中國海事電子海圖發行系統設計與實現

陳磊

摘? 要：電子海圖是航海圖書產品中的重要一員，在船舶航行導航、海事管理、船舶交通管理等領域發揮著重要的作用。上海海圖中心作為中國官方電子海圖的生產者，一直致力于為各類用戶提供電子海圖信息和數據服務，近期借鑒國際先進經驗開發了新版中國海事電子海圖發行系統。本文重點分析并闡述了新版中國海事電子海圖發行系統主要功能的設計與實現。

關鍵詞：電子海圖; 發行; 數據下載; 用戶二維碼

1 研究背景

交通運輸部海事局作為我國官方航海圖書資料出版發行機構，代表我國參與SOLAS公約，履行國際海事組織（IMO）規定的責任和義務，承擔著維護國家主權、船舶航行的技術支持和航運經濟的服務保障職能，編制并出版中國沿海各類航海圖書資料。交通運輸部東海航海保障中心上海海圖中心（以下簡稱上海海圖中心）代表中國海事局承擔編制、出版航海圖書資料具體職責，現已出版航海圖書資料的種類包括海圖（紙海圖和電子海圖）、改正通告、航海圖書目錄等航海圖書產品，為保障我國沿海船舶航行安全發揮了重要作用。

航海圖書產品從制作到發行到用戶手中使用，涉及測量、編繪、出版、印刷和發行各多個環節。在電子海圖發行方面，上海海圖中心于2011年建成中國海事航海圖書資料發行網站，通過互聯網對外發行電子海圖。但由于開發時間較早，該發行網站存在不支持最新國際標準、運行性能無法滿足多用戶同時在線的需要、發行模式單一、缺少多元化服務、數據的發布與服務能力不足等諸多不足之處，功能已不能滿足實際工作的需要，使得電子海圖發行整體服務能力不強，制約了電子海圖對外的發行和服務。為此，提出建設新一代中國海事電子海圖發行系統。

2 系統總體設計

2.1? ?系統總體設計思路

（1）符合國際標準。在電子海圖發行方面，最主要的國際標準就是國際海道測量組織（IHO）發布的《IHO數據保護方案》（S-63），該標準目前的版本是2015年1月發布的1.2版，原發行網站只支持1.1版，新版電子海圖發行系統須符合S-63 1.2版要求。

（2）借鑒國際經驗。目前，全球最主要的電子海圖發行機構是英國海道測量局（UKHO），其對外發行的AVCS（Admiralty Vector Chart Service）電子海圖數據幾乎覆蓋全球整個海域，AVCS是通過遍布全球的UKHO代理服務商向用戶進行銷售，UKHO為用戶及代理商提供ADC（Admiralty Digital Catalogue）、e-Navigator等電子海圖工具，方便用戶選圖以及獲得所選電子海圖的更新數據。新版電子海圖發行系統應充分借鑒UKHO的先進經驗。

（3）體現中國特色。在中國海事電子海圖發行的實際過程中，因為中國特有的國情，如存在大量免費的三方協議用戶，需予以充分考慮。此外，在發行政策方面，還存在一定范圍的有待規范之處，因此，新版電子海圖發行系統既要滿足目前實際工作的需要，還應具有一定的靈活性，以滿足未來不同類型用戶的需求。

2.2? 系統服務對象

電子海圖發行系統的服務對象包括：

（1）上海海圖中心從事電子海圖發行的管理、作業人員;

（2）電子海圖代理服務商從事海圖銷售服務的管理、作業人員;

（3）任何一個訪問系統的普通用戶;

（4）經注冊通過可以訂購、下載電子海圖的注冊用戶。

2.3? 系統總體架構

根據系統的服務對象，將系統分為三個部分，第一部分是中心管理端，供上海海圖中心從事電子海圖發行的管理及作業人員使用;第二部分是代理商端，供電子海圖代理服務商從事海圖銷售服務的管理及作業人員使用;第三部分是用戶端，供普通用戶和注冊用戶使用。系統采用B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），方便各類用戶使用。

3 系統主要功能設計與實現

為了改善舊版發行網站的不足之處，滿足用戶的需求，根據系統的總體設計思路，新版電子海圖發行系統在實現傳統的電子海圖發布、查詢、訂購、下載等基本功能的基礎上，設計并實現了以下功能：

3.1 與紙質航海圖書發行系統整合

2017年1月，上海海圖中心正式通過海圖POD印刷發行管理系統對外發行紙質航海圖書資料。該系統通過中心管理端和用戶端的交互配合，實現了紙質航海圖書在線選圖、訂購及舊版海圖報廢、庫存管理、賬款結算等功能。利用此次開發新版電子海圖發行系統的機會，一方面將海圖POD印刷發行管理系統進行升級完善為中國海事紙質航海圖書發行系統，另一方面將紙質航海圖書發行系統用戶端與新版電子海圖發行系統用戶端進行整合，形成統一的中國海事航海圖書在線服務，在該頁面可進入中國海事電子海圖在線服務、紙質航海圖書在線服務和改正通告在線服務。其中，中國海事電子海圖在線服務即電子海圖發行系統的用戶端，供普通用戶和注冊用戶使用，見圖1。

