民用海图编绘中数据一致性分析和改进
陈欣
摘要：海图数据不一致的情况在海图的制作过程中是实际存在的。海图数据的不一致不仅影响了海图的质量，还对海图使用者造成极大的不方便，甚至会影响航行的安全。对海图数据的一致性进行分析，并针对具体情况提出改善方法，是本文所要探讨的问题。
关键词：数据一致性 海图拼接
0 引言
随著海洋经济的发展，航海图在航海运输、国防事业、海上捕捞与养殖、政治文化生活、科学研究、文化知识教育等方面的使用越来越广泛，不但保障了航行安全，并作为海区研究、制定航行计划、海洋工程建设、海洋资源开发等的重要参考资料。我中心肩负着全国沿海港口航道图的编制和发行任务。为用户提供高质量的海图是我们工作的重中之重。现在我们编制发行的航海图最小比例尺为1：400000，覆盖了中国沿海的各个海图，满足了大部分用户的需求。在E-航海、云服务、大数据等新兴技术的推动下，和中心提出的“立足东海、面向全国、走向世界”的战略进程中，如何进一步提高海图质量，为用户提供优质的海图是值得我们思考的问题。
海图数据的一致性是影响海图的质量的一个关键要素，也对航行安全起着至关重要的作用。
1 海图数据的一致性现状分析
1.1不同航海用途间海图数据一致性分析
根据航海图的使用范围和使用特点以及图幅荷载量的不同，海图分为若干不同比例尺级别，分别为：
1：100000以上：港口航道图
1：100000-1：190000：沿岸航行图
1：200000-1：990000：近海航行图
1：1000000-1：2990000：远洋航行图
1：3000000及以下：海区总图
各级比例尺的海图在内容的详细程度、用途、表示方法和编制方法等各方面都具有其各自不同的特点。一般来讲大比例尺（大于1：100000）的海图是直接采用测量成果编制而成，内容详细。中比例尺（小于1：100000至1：1000000）的海图是根据较大比例尺海图和地形图编制而成。因此各个航海用途的海图在编制的过程中，既要考虑到海图的实际用途（即图幅的荷载量），又要保持各航海用途间海图数据的一致性。
（1）资料采用的一致性分析
正常情况下，我们在制作同一区域的海图时，该区域的较小比例尺的海图数据应由大比例尺海图数据综合而成。在外业提供测量资料的时候，如果某幅图中存在大比例尺的数据，那该处数据一般为镂空的。在编制小比例尺图的时候，只需将大比例尺图数据进行综合，所有数据均为从大比例尺图中提取，从而保证了数据的一致性。如下图所示为12366（1：50000）的外业资料，图中镂空处为12367（1：20000）的数据范围，则12366中该镂空处数据需采用12367的数据综合而成。
然而，在实际的海图编制过程中，因为海图资料采用造成的数据不一致并不少见。有些是因为外业提供资料先后顺序造成的不一致，有些是因为海图编制规划造成的不一致，还有因为海图资料采用而引起的不一致。例如在2014年编制某海域海图时，外业提供的大比例资料为检测，而提供的相应范围内的小比例图资料为全测，这样无疑就会造成该范围内不同比例尺间数据的不一致。另外，由于海图规划，某范围内先编制了较小比例尺图，后又因需要，编制了大比例尺图，但受海图生产周期等条件限制，未对小比例尺图进行更新，由于此种情况而造成的数据不一致也是存在的。
还有一种情况是在套用外部资料的时候，由于无电子资料，需要对纸质资料进行跟踪扫描制作tif文件进行数据的提取，由于受纸张伸缩，精度，像素等的影响，提取出的数据本身就存在一定的误差。若同一范围内的大小比例尺的海图在制作时使用的外部资料也不一致，则提取出的数据也是存在误差的，造成了海图数据的不一致。
（2）海图显示的一致性分析
