S—101电子海图生产系统建设方案分析

李忠新

摘 要：本文介绍了电子海图生产现状，同时对国内外现有的S-101电子海图生产系统进行了分析，提出了不同的建设方案，并进行了分析比较。

关键词：S-101；电子海图 ；建设方案

1 问题的提出

电子海图生产职责以及我国国际海事成员国身分决定了S-101电子海图生产的强制性需求。在IHO正式发布S-101产品规范后，必须第一时间向用户提供S-101标准的电子海图。

当前的电子海图生产系统是基于S-57标准的应用系统，不符合S-101电子海图生产标准，因此必须通过系统升级，形成S-101电子海图生产能力。

2 系统现状要求

电子海图在海事管理、港航企业、船舶用户、科研、跨领域应用中的需求越来越广泛。电子海图之所以引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。数字形式的电子海图可以与其他信息进行集成与融合，从而形成多学科间的协调应用。随着S-100标准地理信息数据模型的发布以及国家对海洋强国建设的期望，这种协调应用将越发明显，电子海图在社会各领域中的需求将会达到一个新的高度。

在S-101电子海图正式发布后，船舶上将会搭载支持S-101电子海图的导航系统。利用电子海图系统可以进行自动航线设计、航向航迹监测、自动存储本船航迹、历史航程重新演示、航行自动警报（如偏航、误入危险区等）、快速查询各种信息（如水文、港口、潮汐、海流等）、船舶动态实时显示（如每秒刷新船位、航速、航向等）。

中国海事局长期以来以CARIS HPD作为电子海图的生产系统，已经建立了生产S-57标准的电子海图流程体系。在数据库中保存有大量历史海道测量和编绘生产数据。为此，在系统建设时需要符合如下性能：

（1）系统应可以与现有流程体系无缝集成，不破坏当前的生产模式，以可以优化流程为目标；

（2）数据库系统应与当前数据库无缝兼容，不应存在数据转换操作，以免造成数据丢失或错误；

（3）系统应具有保持高安全性和可靠性设计，工作条件下每年不超过8小时停机时间。

3 方案分析比较

3.1 独立研发与采购

近年来，交通运输部海事局一直紧跟IHO S-100的最新进展，翻译出版了S-101产品规范（2013版），研究了S-57到S-101转换以及S-101显示中的若干关键技术，从技术角度来讲具备研发电子海图生产系统的能力。独立研发电子海图生产系统可以更加灵活地处理和定制电子海图生产流程，具有自主知识产权，对我国科技创新具有推进作用。但是，从过往经验来看，研发一套电子海图生产系统的经济成本和时间成本过于昂贵，平均周期在3～5年以上，费用在2 000万～5 000万元人民币左右（包含后期维护升级）。

相比于独立研发，直接购置电子海图生产系统则相对容易，且商业化产品具有质量保证和专业的用户服务，在经济和时间成本上也更占优势。独立研发与采购的对比情况见表1。

3.2 电子海图生产系统之间的对比

加拿大CARIS公司、美国ESRI公司、德国Seven CS是当前具备开发S-101电子海图的三家国际大型企业。CARIS HPD系统是一套基于无缝空间数据库的综合性航海图书资料生产系统，当前，中国海事局利用HPD可以生产纸海图、电子海图、专题图、航标表、障碍物表、改正通告（待）等多种航海图书资料，可以基于HPD系统建立起完善的电子海图生产流程体系，且支持部分用户化功能。ESRI公司是GIS技术最为先进的企业，基于它的ArcGIS Desktop应用，扩展了ArcGIS for Maritime模块，可用于电子海图的生产和质检，同样基于无缝空间数据库实现数据的组织和可视化。SevenCS公司开发的ENC Production Tools同样也具有电子海图编绘生产和质检的全部功能，但用户群体较少，相比之下，其开发的电子海图显示系统的二次开发模块用户范围更广。

三家企业的产品对比后发现，在价格方面， HPD系统在首次购买以及后期维护费用方面均为最高，ArcGIS和SevenCS的产品价格则相对较低，与HPD系统差距明显。在功能方面，三者基本相同，均是基于无缝空间数据库管理电子海图数据，且具有电子海图从编绘到质检的全部功能，对于国际标准的支持一致。

根据收集信息，对几种产品之间的差异作如下分析：

（1）在2010年之前，ESRI海上地理信息解决方案处于研发阶段，产品营销未深入到海上交通行业，而HPD从创业起一直关注海上系统软件产品的研发，在当时已建立起全球95%以上的电子海图用户使用群体，从而形成了一定的垄断地位；

（2）SevenCS更多关注电子海图信息与显示系统（ECDIS）相关的应用，以电子海图处理和可视化系统的二次开发为主营业务，其电子海图生产系统居次，在系统强健性上逊于CARIS和ESRI；

（3）软件产品通常需要使用较低的价格吸引用户，在建立了用户基础后，通过后期维护升级费用赚取更多的收益；

（4）电子海图是数据驱动的产品，HPD、ESRI、SevenCS之间的数据库架构完全不同，从一种数据库架构无损转换到另一种数据库架构几乎是一项不可能的任务，这也是HPD在后期维护费用不断走高的原因之一。

4 方案选取顺序

根据上述的对比分析，建议对S-101电子海图生产系统建设方案的选取顺序如下：

（1）第一选择：CARIS HPD升级或模块购置

（2） 第二选择：ESRI ArcGIS for Maritime

（3）第三选择：独立研发

（4）第四选择：SevenCS ENC Production Tools

原因如下：

（1）中国海事局电子海图生产流程体系以基于HPD系统建立，已形成标准化作业流程；

（2）S-101电子海图与S-57电子海图在内容、编码以及符号方面变动不大，改动的空间模式、图示表达处理流程、复杂属性以及信息类型等开发难度并不高，开发成本不大，可以预见的是HPD对S-101支持的升级费用不会过高；

（3）现有的各类航海图书资料的数据均保存在HPD源数据库，如采用其他方案，大规模的数据转换势必造成严重的数据质量问题。

5 结束语

我们通过对电子海图标准、生产系统以及现有生产现状进行深入的研究分析，并结合S-101电子海图生产系统建设方案比较，认为购置CARIS HPD S-101电子海图生产系统还是比较合理的。当然，在建设过程中，我们还需要完成S-101电子海图生产流程体系建设，以满足S-101电子海图生产需要。

参考文献

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[2] 王昭.新一代電子航海图标准S-101的研究进展[J].海洋测绘，2013，33（1）：72-75.

[3] 陈长林，翟京生，陆毅.海洋测绘国际标准S-100的空间模式研究[J].测绘科学技术学报，2012，29（1）：61-65.