S-52功能設(shè)計(jì)部分介紹.doc

電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)、系統(tǒng)電子航海圖(SENC)、電子航海圖（ENC）、EN與ENO主要是作為檢測(cè)功能塊的輸入及輸出1. 系統(tǒng)電子航海圖的設(shè)計(jì)介紹1.1 系統(tǒng)電子航海圖概述系統(tǒng)電子航海圖(SENC-System Electric Nautical/Navigational Chart),是ECDIS中直接讀取和顯示的數(shù)據(jù)庫，是ECDIS內(nèi)部的一個(gè)數(shù)據(jù)庫。它由ECDIS對(duì)ENC進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換而成，還包括ENC改正信息和有航海人員輸入的其它信息，如航線信息，包括航線設(shè)計(jì)使用的點(diǎn)、線和區(qū)域以及ECDIS圖庫中的任何符號(hào)和文本注記信息，其目的是為了快速顯示ENC。在開發(fā)電子海圖顯示與信息系統(tǒng)的過程中，系統(tǒng)電子航海圖的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。系統(tǒng)電子航海圖由開發(fā)者根據(jù)需要設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則是要快速高效的支持國際海事組織IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的ECDIS的各項(xiàng)功能。系統(tǒng)電子航海圖一般包括以下幾方面的內(nèi)容：電子海圖目錄、物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)格式的ENO、ENC改正數(shù)據(jù)庫、海圖圖式符號(hào)庫、用戶數(shù)據(jù)庫、航海信息咨詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。1.2 系統(tǒng)電子航海圖設(shè)計(jì)的總體要求1.2.1 符合IHO S-57標(biāo)準(zhǔn)IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)要求，ECDIS中使用的海圖信息應(yīng)是由權(quán)威海道測(cè)量部門提供的符合IHO標(biāo)準(zhǔn)的最新的信息；ECDIS應(yīng)能夠接受符合IHO標(biāo)準(zhǔn)的正式的ENC改正數(shù)據(jù)。這就規(guī)定了ECDIS的研制者在設(shè)計(jì)SENC時(shí)，必須考慮IHO S-57標(biāo)準(zhǔn)的要求，使其從內(nèi)容上能夠完整地體現(xiàn)和表示S-57格式的ENC所描述的信息。1.2.2 支特IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)SENC設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則就是要快速高效地支持IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的ECDIS的各項(xiàng)功能。如為了使ECDIS屏幕上的信息保持清晰，必須僅僅顯示在一定條件下航海人員所需要的信息。為此，性能標(biāo)準(zhǔn)要求SENC信息分為三類，即顯示基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)顯示和其它信息。顯示基礎(chǔ)是指任何時(shí)候、任何條件下都不能從屏幕上擦除的SENC信息；標(biāo)準(zhǔn)顯示是指當(dāng)海圖最初在ECDIS上顯示時(shí)，所默認(rèn)包含的SENC信息，可由航海人員根據(jù)需要顯示或擦除；其它信息是指默認(rèn)不顯示，當(dāng)需要時(shí)才顯示的信息。為了支持這項(xiàng)功能，必須根據(jù)海圖要素的屬性信息(在S-57格式的ENC中描述)和用戶輸入的安全等深線以及安全深度將SENC中的信息進(jìn)行上述分類，以便在海圖顯示時(shí)減少信息的篩選所需時(shí)間，提高顯示速度。在SENC中應(yīng)該建立索引表，記錄禁航或存在特殊環(huán)境的區(qū)域位置，以實(shí)現(xiàn)船位和它們的位置關(guān)系的快速檢查。1.2.1 支持IHO S-52標(biāo)準(zhǔn)IHO S-52標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了ECDIS屏幕上信息的顯示優(yōu)先級(jí)，這就要求必須將SENC中的每一類信息按照這個(gè)優(yōu)先級(jí)順序排序，以便于電子海圖的顯示。SENC中海圖改正信息的組織應(yīng)符合IHO S-52附件1中關(guān)于電子航海圖改正的規(guī)定。對(duì)原始ENC信息及改正信息應(yīng)分開存儲(chǔ)，并區(qū)分正式改正信息和手工改正信息。另外，SENC中的符號(hào)庫應(yīng)符合IHO S-52附件2中關(guān)于電子海圖上符號(hào)使用的規(guī)定。1.3 系統(tǒng)電子航海圖的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.3.1 系統(tǒng)電子航海圖的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)電子海圖的結(jié)構(gòu)一般分為電子海圖目錄、物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)格式的ENO、ENC改正數(shù)據(jù)庫、海圖圖式符號(hào)庫、用戶數(shù)據(jù)庫、航海信息咨詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等主要部分。