江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖構(gòu)建技術(shù)研究

解 靜，房新玉，柯 敏，常 江，梁書(shū)秀，孫昭晨

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456；2.天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院天津市水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456；3.大連理工大學(xué)海岸與近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連116024）

勘察設(shè)計(jì)及工程咨詢

江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖構(gòu)建技術(shù)研究

解 靜1，2，房新玉1，2，柯 敏1，2，常 江1，2，梁書(shū)秀3，孫昭晨3

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456；2.天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院天津市水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456；3.大連理工大學(xué)海岸與近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連116024）

區(qū)別于內(nèi)河電子航道圖，江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖憑借與電子海圖統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與表達(dá)和更豐富的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為江海聯(lián)運(yùn)船舶航行安全和效率提供了保障。文章系統(tǒng)闡述了江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖構(gòu)建技術(shù)。從數(shù)據(jù)收集入手，先后探討了數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制等關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)流程，最終輸出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電子航道圖。并以我國(guó)北方某內(nèi)河為例，展示了江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖生成技術(shù)的具體應(yīng)用成果。實(shí)踐表明，文章所提出的電子航道圖構(gòu)建技術(shù)具有廣泛的適用性，可以應(yīng)用于我國(guó)任意內(nèi)河的電子航道圖生產(chǎn)。

電子航道圖；江海聯(lián)運(yùn)；EPS；ArcGIS；數(shù)據(jù)加工

江海聯(lián)運(yùn)是由同一艘船完成內(nèi)河和海上運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)運(yùn)輸方式。這種運(yùn)輸方式不僅具有周期短、環(huán)節(jié)少、成本低、貨損率小等優(yōu)點(diǎn)，更加促進(jìn)了內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)和腹地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。早在1968年，往返于英國(guó)和丹麥港口的登格爾特號(hào)在英國(guó)誕生，拉開(kāi)了江海聯(lián)運(yùn)的序幕。接下來(lái)的三四十年里，江海聯(lián)運(yùn)在前蘇聯(lián)、歐洲、美國(guó)、日本等沿海國(guó)家和地區(qū)得到了快速發(fā)展。我國(guó)江海聯(lián)運(yùn)起步相對(duì)較晚；同時(shí)受船舶建造水平落后、航道通過(guò)能力不足、港口功能不完善等多種因素制約，初期發(fā)展相對(duì)緩慢［1］。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程，我國(guó)江海聯(lián)運(yùn)迅速發(fā)展起來(lái)，形成了以長(zhǎng)江、珠江、黑龍江三大水系為代表的江海聯(lián)運(yùn)體系。往來(lái)船舶的激增，沿江、跨江建筑物的大量修建，使我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

得益于“數(shù)字海洋”相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，“數(shù)字航道”已經(jīng)成為我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)管理的新方式，并向著科學(xué)化、智能化的方向發(fā)展。長(zhǎng)江航道測(cè)量中心在“數(shù)字航道”和“智慧航道”建設(shè)方面做出了很多有益的嘗試，率先建立并發(fā)布了長(zhǎng)江電子航道圖。長(zhǎng)江電子航道圖不僅實(shí)現(xiàn)了航道信息數(shù)字化［2-4］，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)紙質(zhì)航道圖的不足；更在長(zhǎng)期實(shí)踐中，不斷完善，結(jié)合相關(guān)助航應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了航行預(yù)警、水位預(yù)報(bào)和船舶智能指揮等功能［5-7］，特別是在東方之星沉船搜救中發(fā)揮了重要的作用。隨后，贛江數(shù)字航道地理信息系統(tǒng)［8］、蘇南運(yùn)河數(shù)字航道應(yīng)用系統(tǒng)［9］、龍?zhí)稁?kù)區(qū)中通道水運(yùn)智能交通管理平臺(tái)［10］等“數(shù)字航道”應(yīng)用系統(tǒng)相繼問(wèn)世，有效地提升了內(nèi)河航運(yùn)管理能力。電子航道圖作為“數(shù)字航道”建設(shè)的核心內(nèi)容，有效保證了“數(shù)字航道”應(yīng)用系統(tǒng)多種功能的實(shí)現(xiàn)。

