关于电子海图编绘生产现状的研究

叶志荣 宋立伟

摘  要：本文从电子海图标准、单元拼接、数据符合性，以及数据质量等方面分析了电子海图编绘存在的局限性和不足之处，并结合电子海图编绘生产实际，提出了解决问题思路，为电子海图的编绘生产提供参考。

关键词：S-101标准;数据符合性;单元拼接;元物标

0 引 言

中国海事局在国内率先研制完成了符合S-57国际电子海图标准的电子海图。自1998年10月成功编制出第一幅电子海图以来，不断完善电子海图的生产制作流程工艺，历经20年的发展，目前已制作了中国沿海全套511幅电子海图数据，并成功实现了按照符合S-63国际电子海图数据加密标准进行在线发布与升级的机制，每年的发行数量为70万幅次，并每周发布更新包数据，在保障我国沿海船舶航行安全的过程中，发挥着重要的作用。在国内船舶航行、航线设计、航向航迹监测，在船舶监控、海事搜救等领域也取得了重要应用。海事管理部门可以依靠电子海图以及AIS对船舶进行实时的位置监控与交通服务协调与组织，提供船舶交通服务。港航企业可以基于电子海图实时监控港口、航道中的船舶和环境信息，为船舶的进出港和货运装配提供实时的引航和船舶调度，以及科研和跨领域应用。

鉴于电子海图在国内已经全面应用并且已开始被广大海事相关从业人员所接受，而随着电子海图应用的不断推广，以及用户群体的不断扩大，应用要求的不断提升，当前电子海图的编制生产的局限性是我们面临的首要问题。

1 电子海图标准更新

首先面临的问题是随着电子海图新标准推出，要着手准备工作。当前，海事局电子海图生产遵循S-57（数字化海道测量数据传输）标准。IHO于1992年首次提出S-57标准，最新版本为2000年11月修订的3.1版。S-57标准的出现和广泛应用为海洋测绘数据交换共享带来很大促进作用，但它存在局限性：首先，S-57不是一个开放的标准，只是服务于ECDIS（电子海图显示和信息系统）中ENC数据的生产和交换;其次，维护制度不太灵活，结构也难以支持未来的需求（如网格化测深或者时变数据），因此没有被国际GIS领域广泛认可和接受。随着S-57逐渐显现出来的局限性和弊端，S-57在3.1版本后对其主体部分实施了冻结，不再更新，附录中部分内容如ENC物标类目使用方法仍在不断进行更新。

S-101作为新一代的电子海图标准，是按照S-100确立的基本结构和要求建立的，并与其他基于S-100的海道测量产品规范采用相同的框架，保证了海道測量不同产品规范可以通过一个清晰并且相似的结构来维护。根据IHO的最新动态，2018年，IHO已完成S-101最终版本的制定， 2019年，S-101电子海图应在海上进行测试;2020年，后S-101电子海图（由S-57转换或直接生产）应取代S-57电子海图全面在ECDIS中使用。从当前的进展来看，S-101的开发略有滞后，大约滞后9～15个月左右。

S-101电子海图产品规范距离正式生产和应用还有一段时间（3年内），从 S-57到 S-101将有一个平稳的过渡期，两个标准的电子海图在一段时间内并行生产。在IHO正式发布S-101产品规范后，应做好逐步推出S-101标准电子海图的准备。

2 数据符合性

电子海图成果数据的符合性，可通过验证检查软件的检查来考核。目前常用的ENC检查软件包括Dkart Inspector和SevenCs。它规定了ENC验证检查软件生产机构在其验证检查软件中所须至少应包含的检查项，主要内容电子海图验证检查项列表包括S-57数据结构检查、电子海图产品规范检查、交换集设置水平检查、电子海图物标类使用合法性检查、特定物标类的许可属性值检查等5个方面的内容，检查结果提示为 “Critical error（严重错误）”“error（错误）”“waring（警告）”3种。理论上电子海图在制作完成之前应全部消除“Critical error”和“error”，不允许存在，但对于“waring”则允许存在。事实上通过UKHO发行的电子海图也存在“error”，但这并不影响使用。图1、图2分别为电子海图C23C302W和AU309153的S-58检查结果，这2幅正式公开发行的电子海图存在“error”和“waring”。

2018年4月至8月，为配合与PRAMAR合作全球发行电子海图，海事局对编绘生产的511幅电子海图进行了集中检查，本次集中检查电子海图验证检查推荐标准（S-58）的版本为6.0（该版本于2017年5月通过）。从检查结果（如表1所示）来看，涉及电子海图图幅数量较多，主要原因有：一是由于之前用于电子海图符合性检查软件的版本（5.0版）过低造成，相当一部分问题5.0版本并不能检出;二是在不影响使用的前提下，由于工作量大等原因，暂时未做处理，如等高线未赋值等。

通过对检出问题进行分析整理和分类统计，虽然问题的数量很多，但基本上属同一类型，如表2所示。

“Critical error”主要集中在：（1）部分物标的必备属性未填写，应按标准赋值“NULL”，不能空着;（2）VTS报告线频道属性COMCHA文本格式由“16”改为“[16]”;（3）开放陆地（存在不同物标构成岸线等）组1物标的方面。

