BÀI GIẢNG CẬP NHẬT QỸ QUAN QUẢN LÝ HÀNG HẢI

1. HẢI ĐỒ ĐIỆN TỬ
1.1. Giới thiệu chung
Sự phát triển của các Hệ thống vệ tinh dẫn đường GNSS (Global Navigation
Satellite Systems) và công nghệ thông tin với máy tính rất phổ biến, giá rẻ đã trở thành
công cụ mạnh mẽ hỗ trợ cho người đi biển. Ban đầu Hải đồ điện tử ứng dụng kỹ thuật vi
tính, được sử dụng như là một công cụ phụ giúp cho hàng hải truyền thống bằng hải đồ
giấy. Sau đó, bản thân nó đã hoàn thiện dần và có thể thay thế cho hải đồ giấy với nhiều
tính năng ưu việt. Ngày nay, trên các tàu mới và hiện đại luôn được trang bị các thiết bị
phục vụ điều khiển tàu với mức độ tự động hoá cao. Thêm vào đó, sự phát triển của các
hệ thống như: Tự động nhận dạng tàu biển (Automatic Identification System – AIS),
Dịch vụ giao thông tàu biển (Vessel Traffic Service – VTS)...làm cho nhu cầu sử dụng
hải đồ điện tử ngày càng cấp thiết. Các hãng chế tạo thiết bị hàng hải trên thế giới đã chế
tạo nhiều thiết bị hiển thị Hải đồ điện tử và các phần mềm tương ứng.
1.1.1. Hải đồ quét - Raster Navigational Chart - RNC:
Là một ảnh quét từ hải đồ giấy có nguồn gốc hoặc được cấp từ một cơ quan thủy
văn được ủy quyền của chính phủ. Sau khi quét, nó được số hóa theo từng điểm ảnh
(pixel) và được sử dụng kết hợp hải đồ giấy.
-

Hải đồ quét có một số đặc điểm sau:
Ảnh trên màn hình như hải đồ giấy tương ứng;
Có thể ứng dụng phần mềm tin học để kết nối hiển thị vị trí GPS trên hải đồ,
Có thể cập nhật hàng tuần bằng mảnh quét riêng;
Không có khả năng cảnh báo an toàn hàng hải;
Không thể hiển thị số liệu có mật độ dày rõ rang khi thu nhỏ hải đồ;
Không ghi chú, bổ sung được các thông tin cần thiết;

Hệ thống hải đồ quét (System Raster Navigational Chart – SRNC): xây dựng dựa
trên cơ sở dữ liệu tạo ra từ việc biến đổi và cập nhật Hải đồ quét – RNC bằng các phần
mềm và phương tiện phù hợp.
1.1.2. Hải đồ vector - Electronic Navigational Chart - ENC:

Hải đồ vector không chứa đựng những hình ảnh đơn giản của hải đồ giấy. Nó được
cấu thành bởi các dữ liệu bao gồm tất cả các chi tiết thủy, địa văn cho khu vực bao phủ
trên hải đồ. Hình ảnh hải đồ vector nhìn thấy trên màn hình máy tính với toàn bộ chi tiết
chứa trong cơ sở dữ liệu thông qua các điểm, đường và khu vực riêng biệt trên hải đồ, vì
vậy được gọi là hải đồ vector.
Các tư liệu thủy văn, địa văn đưa vào cơ sở dữ liệu của hải đồ vector thường được
lấy trực tiếp từ các nhà xuất bản hải đồ giấy tương ứng. Thông thường, hải đồ vector do
cơ quan thủy văn được được chính phủ cho phép phát hành đều được thực hiện bằng cách
tham khảo các số liệu quan trắc gốc và bổ sung những chi tiết cần thiets không có trên hải
đồ giấy, chẳng hạn tăng thêm thông tin các đường đẳng sâu hoặc chất lượng và độ chính

1


xác của các thông tin. Với những lý do đó mà quá trình chế tạo hải đồ vector cần nhiều
thời gian và công sức hơn rất nhiều so với hải đồ raster.
So với hải đồ giấy và hải đồ điện tử raster, hải đồ vector cung cấp cho người sử
dụng nhiều thông tin hơn. Các số liệu trong Light Lists, List of Radio Signals, Tide
Tables và Pilot Books… đều được thể hiện trên hải đồ vector. Ngoài ra trên hải đồ vector
cũng có những thông tin bổ sung như chất lượng dữ liệu, nguồn gốc dữ liệu hoặc những
chi tiết hỗ trợ hàng hải như hình ảnh của hải đăng, phao tiêu.
Hải đồ Vector - ENC là cơ sở dữ liệu được chuẩn hóa về nội dung, cấu trúc, định dạng và
được cung cấp để sử dụng với Hệ thống thông tin và chỉ báo Hải đồ điện tử (Electronic
Chart Display and Information System – ECDIS) theo thẩm quyền của các cơ quan thủy
văn được chính phủ ủy quyền.
Electronic Navigational Charts - ENC: Là hải đồ điện tử véc tơ chính thức, được
chỉ báo dưới dạng Hệ thống thông tin và chỉ báo Hải đồ điện tử cùng với bố trí dự phòng
thích hợp có thể được dùng chính thức cho hàng hải. ENCs được lập theo tiêu chuẩn S-57
của tổ chức thủy văn quốc tế (International Hydrographic Organization – IHO) . Hải đồ
vector phải phù hợp với phân loại về sản phẩm và đảm bảo tính cập nhật nhằm thỏa mãn

các qui định của IMO đối với hàng hải sử dụng ECDIS thay thế ấn phẩm hải đồ giấy.
-

Hải đồ vector có một số đặc điểm sau:
Hình ảnh khác hải đồ giấy;
Ghi chú, bổ sung được các thông tin cần thiết;
Cảnh báo được các nguy hiểm độc lập;
Nội dung căn cứ vào nguồn dữ liệu hoặc hải đồ chính thức đảm bảo trách nghiệm
pháp lý;
Soạn thảo và mã hóa theo tiêu chuẩn quốc tế;
Sử dụng hệ trắc địa WGS – 84;
Cập nhật định kỳ với thông tin chính thức phân phối dưới dạng số hóa.

Hình1.1: Hải đồ raster và vector

2


1.1.3. Hệ thống hải đồ điện tử - Electronic Chart System - ECS:
Hệ thống hải đồ điện tử là một hệ thống thông tin hàng hải chỉ báo vị trí tàu và các
dữ liệu hải đồ từ một cơ sở dữ liệu bằng điện tử trên một màn hình hiển thị. ECS không
thoả mãn các yêu cầu của IMO và SOLAS về thiết bị thay thế hải đồ giấy.
Tuy nhiên, do có đặc điểm là giá thành rẻ, đơn giản nên ENC được ứng dụng
nhiều trong hàng hải toàn cầu. ENC có khả năng chỉ báo các loại dữ liệu hải đồ khác
nhau được cung cấp từ cơ quan thủy văn hàng hải, nhà sản xuất thương mại hoặc người
dùng và ECS thường được sử dụng kết hợp với hải đồ giấy.
1.1.4. Hệ thống thông tin và chỉ báo hải đồ điện tử - Electronic Chart Display
and Information System – ECDIS
ECDIS là hệ thống thông tin và chỉ báo điện tử hàng hải có thể được chấp thuận
phù hợp hải đồ cập nhật thay thế hải đồ giấy. Đây là hệ thống thông tin hàng hải ưu việt,

hỗ trợ thời gian thật, cung cấp các thông tin chính xác và tin cậy về chuyển động của tàu
hiển thị tương ứng trên hải đồ. Một ưu điểm cơ bản của ECDIS là: sử dụng hải đồ giấy
phải xác định vị trí tàu còn đối với ECDIS chúng ta liên tục có vị trí, ngoài ra còn được
cung cấp các thông tin hỗ trợ dẫn tàu an toàn.

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ECDIS

-

Cấu trúc chung của hệ thống ECDIS gồm các phần sau:
Máy tính chuyên dùng, thiết bị hệ thống ECDIS và phần mềm ứng dụng;
Thiết bị kết nối dữ liệu ngoại vi như: GPS, AIS, RADAR, ARPA, …
Cơ sở dữ liệu hải đồ ENC, RNC và thông tin cập nhật.