在我國(guó)，內(nèi)河電子航道圖與電子海圖遵循標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)表達(dá)方式不一致，不僅使內(nèi)河電子航道圖無(wú)法與電子海圖銜接，同時(shí)船用電子海圖系統(tǒng)（ECDIS）也不能正確加載和顯示內(nèi)河信息。這些都給江海聯(lián)運(yùn)船舶在我國(guó)內(nèi)河行駛的通暢性和安全性帶來(lái)了很大阻礙。江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖作為電子航道圖在江海聯(lián)運(yùn)中的具體應(yīng)用，不僅應(yīng)具備普通電子航道圖的基本內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)內(nèi)河航道信息數(shù)字化；在數(shù)據(jù)內(nèi)容上，覆蓋河口及其附近海域，保證電子航道圖與電子海圖的無(wú)縫連接；在數(shù)據(jù)組織和顯示上還應(yīng)與電子海圖遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，被ECDIS支持，為江海聯(lián)運(yùn)的船舶提供一致的航道信息。另外，江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖憑借其直觀、流暢、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，為江海聯(lián)運(yùn)船舶安全提供了保障。為了提供長(zhǎng)期有效的服務(wù)，電子航道圖的維護(hù)與更新就變得尤為重要。傳統(tǒng)航道圖普遍以紙質(zhì)形式留存。隨著計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展，形成了多種格式的航道信息化成果，如DWG文件航道圖、SHP文件航道圖和ER文件航道圖。其中，DWG文件航道圖仍然是最常用的航道數(shù)據(jù)生產(chǎn)和存儲(chǔ)方式。但是，它對(duì)要素的空間信息和屬性信息的管理和表現(xiàn)能力不足，無(wú)法滿足數(shù)字航道建設(shè)需求。隨著地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，ArcGIS、EPS2008、Sevencs、CARIS等商業(yè)軟件的問(wèn)世促進(jìn)了電子航道圖生產(chǎn)和“數(shù)字航道”建設(shè)。如何合理利用成熟的商業(yè)軟件，增強(qiáng)航道信息等相關(guān)數(shù)據(jù)的可維護(hù)性，降低電子航道圖的制作周期和生產(chǎn)成本，保證電子航道圖的質(zhì)量，已經(jīng)成為電子航道圖生產(chǎn)者和使用者最關(guān)心的問(wèn)題。雖然李邵喜［2］、劉小燕［11］、徐碩［12］、程新平［13］等先后探討了電子航道圖不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的處理方法，但是關(guān)于電子航道圖生成技術(shù)的系統(tǒng)報(bào)道不多見(jiàn)。本文重點(diǎn)關(guān)注江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖的生成技術(shù)，著重闡述電子航道圖生成過(guò)程和方法。由于遵循標(biāo)準(zhǔn)的不同和表達(dá)內(nèi)容的豐富，江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖將更加注重?cái)?shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)加工處理。最后，以我國(guó)某內(nèi)河為例，展示航道信息數(shù)字化成果，試圖為江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖生產(chǎn)、數(shù)字航道建設(shè)，以及信息與服務(wù)的共享提供有益參考。

1 電子航道圖生成技術(shù)

電子航道圖的生產(chǎn)過(guò)程可以歸納為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)加工和質(zhì)量控制4個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1 數(shù)據(jù)收集

