电子海图与数字海图的异同

海军大连舰艇学院

本科生毕业论文（外文翻译）译文名称：电子海图与数字海图的异同

专业：地图学与地理信息工程

班次：2006级制图本科

学员：王少帅

指导教员：彭认灿教授

评阅人：

完成时间：2010年6月30日

电子海图与数字海图的异同

理查德.卡彭特，英国海道测量局

卡里斯 2008，巴斯

发展的本质

电子航海图（ENC）与数字海图（DNC）都是由政府部门生产的数字导航产品；电子航海图由世界各国的海道测量机构生产，电子海图由美国国家空间信息署制作，该机构同时也为加拿大制作相关海图。

数字海图标准随着科学技术的进步而不断发展和完善。1983年，在美国召开的以“电子海图”为主题的海道测量研讨会上，当讨论到全球海图数字化处理的数据量时，理查德.思克瑞（国家海洋与大气管理局）指出：“即使使用最大型的计算机设备，处理海量的数据依旧十分困难。”而在今天，即使是普通手机都拥有处理大量信息的功能。

文中对此问题的简单论述只为强调一点，即早期对于ENC和DNC发展及相关产品的预测是很有意义的。特别是IT界曾经历过对其技术发展的悲观估计和对其应用的过高评价。

概念和起源

20世纪70年代中期，各国海道测量机构相继开展了海图数字化研究工作，在之后的数十年里，IHO研究制定了相应的数据交换标准；相关概念也迅速扩展到数据提供和用户系统的方方面面。这项工作导致了S-57的出版，至今，该项规范已发展至第三版的S-100 和正在修订中的S-101。

如下观点具有一定的启迪性：在上述的1983年研讨会中，尼尔安德森（CHS）指出，IHO所做工作承自1919年在伦敦召开的旨在制订纸质海图编绘规范的国际海道测量大会，该项工作在64年之后的1983年依旧具有重要意义。同样，在其之后的二十多年内该项工作尚无法结束。在这段时间内（世纪末的二十多年），世界各国的海道测量机构根据最新要求，达到

了能生产具有高度兼容性数据产品的水平。其主要动因是较纸质海图具有更高安全性的ECDIS导航的实现。

20世纪80年代，美国海军发现随着舰载计算机系统的广泛应用，以单一导航图象为主的自动（导航）系统越来越凸显出其重要价值。这与淘汰机械标图系统的需求不谋而合。电子海图被视为相关解决方案的主要内容。国防制图局制订了系统的发展计划，并决定在制作全球电子海图的同时应用相应的海图规范，并逐渐形成了当前的矢量产品数据格式（VPF）。

发展的动因很明确，海图产品应用需求中称：“现行的海军测绘体系急需调整。因为这种老旧的机械标图系统无法满足海军的实际操作需求。”定义

如下定义清楚指出，电子航海图和数字海图有着相同的目的：可在非纸质的情况下为海上航行安全提供数字形式的海图数据。

数字海图是一种支持航海和地理信息系统应用的通用总体数据库。(MIL-PRF-89023)

电子海图：内容、结构和格式都经过标准化设计的一种数据库。由政府部门授权的海道测量机构出版发行，并与ECDIS配套使用。ENC包含保障航行安全的所有的海图信息。(IHO S-32)

通用性

各自的标准一发布，人们就开始研究两者的数据格式转换。

1997年，参加IHO和北约DGIWG的部分国家通过一体化委员会完成了一个“界面控制文件”。这种图形化的信息类型符合两种标准，同时有利于识别区域中相同的部分。

2002年，英国皇家测绘局（UKHO）和美国国防部国家测绘局（现名NGA）联合委托加拿大IDON技术公司进行了一项研究，该项研究的最终完成联合了CARIS公司的力量。此项研究通过不同标准间的相通之处评估其通用性，其目的是针对当前的数据维护提供稳定的、操作性强的数据转换策略。

这项工作导致了2004年海道测量信息标准化工作组的成立。该组织的目的是为当前和未来制订标准化的数据格式（及相关的扩充模式），以提高矢量化的海道测量数据的通用性。其工作立足于用户的实际需求和建立实用的信息数据库，目前已得到DGIWG和IHO的正式授权。

该工作组在2006年发布了一项研究报告，在报告中推荐使用基于XML 的数据格式，其中包含一个针对通用数据模型的符合HIHWG要求的独立“非确定产品”信息库，以利于两种不同产品的生产输出。

遗憾的是先前对于ENC和DNC的比较研究多集中于两者的区别，特别是有一部分研究是基于对两者基本属性的错误理解上的。例如，曾经认为DNC更适宜于表征地形信息，但实际上地形信息的多寡是与描述尺度的大小相关的，而非通过产品形式区分。ENC通常具有更丰富的编码方法。

问题不在于差别之多而在于差别之少。例如在数据模型中，残骸的编码与水深要素的编码是一样的，只是其属性定义为残骸。两种产品（ENC 和DNC）对于相似的问题都是采用同一种做法，以便利生产方和使用方。事实上，IDON的研究发现，“产品之间的通用性远不止目前所显现的程度”。产品差异

通过多年的研究，人们已经发现了两者之间的诸多差异，并广泛应用于产品数据之间的相互转换或评估产品通用性对用户所产生的影响。下文阐述了两者之间的部分差异。

更新

更新通产被视为两者之间的主要差异所在，但实际上却鲜有不同：两者都需要不断更新，并拥有一套完整的更新机制。对于DNC，其数据结构中本身就含有关于更新的信息记录；对于ENC，则依据工业标准采用独立软件实现更新操作。

拓扑关系、图层

ENC中要素对象分为两类：一类是构成地球表面的要素对象，另一类是所有位于第一类要素表面的要素对象。两类要素都以几何图形的形式表

征。

DNC有12个数据层，层与层之间通过拓扑和几何关系相联。为了说明数据模型对最终产品的影响，以岸线的如下情形为例：

（岸线）构成陆部的外边界；

（岸线）构成深水区的内边界；

（岸线）构成控制区的部分边界。

在ENC中，上述情况使用相同几何要素进行描述；在DNC中，上述情况下的线要素会被置于不同的数据层，但几何符号是相同的（有些DNC 在生产时允许出现数据层之间的拓扑关系；当要素是独立采集时（即不存在相关性），要素间的差异应通过相关软件进行识别）。

拓扑-节点

早期DNC中的VPF数据不允许孤立点与线要素末点地理位置重合。（当发生这样的情况时），将线要素的末点回移至其上一点，但应确保在显示时不能太过明显，但这样做可能会导致进行GIS空间查询的时候出现问题。