基于HPD制作电子海图的研究
叶志荣
摘要：本文针对海道测量产品生产数据库中电子海图生产所显示出的不合理之处，进行了分析，找出了引起这些缺陷存在的原因，在充分考虑电子海图用户实际使用的基础上，结合中国海事局HPD源数据入库及生产实际情况，经过深入研究，从电子海图制作流程、多级网格分幅以及制图综合规范上提出了新设想与思路，保证电子海图编绘质量，以便更好、更有效满足航海图书用户的实际需求。
关键词：HPD 电子海图 多级网格 制图综合
0引言
海道测量产品生产数据库（Hydrographic Product Database，简称HPD）是2007年交通部海事局重点引进的空间数据信息系统，引进的主要目的是建立海道测绘数据无缝、连续无重叠的空间数据库，以加强测绘数据信息资源的有效管理、分析、处理和维护。该系统由加拿大CARIS公司开发研制，采用Oracle数据库来存储空间、属性数据及关系信息，其采用的数据模型是基于（IHO）S-57关系模式的对象数据模型，利用网络技术实现多用户同步作业，用同一数据库表达同一地物的多个层次的比例尺版本，并建立内在的联系，以解决各层次间的更新和维护问题。HPD主要由源数据编辑器（Source Editor）、纸海图编辑器（Paper Chart Editor），以及电子海图编辑器（Product Editor）三个功能模块组成，源数据编辑器用于海道测量数据的管理、编辑、更新，以及存储，其成果Source层的数据作为海道测量数据库的基础数据，即每个物标只保存一次，且存储在Source层中。HPD产品编辑器（纸海图编辑器和电子海图编辑器）均在同一数据库中从Source层中提取数据，在不影响Source层要素的情况下制作特殊和专用化海图产品。HPD技术在数据管理、生产上实现了数据采集、管理、维护以及纸海图、电子海图生产制作的一体化，更好地适应了海道测绘技术发展的要求。
1 电子海图编绘制作现状
1.1工序流程
海事局基于HPD建立了符合海图产品管理、生产的工作流，基本完成了沿海海道测量数据库的建立。在HPD中编绘作业流程是：首先，进行源数据编绘，并经质检、审定后，作为基础数据入库存储。其次，进行纸海图编绘，其制作原理是从源数据成果数据库中读取基础数据，利用纸海图编辑器完成图式符号、注记及图面整饰作业，输出纸海图成果送印，期间纸海图如有改动，则先返回源数据编辑器修改源数据，再进行纸海图改正，确保源数据内容与纸海图保持一致。最后，在纸海图制作全部完成后开始电子海图编绘作业，电子海图制作同样要从源数据成果数据库中读取数据，在电子海图编辑器中，按电子海图制作标准（如S-57、S-58等）进行编绘作业。其工序流程如图1所示：
1.2 电子海图分幅
目前，中国海事的电子海图分幅规则与图幅范围与纸海图图幅完全一致，即一幅纸海图对应一幅电子海图。已完成覆盖沿岸航行所需的标准编辑比例尺为1：9万和1：18万电子海图，以及全国各大港口其他标准编辑比例尺（如1：1.2万、1：2.2万等）电子海图的制作。纸海图受到海图纸张的限制和方便使用的要求，只能分幅表示，而且纸海图分幅直接影响其航行中的使用价值，所以要考虑到它的用途、比例尺、海岸的走向、海区的完整性，航行上有充分的水域和足够的航行目标，使每幅图既有独立的使用价值，又能连贯使用。成套航海图相邻图幅之间还有一定的重叠范围（叠幅），以便换图时将船位点转到相邻图上。
图1 海图编绘作业工序流程
1.3 电子海图制图综合
源数据作为编绘海图产品的基础数据，存储于数据库中制图要素的空间信息与属性信息是以IHO S-57为标准的数据结构，这一点与电子海图标准相吻合。但在制图综合方面，由于源数据完成编绘后直接进行纸海图编绘作业，因此源数据编绘制图综合过多地参照了纸海图制图综合原则，与电子海图的制图综合原则有较大的差距。
2 存在的缺陷
经过多年的电子海图生产实践，在纸海图制作完成的基础上进行电子海图制作，已经逐渐显现出诸多的不合理。当前的海图编绘生产流程是先完成源数据编绘，在这个基础上先进行纸海图编绘生产，待纸海图完成后再进行电子海图编绘制作。这一作业流程本身并无太多弊端，但从长远发展来看存在一定的缺陷。
2.1影响电子海图的及时性和现势性
海图产品的发展趋势应以电子海图为主，纸海图为辅，用户对电子海图的现势性、准确性要求会越来越高。按照目前的流程先完成纸海图生产，然后再制作电子海图，这一过程时间跨度较大，显然在及时性和现势性上会大打折扣。
