中国海事局电子海图发展战略研究硕士学位论文

中国海事局电子海图发展战略研究硕士学位 第一章 国际、国内电子海图发展现状 1.1概述 “电子海图”(ENC——Electronic Navigational Chart)和“电子海图显示与信息系统”(ECDIS——Electronic Chart Display and Information System)被认为是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。从最初纸海图的简单电子复制品到过渡性的电子海图系统(ECS——Electronic Chart System)，ECDIS已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能显示常规海图信息和连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息，有效地防范各种险情。据不完全统计，目前世界上安装各类电子海图的商船、渔船、客船、游船及军舰在二十万条以上。对于SOLAS船舶而言，随着各国官方电子海图(ENC)逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO对ECDIS的认可，作为ECDIS基础信息平台的 “电子海图(ENC)” 势必取代沿用了几百年的传统纸海图。 我们所指的“电子海图” 其实是电子航海图(ENC):ENC(Electric Nautical /Navigational Chart)，是由国家官方机构(HO)发布、符合《IHO数字海道测量数据传输标准》(S-57)标准的数据库。ENC除包含为了安全航行所必需的海图信息外，还可能包含航路指南、港口概况等其他有用的信息。其数据格式主要有矢量方式和栅格方式两种。经IHO承认的矢量数据格式标准为S57/3.0，栅格数据格式标准为ARCS。 电子海图可应用于:航海、船舶交通管理(VTS)、港口管理、船舶调度、海洋污染管理、海上搜救指挥、航标管理、渔业、引水、海洋测绘、海洋工程等等与海洋有关的一切领域 。 1.2 国际电子海图发展现状 1.2.1电子海图规范与标准 与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织(IMO)、国际海道测量组织(IHO)和国际电工委员会(IEC)。1986年，IMO和IHO同意成立一个由各国有关部门组成的协调小组(HGE)，共同参与电子海图方面的技术讨论。随后的十几年来，HGE技术组进行了卓有成效的工作，制定了一系列的电子海图规范与标准，这些标准主要有: 1995年11月IMO讨论通过了ECDIS的性能标准，此标准明文规定，ENC可以作为“1974海上人命安全公约(SOLAS)”所要求的纸海图的等价物，换言之，ENC可以取代传统的纸海图。1996年11月，IMO又增补了ECDIS备用设备的条款。 1996年2月，IHO增补通过了关于电子海图内容、图标、颜色和ECDIS显示系统的规范，即S52(第五版)。 1996年11月，IHO公布了《IHO数字海道测量数据传输标准》(S-57)标准第三版，S—57规定了ENC的数据交换格式、ENC数据库的性能标准，以及ENC的改正概要。并规定该标准保持到2000年不变。2000年11月，国际海道测量组织发布了电子海图数据交换标准的升级版(S-57 3.1)。 1997年9月，IEC提出了对ECDIS硬件设备的检验和测试标准(IEC61174)。IEC还有一个对船用导航设备的“环境测试标准”，称为IEC60945。此标准用来船用导航设备(雷达/ARPA、ECDIS等)在不同温度、湿度、振动等情况下的可靠性。 1.2.2电子航海图(ENC) 电子航海图(ENC)属于电子海图数据库，是由各国官方的海道测量局(HO)制作的(也有一些国家由某公司制作，由HO认定)符合IHO S57标准的矢量电子海图。ECDIS的应用，离不开全球范围的数千幅ENC的支持。所以，IHO正在努力敦促世界各海洋国家制作自己海域的ENC，并成立了一些区域性的ENC中心，通过国际合作共同完成全球ENC数据库的建立，并逐步建立全球的ER发行体系。由于各国的技术水平和经济能力相差较大，全球ENC数据库的建立进展缓慢，相反，一些大公司却利用技术和资金的优势，制作了部分符合S57要求的ENC数据库。这些ENC补充了官方ENC数量的不足。但是，也存在着缺乏 法律保障、数据来源不可靠、改正不及时等问题。 1.2.3 电子海图显示与信息系统(ECDIS)和电子海图系统(ECS): 尽管电子海图的发展已有二、三十年的历史，但真正用于航海还是近几年的事。近几年来，各种电子海图产品如雨后春笋一般不断涌现。由于ECDIS产品属技术密集型产品，有较高的商业利润，所以国际航海设备专业厂商都将发展ECDIS作为目标，抢占国际市场。ECDIS的发展速度远快于ENC的发展。目前，能够提供符合国际标准的ECDIS的厂家不下十几家，其中较著名的有英国船商公司、德国ATLAS公司、7 CS公司、加拿大OFFSHORE公司等。除此之外，能够提供电子海图系统(ECS)产品的公司估计不下千家。 1.3国内现状 我国电子海图开发也有二十多年的历史，政府部门、军队、大专院校、企业、科研院所根据各自需要，作了很多有益的、探索性的工作。有的开发了电子海图显示系统，实现了与多种导航仪器的连接，包括与雷达的连接;有的开发了船舶综合模拟器，有的实现了迭加雷达图象等等。 尽管我国从80年代就开展了电子海图的研究，但由于各种各样的原因，目前大多仍停留在研究、试制阶段。到目前为止还没有国产的符合国际标准的ECDIS产品上市，仅有一些简易型ECS投入使用。 