熊娥 鄔金

摘 ?要：IMO將IHOS-100標(biāo)準(zhǔn)作為其在SOLAS公約范圍內(nèi)創(chuàng)建數(shù)據(jù)獲取框架和提供e-航海服務(wù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。IHO認(rèn)為“S-100的成果實(shí)施對于IHO的未來成果是至關(guān)重要的”?！笆笽HO S-100框架成為現(xiàn)實(shí)”是實(shí)現(xiàn)數(shù)字海道測量信息的一致性和互操作性、通用海事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、e-航海實(shí)施計(jì)劃、海事服務(wù)，乃至ECDIS S-模式的必然要求。盡管S-100已歷經(jīng)10年4次大版本更新，S-100工作組仍在不斷修訂完善S-100通用海道測量數(shù)據(jù)模型，本文研究了S-1004.0.0版生效以來的修訂研討熱點(diǎn)，從S-100技術(shù)就緒水平、互操作性和基于S-100的產(chǎn)品規(guī)范合規(guī)級別等三方面解析了S-100關(guān)鍵修訂內(nèi)容及努力方向。

關(guān)鍵詞：S-100;技術(shù)就緒水平;互操作性;合規(guī)級別

0 引 言

國際海道測量組織（IHO）是成立于1921年的政府間技術(shù)咨詢組織，其主要宗旨是協(xié)調(diào)各國海道測量機(jī)構(gòu)的活動(dòng)，促進(jìn)航海資料統(tǒng)一，推廣可靠有效的海道測量方法，促進(jìn)海道測量成果在航海中的應(yīng)用。數(shù)字海道測量信息已是海事領(lǐng)域范圍內(nèi)的最基本要素，最大限度實(shí)現(xiàn)數(shù)字海道測量信息的一致性和互操作性已成為IHO在海道測量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化上的目標(biāo)。

早在1999年，IHO就受國際標(biāo)準(zhǔn)化組織地理信息技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC211）邀請，與數(shù)字地理信息工作組（DGIWG）共同開展ISO19100系列數(shù)字地理信息標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，而ISO19100系列地理信息國際標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用也使IHO決定基于ISO19100系列標(biāo)準(zhǔn)制定新一代通用海道測量數(shù)據(jù)模型S-100。與傳統(tǒng)的海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)（S-57）相比，S-100具有的數(shù)據(jù)與編碼分離，互操作性和注冊機(jī)制等開放靈活等新特征使其可以擴(kuò)展到整個(gè)海事領(lǐng)域，國際海事組織（IMO），國際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）均可通過S-100的注冊機(jī)制建立自己的管理域。因此（IMO）在第90次海安會(huì)（MSC90）上決定將IHOS-100標(biāo)準(zhǔn)作為其在《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）范圍內(nèi)創(chuàng)建數(shù)據(jù)獲取框架和提供e-航海服務(wù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。IALA也將S-100作為實(shí)施e-航海的核心要素及七大支柱之一。IMO提出的通用海事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（CMDS），E航海戰(zhàn)略實(shí)施計(jì)劃，海事服務(wù)（MS）等也進(jìn)一步強(qiáng)化了S-100在IMO范圍內(nèi)的推廣價(jià)值。

1 S-100發(fā)展

自2005年9月IHO第十七屆海道測量信息系統(tǒng)委員會(huì)（CHRIS17）會(huì)議上，S-100概念首次提出并被正式納入IHO工作計(jì)劃，到2019年10月的IHO第三次理事會(huì)（C3）上提出S-100的成果實(shí)施對于IHO的未來發(fā)展至關(guān)重要;從2014年11月28日成立S-100工作組專事維護(hù)、完善并擴(kuò)展S-100（IHOCL 76/2014）到MSC98提出成立IMO/IHO 數(shù)據(jù)模型協(xié)調(diào)工作組（HGDM）工作組協(xié)調(diào)落實(shí)S-100在IMO范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用事宜;通用海道測量數(shù)據(jù)模型S-100也從2010年1月1日生效的1.0.0版（IHO CL 83/2009）更新至2018年12月17日S-100 發(fā)布的4.0.0版（IHO CL 60/2018），基于S-100已發(fā)布7個(gè)管理域近40項(xiàng)的S-10X系列產(chǎn)品規(guī)范編制工作計(jì)劃，“使IHO S-100框架成為現(xiàn)實(shí)”已是IHO海道測量服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（HSSC）最重要的工作任務(wù)。

