专利名称：一种基于长江标准的电子航道图生产方法
技术领域：
本发明涉及一种基于长江数字航道测量数据的航道图生产系统，尤其是一种基于 长江标准的电子航道图生产方法，该系统按全球电子海图的国际标准，为长江通航船舶、各 航运相关部门和企事业单位及时提供最新的长江电子航道图及其生产方法，属于计算机智 能技术或船用导航领域。
背景技术：
目前，与全球电子海图发展密切相关的三个国际组织是国际海事 组织(IMO)、国际 海道测量组织(IHO)和国际电工委员会(IEC)。在近十几年的发展中，已制定了一系列的电 子海图规范与标准，有效的协调和推动了世界各国、各地区的电子海图生产和合作。本发明的长江电子航道图生产技术基于电子海图的发展模式背景技术如下(1)内河电子航道图标准生成国际标准的电子航道图需要满足下列三个国际标准1、IHO数字海道测量数据传输标准(简称S-57)S-57规定了电子航道图的数据结构和数据模型以及封装标准，旨在对各国海道测 量部门之间用于交换数字化海道数据以及对传递给生产厂家、航海者和其他数据用户的数 据标准加以说明。2、IHO数字海道测量数据检验标准(简称S-58)S-58描述了电子航道图的数据细节，从文件结构、数据结构、数据规范以及数据特 征等方面检验电子航道图的标准化程度。3、IHO数字海道测量数据保护方案(简称S-63)S-63规定了电子航道图的数据保护方案，描述了对电子航海图(ENC)信息保护的 推荐标准。保护了数据管理者、数据服务商、数据制造商以及数据用户的合法权益。CJ-57标准是中国第一个内河电子航道图标准，它基于IHO S57标准，在不违背 S57数据结构和数据模型的基础上体现中国内河物标特色。CJ-58标准是CJ-57标准的质 量控制标准。本发明基于长江内河电子航道图标准体系，开创了中国内河数据标准化的先河， 形成了航道相关的数字产品的基础。(2)制图条件目前，长江大部分航道图的制作与正式发布仍采用传统的方式，即航道测量数据由人工传递；人工绘制或编辑蓝图和航行参考图；制成的航道图以纸质印刷品的方式发布或销售。目前采用的航道测量数据处理及航道图编辑工具，仅适用于纸质航道图的制作， 尚未针对标准化的电子航道图制作与发布制定数据采集、处理等方面的规范。现有CAD格 式的航道图形文件也未遵循数字化水道测量数据传输标准，难以直接转换为CJ57标准的电子航道图 数据集。然而，随着长江航运的不断发展，沿江船舶通过流量越来越大，船舶自身的设备配 备也越来越先进，无论是航运管理单位从其业务管理的角度，还是通航船舶从自身通航的 角度，都对长江电子航道图的需求越来越急迫。
发明内容
本发明的目的就是结合长江运行管理实际情况，按照CJ57、CJ58标准体系建立内 河电子航道图生产平台，并参照IHO S63方案组织管理电子航道图，提供一种基于长江标准 的电子航道图生产方法，并通过B/S模式对社会服务，B/S模式即Browser/Server，浏览器 /服务器模式。一种基于长江标准的电子航道图生产方法，该方法基于长江数字航道测量数据传 输标准，长江数字航道测量数据检验标准以及国际海道测量组织推荐的电子海图数据保护 方案，利用计算机网络技术、数据通信技术和地理信息处理技术，建设长江标准化的电子航 道图数据库，通过数据采集、数据处理及航道图编辑、航道图审核及航道图发布、航道图应 用的生产流程，实现长江干线水道测量管理、电子航道图生成、发布全过程的自动化、一体 化和网络化，并通过浏览器方式为长江通航船舶、各航运相关部门和企事业单位及时提供 最新的电子航道图服务。所述数据采集、数据处理及航道图编辑、航道图审核及航道图发布、航道图应用的 生产流程，是指在航道测量船完成原始数据的采集并对采集的数据进行预处理，然后通过 GPRS网络把这些数据发送到航道处数据库；在航道处，首先对从航道船舶获取的数据进行 处理，然后按照长江数字航道测量数据传输标准要求进行编辑并生成ENC数据或ER文档， 完成电子航道图数字制作，最后利用长江数字航道测量数据检验标准检验ENC数据是否符 合规范，经过检验的ENC数据通过数传专网发送到航道局；在航道局，对从航道处获取的 ENC数据进行局级审核，至此完成了长江数字航道测量数据传输标准标准ENC数据的制作， 然后利用国际海道测量组织推荐的电子海图数据保护方案标准进行ENC数据保护处理，并 将加密后的数据传送至系统支撑平台，对外提供数据服务。