中國海事電子海圖發(fā)行系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

陳磊

摘? 要：電子海圖是航海圖書產(chǎn)品中的重要一員，在船舶航行導(dǎo)航、海事管理、船舶交通管理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。上海海圖中心作為中國官方電子海圖的生產(chǎn)者，一直致力于為各類用戶提供電子海圖信息和數(shù)據(jù)服務(wù)，近期借鑒國際先進經(jīng)驗開發(fā)了新版中國海事電子海圖發(fā)行系統(tǒng)。本文重點分析并闡述了新版中國海事電子海圖發(fā)行系統(tǒng)主要功能的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電子海圖; 發(fā)行; 數(shù)據(jù)下載; 用戶二維碼

1 研究背景

交通運輸部海事局作為我國官方航海圖書資料出版發(fā)行機構(gòu)，代表我國參與SOLAS公約，履行國際海事組織（IMO）規(guī)定的責(zé)任和義務(wù)，承擔(dān)著維護國家主權(quán)、船舶航行的技術(shù)支持和航運經(jīng)濟的服務(wù)保障職能，編制并出版中國沿海各類航海圖書資料。交通運輸部東海航海保障中心上海海圖中心（以下簡稱上海海圖中心）代表中國海事局承擔(dān)編制、出版航海圖書資料具體職責(zé)，現(xiàn)已出版航海圖書資料的種類包括海圖（紙海圖和電子海圖）、改正通告、航海圖書目錄等航海圖書產(chǎn)品，為保障我國沿海船舶航行安全發(fā)揮了重要作用。

航海圖書產(chǎn)品從制作到發(fā)行到用戶手中使用，涉及測量、編繪、出版、印刷和發(fā)行各多個環(huán)節(jié)。在電子海圖發(fā)行方面，上海海圖中心于2011年建成中國海事航海圖書資料發(fā)行網(wǎng)站，通過互聯(lián)網(wǎng)對外發(fā)行電子海圖。但由于開發(fā)時間較早，該發(fā)行網(wǎng)站存在不支持最新國際標(biāo)準(zhǔn)、運行性能無法滿足多用戶同時在線的需要、發(fā)行模式單一、缺少多元化服務(wù)、數(shù)據(jù)的發(fā)布與服務(wù)能力不足等諸多不足之處，功能已不能滿足實際工作的需要，使得電子海圖發(fā)行整體服務(wù)能力不強，制約了電子海圖對外的發(fā)行和服務(wù)。為此，提出建設(shè)新一代中國海事電子海圖發(fā)行系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1? ?系統(tǒng)總體設(shè)計思路

（1）符合國際標(biāo)準(zhǔn)。在電子海圖發(fā)行方面，最主要的國際標(biāo)準(zhǔn)就是國際海道測量組織（IHO）發(fā)布的《IHO數(shù)據(jù)保護方案》（S-63），該標(biāo)準(zhǔn)目前的版本是2015年1月發(fā)布的1.2版，原發(fā)行網(wǎng)站只支持1.1版，新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)須符合S-63 1.2版要求。

（2）借鑒國際經(jīng)驗。目前，全球最主要的電子海圖發(fā)行機構(gòu)是英國海道測量局（UKHO），其對外發(fā)行的AVCS（Admiralty Vector Chart Service）電子海圖數(shù)據(jù)幾乎覆蓋全球整個海域，AVCS是通過遍布全球的UKHO代理服務(wù)商向用戶進行銷售，UKHO為用戶及代理商提供ADC（Admiralty Digital Catalogue）、e-Navigator等電子海圖工具，方便用戶選圖以及獲得所選電子海圖的更新數(shù)據(jù)。新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)應(yīng)充分借鑒UKHO的先進經(jīng)驗。