收集的數(shù)據(jù)主要包括水域信息數(shù)據(jù)和陸域信息數(shù)據(jù)兩大類(lèi)。水域信息數(shù)據(jù)是電子航道圖的數(shù)據(jù)核心，它對(duì)于保障內(nèi)河通航和航行安全具有重要的意義。這類(lèi)數(shù)據(jù)主要包括航道基礎(chǔ)地理信息（如航道、航道中心線）、航標(biāo)信息、沿江/跨江建筑物及構(gòu)筑物信息（如橋梁、堤）、礙航物信息（如沉船、暗礁）、水深數(shù)據(jù)、分道通航制信息（如通航分割線、分道通航制分道），以及相關(guān)的海事航行規(guī)則等。這部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)覆蓋內(nèi)河、河口及其附近海域。陸域信息數(shù)據(jù)主要用于提供地理參考，同時(shí)輔助水域地理信息數(shù)據(jù)，豐富電子航道圖的顯示。陸域數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)陸域信息（如行政區(qū)劃）、江上服務(wù)設(shè)施（如引航站、救助站、港航管理機(jī)構(gòu)）、主要交通信息、水系信息、植被信息、高程點(diǎn)等。

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于數(shù)據(jù)來(lái)源不同，收集的數(shù)據(jù)往往存在存儲(chǔ)方式不同、數(shù)據(jù)異構(gòu)、空間參考異質(zhì)等特點(diǎn)。這些都給航道數(shù)據(jù)的組織和電子航道圖的生成加大了難度。因此，在制作電子航道圖之前首先需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。

原始測(cè)量數(shù)據(jù)是電子航道圖最根本的數(shù)據(jù)來(lái)源。這些數(shù)據(jù)通常以散點(diǎn)的形式存在。內(nèi)業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量草圖利用AutoCAD完成對(duì)數(shù)據(jù)整理、地物繪制，以及圖面整飾。經(jīng)質(zhì)檢，輸出DWG格式的成果圖，也就是通常意義下的DWG文件航道圖。

航標(biāo)是內(nèi)河航道中最常見(jiàn)一類(lèi)地物，它對(duì)于航行安全起著重要的作用。除基本空間信息外，航標(biāo)還具有豐富的屬性信息，如航標(biāo)類(lèi)型、光色、材質(zhì)、性質(zhì)等。由于DWG文件無(wú)法有效地組織這些信息，因此這類(lèi)地物通常以文本形式存儲(chǔ)。

1.3 數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制

（1）基于EPS的數(shù)據(jù)編輯與文件格式轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)加工的第一步是將DWG格式文件轉(zhuǎn)換為ArcGIS支持的SHP格式文件。北京清華山維公司推出的EPS地理信息工作站就很好的融合了CAD技術(shù)和GIS技術(shù)。由于大部分的數(shù)據(jù)編輯工作，例如岸線、構(gòu)筑物、水深點(diǎn)以及等深線的生成與繪制，已經(jīng)在數(shù)據(jù)預(yù)處理中完成；因此在EPS中將重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)DWG格式數(shù)據(jù)到SHP格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

圖1顯示了基于EPS平臺(tái)的DWG數(shù)據(jù)加工流程。從圖中可以看出，整個(gè)作業(yè)流程包括作業(yè)準(zhǔn)備、編輯處理和成果輸出3個(gè)部分。

作業(yè)準(zhǔn)備包括工作臺(tái)面定制和工作環(huán)境設(shè)置兩個(gè)步驟。工作臺(tái)面的定制也就是建立EPS作業(yè)模板。在這個(gè)過(guò)程中，完成了包括數(shù)據(jù)分類(lèi)代碼、屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)系統(tǒng)等一系列數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的定義，并存儲(chǔ)在模板文件（*.MDT）中。在此工作臺(tái)面上加工得到的數(shù)據(jù)都將符合既定的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。工作臺(tái)面一旦定制，在開(kāi)始新作業(yè)時(shí)只需要加載已建立的模板文件即可。導(dǎo)入數(shù)據(jù)前，還需設(shè)置當(dāng)前工作環(huán)境，包括系統(tǒng)環(huán)境、圖幅信息、輸出參數(shù)等。至此，完成了全部作業(yè)準(zhǔn)備，進(jìn)入數(shù)據(jù)導(dǎo)入與編輯處理階段。