2.2影响电子海图的准确性
受图面载负量的限制，纸海图上的许多要素都经过制图综合处理，也就是说，纸海图上会丢失许多制图信息，电子海图没有图面载负量的限制，但同样会丢失很多信息，有时制图要素综合后甚至改变了特征属性，如障碍物面等。
2.3影响电子海图的实用性
国际上电子海图分幅通常采用网格化分幅方法，网格化分幅的一大特点就是无缝拼接。根据航海用户在纸海图使用过程中需要不断更换海图的特点，纸海图图幅设计时必须考虑一定范围的重叠。电子海图完全按照纸海图的范围进行分幅制作，与电子海图制作的无缝拼接原则相矛盾，不利于电子海图的网格分幅生产。重叠部分必须进行处理，势必影响到电子海图图幅的合理性，进而影响都航海用户的使用。
3 解决的方法
3.1改变工序流程
将电子海图编绘制作工序提前，源数据编绘制作完成后，直接进行电子海图编绘作业，待电子海图全部完成后再进行纸海图编绘作业。流程修改后，其优势在于：
1.电子海图与源数据的数据结构一致，两者的相似程度高，可减少编绘技术兼容性处理。从CARIS HPD系统的数据库特点来看，电子海图与HPD源数据的数据结构、物标属性结构最为接近，源数据编绘完成后，直接生成电子海图更为接近真实现状。
2.电子海图与源数据的编绘特点接近，可减少工序间衔接的工作量，提高编绘生产效率。通常编绘源数据时，考虑最多的是各类制图物标的表示方法，属性定义等，这与电子海图制作极为相似，即使有修改，两者之间的转换应用也很方便，并不需要类似纸海图的应用改变很多要素，可大大节省制作时间。
3.2采用多级网格电子海图分幅
由于电子海图（ENC）的要求与纸海图有所不同，电子海图图幅必须是矩形的，具有同一航海用途内的数据必须没有重叠，图幅不受大小限制，理论上可以用一幅电子海图表示出同一航海用的全覆盖区域，但考虑到容量和显示速度对设备成本的要求，宜采用多级网格电子海图分幅。分幅原则可参照源数据中根据不同航海用途的基准比例尺建立产品层的原则，也可以将现有源数据产品层作为网格电子海图分级依据。
1.以HPD源数据产品层的划分为基础，能充分发挥现有HPD入库源数据的作用，可以大大节省因为调整HPD源数据产品层而增加的工作量，方便HPD源数据管理和维护。
2.电子海图按规则的长方形分幅，不会产生存在图幅的重叠和漏空情况，有利于建立电子海图无缝数据库，具有可扩展性和数据的易维护性。
3.电子海图重叠部分内容一致性得到保证，有利于电子海图质量的提高，方便航海人员在航行中使用。
3.3调整源数据制图综合细则
改变先做纸海图再做电子海图的海图生产流程，实施源数据编绘完成后，先制作电子海图，再进行纸海图制作的作业模式。因电子海图与纸海图存在诸如存储介质、显示特点、表达形式等方面的不同，电子海图与纸海图的内容不必规定完全一致，电子海图内容的选取与纸海图内容的选取也存在制图综合方面的不同，势必要对源数据编绘过程中制图综合原则及方法作进一步调整。
调整源数据制图综合细则，有利于提高电子海图产品质量，提升电子海图实用价值。例如位置靠得很近的三艘沉船，在纸海图上因图面载负量的影响不能同时表示时，根据制图综合原理，只能选取其中的一个沉船表示在纸海图上。按照原作业流程，在源数据编绘时就应做好选取一个沉船的综合处理，源数据虽然与纸海图上完全一致，但同时也丢失了重要内容。电子海图制作时以源数据为基础，直接从源数据提取已经编辑完成的成果数据，同样也丢失另外2个沉船的重要信息。流程改变后，考虑到电子海图中可同时显示所有沉船，且不发生矛盾，源数据中可不作综合处理，如实表示所有沉船，待编绘纸海图时在纸海图编辑器中作图面上的制图综合处理即可。这样既能在源数据及电子海图中保留最真实的信息，又能使纸海图更科学、美观。
4 结束语
HPD中电子海图编绘制作流程的改变，多级网格分幅的实现以及电子海图制图综合规则的进一步细化，将对电子海图质量的提高，以及电子海图生产的及时性产生较大影响，方便海图用户的使用，增加电子海图的实用性。同时也将大大提高海事测绘产品信誉度，提高海事测绘的形象，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] 周程熹等.电子海图及其应用系统国际规范和标准（S-57篇）.大连海事大学出版社，1999
