专利名称：一种基于数据库的长江电子航道图生产应用方法
技术领域：
本发明属于智能航运与船舶导航领域，尤其涉及一种基于数据库的长江电子航道图生产应用方法。
背景技术：
随着社会经济的快速发展，世界各国都在加快推进航运信息化，加大电子海图及航运信息服务技术的研发，初步形成了一些电子海图相关的标准规范、生产系统和应用服务技术，有效地推动了电子海图的生产和应用。为提高航运效率，促进跨国、跨区域运输，化解由于技术体系和运行机制等不同导致的“信息壁垒”，欧盟于2005年提出开展统一内河航运综合信息服务(River InformationServices RIS)建设，通过协同化、规范化航运信息服务，来促进内河航运与各种运输方式 之间的有机衔接，保障内河航运的安全、经济、高效、节能与环保，以充分发挥其综合优势。欧洲RIS由当初萌芽的“航运信息系统”逐步发展为“航运信息服务”。近年来，我国内河航运信息化建设工作长足发展，但仍然存在一些问题(I)缺乏统筹规划与协调，不同地方、不同部门发展不平衡，存在条块分割、重复投入现象，导致信息整体服务能力相对薄弱。信息共享机制与相应的监督机制不健全，有限的信息资源不能及时、充分、有效地应用，导致信息资源相对不足。(2)标准规范体系相对不健全，尚未真正实现无缝的互联互通。国际上广泛采用的电子海图标准主要有IHO数字海道测量数据传输标准(S-57)、IHO数字海道测量数据检验标准(S-58)、IH0数字海道测量数据保护方案(S-63)等，这些标准多应用于海上，不能完全满足长江航道的特点和应用需求。(3)现有的电子航道图数据生产技术多基于文件的模式，需要大量的人工编辑工作，数据生产自动化程度低、繁琐工作多，导致生产效率不高，不利于电子航道图的批量快速生产，不能满足长江航道要素快速更新的需求。(4)现有航道图产品种类单一，多以纸质航行参考图的方式提供服务，无网络服务，跟不上现代信息技术发展步伐。近年来，虽然部分开始内河电子航道图生产与应用，但仅具有相对简单的助航服务功能，属于传统纸质航行参考图的进一步转化提升，不能满足社会各界对长江电子航道图数据服务的迫切需求，不能适应长江航运快速发展的要求。(5)缺少统一的流域性航运综合信息服务平台，难以提供高质量、高水平的“一站式”的综合信息服务。正是针对目前的现状，结合长江航道实际，需要建立基于面向服务架构(Service-Oriented Architecture, S0A)的公共服务平台，为社会提供电子航道图产品数据及航道信息的服务。SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，从而使其更适应GIS系统的构造。这样生产的长江电子航道图的服务信息是共享的，可以在很大程度上消除跨区域航运中的信息孤岛，有利于提供同其他运输方式相关的接口，且兼容国际标准，与国际海图衔接良好。因此本领域亟待相关具体技术方案出现。

发明内容
本发明的目的是为了促进航道畅通和航运安全，针对长江干线航道服务、管理的实际情况，提供基于数据库的长江电子航道图生产应用方法。本发明的技术方案为一种基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，包括以下步骤步骤1，生产长江电子航道图的源数据，包括以下子步骤，
步骤I. 1，根据预设的测绘成果数据模型进行测绘数据入库，并对测绘数据进行第三方检查，将通过检查的测绘数据作为长江电子航道图的制图资料，所述制图资料中的航道要素以四位编码的形式进行维护；步骤I. 2，根据预设的映射关系将制图资料导入源数据库，得到长江电子航道图的源数据；所述映射关系是在航道要素与按照CJ-57设定的数据模型中物标代码及属性建立的映射关系；步骤I. 3，对长江电子航道图的源数据，将跨图幅的物标进行拼接处理，然后按照CJ-57的规定维护各物标间的拓扑关系，得到拼接维护后的源数据；步骤I. 4，对步骤I. 3所得拼接维护后的源数据进行质量检查，确保源数据中各物标、属性及物标间的拓扑关系正确；步骤2，将步骤I生产的源数据按照比例尺以及图幅范围进行抽取，生成长江电子航道图的产品数据，根据CJ-58的规则对产品数据进行第三方质量检查；步骤3，根据步骤2生产的产品数据和预设的航道空间数据模型，将航道空间数据模型中定义的各图层分别进行栅格化操作，并分别保存为航道要素切片图，作为在线发布长江电子航道图的底图；步骤4，根据步骤3所得底图，采用加密技术在线发布长江电子航道图，并提供应用服务。