3


-

1.2. Cơ sở pháp lý của hệ thống ECDIS
Tiêu chuẩn của hải đồ điện tử - ECDIS
Tiêu chuẩn tính năng kỹ thuật: Nghị quyết A167(19)
Tiêu chuẩn chuyển tiếp dữ liệu thủy văn số hóa: IHO S57 Version 3
Chi tiết kỹ thuật về nội dung và hiển thị hải đồ: IHO S52
Vận hành, tính năng của ECDIS, phương pháp và kết quả thử nghiệm: IEC C1174

Công ước Quốc tế về An toàn sinh mạng trên biển - SOLAS74 sửa đổi vào ngày
05/6/2009 đưa ra yêu cầu về các trang thiết bị lắp đặt trên tàu đối với: Hệ thống thông tin
và chỉ báo hđồ điện tử - ECDIS (Electronic Chart Display and Information System)
SOLAS - Mandatory Requirements for ECDIS

Introduction
On 1 January 2011 the amendments to SOLAS as adopted by IMO Resolution
MSC.282(86) entered into force. These included a number of changes to SOLAS Chapter
V “Safety of Navigation”.
Regulation 19 has been revised to include Electronic Chart Display and Information
Systems (ECDIS) and Bridge Navigation Watch Alarm Systems (BNWAS). New and
existing vessels must be fitted with these systems according to rolling timetables as
detailed below.
ECDIS
SOLAS Chapter V Regulation 19/2.1.4 which concerned the carriage of charts now reads
as follows:
“All ships, irrespective of size, shall have nautical charts and nautical publications to plan
and display the ship’s route for the intended voyage and to plot and monitor positions
throughout the voyage. An electronic chart display and information system (ECDIS) is
also accepted as meeting the chart carriage requirements of this subparagraph. Ships to
which paragraph 2.10 applies shall comply with the carriage requirements for ECDIS
detailed therein.”
Timetable
Paragraph 2.10 sets out a timetable for vessels engaged on international voyages to be
fitted with an ECDIS using Electronic Navigation Charts (ENCs):
•
•
•
•

Passenger ships of 500 GT and upwards constructed on or after 1 July 2012
Tankers of 3,000 GT and upwards constructed on or after 1 July 2012
Cargo ships, other than tankers, of 10,000 GT and upwards constructed on or after
1 July 2013
Cargo ships, other than tankers, of 3,000 GT and upwards but less than 10,000 GT

constructed on or after 1 July 2014

4


•
•
•
•

•

Passenger ships of 500 GT and upwards constructed before 1 July 2012, not later
than the first survey on or after 1 July 2014
Tankers of 3,000 GT and upwards constructed before 1 July 2012, not later than
the first survey on or after 1 July 2015
Cargo ships, other than tankers, of 50,000 GT and upwards constructed before 1
July 2013, not later than the first survey on or after 1 July 2016
Cargo ships, other than tankers, of 20,000 gross tonnage and upwards but less than
50,000 GT constructed before 1 July 2013, not later than the first survey on or
after 1 July 2017
Cargo ships, other than tankers, of 10,000 GT and upwards but less than 20,000
GT constructed before 1 July 2013, not later than the first survey on or after 1 July
2018

The term “first survey” is defined in MSC.1/Circ.1290 as being ‘the first annual survey,
the first periodical survey or the first renewal survey whichever is due first after the date
specified in the relevant regulation or any other survey if the Administration deems it to
be reasonable and practicable, taking into account the extent of repairs and alterations
being undertaken. For a ship under construction, where the keel is laid before, but the

ship is delivered after, the date specified in the relevant regulation, the initial survey is
the first survey.”
It will be noted from the above schedule that there is no provision for cargo ships (other
than tankers) of less than 10,000 GT to be fitted with ECDIS. Flag States may also
exempt a vessel from complying with the requirements if it is to be taken out of service
permanently within two years of the applicable implementation date.
Back-up Requirements
SOLAS Chapter V, Regulation 19/2.1.5 states that:
“All ships, irrespective of size, shall have back-up arrangements to meet the functional
requirements of subparagraph .4, if this function is partly or fully fulfilled by electronic
means”. An accompanying footnote reads “An appropriate folio of paper nautical charts
may be used as a back-up arrangement for ECDIS. Other back-up arrangements for
ECDIS are acceptable (see appendix 6 to Resolution A.817(19), as amended).”
Resolution A.817(19) “Performance Standards for Electronic Chart Display and
Information Systems (ECDIS)” has been superseded by Resolution MSC.232(82) which
lists revised performance standards. However, Resolution MSC.232(82), Appendix 6
“Back-up Requirements” does not specify acceptable alternatives. Consequently approval
by the vessel’s Flag State will be necessary if alternative back-up arrangements are to be
used. Depending on the Flag State’s agreement, such arrangements may include:
•
•
•

•

An ECDIS system using ENCs with an independent power supply
An appropriate folio of corrected up to date paper charts for the present voyage
A Raster Chart Display System (RCDS), also known as an Electronic Chart
System (ECS) using Raster Navigational Charts (RNCs), with an independent
power supply

An RCDS using ENCs

5


Systems
ECDIS systems use ENCs which have been published by an authorised hydrographic
office. An ENC, often referred to as a vector chart, is a database of information
permitting chart data to be displayed according to the user’s requirements. For example,
the amount of detail shown on different scales may be specified. Moreover, ENCs are
seamless and there are no boundaries between charts. An ENC may also include
additional data, such as information contained in the applicable Sailing Directions; if a
navigational aid such as a lighthouse is selected, further details may be displayed. The
nature of the data contained in an ENC enables alarms to be set in the ECDIS system,
such as for depth, triggering a warning if a proposed course will take the vessel into an
area where the required minimum depth of water will not be met. When a vessel is
navigating in an area where ENC coverage is not available, the ECDIS will switch to
using RNC data.
An RNC is a facsimile copy of a paper navigation chart. It will display the same data as
on the paper chart and also has the same perimeter. Alarms and warnings cannot be set in
the same manner as an ENC. However, depending on the system it may be possible for
the user to set boundary alarms, such as for danger areas.
An ECDIS may use RNCs, but when ECDIS is employed in this way IMO requires the
system to be used together with an appropriate folio of up to date paper charts for the
voyage. Likewise, when a RCDS is in use, paper charts will remain the principal means
of passage planning and position monitoring regardless of the type of electronic chart
being used.
In addition to ensuring that the principal and back-up means of passage planning,
position plotting and monitoring comply with requirements of the vessel’s Flag State, the
equipment must also be type approved by a recognised organisation.

If new equipment is fitted, deck officers should be sufficiently trained before using it
operationally in order to comply with STCW and ISM Code requirements. The vessel’s
Flag State should also be consulted in case they have any further training requirements.
In general, personnel should have completed IMO model course 1.27 – “Operational Use
of Electronic Chart Display and Information Systems” and have undergone specific
training arranged by the manufacturer.
Members should also consider which parts of their Safety Management System may
require updating to incorporate the use and maintenance of the new equipment, changes
regarding the supply of new charts, chart corrections and the management of the chart
folios, and any additional training requirements.

1.3. Chức năng của hải đồ điện tử ECDIS
Hải đồ điện tử là thiết bị tăng cường cho an toàn hàng hải, hỗ trợ quyết định hành
động dẫn tàu an toàn, giúp việc thực hiện công việc hàng hải thường xuyên thuận lợi hơn
so với hải đồ giấy. ECDIS được coi là hợp pháp như hải đồ giấy theo qui định của

6


chương V điều 27 của SOLAS74 được sửa đổi bổ sung. Hải đồ điện tử có các chức năng
chính như sau:
1. Dữ liệu hải đồ - Chart DATA
- Dữ liệu vector chính thức: Cơ quan thủy văn phải tuân theo định dạng tiêu chuẩn
véc tơ quốc tế IHO-S57 khi lập dữ liệu. Đây là một quá trình khó khăn và kéo dài nhiều
năm. Một yếu tố nữa trong quá trình chuyển tiếp đó là các Cơ quan thủy văn phải chuyển
từ hải đồ giấy sang sản phẩm hải đồ số hóa.
- Dữ liệu không chính thức: Khi dữ liệu véc tơ chính thức chưa phủ kín toàn cầu
nên nhiều dữ liệu hải đồ véc tơ không chính thức đang hiện hành và phủ dữ liệu trên toàn
cầu có xuất xứ từ các công ty riêng. Hầu hết công ty này sản xuất dữ liệu bằng cách số
hóa các hải đồ giấy chính thức. Tuy nhiên loại này không phải là hải đồ véc tơ chính

