民用海圖編繪中數(shù)據(jù)一致性分析和改進(jìn)

陳欣

摘要：海圖數(shù)據(jù)不一致的情況在海圖的制作過(guò)程中是實(shí)際存在的。海圖數(shù)據(jù)的不一致不僅影響了海圖的質(zhì)量，還對(duì)海圖使用者造成極大的不方便，甚至?xí)绊懞叫械陌踩?duì)海圖數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行分析，并針對(duì)具體情況提出改善方法，是本文所要探討的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)一致性 海圖拼接

0 引言

隨著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航海圖在航海運(yùn)輸、國(guó)防事業(yè)、海上捕撈與養(yǎng)殖、政治文化生活、科學(xué)研究、文化知識(shí)教育等方面的使用越來(lái)越廣泛，不但保障了航行安全，并作為海區(qū)研究、制定航行計(jì)劃、海洋工程建設(shè)、海洋資源開(kāi)發(fā)等的重要參考資料。我中心肩負(fù)著全國(guó)沿海港口航道圖的編制和發(fā)行任務(wù)。為用戶提供高質(zhì)量的海圖是我們工作的重中之重?，F(xiàn)在我們編制發(fā)行的航海圖最小比例尺為1：400000，覆蓋了中國(guó)沿海的各個(gè)海圖，滿足了大部分用戶的需求。在E-航海、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的推動(dòng)下，和中心提出的“立足東海、面向全國(guó)、走向世界”的戰(zhàn)略進(jìn)程中，如何進(jìn)一步提高海圖質(zhì)量，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的海圖是值得我們思考的問(wèn)題。

海圖數(shù)據(jù)的一致性是影響海圖的質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵要素，也對(duì)航行安全起著至關(guān)重要的作用。

1 海圖數(shù)據(jù)的一致性現(xiàn)狀分析

1.1不同航海用途間海圖數(shù)據(jù)一致性分析

根據(jù)航海圖的使用范圍和使用特點(diǎn)以及圖幅荷載量的不同，海圖分為若干不同比例尺級(jí)別，分別為：

1：100000以上：港口航道圖

1：100000-1：190000：沿岸航行圖

1：200000-1：990000：近海航行圖

1：1000000-1：2990000：遠(yuǎn)洋航行圖

1：3000000及以下：海區(qū)總圖

各級(jí)比例尺的海圖在內(nèi)容的詳細(xì)程度、用途、表示方法和編制方法等各方面都具有其各自不同的特點(diǎn)。一般來(lái)講大比例尺（大于1：100000）的海圖是直接采用測(cè)量成果編制而成，內(nèi)容詳細(xì)。中比例尺（小于1：100000至1：1000000）的海圖是根據(jù)較大比例尺海圖和地形圖編制而成。因此各個(gè)航海用途的海圖在編制的過(guò)程中，既要考慮到海圖的實(shí)際用途（即圖幅的荷載量），又要保持各航海用途間海圖數(shù)據(jù)的一致性。

（1）資料采用的一致性分析

正常情況下，我們?cè)谥谱魍粎^(qū)域的海圖時(shí)，該區(qū)域的較小比例尺的海圖數(shù)據(jù)應(yīng)由大比例尺海圖數(shù)據(jù)綜合而成。在外業(yè)提供測(cè)量資料的時(shí)候，如果某幅圖中存在大比例尺的數(shù)據(jù)，那該處數(shù)據(jù)一般為鏤空的。在編制小比例尺圖的時(shí)候，只需將大比例尺圖數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，所有數(shù)據(jù)均為從大比例尺圖中提取，從而保證了數(shù)據(jù)的一致性。如下圖所示為12366（1：50000）的外業(yè)資料，圖中鏤空處為12367（1：20000）的數(shù)據(jù)范圍，則12366中該鏤空處數(shù)據(jù)需采用12367的數(shù)據(jù)綜合而成。

然而，在實(shí)際的海圖編制過(guò)程中，因?yàn)楹D資料采用造成的數(shù)據(jù)不一致并不少見(jiàn)。有些是因?yàn)橥鈽I(yè)提供資料先后順序造成的不一致，有些是因?yàn)楹D編制規(guī)劃造成的不一致，還有因?yàn)楹D資料采用而引起的不一致。例如在2014年編制某海域海圖時(shí)，外業(yè)提供的大比例資料為檢測(cè)，而提供的相應(yīng)范圍內(nèi)的小比例圖資料為全測(cè)，這樣無(wú)疑就會(huì)造成該范圍內(nèi)不同比例尺間數(shù)據(jù)的不一致。另外，由于海圖規(guī)劃，某范圍內(nèi)先編制了較小比例尺圖，后又因需要，編制了大比例尺圖，但受海圖生產(chǎn)周期等條件限制，未對(duì)小比例尺圖進(jìn)行更新，由于此種情況而造成的數(shù)據(jù)不一致也是存在的。