（3）體現(xiàn)中國特色。在中國海事電子海圖發(fā)行的實際過程中，因為中國特有的國情，如存在大量免費的三方協(xié)議用戶，需予以充分考慮。此外，在發(fā)行政策方面，還存在一定范圍的有待規(guī)范之處，因此，新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)既要滿足目前實際工作的需要，還應(yīng)具有一定的靈活性，以滿足未來不同類型用戶的需求。

2.2? 系統(tǒng)服務(wù)對象

電子海圖發(fā)行系統(tǒng)的服務(wù)對象包括：

（1）上海海圖中心從事電子海圖發(fā)行的管理、作業(yè)人員;

（2）電子海圖代理服務(wù)商從事海圖銷售服務(wù)的管理、作業(yè)人員;

（3）任何一個訪問系統(tǒng)的普通用戶;

（4）經(jīng)注冊通過可以訂購、下載電子海圖的注冊用戶。

2.3? 系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)的服務(wù)對象，將系統(tǒng)分為三個部分，第一部分是中心管理端，供上海海圖中心從事電子海圖發(fā)行的管理及作業(yè)人員使用;第二部分是代理商端，供電子海圖代理服務(wù)商從事海圖銷售服務(wù)的管理及作業(yè)人員使用;第三部分是用戶端，供普通用戶和注冊用戶使用。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），方便各類用戶使用。

3 系統(tǒng)主要功能設(shè)計與實現(xiàn)

為了改善舊版發(fā)行網(wǎng)站的不足之處，滿足用戶的需求，根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計思路，新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)在實現(xiàn)傳統(tǒng)的電子海圖發(fā)布、查詢、訂購、下載等基本功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了以下功能：

3.1 與紙質(zhì)航海圖書發(fā)行系統(tǒng)整合

2017年1月，上海海圖中心正式通過海圖POD印刷發(fā)行管理系統(tǒng)對外發(fā)行紙質(zhì)航海圖書資料。該系統(tǒng)通過中心管理端和用戶端的交互配合，實現(xiàn)了紙質(zhì)航海圖書在線選圖、訂購及舊版海圖報廢、庫存管理、賬款結(jié)算等功能。利用此次開發(fā)新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)的機會，一方面將海圖POD印刷發(fā)行管理系統(tǒng)進行升級完善為中國海事紙質(zhì)航海圖書發(fā)行系統(tǒng)，另一方面將紙質(zhì)航海圖書發(fā)行系統(tǒng)用戶端與新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)用戶端進行整合，形成統(tǒng)一的中國海事航海圖書在線服務(wù)，在該頁面可進入中國海事電子海圖在線服務(wù)、紙質(zhì)航海圖書在線服務(wù)和改正通告在線服務(wù)。其中，中國海事電子海圖在線服務(wù)即電子海圖發(fā)行系統(tǒng)的用戶端，供普通用戶和注冊用戶使用，見圖1。

同時，在該頁面還提供了一些用戶最需要了解的電子海圖、紙質(zhì)航海圖書信息，如電子海圖更新列表、紙質(zhì)航海圖書出版預(yù)告、電子海圖基礎(chǔ)包、電子海圖服務(wù)網(wǎng)點、紙質(zhì)航海圖書服務(wù)網(wǎng)點等。

3.2? 電子海圖數(shù)據(jù)上傳及發(fā)布

電子海圖數(shù)據(jù)上傳及發(fā)布是電子海圖發(fā)行系統(tǒng)最基礎(chǔ)也是最主要的功能。在接收到制圖完成的電子海圖數(shù)據(jù)文件后，考慮到用戶對電子海圖數(shù)據(jù)時效性要求，借鑒國際先進的電子海圖發(fā)行經(jīng)驗，系統(tǒng)將發(fā)布周期定為一個星期，具體的對外發(fā)布時間定于每周二24：00，即每周二24：00發(fā)布一期最新的電子海圖數(shù)據(jù)包。同時根據(jù)用戶訂購情況以及電子海圖數(shù)據(jù)類型對電子海圖上傳、發(fā)布以及之后產(chǎn)生的操作進行了詳細設(shè)計，具體流程見圖2。

