一、最小比例尺属性的愈义
最小比例尺(ScaleMinimum,简称scAMIN)是电子海图中要素一个十分重要的属性,当电子海图在应用系统中显示的时候,它是控制要素显示的开关,也就是显示阀值,其作用是当屏幕的显示比例尺小于一个要素的cSAMNI属性值时,该要素不在屏幕上显示
二、现行水深SCAMIN编码方式及显示效果
1、编码规则
N有关电子海图要素以编码的规则一直是近些年工H重点研究的问题之一SMIO,从2004年7月的第47号通函,到2008年4月发布的《ENC生产指南》(S一65)1.1版,SCAMIN的编码规则经过了多次修改,不断完善。目前最新的规则是S一651.1版附件A《推荐的ENC数据一致性编码》,中国海事局从2008年5月起,开始使用该规则进行电子海图制作
。该规则的基本原理是:首先根据电子海图编辑比例尺级别规定了SCAMIN可选的级别列表,然后按照要素的重要程度为每个物标类设置了一个或多个SCAMIN级别。在SCAMIN实际编码时根据电子海图单元的编辑比例尺和要素的SCAM州级别,在SCAMNI可选的级别列表中选择比编辑比例尺小该要素S以MNI级别数的值,这个值就是该要素实际的s以MIN属性值。
水深是电子海图中最重要的要素之一,在SCAMIN编码规则里按照不同的条件设有三个级别,具体规则及编码方式如下
在执行该编码方式的过程中,我们觉得对水深的SCAMNI编码考虑的不够全面,使得水深的显示效果不够理想,下面重点分析水深SCAMNI编码方式对显示效果的影响。
2、水深显示效果
从上面的水深S以M工N属性编码规则可以看到,根据深度的不同,水深S以MIN属性值具有三个级别,而目前的港口航道电子海图中,绝大多数水深的深度都小于3m0,所以对于《圆圆沙至吴淞口》(1:2,000)来说,绝大多数水深的SCAMNI属性值是1:59,99。对于其它编辑比例尺的电子海图也是如此。
为了直观地反映水深SCAMNI编码对电子海图显示效果的影响,我们采用国际标准的电子海图显示及信息系统(配D工)S—英国rTansaS公司的Navi一Sialor3000ECD工S一工,分别显示不同的电子海图,通过改变屏幕的显示比例尺来观察水深的显示状况,下面举例说明。
(1)显示一个电子海图单元
单独显示电子海图《圆圆沙至吴淞口》(1:2,000)。《圆圆沙至吴淞口》中绝大多数水深的scAMI
(2)显示两个电子海图单元
同时显示电子海图《象山港至三门湾》(1:90,00)和《石浦港及附近》(l:45,00)。《象山港至三门湾》中绝大多数水深的SCAMIN的属性值是1:259,99;《石浦港及附近》中绝大多数水深CSMANI的属性值是1:119,999。
当屏幕显示比例尺为1:20,00时,《象山港至三门湾》已被调入ECDIS系统中显示,而《石浦港及附近》还未被调入ECDsI系统中,此时屏幕上只显示《象山港至三门湾》。由于
3、分析
从上面的显示效果可以看出,目前的水深SCAMIN属性编码方式不是很理想,造成了水深显示效果存在一些不足之处,主要表现在以下几点:
a)一个电子海图单元中水深的SCAMIN属性值过于集中在某个值,从而造成了当显示比例尺正好小于该值时,大多数水深不显示;而当显示比例尺稍微被增大一点时,大多数水深一起显示出来了,缺少层次感。见图4、图5。
b)当ECDIS系统在某个显示比例尺将某个电子海图单元调入显示时,由于显示比例尺仍然小于该图水深的SCMANI属性值,因此,虽然该图被显示在屏幕上,但水深却还没有显示,造成了局部水深空白的现象。见图o7
c)由于不同编辑比例尺电子海图单元的水深SCAMIN属性值不同,在不同编辑比例尺单元邻接处水深的间距明显不一致,这也影响了显示的效果。见图8。
三、建立新水深SC姗NI编码方式的可行性分析
1、用户使用电子海图时需要更好的水深显示效果
