基于互联网的电子海图配置方案探索

0前言

1海图又称航海图,是精确测绘海洋水域和沿岸地物的专用地图。随着计算机技术的发展以及地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)和雷达等技术的完善,电子海图便逐步替代纸质海图,并且克服了传统纸质海图难以长久保存、更新困难等问题,成为航海必不可少的资料和工具。

与传统纸质海图相比,电子海图的数据结构、层次结构、物标分类必须遵循《数字化海道测量数据传输标准》(S-57)标准,而在我国纸质海图的制作需遵循《中国航海图编绘规范》(GB12320-1998)和《中国海图图式》(GB12319-1998)。同时,电子海图没有图幅限制,并具有快速查询、及时更新和易于保存等优点。

现有电子海图符合S-57标准,按该标准描写海域地理信息和航海信息的数字产品,主要以描述海域要素为主,详细表示水深、航行障碍物、助航标志、港口设施、潮流和海流等要素的数字化信息。

因此,S-57标准电子海图在互联网发布过程中需要进行编辑、分级和分层显示格式的转换,而在此过程中,需注意符号显示错误以及海图要素分级、分层显示的合理性。本文主要基于上述需求,着重探讨基于ArcGIS软件的互联网海图配图过程中的关键点,为今后互联网海图服务中的配图工作提供参考。

1依据和原则

1.1海图配置遵循的原则

1)海图要素叠加:总体上,海图要素需按照点、线、面要素的规则进行叠加;对不同海图要素,根据重要程度进行叠加;特殊的或者重点突出的要素优先到上层;

2)海图要素显示内容配置原则:显示比例尺越大,海图要素内容越丰富;无论在何种比例下,显示出来的海图要素应有类别、主次之分,在满足信息显示的前提下图形不能过于凌乱而影响读图;当显示比例尺方法时,应考虑两个系列海图之间的衔接问题;

3)注记配置原则:注记的字体一般以遵循S-52标准为主;注记字体、字号的设置应合理,显示醒目,但不过于突出。

1.2海图配置遵循的规范

1)遵循IHOS-57标准:在IMOECDIS性能标准要求中使用的海图信息,应是由权威海道测量部门提供的符合IHO标准的最新的信息,应能够接受符合IHO标准的正式的ENC改正数据;

2)遵循IHOS-52标准:电子海图配置的符号库应遵循IHOS-52附件2中关于电子海图上符号使用的规定;

3)遵循《电子地图规范》:为了提高电子海图服务显示的响应速度,根据《电子地图规范》,可预先制作系列显示比例尺地图瓦片(或地图缓存)。它是将固定范围的某一比例尺下的地图按照指定的尺寸(通常为128×128像素或256×256像素)切成若干行与列的正方形栅格图片。为了使来自分布式节点的各类地图服务可以相互叠加,需建立统一的金字塔规则。

1.3数据分析

现有北方海区S-57标准电子海图,由总图、沿海、近岸三类航海用途的图幅组成。图幅系列与图号如表1所示。

系统的设计与开发基于ArcGIS,目前ArcGIS已为电子海图数据生产、数据转换、存储、服务发布等提供了全套解决方案,运用ArcGIS电子海图解决方案,将S-57标准电子海图导入到Geodatabase,并将物标按照S-57标准归入不同的要素类中,以实现对电子海图不同要素的分层、分级显示。具体设置如表2、表3所示。 

1.4海图配置过程中数据主要存在问题

1)相同航海用途的海图图幅间存在压盖的情况,而电子海图在ArcGIS中进行格式转换时,只是提取所有海图要素,导致S-57标准电子海图数据在转换到Geodatabase中时同一物标重复记录,使得ENC显示时出现相同要素重复显示的问题。因此,需要对S-57标准电子海图数据质量进行检验,包括检验数据的时效性以及图幅间压盖部分只保留大比例尺图幅部分的数据;

2)由于S-57标准电子海图数据不同,航海用途图幅间比例尺不同,绘制、缩编时存在标准不一致的情况,使得大比例尺与小比例尺图幅间存在不衔接的问题。电子海图不同于陆地地形图,图幅间不衔接问题不可忽略;

3)电子海图在小比例尺级别要素显示设置时,存在要素内容过多的问题,导致图面显示较为拥挤混乱。因此,需要重新调整小比例尺级别下显示的内容;