thức.
- Độ chính xác: Hải đồ vector - ENC phải có chỉ báo về chất lượng dữ liệu, trong
đó cho phép định lượng độ chính xác của các đặc trưng quan trọng trên hải đồ trong việc
kết hợp xác định mức chính xác của vị trí từ thiết bị hàng hải vệ tinh để đánh giá khoảng
cách an toàn từ các chướng ngại nguy hiểm, giúp nhận biết chất lượng thông tin được sử
dụng. Các Cơ quan thủy văn xử lý và duy trì tất cả dữ liệu cần thiết để xây dựng cơ sở dữ
liệu ENC.
- Cập nhật hiện tại: Trách nhiệm của Cơ quan thủy văn quốc gia là thu thập và
duy trì nguồn dữ liệu chính thức nhận được từ các giám định thủy đạc.
- Độ tin cậy của sản phẩm: Trách nhiệm của Cơ quan thủy văn một quốc gia là
đảm bảo rằng thông tin trong một hải đồ (hải đồ giấy hoặc điện tử) miêu tả chính xác và
phù hợp với địa hình và vị trí địa lý thực tế.
2. Lập tuyến đường - Route planning
Lập tuyến đường (Route Planning) tùy thuộc công nghệ của ECDIS, có thể tiến hành
theo 2 phương pháp: Phương pháp truyền thống (dữ liệu như hải đố giấy và ấn phẩm
hàng hải); Phương pháp dựa trên công nghệ ECDIS (dựa vào máy tính với các công cụ
đồ
họa, soạn thảo và cơ sở dữ liệu của ENC). Quy trình đơn giản như sau:

7


Hình 1.3: Lập tuyến trên hải đồ điện tử ECDIS
1.
Thực hiện lập tuyến đường từ điểm A tới B;
2.
Điều chỉnh tuyến đường như : Thực hiện các thao tác đối với điểm
chuyển hướng
WPT trên tuyến bao gồm : thêm điểm (adding waypoint), xóa điểm (deleting
waypoints from a route), thay đổi vị trí (changing the position of a WPT), thay đổi

thứ tự các điểm chuyển hướng (changing the order of the WPT).
- Thay đổi tuyến đường ;
- Cảnh báo đường đẳng sâu an toàn của tàu;
- Cảnh báo khu vực nguy hiểm;
- Xác định và báo động độ dạt .
3. Giám sát an toàn tuyến đường - Route monitoring

Giám sát tuyến đường là một chức năng của ECDIS, trong đó thông tin vị trí
hiện tại của tàu trên hải đồ được chỉ báo dưới sự kiểm soát của định vị vệ tinh.
- Giám sát an toàn: tuyến được chọn và vị trí tàu phải xuất hiện trên vùng biển
hàng hải;
- ECDIS đồng thời phải có khả năng hiển thị các vùng biển ngoài vị trí tàu để
thực hiện chức năng cảnh giới và lập đường đi trong khi giám sát an toàn;
- Chức năng giám sát phải được thực hiện tự động và liên tục;
- Chỉ báo giám sát tức thời vùng quanh vị trí hiện tại của tàu cần thực hiện được
nhanh chóng và đơn giản.
4. Hỗ trợ tránh chướng ngại vật - Objects avoidance
- Vùng có điều kiện đặc biệt, chướng ngại vật nguy hiểm: ECDIS sẽ phân biệt

và đưa ra báo động hoặc chỉ báo.

8


- ECDIS cho phép nhập tọa độ địa lý, biểu tượng của bất kỳ vị trí nào và chỉ
báo vị trí đó theo yêu cầu. Đồng thời phải có khả năng chọn điểm bất kỳ trong màn
hình hiển thị và đọc được tọa độ địa lý của nó.
5. Dẫn tàu an toàn - Safety navigation
Hải đồ điện tử cung cấp cho người đi biển một bộ dữ liệu về điều kiện hàng hải
với định dạng dễ hiểu hỗ trợ dẫn tàu an toàn, hiệu quả:

- Vị trí và vết tàu;
- Cập nhật thông tin cần thiết tự động hoặc thủ công;
- Vị trí dự đoán trong tiếp theo;
- Báo động CPA/TCPA;
- Kết quả điều động thử, …
6. Tu chỉnh hải đồ - Chart Update/corrections
- Phương pháp thay thế: Toàn bộ thông tin cũ bỏ đi và cập nhật thông tin mới vào
may. Yêu cầu phải thay thế toàn bộ tập file thông tin của hải đồ hoặc chỉ phần cần cập
nhật rieng biệt.
- Cập nhật bổ sung; Tương tự như trên hải đồ giấy truyền thống. Trên hải đồ gốc,
thông tin cập nhật được viết đè lên thông tin cũ.
- Cập nhật hàng tuần với hảo đồ điện tử của Anh: Cơ quan thủy văn Anh phát hành
các thông báo cập nhật hàng tuần trên đĩa CD-ROM.
- Cập nhật từ xa: Cơ quan thủy văn Anh cung cấp thông tin cập nhật hải đồ hàng hải
điện tử ENC mới nhất liên tục trên các trang Web. và E-mail.
7. Tài liệu báo cáo - Documentations/reporting :

- Ghi chép dữ liệu và các sự kiện để thống kê và cho các mục đích liên quan
tới pháp lý;
- Lập báo cáo chuyến hành trình.
- Lập báo cáo chuyến hành trình.
1.3. Đánh giá mức dộ tin cậy khi sử dụng hệ thống ECDIS
- Hải đồ điện tử ECDIS chỉ là một trong các thiết bị trợ giúp hàng hải: Trực
canh hàng hải không chỉ dựa vào duy nhất một hệ thống. Người đi biển phải có khả
năng đánh giá tính toàn vẹn của hệ thống ECDIS và mọi dữ liệu tại mọi thời điểm,
đồng thời sử dụng các thiết bị trợ giúp khác để xác định thiết bị phù hợp đúng nơi,
đúng lúc cần thiết. đồng thời phải có khả năng hiển thị các vùng biển ngoài vị trí
tàu để thực hiện chức năng cảnh giới và lập đường đi trong khi giám sát an toàn;
- Chức năng hoạt động không phù hợp: Rủi ro do chức năng hoạt động không
phù hợp của hệ thống, sự không chính xác của dữ liệu là tồn tại cố hữu trong hệ

thống. ECDIS chỉ là công cụ trợ giúp trong việc thực hiện các nhiệm vụ hàng hải.
Khi sử dụng ECDIS phải hiểu rõ các chức năng và làm chủ các sai số.
- Độ chính xác của dữ liệu thủy văn: Dữ liệu chỉ báo trên màn hình không tin cậy hơn
so với căn cứ dữ liệu đã giám định. Dữ liệu cảm biến được chỉ báo không tin cậy hơn so
với lần lượt các hệ thống cảm biến đưa vào. Các sai số và sự thiếu chính xác trong một hệ

9


thống con có thể ảnh hưởng tới hoạt động của các hệ thống con khác truyền tới làm cho
ECDIS mất đi tính hữu dụng.
- Rủi ro kỹ thuật hưởng hoạt động chung: Mất tín hiệu kết nối từ thiết bị định vị

là một trong các rủi ro nguy hiểm đối với an toàn hàng hải. Để giảm rủi ro này,
ECDIS phải có khả năng kết nối với 2 hệ thống định vị để chuyển đổi khi sự cố
xảy ra. Sai số vị trí tàu trên chỉ báo phải được kiểm tra thường xuyên, hiệu chỉnh
khi cần thiết. Sai số la bàn phải được khai báo trong ECDIS, khi tàu chập tiêu gần
bờ phải dùng phương pháp phù hợp để xác định rõ sai số này. Tín hiệu đo sâu kết
nối vào ECDIS phải thường xuyên được kiểm tra đặc biệt khi tàu chạy trong khu
vực gần bờ để đảm bảo rằng chức năng báo động “Avoiding ground” hoạt động
phù hợp và chính xác.
- Yếu tố con người: Để đảm bảo an toàn hàng hải, cần phải duy trì trực canh,
quan sát cảnh giới thoả đáng để thực hiện kiểm tra vị trí tàu đều đặn bằng các
phương pháp độc lập với ECDIS. Tàu trang bị hoặc không - hệ thống ECDIS, mọi
hành động hàng hải phải tuân theo các nguyên tắc cơ bản và hướng dẫn cho các
hoạt động Hàng hải đối với các sỹ quan trong một ca trực canh.