而且，所述制图资料包括地形数据、水深数据和航标数据。而且，步骤I. 3中所述跨图幅的物标包括等深线和深度区，先自动生成带有等深线和深度区，然后对跨图幅的等深线和深度区进行评价处理。而且，步骤2中对产品数据进行第三方检查时，如果检查出错误，通过分析检查所得报告文件和源数据库，自动回溯与定位到源数据库中相应的数据，指导用户进行修改。而且，利用产品数据和长江全线水位站进行当前和预测水位的测报，计算当前和未来一定时间内长江航道参考实际水深，进行航行辅助规划；所述航行辅助规划包括以下内容(I)计算满足一定水深需求下的安全航行范围和航行宽度用于船舶导航；(2)推算满足一定航行宽度条件下的最大可航水深，为用户提供最大配载参考；(3)根据用户运载行程及沿途水深情况，设计配载方案。而且，根据用户需求，通过网络获取终端设备或船舶自动识别系统的实时航行信息，对在线船舶进行实时监控并在长江电子航道图上显示。
本发明结合电子海图国际标准和长江特点，为长江航运社会大众、港口与航运企业及涉航管理部门及时提供最新的长江电子航道图生产、服务与应用。


图I是本发明实施例的预处理数据第三方检查软件基本功能模块。图2是本发明实施例的长江电子航道图公共服务平台体系结构。图3是本发明实施例的长江电子航道图系统总体架构。
具体实施例方式以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。实施例提供的一种基于数据库的长江电子航道图生产、发布与服务方法，包括以下步骤步骤1，生产长江电子航道图的源数据，包括以下子步骤，步骤I. 1，根据预设的测绘成果数据模型进行测绘数据入库，并对测绘数据进行第三方检查，将通过检查的测绘数据作为长江电子航道图的制图资料，所述制图资料中的航道要素以四位编码的形式进行维护；步骤I. 2，根据预设的映射关系将制图资料导入源数据库，得到长江电子航道图的源数据；所述映射关系是在航道要素与按照CJ-57设定的数据模型中物标代码及属性建立的映射关系；步骤I. 3，对长江电子航道图的源数据，将跨图幅的物标进行拼接处理，然后按照CJ-57的规定维护各物标间的拓扑关系，得到拼接维护后的源数据；步骤I. 4，对步骤I. 3所得拼接维护后的源数据进行质量检查，确保源数据中各物标、属性及物标间的拓扑关系正确；步骤2，将步骤I生产的源数据按照比例尺以及图幅范围进行抽取，生成长江电子航道图的产品数据，根据CJ-58的规则对产品数据进行第三方质量检查；步骤3，根据步骤2生产的产品数据和预设的航道空间数据模型，将航道空间数据模型中定义的各图层分别进行栅格化操作，并分别保存为航道要素切片图，作为在线发布长江电子航道图的底图；步骤4，根据步骤3所得底图，采用加密技术在线发布长江电子航道图，并提供应用服务。为便于实施参考起见，提供实施例的详细实现说明如下I. I测绘数据预处理I. I. I用于电子航道图生产的测绘成果数据模型实施例根据长江航道基础地理信息分类，设计了一套完整的测绘成果数据模型，所述测绘成果数据模型由为每一类航道要素建立的扩展属性表结构构成，实现了对航道测绘数据的正确描述、简便操作和有效约束，可对测绘成果数据进行统一入库。具体测绘成果数据模型可由本领域技术人员自行设计，本发明不予赘述。长江航道测绘成果数据包括控制点、地物地貌、水工设施、整治建筑物、高程点、水深点、水沫线、航标、水文要素、境界地名、临跨河建筑、航行障碍物、植被等。、
I. I. 2数据预处理成果第三方检查经过预处理后的测绘数据即为电子航道图的制图资料。制图资料是电子航道图源数据的来源。高质量的制图资料能够直观准确地反映长江两岸重要地物信息、航道水深信息、地形情况以及航标配布情况，能够准确快速地导入到电子航道图生产数据库中，以便电子航道图数据生产工作顺利进行。因此，制图资料的质量是影响电子航道图数据生产工作效率和电子航道图产品质量的一个重要因素。具体实施时，可以由本领域技术人员设计电子航道图预处理数据第三方检查软件，依据预处理规范和《长江电子航道图制作规范》(JT/T 765)第二部分数据传输(以下简称CJ-57)中的相关规定进行检查规则定制，并根据各个区域局的实际生产情况设置检查方案，能够对不同格式的制图资料进行一键检查并形成独立的检查报告。检查报告以通用的MDB数据库文件保存，能够直接导入到测绘数据预处理平台中进行联动修改。