摘 要：本文基于筆者從事電子航道圖制作的相關工作經(jīng)驗，以面向流程的電子航道圖制作為研究對象，論文首先分析了長江電子航道圖制作的機制，進而詳細探討了制作流程中涉及的關鍵技術(shù)解決途徑，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：電子航道圖 制作 技術(shù) 長江

中圖分類號：U612 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0033-02

長江數(shù)字航道建設是長江黃金航道建設的重要組成部分，長江電子航道圖是數(shù)字航道的核心，也是長江航運信息化建設的基礎。因此，建設高效、便捷和功能全面的長江電子航道圖生產(chǎn)和服務系統(tǒng)勢在必行。

目前，世界范圍內(nèi)的電子海圖技術(shù)日益成熟，為長江電子航道圖生產(chǎn)提供了有益借鑒，但長江電子航道圖生產(chǎn)有別于其他任何區(qū)域的生產(chǎn)模式，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)源的多樣性及長江地域特征明顯方面。

本文結(jié)合長江內(nèi)河數(shù)據(jù)源特點，提出基于國際標準的長江電子航道圖制作機制，解決上述關鍵問題。

1 長江電子航道圖制作機制

長江電子航道圖制作機制概括為：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理及航道圖編輯，航道圖審核及航道圖發(fā)布，航道圖應用。

1.1 數(shù)據(jù)采集

采集的數(shù)據(jù)包括水域測量資料和陸域測量資料。水域測量資料主要包括航標類、礙航物類（所有水面、水下礙航物數(shù)據(jù)）、平面控制點類、高程控制點類（所有航道、禁航區(qū)、限航區(qū)、錨泊區(qū)等）、特定性質(zhì)區(qū)域、水深點及其他。陸域資料主要包括兩類：一是平面資料，主要指堤線、岸線及岸線一定范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)、村莊、代表建筑物等資料；岸線一定范圍內(nèi)的鐵路、主要公路、河道資料；各河口岸線周邊資料等；二是屬性資料，主要指碼頭的相關屬性、跨河建筑物的相關屬性、沿江主要港航單位名稱駐地、岸線一定范圍內(nèi)起伏較大區(qū)域（如山區(qū)）的主要高程資料等。

1.2 數(shù)據(jù)處理

（1）CAD數(shù)據(jù)源形成長江電子航道圖一次性數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)源的基礎，其處理過程包括數(shù)字化定義、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查等。（2）長江特有專題數(shù)據(jù)源以EXCEL表格形式提供，形成電子航道圖一次性數(shù)據(jù)描述專題數(shù)據(jù)源的基礎。專題數(shù)據(jù)處理需完成下列工作：規(guī)范專題數(shù)據(jù)源格式，以實現(xiàn)多源孤立數(shù)據(jù)的集成。建立專題物標與S-57物標的對應關系。定制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，實現(xiàn)專題物標向S-57轉(zhuǎn)換。專題物標入庫及其成圖檢測。（3）水深處理包括水深替換、水深點篩選以及淺點選擇等。（4）等深線以及等深區(qū)修改數(shù)據(jù)是航道空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，是水深區(qū)域的重要邊界依據(jù)。等深線的設置依賴水深點，水深點一旦變化，必須重新勾畫計算等深線。

1.3 數(shù)據(jù)編輯

電子航道圖的編輯是實施航道圖數(shù)據(jù)維護的根本，其核心工作是按照S-57物標分類以及屬性定義對電子航道圖進行人機交互式編輯，并對改正信息進行有效存儲，為生成國際標準的電子航道圖基礎記錄集（EN文件）以及改正記錄集（ER文件）提供數(shù)據(jù)源，并最終實現(xiàn)應用平臺的電子航道圖數(shù)據(jù)的有效更新。

1.4 數(shù)據(jù)質(zhì)檢

對編輯完成的電子航道圖數(shù)據(jù)進行IHOS-58標準的符合性檢驗，包括檢查數(shù)據(jù)的完整性、規(guī)范性和標準性。即檢查數(shù)據(jù)是否符合S-57產(chǎn)品規(guī)范，是否符合S-57物標幾何規(guī)范，是否符合S-57物標特征規(guī)范，是否符合S-57物標幾何冗余，是否符合S-57物標空間冗余等。

