王 昭 董 江 任 福

1 天津海事測(cè)繪中心，天津，300220 2 武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢，430079 3 武漢大學(xué)地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430079 4 自然資源部數(shù)字制圖與國(guó)土信息應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430079

海圖是以海洋及其毗鄰的陸地為描繪對(duì)象的一類地圖，是地圖的一個(gè)比較特殊的分支。海圖和地圖既有許多共性，又存在不少差異，這些差異構(gòu)成了海圖獨(dú)特的使用風(fēng)格和應(yīng)用價(jià)值。航海圖是指供艦艇定制航行計(jì)劃、選取錨地、航行中定位并標(biāo)繪航線，以保證航行安全的標(biāo)準(zhǔn)化海圖。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，航海圖與海圖是同一概念，隨著海圖應(yīng)用需求的不斷拓展和海圖種類的不斷增加，航海圖作為一種相對(duì)專門服務(wù)于航海活動(dòng)的圖種而逐漸獨(dú)立出來，至今為止，也是出版數(shù)量最多、應(yīng)用最廣、最主要的海圖類型。

航海是全球性的活動(dòng)，是關(guān)乎海上人命安全的高危險(xiǎn)作業(yè)，作為國(guó)際航海體系中最基礎(chǔ)的國(guó)際公約《1974年國(guó)際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea 1974，SOLAS 1974）明確規(guī)定海圖是海上航行的必備資料，并要求各締約國(guó)政府應(yīng)組織安排海道測(cè)量數(shù)據(jù)的收集和編制、出版，并更新海上安全航行所需的航海資料。20世紀(jì)80年代末，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（electronic chart display and information system，ECDIS）概念被首次提出并應(yīng)用于航海后，國(guó)際海事組織（International Maritime Organization，IMO）的決議規(guī)定：ECDIS 可以作為SOLAS 1974 所要求的紙質(zhì)海圖的等價(jià)物。進(jìn)入信息與通信技術(shù)（information and communications technology，ICT）時(shí)代后，ECDIS 和電子海圖得到了迅猛發(fā)展，大有代替紙質(zhì)海圖的趨勢(shì)，因此紙質(zhì)海圖的未來引起了航海界的廣泛討論［1］。

對(duì)紙質(zhì)海圖未來的討論來源于國(guó)際海道測(cè)量組織（International Hydrographic Organization，IHO）2012年舉辦的海圖標(biāo)準(zhǔn)化和紙質(zhì)海圖工作組第九次會(huì)議，會(huì)議呼吁編制一份遠(yuǎn)景性文件《紙質(zhì)海圖的未來》，探討在電子海圖時(shí)代紙質(zhì)海圖面臨的一系列重大問題。這項(xiàng)任務(wù)在航海制圖工作組的工作計(jì)劃中被列為高度優(yōu)先項(xiàng)目A16。后續(xù)，工作組主席和諸多專家聯(lián)合撰寫了一篇論文，并在2020年8月提交給IHO，形成最終報(bào)告［2］。

與紙質(zhì)海圖面臨的挑戰(zhàn)類似，在地圖界也出現(xiàn)了由數(shù)字地圖發(fā)展帶動(dòng)的技術(shù)和理念革命。為此，高?。?，4］提出“地圖四面體”觀點(diǎn)：數(shù)字地圖對(duì)地圖學(xué)的影響不僅僅是地圖生產(chǎn)過程的“全數(shù)字化”，地圖學(xué)的研究領(lǐng)域發(fā)生了明顯的變化，由“地圖學(xué)三角形”變?yōu)椤暗貓D學(xué)四面體”，通過“實(shí)地-地圖”“讀者-地圖”“讀者-實(shí)地”“數(shù)字地圖-地圖”“數(shù)字地圖-實(shí)地”“數(shù)字地圖-讀者”6 對(duì)關(guān)系，厘清了地圖學(xué)的研究?jī)?nèi)容，通過大框架決定了地圖學(xué)生存的相對(duì)穩(wěn)定性，對(duì)理解地圖學(xué)是十分重要的。

地圖四面體的研究提升了人類對(duì)地圖學(xué)這一古老學(xué)科的理解和認(rèn)識(shí)，本文通過“實(shí)地-地圖-數(shù)字地圖-讀者”框架模型，建立航海圖四面體模型，并在此框架下，分析探討航海圖發(fā)展中關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步探討在ICT 時(shí)代航海圖發(fā)展的未來。

