周毅儀

(廣東海事局海測大隊,廣東廣州 510320)

基于多源海道測繪數(shù)據(jù)庫的海事空間信息服務(wù)研究

周毅儀

(廣東海事局海測大隊,廣東廣州 510320)

海事信息服務(wù)需要空間數(shù)據(jù)庫的支持,就如何為海事管理及相關(guān)應(yīng)用部門提供海事空間信息服務(wù)的問題,提出一個基于多源海道測繪數(shù)據(jù)庫的海事空間信息服務(wù)平臺搭建的技術(shù)方案。參照 I HO關(guān)于構(gòu)建MSD I的指引,深入探討多源海道測繪數(shù)據(jù)庫及其對外信息發(fā)布模塊(SFE)的空間信息服務(wù)功能,為海事WebGIS服務(wù)設(shè)計了一個可行的技術(shù)方案。

海洋空間數(shù)據(jù)架構(gòu);MSD I;空間數(shù)據(jù)架構(gòu);SD I;海事空間信息服務(wù);海道測量生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫;HPD;海洋空間數(shù)據(jù)共享

一、引 言

空間信息共享和發(fā)布是目前建設(shè)“數(shù)字海事”的重要前提,對于海事監(jiān)管,空間信息共享平臺不但實現(xiàn)了多個業(yè)務(wù)部門的信息整合,而且能為各部門提供分布式信息共享交換服務(wù),是構(gòu)建“數(shù)字海事”的基礎(chǔ)和框架,也是構(gòu)建海洋空間數(shù)據(jù)架構(gòu)(MSD I)的關(guān)鍵要素。如何利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等技術(shù)共享海事空間信息,更好地為實際應(yīng)用服務(wù),是目前急需研究解決的問題。本文圍繞如何實現(xiàn)海事空間信息服務(wù)以及初步構(gòu)建MSD I,提出了一個基于多源海道測繪數(shù)據(jù)庫的海事空間信息服務(wù)平臺搭建的技術(shù)方案。

二、多源海道測繪數(shù)據(jù)庫提供多方位的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持

按照 I HO關(guān)于海洋空間數(shù)據(jù)架構(gòu)(MSD I)的指引,構(gòu)建MSD I的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)包括：①海洋測深數(shù)據(jù);②岸線;③潮汐數(shù)據(jù) (潮高和潮流);④海洋學(xué)數(shù)據(jù),如水中聲速、鹽度、水溫、水流等;⑤助航設(shè)施,如航標(biāo)燈、陸標(biāo)、浮標(biāo)等;⑥航行通告和規(guī)則,如海上界線、分道通航方案等;⑦障礙物和沉船;⑧地名,如海洋名稱、水下要素名稱、沿岸地名;⑨海底底質(zhì),如沙質(zhì)、巖石、泥等;⑩海上和海底工程信息,如海上作業(yè)區(qū)域、鉆油平臺、海底管線等;○11岸邊的建筑工程,如驗潮站、防波堤等 。

近年來,海事測繪系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫已覆蓋以上范圍,并在不斷的完善中,已建和正在規(guī)劃建設(shè)的數(shù)據(jù)庫有：

1.空間信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫——海道測量數(shù)據(jù)庫(HPD)

HPD用于海圖的生產(chǎn)及海圖資料的存儲,是一套完整的航測生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫解決方案,對航測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化的數(shù)據(jù)庫管理,支持海圖產(chǎn)品 (包括電子海圖和紙海圖)的分布式多用戶同步生產(chǎn)、同步更新。同時,HPD是連續(xù)的空間數(shù)據(jù)庫,各比例尺海圖數(shù)據(jù)無縫連接,HPD所管理的空間數(shù)據(jù)具有多源、多尺度、多時相的特點。與 HPD配套的空間數(shù)據(jù)發(fā)布模塊 (Spatial Fusion Enterprise,SFE),能夠在HPD的基礎(chǔ)上把海圖數(shù)據(jù)庫的空間信息按不同的比例層和不同的要素需求通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布提供給海事行政決策以及需要海圖信息支持的部門使用。

2.水深基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫——水深管理數(shù)據(jù)庫(BDB)

CAR IS公司的BathyDataBASE(BDB)是專門用于處理和存儲水深數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,其數(shù)據(jù)源可用于空間數(shù)據(jù)發(fā)布模塊 (SFE)。由于海測資料相當(dāng)龐大,每種儀器測量的資料格式亦不盡相同,因此需要一個可以整合大量資料的資料庫系統(tǒng),BDB提供了強(qiáng)大的資料庫管理能力。

