基于Maritime Charting的內河電子航道圖制作優化研究與應用

路軒軒，趙睿，趙志明，許寧

（河南省交通規劃設計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000 ）

內河電子航道圖是數字航道建設的基礎，同時也是其核心部分[1]。對于內河電子航道圖的研究大多基于電子海圖的研究之上，在研究過程中利用電子海圖的核心技術，遵循相關國際標準（如IHOS-57）和國內標準（如CJ-57），結合內河實際引入眾多內河特有的物標要素[2-3]。ArcGIS具有專門的擴展模塊ArcGIS for Maritime，為航務海事測繪信息數據和相關產品提供完整的解決方案[4-5]。ArcGIS for Maritime由ArcGIS for Maritime:Charting和ArcGIS for Maritime: Bathymetry兩部分組成，前者主要用于海圖測繪數據和工作流的管理，包括海圖數據庫建庫、海圖數據導入、格式轉換、海圖數據編輯、海圖數據符號化和輸出海圖文件等；后者主要用于存儲、管理和分析水深數據，創建動態水底模型，實現水深數據的三維可視化，為相關的政府和科研部門提供決策支持。

結合內河電子航道圖生產實踐，通過研究分析現有電子航道圖生產中存在的諸如人工參與過多、使用軟件繁多和生產工序復雜等缺點[2-3]，本文總結得出一套全新的電子航道圖制作流程和方法，該方法涵蓋了從數據采集到S-57標準海圖文件生成的完整制作過程。作者以信陽市南灣水庫為研究對象，使用文中提出的電子航道圖制作方法，成功生產出南灣水庫電子航道圖，證明了該方法的有效性和實用性。

1 基于清華山維的電子航道圖制作

目前，長江電子航道圖主要基于清華山維軟件進行數據處理[6-9]，將處理過的測量數據導入NIS（Nautical Information System）庫，依據圖幅范圍制作長江電子航道圖，該方法制作電子航道圖的工序流程見圖1。外業測量的水域要素和陸域要素以CAD格式存儲，公路、河流、碼頭和渡口等專題數據以EXCEL格式存儲，清華山維主要對這些不同格式的數據進行處理，使之符合CJ-57的電子航道圖制作要求。在對數據進行標注的基礎上，利用水深點構建三角網，依據三角網生成等深線與等深面，然后檢查數據質量，判斷成果與制圖模版的一致性。

圖1 基于清華山維的電子航道圖制作流程圖

圖2 基于GDB模板的電子航道圖制作流程圖

基于清華山維的電子航道圖制作方法存在著自動化程度不高、數據格式多樣、專業軟件繁多和生產工序復雜等缺點，在一定程度上限制了電子航道圖的應用。基于這些考量，作者在內河電子航道圖生產實踐中，提出基于GDB模板的電子航道圖制作方法，該方法的創新點在于數據采集、處理、編輯、存儲和電子航道圖制作均在同一個軟件環境下進行，減少數據轉換和導入環節，降低數據處理成本，提高電子航道圖制作的效率。

2 基于GDB模板的電子航道圖制作

基于GDB模板的電子航道圖制作方法的核心是制作電子航道圖數據采集GDB模板和建立地物要素與S-57的物標對應關系。GDB模板的制作依據了NIS模型、《長江電子航道圖制作規范》的CJ-57標準和研究區內地物要素的種類，該模板用于數據采集、編輯、存儲和電子航道圖的制作。地物要素與S-57的物標對應關系記錄著GDB模板中每一要素類與NIS模型中要素類的對應關系。然后，將經過處理的數據導入NIS庫，依據圖幅范圍制作研究區的電子航道圖，基于GDB模板的電子航道圖制作流程如圖2所示。

3 電子航道圖制作關鍵技術

3.1 電子航道圖數據采集GDB模板

根據NIS模型、《長江電子航道圖制作規范》的CJ-57標準和研究區內地物要素的類別，作者設計出適用于本研究區的電子航道圖數據采集GDB模板，該模板主要用于數據采集、編輯、存儲和電子航道圖的制作。GDB模板的結構可劃分為三級：GDB文件夾、數據集和要素類。其中，要素類級別包括要素圖層24個：HN01航標、HN02湖泊岸線、HN03碼頭、HN04渡口、HN05居民地、HN06大壩、HN07橋梁、HN08道路、HN09碼頭渡口海事處地名、HN10危險區、HN11等深面、HN12河流、HN13湖泊、HN14未測區、HN15等深線、HN16漁業區、HN17植被、HN18陸地、HN19自然地名、HN20等深點、HN21航道、HN22航線、HN23碼頭面、HN24渡口面。

表1 電子航道圖數據采集GDB模板圖層要素主要屬性（部分）

表2 研究區地物要素與S-57物標對應關系（部分）

GDB模板的每一個要素圖層對應研究區的一種地物要素，還對應NIS模型中的一個要素類，為了能夠在同一個軟件操作環境下實現電子航道圖的制作，GDB模板就成為外業測量數據和電子航道圖聯系的橋梁。此外，為保證電子航道圖物標屬性的完整，每一要素圖層還包括若干個必備的屬性字段，表1列出了GDB模板中部分圖層要素的屬性。

3.2 地物要素與S-57的物標對應關系

地物要素與S-57的物標對應關系（表2）記錄著電子航道圖數據采集GDB模板中每一要素類與NIS模型中要素類的對應關系。建立地物要素與S-57物標對應關系的主要目的在于使得研究區內地物要素與NIS模型之間相應物標在邏輯上對應，為建立研究區電子航道圖數據采集GDB模板提供依據。同時，地物要素與S-57物標對應關系的建立為開發自動化工具，實現GDB模板存儲的數據自動化導入NIS庫，進行電子航道圖自動化制作奠定了基礎。

4 電子航道圖制作

圖3 南灣水庫電子航道圖（局部）

南灣水庫位于淮河支流浉河上，距河南省信陽市城區8公里。南灣水庫電子航道圖制作范圍東西長9.3公里，南北寬5.6公里，圖面比例尺為1：5000。研究區內地物要素采集以水面地物要素為主，陸地地物要素為輔，主要包括航標、航道、航線、水深點、等深線、等深面、岸線、道路和地名等。

作者以南灣水庫作為研究對象，使用文中提出的基于Maritime Charting的內河電子航道圖制作方法，經過外業數據采集、數據預處理、數據要素導入GDB模板、自動化導入NIS庫和電子航道圖輸出等操作工序，成功制作出南灣水庫電子航道圖（圖3）。

5 結論

綜上所述，得出以下結論：

（1）針對基于清華山維的電子航道圖制作方法存在著自動化程度不高、數據格式多樣、專業軟件繁多和生產工序復雜等缺點，作者提出一種基于Maritime Charting的內河電子航道圖制作新方法。作者以信陽市南灣水庫為研究對象，使用該方法成功制作出南灣水庫電子航道圖，證明了方法的有效性和實用性。

（2）基于Maritime Charting的內河電子航道圖制作方法的核心在于制作電子航道圖數據采集GDB模板和建立地物要素與S-57的物標對應關系。文中建立的GDB模板主要基于研究區內的地物要素，所以該GDB模板的普適性偏差，為了在更多地區使用該方法制作電子航道圖，可以針對特定地區對GDB模板進行擴展和豐富。