一般情况下，海图数据是连续的。在HPD中，同一产品层的数据在进行源数据编绘的时候可以保证数据的连续性，做到同一产品层内的海图无缝拼接。然而，在不同产品层，即不同比例尺级别的海图之间，由于受海图生产周期，测量性质等条件限制，以及作业技术规范不完善等的影响，使得不同产品层的物标在显示软件上显示时会出现多种不一致的情况。
航海者进入某海域，在海图显示软件如ECDIS上逐级调出电子海图，即显示比例尺逐渐变大时，在电子海图的单元边界处会出现拼接不上的情况，或者同一物标的一部分显示，另一部分不显示的情况。另外在不同航海用途有叠盖关系的电子海图间出现内容显示不一致的情况。如下图1-2中的锚地，在不同航海用途的两幅图中，放大到某比例尺级别时，在小比例尺图上已经显示，但在大比例尺图上还未能显示。图1-3中所示电子海图单元边界处的地形、等深线出现了拼接不上的情况。
图1-2中所示的情况是由于在对电子海图进行最小比例尺设置时，有叠盖关系的两幅图分别采用各自的最小比例尺级别赋值，对于边界处的物标，最小比例尺值不一致导致了在放大的过程中拼接处同一物标的显示有先后，使得拼接处物标部分显示缺失。而图1-3中所显示的拼接不一致主要是由于海图的制图综合所致。
1.2不同生产机构间海图一致性分析
不同生产机构发行的海图在交界处也经常会出现不一致的情况。主要是由于不同生产机构采用的原始资料、作业规范以及用户的需求的不同，而使得海图单元交界处的数据不连续，显示不一致。
2015年2月，本中心与香港海事处联合发行珠三角电子海图，在对海事局海图与香港海事处海图进行拼接时，就出现了大量拼接不一致的情况，包括地形、等深线、航道等。有些是由于采用资料不一致造成，有些是表示方式不一致所致。在香港海事处海图中根据用户的需求加绘了15米等深线，而在海事局海图中是不绘制15米等深线的，这样在拼接处造成了显示不一致的情况。由于资料采用造成地形拼接不一致的情况也是存在的，如图1-4深圳河口处，上方为海事局海图，下方为香港海图，两图拼接处地形存在较大差异。
由以上分析可以看出，海图数据不一致的情况在海图的制作过程中是实际存在的。海图数据的不一致不仅影响了海图的质量，还对海图使用者造成极大的不方便，甚至会影响航行的安全。如何提高海图数据的一致性，改善海图的质量是接下来要探讨的问题。
1.3 海图中各航行要素间的数据一致性分析
正常情况下，海图中的各相关航行要素间传达给海图使用者的信息相互之间应该是一致的，没有矛盾的。但在实际的制图过程中，由于种种原因，通常会出现相关航行要素间所表达的信息存在不一致的现象。如图1-5所示，海底管道两侧的禁渔禁锚区与右侧的锚地存在重叠，这就出现了锚地和禁锚区两种航行要素间不一致的现象。除此之外，还存在着通告改正后的航道左右侧标与航道线不一致，堤头灯桩落在水中，沉船已有通告撤除，但沉船标还存在，诸如此类的数据不一致的现象在制图中也时有发生。
2 海图数据的一致性的改进措施
2.1针对资料采用造成的海图数据不一致，如果是由于大小比例尺图资料提交的先后顺序导致的不一致是可以通过与外业协商沟通解决的。由于海图编制规划造成的不一致，随着海图规划的完善，也是可以逐渐避免的。考虑到海图生产周期等因素，在不进行海图改版的情况下，现有的做法是通过海图贴图改正来保证不同比例尺海图数据的一致性。
而对于套用资料不同造成的不一致也是可以避免的。在HPD中，对套用的数据如障碍物等进行梳理，确保这些套用数据的唯一性。数据库中只保留某物标的最大比例尺来源，其他的产品层通过分配获得这些数据，来保证各比例尺图数据的一致性。
对于海图显示的不一致，可以通过改善作业方法等方式来进行改进。由于比例尺设置原因造成的海图显示不一致，现在我们已经通过修改最小比例尺设置的作业方法得到了改善，避免了此种情况的发生。即对障碍物、航标、航道、锚地等进行最小比例尺赋值时，要根据该物标所出现的最小比例尺的图的比例尺级别进行设置。这样就有效避免了在进行海图放大或缩小时出现显示不连续，不一致的问题发生。
