Paperiset merikartat ja merenkulun julkaisut ovat olleet käytössä vuosisatoja ja löytyvät alusten komentosilloilta vielä tänäkin päivänä. Toisen maailmansodan jälkeinen elektroniikan kehitys on kuitenkin mahdollistanut digitalisoitumista tutkien, navigointikaikuluotainten sekä maanpäällisten radionavigointijärjestelmien yleistyessä merenkulussa.
Toinen iso kehitysloikka merenkulun digitalisaatiossa voidaan katsoa tapahtuneen vuosituhannen vaihteen molemmin puolin, kun satelliittiteknologian ja tietokoneiden kehitys lisäsi automaatiota navigoinnissa. GPS-paikannuksen tulo maailmanlaajuisesti saataville tarjosi aluksille tarkan reaaliaikaisen paikannuksen vähentäen dramaattisesti paikannuksen epävarmuutta.
ECDIS (Electronic Chart Display and Information Systems) ja niitä varten kehitetyt standardoidut elektroniset merikartat ENC:t (Electronic Navigational Chart) taasen mahdollistivat tarkemman aluksen kulun seurannan ja paremman reitin optimoinnin. Nämä teknologiat yhdessä autopilotin kanssa integroituna ovat helpottaneet matkan suunnittelua sekä toteutusta ja siltä osin vähentäneet merenkulkijoiden kognitiivista kuormitusta.
Tähtäimessä standardoidut, koneluettavat tiedot
Näistä kehitysaskelista huolimatta ovat monet reitin- sekä matkansuunnittelussa tarvittavat lähtöaineistot ja navigoitaessa välttämättömät tiedot edelleen saatavilla vain perinteisten dokumenttien tai radioviestien muodossa. Merenkulun automaation kehitystrendit, joita mm. Kansainvälisen Merenkulkujärjestön (IMO) e-navigation ja MASS (Maritime Autonomous Surface Ships) säädöstyö viitoittaa, tähtäävätkin kaikkien navigoinnissa välttämättömien ja tarpeellisten kartta-aineistojen, merenkulun julkaisuiden, olosuhde- ja muiden tietojen saattamista standardoituun, koneluettavaan muotoon.
Vanha S-57 -standardi on tullut tiensä päähän kehittämistyön pohjana
Kansainvälinen Merikartoitusjärjestön (IHO) panos merenkulun digitalisaatiossa on tähän saakka ollut ensimmäisen sukupolven ENCt, jotka tulivat merenkulun käyttöön ECDIS-laitteiden myötä. Nykyisissä ECDIS-laitteissa käytettävät ENCt pohjautuvat IHO:n vuonna 1996 ensimmäistä kertaa julkaisemaan S-57 -standardiin (IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data)
Sittemmin ENC-karttojen käyttö on laajentunut merenkulussa ja erityisesti 2010-luvulla, kun ”ECDIS pakollisuuden” tullessa portaittain voimaan tietyn tyyppisillä ja kokoisilla kauppamerenkulun aluksilla. Samaan aikaan on kuitenkin tullut selväksi, että vuosikymmeniä sitten tehdyt tekniset valinnat S-57 standardin kehittämisessä ovat osoittautuneet riittämättömäksi, kun ECDIS-laitteita ja niissä käytettäviä ENC-karttoja halutaan jatkokehittää.
IMOn e-navigaatiokonsepti tuo parempaa turvallisuutta, tarkempaa navigointia ja suojelee ympäristöä
Vuonna 2006 IMO:n puitteissa käynnistetty ja 2008 hyväksytty e-navigaatiostrategia määrittelee ja viitoittaa tavoitteet navigoinnin digitalisointityölle merenkulussa.
IMO e-navigaation tavoitteena on meriympäristön suojelu sekä meriturvallisuuden ja navigointiin liittyvien palvelujen parantaminen erityisesti tietoa hyödyntämällä. IMO e-navigaatio määritelläänkin käsittävän laajasti kaiken aluksen turvalliseen kuljettamiseen tarvittavan tiedon keräämisen, yhdistämisen, esittämisen ja analysoinnin sekä aluksissa että maissa.
E-navigaatiostrategian ja kattavan sähköisen navigoinnin toteuttaminen edellyttää koordinoituja toimia Merenkulun sääntelyn, standardoinnin ja teknologisen kehityksen ja operatiivisten toimijoiden kesken. Navigointitietojen ja -palvelujen yhteentoimivuus kansainvälisessä merenkulussa edellyttää standardien kattavaa soveltamista. niin kansallisesti, alueellisesti (mm. Itämeri) kuin maailmanlaajuisesti.
IHO luotsaa reitin S-57:stä kohti S-100 -standardia
IHO on yksi keskeisistä toimijoista merenkulun digitalisaation edistämisessä ja e-navigaatio -konseptin toteutuksessa. Tämän, äskettäin 100 vuoden ikään ehtineen organisaation päätehtävänä on kehittää sekä ylläpitää standardeja, ohjeita ja suosituksia turvallisen merenkulun ja navigoinnin tarpeisiin.
