Endbericht zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben ISIMAT. Interaktives Schiffsverkehrsmanagement-Tool. Teilprojekt 2:

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1 zum Foschungs- und Entwicklungsvohaben ISIMAT Inteaktives Schiffsvekehsmanagement-Tool Teilpojekt 2: Stuktuen, Schnittstellen, Domänenstategie Hambug, den Das diesem Beicht zugunde liegende Vohaben wude mit Mitteln des Bundesministeiums fü Bildung, und Foschung unte dem Födekennzeichen 03SX57B gefödet. Die Veantwotung fü den Inhalt diese Veöffentlichung liegt bei den Autoen.

2 Ausfühende Stelle: Technische Univesität Hambug-Habug AB 3.4 Maitime Logistics / ISSUS Schwazenbegstasse Hambug Pojektleitung: Pojektduchfühung: Pof. Jens Foese D. Svenja Töte Dipl. Infom. Sonja Hoye Autoen: S. Töte, J. Foese, S. Hoye

3 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsvezeichnis... II Einleitung... 2 Aufgaben des Teilpojektes Poblemanalyse und Nutzeanfodeung Vekehsmanagement (VTS/VTMIS) Funktionale Achitektu Funktionsbeeinflussende Paamete Kommunikationsachitektu Kommunikationsnetzwek Infomationsobjekte de Kommunikation Daten-Analyse und Szenaien Szenaien Anwendungsfunktion Schiffsvekehsaumbedaf dynamische Domäne Das Konzept de Schiffs-Domäne Emittlung de Geometie de Domäne fü ISIMAT Die Domäne-Paamete und ihe Faktoen im Planungstool ISIMAT Schnittstelle zum Veifiziee Konzept fü die ECDIS-Anbindung Validieung Anhang Einflussfaktoen Funktionen im Domänenmodell Disketisiee Bahnkuve Funktionen zu Beechnung de Domänepaamete eines Schiffes Gefähdungswete fü Segmente Koodinaten de Domäne eines Schiffes Nomenklatu Abküzungsvezeichnis Tabellenvezeichnis... 8 Abbildungsvezeichnis Quellenvezeichnis Document Contoll sheet II

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5 EINLEITUNG Die Schiffsgößen, insbesondee die von Containeschiffen, nehmen schnelle zu als mit Ausbau- und Vebesseungsmaßnahmen de Häfen und de Seewassestaßen gefolgt weden kann. De Ladungsumschlag ist ein bedeutende Witschaftsfakto fü die deutsche Küstenegion und de einzige Witschaftsbeeich mit wachsende Beschäftigung. Die intenationale Schifffaht als Kunden de Häfen ist jedoch auf die deutschen Häfen nicht angewiesen, ih stehen Altenativen in den Nachbaländen zu Vefügung, die sie kuzfistig nutzen können, wenn Witschaftlichkeit und Sicheheit nicht meh den Ewatungen entspechen. Das Anwachsen de Schiffsgößen hat eine Zunahme de Schadenspotenziale von Einzelunfällen zu Folge, d.h. schon die Ehaltung de dezeitigen Sicheheit (Rezipokwet des quantifizieten Risikos) efodet eine Vebesseung de technischen, opeativen und vehaltensbeeinflussenden Maßnahmen. Die sozial-ökonomische Ewatungshaltung, die sich duch die von den Umweltvebänden fomulieten Anfodeungen manifestiet, ist abe nicht statisch sonden füht zu eine Veschäfung de Sicheheitsbedingungen, deen Einhaltung von de Politik und de Vewaltung ewatet weden. Summa summaum ezwingen witschaftliche und sicheheitsbezogene Inteessen de Bundesepublik Deutschland vebessete Vekehsbedingungen in den Hafenzufahten und auf den Seewassestaßen. Die seh aktiven Wasse- und Schifffahtsvewaltungen befassen sich po-aktiv mit diese Poblematik und weden von de Schifffaht als wesentliche Innovationsteibe wahgenommen. Die maitime Industie ist aufgeufen, mit Podukten beizutagen, die einen signifikanten Mehwet fü den Endnutze bewiken und so übe den nationalen Makt hinaus gute Absatzchancen im weitgehend global oientieten Schiffs- und Vekehssystemausüstemakt zu finden. Die Gundlage und de Anspuch an ISIMAT esultiet aus de Ekenntnis, das de Vekeh, insbesondee in langen Revieen (Seewassestaßen) mit hohe Vekehsdichte und schnell zunehmenden Vekehseinschänkungen (Begegnungs- und Übeholvebote, Langsamfahstecken) konventionell nicht meh optimal planba ist. Unübesehbae lange Bedingungs- und Wikungsketten lassen sich mental nicht meh efassen, ausweten und umsetzen. ISIMAT soll hie im esten Schitt eine Planungshilfe als stategisches Wekzeug in den Vekehszentalen bieten und späte, in einem zweiten Entwicklungsschitt zu taktischen Fahuntestützung an Bod und in den Vekehszentalen weiteentwickelt weden.

6 2 AUFGABEN DES TEILPROJEKTES 2 Zu den Aufgaben des Teilpojektes 2 gehöten zu Beginn des Pojektes die Zusammenstellung und Analyse de Nutzeanfodeungen und Pobleme de seeseitig beteiligten Akteue (Abeitspaket ). Dieses Abeitspaket bildete mit dem Abeitspaket 2 (Veantwotliche Patne Atlas) die Gundlage fü die weiteen Aufgaben. Übe einen intensiven und fotlaufenden Austausch mit potentiellen Nutzen des ISIMAT-Tools duch Einzelgespäche und Wokshops wuden elevante Geschäftspozesse zusammentagen und die Kommunikationswege efasst und stuktuiet. Die Egebnisse dieses Abeitspaketes sind im Kapitel 3 beschieben. De zweite Schwepunkt de Abeiten duch ISSUS lag in de Entwicklung eine Anwendungsfunktion fü den Schiffsaumbedaf (Abeitspaket 4). Es wude ein dynamisches Domäne-Modell entwickelt und in das Gesamtsystem eingebunden. Die Ausabeitungen hiezu sind im Kapitel 4 zu finden. Im Abeitspaket 7 oblag ISSUS die Aufgabe de Entwicklung eine Validieungsstategie und de -methoden fü die Testläufe an de Simulationsanlage Wanemünde. Die Ausfühungen hiezu sind im Kapitel 5 zusammengefasst. 2

7 3 PROBLEMANALYSE UND NUTZERANFORDERUNG 3. VERKEHRSMANAGEMENT (VTS/VTMIS) Basieend auf Befagungen und Beobachtungen ötliche Gegebenheiten wuden Infomationen übe tanspotbezogene Abeitsabläufe zusammengestellt und bewetet. Schwepunkt de Befagungen duch ISSUS liegt im Beeich de Vekehszentalen. 3.. Funktionale Achitektu In den Vekehszentalen (VTS) weden vielelei Infomationen aus Seefunk und Landtelefonvekeh, Infomationen aus Datenübetagung und von Landadaschimen ausgewetet, um Schiffe auf ihem Weg duch die Reviee vo Kollisionen und Gundbeühung zu schützen, ihe Duchfaht zu eleichten und zu beschleunigen. An diesen beiden Zielen, zum einen die Sicheheit des Seevekehs duch Reduzieung potentielle Gefahen und Risikominimieung fü Pesonen, Mateial und Umwelt und zum andeen die Leichtigkeit des Seevekehs (Maximieung de Kapazität de Wassewege, Reduzieung de Reisezeit) zu gewähleisten, oientieen sich die Aufgaben und Abeitsabläufe innehalb de Vekehszentalen. Zu Dastellung dieses komplexen Systems wid eine funktionale Achitektu vewendet (s. [ 2 ]), die im nachfolgenden beschieben wid. Abbildung : Funktionale Achitektu (nach Jens Foese) 3