4)一些海图要素在显示时存在符号错误、注记显示不清楚的问题。因此,需对符号错误问题进行改正,对注记显示正确性、清晰度方面进行改进。

2采用软件软件

系统采用ArcGIS10.1进行电子海图的配置,并运用ArcGISServer10.1进行电子海图的发布。

3配置流程

电子海图发布系统基于ArcGISServer发布地图服务,S-57标准电子海图需通过ArcGIS电子海图解决方案导入到Geodatabase中,才能实现对海图要素的编辑以及分级、分层显示。

S-57标准规定,电子海图的数据传输和存储时,海图的空间位置是以地理坐标形式存在的,而在电子海图显示系统中,由于显示器是平面的,需经过墨卡托投影方式将地理坐标转换成投影坐标,才能对海图数据进行显示。

对于海图要素的分层、分级显示设置以及符号、注记的设置需符合S-57、S-52标准以及《电子地图规范》。

4配置方案

4.1Geodatabase数据库设计

北方海区电子海图按航海用途分类,包括沿海、近岸以及港区图。将三类海图分别存于三个地理数据库中。在Geodatabase中,物标按照S-57标准进行分类,归入相应要素类中,其属性信息存储于属性表中,以实现对电子海图的分层显示(一个要素类为一层)。具体分层情况如表2所示。

4.2电子海图分级、分层显示

对电子海图进行分级显示,按照《电子地图规范》的规定对每一级的显示比例尺进行设置,比例尺设置如表4所示。在设置比例尺范围时,北方海区显示比例尺范围从1:4,622,333.68至1:9,028.00。

根据S-57中对电子海图文件名的命名规则,电子海图涉及4类航海用途,即概览(Overview)、沿海(Coastal)、近岸(Approach)以及港区(Harbour)。鉴于电子海图已按航海用途进行分类,并进行了综合,得到“CN1”、“CN3”、“CN4”、“CN5”四幅电子海图。根据四幅电子海图中物标的最小比例尺属性值,确定不同比例尺级别下显示的电子海图及其物标。其中,“CN1”为中国海域底图,在全比例尺范围下显示。

地图显示比例=1:地面分辨率×屏幕分辨率/(0.0254米/英寸)

其中:

地面分辨率=[cos(纬度×π/180)×2×π×地球长半径(m)]/(256×2level像素)

Level表示比例尺的级别,最小为0

屏幕分辨率取96dpi

地球长半径取2000国家大地坐标系规定参数,为6378137m。

4.3电子海图配置问题及其处理方法

4.3.1助航标志符号分离问题

助航标志中,具有顶标的立标和浮标,出现顶标位置分离的情况以及扇形光灯圆心位置不重合现象。出现符号分离问题的物标及显示情况如表5所示。

由于在ArcGIS中,运用制图表达对海图进行符号化,因此,通过修改顶标符号的x、y偏移值来解决助航标志分离问题。

4.3.2沉船符号显示效果问题沉船符号发布后,表示位置不确定、缺乏精度的符号显示过大,影响显示效果。具体问题如表6所示。

由于在ArcGIS中,运用制图表达对海图进行符号化,因此,通过修改障碍物(点状)符号的大小来解决位置不确定、缺乏精度的障碍物符号显示问题。

4.3.3注记显示效果问题

岛屿名称、注记发布后显示不清楚。具体问题如表7所示。

将注记的字体改为黑体,颜色设为黑色,取消注记边缘白色边。

5配图结果

对S-57标准电子海图导入Geodatabase,并将海图要素分级、分层进行设置以及符号修改后,其基本设置如表8与表9所示。

对于符号错误的纠正和注记显示的改进,提高了电子海图显示的效果。但对于个别符号(扇形光灯)的偏移问题仍未解决,发布后显示仍存在问题。

6结束语

在对基于互联网的电子海图配置方案进行探索的过程中,通过优化相关参数、进行分级分层显示设置等方式,解决了电子海图互联网发布过程中遇到图幅压盖、符号分离等问题,但并未解决电子海图互联网配置过程中遇到的所有问题。因此,系统研究解决电子海图互联网配置过程中的问题,对增强电子海图互联网发布质量具有十分重要的意义。