基于ArcGIS Maritime的海圖數(shù)據(jù)庫設計

◎ 鄒琪 廣州海事測繪中心

基于ArcGIS Maritime的海圖數(shù)據(jù)庫設計

◎ 鄒琪 廣州海事測繪中心

本文基于ArcGIS Maritime的新特性及其對新一代電子海圖數(shù)據(jù)標準的支持，設計了海圖數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)，初步探討了新海圖數(shù)據(jù)庫下的數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理與發(fā)布共享、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，對現(xiàn)代GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術下建立新海圖數(shù)據(jù)庫具有一定的指導意義。

海圖 ArcGIS Maritime 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 S-100

海圖是地圖的一種，是以表示海洋區(qū)域制圖現(xiàn)象的一種地圖，是航海必不可少的參考數(shù)據(jù)，其主要內(nèi)容包括了岸形、島嶼、礁石、水深、航標和無線電導航臺等。廣州海事測繪中心十多年來積累了海量數(shù)字化或非數(shù)字化的海圖數(shù)據(jù)。隨著現(xiàn)代海事測繪產(chǎn)品和服務需求的不斷升級，這些數(shù)據(jù)原有以文件式或多類型舊數(shù)據(jù)庫的管理模式已無法滿足應用需要。為此，在對原有數(shù)據(jù)進行整合統(tǒng)一同時，需要面向新型應用對海圖數(shù)據(jù)庫進行重新設計與建設。本文在對中心數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析與國內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研基礎上，就基于ArcGIS Maritime的海圖數(shù)據(jù)庫設計進行探討。

圖1　 新海圖數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)圖

1.數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與技術路線選取

經(jīng)過多年的數(shù)據(jù)生產(chǎn)、更新與聚集，廣州海事測繪中心擁有大量的海圖數(shù)據(jù)資源，從數(shù)據(jù)來源看主要包括外業(yè)測量，收集購買和內(nèi)業(yè)處理等幾類數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)存儲格式來看，有HPD數(shù)據(jù)庫、oracle數(shù)據(jù)庫、000格式電子海圖、Caris GIS專有格式數(shù)據(jù)、MapGIS專有格式數(shù)據(jù)、DWG格式數(shù)據(jù)、柵格圖片數(shù)據(jù)、3DMAX格式數(shù)據(jù)、Excel表數(shù)據(jù)、Word文檔數(shù)據(jù)、紙質(zhì)文件數(shù)據(jù)等多種存儲方式，其中海圖要素數(shù)據(jù)主要以000格式的S57標準的電子海圖和HPD數(shù)據(jù)庫形式存在；從圖件比例尺來看涉及到1:5000、1:1萬、1:1.5萬、1:2萬、1:2.5萬、1:3萬、1:3.5萬、1:4萬、1:6萬、1:7.5萬、1:10萬、1:12萬、1:15萬、1:30萬等多種比例尺。

這種長久以來積淀的海量海圖數(shù)據(jù)，格式多樣，存儲方式多種，給數(shù)據(jù)管理維護與應用帶來相當大的困難，為此需要利用新的數(shù)據(jù)庫技術，重新設計海圖數(shù)據(jù)庫，對這些多源、多格式、多尺度的海圖數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有序的管理、共享和應用。利用新技術建立的海圖數(shù)據(jù)庫應能支撐對數(shù)據(jù)的高效訪問及海量多樣化的數(shù)據(jù)存儲能力，并能快速方便地對海圖數(shù)據(jù)進行發(fā)布與共享，需要面向新一代的電子海圖數(shù)據(jù)標準的海圖數(shù)據(jù)存取、管理與應用。為此，本文提出基于ESRI最新推出的ArcGIS Maritime來建立海圖數(shù)據(jù)庫，采用ArcSDE和Oracle相結(jié)合的數(shù)據(jù)建庫技術路線，能有效支持對新一代電子海圖數(shù)據(jù)標準的海圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)、發(fā)布與共享。

2.ArcGIS Maritime

ArcGIS Maritime即ArcGIS for Maritime，是ESRI最新推出，旨在解決海洋、海事、水道測量中產(chǎn)生的一些問題，是一個用于管理海事數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、工作流和質(zhì)量的完整的解決方案，是面向海圖的ArcGIS Nautical升級版，可以通過一體化的工作流程生成符合國際標準的水深模型和航海產(chǎn)品。它由Charting（制圖）和Bathymetry（測深）兩個模塊構(gòu)成。Charting 能幫助海事相關的單位、制圖機構(gòu)、地圖服務發(fā)布商等用戶提高生產(chǎn)操作的速度和靈活性，提供了一個真正的基于GIS的平臺來改善、規(guī)范和加快數(shù)據(jù)與工作流的管理，使我們能夠在短時間內(nèi)完成從數(shù)據(jù)采集到產(chǎn)品的生產(chǎn)和分享等流程。Bathymetry允許科研機構(gòu)、政府部門、商業(yè)組織等用戶對海底表面創(chuàng)建動態(tài)模型，發(fā)掘水深數(shù)據(jù)（bathymetric data）最大的價值，從而做出更好的決策。