从上面的分析可以看出,现有的水深SCAM工N编码方式不是很理想,造成了水深显示效果存在一些不足之处。而且从要素的数量上来说,一个电子海图单元中水深的数量最多,所覆盖的范围很大,所以水深的显示效果对于整个单元的显示效果的影响也很大。
从用户使用电子海图过程中所反馈的信息来看,虽然这些不足并没有造成数据的损失,只是在改变显示比例尺过程中出现的暂时性的不足,但是正是由于这种不理想的显示效果的存在,影响了用户对电子海图数据的正确评价,也影响了用户对电子海图的使用。因此,为了满足用户的需要,我们需要建立新的水深SCMANI编码方式。
2、电子海图制作软件能够支持更好的水深scAMIN编码方式
目前,我们使用CARISHoM软件进行电子海图制作。在该软件中,可以使用“AssignSCAMINtoSelection”工具对电子海图中的所有要素统一进行SCAMNI编码,并且对于水深专门有一个支持文件(sdpgram.txt来控制水深的N编码)SCMAI。
这个支持文件的功能是按照一定的规则,对水深进行自动选取分组,并分配不同的s以MIN属性值。我们只要根据我们的需要改变这个支持文件,建立起一套合理的规则,就可以对水深的S以MIN进行更好的编码,从而实现良好的水深显示效果。因此,电子海图制作软件为建立新的水深SCAMIN编码方式提供了必要的技术支持。
3、已有国家采用新水深SCMANI编码方式
据我们了解到的信息,世界上已有一些国家或地区的官方海道测量机构在制作本国或本地区电子海图时,水深的scMANI没有按照S一65标准的要求来编码,而是根据用户的使用需求来设置的。例如,加拿大、香港(香港海事处负责制作香港海域的电子海图)。这说明他们在制作电子海图的时候也意识到水深SCAMNI编码的不合理性,他们的这种作法值得我们借鉴。
四、设定新水深S口以NI编码方式的目标要求
在确定了建立新的水深SCMANI编码方式的目标之后,我们针对现有水深S以MNI编码方式所造成的显示效果上的不足,为新的编码方式设定了以下的具体目标要求:
a)水深的S以MIN属性编码不再仅限于3个级别(现标准中的水深SCAMIN属性值级别是1、3、4)。按照一定的原则,合理地为一个电子海图单元中的水深赋予不同的s以MIN属性值。
b)水深S以MIN属性值级别以现标准中的S以MIN可选级别列表为准,与其它要素的SCMANI属性值相统一。
C)当电子海图单元被最开始调入到CEDIS系统中显示的时候,必须有一定的水深显示出来,不能出现水深空白的现象。
d)在某个显示比例尺下,不同编辑比例尺电子海图单元之间显示出来的水深间距相近。除非该显示比例尺接近了大比例尺单元的编辑比例尺,因为在这种情况下,大比例尺单元的水深间距必然小于小比例尺单元。
五、新水深SCA班N编码方式的研究
1、分析水深SCAMIN编码支持文件
前面已经说明,在现有的电子海图制作软件一一{AIRSHOM中,具有一个专门的水深SCAMIN编码支持文件,新的水深SCMANI编码方式可以利用这个支持文件实现我们的目标,因此,准确理解这个文件的意义是本次研究的关键所在。为此我们对该文件的内容进行了认真的分析研究。
以下是以RISOHM中原始的水深S以MIN编码支持文件的具体内容(文件为文本格式,为了便于说明在这里整理为表格形式):
文件各项内容的意义如下:
a)最小深度、最大深度是指水深深度的范围。例如:最小深度=3m、最大深度=3m0,就是指在单元中深度在3一3m0之间的水深中进行选取分组。
b)水深选取间距是指选取水深时所依据的图上距离间隔。例如:水深选取间距=20,就是指在图上间隔ZOlnI(在实际操作时,系统还要考虑水深的间距、所在局部范围内的浅点等因素,所以这个间隔并不是十分精确的)选取一个水深。
C)比例尺因子是最终计算SCMANI属性值的参数,具体计算公式是:SCAMIN属性值(分母)=单元编辑比例尺(分母)x比例尺因子2/。