所述数据采集的生产流程包括采集水域测量资料和采集陆域测量资料，其中，所 述水域测量资料包括航标类所有岸标、浮标、专用标志数据；碍航物类所有水面、水下 碍航物数据；平面控制点类所有平面控制点数据；高程控制点类所有高程控制点数据； 特定性质区域所有航道、禁航区、限航区、锚泊区等特定性质区域；水深点所有同时期的 基于同一基准面的水深点，其它类所有区别于上述6类数据；所述陆域测量资料包括平面资料和属性资料，所述平面资料包括提线、岸线及岸 线一定范围内的城镇、村庄、代表建筑物等资料；岸线一定范围内的铁路、主要公路、河道资 料；各河口岸线周边资料；一定吨级码头、主要角点、栈桥端点及拐点位置等，所述属性资 料包括码头的相关属性，包括码头名称、性质、泊位、吨位、码头建设标高、前沿河床高程、 吞吐量、所属单位的资料；跨河建筑物的相关属性，包括名称、性质、标高、所属单位的资 料；沿江主要港航单位名称、驻地等；岸线一定范围内起伏较大区域，如山区，的主要高程 资料；大型建筑物标高；对采集的数据进行预处理是将采集到的原始测量数据，包括陆域资料和水域资料，按一定的格式要求整理成电子航道图需要的数字形式的各类专题数据；各类专题数据 源的要求是必须能准确描述物标的空间属性和特征属性。所述数据处理及航道图编辑的生产流程包括数据的导入、合成、编辑改正、检验与 校正， 数据导入数据采集并将经过预处理后形成的各类专题数据导入特定的数据容 器，以便于数据的合成、编辑与制作，数据容器的体现形式可以是基于文件的管理机制、可 以基于关系数据库的索引存储机制、也可以基于空间数据库的索引存储机制，不同的形式 取决于数据的复杂度以及数据的量级；数据合成将各类数据源转化为数据编辑的统一的接口数据，实现数据的融合；数据编辑根据数据要素的性质分类别、分性质，以最友好的界面、最人性化的操 作方式为指导原则编辑数据，使得电子航道图满足数据标准要求、数据显示要求；数据检验与校正按照数据标准要求检验数据的规范性、逻辑性、完整性，并提供 合理的数据校正接口。其中电子航道图的编辑过程是核心模块，其数据规范严格按照CJ-57数据传输标 准；电子航道图检验过程严格按照CJ-58数据检验标准。所述航道图审核的生产流程主要包括图历簿检查、数学基础检查、属性检查步骤， 其中属性检查是电子海(航道)图检查工作中最主要、最琐碎、占用时间最长的阶段，审核的过程可以通过分区域检查、分类检查以及整体精度对照三种方法，分区域检查是对航道图进行区域划分(通常按照网格线分区)，并分区域对航道 图进行检查，优点是检查能够做到比较全面细致准确。缺点是对审核人员要求比较高，必须 对待审核的图相当熟悉，并且由于要点击每一物标，检查物标的属性、位置等是否正确，工 作量大，时间长，且稍不留神就会产生个别错漏；分类检查是按照物标类别对电子航道图进行质量检查，分类检查优点是对于每一 类物标的共通属性能全部清查，不会遗漏，并且速度快，缺点是对于非共通的属性(如自定 义物标)无能为力，需要将电子航道图中所有物标按照不同的几何图元、不同的属性、不同 的数据来源、不同的状态等等进行筛选和排序，从而便于物标分类检查；整体精度对照一般采用同范围、同比例尺下的位图与电子航道图对照，快速检查 数据要素的完整性，以及整体数据精度，优点是能很直观地显现水域要素是否整体完整，不 足之处在于不能清晰地对单个物标进行正确性描述。所述数据处理及航道图编辑的生产流程还包括数据保护处理的步骤对航道图数 据的加密，利用内河上按国际海道测量组织推荐的电子海图数据保护方案的数据保护机制 来进行数据加密，进行数据加密的算法包括对称加密算法BLOffFISH算法，用于ENC及ER文档数据的加密、解密；非对称加密算法DSA算法，用于数字签名，具有身份认证的作用；散列算法SHAl算法用于散列数字签名的数据；CRC32算法用于对数据完整性的校验；
通过加密后的电子航道图(ENC)及其改正文档(ER)确保数据的安全性和完整性， 从而提高了航行安全，同时通过该标准的实施，将目前存在的各种ENC数据保护方案进行 统一，大大提高了 ENC数据的通用性，并且保护了各数据服务商的知识产权和合法权益。本发明选用ORACLE IOg数据库作为本方法的数据库管理系统，数据库操作系统 采用WINDOW 2003，系统支撑平台基于B/S的服务模式。本发明的系统分航道局、航道处、航道测量船三级管理运行模式。借助长江数传专 网以及航道局千兆局域网，搭建网络平台。由船负责测量采集数据，由数据库完成电子航道 图数字制作，航道局审核发布中心负责电子航道图的质量控制和对内对外服务。具有以下 优点(1)规范的数据格式。以CJ-57标准为中国内河的电子航道图数据的组织规范，以 CJ-58标准控制数据质量，作为数字航道的基础，开创了中国内河数据标准化的先河。