關于電子海圖編繪生產現狀的研究

葉志榮 宋立偉

摘 ?要：本文從電子海圖標準、單元拼接、數據符合性，以及數據質量等方面分析了電子海圖編繪存在的局限性和不足之處，并結合電子海圖編繪生產實際，提出了解決問題思路，為電子海圖的編繪生產提供參考。

關鍵詞：S-101標準;數據符合性;單元拼接;元物標

0 引 言

中國海事局在國內率先研制完成了符合S-57國際電子海圖標準的電子海圖。自1998年10月成功編制出第一幅電子海圖以來，不斷完善電子海圖的生產制作流程工藝，歷經20年的發展，目前已制作了中國沿海全套511幅電子海圖數據，并成功實現了按照符合S-63國際電子海圖數據加密標準進行在線發布與升級的機制，每年的發行數量為70萬幅次，并每周發布更新包數據，在保障我國沿海船舶航行安全的過程中，發揮著重要的作用。在國內船舶航行、航線設計、航向航跡監測，在船舶監控、海事搜救等領域也取得了重要應用。海事管理部門可以依靠電子海圖以及AIS對船舶進行實時的位置監控與交通服務協調與組織，提供船舶交通服務。港航企業可以基于電子海圖實時監控港口、航道中的船舶和環境信息，為船舶的進出港和貨運裝配提供實時的引航和船舶調度，以及科研和跨領域應用。

鑒于電子海圖在國內已經全面應用并且已開始被廣大海事相關從業人員所接受，而隨著電子海圖應用的不斷推廣，以及用戶群體的不斷擴大，應用要求的不斷提升，當前電子海圖的編制生產的局限性是我們面臨的首要問題。

1 電子海圖標準更新

首先面臨的問題是隨著電子海圖新標準推出，要著手準備工作。當前，海事局電子海圖生產遵循S-57（數字化海道測量數據傳輸）標準。IHO于1992年首次提出S-57標準，最新版本為2000年11月修訂的3.1版。S-57標準的出現和廣泛應用為海洋測繪數據交換共享帶來很大促進作用，但它存在局限性：首先，S-57不是一個開放的標準，只是服務于ECDIS（電子海圖顯示和信息系統）中ENC數據的生產和交換;其次，維護制度不太靈活，結構也難以支持未來的需求（如網格化測深或者時變數據），因此沒有被國際GIS領域廣泛認可和接受。隨著S-57逐漸顯現出來的局限性和弊端，S-57在3.1版本后對其主體部分實施了凍結，不再更新，附錄中部分內容如ENC物標類目使用方法仍在不斷進行更新。

S-101作為新一代的電子海圖標準，是按照S-100確立的基本結構和要求建立的，并與其他基于S-100的海道測量產品規范采用相同的框架，保證了海道測量不同產品規范可以通過一個清晰并且相似的結構來維護。根據IHO的最新動態，2018年，IHO已完成S-101最終版本的制定， 2019年，S-101電子海圖應在海上進行測試;2020年，后S-101電子海圖（由S-57轉換或直接生產）應取代S-57電子海圖全面在ECDIS中使用。從當前的進展來看，S-101的開發略有滯后，大約滯后9～15個月左右。

S-101電子海圖產品規范距離正式生產和應用還有一段時間（3年內），從 S-57到 S-101將有一個平穩的過渡期，兩個標準的電子海圖在一段時間內并行生產。在IHO正式發布S-101產品規范后，應做好逐步推出S-101標準電子海圖的準備。

2 數據符合性

電子海圖成果數據的符合性，可通過驗證檢查軟件的檢查來考核。目前常用的ENC檢查軟件包括Dkart Inspector和SevenCs。它規定了ENC驗證檢查軟件生產機構在其驗證檢查軟件中所須至少應包含的檢查項，主要內容電子海圖驗證檢查項列表包括S-57數據結構檢查、電子海圖產品規范檢查、交換集設置水平檢查、電子海圖物標類使用合法性檢查、特定物標類的許可屬性值檢查等5個方面的內容，檢查結果提示為 “Critical error（嚴重錯誤）”“error（錯誤）”“waring（警告）”3種。理論上電子海圖在制作完成之前應全部消除“Critical error”和“error”，不允許存在，但對于“waring”則允許存在。事實上通過UKHO發行的電子海圖也存在“error”，但這并不影響使用。圖1、圖2分別為電子海圖C23C302W和AU309153的S-58檢查結果，這2幅正式公開發行的電子海圖存在“error”和“waring”。