8 An obeste Stelle in de funktionalen Achitektu de Vekehszentalen (s. Abbildung, in Anlehnung an die WATERMAN-Achitektu [ 4]) stehen die Ziele Sicheheit und Leichtigkeit des Seevekehs. An diesen beiden Zielen, die Sicheheit und die Leichtigkeit des Seevekehs in den Revieen zu gewähleisten, oientieen sich die Aufgaben und Pozesse innehalb de Vekehszentalen. Zu den Aufgaben im Tanspotpozess zum Eeichen de Ziele gehöen die unten aufgefühten Beeiche: Efassen und Übewachen des Schiffsvekehs und de Bedingungen Vekehsmanagement Voausplanung Vekehsablauf Untestützung de Schiffsfühung Unfallvehütung Notfall-Planung und Plan-Duchfühung Um diese Aufgaben zu efüllen, weden in den Vekehszentalen folgende Dienste angeboten (s. [ 3]):. Infomations- Sevice 2. Navigationsuntestützungs- Sevice 3. Vekehsoganisations- Sevice 4. Regeln und Bestimmungen 5. Koopeation mit andeen Beteiligten Nicht zu venachlässigen ist ein sechste Beeich de intenen Dienste, de als Untestützung de Abeitsabläufe bezeichnet weden kann. Diese Pozesse untestützen bzw. gaantieen die velässliche und effiziente Duchfühung de Dienste, indem die pesonelle Ausstattung (z.b. Einstellung qualifizieten Pesonals, Ausbildung), Ehaltung de Dienste, Qualitätssicheung und andee intene Aktivitäten sichegestellt weden. 4

9 Abbildung 2: VTS Dienste (nach Jens Foese) Diesen Diensten liegen zu ihe Gewähleistung Funktionen und deen Inteaktionen zu Gunde. Diese Funktionen sind in de nachfolgenden Tabelle aufgefüht. Tabelle Infomations-Sevice. Funktion Veantwotlichkei t Anbiete Nutze Bemekung.. Schiffsdaten (z.b. Name, Kennzeichnung, Abmessungen, Ladung).2. Schiffsfahplan VTS Agent, Schiffsfühung VTS AIS VTS Schiffsfühung VTS zukünftig AIS (z.b. Position, Absichten, Ziel).3. Vekehsinfomation VTS VTS Schiffsfühung (stündlich, Vekehslage).4. Hafen- und Wasseweg-infomation (egelmäßig in Bezug auf Abstände zu Fahwasselinie ode zu Fahwassetonnen, stündlich: Zustand de Wassestasse, Zustand Schiff-fahtszeichen).5. Meteoologische Infomation (stündlich, Wettelage, Sichtweiten) VTS VTS Schiffsfühung VTS Meteoologische Dienst Schiffsfühung VTS 5

10 .6. Hydogaphische Infomationen (stündlich, Wassestände).7. Hilfe zu Navigation (Wanung vo Kollision und Gundbeühung, Vehalten bei Falschfahen, Angabe von Kollisionsgegne, Standot, Fahzeugtyp, Länge, Abstimmung de Manöve zu Kollisionsvemeidung).8. Kommunikationskanal und Inhalt VTS Hydogaphisches Institut Schiffsfühung VTS VTS VTS Schiffsfühung VTS VTS Schiffsfühung Tabelle 2 Navigationsuntestützungs-Sevice 2. Funktion Veantwotlichkeit Anbiete Nutze Bemekung 2.. Navigationshilfe an Bod Lotsen Lotsen Schiffsfühung 2.2. Navigationsbeatung von Land Lotsen Lotsen Schiffsfühung 2.3. Vefolgung Schiffsdaten (Reviefaht) VTS VTS VTS VTS AIS Station Schiffsfühung 2.4. Navigationsplan, Wegpunkte, Ankunfts- /Passiezeitpunkt) VTS VTS Schiffsfühung 2.5. Vekehsbild VTS VTS Schiffsfühung AIS Station 6

11 Tabelle 3 Vekehsoganisations-Sevice 3. Funktion Veantwotlichkeit Anbiete Nutze Bemekung 3.. ETA um Uh VTS Schiffsfühung VTS 3.2. Vekehsschema z.b. Zufaht Liegeplatz fei, Liegeplatz fei 3.3. Bewegungsdaten (Geschwindigkeit, Ankunfts / Passiezeit (movement epot)) Veteilung andee Landseite VTS VTS Schiffsfühung Schiffsbezoge ne Pot VTS Empfehlungen, Anodnungen Teminalbeteibe duch VTS VTS VTS Schiffsfühung an Tabelle 4 Sevice zu Regeln und Bestimmungen 4. Funktion Veantwotlichkeit Anbiete Nutze Bemekung 4.. Einfühen, Bekannt geben und Ehalten von Navigationshilfen 4.2. Übewachungshilfen fü die Navigation 4.3. Einfühen, Bekannt geben und Ehalten von Vekehsgebieten (Vekehstennungsgebiete, Ankegebiete, Tiefwasseeede, Lotsenaufnahmepunkte, ) 4.4. Vekehsichtlinien (Geschwindigkeitsbeschänkungen, Vekehssituationen (Übeholen, Annähen), kitische, zu vemeidende Beeiche etc.) 4.5. Vekehsübewachung und Reaktion auf Veletzung de Regeln und Bestimmungen (SStVO, KVR,.) WSD WSD Schiffsfühung VTS WSD WSD, VTS Schiffsfühung VTS WSD WSD Schiffsfühung VTS WSD WSD Schiffsfühung VTS VTS VTS WSD Staatsanwaltschaft 7

12 Tabelle 5 Koopeation mit andeen Beteiligten 5. Funktion Veantwotlichkeit Anbiete Nutze Bemekung 5.. Austausch von Schiffsdaten, Vekehsinfomationen, ETA VTS Lotsen Schleppe VTS Lotsen Schleppe VTS Lotsen Schleppe Begungsunteneh men Begungsuntenehm en Begungsuntenehme n Hafen und Hafen und Hafen und Teminalbeteibe 5.2. Notfallepots Wasseschutzpolize i Küstenschutz 5.3. Notfallpläne Regieungsvetete Wasseschutzpolize i Teminalbeteibe VTS Schiffsfühung Wasseschutzpolizei Küstenschutz Teminalbeteibe Schiffsfühung VTS Küstenschutz Wasseschutzpolizei Notfall-Untenehmen (Begung, SAR, ) WSD 5.4. Kontolle de Schiffe (im Bezug auf Zustand de Technik, Ladung, Pesonen (z.b. Quaantänebestimmungen)) Umweltvebände Nautische Inspekto Zoll Wasseschutz 8

13 Tabelle 6 Untestützung de Geschäftspozesse (intene Dienste) 6. Funktion Veantwotlichkeit Anbiete Nutze Bemekung 6.. Vefügbakeit qualifiziete Mitabeite 6.2. Vefügbakeit von Systemen 6.3. Qualitätssicheung 9

