朱金鑫

【摘 要】本文深入分析了電子海圖導(dǎo)航應(yīng)用現(xiàn)狀、現(xiàn)存的應(yīng)用痛點(diǎn)及云計(jì)算技術(shù)發(fā)展概況，并針對現(xiàn)存應(yīng)用痛點(diǎn)提出解決思路，從而引入其中涉及的兩大航行導(dǎo)航數(shù)據(jù)生成的關(guān)鍵技術(shù)：電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片生成技術(shù)和電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包制作技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】電子海圖；電子海圖導(dǎo)航；云計(jì)算；瓦片海圖；離線包

一、電子海圖導(dǎo)航應(yīng)用現(xiàn)狀分析

數(shù)字化航海技術(shù)的迅速發(fā)展，GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、AIS、電子海圖、雷達(dá)、無線電通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)在航海領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，為船舶航行提供了更加安全可靠的技術(shù)保障。中國海事局電子海圖在保障我國沿海船舶航行安全的過程中，發(fā)揮著重要的作用。

然而，我國沿海漁船、小型運(yùn)輸船舶眾多，漁船將近100萬艘，小型運(yùn)輸船舶超過10萬艘。由于成本和船員素質(zhì)等原因，我國沿海大部分小型運(yùn)輸船舶和漁船還未能夠使用中國海事局電子海圖進(jìn)行船舶定位和導(dǎo)航，也沒有有效電子手段接收中國海事局發(fā)布的航海通告信息。

利用中國海事局電子海圖數(shù)據(jù)，制作可以滿足絕大多數(shù)低配船舶和涉海岸基用戶需求的電子航行示意圖瓦片，結(jié)合航海通告信息，通過云計(jì)算平臺、Web云端和智能手機(jī)云端進(jìn)行發(fā)布，可以有效解決中國海事局電子海圖服務(wù)和推廣過程中面臨的主要問題，為中國沿海航運(yùn)安全和效率做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。

然而，隨著電子海圖應(yīng)用的不斷推廣，以及用戶群體的不斷擴(kuò)大，近年來這種發(fā)布方式也暴露出一些不足，限制了中國海事電子海圖的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。主要表現(xiàn)在以下四個方面：

（1）沒有安裝電子海圖系統(tǒng)就無法使用電子海圖。中國沿海現(xiàn)有大量的低配小型船舶航行，如部分小型漁船、游艇和運(yùn)輸船舶等。這些船舶由于成本和人員素質(zhì)等問題，仍然主要依賴于紙質(zhì)海圖進(jìn)行定位和導(dǎo)航。

我國沿海漁船、小型運(yùn)輸船舶眾多，漁船將近100萬艘，小型運(yùn)輸船舶超過10萬艘。目前，中國海事局電子海圖主要為大中型運(yùn)輸船舶提供電子海圖數(shù)據(jù)服務(wù)，對于沿海一些小型運(yùn)輸船舶和漁船等，安裝和更新電子海圖的相對成本較高，導(dǎo)致裝船數(shù)量占比較低。另外，小型運(yùn)輸船舶和漁船的船員往往文化程度較低，對功能復(fù)雜的電子海圖系統(tǒng)往往有排斥心理，這也是電子海圖系統(tǒng)未能在小型運(yùn)輸船舶和漁船上普及的一個原因。

（2）個人用戶不能使用。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能手機(jī)的普及，基于地圖的定位和導(dǎo)航應(yīng)用已非常普及，但還不能在智能手機(jī)上利用中國海事局電子海圖進(jìn)行定位和導(dǎo)航。

（3）岸基機(jī)構(gòu)用戶使用成本較高。比如，為了使用中國海事局電子海圖進(jìn)行船舶監(jiān)控和調(diào)度，岸基機(jī)構(gòu)用戶需要建立專門的電子海圖顯示系統(tǒng)，提高了使用的成本。

（4）由于“中國海事航海圖書資料發(fā)行網(wǎng)站”使用了傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)，運(yùn)行速度和系統(tǒng)容量已無法適應(yīng)用戶需求。

二、電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片生成技術(shù)

基于當(dāng)前電子海圖導(dǎo)航應(yīng)用現(xiàn)狀、現(xiàn)存的應(yīng)用痛點(diǎn)及云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，利用中國海事局電子海圖數(shù)據(jù)，制作可以滿足絕大多數(shù)低配船舶和涉海岸基用戶需求的電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)包，并通過云計(jì)算平臺、Web云端和智能手機(jī)云端進(jìn)行發(fā)布，使低配船舶和涉海岸基用戶能在通過智能設(shè)備進(jìn)行航行導(dǎo)航，則顯得尤為迫切。其中涉及到的電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片生成技術(shù)、電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包制作技術(shù)則是航行導(dǎo)航數(shù)據(jù)生成的關(guān)鍵技術(shù)。

