S—10X標(biāo)準(zhǔn)對基于HPD的海道測繪生產(chǎn)影響初探

郭兆峰　賈淑娟

摘要：本文對現(xiàn)有基于S-57的海道測繪生產(chǎn)流程進行分析，對比S-100/S-101與S-57不同點，探討新的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品規(guī)范的實施對基于HPD的海道測繪生產(chǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：S-57 S-10 XS-100 S-101 HPD

1概述

當(dāng)前，海道測繪產(chǎn)品主要是基于IHO S-57《數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》的，S-57規(guī)范和統(tǒng)一了電子海圖的生產(chǎn)流程。隨著ECS和ECDIS產(chǎn)品的普及，基于S-57格式的電子海圖的生產(chǎn)、發(fā)行和使用已經(jīng)相當(dāng)規(guī)范。隨著S-57產(chǎn)品及應(yīng)用系統(tǒng)的大范圍使用，S-57的局限性也越來越明顯，如標(biāo)準(zhǔn)維護缺乏彈性，不支持柵格、網(wǎng)格數(shù)據(jù)和時變數(shù)據(jù)格式等更廣泛的海道測量數(shù)據(jù)，有必要對其進行擴展以適應(yīng)海道測量數(shù)據(jù)的多樣性，基于這樣的背景，IHO組織推出了S-100標(biāo)準(zhǔn)。

S-100《通用海道測量數(shù)據(jù)模型》是IHO頒布的海道測量最新國際標(biāo)準(zhǔn)，其基于地理信息ISO 91000系列標(biāo)準(zhǔn)，其中的空間模式是描述幾何類型及其相互關(guān)系的框架，在描述、存儲、應(yīng)用海道測量地理空間數(shù)據(jù)方面起著基礎(chǔ)和關(guān)鍵性作用?；赟-100開發(fā)的衍生標(biāo)準(zhǔn)，稱之為S-10X系列標(biāo)準(zhǔn)，如S-99，S-101，S-102……等。其中S-101標(biāo)準(zhǔn)是正在開發(fā)的基于S-100的下一代電子海圖規(guī)范，由IHO傳輸標(biāo)準(zhǔn)維護與應(yīng)用開發(fā)工作組（TSMAD）負(fù)責(zé)開發(fā)，S-101引入了很多S-100中的概念，如可交換、動態(tài)特征、描述目錄、符合屬性等，這些概念的引入可以有效解決S-57中出現(xiàn)的一些局限性問題。

目前，S-101產(chǎn)品規(guī)范雖未正式發(fā)布，但是S-100標(biāo)準(zhǔn)的全面實施只是個時間問題，這樣的一種變革必將對海道測量及海圖的生產(chǎn)和應(yīng)用產(chǎn)生深遠的影響。我國海道測繪機構(gòu)應(yīng)充分認(rèn)識到這點，緊跟國際研究步伐，開展全面研究。

本文對現(xiàn)有的基于S-57的海道測繪生產(chǎn)流程進行分析，比較了S-100/S-101與S-57的不同點，探討新的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品規(guī)范的實施對基于HPD（Hydrographic Product Database）的海道測繪業(yè)務(wù)的影響。

2 基于S-57的海道測繪生產(chǎn)流程

目前，中國海事基于S-57的海道測繪產(chǎn)品生產(chǎn)主要應(yīng)用的是HPD數(shù)據(jù)庫，基于HPD數(shù)據(jù)庫模式的測繪產(chǎn)品生產(chǎn)流程，由外業(yè)數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理、源數(shù)據(jù)庫、紙海圖及電子海圖生產(chǎn)五部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.1 基于S-57及HPD的外業(yè)測量

HPD數(shù)據(jù)管理是按照數(shù)據(jù)的航海用途進行分層管理，不同航海用途的數(shù)據(jù)在不同的管理層。理論上，只要最底層即大比例尺的數(shù)據(jù)存在，且覆蓋了上層航海用途的范圍，就可以方便地制作需要的海圖。因此，只要按照該區(qū)域最大比例尺對于某區(qū)域的海道測量數(shù)據(jù)實施測量，就可以生產(chǎn)制作所需要的各種海圖。但實際上，不論是從經(jīng)濟和效率角度考慮，還是從數(shù)據(jù)組織管理方面考慮，目前沒有采用最大比例尺組織測量的方法實施，而是采用測量區(qū)域確定的航海用途組織實施測量。

對于按照S-57數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織和管理數(shù)據(jù)的HPD系統(tǒng)，真實的空間實體是作為“物標(biāo)”存儲的，包括空間信息和特征信息，其中空間信息是幾何關(guān)系存儲目標(biāo)的空間位置信息，而特征信息是描述部分存儲目標(biāo)的定義、特性及屬性的數(shù)據(jù)。不論是陸部要素還是水深區(qū)域要素的測量，數(shù)據(jù)屬性的采集都是一項非常重要的工作，在數(shù)據(jù)采集過程中，需要按照不同屬性分別進行采集，如分別采集助航標(biāo)志信息、水深信息、礙航物信息、地形數(shù)據(jù)等；同時成果數(shù)據(jù)不論以什么格式導(dǎo)入HPD源數(shù)據(jù)庫，必須保證測量過程中記錄的屬性等信息不丟失。

2.2 基于S-57及HPD的數(shù)據(jù)處理

HPD數(shù)據(jù)處理要求保留物標(biāo)屬性等重要信息，并根據(jù)物標(biāo)屬性通過源數(shù)據(jù)層、專題數(shù)據(jù)庫層等組織管理數(shù)據(jù)，除需要在測量過程中分別采集物標(biāo)屬性外，處理過程也同樣需要按不同類別分開處理。