1 海圖和電子海圖發(fā)展脈絡(luò)

早在原始社會(huì)，人類在海洋上活動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生了對(duì)海圖的需要，海圖最初與區(qū)域/全球性地圖結(jié)伴而行。歐洲文藝復(fù)興以后，航海貿(mào)易迅速發(fā)展，以描繪航海相關(guān)信息及沿岸目標(biāo)為主的航海圖隨之發(fā)展，并形成了現(xiàn)代航海圖的雛型［5］，由此逐漸成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的圖種。世界范圍內(nèi)現(xiàn)代航海圖生產(chǎn)已有約200年的歷史，航海圖的內(nèi)容不斷完善，每一次革新都伴隨著人類使用工具、認(rèn)知自然的一次飛躍。1921年政府間組織——IHO 的成立，使得出版標(biāo)準(zhǔn)化的航海圖成為國(guó)家義務(wù)，航海制圖符號(hào)逐步系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)具有高度權(quán)威性、統(tǒng)一性的紙質(zhì)海圖成為各國(guó)海道測(cè)量官方機(jī)構(gòu)（Hydrographic Officers，HOs）的法定職責(zé)，通常都由政府或海軍的專門機(jī)構(gòu)承擔(dān)。當(dāng)前紙質(zhì)海圖生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是IHO 幾十年合作標(biāo)準(zhǔn)化工作的結(jié)果，《IHO S-4 國(guó)際海圖（INT海圖）法規(guī)和海圖規(guī)范》成為世界范圍內(nèi)認(rèn)可的航海圖編繪技術(shù)要求。在海圖圖式方面，INT 1 目前采用了德國(guó)聯(lián)邦海事和海道測(cè)量局的Karte 1 標(biāo)準(zhǔn)作為示例，各國(guó)HOs 也開發(fā)了各自的海圖圖式，這些圖式基本上遵循INT 1 的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、符號(hào)，甚至縮寫。通過以上標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，航海者可以通過較為一致的海圖標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確地解釋海圖所要傳達(dá)的各類信息。

隨著電子海圖的出現(xiàn)，海圖面臨著最新一次的變革。最早的電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)雛形是1967年出現(xiàn)的“視頻航跡標(biāo)繪儀”（ video track plotter，VTP）。它結(jié)合了定位儀與海圖標(biāo)繪功能，電子海圖內(nèi)容非常粗糙，僅是標(biāo)繪航跡的背景。20世紀(jì)80年代中期，各種基于電子海圖的集成式導(dǎo)航信息系統(tǒng)開始蓬勃發(fā)展，但這些設(shè)備很難得到官方承認(rèn)，直到ECDIS 概念的出現(xiàn)，電子海圖從設(shè)備到數(shù)據(jù)才逐步取得業(yè)界共識(shí)。在政策層面，1986年7月IMO 和IHO成立了ECDIS 協(xié)調(diào)小組，共同研究ECDIS 相關(guān)性能標(biāo) 準(zhǔn)。 1995年11月，IMO 第19 屆 大 會(huì) 正 式 批 準(zhǔn)“IMO ECDIS 性能標(biāo)準(zhǔn)”，并規(guī)定ECDIS 可以作為SOLAS 1974 所要求的紙質(zhì)海圖的等價(jià)物。在技術(shù)層面，1987年6月由挪威等北歐國(guó)家發(fā)起著名的北海工程實(shí)驗(yàn)，直接推動(dòng)了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，一個(gè)是《IHO S-52 ECDIS 海圖內(nèi)容和顯示規(guī)范》，側(cè)重海圖的內(nèi)容、顯示方法、改正實(shí)施以及ECDIS 性能；另一個(gè)是《IHO S-57 數(shù)字海道測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了電子海圖具體的物標(biāo)分類編碼、數(shù)據(jù)交換格式等內(nèi)容。此外，IHO 還發(fā)布了一些其他輔助性標(biāo)準(zhǔn)，如針對(duì)數(shù)據(jù)有效性檢核的S-58、針對(duì)光柵海圖的S-61、針對(duì)數(shù)據(jù)加密的S-63、針對(duì)電子海圖生產(chǎn)的S-65等［6］。一般認(rèn)為，ECDIS 包括兩部分：電子海圖數(shù)據(jù)及包括軟件和硬件的應(yīng)用系統(tǒng)。ECDIS 應(yīng)用的數(shù)據(jù)是電子航海圖（electronic navigational chart，ENC），ENC 必須由IHO 認(rèn)可的各國(guó)HOs 生產(chǎn)，數(shù)據(jù)編碼、物標(biāo)/屬性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、格式等必須符合S-57 標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涵蓋紙質(zhì)海圖上所有與航行有關(guān)的信息。

