基于多源海道測繪數據庫的海事空間信息服務研究

周毅儀

(廣東海事局海測大隊,廣東廣州 510320)

基于多源海道測繪數據庫的海事空間信息服務研究

周毅儀

(廣東海事局海測大隊,廣東廣州 510320)

海事信息服務需要空間數據庫的支持,就如何為海事管理及相關應用部門提供海事空間信息服務的問題,提出一個基于多源海道測繪數據庫的海事空間信息服務平臺搭建的技術方案。參照 I HO關于構建MSD I的指引,深入探討多源海道測繪數據庫及其對外信息發布模塊(SFE)的空間信息服務功能,為海事WebGIS服務設計了一個可行的技術方案。

海洋空間數據架構;MSD I;空間數據架構;SD I;海事空間信息服務;海道測量生產數據庫;HPD;海洋空間數據共享

一、引 言

空間信息共享和發布是目前建設“數字海事”的重要前提,對于海事監管,空間信息共享平臺不但實現了多個業務部門的信息整合,而且能為各部門提供分布式信息共享交換服務,是構建“數字海事”的基礎和框架,也是構建海洋空間數據架構(MSD I)的關鍵要素。如何利用網絡發布及數據庫應用等技術共享海事空間信息,更好地為實際應用服務,是目前急需研究解決的問題。本文圍繞如何實現海事空間信息服務以及初步構建MSD I,提出了一個基于多源海道測繪數據庫的海事空間信息服務平臺搭建的技術方案。

二、多源海道測繪數據庫提供多方位的空間基礎數據支持

按照 I HO關于海洋空間數據架構(MSD I)的指引,構建MSD I的基礎數據應包括：①海洋測深數據;②岸線;③潮汐數據 (潮高和潮流);④海洋學數據,如水中聲速、鹽度、水溫、水流等;⑤助航設施,如航標燈、陸標、浮標等;⑥航行通告和規則,如海上界線、分道通航方案等;⑦障礙物和沉船;⑧地名,如海洋名稱、水下要素名稱、沿岸地名;⑨海底底質,如沙質、巖石、泥等;⑩海上和海底工程信息,如海上作業區域、鉆油平臺、海底管線等;○11岸邊的建筑工程,如驗潮站、防波堤等 。

近年來,海事測繪系統構建的數據庫已覆蓋以上范圍,并在不斷的完善中,已建和正在規劃建設的數據庫有：

1.空間信息基礎數據庫——海道測量數據庫(HPD)

HPD用于海圖的生產及海圖資料的存儲,是一套完整的航測生產數據庫解決方案,對航測數據進行集中化的數據庫管理,支持海圖產品 (包括電子海圖和紙海圖)的分布式多用戶同步生產、同步更新。同時,HPD是連續的空間數據庫,各比例尺海圖數據無縫連接,HPD所管理的空間數據具有多源、多尺度、多時相的特點。與 HPD配套的空間數據發布模塊 (Spatial Fusion Enterprise,SFE),能夠在HPD的基礎上把海圖數據庫的空間信息按不同的比例層和不同的要素需求通過網絡發布提供給海事行政決策以及需要海圖信息支持的部門使用。

2.水深基礎數據庫——水深管理數據庫(BDB)

CAR IS公司的BathyDataBASE(BDB)是專門用于處理和存儲水深數據的數據庫,其數據源可用于空間數據發布模塊 (SFE)。由于海測資料相當龐大,每種儀器測量的資料格式亦不盡相同,因此需要一個可以整合大量資料的資料庫系統,BDB提供了強大的資料庫管理能力。

3.測繪資料數據庫

測繪資料數據庫存儲了海上界線、航道、錨地、警戒區、助航設施、障礙物、沉船和海底管線等海上要素的詳細資料,從這個數據庫導出的數據沒有制圖尺度的限制,為海區提供最詳盡可靠的原始資料,可以通過ODBC的數據源用于 SFE的發布服務模塊。

4.水文數據庫

水文數據庫包括了潮汐站點通過無線網絡實時傳回的潮汐、水溫、鹽度、風向、流向及能見度等數據,通過ODBC的數據源格式或 XML格式用于SFE的發布服務模塊。

5.其他數據源——數據采集與挖掘

對于海事監管有用的空間信息還可以包括與海洋空間相關的專題數據,如 AutoCAD、ENC、RNC、GeoTIFF、JPEG等;包括實體模型、圖像、視頻、動畫、文本或其他有用信息的鏈接;包括動態的臨時數據,如A IS、VTS的船舶軌跡流向等;包括通過W iki交換采集的數據等,這些數據源通過建立專門的數據庫以及加以采集和挖掘,可融入空間數據框架,結合 SFE發布服務,提供給海事監管部門和海上通航使用。

如圖 1所示,多源海道測繪數據庫是基于空間數據庫存儲技術,通過海道測繪數據庫管理系統實現航標、錨地、航道、警戒區等專題數據,包括地形、地貌、水域要素,以及其他多源、多尺度的空間數據的無逢集成和實時動態更新;采用空間數據整合發布系統提供標準的Web地圖服務、Web要素服務等WebGIS服務站點,使用戶可以從WWW的任意一個節點瀏覽地理信息數據、專題數據、制作專題圖,以及進行各種空間檢索和空間分析。