S-57 ENC -standardin jatkokehittämiseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi ja e-navigaation tavoitteiden laajemman toteutuksen mahdollistamiseksi, päätettiin IHO:ssa vuonna 2007 käynnistää uudelta pohjalta S-100 kehitystyö. S-100 kehitys ja teknologiset ratkaisut perustuvat ISO19100 paikkatietostandardeihin ja niiden voidaan katsoa olevan ISO-standardiperheen laajennus merenkulkusektorin sovellusalueelle.
IHO:n S-100 strategiassa on ensi vaiheessa asetettu tavoitteeksi kehittää ja ottaa käyttöön ne S-100 navigointitietotuotteet, jotka ovat tärkeitä itse navigoitaessa (engl. Route Monitoring Mode). Näiden osalta onkin standardit saatu hiljattain kehitettyä operatiiviselle tasolle. Tämä tarkoittaa S-100 toteutusvastuun siirtymistä navigointitietotuotteiden valmistuksesta vastaaville organisaatioille, kuten Liikenne- ja Viestintävirasto Traficomil-le ja Ilmatieteenlaitokselle meillä Suomessa sekä ECDIS-laitevalmistajille.
Tiekartta S-100 -navigointituotteiden käyttöönottoon
IMO:n meriturvallisuuskomitean päätös mahdollistaa S-100 ECDIS-laitteiden asennukset aluksille ensi vuodesta lähtien ja vuoden 2029 alusta alkaen S-100 ECDIS-laitteita edellytetään käytettävän uudisrakennuksissa sekä myös vanhoissa aluksissa, mikäli niihin uusitaan ECDIS-laitteet. Tämän hetken arvio kuitenkin on, että S-100 -standardeja tukevia ja IMO:n ECDIS suorituskykykriteerit täyttäviä laitteita on odotettavissa markkinoille aikaisintaan vuoden 2027 kuluessa.
S-100 -navigointituotteiden ja ECDIS-laitteiden lisäksi on tarve myös kehittää tiedonsiirtoratkaisuja, jotta mainitut 1. vaiheen S-100-tietotuotteet saadaan toimitettua tiedon tuottajilta aluksille niiden ECDIS-laitteisiin. Tämän on todettu vaativan yhdenmukaisia ratkaisuja ja kansainvälisesti sovittuja käytäntöjä. Tähän liittyvä ohjeiden ja suositusten laatiminen onkin parhaillaan työn alla erikoisesti IMO:ssa, mutta myös IHO:n ja IALA:n puitteissa.
S-100 käyttöönotto Suomessa starttaa vuoden 2025 lopulla
Suomessa ollaan jo useamman vuoden ajan suunniteltu ja ryhdytty kehittämään valmiuksia tuottaa S-100 standardeihin pohjautuvia navigointituotteita. S-100 standardien käyttöönottoon tähtäävä kansallinen koordinaatio käynnistyi Traficomin aloitteesta vuonna 2021 ja siihen on ottanut osaa Ilmatieteenlaitoksen, Väyläviraston, Finntraffic Oy:n ja viime vuon-na myös Finnpilot Oy:n asiantuntijoita.
Ensimmäisessä vaiheessa Traficom tulee käynnistämään S-101 ENC ja S-102 Syvyysmallien tuottamisen vuoden 2025 loppupuolella. S-101 osalta on tavoitteena saada julkaistua nykyisiä ENC-karttoja vastaava kattavuus vuoden 2026 aikana. S-102 tuotteiden tuotanto- ja julkaisusuunnitelmat ovat parhaillaan työn alla.
Ilmatieteenlaitos on omalla vastuualueellaan rakentanut myös valmiutta tuottaa S-100 -tuotteita omista tietoaineistoistaan. Ensimmäisessä aallossa ovat tulossa S-104 Vedenkorkeus ja S-111 Pintavirtaus -tietotuotteet, joista Ilmatieteenlaitos on jo tuottanut versioita testattavaksi mm. Baltic Sea eNav -projektille.
Itämeren alueellinen yhteistyö testaa ja kerää käyttökokemuksia
S-100 -pohjaisen navigoinnin toteutukseen valmistaudutaan myös alueellisen yhteistyön keinoin. Itämeren Merikartoituskomission (Baltic Sea Hydrographic Organisation, BSHC) ja merikartoitustoiminnasta vastaavien organisaatioiden puitteissa valmistellussa Baltic Sea eNav -projektissa rakennetaan tuotantoympäristöjä, harmonisoidaan ja testataan 1. vaiheen S-100 -navigointitietotuotteita. Navigaatiosimulaattoreissa suoritettavista testeistä saadaan palautetta uusien S-100 -tietotuotteiden toimivuudesta ja käyttökokemuksista S-100 ECDIS-laitteissa.