圖2　 基于ArcGIS Maritime海圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)生產(chǎn)應用流程圖

圖3　 ArcGIS海圖模塊加載BAG數(shù)據(jù)

3.總體架構(gòu)

在統(tǒng)一的信息標準規(guī)范框架下,按照新一代海圖數(shù)據(jù)標準模型組織數(shù)據(jù),選擇合適的數(shù)據(jù)加載方式,通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎和ArcGIS Maritime,將海量的空間數(shù)據(jù)導入、轉(zhuǎn)換并存儲在Oracle大型商用數(shù)據(jù)庫中。對于歷史數(shù)據(jù)，應分類進行規(guī)范化、標準化處理，以導入到新數(shù)據(jù)庫中。采用統(tǒng)一的時空框架、統(tǒng)一的信息資源目錄體系、統(tǒng)一的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)組織的基本原則進行數(shù)據(jù)庫設計，完成對新舊各類數(shù)據(jù)建模、組織和管理，實現(xiàn)多類型、多尺度、多時態(tài)成果的集成化管理。本文設計的海圖數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)如圖1。

4.數(shù)據(jù)生產(chǎn)與應用

利用ArcGIS Maritime的Charting模塊，在新建立的海圖數(shù)據(jù)庫基礎上生產(chǎn)、導入、管理、輸出和發(fā)布電子海圖數(shù)據(jù)，其基本流程如圖2。

5.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

依據(jù)新一代電子海圖標準（S-100）建立的海圖數(shù)據(jù)庫，需要將中心原有的海圖數(shù)據(jù)在ArcGIS Maritime的Charting中進行轉(zhuǎn)換。ArcGIS Maritime支持S-52、S-57、S-58等標準數(shù)據(jù)的導入，在導入原有數(shù)據(jù)后，再通過ESRI與NOAA（美國國家海洋和大氣管理局）合作開發(fā)轉(zhuǎn)換原型，可將舊標準的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成新標準的數(shù)據(jù)。對于新標準水深柵格數(shù)據(jù)（S-102）的轉(zhuǎn)換，ArcGIS Desktop提供了一個的桌面組件，用于管理處理后的測深數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。產(chǎn)品管理基于中心數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，這個庫稱為BIS（Bathymetry Information System）。

利用ArcGIS Maritime的Bathymetry解決方案管理.BAG柵格數(shù)據(jù)（圖3），數(shù)據(jù)存儲新海圖數(shù)據(jù)中，可創(chuàng)建一個復合表面模型。這種復合表面模型常以三維點數(shù)據(jù)的形式生成航海產(chǎn)品，或通過ArcGIS空間分析模塊進行表面分析，或通過ArcGIS Server的Image Service服務共享為在線地圖數(shù)據(jù)。

6.結(jié)語

本文基于ArcGIS Maritime的新特性及其對新一代電子海圖數(shù)據(jù)標準的支持，提出建立新海圖數(shù)據(jù)庫，采用ERSI公司系列產(chǎn)品與Oracle相結(jié)合對數(shù)據(jù)進行生產(chǎn)、管理、輸出、發(fā)布與共享，具有海圖編制與發(fā)布快捷、管理方便、數(shù)據(jù)規(guī)范、表現(xiàn)豐富等優(yōu)點，技術路線可行。通過其Bathymetry模塊，還可以深化中心海圖數(shù)據(jù)的應用，挖掘水深數(shù)據(jù)更大的應用價值。

[1]中國海圖圖式GB 12319-1998.中國測繪網(wǎng)[引用日期2016-09-10].

[2]ArcGIS for Maritim:Charting和ArcGIS for Maritime: Bathymetry.ESRI官網(wǎng)[引用日期2016-09-10].

[3]李宏得，李漢榮，朱建良，汪海.基于IHO S-57標準的海圖數(shù)據(jù)庫建設[J].地球信息科學學報，2004，6(1).

[4]The Challenges of Evolving from S-57 to S-101 Production Systems. www.linkedin.com[引用日期2016-09-11].