2. HÀNG HẢI TRONG VÙNG CỰC
2.1. Khái niệm chung về băng biển
Băng là trạng thái rắn của nước khi nhiệt độ khối nước bị hạ thấp xuống dưới mực

hoá băng. Băng có thể có màu sắc khác nhau từ trắng đến trắng xanh hoặc trắng xám, tùy
thuộc vào mức độ tạp chất trong băng cũng như sự có mặt của không khí giữa các tinh
thể băng.
Băng là yếu tố cần đặc biệt quan tâm trong hàng hải vì sự xuất hiện của băng làm
hạn chế khu vực hàng hải hoặc đặt ra yêu cầu thay đổi hành trình một cách phù hợp.
Băng có thể làm thay đổi hình dạng mục tiêu bờ, gây khó khăn cho việc lắp đặt và bảo
quản các thiết bị trợ giúp hàng hải. Băng biển làm thay đổi các đặc tính tuyến sóng vô
tuyến, vì vậy gây ảnh hưởng tới hoạt động của các thiết bị vô tuyến trên tàu. Đối với
công tác hàng hải thiên văn, băng làm thay đổi đặc tính khúc xạ của ánh sáng, làm thay
đổi độ cao đo của thiên thể...
Băng cũng có thể hình thành ngay trên tàu, gây hư hỏng cho các trang thiết bị, máy
móc trên tàu. Nguy hiểm hơn, băng đóng trên tàu có thể gây tăng trọng lượng các cấu
trúc thượng tầng, từ đó dẫn tới mất cân bằng hoặc mất ổn định tàu.
Nếu không được phát hiện kịp thời, va chạm với băng có thể gây hậu quả đặc biệt
nghiêm trọng đối với con người, con tàu và hàng hoá trên tàu hoặc ô nhiễm môi trường.
Nếu hình thành từ nước ngọt, tỷ trọng của băng (tại nhiệt độ đóng băng) là
0.917g/cm3. Trong giai đoạn mới hình thành từ nước biển, do sự tồn tại của muối, tỷ
trọng băng tăng lên với giá trị trung bình được thừa nhận là 0.925g/cm 3. Khi loại bỏ hết
muối trong băng, tỷ trọng băng giảm xuống mức nhỏ hơn tỷ trọng băng hình thành từ
nước ngọt do có nhiều không khí, giữa các tinh thể băng. Tỷ lệ thể tích không khí trong

10


băng có thể đạt tới 8% (mức tối đa với băng hình thành trên biển) và vì vậy tỷ trọng băng
ở mức 0.845g/cm3.
Băng hình thành trên lục địa có nguồn gốc là nước ngọt nên tỷ trọng băng cũng vào
khoảng 0.917g/cm3. Tuy nhiên, nếu là băng hình thành từ tuyết, do có không khí chèn
vào giữa các lớp tuyết khác nhau nên tỷ trọng băng giảm đi. Chẳng hạn, tỉ trọng đo được
của tảng băng tại khu vực Grand Banks (New Foundland) là 0.899g/cm 3.

Như vậy, tỉ trọng băng nhỏ hơn tỉ trọng nước biển và băng có thể trôi tới các vùng
nước xa địa cực hơn.
Trong quá trình trôi biên biển, một phần của khối băng nổi lên trên mặt nước và
một phần chìm xuống dưới mặt nước. Tương quan giữa thể tích phần chìm và thể tích
phần nổi của băng có thể được xác định thông qua tỷ trọng của băng và tỉ trọng nước
biển.
Giả sử, tỉ trọng nước biển là 1.028g/cm 3 (nước biển với nồng độ muối 35 0/00, tại
nhiệt độ - 10C), tỉ trọng băng là 0.920g/cm3, khi đó, thể tích phần chìm của băng sẽ là:

0.920
≈ 0.895 = 89,5% tổng thể tích khối băng
1.028
Như vậy, có thể thấy rằng, phần nổi (hay phần ta quan sát được) chỉ chiếm khoảng
10% thể tích khối băng. Nói cách khác, một khối băng kích thước quan sát được không
lớn lắm cũng có thể gây nguy hiểm rất lớn cho tàu.

Hình 2.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến băng biển

2.2. Phân loại và đặc điểm của băng

11


Băng gặp trên biển có thể được chia làm 2 loại chính đó là: băng hình thành trên lục
địa và băng hình thành trên biển (băng biển).
2.2.1. Băng lục địa
Băng lục địa hình thành do sự đóng băng của nước ngọt hoặc do tuyết rơi (cả lớp
tuyết nén chặt lại tạo thành băng dưới ảnh hưởng của trọng lượng bản thân lớp tuyết).
Nếu hình thành trên địa hình dốc, băng lục địa sẽ trôi dần xuống khu vực độ cao thấp hơn
do ảnh hưởng của trọng lực tạo thành "sông băng". Tốc độ di chuyển tùy thuộc vào địa

hình, có thể đạt tới trên 30m/ngày nhưng thường nhỏ hơn rất nhiều. Trong trường hợp
trôi ra tới biển, do tác dụng của lực nổi. Khối băng (hay sông băng) vỡ ra dần thành các
mảnh tạo thành các khối băng (Ice berg) khổng lồ. Các khối băng này có thể cód ạng đỉnh
nhọn hoặc đỉnh băng bằng phẳng và được gọi tên tương ứng như trong hình (hình vẽ).
Các khối băng này tan dần hoặc vỡ ra tạo thành các tảng băng nhỏ hơn, trong đó
cần chú ý tới 2 loại như sau:
- Khối băng trung bình (bergy bit): độ cao từ 1 - 5m trên mực nước biển, kích thước
theo phương ngang khoảng 100-300m2.
- Khối băng nhỏ (growler - băng kêu): độ cao dưới 1m trên mực nước biển, kích
thước theo phương ngang khoảng 20m2. Băng này được gọi là băng kêu do không khí với
bị giữ lại trong băng trong quá trình hình thành có thể thoát ra ngoài tạo thành tiếng kêu.
Đối với các khối băng, cần lưu ý rằng hình dạng phần chìm khối băng có thể khác
với hình dạng phần nổi.
Khi khối băng ở trong vùng nước ấm, phần chìm của băng tan nhanh nên kích
thước giảm đi nhanh hơn so với phần nổi. Do vậy, băng có thể mất ổn định và bị "đổ".
Ngược lại, do tác động của sóng, gió, mặt trời, phần nổi của băng có thể bị chảy
hoặc vỡ ra, dẫn đến kích thước nhỏ hơn phần đáy. Trong trường hợp này, tàu thuyền khi
ở gần có thể bị va vào phầm chìm của băng.
2.2.2. Băng biển (Sea Ice)
Băng biển hình thành do sự đóng băng trên bề mặt biển. Băng biển thường được
phân loại dựa vào tuổi băng vì tuổi băng là nhân tố quan trọng, ảnh hưởng tới các tính
chất vật lý của băng. Thực tế, độ bền (độ cứng) của băng phụ thuộc vào lượng muối tồn
tại trong băng. Lượng muối trong băng lại giảm dần theo tuổi băng (đặc biệt vào mùa hạ
và mùa thu). Vì vậy, băng giá thường có độ bền lớn hơn băng non.
Theo tuổi, băng biển được chia thành các loại như sau:
- Băng muối hình thành (New Ice): là thuật ngữ chung để chỉ các giai đoạn phát
triển đầu tiên từ nước biển ở trạng thái lỏng, bao gồm các giai đoạn sau:
+ Băng Frazil (Frazil Ice)
+ Băng dầu (Grcase Ice)
+ Băng bùn (Slush Ice)

+ Băng Shuga
+ Băng Niles: Lúc này, lớp băng có kích thước dưới 10cm và dễ dàng bị thay đổi
hình dạng theo sóng.

12


- Băng non: là giai đoạn tiếp theo của băng mới hình thành. Độ dày băng từ 10 30cm, lớp băng có màu xám hoặc trắng xám. Băng xám có độ dài 10 - 15cm, kém mềm
dẻo hơn băng non và dễ gãy khi có sóng lừng. Băng trắng xám có độ dày 15 - 30cm.
- Băng năm thứ nhất (First year Ice) là trạng thái băng phát triển từ băng non, với
thời gian phát triển không quá 1 năm. Băng năm đầu có thể chia nhỏ thành:
+ Băng mỏng: độ dày 30 - 70cm, màu trắng.
+ Băng trung bình: độ dày 70 - 120cm.
+ Băng dày: độ dày trên 120cm và có thể lên tới trên 200cm.
- Băng năm thứ 2: Là băng đã phát triển qua 2 năm (2 mùa đông). So với băng năm
đầu, băng năm thứ 2 dày và có tỉ trọng nhỏ hơn, vì vậy, băng nhô lên khỏi mặt biển cao
hơn. Độ dày băng vào khoảng 2 - 3m và có màu hơi xanh. Bề mặt băng có các vùng đều
đặn.
- Băng nhiều năm: Là băng đã trải qua quá trình phát triển /tan qua nhiều hơn 2
năm. Lúc này băng hầu như không chứa muối và mang màu xanh da trời. Bề mặt băng
không đều đặn và hình thành các rãnh rõ rệt. Độ dày băng thường lớn hơn 3m.
Ngoài ra, băng biển cũng có thể được phân loại theo hình dạng. Theo đó, có các loại
băng biển là:
- Băng đống vụn (Brash ice)
- Mảng băng gắn liền bờ (fast ice)
- Băng mảng vụn (floe) gồm các mảnh băng liền kề, kích thước từ 20m tới trên
10km.
- Băng bánh kép (pan cake ice)
- Băng bè (raft ice)
- Băng luống (ridge ice).