在生產(chǎn)ENC 的過程中，各國(guó)路線較為類似，形成了兩種模式，如圖1 所示。第一種模式在傳統(tǒng)紙質(zhì)海圖生產(chǎn)基礎(chǔ)上，引入計(jì)算機(jī)輔助制圖（computer aided mapping，CAM）的相關(guān)技術(shù)，逐漸實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)制圖的方式生產(chǎn)數(shù)字海圖，數(shù)字海圖是ENC 產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照S-57 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、編碼對(duì)照和加注屬性，進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，從而形成ENC，這種模式可以稱為“數(shù)字海圖模式”。在數(shù)字海圖時(shí)代，中國(guó)海事局采用CARIS+MapGIS（早期用于加注漢字注記）軟件作為數(shù)字海圖生產(chǎn)軟件，中國(guó)人民解放軍海軍司令部航海保證部的數(shù)字海圖生產(chǎn)軟件為Arc/Info。第二種模式可以稱為“電子海圖模式”，由于具有易于分發(fā)、更新等優(yōu)勢(shì)，ENC 的需求穩(wěn)步增長(zhǎng)，一些HOs 逐漸過渡到通過海道測(cè)量產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一生產(chǎn)ENC 和紙質(zhì)海圖產(chǎn)品［7］。這些數(shù)據(jù)庫(kù)通常采用S-57 標(biāo)準(zhǔn)作為編碼基礎(chǔ)，與ENC 具有天然的相近性，ENC 由原來生產(chǎn)流程的“后端”逐漸變?yōu)椤扒岸恕?，并且在航海圖書產(chǎn)品中逐漸代替紙質(zhì)海圖成為核心。

圖1 ENC 生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變Fig.1 Change of Production Model for ENC

2 航海圖四面體模型

傳統(tǒng)地圖學(xué)理論對(duì)海圖發(fā)展有很好的借鑒作用，基于地圖四面體模型，在ICT 時(shí)代發(fā)展形成航海圖四面體模型，如圖2 所示。四面體的每一個(gè)面涉及海圖發(fā)展相關(guān)層面的具體問題，為梳理總結(jié)海圖發(fā)展的相關(guān)問題提供了理論框架。

圖2 航海圖四面體模型Fig.2 Nautical Chart Tetrahedron Model

需要注意的是：①在航海圖中，其他格式或者形式的數(shù)字海圖由于缺乏穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源，在航?？臻g信息服務(wù)領(lǐng)域沒有得到廣泛應(yīng)用，因此本文不再采用比較廣義的數(shù)字海圖概念，而是采用更加具體的ENC 作為論述對(duì)象。②在計(jì)劃航程和繪制航程時(shí)，航海者通常需要固定船位，并將其標(biāo)繪在紙質(zhì)海圖上（ECDIS 也必須包含類似功能），因此，在本模型中用用圖者概念代替讀圖者。③柵格電子海圖（raster navigational chart，RNC）是以柵格形式（也就是通常所說的圖像方式）表示的數(shù)字海圖，通常由紙質(zhì)海圖掃描得到，雖然是以電子形式存在，但在本文中將其認(rèn)為是紙質(zhì)海圖的翻版，而不是電子海圖。

2.1 實(shí)地-紙質(zhì)海圖-用圖者

“實(shí)地-紙質(zhì)海圖-用圖者”是傳統(tǒng)海圖一個(gè)完整的“生產(chǎn)-使用”鏈條，反映了傳統(tǒng)紙質(zhì)海圖在信息傳輸和海圖信息服務(wù)兩個(gè)層面的問題。

海圖是海洋空間信息的載體和傳輸工具，其制作過程可以理解為一個(gè)編碼過程，使用過程可以理解為一個(gè)解碼過程，海圖作為信息傳遞的通道和載體，通過兩個(gè)轉(zhuǎn)換過程將海洋地理區(qū)域環(huán)境、海圖、制圖者和用圖者聯(lián)系起來，形成一個(gè)相互作用的完整體系，這是經(jīng)典的地圖傳輸理論在航海圖傳輸中的一般映射。將海圖視為信息傳遞的工具，針對(duì)滿足全球航行的需求，在IHO 技術(shù)框架下，海圖實(shí)現(xiàn)了高度的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)了不同語(yǔ)言、不同文化對(duì)世界范圍內(nèi)航海涉及的海洋空間信息比較一致的認(rèn)知。