EPS將自動(dòng)按照導(dǎo)入的DWG數(shù)據(jù)的層次關(guān)系進(jìn)行對(duì)象組織。調(diào)用EPS過(guò)濾器批量選擇對(duì)象，按照數(shù)據(jù)分類(lèi)代碼修改選中對(duì)象的特征編碼并添加必要屬性。當(dāng)對(duì)所有對(duì)象完成初步編輯處理后，應(yīng)用EPS數(shù)據(jù)合法性檢查工具，重點(diǎn)對(duì)對(duì)象的空間邏輯、規(guī)范編碼和擴(kuò)展屬性三部分內(nèi)容進(jìn)行檢查。根據(jù)返回的檢查結(jié)果，對(duì)錯(cuò)誤的或不合理的要素屬性進(jìn)行修改，直至滿足全部檢查項(xiàng)要求。EPS數(shù)據(jù)合法性檢查工具中提供了較多的檢查項(xiàng)。實(shí)際工作中，并不是所有的檢查項(xiàng)都是必須的或合理的。因此，可以采用定制檢查方案的方法，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和檢查目的優(yōu)化檢查項(xiàng)，提高檢查效率。經(jīng)數(shù)據(jù)檢查得到了滿足合法性要求的數(shù)據(jù)，完成了數(shù)據(jù)編輯處理工作，保存并輸出SHP格式數(shù)據(jù)成果。

EPS利用數(shù)據(jù)分類(lèi)代碼，建立EPS數(shù)據(jù)與SHP格式數(shù)據(jù)之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，輸出的SHP文件為以物標(biāo)六位碼命名。由于數(shù)據(jù)量大，在數(shù)據(jù)編輯處理過(guò)程中，不可避免地存在特征編碼選擇不當(dāng)，造成數(shù)據(jù)沒(méi)有正確分類(lèi)；而這類(lèi)問(wèn)題在EPS質(zhì)檢中并未得到有效檢驗(yàn)。在這種情況下，將輸出以物標(biāo)中文名命名的SHP文件。此時(shí)，應(yīng)返回工作臺(tái)面進(jìn)行必要的修改，直至輸出正確的成果文件。

另外，如果收集到的是原始測(cè)量數(shù)據(jù)，那么可以選用EPS直接進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和處理，具體過(guò)程詳見(jiàn)文獻(xiàn)［14］。

（2）基于Charting的數(shù)據(jù)編輯。

將SHP格式文件編輯加工成符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品是數(shù)據(jù)加工的第二步。電子航道圖作為電子海圖的一個(gè)分支，其制作多遵循由國(guó)際海道測(cè)量組織頒布的《數(shù)字式海道測(cè)量數(shù)據(jù)交換與傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（IHO S-57）。ESRI公司推出的ArcGIS for MariTime:Charting（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Charting）基于S-57標(biāo)準(zhǔn)，集成中心數(shù)據(jù)庫(kù)（Nautical Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)NIS庫(kù)）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)（Product Libarary，簡(jiǎn)稱(chēng)PL庫(kù)），成為電子海圖/航道圖數(shù)據(jù)編輯與產(chǎn)品生產(chǎn)的有效工具。NIS庫(kù)是Charting的核心部分，存儲(chǔ)了用于航道圖生產(chǎn)的全部數(shù)據(jù)。PL庫(kù)主要用于組織航道圖生產(chǎn)，存儲(chǔ)了一系列關(guān)于產(chǎn)品元數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)規(guī)劃、操作等信息的數(shù)據(jù)表。

圖2顯示了基于Charting的電子航道圖數(shù)據(jù)加工與產(chǎn)品生產(chǎn)的基本流程。從圖中可以看出，整個(gè)過(guò)程分為基于PL庫(kù)的產(chǎn)品管理、基于NIS庫(kù)的數(shù)據(jù)管理，以及本地?cái)?shù)據(jù)編輯。