2.3. Sự hình thành và phát triển của băng
Hầu hết vật chất thông thường trên trái đất có đặc tính là mật độ tăng lên khi nhiệt
độ giảm. Tuy nhiên, nước là một trường hợp đặc biệt, trái quy luật.
Khi nhiệt độ của nước giảm xuống, ban đầu, mật độ phân tử nước tăng lên. Tuy
vậy, sự tăng mật độ này dừng lại khi nhiệt độ giảm xuống tới 4 0C (40F). Tại đây, mật độ
nước đạt giá trị lớn nhất. Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ, mật độ phân tử nước lại giảm đi.
Quá trình hình thành mạng lưới tinh thể bắt đầu xảy ra khi nhiệt độ giảm xuống
dưới 40C khi các liên kết hydro (liên kết các phân tử nước cạnh nhau) dịch chuyển vị trí
để giữ cho các phân tử Oxy (điện tích âm) tách xa nhau. Quá trình này hoàn thiện khi
nhiệt độ trên tới 00C và khi đó nước chuyển thành trạng thái băng.
Trong trường hợp trong nước có chứa muối, nhiệt độ mà tại đó mật độ phân tử đạt
giá trị lớn nhất sẽ giảm đi. Nhiệt độ đóng băng cũng giảm theo nhưng mức độ giảm nhỏ
hơn. Mối liên hệ giữa nồng độ muối với nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ mà tại đó nồng
độ phân tử đạt cực đại được thể hiện trong hình (hình vẽ).

13


Ta thấy, 2đường đồ thị giao nhau tại vị trí ứng với nhiệt độ - 13 0C và nồng độ muối
là 24.70/00. Khi nồng độ muối trong nước cao hơn 24.7 0/00, nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ
ứng khi nước biển chưa chuyển sang trạng thái băng thì nồng độ phân tử sẽ tăng lên khi
nhiệt độ giảm.
Nhìn chung, khi nồng độ muối tăng 50/00, nhiệt độ đóng băng giảm khoảng 280C. Ở
các vùng cực, nồng độ muối trung bình của nước biển vào khoảng 35 0/00, nhiệt độ đóng
băng sẽ là -180C (28.8F).
Vì mật độ phân tử của nước biển trên bề mặt (hoặc tỷ trọng) tăng lên khi nhiệt độ
giảm, nước trên bề mặt nặng hơn sẽ chìm xuống phía dưới, đồng thời nước biển phía
dưới ấm và nhẹ hơn sẽ trồi lên chiếm chỗ. Quá trình này được gọi là đối lưu do tỷ trọng.
Như vậy, nếu nồng độ muối không thay đổi theo độ sâu thì để xảy ra hiện tượng đóng
băng ở vùng cực, cả cột nước từ đáy biển tới bề mặt sẽ cần phải giảm nhiệt độ xuống

dưới nhiệt độ đóng băng và sẽ hình thành một cột băng.
Tuy nhiên, thực tế có sự thay đổi nồng độ muối trong nước biển theo độ sâu, nước
biển trên bề mặt có nồng độ muối thấp nằm ở phía trên lớp nước biển có nồng độ muối
cao hơn ở bên dưới. Khi nhiệt độ tiếp tục giảm xuống dưới nhiệt độ đóng băng thì lớp
nước trên bề mặt sẽ đóng băng trong khi lớp nước ở bên dưới vẫn có nhiệt độ cao hơn
mức đóng băng và vì vậy vẫn tồn tại ở dạng lỏng.
Ở mực nước nông, nhiệt độ thấp có thể dược truyền xuống tới tận đáy biển và vì
vậy, tinh thể băng có thể hình thành tại bất kỳ vị trí nào. Do có tỉ trọng nhỏ, các tinh thể
này có xu hướng trồi lên bề mặt.
Cần lưu ý thêm rằng muối không gắn với tinh thể băng, vì vậy trong quá trình phát
triển của tinh thể băng, muối bị đẩy trở lại nước biển và các tinh thể băng khi nổi lên trên
bề mặt hầu như chỉ chứa nước tinh khiết. Tại bề mặt các tinh thể này kết hợp lại với
nhau, hình thành các dạng băng biển khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường thực
tế. Khi kết hợp với nhau, các tinh thể băng lưu giữ muối lại ở giữa các tinh thể. Trung
bình, băng mới hình thành với chiều dày 15cm, chứa muối với nồng độ 5-10 0/00. Khi nhiệt
độ thấp hơn, quá trình đóng băng xảy ra nhanh hơn và theo đó lượng muối bị giữ lại
trong băng nhiều hơn. Muối này có thể tồn tại ở trạng thái lỏng hoặc kết đông. Trong quá
trình tồn tại và tan 1 phần của băng mỗi khi nhiệt độ cao (mùa hè), muối do có tỉ trọng
cao hơn, lắng dần xuống phía đáy băng và có thể thoát ra ngoài.
Vì vậy, đối với băng có tuổi cao thì nồng độ muối giảm, do đó tỉ trọng của băng
giảm như trình bày trong phần 2.5.1).
Sự phát triển của băng biển phụ thuộc vào nhiều yếu tố khí tượng thủy văn khác
nhau, bao gồm nhiệt độ không khí, tình trạng tuyết rơi, tốc độ gió, độ mặn nước biển
cũng như chiều dày của lớp băng biển ban đầu. Tuy nhiên, các thực nghiệm đã chứng
minh được rằng có thể dự đoán tương đối chính xác mức độ phát triển của băng chỉ dựa
trên nhiệt độ không khí.
Dựa trên các số liệu quan trắc tại bắc cực, công thức được sử dụng tính độ dày băng
là (Zabov)

14

h 2 + 50h = 8φ
Trong đó:
h : độ dày băng biển, tính bằng cm
φ : đại lượng đặc trưng cho số ngày mà nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ cơ sở 1 0C, được
tính theo đơn vị [độ x ngày]. Với nhiệt độ cơ sở thường được dùng là 0 0C. Chẳng hạn,
nếu nhiệt độ trung bình mỗi ngày là -20 trong 3 ngày liên tiếp thì:
 = 2 x 3 = 6 [0C x ngày]
Các quan trắc của cơ quan theo dõi băng và hải dương của hải quân Hoa Kỳ cho
mối liên hệ giữa φ và độ dày băng như trong hình (hình vẽ).
2.4. Sự hình thành băng trên tàu.
Quá trình hình thành băng trên tàu là quá trình phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện
thời tiết, trạng thái xếp hàng, dao động của tàu cũng như vị trí và kích thước của các cấu
trúc trên tàu.
Các nguyên nhân chính của việc hình thành băng trên tàu bao gồm:
- Bụi nước: Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0 0C, bụi nước là nguyên nhân hình thành
băng chủ yếu. Bụi nước xuất hiện từ các đỉnh sóng vỡ hoặc các hạt nước bị vỡ do tác
động của tàu và được gió thổi tới các cấu trúc thượng tầng trên tàu. Trong quá trình đó,
bụi nước lạnh dần với tốc độ lạnh đi phụ thuộc vào thời gian tồn tại trong không khí, kích
thước hạt nước, nhiệt độ không khí... Bụi nước chủ yếu tác động tới các cột, cần cẩu, máy
móc và cấu trúc thượng tầng trên tàu và đóng băng trên các cấu trúc này khi gặp nhiệt độ
thấp.
- Nước tràn lên boong: Hiện tượng nước tràn lên boong xảy ra khi gặp sóng cao.
Thông thường, nước chảy qua bề mặt boong không có đủ thời gian để kết băng kể cả khi
nhiệt độ thấp. Thậm chí, nước biển còn có tác dụng làm tan băng đang tồn tại trên mặt
boong. Tuy nhiên, khi nước này bị đọng lại trên boong, gặp nhiệt độ thấp sẽ hình thành
băng.
- Mưa hoặc sương mù lạnh: Băng hình thành do nguyên nhân này thường ít quan
trọng vì khối lượng băng nhỏ. Tuy nhiên, việc hình thành băng có thể gây trơn trượt cho