電子海圖目錄：ENC中存儲(chǔ)的海圖，一般要根據(jù)比例尺（全球圖、沿岸圖等）的不同劃分成幾個(gè)比例尺級(jí)別。如我國海區(qū)可以劃分成1：100萬、1：25萬等幾個(gè)比例尺級(jí)別。為了有效的使用海圖數(shù)據(jù)，必須摒棄原紙質(zhì)海圖圖幅的限制，將每級(jí)比例尺的海圖所覆蓋的整個(gè)區(qū)域劃分成大小合適的單元，對(duì)兩幅紙質(zhì)海圖重疊的部分只取一次數(shù)據(jù)。每個(gè)ENC單元的數(shù)據(jù)都要單獨(dú)存儲(chǔ)，而且有唯一的文件名。每一級(jí)比例尺的海圖都要有一個(gè)目錄文件，其文件記錄描述了這一級(jí)中的每個(gè)ENC單元的名稱、原始比例尺、深度基準(zhǔn)面、高程基準(zhǔn)面、所覆蓋的地理區(qū)域等信息。這些信息包含在ENC交換集中的相關(guān)文件記錄中。每個(gè)ENC單元矩形框中的包含數(shù)據(jù)部分和不包含數(shù)據(jù)部分在S-57格式中是在單元文件中用超物標(biāo)來描述的。電子海圖目錄用于電子海圖顯示時(shí)查找覆蓋顯示區(qū)域的ENC單元。當(dāng)ECDIS屏幕上需要繪制比例尺邊界時(shí)，即顯示區(qū)域不完全包含于某一較大級(jí)別的比例尺海圖所覆蓋的區(qū)域內(nèi)時(shí)，需要查找上一級(jí)電子海圖目錄，以調(diào)用較小比例尺的ENC單元數(shù)據(jù)。SENC中海圖單元的劃分一般應(yīng)與S-57格式的ENC單元?jiǎng)澐忠恢拢ó?dāng)前施行的S-57 Edition1.0與早期的S-57 version2.0中關(guān)于單元的劃分原則是不同的)。物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)：物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)是電子海圖信息描述的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)對(duì)海圖上的每個(gè)物標(biāo)及其屬性進(jìn)行了分類和編碼,ECDIS在下列情況下需調(diào)用該編碼系統(tǒng)：a.電子海圖顯示時(shí)，為了分析每個(gè)物標(biāo)的特征碼、屬性碼和屬性值，以便以相應(yīng)的方式繪制該物標(biāo)；b.在電子海圖上搜索物標(biāo)時(shí),根據(jù)編碼解釋物標(biāo)的實(shí)際特征；c.手工方式電子海圖改正時(shí)，為了自動(dòng)輸入特征碼、屬性碼和屬性值。在SENC中，為了方便地使用該編碼系統(tǒng)，應(yīng)將它設(shè)計(jì)為符合關(guān)系數(shù)據(jù)庫第三范式要求的若干個(gè)“表”。具體來講有：“特征碼名稱”參照表，“屬性碼名稱”參照表，“屬性碼屬性值”參照表，“特征碼屬性碼”參照表，“屬性碼特征碼”參照表。應(yīng)當(dāng)指出，在目前存在的一些電子海圖系統(tǒng)中，物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)可能與S-57的編碼系統(tǒng)無任何關(guān)聯(lián)(在設(shè)計(jì)SENC時(shí)沒有考慮S-57的要求)，這樣，當(dāng)將S-57格式的ENC向SENC轉(zhuǎn)換時(shí)，ENC中描述的某些物標(biāo)和特征就無法體現(xiàn)到SENC中去，造成信息丟失，因此也就不特合IMO ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)的要求。用戶數(shù)據(jù)格式的ENO：ENC中海圖信息及其改正信息的描述采用S-57中給出的物標(biāo)分類編碼系統(tǒng)。數(shù)據(jù)文件邏輯格式采用S-57格式。物理存儲(chǔ)和傳輸格式采用ISOIEC8211。由于ENC的S-57格式是面向數(shù)據(jù)交換和傳輸而設(shè)計(jì)的，所以它不適合作為ENC的用戶數(shù)據(jù)格式(SENC中海圖單元數(shù)據(jù)文件格式)，而由直ECDIS直接使用，因?yàn)樗荒苡行У刂С謹(jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)、操縱及顯示。因此，ECDIS的研制者必須根據(jù)SENC設(shè)計(jì)的總體要求，合理地設(shè)計(jì)自己的ENC用戶數(shù)據(jù)格式，并先將S-57格式的ENC數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成用戶數(shù)據(jù)格式，建立起“用戶數(shù)據(jù)格式的ENC”。ENC改正數(shù)據(jù)庫：ENC改正數(shù)據(jù)庫的信息源有兩個(gè)：正式改正數(shù)據(jù)和手工改正數(shù)據(jù)。正式改正數(shù)據(jù)是由權(quán)威ENC制作部門提供的數(shù)字形式的海圖改正數(shù)據(jù)。在船舶航行時(shí)，它可通過衛(wèi)星通訊線路直接傳送到船上。船舶在港時(shí)，它能以軟盤、光盤等為載體提供給船舶。正式改正數(shù)據(jù)可以是ENC的再版、局部單元的替換或者是數(shù)字形式的航海通告，它必須以標(biāo)準(zhǔn)格式S-57來存儲(chǔ)和傳輸。ECDIS的自動(dòng)改正模塊將這種標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換為改正數(shù)據(jù)庫中的文件格式。