查看原文
其他

从纸海图到电子海图,GIS如何改变海上世界?

超图软件 超图集团 2020-02-04


GIS与电子海图的因缘际会

从新石器时代开始,航海技术越发成熟,那些靠航海为生并最终活下来的人开始记录和描述无垠的海洋,于是,世界上出现了最初的纸质海图。



但是,纸质海图虽然能记录信息,其各种缺点也变得越发明显:长期航行易损坏,为保证测量精准度不能折叠,无法随着探索海域的扩大而制作得无限大……因此,当计算机技术成熟后,把纸质海图变成电子海图,就是顺理成章的事了。

小知识大科普电子航海图(Electronic Navigational Chart,以下简称ENC)一般是由国家海道测量局(National Hydrographic Office,如中华人民共和国海事局)制作的官方电子数据,主要被电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display & Information System,以下简称ECDIS)使用。ECDIS是指符合国际海道测量组织(International Hydrographic Organization,以下简称IHO)标准的航用电子海图系统。它以信息技术为核心,连接定位、测深、计程、雷达等设备,以ENC为基础数据,综合反映船舶行驶状态,为船舶驾驶人员提供各种信息查询、量算和航海记录的专业化工具,也可以被看做一种海事地理信息系统。
为了保证ENC数据使用和分发的规范性和一致性,ECDIS中所使用的ENC数据需要遵从IHO制定的相关国际标准,并通过IHO官方认证。主要标准包括:S57-水道测量数据交换标准;S52-电子海图内容与显示规范;S58-推荐的ENC验证检查标准;S63-数据保护方案;IEC61174—ECDIS-硬件检测标准等。

尽管电子海图也是通过计算机技术实现测绘数据应用,在概念上与GIS相近,但是它一直以来都自成体系,与地理信息系统技术没有很好地交汇。超图很早就关注到电子海图在GIS领域的应用,如2003年时平台软件已经支持读取S-57标准的ENC数据。

随着海图数据管理广度与深度的迅速提升,各式应用都向电子海图与GIS软件提出了全新的要求,包括传统数据加工处理与入库,指挥监控中心集中监控管理,海图数据与遥感影像数据叠加显示,以及海底河底高程数据的综合管理等应用场景。

同时,随着国内运输量的持续高速增长,物流运输企业希望水陆联运、铁水联运;交通运输部提出要水陆交通综合管理,从省级到地市,管理单位对将水陆交通信息进行综合管理的需要越来越强烈,越来越急迫。在GIS领域,如何将水陆的空间信息合成一体,提供水陆综合管理的应用支撑,成为行业的重要突破口和市场机会。
为充分满足电子海图领域的全新需求,超图软件提出了将电子海图纳入GIS平台的技术思路 ,以超图GIS平台软件为基础,通过兼容电子海图规范,将电子海图信息与GIS的功能结合,实现水陆一体化的地理信息综合管理,满足行业内的应用需要。
2010年,超图组建了专门的研发团队(项目内部开发代号“蓝鲸灵”),基于全新的跨平台C++内核,重新设计和实现了超图软件平台产品的电子海图模块。全新的电子海图模块提供统一的海图数据管理、基于S-52标准的数据显示和服务发布等功能。通过超图软件电子海图模块,可以实现GIS空间数据与标准化电子海图数据的无缝集成,从而将基础测绘的陆地数据与海航道测量的海图数据在一套数据库中统一管理,并通过“一张图”的模式进行统一展现和应用。
超图电子海图能做什么?

1.统一的数据管理
电子海图有自己的数据格式和对象拓扑关系,在电子海图数据内部虽然是按照对象分类的,但是与GIS图层并不完全一致,我们需要将电子海图数据转换为普通的地理信息矢量图层数据,这样就可以按照地理空间数据的方式来管理和应用电子海图数据了。而目前,能做这样转换的软件或工具寥寥无几。
因此,超图开发了一个电子海图的数据引擎。数据引擎能够将按照S57标准制作的电子海图数据转换为普通的矢量图层数据,同时转换之后仍然自动维护电子海图对象之间的拓扑关系。如果需要,还能够将矢量数据再转换回电子海图数据文件。
      

这样,我们就打开了电子海图进入GIS系统的大门。转换后的电子海图数据不但能通过GIS平台进行统一管理,而且GIS软件能够像对待普通地图数据一样,对电子海图数据进行很好地管理,例如导入导出、显示、查询分析和计算。


导入后的电子海图数据



SuperMap使用统一的数据模型存储电子海图数据,用户可以方便获取到电子海图数据中想要的任何数据。通过SuperMap 组件产品的二次开发,用户可以方便的对电子海图数据进行缓冲区分析、空间查询、叠加分析以及插值分析等高级别的空间分析操作。举例来说,用户可以将电子海图水深数据通过空间插值分析得到海底地形图层,进而拓展和丰富了基础海图数据的使用模式,可以为项目应用创造更大的用户价值。
2. 标准化的地图展示
电子海图数据的地图展示是电子海图平台软件最重要的功能之一。标准化的电子海图展示必须遵照IHO S-52规范进行显示渲染,S-52作为国际航道测量组织(IHO)制定的电子海图显示规范,明确指定了基于S-57标准的ENC数据的的显示规则。经过较为慎重的技术选型,SuperMap 电子海图显示引擎舍弃了代码开发量较小的传统GIS “专题表达”的模式,开发了全新的电子海图显示内核,从内核级保证了对于S-52规范的全面支持和跨平台显示效果。
全新的电子海图显示引擎不仅支持电子海图中常用的显示设置(如:显示水深、显示文本、显示安全标注等),还开放了子图层管理、用户自定义显示规则等实用化特性,让用户在使用“海陆一张图”时能更加便捷的配置实用、美观的电子地图。更厉害的是,在超图软件中显示的电子海图也是一种GIS图层,可以和其他图层一样相互叠加,也就为电子海图的很多GIS应用创造了基础。