các cầu thang và lối đi trên tàu.
- Tuyết rơi trên tàu: Trong trường hợp tuyết là khô, hạt tuyết sẽ bị thổi khỏi tàu.
Nếu tuyết ướt hoặc bị ướt do gặp bụi nước, tuyết có thể đọng lại trên tàu và đóng băng,
gây ra việc tăng trọng lượng băng đáng kể.
Hình dạng băng đóng trên tàu phụ thuộc vào hình dạng của cấu trúc mà ở đó xảy ra
hiện tượng đóng băng, kích thước hạt nước và tốc độ gió.
Khi tốc độ gió nhỏ và kích thước hạt nước nhỏ, hạt nước sẽ đóng băng khi đóng lại
trên cấu trúc tàu, trước khi hạt nước tiếp đón gió như hình (hình vẽ).
Với kích thước hạt nước và tốc độ gió lớn hơn, hạt nước không đóng băng ngay lập
tức mà di chuyển dần về phía dưới gió, đồng thời bị chảy xuống dưới tạo nên hình dạng
như hình (hình vẽ).

15


Khi kích thước hạt nước tiếp tục tăng, lượng nước bị thổi về phía dưới gió và chảy
xuống thấp trước khi bị đóng băng tăng lên . Vì vậy, băng có hình dạng như trong hình
(hình vẽ).
Như vậy, quá trình hình thành băng chịu ảnh hưởng nhiều của đặc tính kết cấu tàu
và hướng tương đối của tàu so với sóng, gió.
Thông thường, dễ xảy ra hiện tượng đóng băng trên tàu khi nhiệt độ giảm xuống
dưới -220C và tốc độ gió đạt trên 17kts.
Ở vùng nước ngọt, hiện tượng đóng băng xảy ra ngay khi nhiệt độ hạ xuống 0 0C và
băng cũng tích tụ nhanh hơn so với tại vùng nước mặn.
Sự phụ thuộc của mức độ đóng băng vào tốc độ gió (khi gặp nhiệt độ phù hợp) có
thể tóm tắt như sau:
- Gió cấp 5: Đóng băng nhẹ
- Gió cấp 7: Đóng băng trung bình
- Gió cấp 8 trở lên: Đóng băng nghiêm trọng.
Trong các điều kiện này, sự đóng băng xảy ra mạnh nhất khi tàu chạy ngược sóng,

gió. Nếu tàu chạy ngang gió, mạn trên gió đóng băng nhanh hơn, có thể gây nghiêng tàu.
Vì vậy, để giảm tác động của hiện tượng đóng băng trên các cấu trúc thượng cần, có
thể cần giảm tốc độ tàu hoặc đổi hướng tàu một cách phù hợp.
2.5. Sự dịch chuyển của băng.
2.5.1. Sự di chuyển của băng biển.
Nhân tố chính quyết định sự di chuyển của băng biển là gió trên bề mặt. Tuy nhiên,
do ảnh hưởng của lực Coriollis, hướng di chuyển của băng biển không trùng với hướng
gió mà lệch đi 1 góc từ 180 tới gần 900. Lực này làm băng lệch về phía tay phải so với
hướng gió (ở BBC) và lệch về phía trái ở NBC. Khi gió nhẹ, độ lệch này lớn hơn so với
gió mạnh như được thể hiện trong hình (hình vẽ). Ở các vĩ độ cao hơn, độ lệch này lớn
hơn.
Tốc độ dịch chuyển phụ thuộc vào mật độ băng và độ nhám bề mặt và thường nằm
trong giới hạn từ 0,25% tới 8% tốc độ gió ở độ cao 6m trên mặt băng. Băng có mật độ
thấp và bề mặt gồ ghề di chuyển nhanh hơn băng có mật độ cao, bề mặt nhẵn.
Ta biết, hướng tốc độ gió phụ thuộc vào hình dạng các đường đẳng áp. Như vậy từ
hình dạng, vị trí các đường đẳng áp, ta cũng có thể dự đoán được sự di chuyển của băng
biển.
2.5.2. Sự di chuyển của băng tảng (khối băng).
Khác với băng biển (trải đều trên bề mặt), băng biển có phần chìm dưới nước lớn
trong khi diện tích hứng gió phía trên mặt nước nhỏ. Vì vậy, dòng chảy gần bề mặt mới
là nguyên nhân gây nên sự di chuyển của khối băng chủ yếu. Tuy nhiên, tác độ của gió
cũng rất quan trọng và trong nhiều trường hợp có mức độ tương đương với dòng chảy.
Ngoài ra, hai yếu khác ảnh hưởng tới sự di chuyển của các khối băng là:
- Lực làm lệch Coriollis.

16


- Lực Gradient áp suất do sự nghiêng của mực nước biển.
Ảnh hưởng của gió tới sự di chuyển của băng tảng không chỉ bởi áp lực gió lên

phần nổi của băng mà còn bởi sóng và dòng chảy do gió gây ra.
Ngoài nguyên nhân bởi gió, dòng chảy có thể phát sinh từ nhiều yếu tố khác, tác
động tới sự di chuyển của băng như dòng chảy do triều, dòng chảy do gradient.
Nếu chỉ do gió, tốc độ di chuyển và góc lệch của băng tảng gần đúng được cho
trong bảng (bảng), ứng với kích thước tảng băng nhỏ, trung bình và lớn tương ứng.
2.5.3. Vùng bao phủ của băng biển.
Vùng bao phủ của băng biển ở xung quanh Bắc cực và Nam cực đương nhiên phụ
thuộc vào mùa trong năm tại mỗi bán cầu này như được thể hiện trong hình 2.2.

Hình 2.2: Phạm vi ảnh hưởng của băng biển ở bắc cực và nam cực
2.6. Theo dõi và phát hiện băng
Việc theo dõi và phát hiện băng là hết sức quan trọng đối với các tàu hoạt động trên
các vĩ độ cao. Bên cạnh các bản tin dự báo băng, các thiết bị điện tử trên tàu như radar,
thủy âm hoặc còi có thể được sử dụng để phát hiện băng kèm theo quan sát bằng mắt
thường.
Khi tàu tiến dần lên các vĩ độ cao, các khối băng sẽ được quan sát thấy trước tiên vì
chúng có kích thước lớn và lâu tan. Việc phát hiện các khối băng này phụ thuộc vào tầm
nhìn xa khí tượng. Nếu tầm nhìn xa tốt, vào ban ngày có thể phát hiện băng từ khoảng
cách tới 20NM, hoặc ban đêm có thể quan sát được khi cách băng 1 đến 3NM. Tuy
nhiên, khả năng phát hiện băng giảm mạnh khi tầm nhìn xa xấu, đặc biệt không thể thấy
băng khi sương mù dầy.
Tiếng động phát ra của băng trong quá trình tan, gãy cũng khó phát hiện do tiếng ồn
trên tàu.

17


Khả năng phản xạ sóng radar của băng tảng chỉ vào khoảng 1/60 mức phản xạ của
tàu có cùng kích thước radar vẫn là thiết bị phát hiện các khối băng quan trọng khi tầm
nhìn xa kém. Radar có thể giúp phát hiện các khối băng kích thước trung bình ở khoảng