3.2.1 電子海圖數(shù)據(jù)上傳

為了確保上傳的電子海圖各版本邏輯正確，符合S-57標(biāo)準(zhǔn)要求，在電子海圖數(shù)據(jù)上傳時，由系統(tǒng)讀取電子海圖數(shù)據(jù)文件中的版本號、更新號、出版日期、出版狀態(tài)，對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件（000文件），還讀取圖幅范圍和編輯比例尺信息。在數(shù)據(jù)上傳的過程中，系統(tǒng)進行邏輯判斷，排除出邏輯不正確的數(shù)據(jù)文件，如上一更新號為3，此次上傳更新號為5。

為了進一步提高電子海圖發(fā)布的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)將電子海圖數(shù)據(jù)上傳分為上傳、預(yù)發(fā)布兩個階段，電子海圖數(shù)據(jù)上傳之后，首先存放在臨時目錄中，在未預(yù)發(fā)布之前，均可刪除。當(dāng)上傳數(shù)據(jù)經(jīng)檢查確認無誤后，進行預(yù)發(fā)布，預(yù)發(fā)布的數(shù)據(jù)不能刪除，等待到達數(shù)據(jù)發(fā)布時間正式發(fā)布，見圖3。

3.2.2 電子海圖數(shù)據(jù)發(fā)布

當(dāng)?shù)竭_電子海圖數(shù)據(jù)發(fā)布時間點時，系統(tǒng)將自動進行一系列發(fā)布功能，見圖4。

（1）每周二23：45對本周預(yù)發(fā)布的電子海圖數(shù)據(jù)按S-63 1.2版標(biāo)準(zhǔn)要求進行數(shù)字簽名、加密及打包，24：00發(fā)布最新一期電子海圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包（該數(shù)據(jù)包為完整的數(shù)據(jù)包，即包括所有電子海圖的最新版本基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及更新數(shù)據(jù)），可在中國海事航海圖書在線服務(wù)網(wǎng)站首頁訪問下載。如果本周有取消出版的電子海圖，24：00還將更新取消電子海圖列表。電子海圖數(shù)據(jù)發(fā)布之后，系統(tǒng)更新用戶端（中國海事電子海圖在線服務(wù)）電子海圖列表及圖形顯示信息。

（2）如用戶訂購了全部電子海圖，當(dāng)有新版電子海圖發(fā)布時，24：00更新用戶已購電子海圖列表，將新版電子海圖加入到用戶已購電子海圖列表中。

（3）如用戶訂購了取消出版的電子海圖，24：00更新用戶訂單，在訂購取消出版電子海圖的訂單中增加替換取消出版的電子海圖，同時更新已購電子海圖列表，刪除取消出版的電子海圖，增加替換取消出版的電子海圖，見圖5。

3.3? 電子海圖信息查詢

為了滿足普通用戶和注冊用戶的需求，系統(tǒng)設(shè)計并實現(xiàn)了多種方式的電子海圖信息查詢功能，這些信息包括完整的電子海圖基礎(chǔ)信息、最新的電子海圖更新信息、注冊用戶已購電子海圖信息。

3.3.1 完整的電子海圖基礎(chǔ)信息查詢

系統(tǒng)為任何一個訪問系統(tǒng)的普通用戶提供列表方式和圖形方式的電子海圖基礎(chǔ)信息查詢功能。與舊版系統(tǒng)相比較，新版電子海圖發(fā)行系統(tǒng)重點改進了圖形方式的顯示和查詢功能，在圖形顯示模式下，除了提供基礎(chǔ)的放大、縮小、移動、快遞定位、經(jīng)緯度顯示功能以外，還在顯示效果方面進行了提升。