1.3.1 海军航保部电子海图发展现状 海军航保部是我国军用海图的主管机关，在航海图书生产方面做了大量的工作，已建成了1:100万、1:75万、1:50万、1:25万、1:15万及更大比例尺系列海图数据的建库工作，纸质海图和数字海图同步保障，航海书表定期出版，但还正式出版S57标准电子海图。 1.3.2 中国海事局电子海图发展现状 中国海事局是我国水上安全保障的管理机关，在国际标准电子海图制作和应用方面，中国海事局系统内部正在不断地加紧有关技术问题的研究。上海海事局 于1999年完成了国际标准电子海图制作软件的设计开发，制作了部分中国港口ENCs;天津、广东海事局应用加拿大的HOM软件已制作了符合S57标准的ENC和ER(电子海图改正)的数据。 中国海事局为了我国电子海图生产规模化、管理正规化，便于国际交流与合作，2002年在上海建立了电子海图中心。设想由该“中心”集中管理中国海事系统海道测量数据，统一生产和发行中国沿海电子海图，研究制定中国海事系统电子海图相关技术、规范和技术标准等。中心占地1300平方米，建立了网络和现代化的办公环境，中心的建立将大大加强我国电子海图生产、管理。 中国海事局在发展电子海图的同时积极进行推广与应用，不断走访和邀请航运部门如中国远洋集装箱运输公司、中国海运集团公司、上海港引航站和船舶设备制造厂家及有关的科研院所进行技术交流和电子海图的推广应用，免费向他们赠送电子海图显示软件和相关电子海图，并进行教学演示，受到广大用户的一致好评。先后在高速巡逻艇、游轮、大型航标船、大型货船上进行实船导航试验。 自2000年以来，中国海事局制作的电子海图及显示导航软件在全国各相关单位和部门得到了实际应用: (1)(向交通部海事局海事管理门提供、安装电子海图及显示软件，用于全国海事安全管理。 (2)(用于在长江口深水航道一期工程试通航。 (3)(向长江口深水航道建设有限公司提供电子海图。由于长江口深水航道一期工程竣工通航后，受环境和天气的影响，水深变化较大，为保证船舶航行安全，根据用户的要求定制了长江口深水航道电子海图，并根据水深变化情况不断对电子海图进行更新，使用户能掌握最新水深变化情况，及时对航道进行必要维护，保证了船舶进出港的安全。这些电子海图在长江口船舶导航、船舶交通管理、长江口深水航道建设等方面发挥了很大的作用。 (4)(向上海海事管理部门提供电子海图和显示导航软件，用于上海港的水上安全管理。 (5)(向航标管理部门提供电子海图及显示软件用于航标管理和巡检。 (6)(宁波港、厦门港船舶交通管理系统(VTS)制作了30幅电子海图,使用效果良好。 ( 7)(2002年中国海上搜救综合演习中，安装使用了上海海事局开发的电子海图导航软件和电子海图进行海上搜救综合演习指挥，使搜救演习获得圆满的成功。 (8)(2002年12月3日在新建的30万吨“中远川崎11”号油轮试通航中，恰遇天气大雾，并雷达出现故障，由于安装使用了中国海事局开发的电子海图导航软件和电子海图，保障了试通航的顺利进行。 (9)、电子海图引航。向上海港引航站提供了近百套电子海图显示和导航软件及相应的电子海图用于上海港船舶引航。 第二章(中国海事局发展电子海图优势、劣势和发展机遇 2.1 中国海事测绘的地位与作用将得到进一步加强 海事航海图书是船舶安全航行的基本工具，是保障我国海上运输通道畅通的重要手段之一，是我国航海安全保障体系的重要组成部分(海事测绘的发展对于我国水上交通运输、海洋资源开发、渔业捕捞，国防建设和维护国家主权具有极其重要的意义( 中国海事局刘功臣常务副局长在2002年“中国海事测绘论坛”的主题演讲中指出，“海事测绘是航海安全和水运事业发展的一项前期性、基础性工作，也是海事管理的重要内容(通过开展海道测量，编绘出版各类航海图书，海事测绘提供与船舶航行密切相关的海岸地形、海底地貌、水文气象、助航设施，航行障碍物等各种地理信息和航海信息，广泛服务于海上运输、港口建设、安全管理等领域，是交通事业必不可少的支持保障。” 航海图是航海安全的基础，海道测量为编绘航海图收集信息。海上各项活动极具风险，海上运输为海上活动的90%以上，航海图是保障海上航行的基本资料。按照国际海事组织(IMO)《1974年海上人命安全公约(SOLAS)》的要求，具备完善的航海图书是船舶安全航行的先决条件，沿岸国政府有义务为航海者提供官方认可的航海图书资料。开展海道测量，编绘出版航海图书，是国家经济建设、国防建设和社会发展必不可少的一项前期性、基础性工作。海事行政管理机关作为海上安全监督管理的主管部门，依照法律法规的授权，管理海道测量和民用航海图书是履行国际公约、维护航海安全、保护海洋环境、促进经济发展的客观需要。 从1955年交通部在天津成立第一支海港测量队，到今天发展为三个海区测绘队伍，沿海港口航道测绘工作也伴随我国港口建设和航运事业的发展而成长壮大(1977年4月，我国恢复在国际海道测量组织(1HO)的合法席位，交通部代表中国政府参加IHO活动，归口管理我国海道测量事务。1986年，港口航道测绘工作纳入海上监督管理体系(1990年，交通部正式印刷出版发行《中国沿海港 口航道图》(1998年，中央编制委员会办公室在批复中国海事局职责中，进一步明确“(海事局)负责管理海区港口航道测绘，组织编印相关航海图书资料，归口管理交通行业测绘工作(”近年来，中国海事局成功举办了中国海事测绘论坛，承办IHO第14次CHRIS会议以及IHO成员国海图展，并被评为最佳参展国(海事测绘队伍目前承担着沿海60多个主要对外开发港口、290多幅海图的周期性测绘出版工作，并且在突发海难事故、应急抢险扫测中发挥着重要作用，成为航海保障的一支重要力量。随着科学技术的发展，电子海图正是传统纸质航海图在现代信息社会的继承与发展。 