以IALA為例，2019年4月的e-航海服務(wù)初始運(yùn)行能力（IOC）研討會(huì)認(rèn)為，全球已建成多個(gè)有影響力的e-航海測試平臺(tái)，IMO已發(fā)布MS的正式文件，多個(gè)MS也陸續(xù)開發(fā)應(yīng)用，e-航海已從概念逐步進(jìn)入到具體實(shí)施階段，標(biāo)志著e-航海發(fā)展已進(jìn)入IOC階段。但修訂S-100產(chǎn)品規(guī)范準(zhǔn)備概要（IALA G1088），實(shí)踐基于IP/Web服務(wù)的S-100數(shù)據(jù)交換等工作任務(wù)仍是e-航海戰(zhàn)略下實(shí)施MS的核心要素，IALA政策咨詢小組（PAP）于2019年2月和9月的第37和38次會(huì)議從原則和時(shí)間兩方面圍繞S-100開展了大量研討，航標(biāo)需求與管理（ARM）委員會(huì)和e-航海信息服務(wù)與通信（ENAV）委員會(huì)也制定了大量S-100相關(guān)數(shù)據(jù)建模與MS服務(wù)相關(guān)工作任務(wù)，其中S-100 5.0.0版的發(fā)布生效更是對IHO的核心需求。

維護(hù)、完善并擴(kuò)展S-100是IHO S-100工作組（S-100WG）的重要職責(zé)。盡管S-100已歷經(jīng)10年4次大版本更新，S-100工作組仍在不斷修訂完善通用海道測量數(shù)據(jù)模型S-100，僅S-100 4.0.0版生效后的S-100WG4，WG5兩次會(huì)議就累計(jì)審議S-100修訂相關(guān)議題21項(xiàng)，形成相關(guān)修訂行動(dòng)指南21項(xiàng)。

本文整理了S-1004.0.0版發(fā)布生效以來的修訂熱點(diǎn)，從S-100技術(shù)就緒水平，互操作性和基于S-100的產(chǎn)品規(guī)范合規(guī)級別等三方面解析了S-100的關(guān)鍵修訂內(nèi)容及努力方向。

2 關(guān)鍵修訂內(nèi)容及努力方向

2.1S-100技術(shù)就緒水平

技術(shù)就緒水平（Technology Readiness Level簡稱TRL）最初由美國航空航天局（NASA）于1995年提出，2001年6月美國國防部正式使用，并于2002年4月5日頒發(fā)軍事條例將其法律化。在我國TRL也被作為科研項(xiàng)目的基本指標(biāo)之一被納入國標(biāo)GB/T22900-2009《科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目通則》。該國標(biāo)將工作分解結(jié)構(gòu)和技術(shù)就緒水平聯(lián)合應(yīng)用，用于改良我國科研項(xiàng)目管理方法。

技術(shù)就緒水平評價(jià)方法根據(jù)應(yīng)用研究項(xiàng)目的研發(fā)規(guī)律，把發(fā)現(xiàn)基本原理到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的研發(fā)過程劃分為9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化等級，見表1。

2019年的S-100WG4首次建議采用S-100技術(shù)就緒水平的概念，客觀評價(jià)各S-100產(chǎn)品規(guī)范的操作成熟能力。經(jīng)審議，同年的HSSC11同意將相關(guān)內(nèi)容納入S-97《S-100產(chǎn)品規(guī)范開發(fā)指南》2.0.0版。

2020年的S-100WG5對HSSC11提出的產(chǎn)品規(guī)范13個(gè)必要組成部分的技術(shù)就緒水平評價(jià)進(jìn)行確認(rèn)，并認(rèn)定除ECDIS外均已達(dá)到TRL9等級。

S-100 TRL評價(jià)表明S-100重心已從開發(fā)轉(zhuǎn)向測試階段，以驗(yàn)證S-10X產(chǎn)品規(guī)范的一致性與可靠性IHO秘書處在S-100WG4上發(fā)布了S-100測試平臺(tái)報(bào)告模板，并已累計(jì)召開7次測試戰(zhàn)略會(huì)議（TSM）研討解決S-100修訂的具體技術(shù)問題。

2.2 S-100互操作性

S-100ECDIS或者其他岸基應(yīng)用系統(tǒng)需同時(shí)顯示和操作基于S-100的不同數(shù)據(jù)產(chǎn)品和雷達(dá)信息等數(shù)據(jù)，因此易出現(xiàn)要素冗余、不一致、圖示重復(fù)等互操作性問題。

