基于多源海道测绘数据库的海事空间信息服务研究

周毅仪

(广东海事局海测大队,广东广州 510320)

基于多源海道测绘数据库的海事空间信息服务研究

周毅仪

(广东海事局海测大队,广东广州 510320)

海事信息服务需要空间数据库的支持,就如何为海事管理及相关应用部门提供海事空间信息服务的问题,提出一个基于多源海道测绘数据库的海事空间信息服务平台搭建的技术方案。参照 I HO关于构建MSD I的指引,深入探讨多源海道测绘数据库及其对外信息发布模块(SFE)的空间信息服务功能,为海事WebGIS服务设计了一个可行的技术方案。

海洋空间数据架构;MSD I;空间数据架构;SD I;海事空间信息服务;海道测量生产数据库;HPD;海洋空间数据共享

一、引 言

空间信息共享和发布是目前建设“数字海事”的重要前提,对于海事监管,空间信息共享平台不但实现了多个业务部门的信息整合,而且能为各部门提供分布式信息共享交换服务,是构建“数字海事”的基础和框架,也是构建海洋空间数据架构(MSD I)的关键要素。如何利用网络发布及数据库应用等技术共享海事空间信息,更好地为实际应用服务,是目前急需研究解决的问题。本文围绕如何实现海事空间信息服务以及初步构建MSD I,提出了一个基于多源海道测绘数据库的海事空间信息服务平台搭建的技术方案。

二、多源海道测绘数据库提供多方位的空间基础数据支持

按照 I HO关于海洋空间数据架构(MSD I)的指引,构建MSD I的基础数据应包括：①海洋测深数据;②岸线;③潮汐数据 (潮高和潮流);④海洋学数据,如水中声速、盐度、水温、水流等;⑤助航设施,如航标灯、陆标、浮标等;⑥航行通告和规则,如海上界线、分道通航方案等;⑦障碍物和沉船;⑧地名,如海洋名称、水下要素名称、沿岸地名;⑨海底底质,如沙质、岩石、泥等;⑩海上和海底工程信息,如海上作业区域、钻油平台、海底管线等;○11岸边的建筑工程,如验潮站、防波堤等 。

近年来,海事测绘系统构建的数据库已覆盖以上范围,并在不断的完善中,已建和正在规划建设的数据库有：

1.空间信息基础数据库——海道测量数据库(HPD)

HPD用于海图的生产及海图资料的存储,是一套完整的航测生产数据库解决方案,对航测数据进行集中化的数据库管理,支持海图产品 (包括电子海图和纸海图)的分布式多用户同步生产、同步更新。同时,HPD是连续的空间数据库,各比例尺海图数据无缝连接,HPD所管理的空间数据具有多源、多尺度、多时相的特点。与 HPD配套的空间数据发布模块 (Spatial Fusion Enterprise,SFE),能够在HPD的基础上把海图数据库的空间信息按不同的比例层和不同的要素需求通过网络发布提供给海事行政决策以及需要海图信息支持的部门使用。

2.水深基础数据库——水深管理数据库(BDB)

CAR IS公司的BathyDataBASE(BDB)是专门用于处理和存储水深数据的数据库,其数据源可用于空间数据发布模块 (SFE)。由于海测资料相当庞大,每种仪器测量的资料格式亦不尽相同,因此需要一个可以整合大量资料的资料库系统,BDB提供了强大的资料库管理能力。

3.测绘资料数据库

测绘资料数据库存储了海上界线、航道、锚地、警戒区、助航设施、障碍物、沉船和海底管线等海上要素的详细资料,从这个数据库导出的数据没有制图尺度的限制,为海区提供最详尽可靠的原始资料,可以通过ODBC的数据源用于 SFE的发布服务模块。

4.水文数据库

水文数据库包括了潮汐站点通过无线网络实时传回的潮汐、水温、盐度、风向、流向及能见度等数据,通过ODBC的数据源格式或 XML格式用于SFE的发布服务模块。

5.其他数据源——数据采集与挖掘

对于海事监管有用的空间信息还可以包括与海洋空间相关的专题数据,如 AutoCAD、ENC、RNC、GeoTIFF、JPEG等;包括实体模型、图像、视频、动画、文本或其他有用信息的链接;包括动态的临时数据,如A IS、VTS的船舶轨迹流向等;包括通过W iki交换采集的数据等,这些数据源通过建立专门的数据库以及加以采集和挖掘,可融入空间数据框架,结合 SFE发布服务,提供给海事监管部门和海上通航使用。

如图 1所示,多源海道测绘数据库是基于空间数据库存储技术,通过海道测绘数据库管理系统实现航标、锚地、航道、警戒区等专题数据,包括地形、地貌、水域要素,以及其他多源、多尺度的空间数据的无逢集成和实时动态更新;采用空间数据整合发布系统提供标准的Web地图服务、Web要素服务等WebGIS服务站点,使用户可以从WWW的任意一个节点浏览地理信息数据、专题数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间分析。