14 3..2 Funktionsbeeinflussende Paamete Die in Tabelle bis Tabelle 6 aufgefühten Funktionen sind von unteschiedlichen und zum Teil von eine Vielzahl an Paameten (Daten, Bedingungen, Eeignissen) abhängig. Hiezu gehöen: Hydogaphische Bedingungen (Mophologie, Tide, Stömungen, ) Meteoologische Bedingungen (Wind, Niedeschlag ) Geogaphische Bedingungen (Wasseweg, Ufe, Tiefe, ) Vekeh (Dichte, Schiffstypen, -gößen, ) Vekehsbaieen Untestützungsangebote Ökologische Aspekte Regeln und Bestimmungen Politische Ziele und Vostellungen Viele diese Bedingungen sind von lokalen Gegebenheiten (z.b. Tide) abhängig ode beziehen sich nu auf spezielle Objekte (z.b. Übeholvebote fü Schiffe mit besondee Ladung). Alle diese Bedingungen haben jedoch Einfluss auf die oben genannten Funktionen, die wiedeum den übegeodneten Dienst gewähleisten sollen, um die Sicheheit und Leichtigkeit zu ehalten bzw. sichezustellen. Eine detaillietee Aufstellung diese Einflussfaktoen sind im Anhang 6. zusammengefasst und hinsichtlich ihes Einflusses auf die Funktionen und damit auch auf die Ziele bewetet. Politische Ziele bzw. Zielvostellungen (wie z.b. den Standot sichen und attaktive machen duch Veändeung de Wassewege (z.b. Ausbaggen de Elbe)) spielen zwa zukunftsgeichtet eine bedeutenden Rolle, geifen abe nicht aktuell in die Aufgaben de am Tanspotpozess Beteiligten ein. 0

15 3.2 KOMMUNIKATIONSARCHITEKTUR Die Dienste de VTS können nu duch ein gut funktionieendes Kommunikationsnetzwek zu Infomationsübemittlung gewähleistet weden. Die Infomationen, die in diesem Netzwek übemittelt weden, sollten folgende Eigenschaften haben: Nutzeanfodeungen (eindeutig spezifiziet) müssen efüllt weden, wobei daauf geachtet weden sollte, dass Infomationsübeflutung bzw. Infomationsballast vemieden wid. Die Infomationen sollten o vollständig o zuvelässig (echzeitig und egelmäßig) o ichtig in den Inhalten o gültig o konsistent (widespuchsfei) o edundanzfei (d.h. keine doppelten Aussagen) sein. Diese Eigenschaften sind kaum umfassend zu efüllen, da in diesem Netzwek mehee Infomationsezeuge (s. Dienste) und Infomationsnutze mit unteschiedlichen Zielsetzungen vebunden sind. Zu den Infomationsezeugen gehöen: Reviezentalen Agenten Lotsen Teminalbeteibe Kapitäne, beatende Lotsen Infomationsanbiete: Meteoologische Dienst, Zu den Infomationsnutzen gehöen: Reviezentalen Hafenbetiebsbüo Schleusenbeteibe, Schleppe, Festmache Kapitäne, Lotsen Teminalbeteibe

16 Abfetigungsbehöden Schiffsausüste, Repaatubetiebe Familienangehöige... Das nachfolgende Kapitel eläutet und veanschaulicht das Kommunikationsnetzwek sowie Infomationsobjekte de Kommunikation Kommunikationsnetzwek Die Veständigung zwischen den veschiedenen Pateien de Hafencommunity ist chaakteisiet duch eine stake Venetzung de Pateien unteeinande. In Beeich des Hafens haben Vekehszentale, Agenten/ Makle, Reede, Lotsen, Schleppe, Festmache, Kaibetiebe (Teminals), die weiteen Hafenbehöden und das Schiff miteinande zu tun. Die Veständigung zwischen den Pateien läuft übe unteschiedliche Kanäle. De Austausch von Infomationen funktioniet nu dann effizient und ohne goße Redundanzen, wenn das daunte liegende Kommunikationsnetzwek stuktuiet ist. Um eine eibungslose und wenn möglich lückenlose Kommunikation zwischen beteiligten Pateien zu gewähleisten weden unteschiedliche Fomen de Benachichtigung des gewünschten Gespächspatnes benutzt. Vewendet weden das Telefon (Festnetz ode mobil), fü einen schnellen und diekten Zugang zum Gespächspatne. Um Weisungsübegaben, Anfagen etc nachvollziehba halten zu können, sind FAX, Telex und s die heutzutage gebäuchliche Fom. Fü Langläufe im Kommunikationsablauf kann auch weitehin ode zusätzlich die Post benutzt weden. Nicht zu vegessen ist die diekte Anspache de Beteiligten unteeinande. Betachtet man die beteiligten Akteue am Kommunikationspozess jeden fü sich so kann folgendes festgestellt weden: Vekehszentalen kommunizieen mit dem Schiff nu übe den UKW Kanal Das Schiff espektive de Kapitän und die Fühungsoffiziee fassen Infomationen fü die Kommunikation zusammen und nutzen dann die Kommunikation die am diektesten und günstigsten zum jeweiligen Zeitpunkt ist Agenten /Makle sind die Schnittstelle zwischen Schiff und Hafendienstleisten 2

17 Die Kommunikationsstuktu stellt sich wie folgt da : Reede Agent Hafen- Schiff dienstleiste Vekehszentale Hafenbehöden Bei ISIMAT wid aufgund de potentiellen Nutze des Tools eine vefeinete Sicht de Kommunikation zwischen Vekehszentale, Lotsen, Schiff und Teminal offengelegt. 3

18 Da Kommunikation nicht nu aus Abspachen zwischen den Beteiligten besteht sonden auch implizit eine Infomationsweitegabe efolgt kann diese als eigene Stuktu wiedegegeben weden. 4

19 3.2.2 Infomationsobjekte de Kommunikation Die Vebindung zwischen Kommunikation und Infomation schafft die Einteilung de übegebenen Daten in Infomationsobjekte. Diese können in zwei Guppen unteteilt weden, je nachdem welche Hauptinfomationsbestandteile sie enthalten. Eineseits gibt es Dokumente, die sich mit dem Schiff und seinen Besondeheiten beschäftigen und andeeseits gibt es Dokumente, die sich mit de Ladung (dem Containe als Hauptcontent) auseinandesetzen. Die so entstandenen Objekte Schiff und Ladung können de Kommunikationsstuktu bzw. den einzelnen Pateien zugeodnet weden, da nicht jede Beteiligte jedes Dokument fü eine effiziente Ausfühung seine Abeiten benötigt ode einfach ga nichts damit anfangen kann. Reede Velade Agent Spediteu Pot Community Rechtbezogene Dokumente Schiffsbezogene Dokumente Haben Zugiff auf Ladungsbezogene Dokumente Zoll, Polizei, Gesundheitsamt Behöden, Kaibetiebe, VTS Teminal, Staue, VTS, Papiee, die fü einen eibungslosen Ablauf de Veladung eines Gutes (Zetifikate fü Behöden) und zu echtmäßigen Identifikation de Mannschaft (gültige Papiee) gehöen weden hie nicht weite untesucht. 5