Tavoitteena on saada varmuus S-100 -tuotteiden kuin ECDIS-laitteiden toimivuudesta ja soveltuvuudesta tehtäväänsä ennen kuin niitä laajemmin tarjotaan merenkulun asiakkaille. Alueellisen koordinoinnin tavoitteena taasen on toteuttaa uusien tuotteiden ja palvelujen käyttöönotto siten, että se mahdollisimman hyvin palvelee merenkulkua koko Itämeren alueella.
Suomesta Baltic Sea eNav -projektiin osallistuvat Traficom, Ilmatieteenlaitos, Satakunnan ammattikorkeakoulu SAMK ja Furuno Finland Oy.
Arvioituja vaikutuksia merenkululle ja merenkulkijoille
Käytännön merenkulussa e-Navigaatio ja S-100 eivät rajoitu pelkästään elektronisten merikarttojen käyttöön. S-101 ENC on ensimmäinen ja nykyistä ENC:tä korvaavana ehkä helpoiten hahmotettava uudistus, mutta S-100 ei lopu tähän. S-100 ECDIS rakentuu nimenomaan eri tuotteiden yhteiskäytön ympärille.
Nykyinen S-57 ENC on staattinen, pitkälti kuten painettu merikartta. Dynaamisempi S-101 ENC mahdollistaa muiden S-100 -tuotteiden ja palveluiden tuottaman tiedon integroimisen karttanäyttöön.
Mikäli esimerkiksi tarkka syvyysmalli (S-102) sekä vallitseva vedenkorkeus (S-104) on alueella ja aluksella saatavilla S-100 -mukaisina palveluina, voi merenkulkija nähdä kulloinkin vallitsevalla vedenkorkeudella korjatut syvyydet ja todellisuutta vastaavan turvakäyrän suoraan ECDIS-näytöllä. Myös pintavirtaustietoa (S-111) sekä sää- ja olosuhdetietoja (S-411, S-412) on tarkoitus tuoda saataville S-100 -muotoisina palveluina.
Muita ECDIS-näytölle integroitavia tietoja ovat merivaroitukset (S-124) ja tulevaisuudessa myös esimerkiksi turvalaiteviat (S-125) ja merenkulun julkaisuihin liittyviä tietoja, kuten luotsaukseen, radio- ja alusliikennepalveluun sekä satamiin liittyviä tietoja ja vaatimuksia (S-123, S-127, S-131).
S-100 ECDIS tukee reittien vaihtoa aluksen ja eri maapalveluiden välillä standardoidussa (S-421) formaatissa. Standardointi käsittää tässä suhteessa varsinaisen reittitiedoston lisäksi myös tiedonsiirtoon liittyvät protokollat ja palvelurakenteet.
Reittien vaihto voi käsittää myös reitin suunnitteluun, optimointiin tai ulkoiseen validointiin ja tarkastukseen liittyviä toimia. Reitinvaihto voi toimia luotsauksen tai jäänmurron yhteydessä yleisenä tai räätälöitynä referenssireittinä, johon voi lisätä reittipisteiden lisäksi myös lisätietoja, kuten muistutuksia ilmoittautumisista ja muista vaadituista toimenpiteistä reittiä ajettaessa.
Varsinaisten ECDIS-käytössä olevien navigointituotteiden lisäksi S-100 käsittää myös erilaisia palveluita, joilla tuetaan aluksen yhteydenpitoa alusliikennekeskuksiin (S-212) tai hallitaan varavettä tapauskohtaisesti (S-129). Automatisoidulla tiedonvaihdolla pyritään esimerkiksi satamakäynnin optimoimiseen ja työkuorman vähenemiseen.
Merenkulkijan kannalta S-100 voi tuntua vielä kaukaiselta visiolta. Tyyppihyväksyttyjen ECDIS-laitteiden asentamista aluksille täytyy odottaa vielä joitakin vuosia. S-100 on kuitenkin hyödynnettävissä myös muissa sovellutuksissa. Osa S-100 -tuotteista tuotetaan formaateissa, joita voi hyödyntää entistä helpommin eri palveluissa. Erilaisia S-100 -tuotteita tukevia ei-hyväksyttyjä karttalaitteita on jo saatavilla. Näitä voi jo hyödyntää apuvälineinä virallisten ECDIS-laitteiden rinnalla. Tämäntyyppisiä laitteita ovat esimerkiksi luotsien käyttämät, S-100 -tuotteita tukevat kannettavat PPU-laitteet (Portable Pilot Unit), joita on Suomessakin jo koe-käytössä.
Kirjoittajat:
Rainer Mustaniemi, Johtava asiantuntija, Kansallinen Hydrografi, Liikenne- ja viestintävirasto Traficom.
Stefan Engström, Ylitarkastaja, Liikenne- ja viestintävirasto Traficom.
Lisätietoa aiheesta
Traficomin sivuilla:
https://www.traficom.fi/fi/liikenne/merenkulku/merenkulun-digitalisaatio
IHO:n sivuilla:
https://iho.int/en/major-milestone-achieved-in-transition-to-smart-navigation-with-operational-editions-of-s-100-standards
https://iho.int/en/s-100-universal-hydrographic-data-model