历史表明，海事测绘与国家经济发展密切相关(经济越发达，对海事测绘的要求越高，反之，经济发展也为海事测绘注入新的资金和活力，使海事测绘可以适当超前发展(从而为经济发展提供更好的环境，为经济发展保驾护航。海事测绘在未来的建设中将不断得到发展加强。 2.2国际公约、条约和规范为电子海图的发展提供了法律和技术保障 海洋运输已发展为国际化产业(海道测量作为船舶安全以及海洋环境保护的重要保障手段，中国海事局多年来一直跟踪国际海道测量发展趋势，加强国际合作，研究海道测量，海图出版等方面的国际标准，逐步实现与国际接轨(按照IHO建设全球电子海图数据库(WNED)的要求，不断探索电子海图在我国的生产与推广应用。近年来，国际社会对航海安全需求的日益提高，新技术在海道测量领域大量应用，相关国际组织的公约、规范、标准也在不断修改完善中(IMO((1974年国际海上人命安全公约(SOLAS))、IHO海道测量规范、IHO海图规范、《IHO数字海道测量数据传输标准》(S-57)标准第三版、IHO战略规划等与国内测绘法规、规章共同构建了我国海事测绘发展的法律依据和技术标准。IHO与IMO共同制定了《IHO数字海道测量数据传输标准》(S-57)标准第三版，这些国际公约和规范为中国海事局电子海图的发展提供了法律和技术保障。 2.3 电子海图是我国航运事业发展的需要 党的十六大对全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化作出了战略部署。交通工作是建设小康社会的重要内容。预计到2010年，我国沿海港口的总 吞吐能力将达30亿吨，集装箱码头总吞吐能力达1亿吨标准箱，基本形成干线港、支线港、哺给港层次分明、布局合理的港口集装箱运输体系;基本建成全方位覆盖、全天候运行、快速反应的现代化水上交通安全保障系统，将100海里内的重要航线和海上设施等纳入监管范围 随着计算机技术、通讯技术、航海技术的发展及电子海图相关法规的建立与确认，电子海图已越来越受到航海者的重视与喜欢，电子海图不仅在航海中得到应用，在全球航运管理中如VTS、VIS中也得到实际应用，效果良好。在新建的大型远洋船舶中，已普遍安装了ECDIS设备。随着我国航运事业的发展,对电子海图的需求将越来越大,要求越来越高。 2.4 制约电子海图发展的主要问题 虽然电子海图在全球及我国得到了迅速的发展，但在实际应用中还存在如下不足: 1、由于历史和我国体制的原因，海道测量在我国还存在多头管理的局面，中国海事局与海军航保部门还没有建立起明确的海道测量分工、协作机制;海事测绘管理法规体系和海事测绘行业管理职责没有得到切实履行;电子海图制作、发行和改正管理体系还未正真建立，社会认知程度低。 2、由于我国采用的北京,54坐标系统还未对外公开，因此与WGS84坐标系之间的转换关系亦未对外发布，使得基于WGS,84坐标系统的电子航海图无法向外公开发行，致使电子海图在我国还未正真成为航海图书出版物，没有形成发行服务网络体系，投入与产出没有实现相应的同步增长。 3、电子海图的开发应用及GIS的应用还没有形成真正的现实生产力( 4、海事测绘的能力没有得到充分发挥，海事测绘还局限于沿海主要港口，没有形成中国沿海海图的全覆盖，影响了电子海图功能的发挥。 5、虽然从事电子海图相关研究并取得一定成果的部门很多，但由于我国的电子海图生产尚未形成规模。我国海军航海保证部拥有我国沿海和领海水域丰富的测量资料，但还未对外提供电子海图业务的能力。中国海事局虽在技术上，发展电子海图业务拥有一定的优势，但如果中国海事局电子海图生产不尽快建立并形成规模，满足国际、国内航运部门对我国电子海图的需求，中国海事局发展电子 海图业务将机会殆尽。 6、外国ENC和ECDIS产品公司正在争先恐后想方设法地向我国推销其电子海图产品和服务，并多次向相关部门提出合作意向，想抢先占领中国市场。 综上所述，中国海事电子海图发展的战略环境是挑战与机遇并存。21世纪头10年，对我们来说，是一个必须紧紧抓住并且可以大有作为的重要战略机遇期(海事测绘一定要抓住机遇，聚精会神搞建设，一心一意谋发展，不断增强自身的核心竞争力，通过电子海图的发展，实现中国航海保障体系的跨越式发展。 第三章 中国海事局电子海图发展战略 3.1总体战略 中国海事电子海图应不断拓展应用领域和终端用户，尽快建立中国沿海电子海图数据库;积极开展与各国海道测量机构的合作，逐步建立全球电子海图数据库,在国际、国内树立中国官方电子海图的权威和质量信誉;大力支持ECDIS系统开发商和终端用户，逐步建立全球电子海图服务系统。 3.2战略目标 为了实现电子海图总体战略，应尽快发展中国电子海图的生产及开展相应的服务，其具体目标如下: 3.2.1电子海图制作 A. 1年内制作完成覆盖中国沿海港口及附近水域1:50万(共11幅)的电子海图，并能保持其现势性; B. 2年内制作完成覆盖中国沿海港口及附近水域1:30万(共18幅)的电子海图出版物，并能保持其现势性; C. 3年制作完成中国沿海重点港口航道电子海图,; :10万的电子海图; D. 5年制作完成覆盖中国沿海港口水域所有小于1 E. 根据用户特定需求，定向制作各种不同比例尺的港口水域电子海图; 3.2.2服务能力 建成后的中国海事局电子海图中心在近期可以通过光盘(CD-ROM)和网络系统对外提供电子海图服务，其服务能力可以达到: A. 对外公开发行的电子海图出版物可以随时被邮购、网络在线订购或直接购 买; B. 电子海图更新信息网上发布。用户能够随时通过各种途径获取中国沿海港口水域电子海图的修正信息，其更新数据可以随时通过网络系统或通过相关手段获得,使用户能保持电子海图的现势性。 第四章 中国海事局电子海图发展战略实施 为了保障中国海事电子海图战略目标的实现，必须制定有效的战略实施计划。提高电子海图发展战略实施的有效性，以卓越的战略实施来获得战略的成功, 为此我们必须建立有效的组织机构、完善的信息系统和电子海图技术标准支持系统。 