2 長江電子航道圖制作技術(shù)

2.1 基于S-57國際標準的空間數(shù)據(jù)組織技術(shù)

IHOS-57國際標準描述了各國航道測量部門之間用于數(shù)字化航道測量數(shù)據(jù)交換及向航海人員、ECDIS生產(chǎn)商發(fā)布該類數(shù)據(jù)的標準，定義了嚴格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應的數(shù)據(jù)規(guī)范，如圖1所示。

長江電子航道圖生產(chǎn)采用S-57數(shù)據(jù)模型，需解決下列數(shù)據(jù)組織問題。

（1）空間信息與物標信息分離。（2）最大限度上控制數(shù)據(jù)存儲的冗余度。（3）最大限度上確保電子航道圖數(shù)據(jù)的完整性。（4）最大限度上確保電子航道圖數(shù)據(jù)更新管理功能的友好實施。

2.2 電子航道圖生成技術(shù)

2.2.1 電子航道圖的管理

電子航道圖在S-57中為獨立的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件代表了特定水域、特定范圍、特定比例尺的航道圖制圖物標數(shù)據(jù)集合。

表1為依據(jù)國際海圖出版規(guī)范的電子航道圖單元覆蓋范圍通用標準。該標準按照用途對航道圖進行劃分，不同用途的單元電子圖間在覆蓋區(qū)域上為包含關系，即為多叉樹結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫整體框架、分層以及不同層航道圖之間的包含關系，如圖2所示。圖2共分為7個層次，其中第i（i6）層對其下層存在一對多的包含關系。對于同一層次上（或者說同一用途）的航道圖不存在包含關系，構(gòu)成網(wǎng)絡圖結(jié)構(gòu)，描述同一層航道圖單元之間的鄰接關系，解決了同層比例尺下航道圖數(shù)據(jù)的連續(xù)性和非重疊性問題。按該標準對全水域進行劃分，形成的航道圖單元數(shù)目將不少于目前紙海圖的數(shù)目。

2.2.2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與S-57國際標準的統(tǒng)一

（1）依據(jù)S-57物標分類特性對航道圖地理信息進行分類。（2）對于影響物標特征屬性的地理信息進行強制賦值。（3）依據(jù)S-57規(guī)定的影響空間范圍的物標組對航道地理信息進行分組。（4）根據(jù)航道地理信息的修改頻率特征對航道地理信息進行分組。（5）編制統(tǒng)一的物標定義規(guī)范，并確保與標準相一致。

2.2.3 電子航道圖的存儲

電子航道圖數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集、物標的結(jié)構(gòu)關系如圖3所示。該結(jié)構(gòu)描述了電子航道圖生成的整體數(shù)據(jù)模型。

電子航道圖數(shù)據(jù)集作為S-57特征物標和空間物標的存儲容器，提供對物標的遍歷訪問、相互關系維護等管理功能。按S-57標準要求，電子航道圖數(shù)據(jù)集滿足下列要求。

（1）單記錄集的獨立性。（2）符合ENC文檔結(jié)構(gòu)，有效存儲記錄字段及其子字段。（3）單記錄集中記錄號唯一性。S-57數(shù)據(jù)模型規(guī)定同一個記錄集中記錄的標志號不得相同。（4）多個記錄集中特征物標標志號的唯一性。

2.2.4 電子航道圖冗余度的控制

隨著整個長江水域電子航道圖的建立，各個級別比例尺的電子航道圖相繼完整，需要注意圖與圖之間信息的重疊性、特定比例尺下信息分布的合理性以及同一個物標在不同比例尺和不同圖上描述的唯一性等。

2.3 電子航道圖編輯技術(shù)

根據(jù)地理空間信息的類型以及S-57對物標的分類，長江電子航道圖編輯主要包含對點物標、水深物標、線物標、面物標的添加、修改及刪除操作。

2.4 電子航道圖檢驗技術(shù)