同時，在該頁面還提供了一些用戶最需要了解的電子海圖、紙質航海圖書信息，如電子海圖更新列表、紙質航海圖書出版預告、電子海圖基礎包、電子海圖服務網點、紙質航海圖書服務網點等。

3.2? 電子海圖數據上傳及發布

電子海圖數據上傳及發布是電子海圖發行系統最基礎也是最主要的功能。在接收到制圖完成的電子海圖數據文件后，考慮到用戶對電子海圖數據時效性要求，借鑒國際先進的電子海圖發行經驗，系統將發布周期定為一個星期，具體的對外發布時間定于每周二24：00，即每周二24：00發布一期最新的電子海圖數據包。同時根據用戶訂購情況以及電子海圖數據類型對電子海圖上傳、發布以及之后產生的操作進行了詳細設計，具體流程見圖2。

3.2.1 電子海圖數據上傳

為了確保上傳的電子海圖各版本邏輯正確，符合S-57標準要求，在電子海圖數據上傳時，由系統讀取電子海圖數據文件中的版本號、更新號、出版日期、出版狀態，對于基礎數據文件（000文件），還讀取圖幅范圍和編輯比例尺信息。在數據上傳的過程中，系統進行邏輯判斷，排除出邏輯不正確的數據文件，如上一更新號為3，此次上傳更新號為5。

為了進一步提高電子海圖發布的準確性，系統將電子海圖數據上傳分為上傳、預發布兩個階段，電子海圖數據上傳之后，首先存放在臨時目錄中，在未預發布之前，均可刪除。當上傳數據經檢查確認無誤后，進行預發布，預發布的數據不能刪除，等待到達數據發布時間正式發布，見圖3。

3.2.2 電子海圖數據發布

當到達電子海圖數據發布時間點時，系統將自動進行一系列發布功能，見圖4。

（1）每周二23：45對本周預發布的電子海圖數據按S-63 1.2版標準要求進行數字簽名、加密及打包，24：00發布最新一期電子海圖基礎數據包（該數據包為完整的數據包，即包括所有電子海圖的最新版本基礎數據及更新數據），可在中國海事航海圖書在線服務網站首頁訪問下載。如果本周有取消出版的電子海圖，24：00還將更新取消電子海圖列表。電子海圖數據發布之后，系統更新用戶端（中國海事電子海圖在線服務）電子海圖列表及圖形顯示信息。

（2）如用戶訂購了全部電子海圖，當有新版電子海圖發布時，24：00更新用戶已購電子海圖列表，將新版電子海圖加入到用戶已購電子海圖列表中。

（3）如用戶訂購了取消出版的電子海圖，24：00更新用戶訂單，在訂購取消出版電子海圖的訂單中增加替換取消出版的電子海圖，同時更新已購電子海圖列表，刪除取消出版的電子海圖，增加替換取消出版的電子海圖，見圖5。

3.3? 電子海圖信息查詢

為了滿足普通用戶和注冊用戶的需求，系統設計并實現了多種方式的電子海圖信息查詢功能，這些信息包括完整的電子海圖基礎信息、最新的電子海圖更新信息、注冊用戶已購電子海圖信息。

3.3.1 完整的電子海圖基礎信息查詢

系統為任何一個訪問系統的普通用戶提供列表方式和圖形方式的電子海圖基礎信息查詢功能。與舊版系統相比較，新版電子海圖發行系統重點改進了圖形方式的顯示和查詢功能，在圖形顯示模式下，除了提供基礎的放大、縮小、移動、快遞定位、經緯度顯示功能以外，還在顯示效果方面進行了提升。

（1）顯示每幅電子海圖的有效圖幅范圍。電子海圖數據上傳時系統讀取基礎數據中的圖幅范圍為圖幅單元范圍，但因S-57標準要求“具有同一航海用途的單元可能重疊，但單元里的數據不能重疊，即重疊區域只有一個單元內含數據”，因此單元范圍并不一定是該電子海圖的有效圖幅范圍。為了讓用戶準確了解電子海圖有效圖幅范圍，系統在發布數據時，同時還提取了毎幅電子海圖的有效數據范圍，以圖形方式予以展示，見圖6。

（2）多種底圖顯示模式。水域部分可以疊加顯示電子海圖瓦片底圖，這樣就可以在不打開電子海圖的情況下查看水域基本要素信息，為用戶準確選擇所需電子海圖提供依據;陸域部分采用國家測繪局的天地圖，可以在矢量圖與影像圖之間切換，見圖7、圖8。

3.3.2 最新的電子海圖更新信息查詢

每周二24：00發布本周電子海圖更新列表（列表記錄本周新版基礎數據、再版基礎數據、更新數據及取消出版的電子海圖信息）Excel文件，用戶可在中國海事航海圖書在線服務網站首頁查詢并下載，見圖9。