2018年4月至8月，為配合與PRAMAR合作全球發行電子海圖，海事局對編繪生產的511幅電子海圖進行了集中檢查，本次集中檢查電子海圖驗證檢查推薦標準（S-58）的版本為6.0（該版本于2017年5月通過）。從檢查結果（如表1所示）來看，涉及電子海圖圖幅數量較多，主要原因有：一是由于之前用于電子海圖符合性檢查軟件的版本（5.0版）過低造成，相當一部分問題5.0版本并不能檢出;二是在不影響使用的前提下，由于工作量大等原因，暫時未做處理，如等高線未賦值等。

通過對檢出問題進行分析整理和分類統計，雖然問題的數量很多，但基本上屬同一類型，如表2所示。

“Critical error”主要集中在：（1）部分物標的必備屬性未填寫，應按標準賦值“NULL”，不能空著;（2）VTS報告線頻道屬性COMCHA文本格式由“16”改為“[16]”;（3）開放陸地（存在不同物標構成岸線等）組1物標的方面。

“error”主要集中在：（1）共用邊的坐標匹配和屬性賦值;（2）等高線未賦值;（3）潮流屬性文本格式等方面。

“warning”則是幾乎所有圖幅都有由于節點過多而引起的VS57_ERR_CONNODE、check 571、check 83的3個方面的問題。

經過S-58集中檢查修改，511幅電子海圖的“Critical error”問題全部整改完成，“error”問題除等高線賦值未完成外，其余基本整改完成。根據S-58標準要求，如對每一條等高線進行賦值處理，為已出版發行的511幅電子海圖中的每一條等高線賦值，工作量非常巨大，就目前的人力資源和生產實際來看，短時間內是無法完成的。事實上，IHO M-4規定等高線在海圖上可以不表示，也可以用山形線來表示，可見等高線在海圖上的作用越來越不明顯。國際上其他國家生產的電子海圖有關陸地上要素盡量簡潔，電子海圖等高線問題可以考慮在改版時有計劃的用山形線替換等高線，減少電子海圖數據量，提升電子海圖應用質量，方便電子海圖用戶使用。

3 ?電子海圖單元拼接

電子海圖單元在邊界處的拼接問題一直是困擾海圖制作人員的難點。同一航海用途層的電子海圖單元數據不能重疊、壓蓋，電子海圖單元間存在無縫拼接關系;不同航海用途層的電子海圖單元保留各自數據完整，具有一定的獨立性，電子海圖單元間存在重疊、壓蓋關系。無論是哪個航海用途層的電子海圖，其單元邊界處都存在拼接不匹配問題，給海圖用戶的使用造成了不便。拼接不上的主要原因有制圖資料不完善、電子海圖編繪作業不規范，以及編繪作業人員自身疏忽等。

不同的航海用途因比例尺不一致，部分區域地形岸線與等深線拼接不一致，如圖3、圖4所示，大多因采用資料的不同引起，部分因測繪任務安排原因引起，如大比例尺圖安排地形修測和水深測量，小比例尺圖并未安排測量任務，如該區域變化較大時最容易引起拼接不一致。

解決此類拼接問題的方法有3種：一是安排外業實地測量，即可解決地形拼接問題，又能解決水深等深線拼接;二是購置最新地形資料（如遙感影像資料）進行更新，這種方法僅能解決地形岸線拼接問題;三是完善編繪規定，對等深線拼接不一致情況，新版或改版圖編繪時，對圖廓邊等深線走向應參照同一水域小比例尺圖的等深線進行綜合。