cách 8 ÷ 10NM. Lưu ý rằng tính chất phản xạ sóng radar của băng không phụ thuộc vào
tần số. Các khối băng lớn, đỉnh băng có thể được phát hiện ở khoảng cách 15 ÷ 30NM.
Thậm chí, Radar có thể giúp phát hiện băng biển (nếu bề mặt tương đối gồ ghề) ở khoảng
cách 2 ÷ 4NM.
Tiếng cười vọng lại cũng có thể được dùng để phát hiện sự có mặt của các khối
băng trong điều kiện tầm nhìn xa xấu. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ sử dụng được đối
với các khối băng lớn, ở phía mũi tàu.
Sau khi gặp các khối băng, nếu tiếp tục tiến về phía cực, tàu sẽ có nguy cơ gặp băng
biển. Do độ cao băng biển nhỏ nên việc phát hiện tương đối khó khăn. Tuy vậy, có một
số gợi ý về sự có mặt của băng biển phía trước là:
- Không quan sát thấy sóng hoặc sóng lừng mặc dù thấy có gió.
- Quầng sáng trắng phía chân trời (Snow blink) thể hiện tuyết bao phủ trên bề mặt.
- Quầng sáng nhẹ hơn (ice blink) thể hiện băng biển bao phủ bề mặt.
- Vùng sương mù dày trên mặt băng, ở phía trước hướng di chuyển của mảng băng
(khi băng tiếp cận vùng nước nóng, ẩm hơn ở phía xích đạo).
2.7. Hàng hải độc lập trong vùng có băng
Theo kinh nghiệm, các tàu không được gia cố để hàng hải trong băng thường bị
thiệt hại nghiêm trọng nếu đi vào vùng có băng với tốc độ 12kts trở lên, kể cả trong
trường hợp băng mỏng. Các tàu được gia cố có thể đi qua các khu vực có băng năm đầu
bao phủ với mức độ bao phủ khoảng 60 đến 70%. Các tàu này có thể di chuyển không
cần hỗ trợ, trừ việc tư vấn tuyến đường. Khi mức độ băng bao phủ khoảng dưới 60%, có
thể đi qua với tốc độ rất chậm và cần chú ý như sau:
- Không đi vào vùng băng nếu có biện pháp khả thi khác
- Rất dễ đánh giá sai độ cứng của băng, và hậu quả trong trường hợp này đặc biệt nghiêm
trọng
- Khi bắt đầu vào vùng băng cần đi với tốc độ rất chậm để tránh va chạm ban đầu, sau đó
có thể tăng dần tốc độ để duy trì hướng và khả năng điều động tàu nhưng không được
tăng tốc độ lên mức quá cao.
- Sẵn sang chạy máy lùi.
- Không di chuyển qua băng trong khi trời tối nếu không có đèn chiếu sáng đủ mạnh, dễ

điều khiển từ buồng lái để phát hiện băng. Nếu tầm nhìn xa xấu cần giảm tốc độ nhưng
phải giữ cho chân vịt tiếp tục hoạt động.
- Chân vịt và bánh lái là các bộ phận dễ bị tác động mạnh của băng, vì vậy cần giữ cho
tàu chạy tới hoặc nếu chạy lùi, cần giữ hướng để tàu nằm trong vết di chuyển cũ.
- Cần tránh xa các tảng băng trôi.
- Trong trường hợp tàu bị kẹt trong băng, thông thường cần gọi tàu phá băng hỗ trợ. Tuy
nhiên, chú ý rằng trong nhiều trường hợp có thể thoát khỏi băng bằng cách thay đổi hiệu
số mớn nước một cách dễ dàng.

18


3. DỊCH VỤ KHÍ TƯỢNG HÀNG HẢI
3.1. Hàng hải khí tượng
Hàng hải khí tượng có thể được định nghĩa là việc xây dựng đường chạy tàu tối ưu
cho tàu căn cứ vào các dự báo thời tiết, tình trạng sóng cùng các đặc điểm của tàu khi đi
từ 1 điểm tới 1 điểm cho trước. Trong điều kiện thời tiết và tình trạng sóg nhất định,
đường chạy tàu tối ưu là nđường chạy tàu trong an toàn tàu và sức khỏe thuyền viên được
đảm bảo tối đa, nhiên liệu tiêu thụ và thời gian hành trình được rút ngắn xuống mức tối
thiểu hoặc là kết hợp của các mục tiêu trên.
Nguồn dữ liệu cơ bản cho thuyền viên trên tràu để tính toán đường chạy tàu tối ưu, liên
quan đến các yếu tố thời tiết là các cuốn Sailing Directions (Planning Guides), Pilot Chart
Atlases cùng các tài liệu thống kê về thời tiết khác. Các ấn phẩm này cho biêt cá số liệu
về khí hậu, chẳng hạn như tần suất hướng và tốc độ gió, tần suất độ cao sóng, giới hạn
vùng băng cho các đại dương lớn trên thế giới. Các thông tin này chỉ cho tuyến đường
khuyến cáo dựa theo nguyên tắc xác suất chứ không căn cứ vào các điều kiện thực tế trên
hành trình.
Các cơ quan dịch vụ hàng hải khí tượng, để tránh các ảnh hưởng nguy hiểm của thời tiết,
thường đưa ra khuyến cáo về tuyến đường ban đầu trước khi tàu bắt đầu hành trình. Tiếp
theo đó là các khuyến cáo về các sửa đối tuyến đường trong quá trình tàu chạy tùy thuộc

vào các điều kiện thực tế cùng các cảnh báo cho thuyền trưởng về các điều kiện thời tiết
hoặc sóng biển bất lợi khó có thể tránh được bằng cách thay đổi tuyến đường thông
thường (thuyền trưởng cần cân nhắc khả năng phải tìm nơi chú ẩn hoặc thả trôi). Các
điều kiện bất lợi được hiểu là các điều kiện có thể hủ hoại, làm giảm tốc độ tàu hoặc tăng
thời gian hành trình nghiêm trọng.
Tuyến đường ban đầu thường được tính toán dựa trên việc xem xét dự báo thời tiết cho
khu vực từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình. Các yếu tố khác cũng cần được tính đến là
loại tàu, hình dạng thân tàu, tốc độ tàu, tình trạng xếp hàng, đặc tính hàng hóa cùng các
đặc điểm về an toàn tàu khác. Hành trình của tàu theo tuyến này sẽ được theo dõi liên
tục. Khi có bất cứ điều kiện thời tiết bất lợi nào xuất hiện trên tuyến ban đầu đã lựa chọn,
cơ quan dịch vụ sẽ gửi cho tàu các gợi ý về việc thay đổi tuyến để tránh các điều kiện
này. Như vậy, an toàn tàu và hiệu quả kinh tế sẽ được đảm bảo cho toàn bộ hành trình.
3.1.1. Phương pháp Isochrone để tính toán đường đi tối ưu

19


3.1.1.1. Phương pháp Isochrone cổ điển
Phương pháp hàng hải khí tượng đầu tiên được giới thiệu để tính toán tuyến đường có
thời gian chạy tàu nhỏ nhất là phương pháp Isochrone được đề xuất bởi R.W. James
(1957) và được sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ tiếp theo.
Phương pháp này được xây dựng với mục đích ban đầu là để các sỹ quan hàng hải có thể
tính toán thủ công khi lựa chọn tuyến đường. Isochrone (đường đẳng thời) đầu tiên là
đường nối các điểm mà tàu có thể đi tới trong cùng một đơn vị thời gian khi xuất phát từ
cùng 1 điểm và đi theo các hướng khác nhau. Đương nhiên, quãng đường tàu có thể chay
được trên mỗi hướng phụ thuộc vào các điều kiện khí tượng, hải dương như gió, sóng và
dòng chảy.
Isochrone tiếp theo được xây dựng theo được xây dựng dựa trên isochrone trước đó bằng
cách:
- Đặt hướng vuông góc với Isochrone phía trước tại mỗi điểm

- Trên mỗi hướng đã chọn, lấy quãng đường bằng khoảng cách tàu chạy được trong 1 đơn
vị thời gian kế tiếp
- Nối các điểm vừa dựng để được Isochrone thứ 2.

Hình 3.1: Phương pháp Isochrone cổ điển
3.1.1.2. Phương pháp Isochrone cải tiến
Từ phương pháp dựng Isochrone cổ điển trên, ta thấy rõ ràng thời gian cần thiết để
đi tới 1 điểm trên 1 đường Isochrone theo cách trên chưa hẳn là thời gian ngắn nhất.
Đồng thời, phương pháp Isochrone cổ điển cũng gặp hạn chế khi tính toán bằng máy tính
do trong nhiều trường hợp, Isochrone có thể là hàm số lõm.