而对于海图边界处的等深线地形等显示不一致的情况，则是要改进现有的作业方法。制作小比例尺的图时，如果需要对大比例尺图的地形、等深线等进行综合，则在图幅的边界处要尽量进行拼接处理，使不同比例尺的图在边界处，地形和等深线能连续显示。这种做法可以使大多数海图边界处地形等深线显示不一致的情况得到改善，但是由于受海图生产周期，测量性质等条件限制，以及制图综合的情况，要做到完全连续一致也是有一定难度的。
2.2对于不同生产机构间海图不一致的情况，如果要进行改善则较为复杂，处理起来也存在较大的难度。我们在与香港海事处联合发行珠三角电子海图时，投入了大量的时间和精力。通过多次讨论制定了最终海图拼接方案，并进行了多次的往返修改，最终顺利完成了珠三角电子海图的联合发行。
2.3海图中各通航要素的信息是由不同的部门进行发布的，例如变更后的航道，航道的通航标志已经调整完成并发布通告，但调整后的航道信息，其相关部门为未及时发布，造成了航道通航标志和航道线不一致的情况出现。
对于航行要素间不一致的现象，本着以航行安全为主要目的，适当对图上出现矛盾的航行要素进行处理。如锚地与禁锚区重叠，在制图中，与禁锚区重叠的锚地部分会被切掉图2-1，以保证航行的安全。而对于通航标志与航道不一致的现象，则按照规定以最新发布通告的要素为准，与其相矛盾的要素不予上图表示，如图2-2中海图按最新改正通告仅表示航道左右侧标，航道線不予表示。另外，要避免航行要素间不一致的现象出现，还需要各相关部门间的积极沟通，以保证海图的现势性，保证用户航行的安全。
3 结语
本文着重分析了造成海图数据不一致的原因，并针对原因总结了提高海图数据一致性的改进方法，从而进一步提高了海图质量， 方便了用户的使用，更好地保障了航行安全。
摘要：海图数据不一致的情况在海图的制作过程中是实际存在的。海图数据的不一致不仅影响了海图的质量，还对海图使用者造成极大的不方便，甚至会影响航行的安全。对海图数据的一致性进行分析，并针对具体情况提出改善方法，是本文所要探讨的问题。
关键词：数据一致性 海图拼接
0 引言
随著海洋经济的发展，航海图在航海运输、国防事业、海上捕捞与养殖、政治文化生活、科学研究、文化知识教育等方面的使用越来越广泛，不但保障了航行安全，并作为海区研究、制定航行计划、海洋工程建设、海洋资源开发等的重要参考资料。我中心肩负着全国沿海港口航道图的编制和发行任务。为用户提供高质量的海图是我们工作的重中之重。现在我们编制发行的航海图最小比例尺为1：400000，覆盖了中国沿海的各个海图，满足了大部分用户的需求。在E-航海、云服务、大数据等新兴技术的推动下，和中心提出的“立足东海、面向全国、走向世界”的战略进程中，如何进一步提高海图质量，为用户提供优质的海图是值得我们思考的问题。
海图数据的一致性是影响海图的质量的一个关键要素，也对航行安全起着至关重要的作用。
1 海图数据的一致性现状分析
1.1不同航海用途间海图数据一致性分析
根据航海图的使用范围和使用特点以及图幅荷载量的不同，海图分为若干不同比例尺级别，分别为：
1：100000以上：港口航道图
1：100000-1：190000：沿岸航行图
1：200000-1：990000：近海航行图
1：1000000-1：2990000：远洋航行图
1：3000000及以下：海区总图
各级比例尺的海图在内容的详细程度、用途、表示方法和编制方法等各方面都具有其各自不同的特点。一般来讲大比例尺（大于1：100000）的海图是直接采用测量成果编制而成，内容详细。中比例尺（小于1：100000至1：1000000）的海图是根据较大比例尺海图和地形图编制而成。因此各个航海用途的海图在编制的过程中，既要考虑到海图的实际用途（即图幅的荷载量），又要保持各航海用途间海图数据的一致性。