在電子海圖單元內是封閉水域或被圖名、圖表所壓蓋，與其他航海用途電子海圖拼接不上，如圖5所示，右下角黃色覆蓋區域是小比例圖12003圖名標題壓蓋，但大比例尺圖12301在此處有數據，12003圖在制作紙海圖時可省略不表示，但制作電子海圖時應采用其他航海用途層（12301海圖）的資料進行補充編繪。

4 ?元物標M_QUAL

電子海圖的元物標M_QUAL定義不系統、不完善。ENC 3個強制性元物標分別是數據覆蓋范圍（M_COVR）、導航標志制度（M_NSYS）、數據質量（M_QUAL）。在通常情況下，對航海人員來說，M_QUAL提供了最有用的信息，給予了航海人員一個全面質量評估的測深數據，所以在有深度范圍和深度測量的區域必須被元物標M_QUAL覆蓋。

S-101標準也對測深數據質量元要素（元物標）作了規定：數據集區域在最大的顯示比例1：700000以上時，包含的深度數據和測深數據必須由一個或多個測深數據質量要素覆蓋，并且不能重疊。

目前，中國海事局出版的電子海圖，制作其元物標M_QUAL時，整個單元僅制作一個元物標M_QUAL，且在子屬性“CATZOC”賦值為“B置信度區”，并未區分諸如經多波束掃測水域或采用沒有審估數據的水域，這給船舶用戶造成了困惑，使用中也有用戶提出了質疑。實際生產中存在的主要困難是電子海圖編繪制作部門缺少相關測量信息，無法評定測深數據質量。解決這一問題可分兩步走：首先要制定測深數據質量的評定標準，并規范測深數據提交內容與格式，其次制定元物標M_QUAL的作業規定。

測深數據評定標準可從3個方面評定：一是數據精度，即測深數據的位置精度、深度精度和數據的轉繪精度;二是水深測量技術，包括回聲測深儀測定、多波束掃測、潛水員探摸、測深錘（水鉈繩）測深、掃海拖索、旁側聲納掃測等測量手段;三是海底覆蓋面，即水域是否全覆蓋掃測，所有礙航物是否經過加密測量等，未達到全覆蓋的區域，是否存在對水面航行的沒有載入海圖的地形和危險等。

一個電子海圖單元范圍內，可制作多個不同數據質量元物標M_QUAL，各元物標M_QUAL的范圍界限無縫拼接且不重疊，并至少覆蓋單元內全部通航水域。不同數據質量的M_QUAL可根據測深數據的相關信息。如經過多波束掃測的主要航道、錨地、港池等重要水域應分別制作單獨M_QUAL，通過M_QUAL的子屬性CATQUA（數據質量）、CATZOC（置信度區）、TECSUN（水深測量技術）、SURTYP（測量類型）以及POSACC，SOUACC（數據精度）等屬性值進行編碼實現。

5 結束語

隨著電子技術的發展和編繪規范的完善，生產作業人員的質量意識和業務能力不斷提高，生產過程中的不足和局限性逐漸減少，電子海圖編繪生產質量也在不斷提高。針對電子海圖編繪生產中的拼接、等高線以及元物標等問題，認真分析問題，積極探索方法，努力完善規定，切實解決電子海圖編繪生產中的實際問題，提高電子海圖質量，增加電子海圖的實用性，更好服務港航用戶，方便海圖用戶的使用，為港口建設、航海運輸和航政管理提供更為優質的服務。

參考文獻

[1] 李忠新.S-100電子海圖模型設計研究[A]，中國航海學會航標專業委員會測繪學組學術交流論文集，2016.

[2] 王娟，劉莉雯.淺談ENC制作過程中的一致性問題[A]，中國航海學會航標專業委員會測繪學組學術交流論文集，2016.

作者簡介：

葉志榮，高級工程師，（E-mail）yezhirong@shmsa.gov.cn，17321011648

宋立偉，女，高級工程師，（E-mail）songliwei@shmsa.gov.cn，18019022316