還有一種情況是在套用外部資料的時(shí)候，由于無(wú)電子資料，需要對(duì)紙質(zhì)資料進(jìn)行跟蹤掃描制作tif文件進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取，由于受紙張伸縮，精度，像素等的影響，提取出的數(shù)據(jù)本身就存在一定的誤差。若同一范圍內(nèi)的大小比例尺的海圖在制作時(shí)使用的外部資料也不一致，則提取出的數(shù)據(jù)也是存在誤差的，造成了海圖數(shù)據(jù)的不一致。

（2）海圖顯示的一致性分析

一般情況下，海圖數(shù)據(jù)是連續(xù)的。在HPD中，同一產(chǎn)品層的數(shù)據(jù)在進(jìn)行源數(shù)據(jù)編繪的時(shí)候可以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，做到同一產(chǎn)品層內(nèi)的海圖無(wú)縫拼接。然而，在不同產(chǎn)品層，即不同比例尺級(jí)別的海圖之間，由于受海圖生產(chǎn)周期，測(cè)量性質(zhì)等條件限制，以及作業(yè)技術(shù)規(guī)范不完善等的影響，使得不同產(chǎn)品層的物標(biāo)在顯示軟件上顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)多種不一致的情況。

航海者進(jìn)入某海域，在海圖顯示軟件如ECDIS上逐級(jí)調(diào)出電子海圖，即顯示比例尺逐漸變大時(shí)，在電子海圖的單元邊界處會(huì)出現(xiàn)拼接不上的情況，或者同一物標(biāo)的一部分顯示，另一部分不顯示的情況。另外在不同航海用途有疊蓋關(guān)系的電子海圖間出現(xiàn)內(nèi)容顯示不一致的情況。如下圖1-2中的錨地，在不同航海用途的兩幅圖中，放大到某比例尺級(jí)別時(shí)，在小比例尺圖上已經(jīng)顯示，但在大比例尺圖上還未能顯示。圖1-3中所示電子海圖單元邊界處的地形、等深線出現(xiàn)了拼接不上的情況。

圖1-2中所示的情況是由于在對(duì)電子海圖進(jìn)行最小比例尺設(shè)置時(shí)，有疊蓋關(guān)系的兩幅圖分別采用各自的最小比例尺級(jí)別賦值，對(duì)于邊界處的物標(biāo)，最小比例尺值不一致導(dǎo)致了在放大的過(guò)程中拼接處同一物標(biāo)的顯示有先后，使得拼接處物標(biāo)部分顯示缺失。而圖1-3中所顯示的拼接不一致主要是由于海圖的制圖綜合所致。

1.2不同生產(chǎn)機(jī)構(gòu)間海圖一致性分析

不同生產(chǎn)機(jī)構(gòu)發(fā)行的海圖在交界處也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不一致的情況。主要是由于不同生產(chǎn)機(jī)構(gòu)采用的原始資料、作業(yè)規(guī)范以及用戶的需求的不同，而使得海圖單元交界處的數(shù)據(jù)不連續(xù)，顯示不一致。

2015年2月，本中心與香港海事處聯(lián)合發(fā)行珠三角電子海圖，在對(duì)海事局海圖與香港海事處海圖進(jìn)行拼接時(shí)，就出現(xiàn)了大量拼接不一致的情況，包括地形、等深線、航道等。有些是由于采用資料不一致造成，有些是表示方式不一致所致。在香港海事處海圖中根據(jù)用戶的需求加繪了15米等深線，而在海事局海圖中是不繪制15米等深線的，這樣在拼接處造成了顯示不一致的情況。由于資料采用造成地形拼接不一致的情況也是存在的，如圖1-4深圳河口處，上方為海事局海圖，下方為香港海圖，兩圖拼接處地形存在較大差異。

由以上分析可以看出，海圖數(shù)據(jù)不一致的情況在海圖的制作過(guò)程中是實(shí)際存在的。海圖數(shù)據(jù)的不一致不僅影響了海圖的質(zhì)量，還對(duì)海圖使用者造成極大的不方便，甚至?xí)绊懞叫械陌踩?。如何提高海圖數(shù)據(jù)的一致性，改善海圖的質(zhì)量是接下來(lái)要探討的問(wèn)題。

1.3 海圖中各航行要素間的數(shù)據(jù)一致性分析

正常情況下，海圖中的各相關(guān)航行要素間傳達(dá)給海圖使用者的信息相互之間應(yīng)該是一致的，沒(méi)有矛盾的。但在實(shí)際的制圖過(guò)程中，由于種種原因，通常會(huì)出現(xiàn)相關(guān)航行要素間所表達(dá)的信息存在不一致的現(xiàn)象。如圖1-5所示，海底管道兩側(cè)的禁漁禁錨區(qū)與右側(cè)的錨地存在重疊，這就出現(xiàn)了錨地和禁錨區(qū)兩種航行要素間不一致的現(xiàn)象。除此之外，還存在著通告改正后的航道左右側(cè)標(biāo)與航道線不一致，堤頭燈樁落在水中，沉船已有通告撤除，但沉船標(biāo)還存在，諸如此類的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象在制圖中也時(shí)有發(fā)生。