（1）资料采用的一致性分析
正常情况下，我们在制作同一区域的海图时，该区域的较小比例尺的海图数据应由大比例尺海图数据综合而成。在外业提供测量资料的时候，如果某幅图中存在大比例尺的数据，那该处数据一般为镂空的。在编制小比例尺图的时候，只需将大比例尺图数据进行综合，所有数据均为从大比例尺图中提取，从而保证了数据的一致性。如下图所示为12366（1：50000）的外业资料，图中镂空处为12367（1：20000）的数据范围，则12366中该镂空处数据需采用12367的数据综合而成。
然而，在实际的海图编制过程中，因为海图资料采用造成的数据不一致并不少见。有些是因为外业提供资料先后顺序造成的不一致，有些是因为海图编制规划造成的不一致，还有因为海图资料采用而引起的不一致。例如在2014年编制某海域海图时，外业提供的大比例资料为检测，而提供的相应范围内的小比例图资料为全测，这样无疑就会造成该范围内不同比例尺间数据的不一致。另外，由于海图规划，某范围内先编制了较小比例尺图，后又因需要，编制了大比例尺图，但受海图生产周期等条件限制，未对小比例尺图进行更新，由于此种情况而造成的数据不一致也是存在的。
还有一种情况是在套用外部资料的时候，由于无电子资料，需要对纸质资料进行跟踪扫描制作tif文件进行数据的提取，由于受纸张伸缩，精度，像素等的影响，提取出的数据本身就存在一定的误差。若同一范围内的大小比例尺的海图在制作时使用的外部资料也不一致，则提取出的数据也是存在误差的，造成了海图数据的不一致。
（2）海图显示的一致性分析
一般情况下，海图数据是连续的。在HPD中，同一产品层的数据在进行源数据编绘的时候可以保证数据的连续性，做到同一产品层内的海图无缝拼接。然而，在不同产品层，即不同比例尺级别的海图之间，由于受海图生产周期，测量性质等条件限制，以及作业技术规范不完善等的影响，使得不同产品层的物标在显示软件上显示时会出现多种不一致的情况。
航海者进入某海域，在海图显示软件如ECDIS上逐级调出电子海图，即显示比例尺逐渐变大时，在电子海图的单元边界处会出现拼接不上的情况，或者同一物标的一部分显示，另一部分不显示的情况。另外在不同航海用途有叠盖关系的电子海图间出现内容显示不一致的情况。如下图1-2中的锚地，在不同航海用途的两幅图中，放大到某比例尺级别时，在小比例尺图上已经显示，但在大比例尺图上还未能显示。图1-3中所示电子海图单元边界处的地形、等深线出现了拼接不上的情况。
图1-2中所示的情况是由于在对电子海图进行最小比例尺设置时，有叠盖关系的两幅图分别采用各自的最小比例尺级别赋值，对于边界处的物标，最小比例尺值不一致导致了在放大的过程中拼接处同一物标的显示有先后，使得拼接处物标部分显示缺失。而图1-3中所显示的拼接不一致主要是由于海图的制图综合所致。
1.2不同生产机构间海图一致性分析
不同生产机构发行的海图在交界处也经常会出现不一致的情况。主要是由于不同生产机构采用的原始资料、作业规范以及用户的需求的不同，而使得海图单元交界处的数据不连续，显示不一致。
2015年2月，本中心与香港海事处联合发行珠三角电子海图，在对海事局海图与香港海事处海图进行拼接时，就出现了大量拼接不一致的情况，包括地形、等深线、航道等。有些是由于采用资料不一致造成，有些是表示方式不一致所致。在香港海事处海图中根据用户的需求加绘了15米等深线，而在海事局海图中是不绘制15米等深线的，这样在拼接处造成了显示不一致的情况。由于资料采用造成地形拼接不一致的情况也是存在的，如图1-4深圳河口处，上方为海事局海图，下方为香港海图，两图拼接处地形存在较大差异。
