HPD源数据库中助航标志的快速审定方法探索

2012-07-09上海海事局航海图书印制中心

航海 2012年2期

文/上海海事局航海图书印制中心王娟

1 助航标志

助航标志简称航标。设在沿海港湾、陆岸、岛屿及内河航道上，是用来帮助驾驶人员辨认航道、测定船位、避开危险物和障碍物以及标示某些特殊水域的一种人工标志。

助航标志分为两大类：发光的助航标志和不发光的助航标志。发光的助航标志包括灯塔、灯桩、灯船以及灯浮标。不发光的助航标志包括立标和浮标。

国际航标协会 (IALA)经过长期研究和反复协调，在1980的第10届国际航标会议上确定了完整的国际浮标制度，又称国际浮标系统（buoyage system）。世界各国或地区在设立助航标志时必须遵守这一规定，船舶必须按这一规定所标示的可航区域航行。国际浮标系统的区域划分是将世界分为两个区域，执行两种制度。A地区(左红)(region A)和B地区(右红) (region B)，或称为A制度和B制度。B地区包括美洲和亚洲的日本、韩国、菲律宾。其余地区均为 A地区。A地区和 B地区的区别仅在于两种侧面标志的颜色、顶标颜色、灯光颜色正好相反。中国属于A地区，采用A制度。国际浮标系统适用于灯塔、扇形光灯标（光弧灯）、导灯 (导标)、叠标、灯船及大型助航标志外的一切固定和浮动标志。【1】我国也以国标的形式即 GB4696－ 1999规定了中国海区水上浮标和水中固定标志（灯塔、扇形光灯标、导标、灯船和大型助航浮标除外）的形状、颜色、灯质、标记符号及其设置与使用要求。GB4696－ 1999与 IALA A制度在内容上是统一的。【2】海图中的航标是现实世界中航标的真实反映，也必须严格遵守GB4696－1999与IALA A制度。

2 HPD简介

CARIS HPD 是CARIS 公司发布的一套独立而完整的航测生产数据库解决方案。HPD 对航测源数据和产品数据进行集中存储，提供了一系列航测数据的管理手段，并能够生产电子海图、纸海图、AML、DNC 等海图产品。

CARIS HPD 数据库包括源数据库和产品数据库两部分。源数据库用于管理源数据，包括空间数据和非空间数据，HPD 的源数据是基于 S-57（国际海道测量数据传输标准）来制作和存储的。产品数据库存储和管理产品定义数据，如图幅信息、海图图饰等。两个数据库集成在一起并相互关联，因此，源数据库特征对象的更改也会引起产品数据库的相应改变。【3】

HPD源数据库中引入了 special层和产品层的概念，即将某些随比例尺变化很小且重要的物标，如航标、碍航物等放入 special层，作为一个重要的基础数据层。然后再根据比例尺区间及不同的航海通途，分 6个产品层，分别为 Harbour1（1-7999）、Harbour2（8000-21999）、Approach1（22000-44999）、Approach2（45000-89999）、Coastal1(90000-179999)、Coastal2(18w-1000w)各个产品层根据对应的比例尺储存海图中的物标。各个产品层中同一物标有垂直方向的关联关系，在 HPD源数据库中同一物标的空间属性 SP层及产品层均分别存储，但特征物标只存储一次，从而减少数据冗余。

3 HPD源数据库中航标的审定内容

S-57的理论数据模型是将真实世界实体定义为某一地理物标的空间位置和特征属性的组合。S-57体现的是一种面向对象的思想，其中的对象就是地理物标。可以说，基于S-57的 HPD源数据库中存储的最基本单元就是地理物标，海图就是若干地理物标的组合。

现实世界的航标由航标主体及辅标组成，航标主体和辅标作为地理物标，又都具有空间位置和特征属性，如航标类型、颜色、大小、灯光颜色以及顶标形状等。以水东港26 为例，S-57中航标的表示方式为：

表1 水东港26号灯浮标的S-57表示方法

表中六位大写字母分别为地理物标代码（如 BOYLAT代表侧面浮标）及特征物标代码（如 BOYSHP代表浮标形状），特征物标代码后面的编码则代表具体的属性值，如BOYSHP=4，代表浮标形状为标柱形。S-57正是通过这种高效紧凑的方法来组织海道测量数据的。航标通常不是仅标体单一存在，常有灯光（LIGHTS）及顶标（TOPMAR）以及其他一些附属物标，因此，S-57常在这种空间位置一致的独立物标间建立一种主从关系（master/slave）。现实世界中的航标因其自身的意义常与周围的物标有着千丝万缕的联系，对于某些用来标示危险物的航标，如孤立危险物浮标 /孤立危险物立标来说，又将这些航标与其标示的障碍物之间借助关联物标（C_ASSO）建立一种关联关系，如锚地标志用来标示某一锚地的范围，因此锚地标志的位置是随锚地范围的变化而发生变化的等等。