第三方检查软件独立于预处理平台，可有效控制电子航道图制图资料的质量，而且操作简单，基本可替代人工检查。·设计电子航道图预处理数据第三方检查软件的具体实现可参考附图I :分为管理员专用的用户管理、规则定制、方案定制与发布、检查参数设置、数据转换模块，及数据检查模型、运行环境设置、检查报告管理、日志管理。具体软件编程可以由本领域技术人员根据情况实现，本发明不予赘述。I. 2长江电子航道图源数据制作电子航道图源数据制作是将制图资料导入到数据生产数据库中，并按照CJ-57的相关规定进行编辑处理，形成电子航道图源数据。I. 2. 1CJ-57数据模型扩展CJ-57是在S-57理论模型、数据结构和产品规范约束下，通过扩展S_57标准物标分类及属性定义，增补有关的数据格式转换标准和物标标准而形成的。但在实际使用过程中，CJ-57和S-57仍存在不兼容的方面。实施例针对这些问题，对CJ-57进行了修订，修改、扩展了物标、属性、属性值，既严格执行交通运输信息化标准目录中的规定，充分体现长江特点，还兼顾了国际标准。同时，为了制作出符合CJ-57的电子航道图源数据，需要扩展S-57的数据模型，使其适用于长江电子航道图源数据和产品生产。具体数据模型可由本领域技术人员自行设计，本发明不予赘述。I. 2. 2可维护的长江航道要素编码与CJ-57数据模型的映射关系电子航道图制图资料中，各个航道要素是以四位编码的形式进行表达的。本发明将电子航道图制图资料中航道要素编码与CJ-57数据模型中物标代码之间，各航道要素信息与物标属性之间建立了映射关系。这种对应关系以二维表的形式保存在ACCESS数据库文件中，具备了可伸缩性和开放性，便于维护。长江航道要素编码与CJ-57数据模型的映射关系库确保制图资料能顺利地导入到电子航道图数据生产数据库中，航道要素能够准确地转换为电子航道图相应的物标，同时，航道要素的相关信息也能够保存在物标的相应属性中。I. 2. 3多源数据批量自动导入根据源数据生产步骤以及更新频率的不同，电子航道图制图资料分为三类地形数据、水深数据和航标数据。本发明中多源数据批量自动导入功能能够批量自动地导入电子航道图制图资料的各类数据，在导入工作完成后自动绘制出本次导入数据的范围，并按日期生成日志文件。地形数据包括除控制点、水深和航标以外的所有航道要素。水深数据与地形数据文件一一对应，且文件名保持一致，所采用的坐标系相同。航标数据是指从航标管理系统导出的航标信息文件。1.2.4自动生成等深线与深度区本发明提出可以对将相邻图幅中的等深线、深度区及岸线等物标进行拼接处理。其中主要是等深线和深度区。 实施例可按照水深信息、水域范围以及设定的深度值自动生成等深线。本发明采用SPLINE算法自动生成等深线准确度较高，且平滑效果比较理想，基本无需人工修改，大大提闻了数据生广的效率。在自动生成等深线的基础上，本发明还可以按照水深信息、等深线、水域范围以及设定的分级参数自动生成深度区，并计算相应的深度信息，可满足电子航道图快速更新的要求。I. 2. 5拓扑关系自动化维护实施例提出，可根据CJ-57拓扑规则自动维护物标间的空间关系。在源数据编辑过程中需要根据CJ-57标准处理第一组物标之间的拓扑关系，操作人员可在不需要深入了解CJ-57拓扑规则的情况下进行数据生产，达到提高生产效率的目的。为便于实施参考起见，建议维护的拓扑规则主要包括如下几点I)警戒区(CTNARE)不能出现在陆地上，如果在陆地上则需要用岸线(BNKLNE)切成两部分，然后将岸上的部分删除；2 )S0E 组物标(DRGARE、UNSARE、PONTON、HULKES 或 FLODOC)不能与深度区(DEPARE)压盖，如果出现在陆地(LANARE)上或者深度区(DEPARE)内，则切断LANARE或DEPARE压盖部分；3)对于任何不与LNDARE物标或具有属性CONDTN (状态)等于1/3/5 (I-建造中/3-改造中/5-计划建造的)的SLCONS (岸线结构物)物标共享空间的BNKLNE (岸线)物标，检查它没有位于LNDARE物标之内或它的两边均没有LNDARE物标；4)在等深线融合的地方，创建一个线状DEPARE物标，并且确认DEPCNT (等深线)物标的VALDCO (等深线值)值与物标DEPARE的DRVALl值相等；5) DEPCNT物标与另一个DEPCNT物标不能相交。I. 2. 6基于数据驱动的物标制作方法推荐航线与深水航路对于船舶航行具有重要作用。本发明提出，还可以利用最新航标数据，根据指定规则，同时加以少量用户辅助交互操作，快速进行推荐航线与深水航路的物标制作。I. 2. 7多基面电子航道图数据处理技术针对长江全线存在多个制图基面的特点，在处理两个不同基面相邻图幅的拼接问题时，计算拼接处的航行基准面值，并将相邻图幅中的等深线作拼接处理，相应的深度区也作同样处理，保证拼接流畅自然。拼接处增加说明性物标进行注示。
