S—10X标准对基于HPD的海道测绘生产影响初探

郭兆峰　贾淑娟

摘要：本文对现有基于S-57的海道测绘生产流程进行分析，对比S-100/S-101与S-57不同点，探讨新的标准和产品规范的实施对基于HPD的海道测绘生产的影响。

关键词：S-57 S-10 XS-100 S-101 HPD

1概述

当前，海道测绘产品主要是基于IHO S-57《数字海道测量数据传输标准》的，S-57规范和统一了电子海图的生产流程。随着ECS和ECDIS产品的普及，基于S-57格式的电子海图的生产、发行和使用已经相当规范。随着S-57产品及应用系统的大范围使用，S-57的局限性也越来越明显，如标准维护缺乏弹性，不支持栅格、网格数据和时变数据格式等更广泛的海道测量数据，有必要对其进行扩展以适应海道测量数据的多样性，基于这样的背景，IHO组织推出了S-100标准。

S-100《通用海道测量数据模型》是IHO颁布的海道测量最新国际标准，其基于地理信息ISO 91000系列标准，其中的空间模式是描述几何类型及其相互关系的框架，在描述、存储、应用海道测量地理空间数据方面起着基础和关键性作用。基于S-100开发的衍生标准，称之为S-10X系列标准，如S-99，S-101，S-102……等。其中S-101标准是正在开发的基于S-100的下一代电子海图规范，由IHO传输标准维护与应用开发工作组（TSMAD）负责开发，S-101引入了很多S-100中的概念，如可交换、动态特征、描述目录、符合属性等，这些概念的引入可以有效解决S-57中出现的一些局限性问题。

目前，S-101产品规范虽未正式发布，但是S-100标准的全面实施只是个时间问题，这样的一种变革必将对海道测量及海图的生产和应用产生深远的影响。我国海道测绘机构应充分认识到这点，紧跟国际研究步伐，开展全面研究。

本文对现有的基于S-57的海道测绘生产流程进行分析，比较了S-100/S-101与S-57的不同点，探讨新的标准和产品规范的实施对基于HPD（Hydrographic Product Database）的海道测绘业务的影响。

2 基于S-57的海道测绘生产流程

目前，中国海事基于S-57的海道测绘产品生产主要应用的是HPD数据库，基于HPD数据库模式的测绘产品生产流程，由外业数据测量、数据处理、源数据库、纸海图及电子海图生产五部分组成，其基本结构如图所示。

2.1 基于S-57及HPD的外业测量

HPD数据管理是按照数据的航海用途进行分层管理，不同航海用途的数据在不同的管理层。理论上，只要最底层即大比例尺的数据存在，且覆盖了上层航海用途的范围，就可以方便地制作需要的海图。因此，只要按照该区域最大比例尺对于某区域的海道测量数据实施测量，就可以生产制作所需要的各种海图。但实际上，不论是从经济和效率角度考虑，还是从数据组织管理方面考虑，目前没有采用最大比例尺组织测量的方法实施，而是采用测量区域确定的航海用途组织实施测量。

对于按照S-57数据结构组织和管理数据的HPD系统，真实的空间实体是作为“物标”存储的，包括空间信息和特征信息，其中空间信息是几何关系存储目标的空间位置信息，而特征信息是描述部分存储目标的定义、特性及属性的数据。不论是陆部要素还是水深区域要素的测量，数据属性的采集都是一项非常重要的工作，在数据采集过程中，需要按照不同属性分别进行采集，如分别采集助航标志信息、水深信息、碍航物信息、地形数据等；同时成果数据不论以什么格式导入HPD源数据库，必须保证测量过程中记录的属性等信息不丢失。

2.2 基于S-57及HPD的数据处理

HPD数据处理要求保留物标属性等重要信息，并根据物标属性通过源数据层、专题数据库层等组织管理数据，除需要在测量过程中分别采集物标属性外，处理过程也同样需要按不同类别分开处理。