20 Zu behandelndes Objekt Schiff Die zuständigen Hafenbehöden, in Hambug zusammengefasst unte de Hambug Pot Authoity haben jedezeit Zugiff auf die Schiffsuntelagen um eine sichee Passage und einen gesicheten Aufenthalt des Schiffes zu gewähleisten. De Zoll benötigt schiffsintene Untelagen zu Übepüfung des Schiffes im Falle von Infomation eines Schmuggels ( Black Gang onboad ). Die Wasseschutzpolizei muss im Falle eines Vofalls, sei es ein umweltschutzbedingte Eingiff ode auch ein Zugiff zu Pesonenfestnahme (und/ ode Übepüfung) mit den Begebenheiten auf dem Schiff und dessen Technik / Ausüstung vetaut sein. Dem Obehafenamt (VTS) liegen die Datensätze übe das Schiff in elektonische Fom vo, um einen eibungslosen Ablauf des Zu- und Ablauf des Schiffes gaantieen zu können. In sonstigen Behöden (Gesundheitsamt, Veteinäamt) wid nu in seltenen Fällen de Schiffsdatensatz benötigt. Den Hafendienstleisten steht de Datensatz des Schiffes zu Vefügung. De Teminalbeteibe / Kaibetieb vewendet die Infomationen zu Planung des eigenen Tagesgeschäfts. Dies gilt ebenso fü Schleppe und Festmache. De Agent ist die Peson, die das behandelte Objekt Schiff mit Daten vesieht, sie pflegt und distibutiet. Seine Angaben weden aus Reedeei -, Weftangaben und Zetifikaten von Klassifizieungsgesellschaften estellt und mit dem Schiffsfühe (ode dem nautischen Inspekto) abgeglichen. Zu behandelndes Objekt Ladung Ein Schiff mit seinen expliziten Daten, die jedezeit abgefagt weden können, hat auch eine implizite Datenmenge die zumindest fü einen gewissen Zeitaum mit dem Schiff veknüpft weden kann. Die Ladung, die vom Schiff von einem beliebigen Abgangshafen zu dem Endhafen ode eine Zwischenstation befödet wid fügt de Infomationseinheit Schiff weitee Aspekte hinzu. Die Hafenbehöden weden übe den Inhalt de Containe und eventuell übe die bevoateten Lebensmittel in Kenntnis gesetzt. Zoll und Wasseschutzpolizei können übe die Inhalte de Containe und des Voatsladeaumes in Kenntnis gesetzt weden, damit Staftaten veeitelt ode vefolgt weden können. Sämtliche Papiee und Aufzeichnungen von Kommunikationsabläufen, die die Ladung beteffen, sind fü die Dienstleiste de Logistikkette, wie Befachte, Agent/ Makle, Kaibetieb und Spedition wichtigste Bestandteil in deen Pozessketten. Eine weitee mögliche Unteteilung kann in schiffsbezogenen Infomationsaustausch und ladungsbezogenen Infomationsaustausch efolgen. Beim schiffsbezogenen Austausch kann in beteiligte Pateien diekt Schiff (VTS, Lotsen, Teminal)und Beteiligte Pateien indiekt Schiff (Schiffsmeldedienst, Hafendienstleiste (Teminal) ) eingeteilt weden. 6

21 Die Vekehszentalen, de BSH die Hafenbehöden und de Makle befassen sich diekt mit dem Schiff, genauso wie das Teminal, die Lotsen und de Zoll. Hiebei entstehen Datensätze bzw. Infomationseinheiten, die beabeitet und weitegeleitet weden. De Schiffsmeldedienst als Dienstleiste fü andee Oganisationen und Pivatpesonen ehält die Infomation und gibt diese weite, ohne jedoch goße Veändeungen duchzufühen, auße weiteen Content, also weite Metadaten hinzuzufügen. Kaibetieben, Schleppen und Festmachen weden vogefetigte Infomationen übegeben, welche dann in deen Pozessabläufe eingefügt weden. Im ladungsbezogenen Infomationsaustausch weden die dazu eingehenden Daten stets veändet weitegegeben und kehen nach Ablauf des Gesamtpozesses Schiff abfetigen wiede zum Estelle zuück. Hiezu zählen Aussagen übe die At de Ladung eines Schiffes (Zetifikate, Ladelisten etc.) und hiebei im besondeen die Auflistung gefähliche Güte, die veladen sind ode veladen weden sollen. Diese ladungsbezogene Infomation wid hauptsächlich unte den Akteuen Vekehszentale, Teminal, Agent und Zoll gehandelt. De Befachte und die Speditionen weden vom Agenten aus infomiet, gehöen abe ebenfalls zu Guppe de Empfänge ladungsbezogene Daten. Im Falle von Poblemen mit de Ladung, sei es im Containe ode auf dem Schiff sonst, können diese Daten auch fü vesicheungstechnische Zwecke vewendet weden. Beispiel: Ablauf schiffsbezogene und ladungsbezogene Infomationsaustausch Agent Bestimmungshafen Manifest Reedeei Manifest Makle / Agent Ladeliste /Stauplan Veladeliste Teminal B /L (Bill of Loading) Spediteu / Velade Pflanzenschutz- und Veteinäzetifikate Manifest fü Zolltechnische Zwecke im Abgangshafen B/L Schiff Die Angaben übe die Abmessungen des Schiffs, sowie dessen aktuelle Tiefgang liegen de VTS nach Beladung vo. Die Abläufe in de VTS gehen nun nach den in Kapitel 3. Funktionalitäten vo. 7

22 3.3 DATEN-ANALYSE UND SZENARIEN Anhand de zusammengestellten Daten und Infomationen sollen Voschläge fü zukünftige stuktuelle Anpassungen/Vebesseungen hinsichtlich Ehöhung de Sicheheit im Schiffsvekeh und die Deckung von zugehöigen Infomationsbedüfnissen Födeung de Leichtigkeit des Schiffsvekehs und die Deckung von zugehöigen Infomationsbedüfnissen de Effizienz des Infomationsaustausches gegeben weden. Auf einem Wokshop mit Anwenden wude diskutiet, welche Infomationsbedaf vohanden ist, und wie die vefügbaen Infomationen beeitgestellt und abgeufen weden könnten. Es wude festgehalten, dass Einflüsse wie Stömung, und andee lokale, zum Teil noch nicht beücksichtigte Gegebenheiten aufgenommen weden sollten, um die Tidenfenste genaue zu beechnen, so dass effizientee und dabei imme noch sichee Duch- und Passiefahten gewähleistet sind. Weite wude ein höhee Infomationsbedaf als notwendig eachtet bei ewateten und tatsächlichen Ankunfts- Abfahzeiten, Lotsenanfodeung, Schleppevefügbakeit etc. In de Diskussion zeigten sich auch einige Defizite im Infomationsaustausch bzw. de Qualität de Infomation. So wude genannt, dass das Vekehsmanagement und Teminalmanagement nicht optimal auf einande abgestimmt seien, die Lotsen zum Teil nicht auseichend übe Veschiebungen des Lotsenvesatz-Zeitpunktes infomiet wüden und es daduch zum Teil zu langen Watezeiten fü die Lotsen käme. Weite wude bemängelt, dass einige Schiffsfühe noch vealtetes Katenmateial nutzen und dies zu unwissentlich falschem Fahen im Revie fühe. Vogeschlagen wude die Einichtung und Beteuung eines Datenpools, in dem alle Infomationen bezüglich des Schiffsvekehs, Vespätung von Schiffen, Engpässen, etc. gesammelt weden. Jede Inteessent nennt die von ihm benötigten Daten und ehält diese. Zu Realisieung dieses Datenpools müssten Veeinbaungen getoffen weden, dass vohandene Infomationen von den Patnen auch tatsächlich an den Datenpool weitegegeben weden. Die Einichtung eines solchen Datenpools ist sichelich von goßem Inteesse fü die maitime Gemeinschaft und sollte weite vefolgt weden, alledings ist dies im Rahmen des ISIMAT-Vohabens nicht möglich. 8