檢驗內(nèi)容主要包括以下幾個方面。

2.4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)檢驗

（1）檢查ENC數(shù)據(jù)是否符合EN文檔的格式。（2）檢查文件大小是否合理，文件內(nèi)容是否與標志一致。（3）檢查數(shù)據(jù)版本是否合理。（4）檢查數(shù)據(jù)類型是否與標準一致。（5）檢查數(shù)據(jù)字段以及相關子字段的取值是否與標準一致。（6）檢查物標空間屬性和特征屬性是否合理。（7）檢查物標與物標的關系是否合理。（8）檢查物標類別、屬性類別是否與標準一致。

2.4.2 空間信息檢驗

（1）檢查空間標志是否合理。（2）檢查空間位置是否重復。（3）檢查空間位置是否交叉。（4）檢查空間范圍與標準是否一致（如標準要求是閉合區(qū)域卻沒閉合）。（5）檢查矢量記錄引用空間位置是否重復。（6）檢查空間位置是否無效。（7）檢查矢量記錄是否沒被引用。

2.4.3 物標檢驗

（1）檢查數(shù)據(jù)字段以及相關子字段的取值是否與標準一致。（2）檢查物標標志是否合理。（3）檢查物標的邏輯關系是否合理。（4）檢查物標的分組是否與標準一致。

2.5 電子航道圖數(shù)據(jù)保護技術(shù)

IHOS-63數(shù)據(jù)保護方案描述了對ENC信息保護的推薦標準。該方案由國際海道測量組織數(shù)據(jù)保護方案建議組提供。

IHOS-63數(shù)據(jù)保護方案詳細說明了在多設備制造商和多數(shù)據(jù)提供商條件下對S-57數(shù)據(jù)保密性、完整性和認證性的保證。IHOS-63數(shù)據(jù)保護方案中的相關對象為：數(shù)據(jù)保護方案的管理者、數(shù)據(jù)服務商、數(shù)據(jù)客戶、設備制造商。

2.6 WGS-84與北京-54坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)

WGS-84坐標系是全球通用的大地坐標系。國際標準化的電子海圖系統(tǒng)規(guī)定必須采用該坐標。長江航道及航運相關部門一直習慣于沿用基于北京-54坐標系的高斯投影坐標。為使電子航道圖符合國際標準，同時又符合對北京-54坐標的使用習慣，必須處理好WGS-84地理坐標系、北京-54地理坐標系、基于北京-54的高斯投影坐標系的相互轉(zhuǎn)換問題。其中，核心問題是WGS-84與北京-54地理坐標系的相互轉(zhuǎn)換。

針對長江實際情況，利用長江已有的大地坐標系控制點資源，建立國家大地測控資料庫，按照一定的精度要求劃分區(qū)域范圍，求取各區(qū)域內(nèi)坐標系之間轉(zhuǎn)換參數(shù)，同時針對區(qū)域間的精度差異采用二次修正的方式實現(xiàn)全流域無縫拼接。

2.7 內(nèi)河S-57與S-52標準應用

長江電子航道圖數(shù)據(jù)應當遵循IHOS-57標準，并結(jié)合長江自身的數(shù)據(jù)特點以及顯示特點，豐富數(shù)據(jù)定義模型以包容長江全水域數(shù)據(jù)要素，建立新的顯示標準以實現(xiàn)中國內(nèi)河的數(shù)據(jù)特色。按照上述思路，制定長江電子航道圖數(shù)據(jù)傳輸標準及其顯示標準，主要業(yè)務涵蓋下述范圍：（1）分析長江電子航道圖數(shù)據(jù)組成要素，列舉與現(xiàn)有標準體系之間的差異。以此成為新數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴室罁?jù)。（2）結(jié)合內(nèi)河傳統(tǒng)符號顯示模式制定長江內(nèi)河符號體系。（3）長江內(nèi)河符號體系應與IHOS-52標準體系一致，應當遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸模型。

3 結(jié)語

本文提出的方法以及關鍵技術(shù)解決方案已經(jīng)在長江重慶段工程中成功實施，對實現(xiàn)長江電子航道圖的生產(chǎn)，加速長江黃金水道的建設步伐，促進其經(jīng)濟帶的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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