海陆一张图显示



3. 便捷化的服务发布
电子海图的应用传统上基本都是桌面工具类的应用。而在整个IT领域,一切都在变成服务。超图也希望能够将电子海图发展成可以通过网络调用的地图服务。
因此,超图将电子海图模块嵌入超图强大的服务器软件SuperMap iServer中,使得服务器能够将电子海图发布为地图服务。通过超图的浏览器开发脚本iClient,就能够将电子海图嵌入应用的网页或移动终端了。用户不但通过服务就能访问电子海图,而且通过API可以查询海图信息。通过和其他地图图层叠加,可以实现更加复杂的业务应用功能。
超图软件平台产品能够使系统应用部署和数据管理更为便捷,并且凭借面向服务的地图管理、跨平台技术、二三维一体化技术等众多优势,在传统海图应用基础上实现了更好的展示效果和用户体验。
服务式电子海图在线平台



4.专业的数据生产与编辑
电子海图的生产是由具有海洋测绘资质的单位进行,完全符合航行应用要求。但是,岸上使用GIS平台进行海图管理和应用的单位需要经常对电子海图进行微调。举例来说,一个码头在进行加固施工,在施工阶段,这个码头和周边的工地是不能使用的,需要在海图上标明一个禁行区域,待施工完成再取消。这种小的变化往往需要管理单位自己标注完成,而目前国内能够进行海图数据编辑的都是按照生产流程设计的国外大型软件,不但很贵,而且很难使用,很少有这种轻量级的海图编辑工具。
因此,超图开发了电子海图的编辑工具软件——超图软件电子海图设计平台(SuperMap ENC Designer),并按照S58规范实现了电子海图数据检查功能。在通过电子海图模块将海图转换为矢量数据后,能够按照编辑普通矢量数据的方式编辑海图数据,编辑功能和常见的CAD绘图类似,编辑完成后,可以进行S58检查,保证海图数据的正确。之后的编辑成果,或者发布为地图服务传播,或者再转换为电子海图数据文件提供给其他应用使用。
SuperMap ENC Designer 不仅提供了海图数据管理、显示等基础功能,还提供了海图物标编辑、海图数据检核等高级功能。通过流程化的规范约束,确保了ENC数据的生产全过程透明可信,提高了ENC数据生产质量,可以满足电子海图数据管理、生产和加工人员的多样化需求。通过使用SuperMap ENC Designer,用户可以专业高效的将电子地图数据制作为满足S-57标准的电子海图数据,并可以编辑修改原有S-57电子海图数据,并快速发布为电子海图服务。
海图生产编辑流程

电子地图数据生成电子海图数据



超图电子海图技术的应用方向

1.港口码头
 • 通过超图GIS平台和海图模块,将港区陆地图与港区电子海图叠加,实现在一张图上同时监管车辆运输、船舶运输和物资存储; • 通过服务器将港口总体运行及调度情况发布给多个应用者使用;
 • 将码头的管理信息在地图上进行标记,并及时通过网络进行发布;
 • 通过空间分析模型,能够实现港口码头运输调度的最优化。

码头电子海图与遥感影像地图叠加



2.应急救援
 • 水上安排监管船舶的运营生产,当事故发生时,能够更及时有效地安排陆上力量参与救援,通过GIS指挥救援、物资调配等环节; • 通过地图进行优化分析,提升安全生产与应急救援水平。

海图与地形图叠加



3.航行应用
 • 将电子海图发布为地图服务,可以极大地扩展电子海图的应用范围; • 实现水上运输信息的在线浏览查询;
 • 实现对船舶位置的监控和航行信息的发布;
 • 支持水上运输的调度优化和运输统计;
 • 优化航运管理资源并进行信息分布;
 • 制定更加合理高效的管理措施。

航标管理与预警


泊位船舶统计



4.综合管理

对于交通管理部门,能够将水上运输信息和陆上运输信息加载到同一张地图上,实现水陆交通信息的综合管理。


|最近热读|

9月23日,吉林站!倾斜摄影巡展精彩议程揭晓!

动态模拟城市积水效果,SuperMap三维惊艳呈现!

数据有难题?别愁!FME全能利器让你再次热爱工作

重磅 | 微软都向Linux倾斜了 再不跨平台你就OUT了!

释放洪荒之力 地信圈男神入选2016年全国优秀首席信息官

新技术分享汇|SuperMap iDesktop Cross:掀起你的红盖头


    您可能也对以下帖子感兴趣

    文章有问题?点此查看未经处理的缓存