23 3.3. Szenaien Die bestehenden und zu ewatenden Tanspotvolumina übe das Wasse machen die Ostsee zu de Boomegion Euopas. Die Entwicklung des Seevekehs und de Häfen in de Region ist von zentale Bedeutung, da effektive Tanspot und Umschlag integale Bestandteile des intenationalen Waenaustausches sind. Dezeit vekehen auf de Ostsee meist Feede Sevices und kleinee bis mittlee Containefachte um die Vesogung mit Güten fü die baltischen Staaten und deen Hintelände zu gewähleisten. Hinzu kommen Keuzfahtschiffe, Fäh- und RO/RO-Schiffe. Gundbeühungen und Kollisionen duch enge Passagen stellen den gößten Anteil an Schiffsunglücken in de Ostsee. Duch die zunehmende Dichte des Vekehs, dem Wachstum de Regionen und um die Ostsee, nicht nu im Bezug auf den witschaftlichen Aspekt auch im touistischen Sinne weden die Fahwasse eng. Untiefen und enge Passagewege weden duch eine ungünstige Wettelage noch vestäkt zu einem Poblem. Mit solch geateten Poblemen -alledings in viel gößeem Ausmaß- sieht sich de Hambuge Hafen konfontiet. Auch hie ist zukünftig mit einem höheen Vekehsaufkommen, sowie wachsende Schiffsgößen zuechnen. Eschweend kommt beim Hambuge Hafen die Tidepoblematik, insbesondee in Kombination mit dem langen Anfahtsweg entlang de Elbe, hinzu. Schon heute bleiben fü die goßen Containeschiffe zum Teil nu Zeitfenste von 30min, um den Hafen velassen zu können. Einige Beeiche de Elbe sind so eng, dass eine Begegnung zweie Schiffe kaum meh ode ga nicht stattfinden kann. Aufgund diese Pobleme ist besondes de Hambuge Hafen pädestiniet dafü, in die Szenaien fü ISIMAT eingebunden zu weden. Als Szenaien wude nun die Reisen eines Schiffes von Rottedam übe Geman Bight nach Hambug sowie die Reise von Rottedam übe Geman Bight, NOK nach Rostock gewählt. Die Abläufe entlang diese Reisen weden zu Stuktuieung in Blöcke unteteilt. In den Blöcken weden wiedeholt auftetende Abläufe nicht noch einmal aufgefüht. Geogaphische Blöcke Von Bis Block Rottedam Geman Bight Block 2 Anmeldung Geman Bight VTS Bunsbüttel Block 3 VTS Bunsbüttel Hambug Block 4 VTS Bunsbüttel NOK Rostock Anhand diese gewählten Blöcke weden die tanspotbezogenen Geschäftspozesse im Folgenden beschieben. 9

24 Block (Rottedam -> Geman Bight) Benachichtigung übe Ankunft / Abfaht Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltun Egebnis Weiteleitung Medium g Pot Communit y Keine Kein Keine Display Hafenadministatio n Agent Schiffskennung Tonnage Tiefgang Pesonen an Bod Status Ladung Status Liegeplatz ETA/ETD Liegeplatz Lotsen Bedaf Schleppe Bedaf Festmache Bedaf Liegeplatz Schiffsankündigung in de Pot VTS des Zielhafens Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium Agent Name Rufzeichen ETA um... Länge Beite Tiefgang Ladung Gefahgut Auslaufhafen Display 20

25 Block 2 (Anmeldung Geman Bight -> VTS Bunsbüttel) Schiffsanmeldung in de VTS (pe-enty epot) Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltu ng Schiffsfühu Schiffsfühu Name Eventuelle ng ng Rufzeiche Egänzungen Voige VTS n ETA um... Länge Beite Tiefgang Ladung Gefahgut Auslaufhafen Egebnis Einteilung in Kategoie n Weiteleitun g Nächste VTS entlang de Route bis Hambuge Hafen Medium VHF Display Funkpeilsyste m Plausibilitäts-Übepüfung de Schiffsanmeldung in de VTS Quelle Schiffsfühun g Voige VTS Eigentüme VTS Inhalt Name Rufzeiche n ETA um... Länge Beite Tiefgang Ladung Gefahgut Auslaufhafen Datenvewaltun g Eventuelle Egänzungen Egebnis Gegebenenfall s Rückfagen Weiteleitun g Kein Mediu m VHF Display Schiffsmeldung an best. Positionen (position epot) Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltun g Egebni s Weiteleitun g Mediu m Schiffsfühun g Schiffsfühun g Schiffskennung Voausichtung Geschwindigke it Reiseplan Absichten Keine Kein keine VHF 2

26 Schiffsmeldung bei Datenändeung (deviation epot) Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltun g Schiffsfühun Schiffsfühun Schiffskennun g g g Voige VTS Ändeungen bzgl. Daten, Reiseplan Egebni s Weiteleitun g Ändeung kein Nächste VTS entlang de Route Mediu m VHF Display Plausibilitäts-Übepüfung de Schiffsmeldung bei Datenändeung Quelle Schiffsfühun g Voige VTS Eigentüm e VTS Inhalt Schiffskennun g Ändeungen bzgl. Daten, Reiseplan Datenvewaltun g Eventuell Egänzung Egebnis Gegebenenfal ls Rückfagen Weiteleitun g kein Mediu m VHF Display Schiffsmeldung bei Sicheheits- ode Umweltelevanten Vokommnissen (incident epot) Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltu ng Schiffsfühunfühung Schiffs- Schiffskennun Datenegänzu g ng Voige Voausichtun VTS g Geschwindigk eit Reiseplan Ändeungen Vokommnisse Egebnis Sofotmaßnahm ennotfallpläne weden duchgefüht Weiteleitun g Nächste VTS entlang de Route Mediu m VHF Display Anfodeung fü Elbe-Lotse / Kanal-Lotse / Kanal-Steuee Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium Schiffsfühunfühung Schiffs- Schiffskennung Keine Kein keine VHF Zeitpunkt des Lotsenvesatzes Ot des Lotsenvesatzes Lotsenkennung 22

27 Übepüfen de Konfomität de Lotsen- / Steuee-Anfodeung Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Schiffskennung Keine Kein keine VHF Zeitpunkt des Lotsenvesatzes Ot des Lotsenvesatzes Lotsenkennung Schiffsposition und Identität Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium AIS Station VTS Lotsen Schiffskennung Position Voausichtung Geschwindigkeit Hafeneinfaht ET Hafeneinfaht Keine Kein Keine Display VHF Vekehsbild-Übewachung Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Identifiziete Radaziel- Echos Nicht identifiziete Radaziel- Echos Kuslinie ECDIS Infomationen Wegeechtskennzeichnung keine Kein keine Display Aufzeichnung Untestützung de Schiffsfühung Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Schiffskennung Navigationsuntestützung keine kein keine Display VHF Untestützung zu Kollisionsvemeidung Empfehlungen, Maßnahmen 23

28 Infomationen an den Vekeh Quelle VTS Eigentüm e VTS Meteool og. Dienst Hydoga ph. Inst. Inhalt Datenvewaltung Egeb nis Weiteleitung Medium Eingehende / keine kein keine Display ausgehende Vekeh VHF Besondee Vekehe (z.b. Bagge) Hafen und Wassewegsinfomationen Infomationen zu Schleuseneinfaht Meteoolog. Infomationen Hydogaph. Infomationen Status Hilfe zu Navigation Kommunikationskanäl e Entdecken von Vestößen gegen Regeln und Bestimmungen Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Veletzung von Gebieten Veletzung von Vekehsegeln Schiffskennung Risikoabschätzung Sicheheitsmaßnahmen VTS Display Telefon Handeln bei Vestößen gegen Regeln und Bestimmungen Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Veletzung von Gebieten Risikoabschätzung Sicheheitsmaßnahmen VTS Display Telefon Veletzung von Vekehsegeln Schiffskennung 24

29 Wanungen an das Schiff Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Schiffskennung Risikoabschätzu VTS Display ng Schifffahtspoli zei Veletzung de Regel Gefahbingen de Aktion Beatung des Vekehs Anodnunge n Telefon VHF Einteten eines sicheheitselevanten Eeignisses Küstenwach e Schiff Küstenwache Schiff Position At Vofalles des Weiteleitung VTS Risikoabschätzun g Egebnis Untestützun g einleiten Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung VTS VTS Schiffskennun g Küstenwac he Schiff Notfall- Dienste Medium Display VHF Telefon Handy 25

30 Block 3 (VTS Bunsbüttel-> Hambug) Zu den in Block 2 genannten Pozessen kommen noch die folgenden hinzu: Übewachen, ob Elbe-Lotse genommen wude Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Schiffskennung Keine Kein keine VHF Zeitpunkt des Lotsenvesatzes Ot des Lotsenvesatzes Lotsenkennung Feigabe Einlaufen / Auslaufen Hafengebiet Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium Pot VTS Pot VTS Übepüfen / Feigabe Liegeplatzzufaht Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium Peildaten Papie Übepüfen / Feigabe Liegeplatz Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium Peildaten Papie 26

