周毅儀

(廣東海事局海測(cè)大隊(duì),廣東廣州 510320)

基于多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的海事空間信息服務(wù)研究

周毅儀

(廣東海事局海測(cè)大隊(duì),廣東廣州 510320)

海事信息服務(wù)需要空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支持,就如何為海事管理及相關(guān)應(yīng)用部門(mén)提供海事空間信息服務(wù)的問(wèn)題,提出一個(gè)基于多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的海事空間信息服務(wù)平臺(tái)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(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)及其對(duì)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(jì)了一個(gè)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(cè)量生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù);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(duì)于海事監(jiān)管,空間信息共享平臺(tái)不但實(shí)現(xiàn)了多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的信息整合,而且能為各部門(mén)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(kù)應(yīng)用等技術(shù)共享海事空間信息,更好地為實(shí)際應(yīng)用服務(wù),是目前急需研究解決的問(wèn)題。本文圍繞如何實(shí)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(gè)基于多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的海事空間信息服務(wù)平臺(tái)搭建的技術(shù)方案。

二、多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(chēng)、水下要素名稱(chēng)、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(tái)、海底管線等;○11岸邊的建筑工程,如驗(yàn)潮站、防波堤等 。

近年來(lái),海事測(cè)繪系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)有：

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

HPD用于海圖的生產(chǎn)及海圖資料的存儲(chǔ),是一套完整的航測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案,對(duì)航測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化的數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí),HPD是連續(xù)的空間數(shù)據(jù)庫(kù),各比例尺海圖數(shù)據(jù)無(wú)縫連接,HPD所管理的空間數(shù)據(jù)具有多源、多尺度、多時(shí)相的特點(diǎn)。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(kù)的空間信息按不同的比例層和不同的要素需求通過(guò)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(mén)使用。

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

CAR IS公司的BathyDataBASE(BDB)是專(zhuān)門(mén)用于處理和存儲(chǔ)水深數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù),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(cè)資料相當(dāng)龐大,每種儀器測(cè)量的資料格式亦不盡相同,因此需要一個(gè)可以整合大量資料的資料庫(kù)系統(tǒng),BDB提供了強(qiáng)大的資料庫(kù)管理能力。

3.測(cè)繪資料數(shù)據(jù)庫(kù)

測(cè)繪資料數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)沒(méi)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(guò)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(kù)

水文數(shù)據(jù)庫(kù)包括了潮汐站點(diǎn)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳回的潮汐、水溫、鹽度、風(fēng)向、流向及能見(jiàn)度等數(shù)據(jù),通過(guò)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(duì)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(zhuān)題數(shù)據(jù),如 AutoCAD、ENC、RNC、GeoTIFF、JPEG等;包括實(shí)體模型、圖像、視頻、動(dòng)畫(huà)、文本或其他有用信息的鏈接;包括動(dòng)態(tài)的臨時(shí)數(shù)據(jù),如A IS、VTS的船舶軌跡流向等;包括通過(guò)W iki交換采集的數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)源通過(guò)建立專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)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(mén)和海上通航使用。

如圖 1所示,多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)是基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù),通過(guò)海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)航標(biāo)、錨地、航道、警戒區(qū)等專(zhuān)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(wú)逢集成和實(shí)時(shí)動(dòng)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(diǎn),使用戶可以從WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)瀏覽地理信息數(shù)據(jù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)、制作專(zhuān)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(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的集成管理

三、通過(guò) 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(shí)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(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成。通過(guò) SFE可以建立地理空間數(shù)據(jù)發(fā)布數(shù)據(jù)庫(kù), SFE提供符合開(kāi)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(shí)語(yǔ)言(G ML),借助 SFE可以支持客戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)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(guò)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(wèn)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(wú)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(cè)、緊急災(zāi)害車(chē)輛監(jiān)控及為改善交通之車(chē)輛監(jiān)控等應(yīng)用。

4)數(shù)據(jù)庫(kù)連接需設(shè)定 PO I(Points of Interest)圖層,可與數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)框架對(duì)各種不同類(lèi)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(tái)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(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)可實(shí)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(cè)繪的本質(zhì)是服務(wù),海事空間信息服務(wù)平臺(tái)是在多源海事空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下通過(guò)Web服務(wù)、OGC標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)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(shí)時(shí)水文、應(yīng)急搜救等專(zhuān)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(guò)WWW功能得以擴(kuò)展。從WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn),Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的海洋地理信息數(shù)據(jù)、海事專(zhuān)題數(shù)據(jù),制作專(zhuān)題圖,提供專(zhuān)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(dòng)

位置服務(wù)

考慮到航海安全保障的重要性,通過(guò)在產(chǎn)品設(shè)備上安裝移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)上網(wǎng)模塊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對(duì)產(chǎn)品中數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新?？捎糜诖?duì)的監(jiān)控系統(tǒng)、海上定位、導(dǎo)航等。

3.海圖實(shí)時(shí)更新服務(wù)

基于數(shù)據(jù)庫(kù)的 web服務(wù)方式優(yōu)點(diǎn)之一是可以實(shí)時(shí)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(dòng)下載服務(wù),定時(shí)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(kù)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(wèn)、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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理,作為圖上興趣點(diǎn)(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(lái)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(kù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口,為最終用戶提供訪問(wèn)、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(shí)時(shí) 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(yǔ)

隨著 Google Earth、MSN Virtual Earth、Web2.0、網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)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(chǔ)和分發(fā),實(shí)現(xiàn)空間信息的實(shí)時(shí)在線更新和按需服務(wù),一個(gè)新的地理信息時(shí)代悄然而來(lái)。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(diǎn)發(fā)展到面,如通過(guò)Web服務(wù)或數(shù)據(jù)接口形式提供實(shí)時(shí)海圖信息服務(wù)、船舶監(jiān)控及實(shí)時(shí)水文信息服務(wù)等,以此為基礎(chǔ),結(jié)合多源海道測(cè)繪數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì),為海事部門(mén)以及社會(huì)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(jí)工程師,主要從事海洋測(cè)繪、信息管理工作。