（1）顯示每幅電子海圖的有效圖幅范圍。電子海圖數(shù)據(jù)上傳時系統(tǒng)讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的圖幅范圍為圖幅單元范圍，但因S-57標(biāo)準(zhǔn)要求“具有同一航海用途的單元可能重疊，但單元里的數(shù)據(jù)不能重疊，即重疊區(qū)域只有一個單元內(nèi)含數(shù)據(jù)”，因此單元范圍并不一定是該電子海圖的有效圖幅范圍。為了讓用戶準(zhǔn)確了解電子海圖有效圖幅范圍，系統(tǒng)在發(fā)布數(shù)據(jù)時，同時還提取了毎幅電子海圖的有效數(shù)據(jù)范圍，以圖形方式予以展示，見圖6。

（2）多種底圖顯示模式。水域部分可以疊加顯示電子海圖瓦片底圖，這樣就可以在不打開電子海圖的情況下查看水域基本要素信息，為用戶準(zhǔn)確選擇所需電子海圖提供依據(jù);陸域部分采用國家測繪局的天地圖，可以在矢量圖與影像圖之間切換，見圖7、圖8。

3.3.2 最新的電子海圖更新信息查詢

每周二24：00發(fā)布本周電子海圖更新列表（列表記錄本周新版基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、再版基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)及取消出版的電子海圖信息）Excel文件，用戶可在中國海事航海圖書在線服務(wù)網(wǎng)站首頁查詢并下載，見圖9。

3.3.3 注冊用戶已購電子海圖信息查詢

對于注冊用戶來說，系統(tǒng)提供了多種方式查詢已訂購的電子海圖信息，主要有：

（1）登錄中國海事電子海圖在線服務(wù)后點擊“我的海圖”查詢，見圖10。

（2）掃描用戶二維碼查詢。用戶二維碼是在用戶注冊之后生成的用戶的身份標(biāo)識，其關(guān)聯(lián)的內(nèi)容是動態(tài)更新的，當(dāng)用手機掃描二維碼，打開網(wǎng)頁，即顯示用戶基本信息和海圖訂購、下載信息。對于這一功能不僅方便用戶自身查詢，同時也為海事執(zhí)法人員快速檢查船舶是否訂購、下載適航的電子海圖提供了幫助，見圖11。

3.4? 電子海圖訂購

3.4.1 電子海圖選擇

對于電子海圖訂購來說，其關(guān)鍵之處在于根據(jù)需要方便的選擇所需電子海圖，系統(tǒng)提供了列表模式和圖形模式兩種選擇方式。系統(tǒng)重點利用圖形顯示界面為用戶提供便捷的選取工具。除了常規(guī)的點擊鼠標(biāo)選擇方式以外，系統(tǒng)還提供了按航線選圖的功能，用戶可使用系統(tǒng)提供的航線繪制工具繪制所需航線，然后加載覆蓋航線的海圖，見圖12。

無論用戶是通過列表模式還是圖形模式選擇了所需電子海圖，系統(tǒng)均可在列表及圖形顯示模式中根據(jù)電子海圖的狀態(tài)（已購、已加入購物車、已選、未購）以文字或顏色予以顯示，方便用戶進行判斷。完成選擇后，將所選電子海圖加入購物車。

3.4.2 電子海圖訂購

進入購物車，選擇訂購時限，所有圖幅均根據(jù)當(dāng)前訂購日期計算出許可終止日期及價格，從訂購日期之后下個月開始，加訂購時限，即為許可終止日期。選圖及訂購時限設(shè)置完成，點擊“提交訂單”按鈕生成訂單。待訂單審核通過后，用戶即可下載所訂購的電子海圖，見圖13。

3.5? 電子海圖下載

舊版發(fā)行網(wǎng)站只允許所有用戶下載包含全部電子海圖的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包，哪怕用戶只訂購了一幅電子海圖，這樣不僅浪費了用戶的流量，也增加了系統(tǒng)的壓力。為了改變這一模式，系統(tǒng)為用戶設(shè)計并實現(xiàn)了三種電子海圖下載方式，分別是：電子海圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包、基于用戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包、基于用戶的更新數(shù)據(jù)包。