31 Block 4 (VTS Bunsbüttel-> NOK -> Rostock) Zu den in Block 2 genannten Pozessen kommen noch die folgenden hinzu: Übewachen, ob Kanal-Lotse / Steuee genommen wude Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Schiffskennung Keine Kein keine VHF Zeitpunkt des Lotsenvesatzes Ot des Lotsenvesatzes Lotsenkennung Kontolle de Meldepflicht beim Ein / Auslaufen (Rostock 3 Std. vohe) Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Kein Keine Anke- Auffodeung keine VHF Übewachen des point of no etun beim Ein / Auslaufen Quelle Eigentüme Inhalt Datenvewaltung Egebnis Weiteleitung Medium VTS VTS Kein Keine Anke- Auffodeung keine VHF 27

32 4 ANWENDUNGSFUNKTION SCHIFFSVERKEHRSRAUMBEDARF 4. DYNAMISCHE DOMÄNE Ein Kollisionsisiko (Gundbeühung wid mit eingeschlossen) kann nu vemindet weden, wenn diese Gefähdung echtzeitig ekannt wid. De Kollisionsvemeidung geht somit die Kollisionsekennung bzw. die Analyse de Vekehssituation voaus. Das Poblem de Kollisionsekennung findet sich nicht nu im Schiffsvekeh, sonde in vielen Beeichen, in denen dynamische Objekt vohanden sind: z.b. Flugvekeh, Staßenvekeh, Robotik, Computegaphik. Das Ziel fü die dynamischen Objekte ist in allen Beeich dasselbe: Plane einen kollisionsfeien Weg duch statische und dynamische Objekte Die Bewegung wid sowohl duch statische als auch dynamische Bedingungen ode äußee Käfte beeinflusst. Wünschenswet wäe es, diese Einflüsse in eine geschlossenen Fom auszudücken. Aufgund de Vielzahl an unteschiedlichen und miteinande venetzten Bedingungen wüde diese geschlossene Fom alledings seh komplex, sodass es sinnvoll ist, wenige elevante Faktoen zunächst nu indiekt zu beücksichtigen, und zwa in de Weise, dass diese Faktoen in de Modellieung zunächst venachlässigt weden, späte jedoch ohne gößee Ändeungen des Modells eingebunden weden können. Ein Kollisionsisiko fü ein Schiff (Objekt) besteht, wenn ein zu definieenden Beeich um das Schiff heum duch ein statisches (z.b. ein Beeich mit Fahvebot) Objekt ode ein dynamisches Objekt (z. B. Femdschiff) veletzt wid. Diese Beeich wid als Domäne ode Sicheheitsdomäne bezeichnet. Aufgabe dieses Abeitspaktes ist es, einen Algoithmus zu Beechnung und de Visualisieung von Domänen in de ECDIS zu entwickeln. Zu diesen Aufgaben gehöen: - Spezifikation de Einflussgößen und funktionen o Untestützung geeignete, mathematische Lösungsvefahen o Untestützung geeignete, möglichst plattfomunabhängige Softwaelösungen - Entwicklung des Domänealgoithmus - Vewaltung von Schiffsdomänen im Vekehssystem 28

33 - Entwicklung de Visualisieung von Domänen, voaussichtlich als sog. use defined objects in de ECDIS - Entwicklung eines Domäne-Editos 4.. Das Konzept de Schiffs-Domäne Das Konzept de Schiffsdomäne ist ein seh wichtige Aspekt im Beeich de maitimen Vekehstechnik und findet Einsatz in de Vemeidung von Schiffskollisionen, Schiffvekehssimulationen, Risiko-Einschätzung, VTS-Design etc.. Das Konzept de Schiffsdomäne geht auf Toyoda / Fujii ([ 6 ], 97) zuück, welche eine Domäne fü einen engen Kanal bescheiben. In de jüngeen Liteatu wid jedoch meistens die folgende Definition de Schiffsdomäne von Goodwin ([ 5 ], 975) vewendet. The effective aea aound a ship which a navigato would like to keep fee with espect to othe ships and stationay objects. Diese Beeich um das Schiff wid in de Liteatu in unteschiedliche Weise beschieben. Einzig in dem Aspekt, dass sich die Sicheheitsdomäne bei Annäheung andee Schiffe aus unteschiedlichen Richtungen dynamisch vehält, sich also den Ändeung de Daten wie Göße de Schiffe, Geschwindigkeiten, elative Positionen und Richtungen anpassen muss, sind sich die Autoen einig. Die Faktoen, duch welche die Domäne beeinflusst wid, lassen sich in zwei Kategoien einteilen:. Psychologische Faktoen: z.b. Efahung des Navigatos, COLREGS, 2. Physikalische Faktoen a. bezogen auf das einzelne Schiff: z.b. Eigene Schiffsgöße, elative Geschwindigkeit, Ladung, b. geneell fü alle Schiffe: z.b. Wettevehältnisse, Vekehsdichte, stationäe Objekte, Bei den physikalischen Faktoen ist besondes daauf zu achten, dass neben ein statischen Gößen (z.b. Schiffslänge) besondes dynamische und zeit- und otsabhängige Gößen (z.b. de Tiefgang) eine wichtige Rolle spielen. Die obige Definition de Domäne sowie die genannten Einflussfaktoen zeigen, dass eine Schiffsdomäne sowohl subjektive (auf den Navigato bezogene) als auch objektive (auf das Schiff bezogene) Aspekte beinhaltet. Die objektive Domäne wid duch die Aktionen des Navigatos, welche die subjektive Domäne schützen sollen, beeinflusst. Die objektiven Aspekte sind schwepunktmäßig wichtig fü Vekehssimulationen, Pfaddesign, wähend die subjektiven Aspekte bei Poblemen wie Kollisionsvemeidung und Risiko-Einschätzung zu Tagen kommen. Das von Goodwin estellte Domäne-Modell fü die offene See ist ein meh 29

34 objektives Modell, da es auf statistischen Beobachtungseihen von Schiffen basiet. In neuee Zeit wid bei de Modellieung de Schiffsdomäne vestäkt auf den Aspekt de subjektiven Domäne eingegangen (s. z.b. [ 7 ], 200) Emittlung de Geometie de Domäne fü ISIMAT Fü die Emittlung de Geometie de Domäne wuden Nutze bzw. Kapitäne nach ihe Einschätzung des Sicheheitsbedafs eine Schiffs befagt. Diese Inteviews haben fü die Geometie de Domäne folgendes egeben: Bei Faht auf offene See waen sich die Befagten einig. Die Schiffsdomäne ist ein keisfömige Beeich, wobei de Schiffsschwepunkt dezentiet in Richtung Backbod / Heck liegt. Diese Bescheibung findet sich in dem Modell von Davis et. alt. ([ 3], vgl. Anhang) bzw. Colley et. al. (s. [ 2]) wiede und wude in dem Pojekt RKV ([ 4]) umgesetzt. Bei Faht in engen Fahwassen ode Hafengebiet kann die Geometie schon allein duch die seitliche Begenzung des Fahwasses nicht keisfömig angenommen weden. Nach Angabe de Befagten hat die Domäne folgende Fom: - zu beiden Seiten geadlinig - zum Heck hin abgeschnitten ode topfenfömig veengt - zum Bug hin beite als zum Heck hin - de Steuebod-Sekto ist göße als ode gleich dem Backbod-Sekto Mit diesen Angaben wude die Geometie de Domäne, wie in Abbildung 3 gezeigt, gewählt: 30