如果說過去100年，IHO 致力于海圖信息傳輸?shù)恼_性、有效性，近20年，海道測(cè)量界越來越關(guān)注海圖信息傳輸?shù)男屎涂色@取性，隨之產(chǎn)生了按需打?。╬rint on demand ，POD）和網(wǎng)絡(luò)海圖服務(wù)。建立在海圖出版數(shù)據(jù)分布式快速更新基礎(chǔ)上的海圖POD 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了紙質(zhì)海圖無庫(kù)存按需打印的新方式［8］。航海圖需要時(shí)刻保持最新，傳統(tǒng)分發(fā)模式下，在一個(gè)海圖版次周期內(nèi)，一次性批量印刷海圖，后續(xù)分發(fā)過程中，手工更新、改正信息，準(zhǔn)確性和效率大打折扣。而POD 技術(shù)作為一種復(fù)制和分發(fā)紙質(zhì)海圖的新方式，復(fù)制通常由數(shù)字打印機(jī)或繪圖儀進(jìn)行，配送可由海圖代理機(jī)構(gòu)就近開展，從而消除改正信息更新和紙海圖更新之間的時(shí)間延遲，滿足了紙質(zhì)海圖及時(shí)更新的需求。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)海圖服務(wù)雖然采用的是數(shù)字形式，但基本模式和紙質(zhì)海圖相似，還是通過網(wǎng)絡(luò)媒介共享海圖瓦片數(shù)據(jù)，從而為行業(yè)提供信息瀏覽、信息查詢服務(wù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)標(biāo)注以及數(shù)據(jù)自動(dòng)同步和共享功能。

2.2 實(shí)地-紙質(zhì)海圖-電子海圖

紙質(zhì)海圖和電子海圖都是描述實(shí)地的模型，與載體形式的差異相比，其更本質(zhì)的不同是兩者數(shù)據(jù)組織模式的不同，因此“實(shí)地-紙質(zhì)海圖-電子海圖”這一層面更加突出的矛盾是怎樣利用模型描述實(shí)地，這一矛盾也深刻影響數(shù)字海圖模式向電子海圖模式轉(zhuǎn)換的生產(chǎn)方式。

在傳統(tǒng)的數(shù)字海圖模式下，在電子海圖與紙質(zhì)海圖之間建立海圖圖式與S-57 數(shù)據(jù)編碼的對(duì)照關(guān)系，通過S-57 規(guī)定的幾何圖元、物標(biāo)以及物標(biāo)的屬性、屬性值來描述海圖符號(hào)，在這個(gè)過程中還需要通過資料收集、數(shù)據(jù)分析和外業(yè)調(diào)繪等手段獲取海圖符號(hào)所不能表達(dá)的屬性或?qū)傩灾?。在電子海圖模式下，需要用一套源數(shù)據(jù)支持不同海道測(cè)量產(chǎn)品，真實(shí)世界的地理實(shí)體以對(duì)象（物標(biāo)）的形式在數(shù)據(jù)庫(kù)中以信息存儲(chǔ)起來，數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)是建立“無縫的”海道測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在電子海圖產(chǎn)品中，按照電子海圖符號(hào)顯示，屬性信息可被查詢，而對(duì)于紙質(zhì)海圖，則需要一個(gè)與之前模式相反的過程，即通過物標(biāo)和屬性，從海圖圖式選擇一個(gè)合適的符號(hào)來進(jìn)行可視化。從這個(gè)意義上講，形式化地表達(dá)制圖知識(shí)尤為重要，即通過大量豐富的要素?cái)?shù)據(jù)確定各類要素采用的符號(hào)［9］。目前S-57 物標(biāo)/屬性和S-4 符號(hào)/圖例之間還缺乏標(biāo)準(zhǔn)和完整的映射方法，上述兩個(gè)方向的對(duì)照關(guān)系還不能自動(dòng)建立，還需要更復(fù)雜的，通過統(tǒng)一建模語(yǔ)言（unified modeling language，UML）處理的過程，這也成為目前紙質(zhì)海圖和電子海圖轉(zhuǎn)換研究的熱點(diǎn)。同時(shí)，在制圖數(shù)據(jù)庫(kù)建立、空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、要素符號(hào)化的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行注記自動(dòng)配置、海圖要素關(guān)系處理以及地圖整飾，這些都需要制圖知識(shí)庫(kù)的支持［10］，而海圖制圖知識(shí)庫(kù)的形成也成為紙質(zhì)海圖生產(chǎn)的關(guān)鍵。