圖 1 多源海道測繪數據庫的集成管理

三、通過 CARIS SFE進行多源空間數據集成管理

CAR IS SFE是 CAR IS公司提供的用于實現空間數據網上發布的WebGIS產品,這一系統可充分利用 HPD中的基礎空間數據,并實現多源數據的集成。通過 SFE可以建立地理空間數據發布數據庫, SFE提供符合開放地理聯盟 (OGC)標準的Web地圖服務(WMS)、Web要素服務(WFS)和地理標識語言(G ML),借助 SFE可以支持客戶通過網絡訪問這些服務,并將這些基于Web的海圖內容應用到海事應用系統中,如圖 2所示。

圖 2 通過CAR IS SFE進行多源空間數據集成管理模式

該系統具有強大的空間數據管理功能,包括：

1)分布式的數據存取。SFE允許訪問分布式的空間數據服務器、Web Services,或者符合OGC規范的數據源,不同格式、投影和比例尺的數據無須轉換即可顯示。

2)支持OGCWebMapping Server(WMS)1.0.0、1.1.0、1.1.1與 1.3.0版本之規范,Web Feature Server(TransactionalWFS)1.0、1.1版本,Geography Markup Language(G ML)2.0、3.0版本及 Styled LayerDescriptor(SLD)1.0.0版本。

3)提供管理者三種形式的目標追蹤服務,可應用于港口船只監測、緊急災害車輛監控及為改善交通之車輛監控等應用。

4)數據庫連接需設定 PO I(Points of Interest)圖層,可與數據庫文字與媒體連接。如：支持各種陸地與海洋空間地理信息數據格式;可連接 Google Earth作為數據底圖。

SFE通過空間數據基礎框架對各種不同類型的數據進行分層和整合,采用OGC的WMS、WFS、G ML和 SLD(styled layer descriptor)發布空間數據。

四、海事空間信息服務平臺的網絡信息服務

根據 IHO的MSD I的指導文件,MSD I通過網絡服務應可實現以下的服務：

1)搜索、查詢、瀏覽、選擇圖層、獲取相關圖層的數據元信息;

2)數據下載服務;

3)坐標轉換服務;

4)向第三方軟件提供空間數據服務。

信息化測繪的本質是服務,海事空間信息服務平臺是在多源海事空間數據庫的支持下通過Web服務、OGC標準接口數據服務對外提供海事空間基礎信息的共享,包括了以上MSD I所要求的服務功能,在此基礎上,還可以有所擴展。

1.基于W eb的海事地理信息系統服務

海事WebGIS包括Web電子海圖和Web電子海圖要素服務,并在此基礎上提供通航、防污、船舶、實時水文、應急搜救等專題信息服務,即基于XML的網絡服務 (Web Service)或電子化服務 (EService)。它通過WWW功能得以擴展。從WWW的任意一個節點,Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的海洋地理信息數據、海事專題數據,制作專題圖,提供專題海圖按需定制與輸出,用戶標繪層與海圖圖層疊加輸出和打印功能。

2.基于位置的網絡地理信息服務,移動

位置服務

考慮到航海安全保障的重要性,通過在產品設備上安裝移動運營商的移動上網模塊,實現數據中心對產品中數據的自動更新。可用于船隊的監控系統、海上定位、導航等。

3.海圖實時更新服務

基于數據庫的 web服務方式優點之一是可以實時更新空間信息,具體服務可選擇在線或離線的方式。A IS、VTS系統電子海圖數據自動下載服務,定時聯網更新。

4.空間數據服務

支持空間數據庫的編輯、復制,根據海事應用的需求,提供靈活的空間查詢方式,提供不同層次、比例、格式數據的抽取與拷貝。

5.網絡傳感器服務

為最終用戶提供訪問、管理和利用網絡的傳感器資源服務,例如照相機、手機等等都是傳感器,用它們拍下的照片,實現數據采集和處理,作為圖上興趣點(PO I)的原始資料。

6.影像疊加分析服務

加載或處理影像數據并發布,來為用戶盡可能提供豐富的數據。海事應用方面,可考慮與雷達圖像的疊合,遙感影像與水上要素的疊合輸出和顯示等。

7.網絡數據資源標準接口、OGC數據服務

為海事 GIS應用系統提供共享空間數據庫的標準數據接口,為最終用戶提供訪問、管理和利用網絡數據資源的服務。

8.海事應急信息支持服務

可集成A IS、VTS和船舶實時 GPS數據及航跡,為海事監管和應急指揮提供空間數據支持。

五、結束語

隨著 Google Earth、MSN Virtual Earth、Web2.0、網格計算和云計算技術的出現,地理空間信息將被更好地生產、管理、存儲和分發,實現空間信息的實時在線更新和按需服務,一個新的地理信息時代悄然而來。海事信息服務是政府職能轉變的要求,為配合海事信息化的進程,海事空間信息服務可以先從點發展到面,如通過Web服務或數據接口形式提供實時海圖信息服務、船舶監控及實時水文信息服務等,以此為基礎,結合多源海道測繪數據庫的優勢,為海事部門以及社會提供多方位的海洋空間信息共享服務。

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On Marine Spatial Information Services Based on M ulti-source Hydrographic Production Database

ZHOU Yiyi

0494-0911(2010)08-0021-03

P208

B

2010-06-24

周毅儀(1969—),女,廣東順德人,高級工程師,主要從事海洋測繪、信息管理工作。