Charting為PL庫(kù)和NIS庫(kù)提供了標(biāo)準(zhǔn)化模板，簡(jiǎn)化并規(guī)范了PL庫(kù)和NIS庫(kù)的建庫(kù)過(guò)程。因此，首次應(yīng)用Charting制作電子航道圖時(shí)，首先建立PL庫(kù)和NIS庫(kù)，分別加載相應(yīng)的模板文件。此時(shí)，已經(jīng)建立了一個(gè)包含標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品庫(kù)表的PL庫(kù)和一個(gè)包含符合S-57標(biāo)準(zhǔn)海圖數(shù)據(jù)集及要素類(lèi)的NIS庫(kù)，其中的數(shù)據(jù)表和要素類(lèi)均為空。通過(guò)PL庫(kù)屬性配置將PL庫(kù)和NIS庫(kù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，并進(jìn)行必要的屬性設(shè)置。在PL庫(kù)中完成圖幅AOI和電子海圖ENC的創(chuàng)建工作。AOI是一個(gè)人為設(shè)定的矩形區(qū)域，通常依據(jù)航道劃分情況進(jìn)行繪制；同時(shí)S-57要求生成ER文件時(shí)，每幅圖的大小不宜超過(guò)5 M，因此，AOI還要依據(jù)區(qū)域地形進(jìn)一步裁切。每一個(gè)AOI對(duì)應(yīng)一個(gè)ENC，一個(gè)ENC對(duì)應(yīng)生成一個(gè)ER文件。lyr是一個(gè)自定義的、用于數(shù)據(jù)簽出的面要素。它通常根據(jù)AOI繪制，可以覆蓋一個(gè)或幾個(gè)AOI。將lyr作為過(guò)濾要素，把NIS庫(kù)中的數(shù)據(jù)簽出到本地，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的編輯版本。

本地?cái)?shù)據(jù)編輯是數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制的重點(diǎn)，主要涉及要素導(dǎo)入與創(chuàng)建、要素屬性編輯、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)，以及數(shù)據(jù)簽入等。需要導(dǎo)入和創(chuàng)建的要素主要包括經(jīng)EPS處理的SHP數(shù)據(jù)、水深點(diǎn)要素、深度區(qū)要素、陸地面要素和航標(biāo)要素。

圖1 EPS平臺(tái)數(shù)據(jù)編輯處理流程Fig.1 Flowchart of EPS?based data processing

①導(dǎo)入SHP數(shù)據(jù)。

導(dǎo)入經(jīng)EPS處理的SHP數(shù)據(jù)相對(duì)簡(jiǎn)單。選擇與NIS庫(kù)要素類(lèi)相對(duì)應(yīng)的SHP文件，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)字段名稱(chēng)和字段類(lèi)型將記錄加載到本地NIS庫(kù)要素類(lèi)中，完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入，手動(dòng)添加必要屬性。

②生成水深點(diǎn)要素。

水深點(diǎn)數(shù)據(jù)通常以xyz文件存儲(chǔ)。因此，在NIS庫(kù)中加載水深點(diǎn)，首先要將xyz文件制作成SHP格式文件，然后將SHP文件加載到NIS庫(kù)中SoundingP要素類(lèi)上。

③創(chuàng)建深度區(qū)和陸地面要素。

深度區(qū)和陸地面的生成主要借助Charting提供的Generate Depth Areas和Generated Land Areas工具。按照工具要求選擇并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，完成深度區(qū)和陸地面的生成工作。

④創(chuàng)建航標(biāo)要素。

由于每個(gè)航標(biāo)要素都是由基座、燈標(biāo)和頂標(biāo)3個(gè)要素組成，因此航標(biāo)要素的創(chuàng)建相對(duì)復(fù)雜。首先分別創(chuàng)建具有相同空間位置的3個(gè)要素；然后通過(guò)建立主從關(guān)系將這3個(gè)相互獨(dú)立的要素聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)航標(biāo)要素；最后進(jìn)行要素檢驗(yàn)，保證航標(biāo)要素的準(zhǔn)確性和完整性。另外，航標(biāo)種類(lèi)豐富，因此在屬性設(shè)置時(shí)，必須對(duì)照S-57標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確填寫(xiě)航標(biāo)編碼及其他必要屬性。