電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片生成工具的建設(shè)需要完成電子海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入，海圖數(shù)據(jù)自動更新和瓦片快速生成三大方面的建設(shè)。

（1）電子海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入

上海海圖中心目前可以出版IHO S57格式的電子海圖（ENC）數(shù)據(jù)及其加密S63數(shù)據(jù)，本次研究使用S57格式的數(shù)據(jù)。

ENC是由國家官方機(jī)構(gòu)發(fā)布的、專供ECDIS使用的、符合國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。S-57規(guī)定了各國水文機(jī)構(gòu)之間及他們和相關(guān)設(shè)備生廠商或海員等之間進(jìn)行水文數(shù)據(jù)傳輸或交換的標(biāo)準(zhǔn)。

本次研究中，電子海圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入是指將上海海圖中心出版的IHO S57格式的電子海圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部格式SENC（系統(tǒng)ENC）。

（2）電子海圖數(shù)據(jù)自動更新

為方便使用，系統(tǒng)工具提供電子海圖自動更新模塊確保海圖數(shù)據(jù)的即時完整性。電子海圖自動更新步驟：

①自動獲取最新電子海圖版本信息；

②匹配本地電子海圖版本信息，對本地較早版本數(shù)據(jù)，自動下載電子海圖數(shù)據(jù)文件；

③自動更新系統(tǒng)SENC。

（3）電子航行示意圖瓦片快速生成

在獲得了最新的電子海圖數(shù)據(jù)以后，系統(tǒng)支持前端應(yīng)用系統(tǒng)提交查詢航行水域經(jīng)緯度范圍信息，實(shí)時查詢電子海圖數(shù)據(jù)庫，根據(jù)S-52標(biāo)準(zhǔn)快速繪制生成電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片并返回。

三、電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包制作技術(shù)

由于本研究最終系統(tǒng)實(shí)例的海圖資源是通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器請求獲得，當(dāng)手機(jī)處于無移動網(wǎng)絡(luò)的情況下就無法從服務(wù)器獲取海圖資源。船舶在海域中航行，當(dāng)離開岸基很遠(yuǎn)時就不在移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，失去網(wǎng)絡(luò)后系統(tǒng)實(shí)例則無法從服務(wù)器中獲取海圖圖片，從而無法正常的正常使用系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)行定位導(dǎo)航。為了使用戶能夠在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下仍然可以進(jìn)行定位導(dǎo)航，需要開發(fā)系統(tǒng)實(shí)例的離線包。

電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包的研究目標(biāo)是保證系統(tǒng)實(shí)例在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下仍然可以使用，用戶在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中下載需要的海圖離線包到智能設(shè)備本地中進(jìn)行存儲。當(dāng)處于無移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用戶可以通過已下載的海圖離線包進(jìn)行定位導(dǎo)航。

電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包制作工具根據(jù)主要功能可以分為兩個模塊，分別是自定義下載模塊和預(yù)定義下載模塊。

離線數(shù)據(jù)包制作工具的建設(shè)基于Java開發(fā)，選擇JDK7作為開發(fā)環(huán)境。獲取用戶選擇區(qū)域的參數(shù)計(jì)算該區(qū)域內(nèi)的海圖瓦片數(shù)據(jù)，通過HttpClient請求相關(guān)的瓦片圖數(shù)據(jù)，并保存在指定路徑的文件夾內(nèi)。離線數(shù)據(jù)包瓦片圖大小是256*256像素的圖片格式。

四、結(jié)語

當(dāng)前我國沿海大量低配船舶和涉海岸基用戶對電子海圖導(dǎo)航需求迫切，本文所研究的電子海圖導(dǎo)航示意圖瓦片生成技術(shù)以及電子海圖導(dǎo)航示意圖離線包制作技術(shù)，為解決該需求提供數(shù)據(jù)支持的技術(shù)基礎(chǔ)，用戶通過預(yù)先下載電子海圖離線數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)在近海無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的航行定位導(dǎo)航功能，為電子海圖更好的服務(wù)用戶打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張淑凈，電子海圖-整合式導(dǎo)航資訊系統(tǒng)[M]，五南出版社，2009

[2]張吉平，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)[M]，大連海事大學(xué)出版社，2014

[3]王秋瀅，船用調(diào)制型慣性導(dǎo)航及其組合導(dǎo)航技術(shù)[M]，國防工業(yè)出版社，2017

[4]梁勇 （Y.Daniel Liang），計(jì)算機(jī)科學(xué)叢書：Java語言程序設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇）[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2015endprint