35 s s 0 ß a b a Abbildung 3: ISIMAT -Domäne (ebene Ansicht) Die Domäne in Abbildung 3 lässt sich duch die sechs Paamete in de Ebene ( s 0, s, a, b,α, β ), einen Paamete in de Höhe ( h ) und einen Paamete fü den Tiefgang ( h 0) 2 festlegen. Als Bezugpunkt wid de Massenmittelpunkt des Fahzeuges (Angiffspunkt fü die wikenden Käfte) gewählt. Jede de Domäne-Paamete ist von veschiedenen Faktoen abhängig. Nachfolgend sind die Paamete, sowie Faktoen, von denen die Paamete abhängig sind, aufgefüht. Längenpaamete s,s 0 : Geschwindigkeit, Sichtvehältnissen, Sicheheitsabstände, Relative Geschwindigkeit zu Begnungspatne, cpa, tcpa, Schiffstyp, Schiffsabmessungen Beitenpaamete a, b : Geschwindigkeit, Begegnungssituation, Kängung, Sicheheitsabstände (z.b. duch Gefahgutladung), Rudelage, Relative Geschwindigkeit, cpa, tcpa, Windstäke / -ichtung, Schiffstyp, Schiffsabmessungen Höhenpaamete h : Schiffshöhe, Wassestand, Wellengang Tiefgangspaamete h 0 : Fahwassepofil, Squateffekt, Kängung, Ladung, Tiefgang Bemekung: Das angedeutete Schiff gibt die Richtung an, in de sich das eale Schiff bewegt, sei es bei Faht voaus ode ückwäts. 2 Beinhaltet die unde keel cleaencce 3

36 Steuebod-Öffnungswinkel α : COLREG, Geschwindigkeit, Relative Geschwindigkeit, cpa, tcpa, Diften duch Diffeenz zwischen Voausichtung und eale Richtung Backbod-Öffnungswinkel β : Geschwindigkeit, Begegnung mit andeen Schiffen (Winkel könnte inteaktiv vekleinet weden, wenn beiden Begegnungspatne sich de Situation bewusst sind. Z.B. nach Gespäch mit VTS), Diften duch Diffeenz zwischen Voausichtung und eale Richtung Massenmittelpunkt G des Schiffes Weitee Attibute de Domäne: - Identifikationsdaten (Rufzeichen, Name, IMO, Klassifikation) - Manöviehilfen auf dem Schiff - Navigationsequipment auf dem Schiff - Bestimmungshafen, Abfahtshafen - Ladung (Containe, Ro/Ro,..) 4..3 Die Domäne-Paamete und ihe Faktoen im Planungstool ISIMAT Die Anwendungsfunktion Schiffsvekehsaumbedaf wid in ISIMAT im Zusammenspiel mit de Anwendungsfunktion Voaussage Schiffsvekeh, welche einen Optimiee und einen Veifiziee enthält, zum Einsatz kommen. Diese Vebindung sieht so aus, dass de Veifiziee die Anwendungsfunktion Schiffsvekehsaumbedaf in veschiedenen Vaianten (s. Kapitel 4.2) anspicht, um die gefähdungsfeie Duchfaht eines ode mehee Fahzeuge zu püfen. Im Zusammenspiel mit dem Optimiee bzw. Veifiziee des Planungstools wuden veschiedene in de obigen Tabelle aufgefühte Faktoen dem Veifiziee bzw. Optimiee ganz ode teilweise zugeodnet und somit zunächst nicht ode nu teilweise in dem Domäne- Modell umgesetzt. Hauptsächlich betifft dies, Faktoen, die bei eine Begegnungssituation elevant sind, wie cpa / tcpa / Relative Geschwindigkeit zu Begegnungspatne. Die Beechung diese Faktoen geht in die mathematischen Modelle fü die Domäne- Paamete nicht mit ein. Dies wid wie folgt begündet: Die Anwendungsfunktion Schiffsvekehaumbedaf ehält zu Püfung de gefahfeien Passage eines Routenabschnittes (Segment), ein Segment, welches aus Rastezellen mit Attibuten besteht, sowie Wegpunkte innehalb dieses Segmentes. Fü das Planungstools ist 32

37 auf diesem Segment nu elevant, ob sich die Begegnungspatne übeall auf diesem Segment begegnen können. Damit ist eine Beechnung des genauen Zeitpunktes (tcpa) und Otes des minimalen Begegnungsabstandes (cpa) nicht notwendig. Dieses Vogehen hat einen goßen Voteil: es wid zusätzliche Rechenaufwand vemieden. Wüden cpa und tcpa auf Seiten de Domäne-Algoithmen beechnet, so hätte dies zu Folge, dass auch die Optimieung de Bahnen de Begegnungspatne sowie eine Zeitoptimieung sinnvolleweise an diese Stelle duchzufühen wäe. Da dies schon im Optimiee läuft, wüde hie zusätzliche und unnötige Aufwand entstehen. Damit jedoch de zeitliche Aspekt insbesondee bei den Attibuten de Rastezellen (z.b. beim Wassestand ode Witteungsbedingungen) beücksichtigt wid, weden die Daten de Attibute seitens des Veifiziees dem Zeitpunkt, zudem das Fahzeug sich in de Nähe diese Zelle befindet entspechend angepasst. Die Faktoen Sicheheitsabstände und Sichtvehältnisse sind im wesentliche bei eine Begegnungssituation elevant. Dahe weden diese Faktoen auch dot beücksichtigt (s. Abschnitt ). Fü die Beechnung de Domänepaamete können übe einen Edito im ISIMAT-Tool veschiedene fü die Beechnung notwendige Paamete inteaktiv gesetzt weden. Die Algoithmen fü die Funktionen innehalb de Aufufe wie die Beechnungsvogaben fü die Domänepaamete und Gefähdungswete sind im Anhang 6.2 zu finden. Das oben beschiebene Domänenmodell hat den Voteil, dass es seh einfach und doch seh flexible ist. Die gewählten Pofile fü die Domänepaamete können leicht geändet und bei neuen Anfodeungen poblemlos angepasst weden, ohne das Modell gundlegend änden zu müssen. Dies hat sich auch im Laufe des Pojektes als Voteil ewiesen, da des öfteen Ändeungswünsche umgesetzt weden mussten. 33

38 4.2 SCHNITTSTELLE ZUM VERIFIZIERER Die Anwendungsfunktion Schiffsaumbedaf wid von de Anwendungsfunktion Voaussage Schiffsvekeh in dei Aten angespochen (vgl. Abbildung 4 ff.): I. Beechne die Gefähdungswete fü ein einzelnes Schiff auf dem gegebenen Segment (nicht Hafensegment) II. III. Püfe fü das Segment (nicht Hafensegment), ob eine Begegnungssituation gefahlos velaufen kann Püfe fü das Hafensegment die Höhe und Tiefe de Domäne Als Rückgabe ehält de Veifiziee die Koodinaten und Paamete de Domäne, Gefähdungswete de Zellen, die von de Domäne beüht weden, sowie veschiedene Konstanten, an denen de Veifiziee den Gund fü die Gefähdungswete ekennen kann (s. auch Dokumentation Atlas Elektonik). Die folgenden Flussdiagamme zeigen den stuktuellen Ablauf de dei oben genannten Beechnungen. 34

39 Stuktu Beechnung de Gefähdung fü ein einzelnes Schiff Abbildung 4: Flussdiagamm fü Veifikation einzelnes Schiff 35

40 Stuktu Beechnung de Gefähdung fü zwei Schiffe Abbildung 5: Flussdiagamm fü Veifikation Begegnung zweie Schiffe 36

41 Stuktu Beechnung de Gefähdung im Hafensegment Das Hafensegment stellt ein besondees Segment da. Hie weden nicht die ebenen Aussmasse de Domäne gepüft sonden lediglich die Gefähdungen bzgl. de Tiefe und Höhe auf dem gesamten Beeich. Abbildung 6 Stuktu Beechnung de Gefähdung im Hafensegment 37