需要注意的是，這種“實(shí)地-紙質(zhì)海圖-電子海圖”關(guān)系的變化，在未來將極大影響海道測(cè)量方式。一方面，從發(fā)展趨勢(shì)上看，ICT 時(shí)代海圖生產(chǎn)逐步與海道測(cè)量實(shí)現(xiàn)縱向分離：傳統(tǒng)上，海圖生產(chǎn)是海道測(cè)量的唯一目的，海道測(cè)量的測(cè)量需求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法手段都或多或少受到海圖生產(chǎn)的制約；未來海道測(cè)量目的將轉(zhuǎn)化為獲取海洋相關(guān)信息，并將獲取的信息進(jìn)行有效管理，海圖制圖不再僅僅作為海道測(cè)量的后續(xù)工序，而是作為海洋相關(guān)信息的可視化表達(dá)手段，將綜合更多、更廣泛的信息，以更為快捷的方式進(jìn)行生產(chǎn)。另一方面，海道測(cè)量的組織方式也將逐步轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)海圖沒有固定的比例尺劃分（根據(jù)海圖用途和制圖區(qū)域而定）和分幅（主要沿海岸線和航線劃分）［11］，海道測(cè)量按照?qǐng)D幅開展，因此，海域因圖幅范圍劃分而成為具有不同密度的“塊”，使得海圖覆蓋不連續(xù)、不均勻。而在電子地圖模式下，要素按照實(shí)體/區(qū)域方式管理模式，對(duì)不同實(shí)體/區(qū)域采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取手段，要素的信息粒度只與實(shí)體/區(qū)域相關(guān)。因此，在國(guó)際范圍內(nèi)，一些國(guó)家采用了新的、規(guī)則的網(wǎng)格化ENC 單元分幅規(guī)則，并將取代原有的不規(guī)則的、基于紙海圖的ENC 單元，這種變化將進(jìn)一步影響紙質(zhì)海圖和電子海圖生產(chǎn)模式。

2.3 紙質(zhì)海圖-電子海圖-用圖者

從用圖者的視角來看，由紙質(zhì)海圖變化到電子海圖涉及兩方面的重要因素：

1）從航行規(guī)則層面講，SOLAS 1974 要求：所有船舶不論大小，均須備有海圖和航海出版物，以規(guī)劃和顯示船舶預(yù)定航程的路線，并在整個(gè)航程中劃定和監(jiān)測(cè)位置。第一階段，ECDIS 被接受為符合公約的海圖配備要求。第二階段，IMO 規(guī)定了國(guó)際航行船舶ECDIS 強(qiáng)制配備實(shí)施時(shí)間表（截至2018年7月，已完成向ECDIS 的過渡期），同時(shí)明確可將適當(dāng)開本的紙質(zhì)海圖作為ECDIS 的備用，亦可接受其他類型ECDIS 作為備份。航行規(guī)則的要求導(dǎo)致紙質(zhì)海圖的銷售量和使用量正在下降，而電子海圖的使用量正在增加。

2）對(duì)用圖者而言，ECDIS 雖然功能強(qiáng)大，但其系統(tǒng)本身的局限性和船員的不恰當(dāng)使用也影響著航行安全［12］。一方面，IMO 要求船長(zhǎng)和值班駕駛員要進(jìn)行系統(tǒng)的ECDIS 操作培訓(xùn)，學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)經(jīng)過船旗國(guó)批準(zhǔn)，并獲得相應(yīng)證書，相對(duì)于傳統(tǒng)紙質(zhì)海圖應(yīng)用，ECDIS 提高了航海者的素質(zhì)要求。另一方面，在ECDIS 中還有許多具體的技術(shù)細(xì)節(jié)也需要航海者以新的視角去考量和決策，例如過度縮放對(duì)安全航行的危害性：對(duì)紙質(zhì)海圖而言，比例尺與其預(yù)期航海用途之間存在特定關(guān)系，用點(diǎn)狀符號(hào)表達(dá)的礙航物與實(shí)地大體相當(dāng)；但對(duì)于ENC，在編輯比例尺（較小的比例尺）下的點(diǎn)狀符號(hào)，如果經(jīng)過“過度縮放”，由于點(diǎn)狀符號(hào)尺寸沒有變化，符號(hào)代表的尺寸可能小于或者大于要素實(shí)際尺寸，就會(huì)使得航海者錯(cuò)誤估計(jì)礙航物到船舶的距離，進(jìn)而導(dǎo)致事故。這些使用層面的變化都需要用圖者更加充分地了解紙質(zhì)海圖與電子海圖在應(yīng)用中的區(qū)別。