3.測繪資料數(shù)據(jù)庫

測繪資料數(shù)據(jù)庫存儲了海上界線、航道、錨地、警戒區(qū)、助航設(shè)施、障礙物、沉船和海底管線等海上要素的詳細(xì)資料,從這個數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出的數(shù)據(jù)沒有制圖尺度的限制,為海區(qū)提供最詳盡可靠的原始資料,可以通過ODBC的數(shù)據(jù)源用于 SFE的發(fā)布服務(wù)模塊。

4.水文數(shù)據(jù)庫

水文數(shù)據(jù)庫包括了潮汐站點通過無線網(wǎng)絡(luò)實時傳回的潮汐、水溫、鹽度、風(fēng)向、流向及能見度等數(shù)據(jù),通過ODBC的數(shù)據(jù)源格式或 XML格式用于SFE的發(fā)布服務(wù)模塊。

5.其他數(shù)據(jù)源——數(shù)據(jù)采集與挖掘

對于海事監(jiān)管有用的空間信息還可以包括與海洋空間相關(guān)的專題數(shù)據(jù),如 AutoCAD、ENC、RNC、GeoTIFF、JPEG等;包括實體模型、圖像、視頻、動畫、文本或其他有用信息的鏈接;包括動態(tài)的臨時數(shù)據(jù),如A IS、VTS的船舶軌跡流向等;包括通過W iki交換采集的數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)源通過建立專門的數(shù)據(jù)庫以及加以采集和挖掘,可融入空間數(shù)據(jù)框架,結(jié)合 SFE發(fā)布服務(wù),提供給海事監(jiān)管部門和海上通航使用。

如圖 1所示,多源海道測繪數(shù)據(jù)庫是基于空間數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù),通過海道測繪數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)航標(biāo)、錨地、航道、警戒區(qū)等專題數(shù)據(jù),包括地形、地貌、水域要素,以及其他多源、多尺度的空間數(shù)據(jù)的無逢集成和實時動態(tài)更新;采用空間數(shù)據(jù)整合發(fā)布系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的Web地圖服務(wù)、Web要素服務(wù)等WebGIS服務(wù)站點,使用戶可以從WWW的任意一個節(jié)點瀏覽地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、制作專題圖,以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析。

圖 1 多源海道測繪數(shù)據(jù)庫的集成管理

三、通過 CARIS SFE進(jìn)行多源空間數(shù)據(jù)集成管理

CAR IS SFE是 CAR IS公司提供的用于實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布的WebGIS產(chǎn)品,這一系統(tǒng)可充分利用 HPD中的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù),并實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成。通過 SFE可以建立地理空間數(shù)據(jù)發(fā)布數(shù)據(jù)庫, SFE提供符合開放地理聯(lián)盟 (OGC)標(biāo)準(zhǔn)的Web地圖服務(wù)(WMS)、Web要素服務(wù)(WFS)和地理標(biāo)識語言(G ML),借助 SFE可以支持客戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù),并將這些基于Web的海圖內(nèi)容應(yīng)用到海事應(yīng)用系統(tǒng)中,如圖 2所示。

圖 2 通過CAR IS SFE進(jìn)行多源空間數(shù)據(jù)集成管理模式

該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理功能,包括：

1)分布式的數(shù)據(jù)存取。SFE允許訪問分布式的空間數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web Services,或者符合OGC規(guī)范的數(shù)據(jù)源,不同格式、投影和比例尺的數(shù)據(jù)無須轉(zhuǎn)換即可顯示。

2)支持OGCWebMapping Server(WMS)1.0.0、1.1.0、1.1.1與 1.3.0版本之規(guī)范,Web Feature Server(TransactionalWFS)1.0、1.1版本,Geography Markup Language(G ML)2.0、3.0版本及 Styled LayerDescriptor(SLD)1.0.0版本。

3)提供管理者三種形式的目標(biāo)追蹤服務(wù),可應(yīng)用于港口船只監(jiān)測、緊急災(zāi)害車輛監(jiān)控及為改善交通之車輛監(jiān)控等應(yīng)用。

4)數(shù)據(jù)庫連接需設(shè)定 PO I(Points of Interest)圖層,可與數(shù)據(jù)庫文字與媒體連接。如：支持各種陸地與海洋空間地理信息數(shù)據(jù)格式;可連接 Google Earth作為數(shù)據(jù)底圖。

SFE通過空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架對各種不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分層和整合,采用OGC的WMS、WFS、G ML和 SLD(styled layer descriptor)發(fā)布空間數(shù)據(jù)。

四、海事空間信息服務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)

根據(jù) IHO的MSD I的指導(dǎo)文件,MSD I通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)可實現(xiàn)以下的服務(wù)：