I. 3长江电子航道图产品制作I. 3. I基于用户需求的产品定制方法基于数据库技术，可以利用同一源数据库实现长江全线电子航道图多产品的定制生产，包括纸质航行参考图、政务版电子航道图和公众版电子航道图等，可优化生产业务流程，提高生产效率，具有一库、多源、多尺度、多应用等优势，可满足产品数据多应用的需求。1.3.2自动生成元物标每幅电子航道图具有多种元物标，它们用于描述其他物标的共有信息。这些物标不能直接从原始数据中获取，需要在生产电子航道图产品时添加。该方法可自动生成这些物标数据，并实现自动入库。I. 4产品数据第三方检查 为保证准确性，本发明进一步提出对步骤I. 3所得产品数据进行第三方检查，如果检查出错误，通过分析检查所得报告文件和源数据库，自动回溯与定位到源数据库中相应的产品数据，指导用户进行修改。I. 4. 1CJ-58检查规则的定制扩展长江电子航道图质量检查在产品形成过程中发挥着重要作用，既是电子航道图生产过程中的必要工序，又是控制和改进电子航道图质量的重要手段。电子航道图质量检验，是按照事先规定的质量标准和控制程序，对产品制作过程中出现的质量缺陷或错误进行判断或检查。电子航道图质量检查的内容包括数学基础、数据结构、数据精度、物标属性等质量特性。由于长江航道要素的特殊性，在数据生产过程中，需要建立长江电子航道图的数据字典文件和产品规范及定义，同时，结合国际海道测量组织推荐的电子海图有效性检查、《长江电子航道图制作规范》(第三部分数据有效性检验，CJ-58)、国际内河电子航道图协调组织(IEHG)相关标准等，在空间拓扑关系、地理位置及属性对应、逻辑一致性等方面进行定制与扩展，使其适用于长江电子航道图的质量检查。I. 4. 2检查结果的自动回溯与定位长江电子航道图第三方检查是基于产品文件进行的，如果检查出错误，则必须在数据库中进行数据修正与编辑。该方法通过详细分析检查报告文件、电子航道图生产数据库等相关信息，将检查报告中的要素记录进行关联，从而实现错误记录信息自动回溯与定位到源数据库中相应的记录，直观、快速、准确找到错误要素，指导用户根据错误类型进行相应的修改。I. 5数据生产用户角色与权限控制方法基于数据库技术，电子航道图生产系统可进行用户、角色与权限的控制，能够维护系统中的操作可否执行、流程走向、业务步骤等，对于系统的正常运行具有重要作用。具体实施时，主要角色设置可包括系统管理、源数据生产、产品数据生产、生产质检等。2长江电子航道图应用与服务技术所述的基于数据库的长江电子航道图应用与服务包括基于CJ-57的航道空间数据模型、基于是《长江电子航道图制作规范》第3部分(简称CJ-52)的多基面电子航道图数据显示与应用技术、基于《长江电子航道图制作规范》第5部分数据保护(以下简称CJ-63)的长江电子航道图发布技术、长江电子航道图网络服务接口、基于当前及预测水位的航行辅助规划、船舶监控信息服务、在线电子航道图服务。2. I基于CJ-57的航道空间数据模型为提高效率，实施例将产品数据分为EN和ER信息。EN信息指组成基本电子航道图(ENC)的数字数据，用以组成系统电子航道图(SENC)0 ER信息是指修正SENC的数字数据。因为要向用户提供最新的数据，可以在EB信息的基础上，以增量的方式修正。基于CJ-57标准构建一套可扩展的、以关系型数据库为基础的航道空间数据模型，既能无损保存EN和ER信息，又能根据实际应用需要，扩充字段以存储新增信息。所述航道空间数据模型包括对航道要素划分得到的所有分层。本设计主要综合了三方面因素一、电子航道图数据的无缝存储；二、航道要素的 空间层次关系；三、数据库的存取效率。此空间数据模型将航道要素分为航标、浮标、航行障碍物、危险区、限定区、水文要素、水工设施、岸标、建筑物及设施、境界、支流、经济活动区、地物、地形地貌、管线、江床等共16个图层。各图层所包含的航道要素、英文缩写和编码如表I所示。表I航道空间数据模型分层表
权利要求