3.3.3 注冊用戶已購電子海圖信息查詢

對于注冊用戶來說，系統提供了多種方式查詢已訂購的電子海圖信息，主要有：

（1）登錄中國海事電子海圖在線服務后點擊“我的海圖”查詢，見圖10。

（2）掃描用戶二維碼查詢。用戶二維碼是在用戶注冊之后生成的用戶的身份標識，其關聯的內容是動態更新的，當用手機掃描二維碼，打開網頁，即顯示用戶基本信息和海圖訂購、下載信息。對于這一功能不僅方便用戶自身查詢，同時也為海事執法人員快速檢查船舶是否訂購、下載適航的電子海圖提供了幫助，見圖11。

3.4? 電子海圖訂購

3.4.1 電子海圖選擇

對于電子海圖訂購來說，其關鍵之處在于根據需要方便的選擇所需電子海圖，系統提供了列表模式和圖形模式兩種選擇方式。系統重點利用圖形顯示界面為用戶提供便捷的選取工具。除了常規的點擊鼠標選擇方式以外，系統還提供了按航線選圖的功能，用戶可使用系統提供的航線繪制工具繪制所需航線，然后加載覆蓋航線的海圖，見圖12。

無論用戶是通過列表模式還是圖形模式選擇了所需電子海圖，系統均可在列表及圖形顯示模式中根據電子海圖的狀態（已購、已加入購物車、已選、未購）以文字或顏色予以顯示，方便用戶進行判斷。完成選擇后，將所選電子海圖加入購物車。

3.4.2 電子海圖訂購

進入購物車，選擇訂購時限，所有圖幅均根據當前訂購日期計算出許可終止日期及價格，從訂購日期之后下個月開始，加訂購時限，即為許可終止日期。選圖及訂購時限設置完成，點擊“提交訂單”按鈕生成訂單。待訂單審核通過后，用戶即可下載所訂購的電子海圖，見圖13。

3.5? 電子海圖下載

舊版發行網站只允許所有用戶下載包含全部電子海圖的基礎數據包，哪怕用戶只訂購了一幅電子海圖，這樣不僅浪費了用戶的流量，也增加了系統的壓力。為了改變這一模式，系統為用戶設計并實現了三種電子海圖下載方式，分別是：電子海圖基礎數據包、基于用戶的基礎數據包、基于用戶的更新數據包。

3.5.1 電子海圖基礎數據包

電子海圖基礎數據包即每周二24：00發布的電子海圖基礎數據包（見3.2.2），該數據包包括所有電子海圖的最新版本基礎數據及更新數據，因此對于所有S-63用戶均適用，但該數據包的文件容量也是最大的。

3.5.2 基于用戶的基礎數據包

基于用戶的基礎數據包（在用戶端為“我的基礎包”）包含用戶訂購的在有效期內的全部電子海圖最新版本基礎數據及更新數據。如用戶未購買全套電子海圖，該數據包的文件容量比電子海圖基礎包要小，見圖14。

3.5.3 基于用戶的更新數據包

基于用戶的更新數據包（在用戶端為“我的更新包”）包含用戶訂購的在有效期內的全部電子海圖所選時間區間內最新版本更新數據，下載之前首先選擇時間區間。網站記錄了用戶最近一次基礎包或更新包下載日期，該日期為初始時間區間開始日期，初始時間區間結束日期為當天。如用戶確保最近一次下載的電子海圖數據已在電子海圖設備中安裝成功，即可下載更新數據包，這個數據包的文件容量是最小的，見圖15。

3.6? 價格策略

目前，中國海事局根據電子海圖用戶類型、用途、設備類型、數據類型分別有不同的售價，系統為了滿足現階段以及未來不同類型用戶的需求，設計了靈活的價格策略，見圖16。首先在中心管理端采用枚舉型方式定義多個電子海圖用戶類型、用途、設備類型、數據類型;然后將不同的電子海圖用戶類型、用途、設備類型、數據類型相組合，形成多個價格策略;最后根據實際情況定義多個代理商類型，并為每個類型的代理商配置不同的價格策略。當代理商注冊用戶時，只能在分配的價格策略范圍內選擇，見圖17。

3.7? 電子海圖代理商功能

電子海圖代理服務商在電子海圖發行中起著重要的作用，系統借鑒國際先進的電子海圖發行經驗，將用戶管理、訂單管理的權限賦予代理商，為其提供完善的用戶管理、訂單管理、賬單結算功能。同時為了方便代理商為其服務的注冊用戶服務，允許代理商具有注冊用戶的所有功能，見圖18、圖19。

4 結束語

新版中國海事電子海圖發行系統的開發完成，實現了符合國際標準、借鑒國際經驗、體現中國特色的設計思路，使得中國海事電子海圖發行服務方面有了質的提高。但是我們也清醒地看到，在電子海圖發行方面還有許多工作等待我們不斷完善，一方面，系統正式運行的時間還比較短，系統的功能還需要時間以及更多用戶、更多數據的檢驗;另一方面，我們還將以該系統為基礎，不斷探索延伸服務，如開發航海圖書發行系統B2B接口，進一步發揮代理服務商的主觀能動性，鼓勵其基于B2B接口開發電子海圖服務系統，更好地為用戶提供電子海圖服務。