當(dāng)對(duì)所有簽出數(shù)據(jù)完成導(dǎo)入、創(chuàng)建、屬性編輯等一系列的工作后，應(yīng)用Charting提供的Data Reviewer工具檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量。如果檢查通過(guò)，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)簽入操作；否則，需要根據(jù)檢查記錄，返回錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再編輯，直至滿足全部檢查項(xiàng)要求。

將在本地編輯處理好的數(shù)據(jù)簽入到NIS庫(kù)對(duì)應(yīng)編輯版本里。經(jīng)版本協(xié)調(diào)，將編輯版本中的添加/修改的數(shù)據(jù)更新到Default版本中。在版本協(xié)調(diào)的過(guò)程中，還要對(duì)添加/修改的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次數(shù)據(jù)校驗(yàn)。通過(guò)選擇沖突解決方式，保證數(shù)據(jù)向著有益的方向更新。最后，在PL庫(kù)中找到要輸出的ENC并輸出為ER文件。

至此，基于Charting平臺(tái)的數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制工作就完成了。版本化管理貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制過(guò)程，它不僅保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，同時(shí)為多用戶對(duì)NIS庫(kù)中同一數(shù)據(jù)的編輯提供了保障。對(duì)于同一電子航道圖，PL庫(kù)和NIS庫(kù)通常只需要?jiǎng)?chuàng)建一次，之后通過(guò)更新NIS庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)電子航道圖進(jìn)行維護(hù)。因此，本地?cái)?shù)據(jù)編輯也是電子航道圖生產(chǎn)與后期維護(hù)中最常規(guī)的工作內(nèi)容。

另外，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中多采用投影坐標(biāo)系，而電子海圖中普遍采用WGS-84坐標(biāo)系。因此，數(shù)據(jù)加工過(guò)程中通常需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。事實(shí)上，EPS和Charting都提供了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的工具，只要正確設(shè)置轉(zhuǎn)換參數(shù)，就可以準(zhǔn)確、快速地完成從投影坐標(biāo)到大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。有些情況下，水深數(shù)據(jù)的高程基準(zhǔn)也是需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。

圖2 Charting平臺(tái)數(shù)據(jù)加工過(guò)程Fig.2 Data processing based on ArcGIS for MariTime:Charting

圖3 圖幅劃分與圖幅命名Fig.3 Distribution and naming of AOIs

2 案例分析

以我國(guó)北方某內(nèi)河下游為例，應(yīng)用本文介紹的電子航道圖生成技術(shù)，建立該河段電子航道圖。

2.1 內(nèi)河概況及圖幅劃分

該內(nèi)河干流全長(zhǎng)859 km，其中740 km可供船舶航行。其下游近80 km流域，地勢(shì)平坦，水面寬0.5～2 km，航行條件較好。受沿江地區(qū)鐵路、公路建設(shè)影響，該內(nèi)河水運(yùn)一度衰落。近年來(lái)，隨著江海聯(lián)運(yùn)的發(fā)展，該內(nèi)河特別是該內(nèi)河下游的水運(yùn)逐漸繁忙起來(lái)，千噸級(jí)貨輪可乘潮通航，通往我國(guó)沿海各個(gè)港口。

該內(nèi)河下游分為5段航道。根據(jù)圖幅劃分原則，對(duì)每一航段進(jìn)一步細(xì)分，最終形成了19個(gè)圖幅（圖3）。采用線編碼方式，根據(jù)圖幅的空間地理位置對(duì)圖幅數(shù)據(jù)編碼，形成8位圖幅代碼，形如CN6 LNHD1。其中，編碼前兩位CN為標(biāo)識(shí)碼，代表中國(guó)海上安全監(jiān)督局；第三位表示電子航道圖單元覆蓋范圍［15］的比例尺級(jí)，6代表港泊圖單元；第四和第五位為內(nèi)河所在行政區(qū)劃的首字母；第六和第七位為航道名稱(chēng)；第八位為該航道分幅序號(hào)。這8位圖幅代碼既是圖幅名稱(chēng)，也是最終生成ER文件的名稱(chēng)。