在CARISHoM中使用“AssignsCAMINt。seleCti。n”工具对水深进行SCAMIN编码时,系统调用支持文件,按照上表顺序依次根据水深选取间距,对在深度值介于最小深度和最大深度之间的水深进行筛选,然后根据比例尺因子和单元的编辑比例尺计算出SCAMIN属性值,同时为所筛选出来的水深赋予该属性值,最后为所有在前面没有被筛选到的水深,按照默认的比例尺因子,赋予相应的SCAMIN属性值。可以看出,经过以上步骤实现了两个功能,一个是实现了对水深的自动选取分组;另一个是实现了对水深的s以MIN进行赋值。
水深SCAMIN编码支持文件的意义了解清楚后,我们就可以根据需求灵活处理,以建立起合适的水深选取分组和SCAM工N编码规则。
2、研究EeDIs调图方式
通过对水深S以MIN编码支持文件的分析研究,我们己经找到了建立新的水深S以MIN编码方式的基本方法,但是如何确定水深具体的s以MIN属性值呢?究竟需要几个SCAMIN级别呢?为此,我们首先对cEDIs的调图方式进行了研究。
我们知道,只有当一个电子海图单元被调入到ECDIS中的时候(此时海图的数据保存在内存中),该单元的数据才被显示出来,也只有这个时候水深的scMANI才会起作用。为此,我们在rTansaSNavi一Sial。r3000cEDIs一I上进行了调图方式的研究。
CEDIS调图的通常方法是,根据显示比例尺,将屏幕所在海域内适当的航海用途、编辑比例尺的单元调入到内存中,同时由于受硬件系统内存的限制和图面刷新速度的影响,只在内存中保留一定数量(一般不多于10)的单元,调入到内存中的电子海图被显示在屏幕上。通过大量的比较观察,我们总结出Navi一Sai10r3000ECDIS一I的调图特点:
a)一般情况下,当屏幕的显示比例尺>单元的编辑比例尺4/时,单元被调入。例如,当屏幕显示比例尺为1:20,00时,编辑比例尺为1:45,00的《石浦港及附近》未被调入ECD工S系统中,见图6;当屏幕显示比例尺被放大至1:150,0。时,单元被调入,见图7。需要说明的是,由于Navi一sial。r3000cEDIs一工无法任意改变显示比例尺,只能按照一定级别放大或缩小,所以上面的4倍关系只是一个大概,而不是最精确的值。不过对于本次研究来说,掌握这个信息已经足够了。
b)特殊情况下,如果一个电子海图单元周围存在与本单元邻接的同一航海用途且编辑比例尺又小一级的单元时,ECDIS为了保证数据显示的完整性,在调入相邻小比例尺单元的时候,也会将本单元调入。例如:一个编辑比例尺为1:2,00的单元,一般情况下在显示比例尺为1:10,00时是不会被调入的,但是,如果它的周围存在编辑比例尺为1:45,00的单元(1:45,00和1:2,00属于同一航海用途),在显示比例尺为1:100,000,甚至是1:150,000时,1:45,000的单元被调入,受它的影响1:22,000的单元也会被调入。
3、确定水深SCAMIN属性值级别
在掌握了CEDIS调图方式之后,就可以确定新的水深SCAMIN属性值的级别了。
首先根据“当电子海图单元被最开始调入到ECDIS系统中显示的时候,必须有一定的水深显示出来,不出现水深空白现象”的要求,确定水深最小一级s以MNI属性值级别。以编辑比例尺为1:2,00的单元为例说明。根据前面对ECDIS调图方式的研究,1:2,00的单元最小会在显示比例尺达到1:150,00时被调入,那么从现标准中的SCMANI可选级别列表中选择1:179,99,然后再缩小一级(有可能别的ECD工S会在更小的显示比例尺情况下调图)作为保险系数,最终以1:259,99作为1:2,00单元的最小一级水深SCAMIN属性值。
接着根据电子海图的使用要求,确定水深最大一级s以MNI属性值级别为现标准中的s以MNI可选级别列表中比本单元编辑比例尺小一级的属性值,所以,确定1:22000单元的水深最大一级S以MNI属性值为1:29,999