2016年S-100WG1上首次討論互操作性問題，提出了基于規(guī)則的互操作目錄的解決思路。2017年8月在韓國海洋工程研究所（KRISO）召開的S-100互操作研討會(huì)上首次明確互操作概念、互操作目錄以及驗(yàn)證程序，并形成S-100互操作規(guī)范0.1版。2017年11月的HSSC9為S-100互操作規(guī)范分配官方產(chǎn)品規(guī)范號(hào)S-98，修訂形成0.2版并被納入S-100工作組重點(diǎn)工作計(jì)劃。2018年S-100WG3修訂形成0.3版，并將標(biāo)準(zhǔn)改名為《S-100導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品互操作規(guī)范》（Specification for Data Product Interoperability in S-100 Navigation），2019年S-100WG4基于S-1004.0.0版再次修訂，審議并采納了來自丹麥、瑞典及美國等提交等百余條30余頁修訂意見并形成紅線版文件。2019年的HSSC11同意與IEC聯(lián)合召開S-100測試戰(zhàn)略會(huì)議（TSM）聯(lián)合開發(fā)S-98。2020年，S-100WG5考慮到互操作性的分階段實(shí)施對已有海上終端系統(tǒng)進(jìn)行軟件更新可能造成的負(fù)面影響，審議了TSM為簡化互操作性機(jī)制的所有修訂建議，最終決定將S-98的抽象部分移至S-100（第16部分）并重新調(diào)整S-98的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)互操作性。

綜合考慮數(shù)據(jù)用途、重要性、質(zhì)量精度等因素，S-100共定義0～4等5個(gè)互操作級別，具體如下：

級別0-無互操作性：所有的互操作均關(guān)閉。

級別1-交錯(cuò)處理：不同產(chǎn)品規(guī)范（包括S-101）的要素類型，通過顯示界面交錯(cuò)指定顯示，優(yōu)先顯示信息級別包含在互操作目錄中。

級別2-基于類型的選擇性和要素類替換處理：級別2支持級別1的所有功能，S-101作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，當(dāng)其他產(chǎn)品中的要素包含更詳細(xì)、精度更高的數(shù)據(jù)時(shí)，則該要素類型的優(yōu)先級可高于ENC 要素類型，并將ENC 要素進(jìn)行替換或全覆蓋處理，被覆蓋或替換的ENC 要素不再顯示。該級別下，替換處理僅適用于要素類型信息，不考慮空間屬性。

級別3-混合處理：級別3支持級別2和1的所有功能，S-101作為S-100產(chǎn)品數(shù)據(jù)堆棧的一個(gè)組成部分，其他產(chǎn)品規(guī)范中的要素實(shí)例優(yōu)于或增強(qiáng)ENC 要素實(shí)例內(nèi)容。該等級下，其他產(chǎn)品規(guī)范中的要素實(shí)例的空間屬性必須與ENC 要素實(shí)例相同?；旌咸幚砟軌虍a(chǎn)生新的要素實(shí)例，它不僅包含ENC與其他產(chǎn)品要素實(shí)例的主題特性，還可從源屬性中獲取部分值作為新要素實(shí)例的附加屬性內(nèi)容。對于新的要素實(shí)例，應(yīng)構(gòu)建對應(yīng)的要素目錄和圖示表達(dá)目錄，定義其要素類型和圖示信息。

級別4-空間操作：級別4支持級別3，2和1的所有功能，同時(shí)允許使用適當(dāng)?shù)目臻g篩選規(guī)則進(jìn)行空間查詢（確定相關(guān)子集）和操作（定義互操作結(jié)果）。

2.3 S-100合規(guī)級別

S-100WG3首次意識(shí)到存在因S-100合規(guī)性與ECDIS合規(guī)性差異而導(dǎo)致實(shí)施階段存在不確定性的可能，S-100WG4首次提出S-100合規(guī)性定義，并建議使用合規(guī)類別評價(jià)S-10X產(chǎn)品規(guī)范合規(guī)級別，S-100WG4還就“S-100合規(guī)性與ECDIS合規(guī)性不同”達(dá)成明確結(jié)論，并對S-100合規(guī)性提出四個(gè)級別原則。

S-100WG5提出不同系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)S-100應(yīng)用時(shí)對S-10X的產(chǎn)品規(guī)范有不同的要求：例如ECDIS對S-100數(shù)據(jù)產(chǎn)品的合規(guī)性要求較高，需完全符合S-100規(guī)定的建模、交換、編碼和圖示表達(dá)要求，而有的系統(tǒng)則可能僅需較低程度的合規(guī)性，譬如不需要基于S-100的交換方法。因此，為更好地說明產(chǎn)品規(guī)范和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的目的和用途，建議在S-10X產(chǎn)品規(guī)范中聲明S-100合規(guī)級別，并在S-100新版中對元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)維護(hù)等部分內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)修訂。

S-100WG5審議確定擬納入S-100新版的4級合規(guī)級別具體如下：

1級-符合S-100GFM模型：S-10X產(chǎn)品規(guī)范包含GFM模型，可從S-100 GI注冊表中獲取要素目錄，并符合S-100空間模型（第7部分和第8部分）。