综上所述，HPD源数据库中航标的审定内容主要包括以下几个方面：

（1）地理物标

（2）空间物标

（3）特征物标及其取值

（4）主从关系

（5）与周围物标的关系

（6）SP层及不同产品层航标的一致性

4 航标快速审定的方法探索

4.1 空间位置

航标空间位置的检查，需要依据资料来源进行选择。通常有两种方法：

I、如果资料是图形化资料，则采用叠置比对法进行检查。即将待检查的航标与图形化资料叠置比对。这一过程需要注意的是资料及待查航标之间的配准。

II、如果资料是文字化资料，我们采用的方法就是逐一比对检查。

因为在 HPD源数据库中，物标的空间位置在不同的层是分别存储的，因此在检查航标的空间位置时，我们也要检查不同层同一航标的空间位置是否正确。在进行检查时，我们通常并用叠置和设色两种方法。

图1.1 H2中航标设置为绿

图1.2 A2中航标设置为红色且与H1叠置

图1.3 叠置顺序（A2压盖H2）

图1.4 设色并叠置后的效果

如图1.1和图1.2所示，分别将H2中的航标设置为绿色，A2中的航标设置为红色，然后将A2叠置在H2上，发现 H2上的三个航标被 A2上的三个航标完全压盖，所以这三个航标的位置应该是一样的，未被压盖的航标在 A2层被综合掉了。通过这种方法，我们可以清晰地看到同一航标的位置在不同层的关系，如不吻合，则查明原因，看是否需要修改。

4.2 地理物标、特征物标及其取值

关于航标在 HPD源数据中所对应的地理物标和特征物标及取值是否正确，可采用笔者撰写的《提高海图质检准确率和效率的方法探索——特征属性可视化》中提到的特征属性可视化方法。【4】

图2.1 图中所示范围内的航标

图2.2 左侧浮标所对应的地理物标及属性取值

图2.2中反映了利用HPD建立的过滤条件“左侧浮标”，将符合地理物标是 BOYLAT、物标属性 BOYSPP=4，CATLAM=1，COLOUR=3的物标定义为左侧浮标。图2.3反映了将左侧浮标用红色显示后的效果。通过这种特征属性可视化的方法，可以减少地理物标、特征物标及其取值审定的工作量，检查时只要检查物标的个性即可，从而提高了质检效率和准确率。

因为在 HPD源数据中同一物标在不同层的特征属性是只存储一次的，因此地理物标及特征物标及其取值的审定也只需一次即可。

4.3 航标主从关系检查

航标常由主标（如 BOYLAT,BCNSPP等）和辅标（如LIGHT,TOPMAR等）组成。在海图中，处于同一空间位置上的点状物标必须建立主辅关系，也称主从关系。HPD软件在其Validation Checks的功能模块中，自带了检查主从关系的功能，如图3所示。

图2.3 左侧浮标以红色显示

图3 HPD自带的检查主从关系的功能

4.4 与周围物标的关系

航标与周围物标的关系主要是航标与周围物标的位置关系以及航标与周围物标的关系关系。

航标与周围物标的位置关系常见的有左右侧浮标与航道的关系、锚地专用标与锚地的关系等。对于此类位置关系的检查，我们通常将相关物标显示出来，然后判断其位置间关系是否合理。

图4 锚地及锚地标的位置关系

如果锚地标的位置不在锚地范围的拐点处，则需考虑是否锚地范围进行过调整而锚地标位置未做相应调整等情况。

航标与周围物标的关系关系常见的有关联关系、集合关系等，这两种关系通过C_ASSO和C_AGGR两种物标来体现。如导标与导航线、推荐航线之间需要建立集合关系，以表示他们之间集合起来而成为一个整体，服务于导航的目的，而孤立危险标需要与它标示的危险物质检建立关联关系。以表示标对危险物的标示关系。导标与导航线等的集合关系是否建立，一是可以在HPD软件中选中需建立集合关系的物标，在 Selection窗口中查看它们是否隶属于同一集合物标；二是可以借助第三方海图审定软件来检查必须建立的集合物标有哪些没建立。孤立危险物标与障碍物之间的关联关系是否建立，第三方软件不提示，因此只能采取类似于下图的方法进行检查。