經(jīng)過處理的源數(shù)據(jù)整合了以前所用的多個數(shù)據(jù)庫：航標(biāo)信息管理系統(tǒng)、航標(biāo)礙航物一覽表等，以及存儲了各類物標(biāo)所有有用信息。實現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)的來源統(tǒng)一、屬性一致，表現(xiàn)一致，避免產(chǎn)生同一數(shù)據(jù)在不同數(shù)據(jù)庫中屬性不一致的情況發(fā)生。不僅實現(xiàn)了源數(shù)據(jù)為制作海圖提供來源，同時HPD數(shù)據(jù)庫逐步成為海道測量基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，為海事監(jiān)管、海洋管理等提供數(shù)據(jù)服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

2.3 基于S-57及HPD的海圖生產(chǎn)

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的各種測量數(shù)據(jù)進入HPD源數(shù)據(jù)庫，可用于生產(chǎn)紙海圖和電子海圖。

在紙海圖上，空間信息是直接以物標(biāo)的形狀反映出來的，特征信息則以各類標(biāo)注的形式反映出來。對于電子海圖而言，由于都采用S-57標(biāo)準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)存儲，所以很大一部分物標(biāo)的表現(xiàn)形式與源數(shù)據(jù)是一致的，只有少數(shù)以制圖物標(biāo)形式表現(xiàn)的S-57中沒有的物標(biāo)，在生產(chǎn)電子海圖的過程中會被過濾。

3 S-100/S-101對海道測繪生產(chǎn)的影響

隨著S-100規(guī)范的發(fā)展，其將逐步替代S-57數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織和管理方式，這對外業(yè)測量及海圖生產(chǎn)都有很大的影響。

3.1對外業(yè)測量的影響

目前的外業(yè)測量是基于HPD數(shù)據(jù)的管理和產(chǎn)品的制作生產(chǎn)流程的，S-100框架下其測量方式和方法無須過多改變，IHO也沒有針對S-100修訂S-44國際海道測量規(guī)范。其可預(yù)測的影響主要有以下幾個方面：

（1）對元數(shù)據(jù)的要求進一步提高。由于S-100規(guī)范擴展了測量數(shù)據(jù)的種類和用途，特別是其符合ISO 19100體系的特點，其數(shù)字產(chǎn)品將在網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)環(huán)境下使用，對數(shù)據(jù)的描述將變得尤為重要。

（2）對數(shù)據(jù)質(zhì)量提出更高要求?；赟-101的電子海圖采用無編輯比例尺的概念，對于不依比例尺要素的采集，其質(zhì)量控制顯得非常重要，一般要求按照最大比例尺描述，以保證出現(xiàn)在不同航海用途的電子海圖中時，不會影響其精度的表達。

（3）新信息及要素的采集、處理和生產(chǎn)。隨著S-101水深表面產(chǎn)品規(guī)范的發(fā)布，針對水深產(chǎn)品的外業(yè)數(shù)據(jù)類型將有新的變化，如水文和氣象信息的采集、處理和生產(chǎn)以及引入新的測量要素，如海洋邊界、海洋保護區(qū)測量等。

3.2 對數(shù)據(jù)處理的影響

S-101沒有編輯比例尺的概念，而使用顯示比例尺概念，一個完整數(shù)據(jù)集的描述通過多個關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集組合而成。就目前采用的HPD海圖生產(chǎn)平臺而言，HPD連續(xù)、無縫的數(shù)據(jù)處理方式與S-101無編輯比例尺的概念是吻合的。完成數(shù)據(jù)處理編輯進入源數(shù)據(jù)庫后，可根據(jù)需要“切”出一定航海用途的圖幅。因此，在HPD系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在S-101規(guī)范要求下，對源數(shù)據(jù)庫編輯內(nèi)容的梳理、要素的分層規(guī)劃與編輯等是數(shù)據(jù)處理工作的主要目標(biāo)。

3.3 對海圖生產(chǎn)的影響

S-100極大程度的擴寬了海道測量數(shù)據(jù)的范疇，支持更多的水文數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、產(chǎn)品和用戶。其最終產(chǎn)品形式除紙海圖和電子海圖外，還包括了水深表面產(chǎn)品、潮流產(chǎn)品、電子潮汐表和電子航海出版物等。

（1）由于S-101沒有編輯比例尺的概念，而使用顯示比例尺概念，這對我國當(dāng)前的海圖測量和制作的分幅方式存在影響。

（2）S-101引入的變化對于電子海圖編碼而言，絕大多數(shù)特征和屬性是不會改變的。但是，可能會引入少量信息類型和復(fù)合屬性等對新的物標(biāo)及特征進行描述。

（3）S-57到S-101轉(zhuǎn)換器的開發(fā)成為必然。S-101電子海圖產(chǎn)品最終將取代所有S-57 電子海圖產(chǎn)品，但是中間過渡可能花費很長時間，在此期間，S-57到S-101 電子海圖產(chǎn)品轉(zhuǎn)換器將被廣泛使用。

4 總結(jié)

S-10X標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和應(yīng)用仍在不斷發(fā)展之中，在正式實施之前，我國應(yīng)積極做好相關(guān)的跟蹤和研究工作。本文根據(jù)S-10X標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀，初步探討了其對目前基于HPD的海道測繪生產(chǎn)的影響，若有不妥之處，懇請批評指正。

參考文獻：

[1] IHO.S-100通用海道測量數(shù)據(jù)模型.

[2] IHO.S-101數(shù)據(jù)分類和編碼指南.

[3]東海航海保障中心.S-100相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究報告.武漢大學(xué)，2014.

[4] 東海航海保障中心.S-10X標(biāo)準(zhǔn)初步研究報告.武漢大學(xué)，2015.