水深最小一级和最大一级sCAMI属性值确定后N,中间的级别也就确定了,分别是:1:179,99、1:119,999、1:89,999、1:59,99和l:44,999。这样就把水深分为T7个级别,意味着在显示比例尺在1:29,99.el:总59,99这个区间内,单元中的水深将逐渐显示出来。
与编辑比例尺l:2,00单元相类似,确定了其它编辑比例尺的水深SCMANI属性值级别。
4、计算SCMANI比例因子
每个编辑比例尺下水深SCAMNI属性值级别确定后,根据CARISHOM中的水深scAMNI编码支持文件所使用的SCAMIN属性值计算公式,推算出:比例尺因子二SCAMNI属性值(分母)X2/单元编辑比例尺(分母)。由此计算出每个编辑比例尺下7个水深SCAMNI属性值级别所对应的比例尺因子。
5、确定水深选取间距
水深cSMANI编码支持文件中的水深选取间距决定了水深选取的原则,间距越大,选取的水深越少;间距越小,选取的水深越多。根据这个原则,最小一级水深SC枷NI属性值对应的间距最大;最大一级水深SCAMNI属性值对应的间隔最小。为了找到合适的水深选取间距,我们做了多次试验,经反复比较后,最终确定了每个编辑比例尺下每个SCAMNI属性值级别所对应的水深选取间距。
6、编制新的水深sCMAIN编码支持文件
在所有的内容都确定后,我们为每个编辑比例尺级别编制了一个新的水深SCAMNI编码支持文件,下面以编辑比例尺1:2,00为例进行说明:
六、显示效果检脸
1、水深显示效果
为了检验新的水深SCAMIN编码方式对电子海图显示效果的影响,我们依然采用TransasNavi一Sialor300CEDI-sI作为电子海图显示软件,参照前面的方式对比检查显示效果
(1)显示一个电子海图单元、
（2）显示两个电子海图单元
2分析
从上面的显示效果可以看出,采用新的水深S以MNI编码方式之后,水深的显示效果得到了改善,主要表现在以下几点:
a)一个电子海图单元中水深的SCAMIN属性值不在过于集中在某个值,层次丰富了,而且每个层次的水深分布状况基本合理,随着显示比例尺的不断增大,水深过渡比较自然。见图9、图10、图11、图12。
b)当ECDIS系统在某个显示比例尺将某个电子海图单元调入显示时,不再出现局部水深空白的现象。见图14。
c)在某个显示比例尺下,不同编辑比例尺电子海图单元之间显示出来的水深间距相近。见图14、图15。
3、新的水深以N编码方式有效地改善了目前因为水深SMIN编码不合理而引起的电子海图显示效果SCMIA不佳的问题,同时由于采用现国际标准中推荐的ScAMIN可选级别,因此与现行标准做到了协调统一。
七、结束语
通过此次对水深SCAMIN编码方式的研究,我们对SCAMIN的意义以及现行的标准—S一65附件A(推荐的ENC数据一致性编码》有了更深的理解。对于水深在显示时的这些不足之处,工0H在制定标准的时候不会没有注意到,但是,由于受到标准可操作性的限制没有能够提供更好的解决方案。这是因为,如果要做到显示效果好,必须合理地对水深进行分组,分别赋予不同的SCAMNI属性值。然而,对水深进行分组必须由一定的软件来实现,就像我们此次所做的一样,是通过以RISOHM来实现的。在OHM中进行水深分组的时候,虽然有支持文件来控制,但是在实际操作的时候,还要受到很多因素的影响,如:水深间距、深度值、比例尺等。一方面各国使用的电子海图制作软件不同;另一方面各国所制作的海图中水深间距不同,所以说很难定出一个好的量化的水深分组标准,因而现行标准中只是已水深的深度值等于3m0作为分组的界线。在我国电子海图即将对外公开发行之即,我们从用户对电子海图的使用需求出发,结合现行标准,对水深SCAMIN编码进行了研究,建立了新的编码方式。未来,我们还要继续保持对工HO有关标准的跟踪,并注意了解用户实际的使用情况,根据这些信息及时修订标准,使电子海图能更好地为用户提供优质服务结论