在手工改正方式下，由操作員依照ECDIS手工改正模塊所提供的友好人機(jī)會(huì)話界面從紙質(zhì)航海通告或無線電航行警告中提取改正數(shù)據(jù)，并錄入ENC改正數(shù)據(jù)庫。在ENC改正數(shù)據(jù)庫中要區(qū)分來自海道測(cè)量部門的正式改正數(shù)據(jù)和手工改正數(shù)據(jù)。IHO S-52和IM0 ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，正式的ENC數(shù)據(jù)在使用時(shí)不能被刪除、重寫或修改；在ECDIS顯示上要區(qū)分原始ENC數(shù)據(jù)、手工改正數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)；ECDIS能夠允許航海人員顯示改正信息以便檢查其內(nèi)容并且確定它們已被輸人到SENC中。因此，必須把“用戶數(shù)據(jù)格式的ENC”和“ENC改正數(shù)據(jù)庫”分開存儲(chǔ)。在電子海圖顯示時(shí)，ECDIS應(yīng)以改正數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)去修改原有的用戶數(shù)據(jù)格式的中ENC的海圖信息。手工改正過程是在電子海圖上以人機(jī)會(huì)話方式進(jìn)行的，操作員可以輸人被改正物標(biāo)的位置或直接用游標(biāo)選中被改正物標(biāo)。ECDIS搜索到該物標(biāo)后，要將其原有信息(位置和屬性)顯示出來，經(jīng)操作員確認(rèn)后再實(shí)施改正。海圖圖式符號(hào)庫：海圖圖式符號(hào)庫中存儲(chǔ)著電子海圖上所使用的符號(hào)的模板，它在電子海圖顯示時(shí)是必需的。該符號(hào)庫應(yīng)該由權(quán)威的ENC制作部門根據(jù)IHO S-52附件二的顯示庫(Presentation Library)的標(biāo)準(zhǔn)提供，并且在需要時(shí)給予修改。對(duì)該符號(hào)庫的管理包括調(diào)用符號(hào)、制作和添加新符號(hào)、修改原有符號(hào)等。用戶數(shù)據(jù)庫：用戶數(shù)據(jù)是船舶駕駛員在使用ECDIS的過程中，利用電子海圖編輯器在ECDIS顯示上所標(biāo)繪的一些符號(hào)、文字注記、界限、區(qū)域等。這部分?jǐn)?shù)據(jù)在ECDIS顯示上應(yīng)明顯區(qū)別于其它信息，因此應(yīng)該單獨(dú)存儲(chǔ)。航海信息咨詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：航海信息咨詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是根據(jù)船舶航行中所用到的除海圖以外的參考文獻(xiàn)，如航標(biāo)表，航路指南等文字和圖形信息建立的。它面向航海信息咨詢系統(tǒng)，向船舶駕駛員提供航行條件信息以及一些物標(biāo)的詳細(xì)描述信息。航海信息咨詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的信息，應(yīng)該由權(quán)威的ENC制作部門提供，而且是最新的，這些信息包含在S-57交換集中的文本文件和圖片文件中。1.3.2 系統(tǒng)電子航海圖的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介系統(tǒng)電子航海圖是用戶為完成自己要實(shí)現(xiàn)的功能，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)，進(jìn)行加工整理而形成的，它體現(xiàn)了用戶對(duì)問題的理解和解決問題的方式方法。根據(jù)ECDIS的使用目的，把ENC及對(duì)ENC的改正和航海人員添加的其他信息綜合到一起，這樣就形成了系統(tǒng)電子航海圖。系統(tǒng)電子航海圖是ECDIS為顯示海圖和實(shí)現(xiàn)其他的導(dǎo)航功能而實(shí)際存取的數(shù)據(jù)庫，它等效于改正至最新的紙質(zhì)海圖。根據(jù)SENC的要求和設(shè)計(jì)原則，本系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn)按照由上而下的層次關(guān)系組織，下層的類和具體的地理實(shí)體對(duì)應(yīng)，上層的類和一定的管理功能對(duì)應(yīng)。每個(gè)SENC管理組合、點(diǎn)、線和面四種電子海圖物標(biāo)類，其中點(diǎn)、線、面分別和具體的地理實(shí)體對(duì)應(yīng)，而組合物標(biāo)是點(diǎn)、線、面或者其它組合物標(biāo)的集合，它具有一定的屬性和意義，在電子海圖中被當(dāng)作單獨(dú)的物標(biāo)看待。在本系統(tǒng)中，SENC的數(shù)據(jù)組織層次結(jié)構(gòu)如圖所示:要顯示電子海圖，我們需要從SENC中獲取數(shù)據(jù)，結(jié)合S-52的符號(hào)庫和顏色庫形成畫圖指令，最后根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置控制具體的顯示效果，在屏幕上繪制出海圖。1.4 電子海圖顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子海圖顯示與信息系統(tǒng)是近年來新興的一種導(dǎo)航設(shè)備，它不僅能將海圖信息、導(dǎo)航信息以及雷達(dá)目標(biāo)等信息在同一屏幕上疊加顯示，而且還具有獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便于異域顯示、快速調(diào)用、疊加雷達(dá)等信息，以方便航海人員使用，基于S