2.4 實(shí)地-電子海圖-讀圖者

“實(shí)地-電子海圖-讀圖者”層面，以電子海圖為中心連接實(shí)地和用圖者兩端，集中反映了在現(xiàn)代和未來航海中的電子海圖以及ECDIS 體現(xiàn)的作用和應(yīng)用趨勢(shì)。電子海圖是未來智能航海中各類參考信息顯示的地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，隨著智能船舶的快速發(fā)展，必將有更多創(chuàng)新的理念和技術(shù)不斷影響電子海圖導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用形態(tài)［13］。

在IMO NAV53 會(huì)議上明確了e-Navigation 的定義：通過電子方式在船舶和岸上協(xié)調(diào)收集、集成、交換、顯示和分析海事信息，以增強(qiáng)船舶從碼頭至碼頭之間的航行及相關(guān)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)海上安全、保安和海上環(huán)境保護(hù)的目的，其基本架構(gòu)如圖3 所示。ECDIS 成為e-Navigation 中信息顯示和控制的基礎(chǔ)，是各類信息收集、處理、交換的中樞，ENC 成為各類信息整合和顯示的平臺(tái)和載體，是人機(jī)界面（信息顯示和控制平臺(tái)）中的主要內(nèi)容，為實(shí)現(xiàn)航行安全、環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著更大作用。IHO 制定發(fā)布了《IHO S-100通用海洋測(cè)繪數(shù)據(jù)模型》，為海洋測(cè)繪地理信息提供了一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，保證海洋地理信息與其他標(biāo)準(zhǔn)地理信息的交換和共享，從應(yīng)用角度構(gòu)建了新一代電子海圖及相關(guān)數(shù)字化海事產(chǎn)品和服務(wù)的基礎(chǔ)框架，在新的框架下可以有效支持影像數(shù)據(jù)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)以及海上空間基礎(chǔ)設(shè)施所涉及的更廣泛的航海支撐數(shù)據(jù)和產(chǎn)品，并加載海事服務(wù)集服務(wù)。在這些產(chǎn)品和服務(wù)中，S-101 電子海圖處于應(yīng)用的核心地位，其他數(shù)據(jù)均會(huì)以一種疊加或融合（可視化互操作）的方式“覆蓋”在電子海圖之上，進(jìn)行綜合顯示［14］。同時(shí)，將海圖信息和航線和海上安全信息以一種協(xié)調(diào)的數(shù)字化方式疊加顯示，利用實(shí)時(shí)采集的潮汐水位對(duì)海圖進(jìn)行更新，并為船舶提供實(shí)時(shí)的海上動(dòng)態(tài)安全息，將大大提高船舶的航行安全性［15］。

圖3 e-Navigation 架構(gòu)Fig.3 Framework of e-Navigation

3 結(jié)束語(yǔ)

海圖是當(dāng)前最重要的海洋地理信息載體，當(dāng)經(jīng)典航海圖遭遇電子信息時(shí)代，探討航海圖未來如何發(fā)展、演變和應(yīng)用都需要借鑒深層次的地圖學(xué)理論。本文通過建立航海圖四面體模型，從四面體4個(gè)平面維度系統(tǒng)總結(jié)和梳理了航海圖的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)這些問題的進(jìn)一步探討將有助于海圖制作者、海圖使用者更好地為未來工作做好準(zhǔn)備。

本文僅從海圖制圖工作者視角介紹與紙質(zhì)海圖相關(guān)的重要問題，也期待其他利益相關(guān)者從不同視角對(duì)這些問題進(jìn)行思考，開展更多的探索和實(shí)踐。