4.1建立中国海事局电子海图专门的管理与生产机构 中国海事局的三个海测大队(天津、上海、广州)目前都不同程度的开展了电子海图研制业务，并都取得了一定的技术成果，培养了一批电子海图方面的人才。但由于三家电子海图的生产均未形成规模，也没有足够的投入进行应用推广，因此，发展都比较缓慢，也没有形成社会影响力。 总体上看，尽管三个海测大队的电子海图都遵从IHO 的S-57标准，但是其研发水平却不尽相同，相互间的协作也不够。由于缺乏统一的制作规范和标准，三个海测大队电子海图的物标属性字段的选取、属性字段值的表示不尽相同，因此三家电子海图的显示内容有一定的差异。同一区域内的电子海图数据要有高度的一致性和精确度，三个海测大队的电子海图研制的现有局面，不能保证中国沿海电子海图的一致性，不利于用户的使用，也难以推广，对构筑中国海事局电子海图的权威地位构成损害，制约了中国海事局电子海图业务的发展。 我国的电子海图还处在起步阶段，电子海图的继续发展及推广应用需要大量的资金、技术及人员的投入。中国海事局在现有的三个海测大队的基础上成立三家在技术及管理上相互独立的电子海图制作发行机构是不合理也是没有必要的，不能集中有限的资金、技术、人才等资源，切实提高我国电子海图的生产水平和生产规模。分散有限的资源会降低国家投资的效益，是一种浪费;并将给中国海事局带来管理上的混乱，增加宏观管理成本。 随着计算机技术和通讯技术的发展，信息处理技术得到了飞速发展，也为电子海图集中管理和生产提供了可能与保障。 因此，建立中国海事局电子海图中心可以使三个海测大队及电子海图中心之间的分工更加明确，增强各自的核心业务能力，避免“小而全”的弊端，更加充分地发挥有限的人力资源、技术设备的效益。为此中国海事局已经在上海建立了电子海图中心。但其职责、任务还未正式明确。 成立一家电子海图中心，统一规范管理，将有力地促进中国海事局电子海图发展的规范化，同时也将推动我国海道测量整个工作业务的发展，提高海图制作技术及服务水平，便于中国海事局对航测业务的宏观管理。 4.2 中国海事局电子海图中心主要职责和功能 根据现实生产、管理的需要，中国海事局电子海图中心应具有以下主要职责: , 负责中国海事系统民用电子海图发展战略、规划、技术政策和法规的研究; , 积极参与国际、国内电子海图技术交流与合作，跟踪电子海图技术发展，研究制定中国海事系统电子海图相关技术规范和标准; , 集中管理中国海事系统海道测量数据和海图(包括电子海图和纸质海图)数据; , 制作、认证并统一出版、发行中国沿海民用电子海图出版物; , 负责民用电子海图的应用推广，并对外公开提供电子海图、电子海图数据更新及其他后续服务; 按照上述职责，组建后的中国海事局电子海图中心将是中国海事局海图数据中心、电子海图生产发行中心、电子海图区域协调中心、电子海图政策研究中心。它们的主要功能分别是: 电子海图数据中心:集中管理中国海事局海道测量数据和海图数据，服务于电子海图的生产和电子海图的相关研究。 电子海图生产发行中心:利用集中存储的海图数据统一制作发行中国沿海民用电子海图出版物，并负责电子海图的推广应用和后续服务。 电子海图区域协调中心:在中国海事局领导下，在统一规划的基础上，协调民用电子海图生产发行相关部门的关系，并参与国际交流与合作。 电子海图政策研究中心:在中国海事局的领导下，根据国际海道测量组织(IHO)、国际海事组织(IMO)及其它相关国际组织制定的标准和政策结合我国国情，进行电子海图的发展战略、规划、技术政策和法规的研究。 4.3 电子海图信息支持系统 现代化的生产与传统生产最大的区别在于现代化的生产都有强有力的信息系统做支撑。目前纸质海图与电子海图的生产虽都使用计算机来实现，部分数据也相互利用，但其数据的利用率还不高，还没有形成海图数据库，目前的海图制作流程大致如图1所示。电子海图包含了大量海道测量和船舶航行安全保障等信息，电子海图与传统纸海图的前期生产流程基本一致，其后台数据也基本相同，为了提高海道测量数据的有效利用，可以将电子海图与纸海图的前期制作合并，建立服务于电子海图和纸海图的综合数据库，利用不同的生产工具分别在综合数据库的基础上分别生产相应的电子海图和纸海图;并在综合数据库的基础上建立区域性的海图数据中心，对中国沿海水域海图数据和海道测量数据进行集中管理。 Data Data Products MB Validation Production Survey and Editing Side Paper Scan Charts SB Survey S- 57 ENC 目前海图数据制作流程(图1) 将海图数据集中起来，可以很好地保证同一区域内纸质海图与电子海图的协调性与一致性，比分散到三个海测大队，更有利于海道测量及海图数据的安全 管理，便于中国海事局集中对外提供服务。 从技术管理的角度来说，建立海图综合数据库，利用电子海图与纸海图的相互对照，便于海图数据的检查，提高后台综合数据库海图数据的准确性和海图的生产质量。 同时，中国沿海电子海图及海道测量业务的相关政策研究、技术规划等，都需要在全面掌握相关区域海图数据的基础上开展;中国海事局的宏观政策管理也需要有一集中的海图数据归口机构提供业务咨询;这些都需要组建一个海图数据综合信息系统如图2所示。 High Density Web Data Validatio n MB and Editing Enabled Sounding Repository High Survey Density Soundingand Side s EditingScan Products: SB Volumes - SelecteSurvey Profiles - d Soundings Differences - Background Contours and Contours - Charts CARIS HPD Source Editor Distribution Final Database Validation & Products Maintenance New Tools ENC cells For New Distribution Paper HPD Charts CARIS HPD Product 综合信息系统(图2) 因此，应该集中力量组建一个综合海图信息系统。