基于Maritime Charting的内河电子航道图制作优化研究与应用

路轩轩，赵睿，赵志明，许宁

（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南 郑州 450000 ）

内河电子航道图是数字航道建设的基础，同时也是其核心部分[1]。对于内河电子航道图的研究大多基于电子海图的研究之上，在研究过程中利用电子海图的核心技术，遵循相关国际标准（如IHOS-57）和国内标准（如CJ-57），结合内河实际引入众多内河特有的物标要素[2-3]。ArcGIS具有专门的扩展模块ArcGIS for Maritime，为航务海事测绘信息数据和相关产品提供完整的解决方案[4-5]。ArcGIS for Maritime由ArcGIS for Maritime:Charting和ArcGIS for Maritime: Bathymetry两部分组成，前者主要用于海图测绘数据和工作流的管理，包括海图数据库建库、海图数据导入、格式转换、海图数据编辑、海图数据符号化和输出海图文件等；后者主要用于存储、管理和分析水深数据，创建动态水底模型，实现水深数据的三维可视化，为相关的政府和科研部门提供决策支持。

结合内河电子航道图生产实践，通过研究分析现有电子航道图生产中存在的诸如人工参与过多、使用软件繁多和生产工序复杂等缺点[2-3]，本文总结得出一套全新的电子航道图制作流程和方法，该方法涵盖了从数据采集到S-57标准海图文件生成的完整制作过程。作者以信阳市南湾水库为研究对象，使用文中提出的电子航道图制作方法，成功生产出南湾水库电子航道图，证明了该方法的有效性和实用性。

1 基于清华山维的电子航道图制作

目前，长江电子航道图主要基于清华山维软件进行数据处理[6-9]，将处理过的测量数据导入NIS（Nautical Information System）库，依据图幅范围制作长江电子航道图，该方法制作电子航道图的工序流程见图1。外业测量的水域要素和陆域要素以CAD格式存储，公路、河流、码头和渡口等专题数据以EXCEL格式存储，清华山维主要对这些不同格式的数据进行处理，使之符合CJ-57的电子航道图制作要求。在对数据进行标注的基础上，利用水深点构建三角网，依据三角网生成等深线与等深面，然后检查数据质量，判断成果与制图模版的一致性。

图1 基于清华山维的电子航道图制作流程图

图2 基于GDB模板的电子航道图制作流程图

基于清华山维的电子航道图制作方法存在着自动化程度不高、数据格式多样、专业软件繁多和生产工序复杂等缺点，在一定程度上限制了电子航道图的应用。基于这些考量，作者在内河电子航道图生产实践中，提出基于GDB模板的电子航道图制作方法，该方法的创新点在于数据采集、处理、编辑、存储和电子航道图制作均在同一个软件环境下进行，减少数据转换和导入环节，降低数据处理成本，提高电子航道图制作的效率。

2 基于GDB模板的电子航道图制作

基于GDB模板的电子航道图制作方法的核心是制作电子航道图数据采集GDB模板和建立地物要素与S-57的物标对应关系。GDB模板的制作依据了NIS模型、《长江电子航道图制作规范》的CJ-57标准和研究区内地物要素的种类，该模板用于数据采集、编辑、存储和电子航道图的制作。地物要素与S-57的物标对应关系记录着GDB模板中每一要素类与NIS模型中要素类的对应关系。然后，将经过处理的数据导入NIS库，依据图幅范围制作研究区的电子航道图，基于GDB模板的电子航道图制作流程如图2所示。

3 电子航道图制作关键技术

3.1 电子航道图数据采集GDB模板

根据NIS模型、《长江电子航道图制作规范》的CJ-57标准和研究区内地物要素的类别，作者设计出适用于本研究区的电子航道图数据采集GDB模板，该模板主要用于数据采集、编辑、存储和电子航道图的制作。GDB模板的结构可划分为三级：GDB文件夹、数据集和要素类。其中，要素类级别包括要素图层24个：HN01航标、HN02湖泊岸线、HN03码头、HN04渡口、HN05居民地、HN06大坝、HN07桥梁、HN08道路、HN09码头渡口海事处地名、HN10危险区、HN11等深面、HN12河流、HN13湖泊、HN14未测区、HN15等深线、HN16渔业区、HN17植被、HN18陆地、HN19自然地名、HN20等深点、HN21航道、HN22航线、HN23码头面、HN24渡口面。

表1 电子航道图数据采集GDB模板图层要素主要属性（部分）

表2 研究区地物要素与S-57物标对应关系（部分）

GDB模板的每一个要素图层对应研究区的一种地物要素，还对应NIS模型中的一个要素类，为了能够在同一个软件操作环境下实现电子航道图的制作，GDB模板就成为外业测量数据和电子航道图联系的桥梁。此外，为保证电子航道图物标属性的完整，每一要素图层还包括若干个必备的属性字段，表1列出了GDB模板中部分图层要素的属性。

3.2 地物要素与S-57的物标对应关系

地物要素与S-57的物标对应关系（表2）记录着电子航道图数据采集GDB模板中每一要素类与NIS模型中要素类的对应关系。建立地物要素与S-57物标对应关系的主要目的在于使得研究区内地物要素与NIS模型之间相应物标在逻辑上对应，为建立研究区电子航道图数据采集GDB模板提供依据。同时，地物要素与S-57物标对应关系的建立为开发自动化工具，实现GDB模板存储的数据自动化导入NIS库，进行电子航道图自动化制作奠定了基础。

4 电子航道图制作

图3 南湾水库电子航道图（局部）

南湾水库位于淮河支流浉河上，距河南省信阳市城区8公里。南湾水库电子航道图制作范围东西长9.3公里，南北宽5.6公里，图面比例尺为1：5000。研究区内地物要素采集以水面地物要素为主，陆地地物要素为辅，主要包括航标、航道、航线、水深点、等深线、等深面、岸线、道路和地名等。

作者以南湾水库作为研究对象，使用文中提出的基于Maritime Charting的内河电子航道图制作方法，经过外业数据采集、数据预处理、数据要素导入GDB模板、自动化导入NIS库和电子航道图输出等操作工序，成功制作出南湾水库电子航道图（图3）。

5 结论

综上所述，得出以下结论：

（1）针对基于清华山维的电子航道图制作方法存在着自动化程度不高、数据格式多样、专业软件繁多和生产工序复杂等缺点，作者提出一种基于Maritime Charting的内河电子航道图制作新方法。作者以信阳市南湾水库为研究对象，使用该方法成功制作出南湾水库电子航道图，证明了方法的有效性和实用性。

（2）基于Maritime Charting的内河电子航道图制作方法的核心在于制作电子航道图数据采集GDB模板和建立地物要素与S-57的物标对应关系。文中建立的GDB模板主要基于研究区内的地物要素，所以该GDB模板的普适性偏差，为了在更多地区使用该方法制作电子航道图，可以针对特定地区对GDB模板进行扩展和丰富。