1)搜索、查詢、瀏覽、選擇圖層、獲取相關(guān)圖層的數(shù)據(jù)元信息;

2)數(shù)據(jù)下載服務(wù);

3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換服務(wù);

4)向第三方軟件提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)。

信息化測繪的本質(zhì)是服務(wù),海事空間信息服務(wù)平臺是在多源海事空間數(shù)據(jù)庫的支持下通過Web服務(wù)、OGC標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)服務(wù)對外提供海事空間基礎(chǔ)信息的共享,包括了以上MSD I所要求的服務(wù)功能,在此基礎(chǔ)上,還可以有所擴(kuò)展。

1.基于W eb的海事地理信息系統(tǒng)服務(wù)

海事WebGIS包括Web電子海圖和Web電子海圖要素服務(wù),并在此基礎(chǔ)上提供通航、防污、船舶、實時水文、應(yīng)急搜救等專題信息服務(wù),即基于XML的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (Web Service)或電子化服務(wù) (EService)。它通過WWW功能得以擴(kuò)展。從WWW的任意一個節(jié)點,Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的海洋地理信息數(shù)據(jù)、海事專題數(shù)據(jù),制作專題圖,提供專題海圖按需定制與輸出,用戶標(biāo)繪層與海圖圖層疊加輸出和打印功能。

2.基于位置的網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù),移動

位置服務(wù)

考慮到航海安全保障的重要性,通過在產(chǎn)品設(shè)備上安裝移動運(yùn)營商的移動上網(wǎng)模塊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對產(chǎn)品中數(shù)據(jù)的自動更新。可用于船隊的監(jiān)控系統(tǒng)、海上定位、導(dǎo)航等。

3.海圖實時更新服務(wù)

基于數(shù)據(jù)庫的 web服務(wù)方式優(yōu)點之一是可以實時更新空間信息,具體服務(wù)可選擇在線或離線的方式。A IS、VTS系統(tǒng)電子海圖數(shù)據(jù)自動下載服務(wù),定時聯(lián)網(wǎng)更新。

4.空間數(shù)據(jù)服務(wù)

支持空間數(shù)據(jù)庫的編輯、復(fù)制,根據(jù)海事應(yīng)用的需求,提供靈活的空間查詢方式,提供不同層次、比例、格式數(shù)據(jù)的抽取與拷貝。

5.網(wǎng)絡(luò)傳感器服務(wù)

為最終用戶提供訪問、管理和利用網(wǎng)絡(luò)的傳感器資源服務(wù),例如照相機(jī)、手機(jī)等等都是傳感器,用它們拍下的照片,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理,作為圖上興趣點(PO I)的原始資料。

6.影像疊加分析服務(wù)

加載或處理影像數(shù)據(jù)并發(fā)布,來為用戶盡可能提供豐富的數(shù)據(jù)。海事應(yīng)用方面,可考慮與雷達(dá)圖像的疊合,遙感影像與水上要素的疊合輸出和顯示等。

7.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源標(biāo)準(zhǔn)接口、OGC數(shù)據(jù)服務(wù)

為海事 GIS應(yīng)用系統(tǒng)提供共享空間數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口,為最終用戶提供訪問、管理和利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源的服務(wù)。

8.海事應(yīng)急信息支持服務(wù)

可集成A IS、VTS和船舶實時 GPS數(shù)據(jù)及航跡,為海事監(jiān)管和應(yīng)急指揮提供空間數(shù)據(jù)支持。

五、結(jié)束語

隨著 Google Earth、MSN Virtual Earth、Web2.0、網(wǎng)格計算和云計算技術(shù)的出現(xiàn),地理空間信息將被更好地生產(chǎn)、管理、存儲和分發(fā),實現(xiàn)空間信息的實時在線更新和按需服務(wù),一個新的地理信息時代悄然而來。海事信息服務(wù)是政府職能轉(zhuǎn)變的要求,為配合海事信息化的進(jìn)程,海事空間信息服務(wù)可以先從點發(fā)展到面,如通過Web服務(wù)或數(shù)據(jù)接口形式提供實時海圖信息服務(wù)、船舶監(jiān)控及實時水文信息服務(wù)等,以此為基礎(chǔ),結(jié)合多源海道測繪數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢,為海事部門以及社會提供多方位的海洋空間信息共享服務(wù)。

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On Marine Spatial Information Services Based on M ulti-source Hydrographic Production Database

ZHOU Yiyi

0494-0911(2010)08-0021-03

P208

B

2010-06-24

周毅儀(1969—),女,廣東順德人,高級工程師,主要從事海洋測繪、信息管理工作。