rendu 3D ou une animation présentant des variations temporelles sur un territoire sont possibles.

SOLAS est une convention internationale pour la sécurité des navires définie par l'IMO. Ce réglement est adopté par la majeure partie de la flotte de commerce mondiale.

Service Hydrographique dépendant du Ministère de la Défense du Royaume Uni. L'UKHO est en outre propriétaire des sociétés allemandes SevenCs (conception de logiciel d'ECDIS) et Chartworld (distribution de cartes marines ENC en ligne).

Base de données de cartes électroniques de navigation mondiale développée par l'IHO, servant de modèle pour le réseau de distribution des services ENC aux navires équipés d'ECDIS.

Un réseau commun de données ENC, basé sur les standards de l'IHO, conçu spécifiquement pour faire se rencontrer les besoins du trafic international maritime utilisant les ECDIS, et qui se conforme aux standards de performance de l'IMO.