2 海圖數(shù)據(jù)的一致性的改進(jìn)措施

2.1針對(duì)資料采用造成的海圖數(shù)據(jù)不一致，如果是由于大小比例尺圖資料提交的先后順序?qū)е碌牟灰恢率强梢酝ㄟ^(guò)與外業(yè)協(xié)商溝通解決的。由于海圖編制規(guī)劃造成的不一致，隨著海圖規(guī)劃的完善，也是可以逐漸避免的?？紤]到海圖生產(chǎn)周期等因素，在不進(jìn)行海圖改版的情況下，現(xiàn)有的做法是通過(guò)海圖貼圖改正來(lái)保證不同比例尺海圖數(shù)據(jù)的一致性。

而對(duì)于套用資料不同造成的不一致也是可以避免的。在HPD中，對(duì)套用的數(shù)據(jù)如障礙物等進(jìn)行梳理，確保這些套用數(shù)據(jù)的唯一性。數(shù)據(jù)庫(kù)中只保留某物標(biāo)的最大比例尺來(lái)源，其他的產(chǎn)品層通過(guò)分配獲得這些數(shù)據(jù)，來(lái)保證各比例尺圖數(shù)據(jù)的一致性。

對(duì)于海圖顯示的不一致，可以通過(guò)改善作業(yè)方法等方式來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。由于比例尺設(shè)置原因造成的海圖顯示不一致，現(xiàn)在我們已經(jīng)通過(guò)修改最小比例尺設(shè)置的作業(yè)方法得到了改善，避免了此種情況的發(fā)生。即對(duì)障礙物、航標(biāo)、航道、錨地等進(jìn)行最小比例尺賦值時(shí)，要根據(jù)該物標(biāo)所出現(xiàn)的最小比例尺的圖的比例尺級(jí)別進(jìn)行設(shè)置。這樣就有效避免了在進(jìn)行海圖放大或縮小時(shí)出現(xiàn)顯示不連續(xù)，不一致的問(wèn)題發(fā)生。

而對(duì)于海圖邊界處的等深線地形等顯示不一致的情況，則是要改進(jìn)現(xiàn)有的作業(yè)方法。制作小比例尺的圖時(shí)，如果需要對(duì)大比例尺圖的地形、等深線等進(jìn)行綜合，則在圖幅的邊界處要盡量進(jìn)行拼接處理，使不同比例尺的圖在邊界處，地形和等深線能連續(xù)顯示。這種做法可以使大多數(shù)海圖邊界處地形等深線顯示不一致的情況得到改善，但是由于受海圖生產(chǎn)周期，測(cè)量性質(zhì)等條件限制，以及制圖綜合的情況，要做到完全連續(xù)一致也是有一定難度的。

2.2對(duì)于不同生產(chǎn)機(jī)構(gòu)間海圖不一致的情況，如果要進(jìn)行改善則較為復(fù)雜，處理起來(lái)也存在較大的難度。我們?cè)谂c香港海事處聯(lián)合發(fā)行珠三角電子海圖時(shí)，投入了大量的時(shí)間和精力。通過(guò)多次討論制定了最終海圖拼接方案，并進(jìn)行了多次的往返修改，最終順利完成了珠三角電子海圖的聯(lián)合發(fā)行。

2.3海圖中各通航要素的信息是由不同的部門進(jìn)行發(fā)布的，例如變更后的航道，航道的通航標(biāo)志已經(jīng)調(diào)整完成并發(fā)布通告，但調(diào)整后的航道信息，其相關(guān)部門為未及時(shí)發(fā)布，造成了航道通航標(biāo)志和航道線不一致的情況出現(xiàn)。

對(duì)于航行要素間不一致的現(xiàn)象，本著以航行安全為主要目的，適當(dāng)對(duì)圖上出現(xiàn)矛盾的航行要素進(jìn)行處理。如錨地與禁錨區(qū)重疊，在制圖中，與禁錨區(qū)重疊的錨地部分會(huì)被切掉圖2-1，以保證航行的安全。而對(duì)于通航標(biāo)志與航道不一致的現(xiàn)象，則按照規(guī)定以最新發(fā)布通告的要素為準(zhǔn)，與其相矛盾的要素不予上圖表示，如圖2-2中海圖按最新改正通告僅表示航道左右側(cè)標(biāo)，航道線不予表示。另外，要避免航行要素間不一致的現(xiàn)象出現(xiàn)，還需要各相關(guān)部門間的積極溝通，以保證海圖的現(xiàn)勢(shì)性，保證用戶航行的安全。

3 結(jié)語(yǔ)

本文著重分析了造成海圖數(shù)據(jù)不一致的原因，并針對(duì)原因總結(jié)了提高海圖數(shù)據(jù)一致性的改進(jìn)方法，從而進(jìn)一步提高了海圖質(zhì)量， 方便了用戶的使用，更好地保障了航行安全。