42 4.3 KONZEPT FÜR DIE ECDIS-ANBINDUNG Das Electonic Chat Display and Infomation System ECDIS ist das digitale maitime geogafische Infomationsystem (GIS) das sich duch folgende besondeen Eigenschaften auszeichnet (vgl. [2]): Bescheibung de fü die Navigation elevanten geogafischen und hydogafischen Situation duch attibutiete (die elevanten Eigenschaften bescheibenen) Mekmalsobjekte (featue objects) und äumlichen Objekte (spacial objects). Objekt-Attibut-beziehungen können dabei funktional mit efasst weden. Gundlage des ECDIS-Datenmodels ist ein Entity Relationship -Ansatz fü den es Softwaepodukte auf dem Makt gibt, die nicht nu die standadgeechte Efassung und Vewaltung von ECDIS-Daten sonden auch die Vebindung mit peipheen nutzespezifischen Datenbanken elauben. Pimäes ECDIS-Ziel ist die Untestützung de Navigation an Bod von Schiffen. ECDIS wid also mittelfistig die heute noch gebäuchlichen Papieseekaten esetzen. Objekte, Attibute und Beziehungen zwischen folgen den Anfodeungen de Navigation an Bod. Andee Anfodeungen wie z.b. die eines Vessel Taffic Sevices bedüfen eine Modifikation de Standad- ECDIS. Funktionale Tennung von Objektdatenbank (IHO S-57 Standad) und Dastellung (IHO S-52 Standad) und somit die Möglichkeit, nutzespezifische Dastellungsvaianten (Objektauswahl, Fabgebung, Ikonisieung usw.) einzuichten. De intenational standadisiete Objektkatalog (IHO S-57) sieht die Möglichkeit de Schaffung und Einbeziehung benutzedefiniete (use specified) Objekte vo, deen Beziehungen zu in ECDIS-Datenbanken vohandenen Objekten definiet wede können. Fü Vessel Taffic Sevices bedeutet dies, dass auf de Gundlage de von den hydogaphischen Diensten vetiebenen ECDIS-Daten Nutzeopeationen, Funktionen und Visualisieungen möglich sind, die den besondeen Bedüfnissen geecht weden. Automated Identification System (AIS) ist ein Radiotanspondesystem, das im Boadcast - Modus mit von Kus und Geschwindigkeit abhängige Häufigkeit schiffsspezifische Daten wie Idenifikation, Kus und Geschwindigkeit sendet. Schiffe in de intenationalen Faht >300 Registetonnen unteliegen de Ausüstungspflicht mit AIS. AIS-Systeme können zusätzlich zu den standadisieten Datentelegammen weitee Infomationen senden (fee text message channel), die von allen in Efassungseichweite (UKW-Sende- und Empfangsbeeich) befindlichen AIS-Systemen empfangen weden können. 38

43 Modene ECDIS-Anlagen sind in de Lage, die AIS-Infomationen andee Schiffe dazustellen und sie vefügen übe einen ECDIS-RADAR-Modus, in dem Radainfomationen in de Katendastellung de ECDIS gezeigt weden. Die VTS-Funktionen Infomation (de Schiffe) Navigationsuntestützung Vekehsegelung efoden die vebale Kommunikation zwischen Schiff und Land, in de Regel zwischen dem beatenden Lotsen an Bod und dem VTS-Opeateu. Nachteile dieses Vefahens sind Kommunikationsfehle (Hö- und Intepetationsfehle) Kommunikationslücken (Wahnehmungsfehle) Kommunikation in de Landesspache und damit fü femdspachliche Schiffsfühe nicht nachvollziehba Belastung de Beteiligten duch konkuieende Aufgaben aus Schiffsfühungs- und Kommunikationsaufgaben, deen zeitliche Abfolge in de Regel vom Schiffsfühe nicht beeinflusst weden kann. De Esatz de vebalen Kommunikation duch visualisieten digitalen Infomationsaustausch bedeutet eine ehebliche Vebesseung de Witschaftlichkeit und de Sicheheit de Schiffsfühung im VTS-Beatungsbeeich. ISIMAT kann dazu einen signifikanten Beitag liefen. De aktuelle ISIMAT-Vohabensahmen, de im Wesentlichen duch die kuzfistigen Poduktinteessen des Industiepatnes, dem auch die Fedefühung des Pojektes obliegt, definiet ist, sieht die Nutzung de Egebnisse als Stategiewekzeug vo. Daunte ist die voausschauende Optimieung de Reviebelegung zu vestehen. Duch die schnell zunehmenden Gößen von Containeschiffen stehen besondes die deutschen Flusseviee de Häfen Rostock, Lübeck, Hambug und Bemehaven vo eheblichen Kapazitätspoblemen bei de Planung de Vekehsabläufe auf den Revieen. Witschaftlichkeitsanfodeungen zwingen zu Vemeidung von Watezeiten fü Schiffe wähend Sicheheitsanfodeung Begegnungs- und Übeholvemeidungen auf imme weiteen Reviestecken efoden. Besondes lange Flusseviee wie das nach Hambug (ca. 00 km) zwingen zu hochkomplexen Vekehsplanungen. Die Nutzung de aktuellen ISIMAT-Funktionalität fü die voausschauende Vekehsplanung fü die Hafenansteueungen und die Seewassestaßen efodet gundsätzlich keine Visualisieung de geogaphischen Situation zusammen mit den Vekehsabläufen. Gleichwohl schafft sie ein höhees Nutzevetauen ( seeing is believing ) und egänzt sinnvoll die zu Eingabe von Daten und zu Anzeige von Egebnissen ohnehin efodeliche 39

44 Nutzeschnittstelle (Gaphical Use Inteface GUI). Fü diese Anwendung ist es uneheblich, ob die Visualisieung auf de Gundlage von ECDIS ode eines andeen GIS efolgt. Die ISIMAT-Lösungen elauben abe auch die taktische Nutzung im Rahmen de Vekehsbeobachtung und -untestützung in Realzeit, die im gegebenen Pojektahmen nicht umzusetzen wa, in einem weiteen Schitt abe unbedingt efolgen sollte. Sowohl Schiffsfühungen als auch VTS-Opeateue lehnen weitee Displays ab, die die Konzentation auf die Vekehsabläufe eschween wüden und zu Fehlintepetationen fühen können. Bei eine Nutzung von ISIMAT in de Realzeit-Vekehsuntestützung muss dahe eine Integation in die vohandenen Visualisieungen an Bod und in den Vekehszentalen efolgen. Diese kann nu auf den gegebenen intenationalen ECDIS- Standad aufsetzen, de im Übigen beeits alle efodelichen Optionen enthält, um z.b. die entwickelte Domäne als benutzedefinietes Objekt mit dynamischen Attibuten zu behandeln. Da ISIMAT sowohl Nutzeeingaben efodet als auch Egebnisanzeigen liefet, müsste eine weitefühende Untesuchung Lösungen zu Vemeidung von Infomationsübeflutung auf den Infomationsbildschimen eabeiten. Die vohanden Displays integieen beeits die geogaphischen und schiffsbezogenen (einschließlich AIS und RADAR) Daten und aus Nutzekeisen an Bod wid die Fodeung nach Einbeziehung de Vekehsbedingungen wie Wette- und Wassestandsdaten laut. Die weitee Beaufschlagung de Anzeigen mit ISIMAT- Infomationen efodet also intelligente Dastellungslösungen unte Beücksichtigung de spezifischen Wahnehmungsdispositon de Nutze, d.h. individuell einstellbae Anzeigen bei alledings unveändebaen Gundfunktionen und Alamieungen. 40