3.5.1 電子海圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包

電子海圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包即每周二24：00發(fā)布的電子海圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包（見3.2.2），該數(shù)據(jù)包包括所有電子海圖的最新版本基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及更新數(shù)據(jù)，因此對于所有S-63用戶均適用，但該數(shù)據(jù)包的文件容量也是最大的。

3.5.2 基于用戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包

基于用戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包（在用戶端為“我的基礎(chǔ)包”）包含用戶訂購的在有效期內(nèi)的全部電子海圖最新版本基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及更新數(shù)據(jù)。如用戶未購買全套電子海圖，該數(shù)據(jù)包的文件容量比電子海圖基礎(chǔ)包要小，見圖14。

3.5.3 基于用戶的更新數(shù)據(jù)包

基于用戶的更新數(shù)據(jù)包（在用戶端為“我的更新包”）包含用戶訂購的在有效期內(nèi)的全部電子海圖所選時間區(qū)間內(nèi)最新版本更新數(shù)據(jù)，下載之前首先選擇時間區(qū)間。網(wǎng)站記錄了用戶最近一次基礎(chǔ)包或更新包下載日期，該日期為初始時間區(qū)間開始日期，初始時間區(qū)間結(jié)束日期為當(dāng)天。如用戶確保最近一次下載的電子海圖數(shù)據(jù)已在電子海圖設(shè)備中安裝成功，即可下載更新數(shù)據(jù)包，這個數(shù)據(jù)包的文件容量是最小的，見圖15。

3.6? 價格策略

目前，中國海事局根據(jù)電子海圖用戶類型、用途、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)類型分別有不同的售價，系統(tǒng)為了滿足現(xiàn)階段以及未來不同類型用戶的需求，設(shè)計了靈活的價格策略，見圖16。首先在中心管理端采用枚舉型方式定義多個電子海圖用戶類型、用途、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)類型;然后將不同的電子海圖用戶類型、用途、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)類型相組合，形成多個價格策略;最后根據(jù)實際情況定義多個代理商類型，并為每個類型的代理商配置不同的價格策略。當(dāng)代理商注冊用戶時，只能在分配的價格策略范圍內(nèi)選擇，見圖17。

3.7? 電子海圖代理商功能

電子海圖代理服務(wù)商在電子海圖發(fā)行中起著重要的作用，系統(tǒng)借鑒國際先進的電子海圖發(fā)行經(jīng)驗，將用戶管理、訂單管理的權(quán)限賦予代理商，為其提供完善的用戶管理、訂單管理、賬單結(jié)算功能。同時為了方便代理商為其服務(wù)的注冊用戶服務(wù)，允許代理商具有注冊用戶的所有功能，見圖18、圖19。

4 結(jié)束語

新版中國海事電子海圖發(fā)行系統(tǒng)的開發(fā)完成，實現(xiàn)了符合國際標(biāo)準(zhǔn)、借鑒國際經(jīng)驗、體現(xiàn)中國特色的設(shè)計思路，使得中國海事電子海圖發(fā)行服務(wù)方面有了質(zhì)的提高。但是我們也清醒地看到，在電子海圖發(fā)行方面還有許多工作等待我們不斷完善，一方面，系統(tǒng)正式運行的時間還比較短，系統(tǒng)的功能還需要時間以及更多用戶、更多數(shù)據(jù)的檢驗;另一方面，我們還將以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不斷探索延伸服務(wù)，如開發(fā)航海圖書發(fā)行系統(tǒng)B2B接口，進一步發(fā)揮代理服務(wù)商的主觀能動性，鼓勵其基于B2B接口開發(fā)電子海圖服務(wù)系統(tǒng)，更好地為用戶提供電子海圖服務(wù)。