其对内采用统一的技术标准进行电子海图数据的收集，加工处理与提供。集中管理全国沿海电子海图数据，建立海图数据服务中心。以此为依托，保证中国沿海海图(包括电子海图及纸质海图)数据的及时性、准确性、一致性、规范性，并开展海图及海道测量的相关研究;对外以中国海事局电子海图中心的名义推广发行中国沿海电子海图出版物，并提供后续的海图数据更新服务。 4.3.1 电子海图生产发行业务流程 4.3.1.1电子海图业务流程 电子海图业务数据流程(DFD)参见图3。 天津、上海、广州 中国海事局电子海图中心 P1 P2 P3 P4 P5 海测 用户 大 队 数据海图海图海图海图 收集 制作 检验 出版 发行 D1 综合数据库 D2 海图库 电子海图业务数据流程图 (图3) 按照前述的中国海事局电子海图中心职责，图3中的P2(海图制作)、P3(海图校验)、P4(海图出版)、P5(海图发行)等数据处理功能将由海图中心完成。 P1(数据收集)所收集到的数据一般包括:水深资料、航标资料、碍航物资料、地形岸线资料和航行设施资料等内容，这些基础资料分别来源于海测大队的 海道测量、相关的改正通告、航行警告以及其他相关测绘部门的资料。由于数据来源各不相同，加之数据的先期处理过程相当繁杂，如:地形岸线资料一般需通过纸海图的扫描、数字化、数据综合、标注等一系列细致精确的步骤，因此，电子海图的数据收集任务极其繁重。并且，由于所收集数据的准确性和精度将直接决定生产出来的电子海图的质量，因此，如何保证所收集数据资料的质量至关重要。 为了保证数据质量，且平衡海图中心与三个海测大队的数据收集的工作量，中国海事局电子海图中心的数据收集可以有如下的两种: 方案一:天津、上海、广州三个海测大队完成各自所负责水域的所有原始资料的收集、整理、初验，并将内部初步验收合格的数据传送到电子海图中心。中心对三个海测大队的数据进行验收，并将验收合格的数据存入综合海图数据库，以便进行相关的制作。 这样可以充分利用各海测大队现有的电子海图制作队伍以及相关的技术成果和设备资源，并可以减轻电子海图中心建设初期的数据收集工作量，减少人员、设备的投入。但是，这样可能不能很好地保证原始数据的质量，并在一定程度上造成重复投资。 方案二:天津、上海、广州三个海测大队仅仅提供各自所测量的水域的水深资料，整理合格后，送交电子海图中心;其他的航标、碍航物、地形岸线等由中心自行通过相关渠道获取，并组织相应的人员进行前期处理和验证。中心对所有数据进行验收，将验收合格的数据存入综合海图数据库，进行相关的制作。 方案二的优缺点与方案一相反。其可以保证原始数据的质量，并可避免机构的重叠以及人员、设备等资源的重复投资。由于可能涉及天津、上海、广州三个海测大队现有部分业务的调整，中心组建的前期协调工作复杂;并且，电子海图中心的海图数据收集任务将相当繁重。 所以，在电子海图中心建立初期采用方案一，待电子海图中心成熟后逐步过渡到方案二。 4.3.2 综合数据库服务概念 中国海事局电子海图中心应建立包含电子海图、纸质海图全部数据要素的 综合性海图数据库，以此为基础，用相应的制作工具生产中国沿海港口水域的电子海图和纸质海图，并对外提供服务。综合数据库概念参见图2。从图2中可以看出，海图综合数据库包含数据的收集、储存、处理和发行。数据库可采用Oracle9i 数据库，由于电子海图数据包含的信息较纸海图 S-57数据结构(如图4所示 全，所以数据库的结构基本参照 )。但为了满足纸海图制作的需要，需同时考虑纸海图的一些特点，因此，其数据结构将是电子海图与纸海图数据(数字 。这样数据库即能为电子海图制作服务，又能满足传统纸海图)的扩展集 海图制作的需要。 Object Spatial Feature Object Object 1+ Points Lines Areas S-57数据结构(图4) 4.3.3电子海图综合数据系统网络总体结构 根据前述的综合数据库概念和电子海图的业务流程，电子海图综合数据系统应由以下的相关系统构成: 海图数据收集子系统; 海量数据储存系统; 海图生产子系统(包括海图制作、海图校验、海图出版); 海图发行子系统; 同时，为了保证海图数据的安全以及生产业务的顺利开展，电子海图综合数据系统必须有数据备份子系统作为容灾措施。 其中，海图数据收集子系统包括数据传输与接受子系统分布于3个海测大队与电子海图中心;数据备份子系统、海图生产子系统、海图发行子系统集中于电子海图中心。 从“电子海图业务数据流程图”(图2)可以看出，以上子系统之间没有直接的数据流，相互之间的偶合度很低，因此，各自可以相对独立。考虑数据及网络的安全并考虑海图生产的实际需要，集成关系紧密的子系统，电子海图中心的业务系统将由数据接受子系统、海图数据收集及海图生产子系统、数据备份子系统、海图发行子系统组成，其所依托的网络系统将由数据接收网、海图生产网、数据备份网、海图发行网等4个即可互相连接又可互相断开的专用网络构成。其网络总体结构参见图5。 结图5 中国海事局电子海图中心网络系统总体 构 4.3.4电子海图生产、发行系统技术手段 4.3.4.1数据收集 水深资料采用三个海测大队的测量数据; 航标、碍航物资料通过相关海事局的有关部门获取; 地形岸线资料则组织相关人员，利用现有的纸海图、地形图，扫描或数字化录入，并进行相关处理。 