摘要：本文针对海道测量产品生产数据库中电子海图生产所显示出的不合理之处，进行了分析，找出了引起这些缺陷存在的原因，在充分考虑电子海图用户实际使用的基础上，结合中国海事局HPD源数据入库及生产实际情况，经过深入研究，从电子海图制作流程、多级网格分幅以及制图综合规范上提出了新设想与思路，保证电子海图编绘质量，以便更好、更有效满足航海图书用户的实际需求。
关键词：HPD 电子海图 多级网格 制图综合
0引言
海道测量产品生产数据库（Hydrographic Product Database，简称HPD）是2007年交通部海事局重点引进的空间数据信息系统，引进的主要目的是建立海道测绘数据无缝、连续无重叠的空间数据库，以加强测绘数据信息资源的有效管理、分析、处理和维护。该系统由加拿大CARIS公司开发研制，采用Oracle数据库来存储空间、属性数据及关系信息，其采用的数据模型是基于（IHO）S-57关系模式的对象数据模型，利用网络技术实现多用户同步作业，用同一数据库表达同一地物的多个层次的比例尺版本，并建立内在的联系，以解决各层次间的更新和维护问题。HPD主要由源数据编辑器（Source Editor）、纸海图编辑器（Paper Chart Editor），以及电子海图编辑器（Product Editor）三个功能模块组成，源数据编辑器用于海道测量数据的管理、编辑、更新，以及存储，其成果Source层的数据作为海道测量数据库的基础数据，即每个物标只保存一次，且存储在Source层中。HPD产品编辑器（纸海图编辑器和电子海图编辑器）均在同一数据库中从Source层中提取数据，在不影响Source层要素的情况下制作特殊和专用化海图产品。HPD技术在数据管理、生产上实现了数据采集、管理、维护以及纸海图、电子海图生产制作的一体化，更好地适应了海道测绘技术发展的要求。
1 电子海图编绘制作现状
1.1工序流程
海事局基于HPD建立了符合海图产品管理、生产的工作流，基本完成了沿海海道测量数据库的建立。在HPD中编绘作业流程是：首先，进行源数据编绘，并经质检、审定后，作为基础数据入库存储。其次，进行纸海图编绘，其制作原理是从源数据成果数据库中读取基础数据，利用纸海图编辑器完成图式符号、注记及图面整饰作业，输出纸海图成果送印，期间纸海图如有改动，则先返回源数据编辑器修改源数据，再进行纸海图改正，确保源数据内容与纸海图保持一致。最后，在纸海图制作全部完成后开始电子海图编绘作业，电子海图制作同样要从源数据成果数据库中读取数据，在电子海图编辑器中，按电子海图制作标准（如S-57、S-58等）进行编绘作业。其工序流程如图1所示：
1.2 电子海图分幅
目前，中国海事的电子海图分幅规则与图幅范围与纸海图图幅完全一致，即一幅纸海图对应一幅电子海图。已完成覆盖沿岸航行所需的标准编辑比例尺为1：9万和1：18万电子海图，以及全国各大港口其他标准编辑比例尺（如1：1.2万、1：2.2万等）电子海图的制作。纸海图受到海图纸张的限制和方便使用的要求，只能分幅表示，而且纸海图分幅直接影响其航行中的使用价值，所以要考虑到它的用途、比例尺、海岸的走向、海区的完整性，航行上有充分的水域和足够的航行目标，使每幅图既有独立的使用价值，又能连贯使用。成套航海图相邻图幅之间还有一定的重叠范围（叠幅），以便换图时将船位点转到相邻图上。
图1 海图编绘作业工序流程
1.3 电子海图制图综合
源数据作为编绘海图产品的基础数据，存储于数据库中制图要素的空间信息与属性信息是以IHO S-57为标准的数据结构，这一点与电子海图标准相吻合。但在制图综合方面，由于源数据完成编绘后直接进行纸海图编绘作业，因此源数据编绘制图综合过多地参照了纸海图制图综合原则，与电子海图的制图综合原则有较大的差距。
2 存在的缺陷
经过多年的电子海图生产实践，在纸海图制作完成的基础上进行电子海图制作，已经逐渐显现出诸多的不合理。当前的海图编绘生产流程是先完成源数据编绘，在这个基础上先进行纸海图编绘生产，待纸海图完成后再进行电子海图编绘制作。这一作业流程本身并无太多弊端，但从长远发展来看存在一定的缺陷。
2.1影响电子海图的及时性和现势性
海图产品的发展趋势应以电子海图为主，纸海图为辅，用户对电子海图的现势性、准确性要求会越来越高。按照目前的流程先完成纸海图生产，然后再制作电子海图，这一过程时间跨度较大，显然在及时性和现势性上会大打折扣。