1.一种基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，生产长江电子航道图的源数据，包括以下子步骤， 步骤1.1，根据预设的测绘成果数据模型进行测绘数据入库，并对测绘数据进行第三方检查，将通过检查的测绘数据作为长江电子航道图的制图资料，所述制图资料中的航道要素以四位编码的形式进行维护； 步骤I. 2，根据预设的映射关系将制图资料导入源数据库，得到长江电子航道图的源数据；所述映射关系是在航道要素与按照CJ-57设定的数据模型中物标代码及属性建立的映身寸关系； 步骤I. 3，对长江电子航道图的源数据，将跨图幅的物标进行拼接处理，然后按照CJ-57的规定维护各物标间的拓扑关系，得到拼接维护后的源数据； 步骤I. 4，对步骤I. 3所得拼接维护后的源数据进行质量检查，确保源数据中各物标、属性及物标间的拓扑关系正确； 步骤2，将步骤I生产的源数据按照比例尺以及图幅范围进行抽取，生成长江电子航道图的产品数据，根据CJ-58的规则对产品数据进行第三方质量检查； 步骤3，根据步骤2生产的产品数据和预设的航道空间数据模型，将航道空间数据模型中定义的各图层分别进行栅格化操作，并分别保存为航道要素切片图，作为在线发布长江电子航道图的底图； 步骤4，根据步骤3所得底图，采用加密技术在线发布长江电子航道图，并提供应用服务。
2.根据权利要求I所述基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，其特征在于所述制图资料包括地形数据、水深数据和航标数据。
3.根据权利要求I所述基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，其特征在于步骤I. 3中所述跨图幅的物标包括等深线和深度区，先自动生成带有等深线和深度区，然后对跨图幅的等深线和深度区进行拼接处理。
4.根据权利要求I所述基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，其特征在于步骤2中对产品数据进行第三方检查时，如果检查出错误，通过分析检查报告文件和源数据库，自动回溯与定位到源数据库中相应的源数据，指导用户进行修改。
5.根据权利要求I所述基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，其特征在于利用产品数据和长江全线水位站进行当前和预测水位的测报，计算当前和未来一定时间内长江航道参考实际水深，进行航行辅助规划；所述航行辅助规划包括以下内容 (1)计算满足一定水深需求下的安全航行范围和可航宽度用于船舶导航； (2)推算满足一定航宽条件下的最大可航水深，为用户提供最大配载参考； (3 )根据用户运载行程及沿途水深情况，设计配载方案。
6.根据权利要求I所述基于数据库的长江电子航道图生产、发布与服务方法，其特征在于发布电子航道图，并根据用户需求，通过网络获取终端设备或船舶自动识别系统的船舶实时航行信息，对在线船舶进行实时监控并在长江电子航道图上显示。
全文摘要
一种基于数据库的长江电子航道图生产应用方法，对测绘数据进行第三方检查，将通过检查的测绘数据作为制图资料；根据预设的映射关系将制图资料导入源数据库；根据源数据库中的数据生成等深线和深度区，对跨图幅的物标进行拼接处理，按图幅划分规定裁切后所得长江全线的电子航道图作为产品数据存入产品数据库；采用加密技术在线发布长江电子航道图；基于航道空间数据模型转储长江电子航道图，提供航道要素信息在线查询和分析，同时对空间数据模型中各图层进行切片处理作为在线发布长江电子航道图的底图。本发明结合电子海图国际标准和长江特点，实现数据驱动的长江电子航道图生产，并为社会大众、港口与长江航运企业及涉航管理部门及时提供最新的长江电子航道图服务与应用。
文档编号G01C21/00GK102722854SQ20121015830
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者丁健, 万大斌, 伍莉, 何明宪, 俞建林, 刘小燕, 刘怀汉, 吕永祥, 吕霖, 周冠男, 周璐, 周生利, 张典, 张国平, 彭文, 徐乐, 徐硕, 朱江彦, 李伟凡, 李国祥, 李莉, 杨传波, 杨保岑, 杨品福, 杨海龙, 柯广恒, 桑百川, 梁武南, 潘育明, 熊学斌, 熊金宝, 石昕, 翁玉, 邓乾焕, 郭晓浩 申请人:长江航道局, 长江航道测量中心