4.3.4.2数据传输 主要是指天津、广州海测大队经过整理验证的电子海图数据如何传输到电子海图中心。上海海测大队的电子海图数据可以利用电子海图中心的设备进行整理和存储，无需进行数据传输。 目前，天津、广州海测大队的纸质海图的电子文档均以磁盘(光盘)的形式送交上海海事局航海图书印刷厂。 报盘方式是一种安全、可靠的数据传输方式。其缺点是数据传送的时效性较差，传送费用相对比较昂贵。 随着中国海事局航测信息系统的建设，全国航测业务系统内的网络基础平台已经具备了强大的数据传输能力。因此，利用航测信息网的内部专线传输是海测大队的电子海图数据传输到电子海图中心的理想方式之一。 尽管现在的航测信息系统网络为一专用网络(采用专线拨号方式)，但是其公共通信平台系租用的邮电公众网。为了确保电子海图数据传输的安全性以及各地电子海图数据存储的安全性，可以通过技术和管理两方面措施加以解决。技术上，在传输路由的两端，均采用“专用终端 + 专用Modem + 保密机 + 防病毒软件”方式接入航测信息网拨号专线，专用保密机的随机密码技术能保证专线上传输的数据两端间透明、外部不能解密;管理上，禁止专用终端和专用Modem接入任何其他网络，也不得将各地电子海图数据存储在传输终端内。这样网络传输中的信息不易被偷窥或被偷窥的信息不被解密，保证所传输信息的安全性;而且还可以防止网络系统被中间攻击或身份欺骗，各地电子海图信息无法被非法侵入，保证各地数据的安全。 1个电子海图单元(chart cell)的数据量一般不超过5M byte，现代网络 传输技术已不存在问题，为了保证数据传输的连续性并充分利用网络资源，传输时间可以尽量安排在网络流量小的时候进行。 因此，网络传输对于电子海图数据的传输而言是可行的。其优点是方便快捷，传输费用低廉;其缺点是初期建设投入相对较大，需要配置国产保密设备。 综合考虑以上两种数据传输方式，并考虑电子海图数据传输的实际需要，中国海事局电子海图中心与天津、广州海测大队之间的海图数据的传输拟采用“网络传输为主，报盘方式为辅”的方案。 4.3.4.3数据存储 海图的数据存储，是指如何保证海测大队的海图基础数据和中心的电子海图综合数据的安全。中国海事局电子海图中心的数据存储将采用三级安全模式，分别是: 各海测大队保证各自数据的安全; 电子海图中心采用磁盘阵列等容错技术保证海图综合数据库的安全; 中心还采用异地备份存储的容灾方案，单独组建一封闭网络，确保海图数据在非常情况下迅速得以恢复。 4.3.4.4海图制作 尽管中国海事局现有的三个海测大队都基于加拿大UNIVERSAL公司的CARIS软件开发了自己的电子海图生成软件，但是，它们的稳定性、可靠性、商用性、并发操作能力并没有经过大负荷工作量和市场的检验，不具备电子海图生产制作平台的能力，目前国内也尚无商业的电子海图制作平台软件。因此，中国海事局电子海图中心需引进国际上成熟的电子海图制作软件作为自己的电子海图生产工具。 目前，国际上较为先进的电子海图生产制作软件有:加拿大UNIVERSAL公司的CARIS GIS/HOM 软件、SEVENCs公司的ENC Tool Suite软件、C-MAP公司的DKART EDITOR软件等。 海图校验 电子海图的数据检查不同于纸质海图，其空间物标、特征物标数据都是存放在计算机中的数据文件，尤其是相关的属性数据，不能直观显示出来进行逐一校对。 我国电子海图数据的检查工作尚未开展，更没有制定出相关的检查方法和标准。国外现在的通行作法是:除了仔细的人工检查外，还通过特制的软件对ENC数据进行相容性(符合不符合IHO S-57标准)检查。北欧电子海图区域协作中心及其他的一些公司一般采用SEVENCs的ENC Analyzer、ENC Inspector和C-MAP公司的Dkart Inspector软件对ENC数据进行检查。 中国海事局电子海图中心也应采用“人工 + 软件”的方式对所制作的电子海图进行检查，引进国外通用的电子海图检查软件。保证电子海图的质量。 4.3.4.5海图出版 由于电子海图及其相关更新数据均是以电子文档形式存在，所以其出版方式很自然地以电子出版物形式出现。 目前，市场上电子出版物的载体流行的有两种:磁盘、光盘(主要CD-ROM)。由于光介质比磁介质具有容量大、保存久、读写速度快等优势，因此，光盘产品渐渐成为市场主流。 现在的CD-ROM制作主要有两种方法:烧制和压模。烧制即通常的光盘刻录，适宜于小批量的光盘生产，投资较小，但光盘成本相对较贵。压模即光盘复制，利用母盘的数据，在光盘生产线上进行大批量的光盘复制;其母盘可以自行生产也可委托生产。其优点是生产速度快、光盘成本低、数据精度高、光盘寿命长，其缺点是光盘生产线投资巨大、引进审批手续极其复杂、对生产环境要求高，适宜于大规模光盘生产，一般为光盘专业生产企业所引进。 因此，综合考察海图中心的实际需求和相关的出版方式，中国海事局电子海图中心的电子海图出版将采用光盘作为介质，海图出版初期将采用自行刻录的方式进行出版，待电子海图生产销售达到一定规模之后，其光盘生产将采用自行加 工母盘、委托批量复制的方式进行。随着电子商务的发展，时机成熟时，可以直接在网上发行电子海图数据，减少中国海事局电子海图中心的电子海图出版成本，使全球电子海图用户能及时获得最新的电子海图数据。 由于电子海图中心的数据存储、电子海图制作、电子海图校验、电子海图出版等数据处理过程都是以综合海图数据库为中心进行的，因此，中国海事局电子海图中心将组建专门网络系统，独立于其他任何业务，只进行电子海图的制作、校验、出版和数据存储。 4.3.4.5海图发行 按照上述的电子海图出版方式，中国海事局电子海图的发行也就是光盘的销售。 光盘销售方式目前有直销、渠道销售、网上销售等诸多形式。 