2級-符合S-100非標(biāo)準(zhǔn)編碼：1級基礎(chǔ)上，S-10X產(chǎn)品規(guī)范符合S-100第11部分的最低要求。S-10X產(chǎn)品規(guī)范指定使用S-100第10部分中的編碼方法，或指定另一種編碼方法，包括如何映射到S-100 GFM。元數(shù)據(jù)符合S-100第4部分規(guī)則的擴(kuò)展。

3級-符合S-100標(biāo)準(zhǔn)編碼：2類基礎(chǔ)上，產(chǎn)品規(guī)范僅使用S-100第10部分中指定的編碼方法。

4級-3級基礎(chǔ)上符合S-100和遵循IMO顯示一致性要求，此外還要求：

a.元數(shù)據(jù)符合S-100第4部分元數(shù)據(jù)的要求;

b.產(chǎn)品規(guī)范包括IHO S-100 GI注冊表提供的圖示表達(dá)目錄;

c.產(chǎn)品規(guī)范包括S-100網(wǎng)絡(luò)安全的定義方法（至少包括數(shù)字簽名和加密方法）;

d.測試數(shù)據(jù)集嵌入產(chǎn)品規(guī)范中，或?qū)y試數(shù)據(jù)集單獨(dú)封裝。測試用例和相關(guān)材料至少與IHO S-64中的S-52/S-57/S62/S-63相當(dāng)）;

e.產(chǎn)品規(guī)范使用大地測量參數(shù)注冊表中的坐標(biāo)系統(tǒng)，符合S-100第6部分的要求;

f.產(chǎn)品規(guī)范包括IHO S-100 GI注冊表提供的警報(bào)和指示目錄;

g.產(chǎn)品規(guī)范符合IHO S-100 GI注冊表提供的互操作目錄。

3 結(jié) 語

“推進(jìn)海道測量支持海上安全高效航行”是IHO 2021-2026戰(zhàn)略計(jì)劃的首要目標(biāo)，該目標(biāo)的“提供海道測量產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)”等三項(xiàng)具體工作目標(biāo)及“發(fā)布S-100產(chǎn)品成員國比例及交付能力評估和S-10X產(chǎn)品規(guī)范應(yīng)用拓展”等五項(xiàng)對應(yīng)戰(zhàn)略績效指標(biāo)（SPI）都與S-100緊密關(guān)聯(lián)。

為實(shí)現(xiàn)“使IHO S-100框架成為現(xiàn)實(shí)”的工作任務(wù)，IHO計(jì)劃發(fā)布S-100實(shí)施戰(zhàn)略，IHO秘書處于2018年3月首次發(fā)布S-100實(shí)施戰(zhàn)略框架草案，并在最近連續(xù)兩次理事會(huì)會(huì)議（C2和C3）上均將S-100實(shí)施戰(zhàn)略作為重要研討事項(xiàng)。IHO秘書長和各成員國在支持S-100路線圖上做了“S-100的成果實(shí)施對于IHO的未來成果是至關(guān)重要的”的重要聲明，并建議IHO第二屆大會(huì)將S-100路線圖的維護(hù)作為重要優(yōu)先工作事項(xiàng)。

IMO計(jì)劃2024年1月在新的ECDIS實(shí)施S-模式，迫切需要“使IHO S-100框架成為現(xiàn)實(shí)”。但從S-100的技術(shù)就緒水平及互操作性，基于S-100的產(chǎn)品規(guī)范合規(guī)級別等三大關(guān)鍵內(nèi)容和努力方向看，S-100通用海道測量數(shù)據(jù)模型仍有大量重要且緊迫的修訂工作。建議以此為契機(jī)，密切加強(qiáng)S-100通用海道測量數(shù)據(jù)模型修訂追蹤研究與轉(zhuǎn)化工作，探索搭建S-100測試平臺(tái)，積極開展基于S-100的產(chǎn)品開發(fā)測試及和合規(guī)性評價(jià)，積累S-100標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)共享中國智慧。

參考文獻(xiàn)

[1] International Hydrographic Organization： S-100 4thEd，IHO Universal Hydrographic Data Model [S].2018.

[2] International Hydrographic Organization： https：//iho.int.

[3] International Maritime Organization： www.imo.org.

[4] the International Association of Lighthouse Authorities：www.iala-aism.org.

作者簡介：

熊娥，工程師，碩士，主要從事航海保障技術(shù)研究相關(guān)工作

鄔金，高級工程師，碩士，主要從事海洋測繪相關(guān)工作，（E-mail）13825086995@139.com