由以上分析可以看出，海图数据不一致的情况在海图的制作过程中是实际存在的。海图数据的不一致不仅影响了海图的质量，还对海图使用者造成极大的不方便，甚至会影响航行的安全。如何提高海图数据的一致性，改善海图的质量是接下来要探讨的问题。
1.3 海图中各航行要素间的数据一致性分析
正常情况下，海图中的各相关航行要素间传达给海图使用者的信息相互之间应该是一致的，没有矛盾的。但在实际的制图过程中，由于种种原因，通常会出现相关航行要素间所表达的信息存在不一致的现象。如图1-5所示，海底管道两侧的禁渔禁锚区与右侧的锚地存在重叠，这就出现了锚地和禁锚区两种航行要素间不一致的现象。除此之外，还存在着通告改正后的航道左右侧标与航道线不一致，堤头灯桩落在水中，沉船已有通告撤除，但沉船标还存在，诸如此类的数据不一致的现象在制图中也时有发生。
2 海图数据的一致性的改进措施
2.1针对资料采用造成的海图数据不一致，如果是由于大小比例尺图资料提交的先后顺序导致的不一致是可以通过与外业协商沟通解决的。由于海图编制规划造成的不一致，随着海图规划的完善，也是可以逐渐避免的。考虑到海图生产周期等因素，在不进行海图改版的情况下，现有的做法是通过海图贴图改正来保证不同比例尺海图数据的一致性。
而对于套用资料不同造成的不一致也是可以避免的。在HPD中，对套用的数据如障碍物等进行梳理，确保这些套用数据的唯一性。数据库中只保留某物标的最大比例尺来源，其他的产品层通过分配获得这些数据，来保证各比例尺图数据的一致性。
对于海图显示的不一致，可以通过改善作业方法等方式来进行改进。由于比例尺设置原因造成的海图显示不一致，现在我们已经通过修改最小比例尺设置的作业方法得到了改善，避免了此种情况的发生。即对障碍物、航标、航道、锚地等进行最小比例尺赋值时，要根据该物标所出现的最小比例尺的图的比例尺级别进行设置。这样就有效避免了在进行海图放大或缩小时出现显示不连续，不一致的问题发生。
而对于海图边界处的等深线地形等显示不一致的情况，则是要改进现有的作业方法。制作小比例尺的图时，如果需要对大比例尺图的地形、等深线等进行综合，则在图幅的边界处要尽量进行拼接处理，使不同比例尺的图在边界处，地形和等深线能连续显示。这种做法可以使大多数海图边界处地形等深线显示不一致的情况得到改善，但是由于受海图生产周期，测量性质等条件限制，以及制图综合的情况，要做到完全连续一致也是有一定难度的。
2.2对于不同生产机构间海图不一致的情况，如果要进行改善则较为复杂，处理起来也存在较大的难度。我们在与香港海事处联合发行珠三角电子海图时，投入了大量的时间和精力。通过多次讨论制定了最终海图拼接方案，并进行了多次的往返修改，最终顺利完成了珠三角电子海图的联合发行。
2.3海图中各通航要素的信息是由不同的部门进行发布的，例如变更后的航道，航道的通航标志已经调整完成并发布通告，但调整后的航道信息，其相关部门为未及时发布，造成了航道通航标志和航道线不一致的情况出现。
对于航行要素间不一致的现象，本着以航行安全为主要目的，适当对图上出现矛盾的航行要素进行处理。如锚地与禁锚区重叠，在制图中，与禁锚区重叠的锚地部分会被切掉图2-1，以保证航行的安全。而对于通航标志与航道不一致的现象，则按照规定以最新发布通告的要素为准，与其相矛盾的要素不予上图表示，如图2-2中海图按最新改正通告仅表示航道左右侧标，航道線不予表示。另外，要避免航行要素间不一致的现象出现，还需要各相关部门间的积极沟通，以保证海图的现势性，保证用户航行的安全。
3 结语
本文着重分析了造成海图数据不一致的原因，并针对原因总结了提高海图数据一致性的改进方法，从而进一步提高了海图质量， 方便了用户的使用，更好地保障了航行安全。