“error”主要集中在：（1）共用边的坐标匹配和属性赋值;（2）等高线未赋值;（3）潮流属性文本格式等方面。

“warning”则是几乎所有图幅都有由于节点过多而引起的VS57_ERR_CONNODE、check 571、check 83的3个方面的问题。

经过S-58集中检查修改，511幅电子海图的“Critical error”问题全部整改完成，“error”问题除等高线赋值未完成外，其余基本整改完成。根据S-58标准要求，如对每一条等高线进行赋值处理，为已出版发行的511幅电子海图中的每一条等高线赋值，工作量非常巨大，就目前的人力资源和生产实际来看，短时间内是无法完成的。事实上，IHO M-4规定等高线在海图上可以不表示，也可以用山形线来表示，可见等高线在海图上的作用越来越不明显。国际上其他国家生产的电子海图有关陆地上要素尽量简洁，电子海图等高线问题可以考虑在改版时有计划的用山形线替换等高线，减少电子海图数据量，提升电子海图应用质量，方便电子海图用户使用。

3  电子海图单元拼接

电子海图单元在边界处的拼接问题一直是困扰海图制作人员的难点。同一航海用途层的电子海图单元数据不能重叠、压盖，电子海图单元间存在无缝拼接关系;不同航海用途层的电子海图单元保留各自数据完整，具有一定的独立性，电子海图单元间存在重叠、压盖关系。无论是哪个航海用途层的电子海图，其单元边界处都存在拼接不匹配问题，给海图用户的使用造成了不便。拼接不上的主要原因有制图资料不完善、电子海图编绘作业不规范，以及编绘作业人员自身疏忽等。

不同的航海用途因比例尺不一致，部分区域地形岸线与等深线拼接不一致，如图3、图4所示，大多因采用资料的不同引起，部分因测绘任务安排原因引起，如大比例尺图安排地形修测和水深测量，小比例尺图并未安排测量任务，如该区域变化较大时最容易引起拼接不一致。

解决此类拼接问题的方法有3种：一是安排外業实地测量，即可解决地形拼接问题，又能解决水深等深线拼接;二是购置最新地形资料（如遥感影像资料）进行更新，这种方法仅能解决地形岸线拼接问题;三是完善编绘规定，对等深线拼接不一致情况，新版或改版图编绘时，对图廓边等深线走向应参照同一水域小比例尺图的等深线进行综合。

在电子海图单元内是封闭水域或被图名、图表所压盖，与其他航海用途电子海图拼接不上，如图5所示，右下角黄色覆盖区域是小比例图12003图名标题压盖，但大比例尺图12301在此处有数据，12003图在制作纸海图时可省略不表示，但制作电子海图时应采用其他航海用途层（12301海图）的资料进行补充编绘。

4  元物标M_QUAL

电子海图的元物标M_QUAL定义不系统、不完善。ENC 3个强制性元物标分别是数据覆盖范围（M_COVR）、导航标志制度（M_NSYS）、数据质量（M_QUAL）。在通常情况下，对航海人员来说，M_QUAL提供了最有用的信息，给予了航海人员一个全面质量评估的测深数据，所以在有深度范围和深度测量的区域必须被元物标M_QUAL覆盖。

S-101标准也对测深数据质量元要素（元物标）作了规定：数据集区域在最大的显示比例1：700000以上时，包含的深度数据和测深数据必须由一个或多个测深数据质量要素覆盖，并且不能重叠。

目前，中国海事局出版的电子海图，制作其元物标M_QUAL时，整个单元仅制作一个元物标M_QUAL，且在子属性“CATZOC”赋值为“B置信度区”，并未区分诸如经多波束扫测水域或采用没有审估数据的水域，这给船舶用户造成了困惑，使用中也有用户提出了质疑。实际生产中存在的主要困难是电子海图编绘制作部门缺少相关测量信息，无法评定测深数据质量。解决这一问题可分两步走：首先要制定测深数据质量的评定标准，并规范测深数据提交内容与格式，其次制定元物标M_QUAL的作业规定。

测深数据评定标准可从3个方面评定：一是数据精度，即测深数据的位置精度、深度精度和数据的转绘精度;二是水深测量技术，包括回声测深仪测定、多波束扫测、潜水员探摸、测深锤（水铊绳）测深、扫海拖索、旁侧声纳扫测等测量手段;三是海底覆盖面，即水域是否全覆盖扫测，所有碍航物是否经过加密测量等，未达到全覆盖的区域，是否存在对水面航行的没有载入海图的地形和危险等。

一个电子海图单元范围内，可制作多个不同数据质量元物标M_QUAL，各元物标M_QUAL的范围界限无缝拼接且不重叠，并至少覆盖单元内全部通航水域。不同数据质量的M_QUAL可根据测深数据的相关信息。如经过多波束扫测的主要航道、锚地、港池等重要水域应分别制作单独M_QUAL，通过M_QUAL的子属性CATQUA（数据质量）、CATZOC（置信度区）、TECSUN（水深测量技术）、SURTYP（测量类型）以及POSACC，SOUACC（数据精度）等属性值进行编码实现。

5 结束语

随着电子技术的发展和编绘规范的完善，生产作业人员的质量意识和业务能力不断提高，生产过程中的不足和局限性逐渐减少，电子海图编绘生产质量也在不断提高。针对电子海图编绘生产中的拼接、等高线以及元物标等问题，认真分析问题，积极探索方法，努力完善规定，切实解决电子海图编绘生产中的实际问题，提高电子海图质量，增加电子海图的实用性，更好服务港航用户，方便海图用户的使用，为港口建设、航海运输和航政管理提供更为优质的服务。

参考文献

[1] 李忠新.S-100电子海图模型设计研究[A]，中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术交流论文集，2016.

[2] 王娟，刘莉雯.浅谈ENC制作过程中的一致性问题[A]，中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术交流论文集，2016.

作者简介：

叶志荣，高级工程师，（E-mail）yezhirong@shmsa.gov.cn，17321011648

宋立伟，女，高级工程师，（E-mail）songliwei@shmsa.gov.cn，18019022316