基于国际标准的电子海图显示系统设计

基于国际标准的电子海图显示系统设计①

许兆新1)　方　明1),2)　徐　婧1)

(哈尔滨工程大学1)　哈尔滨　150001)　(武汉数字工程研究所2)　武汉　430074)

摘 要

针对开发标准化电子海图显示信息系统所需解决的相关问题进行了研究。论文给出了基于国际标准的电子航海图系统的设计方案,并采用先进的面向对象程序设计技术,实现电子海图显示系统的无缝拼接、自适应显示和信息查询等模块。本系统可以作为标准系统电子航海图系统的地理信息显示平台。

关键词:航海　标准化　电子海图显示与信息系统　S-57　自适应显示技术

中图分类号:U661.21

Study on Electronic Chart Display System

Based International Standard

Xu Zhaoxin1)　Fang Ming1),2)　Xu Jing1)

(Harbin Eng ineering University1),Harbin　150001)

(Wuhan Digital Engineering I nstitute2),Wuhan　430074)

A bstract:T he thesis studies some problems about developing standard electronic chart display and information sy stem.T he design scheme of electronic sailing chart system based international standard has been brought out.Further more,adopting ad-vanced oriented object technology,pulling chart together without slot mo dule has been developed,so as to adapt oneself display and information query.T his sy stem w ill be a platfo rm of standard sailing G IS.

Key words:Naviga tio n,Standard,ECDIS,S-57,display adapting oneself

C lass number:U661.21

1　引言

电子海图显示与信息系统是近年来新兴的一种导航设备,它不仅能将海图信息、导航信息以及雷达目标等信息在同一屏幕上叠加显示,而且还具有独特的数据结构,便于分层显示、快速调用、叠加雷达等信息,以方便航海人员使用。

为适应国际海事组织制定的有关电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Infor-mation System,ECDIS)国际标准的推广应用,美国、加拿大、英国、俄罗斯、挪威、德国、意大利等国的海运、测绘部门也相继开展了ECDIS的技术标准工作,国际电子海图正向着国际标准化方向迅速发展。

2　电子海图标准化概述

《S-57篇IHO数字海道测量数据传输标准》IHO S-57第三版(1996年11月由IHO发布并声明4年内不再修改)描述了用于各国航道测量部门之间的数字化航道测量数据的交换以及向航海人员、ECDIS的生产商发布这类数据的标准。旨在对各国海道部门之间用于交换数字化海道数据以及将这些数据传递给生产厂家、航海者和其它数据用户的标准加以说明。

S-57标准分为三个部分[1,2]:

第一部分:标准概述及参照标准表和术语定义表;

第二部分:理论数据模型;

第三部分:定义了实现数据模型所用的数据结构和格式,并定义了数据编码的基本规则。

ECDIS海图内容与显示规范(即S-52规范)研制开发的颜色、符号及其它适当表示方法,是ECDIS清楚、明确地表示海图信息的依据和标准。S-52规范确保了不同型号的ECDIS间的统一

①收到本文时间:2005年1月10日

性,以避免混乱。S -52规范具有充分的理论依据,以便在证明其中观点有误时,为制定修正案提供帮助。S -52为将S -57中抽象描述的物标有效地显示在ECDIS 屏幕上提供了必要的信息,它解释了ECDIS 表示库各部分之间的相互关系,符号的显示方法以及符号库的传递规则。特别是S -52规范中的表示库对S -57数据概念和方法的处理,对于ECDIS 的设计者有着重要的影响。

S -52标准包括以下几个部分[3,4]:(1)ECDIS 海图内容和显示规范;(2)附录1.ENC 更新指南;(3)附录2.颜色和符号规范;(4)附录3.ECDIS 相关术语集。

3　基于S57标准的电子海图显示系

统结构

[5]

系统电子航海图的总体要求:

1.符合IHO 数字海道测量数据传输标准,即

IHO S -57标准

2.支持IMO ECDIS 性能标准

3.支持电子海图内容与显示规范即IHO S -52标准

基于此要求,我们设计了基于S -57格式数据文件的ECDIS 构成如图1所示

:

图1　基于S -57格式数据文件的ECDIS 构成

4　系统开发

该系统硬件采用PENTI UM Ⅲ800MHZ 主机

板,基于Window s 平台,用先进的面向对象程序设计方法,采用Visual C ++6.0为开发工具进行开发的。为了保证系统有较好的可移植性,编码过程中基本使用的是标准C 或C ++语言,只在图形操

作部分使用了MFC 类库的函数。

软件开发过程中设计了合理有效的系统电子航海图结构,引入了海图空间检索技术、显示缓冲技术、位图链表和复制填充技术等,实现了海图的

自适应显示、多幅海图快速无缝拼接、海图切换以及信息查询等功能。

系统采用自上而下的设计方法:用ECDIS 类作为最上层集中管理海图显示所需全部信息。ECDIS 类中包括成员S -52类和S -57类以及用户控制参数类,S -52类管理颜色表、对照表和符号库,S -57类管理海图文件、坐标变换和系统电子航海图,用户参数类管理可被用户控制的各种参数。图2为ECDIS 显示生成器的操作流程。

5　系统设计关键技术研究

5.1显示模型

与纸质海图不同,ECDIS 系统必须要考虑船员的选择对海图显示的影响,系统应可以根据船员的选择更改屏幕显示内容,例如安全水深、时间变

化以及传统或是简化符号等。因此,显示模型不仅要包含符号的颜色和画法定义,还要包括符号动态显示处理的说明[6]

。

ECDIS 显示模型主要有两部分构成:

图2　电子海图显示系统功能结构图

(1)ECDIS 表示库。将物标描述转化为符号说明所需的颜色表、点、线和面符号画法说明以及查找表。

(2)显示驱动。是一种可编程结构的描述,作为ECDIS 系统图形的功能模型,解释了符号库基

本要素的使用方法和正确显示S -57数据结构的方法。

S -52规范中的表示库在ECDIS 显示中会将每一个系统电子航海图物标的分类、属性与适当的表示方法结合起来,它包含了S -52规范的所有细节,因此表示库是设计系统电子航海图的重要依据。其组成如下

[3]

:

(1)ECDIS 符号库,包括IEC 的导航符号;(2)ECDIS 的颜色表,包括晴天、阴天、黄昏、