尽管现在的Internet和电子商务发展较快，但是其数据安全性并没有很好地解决，因此，电子海图数据包网上直接销售的时机尚未成熟。但是，互联网是一非常优越的信息发布基地，利用互联网进行信息发布并进行定单交易是非常可取的。 因此，中国海事局电子海图中心的海图发行将主要采用直销模式进行，其具体方式可采用直接到中心购买和邮购方式。并且，以网络交易作为辅助手段，主要发布电子海图的动态、最新产品、数据更新通告等内容，并接受网上定单。其对外发行网络独立，可与上海海事局的主页合建，不与中心的电子海图制作网络连接。 4.4 电子海图技术研究与标准支持系统 为了使我国电子海图生产及技术与世界同步发展，需在电子海图中心组织相关人员对全球电子海图技术的发展进行跟踪研究，建立起适合我国电子海图发展的生产和技术标准体系，具体如下: (一)国际电子海图发展动态、技术跟踪; (二)电子海图制作软件及改正软件升级开发与维护; (三)电子海图检验软件开发、升级与维护; (四)ECS软件和标准研究; (五)系统电子海图(SENC)标准的研究; (六)电子海图标准测试集研制与维护; (七)建立电子海图数据库; (八)多媒体技术与电子海图制作相结合的研究; (九)电子海图加密技术研究及其应用; (十)电子海图网络发行研究。 为使电子海图生产规范化，需完成下列标准建设: (一) 电子海图生产技术规定; (二) 电子海图编图规范; (三) 电子海图更新规定; (四) 电子海图检验规范; (五) 电子海图数据库标准; (六) 电子海图使用许可证制度。 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文～是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知～除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外～本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体～均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者,本人签名,: 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)～愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊,光盘版,电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版～并同意编入CNKI《中国知识资源总库》～在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播～同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级: ?公开 ?保密(___年__月至__年__月)(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名:_______ 导师签名:_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计(论文)的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 (保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝～大学的学习生活很快就要过去～在这四年的学习生活中～收获了很多～而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题～为本人日后从事计算机方面的工作提供了～奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年～现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计～我的能力有了很大的提高～比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血～在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助～我将无法顺利完成这次设计。 首先～我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导～在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导～为我理清了设计思路和操作方法～并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上～我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次～我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求～感谢他们对我学习上和生活上的帮助～使我了解了许多专业知识和为人的道理～能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外～我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持～与他们一起学习、生活～让我在大学期间生活的很充实～给我留下了很多难忘的回忆。 