图 1 多源海道测绘数据库的集成管理

三、通过 CARIS SFE进行多源空间数据集成管理

CAR IS SFE是 CAR IS公司提供的用于实现空间数据网上发布的WebGIS产品,这一系统可充分利用 HPD中的基础空间数据,并实现多源数据的集成。通过 SFE可以建立地理空间数据发布数据库, SFE提供符合开放地理联盟 (OGC)标准的Web地图服务(WMS)、Web要素服务(WFS)和地理标识语言(G ML),借助 SFE可以支持客户通过网络访问这些服务,并将这些基于Web的海图内容应用到海事应用系统中,如图 2所示。

图 2 通过CAR IS SFE进行多源空间数据集成管理模式

该系统具有强大的空间数据管理功能,包括：

1)分布式的数据存取。SFE允许访问分布式的空间数据服务器、Web Services,或者符合OGC规范的数据源,不同格式、投影和比例尺的数据无须转换即可显示。

2)支持OGCWebMapping Server(WMS)1.0.0、1.1.0、1.1.1与 1.3.0版本之规范,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)提供管理者三种形式的目标追踪服务,可应用于港口船只监测、紧急灾害车辆监控及为改善交通之车辆监控等应用。

4)数据库连接需设定 PO I(Points of Interest)图层,可与数据库文字与媒体连接。如：支持各种陆地与海洋空间地理信息数据格式;可连接 Google Earth作为数据底图。

SFE通过空间数据基础框架对各种不同类型的数据进行分层和整合,采用OGC的WMS、WFS、G ML和 SLD(styled layer descriptor)发布空间数据。

四、海事空间信息服务平台的网络信息服务

根据 IHO的MSD I的指导文件,MSD I通过网络服务应可实现以下的服务：

1)搜索、查询、浏览、选择图层、获取相关图层的数据元信息;

2)数据下载服务;

3)坐标转换服务;

4)向第三方软件提供空间数据服务。

信息化测绘的本质是服务,海事空间信息服务平台是在多源海事空间数据库的支持下通过Web服务、OGC标准接口数据服务对外提供海事空间基础信息的共享,包括了以上MSD I所要求的服务功能,在此基础上,还可以有所扩展。

1.基于W eb的海事地理信息系统服务

海事WebGIS包括Web电子海图和Web电子海图要素服务,并在此基础上提供通航、防污、船舶、实时水文、应急搜救等专题信息服务,即基于XML的网络服务 (Web Service)或电子化服务 (EService)。它通过WWW功能得以扩展。从WWW的任意一个节点,Internet用户可以浏览WebGIS站点中的海洋地理信息数据、海事专题数据,制作专题图,提供专题海图按需定制与输出,用户标绘层与海图图层叠加输出和打印功能。

2.基于位置的网络地理信息服务,移动

位置服务

考虑到航海安全保障的重要性,通过在产品设备上安装移动运营商的移动上网模块,实现数据中心对产品中数据的自动更新。可用于船队的监控系统、海上定位、导航等。

3.海图实时更新服务

基于数据库的 web服务方式优点之一是可以实时更新空间信息,具体服务可选择在线或离线的方式。A IS、VTS系统电子海图数据自动下载服务,定时联网更新。

4.空间数据服务

支持空间数据库的编辑、复制,根据海事应用的需求,提供灵活的空间查询方式,提供不同层次、比例、格式数据的抽取与拷贝。

5.网络传感器服务

为最终用户提供访问、管理和利用网络的传感器资源服务,例如照相机、手机等等都是传感器,用它们拍下的照片,实现数据采集和处理,作为图上兴趣点(PO I)的原始资料。

6.影像叠加分析服务

加载或处理影像数据并发布,来为用户尽可能提供丰富的数据。海事应用方面,可考虑与雷达图像的叠合,遥感影像与水上要素的叠合输出和显示等。

7.网络数据资源标准接口、OGC数据服务

为海事 GIS应用系统提供共享空间数据库的标准数据接口,为最终用户提供访问、管理和利用网络数据资源的服务。

8.海事应急信息支持服务

可集成A IS、VTS和船舶实时 GPS数据及航迹,为海事监管和应急指挥提供空间数据支持。

五、结束语

随着 Google Earth、MSN Virtual Earth、Web2.0、网格计算和云计算技术的出现,地理空间信息将被更好地生产、管理、存储和分发,实现空间信息的实时在线更新和按需服务,一个新的地理信息时代悄然而来。海事信息服务是政府职能转变的要求,为配合海事信息化的进程,海事空间信息服务可以先从点发展到面,如通过Web服务或数据接口形式提供实时海图信息服务、船舶监控及实时水文信息服务等,以此为基础,结合多源海道测绘数据库的优势,为海事部门以及社会提供多方位的海洋空间信息共享服务。

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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

周毅仪(1969—),女,广东顺德人,高级工程师,主要从事海洋测绘、信息管理工作。