2.2 電子航道圖的生成與應(yīng)用

目前取得的該河段水域信息數(shù)據(jù)，如水深、礙航物、過(guò)河建筑物等均由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到，航標(biāo)信息由當(dāng)?shù)睾降拦芾硖幪峁?。根?jù)上文闡述的電子航道圖生成技術(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、基于EPS和Charting平臺(tái)的數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制，最終形成了19幅電子航道圖，分別輸出為ER文件。圖4顯示了經(jīng)地圖整飾后CN6LNC14電子航道圖的顯示效果。航道圖縮放到一定顯示比例時(shí)，還將顯示水深分布等信息。這些效果圖將被輸出并發(fā)布成地圖服務(wù)，通過(guò)嵌入基于Web GIS的電子航道圖及其類(lèi)似的應(yīng)用系統(tǒng)，為航道管理、船舶通航等提供在線的數(shù)據(jù)支持和信息服務(wù)。

圖4 CN6LNC14電子航道圖效果圖Fig.4 Display of ENC named CN6LNC14

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖生成技術(shù)和生產(chǎn)過(guò)程。在數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，應(yīng)用AutoCAD對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，借助EPS和ArcGIS for MariTime:Charting進(jìn)行數(shù)據(jù)加工與質(zhì)量控制，最終生成符合S-57標(biāo)準(zhǔn)的江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖，輸出為ER文件。最后，以我國(guó)北方某內(nèi)河下游為例，應(yīng)用上述方法建立江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖并展示了該河段電子航道圖成果。實(shí)踐證明，本文闡述的江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖生成技術(shù)具有廣泛的適用性，也可以用于任意內(nèi)河航道數(shù)字化工作。

在以后的工作中，我們將進(jìn)一步著眼于電子航道圖生成自動(dòng)化技術(shù)。例如，在Charting數(shù)據(jù)加工過(guò)程中，通過(guò)嵌入小程序塊實(shí)現(xiàn)要素必要屬性自動(dòng)填充，提高數(shù)據(jù)加工效率等。同時(shí)，基于江海聯(lián)運(yùn)電子航道圖的信息化平臺(tái)建設(shè)也將成為我們下一階段的主要工作，它對(duì)于航道信息管理、保障通航安全與效率具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Study on ENC construction technology based on river?sea combined transportation

XIE Jing1,2,FANG Xin?yu1,2,KE Min1,2,CHANG Jiang1,2,LIANG Shu?xiu3,SUN Zhao?chen3
（1.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Tianjin 300456,China；2.Tianjin Survey and Design Institute for Water Transport Engineering,Tianjin Key Laboratory of Surveying and Mapping for Waterway Transport Engineering,Tianjin 300456,China;3.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China）

The navigational safety and efficiency of river?sea combined transport are well supported by Elec?tronic Navigational Chart(ENC).In contrast with inland ENC,ENC for river?sea combined transport meets the same standard and representation to electronic chart.Meanwhile,it has richer data content.In this paper,an ENC con?struction technology was presented.After data collecting,the key technologies and production processes of data pre?processing,processing,and validation were demonstrated.Finally,an ENC up to profession standard outputted.The technology was used for a river in North China,and the application results were demonstrated.Results indicate that this ENC development technology has a wide applicability and it can be applied to the ENC construction of any riv?er.

ENC;river?sea combined transportation;EPS;ArcGIS;data processing

U 675.81

A

1005-8443（2017）02-0206-06

2016-08-24；

2017-02-15

交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（TKS150219）

解靜（1983-），女，黑龍江省哈爾濱市人，助理研究員，博士，主要從事海洋信息數(shù)字化及海洋動(dòng)力與環(huán)境研究。

Biography：XIE Jing（1983-），female，assistant professor.