经过处理的源数据整合了以前所用的多个数据库：航标信息管理系统、航标碍航物一览表等，以及存储了各类物标所有有用信息。实现了所有数据的来源统一、属性一致，表现一致，避免产生同一数据在不同数据库中属性不一致的情况发生。不仅实现了源数据为制作海图提供来源，同时HPD数据库逐步成为海道测量基础信息数据库，为海事监管、海洋管理等提供数据服务奠定基础。

2.3 基于S-57及HPD的海图生产

经过数据处理后的各种测量数据进入HPD源数据库，可用于生产纸海图和电子海图。

在纸海图上，空间信息是直接以物标的形状反映出来的，特征信息则以各类标注的形式反映出来。对于电子海图而言，由于都采用S-57标准进行数据存储，所以很大一部分物标的表现形式与源数据是一致的，只有少数以制图物标形式表现的S-57中没有的物标，在生产电子海图的过程中会被过滤。

3 S-100/S-101对海道测绘生产的影响

随着S-100规范的发展，其将逐步替代S-57数据结构组织和管理方式，这对外业测量及海图生产都有很大的影响。

3.1对外业测量的影响

目前的外业测量是基于HPD数据的管理和产品的制作生产流程的，S-100框架下其测量方式和方法无须过多改变，IHO也没有针对S-100修订S-44国际海道测量规范。其可预测的影响主要有以下几个方面：

（1）对元数据的要求进一步提高。由于S-100规范扩展了测量数据的种类和用途，特别是其符合ISO 19100体系的特点，其数字产品将在网络异构环境下使用，对数据的描述将变得尤为重要。

（2）对数据质量提出更高要求。基于S-101的电子海图采用无编辑比例尺的概念，对于不依比例尺要素的采集，其质量控制显得非常重要，一般要求按照最大比例尺描述，以保证出现在不同航海用途的电子海图中时，不会影响其精度的表达。

（3）新信息及要素的采集、处理和生产。随着S-101水深表面产品规范的发布，针对水深产品的外业数据类型将有新的变化，如水文和气象信息的采集、处理和生产以及引入新的测量要素，如海洋边界、海洋保护区测量等。

3.2 对数据处理的影响

S-101没有编辑比例尺的概念，而使用显示比例尺概念，一个完整数据集的描述通过多个关联的数据集组合而成。就目前采用的HPD海图生产平台而言，HPD连续、无缝的数据处理方式与S-101无编辑比例尺的概念是吻合的。完成数据处理编辑进入源数据库后，可根据需要“切”出一定航海用途的图幅。因此，在HPD系统基础上，在S-101规范要求下，对源数据库编辑内容的梳理、要素的分层规划与编辑等是数据处理工作的主要目标。

3.3 对海图生产的影响

S-100极大程度的扩宽了海道测量数据的范畴，支持更多的水文数字数据、产品和用户。其最终产品形式除纸海图和电子海图外，还包括了水深表面产品、潮流产品、电子潮汐表和电子航海出版物等。

（1）由于S-101没有编辑比例尺的概念，而使用显示比例尺概念，这对我国当前的海图测量和制作的分幅方式存在影响。

（2）S-101引入的变化对于电子海图编码而言，绝大多数特征和属性是不会改变的。但是，可能会引入少量信息类型和复合属性等对新的物标及特征进行描述。

（3）S-57到S-101转换器的开发成为必然。S-101电子海图产品最终将取代所有S-57 电子海图产品，但是中间过渡可能花费很长时间，在此期间，S-57到S-101 电子海图产品转换器将被广泛使用。

4 总结

S-10X标准的开发和应用仍在不断发展之中，在正式实施之前，我国应积极做好相关的跟踪和研究工作。本文根据S-10X标准的发展现状，初步探讨了其对目前基于HPD的海道测绘生产的影响，若有不妥之处，恳请批评指正。

参考文献：

[1] IHO.S-100通用海道测量数据模型.

[2] IHO.S-101数据分类和编码指南.

[3]东海航海保障中心.S-100相关标准研究报告.武汉大学，2014.

[4] 东海航海保障中心.S-10X标准初步研究报告.武汉大学，2015.