2.2影响电子海图的准确性
受图面载负量的限制，纸海图上的许多要素都经过制图综合处理，也就是说，纸海图上会丢失许多制图信息，电子海图没有图面载负量的限制，但同样会丢失很多信息，有时制图要素综合后甚至改变了特征属性，如障碍物面等。
2.3影响电子海图的实用性
国际上电子海图分幅通常采用网格化分幅方法，网格化分幅的一大特点就是无缝拼接。根据航海用户在纸海图使用过程中需要不断更换海图的特点，纸海图图幅设计时必须考虑一定范围的重叠。电子海图完全按照纸海图的范围进行分幅制作，与电子海图制作的无缝拼接原则相矛盾，不利于电子海图的网格分幅生产。重叠部分必须进行处理，势必影响到电子海图图幅的合理性，进而影响都航海用户的使用。
3 解决的方法
3.1改变工序流程
将电子海图编绘制作工序提前，源数据编绘制作完成后，直接进行电子海图编绘作业，待电子海图全部完成后再进行纸海图编绘作业。流程修改后，其优势在于：
1.电子海图与源数据的数据结构一致，两者的相似程度高，可减少编绘技术兼容性处理。从CARIS HPD系统的数据库特点来看，电子海图与HPD源数据的数据结构、物标属性结构最为接近，源数据编绘完成后，直接生成电子海图更为接近真实现状。
2.电子海图与源数据的编绘特点接近，可减少工序间衔接的工作量，提高编绘生产效率。通常编绘源数据时，考虑最多的是各类制图物标的表示方法，属性定义等，这与电子海图制作极为相似，即使有修改，两者之间的转换应用也很方便，并不需要类似纸海图的应用改变很多要素，可大大节省制作时间。
3.2采用多级网格电子海图分幅
由于电子海图（ENC）的要求与纸海图有所不同，电子海图图幅必须是矩形的，具有同一航海用途内的数据必须没有重叠，图幅不受大小限制，理论上可以用一幅电子海图表示出同一航海用的全覆盖区域，但考虑到容量和显示速度对设备成本的要求，宜采用多级网格电子海图分幅。分幅原则可参照源数据中根据不同航海用途的基准比例尺建立产品层的原则，也可以将现有源数据产品层作为网格电子海图分级依据。
1.以HPD源数据产品层的划分为基础，能充分发挥现有HPD入库源数据的作用，可以大大节省因为调整HPD源数据产品层而增加的工作量，方便HPD源数据管理和维护。
2.电子海图按规则的长方形分幅，不会产生存在图幅的重叠和漏空情况，有利于建立电子海图无缝数据库，具有可扩展性和数据的易维护性。
3.电子海图重叠部分内容一致性得到保证，有利于电子海图质量的提高，方便航海人员在航行中使用。
3.3调整源数据制图综合细则
改变先做纸海图再做电子海图的海图生产流程，实施源数据编绘完成后，先制作电子海图，再进行纸海图制作的作业模式。因电子海图与纸海图存在诸如存储介质、显示特点、表达形式等方面的不同，电子海图与纸海图的内容不必规定完全一致，电子海图内容的选取与纸海图内容的选取也存在制图综合方面的不同，势必要对源数据编绘过程中制图综合原则及方法作进一步调整。
调整源数据制图综合细则，有利于提高电子海图产品质量，提升电子海图实用价值。例如位置靠得很近的三艘沉船，在纸海图上因图面载负量的影响不能同时表示时，根据制图综合原理，只能选取其中的一个沉船表示在纸海图上。按照原作业流程，在源数据编绘时就应做好选取一个沉船的综合处理，源数据虽然与纸海图上完全一致，但同时也丢失了重要内容。电子海图制作时以源数据为基础，直接从源数据提取已经编辑完成的成果数据，同样也丢失另外2个沉船的重要信息。流程改变后，考虑到电子海图中可同时显示所有沉船，且不发生矛盾，源数据中可不作综合处理，如实表示所有沉船，待编绘纸海图时在纸海图编辑器中作图面上的制图综合处理即可。这样既能在源数据及电子海图中保留最真实的信息，又能使纸海图更科学、美观。
4 结束语
HPD中电子海图编绘制作流程的改变，多级网格分幅的实现以及电子海图制图综合规则的进一步细化，将对电子海图质量的提高，以及电子海图生产的及时性产生较大影响，方便海图用户的使用，增加电子海图的实用性。同时也将大大提高海事测绘产品信誉度，提高海事测绘的形象，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] 周程熹等.电子海图及其应用系统国际规范和标准（S-57篇）.大连海事大学出版社，1999