20


Hình 3.2: Phương pháp Isochrone cải tiến

Để giải quyết vấn đề tài, phương pháp Isochrone cổ điển có thể được cải tiến bằng cách:
“Thay vì đi theo hướng vuông góc với đường Isochrone phía trước, ta cho tàu chạy theo
hướng mà hình chiếu của quãng đường chạy được trong cùng 1 đơn vị thời gian lên
phương pháp tuyến với đường Isochrone phía trước tại mỗi điểm là lớn nhất”.
Theo phương pháp này, các đường Isochrone có thể lần lượt được xây dựng như trong
hình 3.2
Tuy vậy, nhược điểm cơ bản của phương pháp này là trong nhiều trường hợp,
đường Isochrone bị tắc bởi đường bờ. Tức là khi các điểm nào đó trên đường Isochrone
nằm ở khu vực đặc biệt nào đó (chẳng hạn bị bao vây bởi các vùng nước nông), ta không
thể dựng được đường Isochrone tiếp theo 1 cách phù hợp và vì vậy, không tiếp cận được
điểm đích.
3.1.1.3 Phương pháp Isochrone cải tiến bằng cách phân vùng
Để giải quyết hạn chế của phương pháp Isochrone vừa nêu trên, Hagiwara (1989) đề xuất
một cải tiến cho phương pháp Isochrone bằng cách phân vùng (area partitioning). Theo

đó:
- Bề mặt đại dương được chia thành các rẻ quạt nhỏ từ điểm xuất phát
- Từ mỗi điểm trên 1 đường Isochrone, quãng đường tàu chạy được trong 1 khoảng thời
gian được tính cho các hướng khác nhau để có được điểm đến nằm trong các rẻ quạt khác
nhau
- Điểm được chọn trong mỗi rẻ quạt là đường cách điểm xuất phát xa nhất
- Nối các điểm lựa chọn trong mỗi rẻ quạt ta được được Isochrone tiếp theo
Phương pháp này được mô tả trong hình 3.3:

21


Hình 3.3: Phương pháp Isochrone cải tiến bằng cách phân vùng

3.2. Dịch vụ tư vấn truyền thống
Ngày nay, trên thế giới có nhiều tổ chức dịch vụ cung cấp thông tin khí tượng dẫn
đường. Tất cả các dịch vụ khí tượng dẫn đường đều có nguyên tắc hoạt động giống nhau.
Đó là cung cấp các thông tin trợ giúp Thuyền trưởng dẫn tàu an toàn và kinh tế. Một tổ
chức uy tín của Mỹ tên là "Weathernews Americas Inc." , địa chỉ website :www. us.
weathernews.com có chi nhánh trên khắp thế giới. Nội dung chủ yếu trong các thông tin
khí tượng dẫn đường được cung cấp bởi các tổ chức dịch vụ khác nhau bao gồm :
Tuyến chạy tàu tối ưu: Căn cứ vào tính năng kỹ thuật của tàu, tình trạng hàng hóa,
nhiệm vụ chuyến đi và các yêu cầu khác do tàu cung cấp. Kết hợp với thông tin dự báo
thu nhận được về tình hình thời tiết, tình trạng mặt biển, dữ liệu thống kê tích luỹ và
trang thiết bị chuyên dùng hiện đại. Các nhà dự báo chuyên nghiệp sẽ khuyến nghị một
tuyến đường chạy tàu có lợi nhất cho tàu.
Hỗ trợ công tác dẫn tàu an toàn: Sau khi khuyến nghị tuyến hành trình ban đầu,
trong quá trình chạy tàu tiếp theo, tàu và dịch vụ khí tượng dẫn đường duy trì sự liên lạc
chặt chẽ thuờng xuyên. Dịch vụ liên tục theo dõi hành trình của tàu và kịp thời đưa ra các
thông báo về tình hình thời tiết, tình trạng mặt biển cùng các khuyến nghị điều chỉnh

tuyến đường nhằm mục đích giúp thuyền trưởng dẫn tàu an toàn.
Báo các hành trình: Sau khi hoàn thành chuyến đi, dịch vụ khí tượng dẫn đường
sẽ làm báo cáo toàn bộ hành trình của tàu. Nội dung bao gồm các số liệu thời tiết, tình
trạng mặt biển và tuyến đường thực tế tàu đã đi qua. Bản báo cáo sẽ cung cấp các số liệu
lưu trữ cho tàu, cơ quan quản lý và là cơ sở tham khảo cho chuyến hành trình tiếp theo.
Một chú ý quan trọng là vấn đề áp dụng tuyến đường hàng hải hay các điều chỉnh
do dịch vụ khí tượng đưa ra hoàn toàn do Thuyền trưởng căn cứ vào tình hình thực tế
quyết định. Không vì việc áp dụng dịch vụ khí tượng dẫn đường mà miễn giảm trách
nhiệm của Thuyền trưởng. Cơ quan cung cấp dịch vụ khí tượng dẫn đường không chịu

22


trách nhiệm bồi thường bất kỳ một rủi ro nào khi cung cấp các thông tin mang tính
khuyến nghị.
Ví dụ:
Tàu MV. SUNNY VISHIP
Dịch vụ: Applied Weather Technology, Inc.
AWT Worldwide Headquarters, 140 Kifer Courrt Sunnyvale, CA 94086 USA

23


Hình 3.4: Message No.1

24


3.3. Dịch vụ ChartCO MetManager
3.3.1. Hệ thống ChartCO

Dịch vụ ChartCo là một dich vụ của Anh, trụ sở nằm tại ChartCo Ltd, New North
Road Hainault, Ilford Essex United Kingdom. Đây là dịch vụ hỗ trợ cho hàng hải dựa
trên các dữ liệu mà tàu nhận được thông qua vệ tinh INMARSAT B được lắp đặt trên tàu
bằng cách sử dụng một tần số quốc tế đặc biệt, các dữ liệu được giải mã nhờ một thiết bi
giải mã đặc biệt “A special Decoder” sau đó qua phần mềm ChartCo sẽ cung cấp các
thông tin cần thiết. Một hệ thống hoàn chỉnh trên tàu bao gồm:
- 01 vệ tinh INMARSAT B phục vụ cho việc thu nhận dữ liệu, thông thường được
lắp đặt riêng biệt so với hệ thống thông tin liên lạc vệ tinh trên tàu,
- 01 máy tính nhằm hiển thị và quản lý các dữ liệu thu được,
- 01 máy in nhằm in ra các dữ liệu cần thiết.
Hệ thống cung cấp các dịch vụ chủ yếu sau đây:
1. ChartManager™ : Cung cấp “Thông báo hàng hải hàng tuần” và hình ảnh scan
hiệu chỉnh phục vụ tu chỉnh các loại hải đồ và ấn phẩm hàng hải do Cục Thủy văn các
quốc gia: Anh, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Australia xuất bản. Đây là các quốc gia mà có số
lượng hải đồ và ấn phẩm hàng hải được xuất bản và sử dụng rộng rãi nhất.
2. MetManager™ : Cung cấp thông tin và khuyến cáo về khí tượng - hải dương
nhằm đưa ra tuyến đường hàng hải an toàn nhất hay cũng có thể coi đây là dịch vụ hỗ trợ
cho hàng hải khí tượng.
3. OceanXpress™ : Cập nhật thông tin cũng như hỗ trợ cho việc tu chỉnh hải đồ và
ấn phẩm hàng hải điện tử.
4. RegsManager™ : Phần mềm quản lý hồ sơ,tài liệu hàng hải.
5. News Services : Cung cấp các tin tức theo yêu cầu của người sử dụng.
6. Anti-Viruses Manager™: Phần mềm chống vi rút xâm nhập, hủy hệ thống.
3.3.2. Dịch vụ ChartCO Metmanager
MetManager ™ là một ứng dụng máy tính mạnh mẽ được phát triển bởi Applied
Weather Technology Inc. Hỗ trợ việc tối ưu hóa chuyến đi biển về an toàn và tăng hiệu
suất. Nhanh chóng đưa ra các đặc t ính của t àu dựa tr ên diều kiện gió cũng như điều
kiện thời tiết biển hiện tại. MetManager ™ c ũng đưa ra dự báo tốc độ và thời gian
đến. Đồng th ời tính toán được hướng đi và khoảng cách còn lại.
Chương trình hiển thị các dữ liệu thời tiết và khí hậu đại dương đối với khu vực

mà tàu thuyền đang hoạt động.Và sẽ giúp bạn lên kế hoạch cho chuyến đi theo từng
yêu cầu cụ thể. MetManager™ có thể tối ưu hóa chuyến đi của bạn bằng cách sử dụng
các dự báo hiện hành và các thông số kỹ thuật hoạt động, chẳng hạn như thời gian
hành trình tối thiểu, các khu vực cấm đi, tránh đi vào vùng thời tiết xấu,vv…
MetManager ™ chạy trên máy tính cá nhân và tương thích với hệ điều hành
Microsoft Windows ®. Dữ liệu dự báo mới được thu được từ vệ tinh Inmarsat qua
thiết bị thông tin và email tiếp nhận dữ liệu. Việc xử lý dữ liệu có thể được thực hiện
thông qua mạng nội bộ LAN. Việc cập nhật dữ liệu sẽ được diễn ra 2 lần một ngày.

25