最后～我要感谢我的父母对我的关系和理解～如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持～我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声～我们的校园生活就要划上句号～心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出～对我的人生来说～将是踏上一个新的征程～要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年～取得了些许成绩～生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲～对我成长的关心和爱护。 学友情深～情同兄妹。四年的风风雨雨～我们一同走过～充满着关爱～给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里～离不开父母的鼓励和支持～是他们辛勤的劳作～无私的付出～为我创造良好的学习条件～我才能顺利完成完成学业～感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后～我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励～给了我很多解决问题的思路～在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度～严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中～都给与我很大的帮助～使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助～感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助～帮助解决了不少的难点～使得论文能够及时完成～这里一并表示真诚的感谢。 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文)，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定，即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名: 日期: 年 月 日 导师签名: 日期: 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价: 一、撰写(设计)过程 1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;的合理性 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 二、论文(设计)质量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件), ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 三、论文(设计)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、论文的观念是否有新意,设计是否有创意, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 建议成绩:? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 (在所选等级前的?内画“?”) 指导教师: (签名) 单位: (盖章) 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价: 一、论文(设计)质量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件), ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 二、论文(设计)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、论文的观念是否有新意,设计是否有创意, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 建议成绩:? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 (在所选等级前的?内画“?”) 评阅教师: (签名) 单位: (盖章) 年 月 日 交通运输工程硕士论文 教研室(或答辩小组)及教学系意见 教研室(或答辩小组)评价: 一、答辩过程 1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 二、论文(设计)质量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件), ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 三、论文(设计)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 2、论文的观念是否有新意,设计是否有创意, ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 ? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 评定成绩:? 优 ? 良 ? 中 ? 及格 ? 不及格 (在所选等级前的?内画“?”) 教研室主任(或答辩小组组长): (签名) 年 月 日 教学系意见: 系主任: (签名) 年 月 日 32 交通运输工程硕士论文 精品资料 精品资料 精品资料 33