开创 了新的航道信息服务模式。扩展了航道信息的服务领域，增强了航道信息的应用的附加值， 是一切与航道相关的数字产品的基础。(2)完善的数据更新机制。规范的数据更新机制，维护了数字航道基础数据的准确 性，保障了数字航道信息应用的高质量、高标准。(3)成熟的业务体制。实现航道部门统一标准的、层次清晰的、职责明确的航道管 理及电子航道图制作业务管理信息系统。实现航道测量管理、电子航道图制作的网络化、信 息化和可视化。 (4)安全的信息保护机制。建立电子航道图数据的备份机制；建立电子航道图数 据应用的内部用户和外部用户的隔离机制；建立电子航道图数据分层和过滤机制；建立以 IHO S-63保护方案保护的对外服务的电子航道图数据应用的压缩加密以及身份认证机制(5)利于推广。完善的业务体制、高标准高质量的电子航道图生产机制以及业务更 新机制实现了电子航道图与国际接轨，扩展了电子航道图数据应用范围，维护了电子航道 图数据的有效性。
附图1是本发明的电子航道生产流程图；附图2是本发的分类检查实例图；附图3是本发明的整体精度实例图；附图4是本发明的IHO S-63结构具体实施例方式参见附图1，本发明系统所述数据采集一数据处理及航道图编辑一航道图审核及 航道图发布一航道图应用的生产流程，是指在航道测量船完成原始数据的采集并对采集的 数据进行预处理，然后通过GPRS网络把这些数据发送到航道处数据库；在航道处，首先对 从航道船舶获取的数据进行处理，然后按照S-57标准要求进行编辑并生成ENC数据或ER 文档，完成电子航道图数字制作，最后利用CJ-58标准检验ENC数据是否符合规范，经过检 验的ENC数据通过数传专网发送到航道局审核发布中心；由审核发布中心对从数据库获取 的ENC数据进行审核，至此完成了 S-57标准ENC数据的制作，然后利用S-63标准进行ENC数据保护处理，并将加密后的数据传送至系统支撑平台，对外提供数据服务。本发明的数据采集的内容包括主要包括水域测量资料和陆域测量资料。(1)水 域测量资料原则上主要包括以下类型航标类——所有岸标、浮标、专用标志数据；碍航物类——所有水面、水下碍航物数据；
平面控制点类——所有平面控制点数据；高程控制点类——所有高程控制点数据；特定性质区域——所有航道、禁航区、限航区、锚泊区等特定性质区域；水深点——所有同时期的基于同一基准面的水深点；其它类——所有区别于上述6类数据。(2)陆域测量资料主要包括1、平面资料提线、岸线及岸线一定范围内的城镇、村庄、代表建筑物等资料；岸线一定范围内 的铁路、主要公路、河道资料；各河口岸线周边资料；一定吨级码头、主要角点、栈桥端点及 拐点位置等。2、属性资料码头的相关属性(码头名称、性质、泊位、吨位、码头建设标高、前沿河床高程、吞 吐量、所属单位等)资料。跨河建筑物的相关属性(名称、性质、标高、所属单位等)资料。沿江主要港航单位名称、驻地等。岸线一定范围内起伏较大区域(如山区)的主要高程资料；大型建筑物标高。测量数据预处理主要是将采集到的原始测量数据(包括陆域资料和水域资料)按 一定的格式要求整理成电子航道图需要的数字形式的各类专题数据。各类专题数据源的要 求是必须能准确描述物标的空间属性和特征属性。表1.描述水域资料推荐的空间和特征属性表
权利要求
1.一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于该方法基于长江数字航道测 量数据传输标准，长江数字航道测量数据检验标准以及国际海道测量组织推荐的电子海图 数据保护方案，利用计算机网络技术、数据通信技术和地理信息处理技术，建设长江标准化 的电子航道图数据库，通过数据采集、数据处理及航道图编辑、航道图审核及航道图发布、 航道图应用的生产流程，实现长江干线水道测量管理、电子航道图生成、发布全过程的自动 化、一体化和网络化，并通过浏览器方式为长江通航船舶、各航运相关部门和企事业单位及 时提供最新的电子航道图服务。
2.如权利要求1所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于所述数 据采集、数据处理及航道图编辑、航道图审核及航道图发布、航道图应用的生产流程，是指 在航道测量船完成原始数据的采集并对采集的数据进行预处理，然后通过GPRS网络把这 些数据发送到航道处数据库；在航道处，首先对从航道船舶获取的数据进行处理，然后按照 长江数字航道测量数据传输标准要求进行编辑并生成ENC数据或ER文档，完成电子航道图 数字制作，最后利用长江数字航道测量数据检验标准检验ENC数据是否符合规范，经过检 验的ENC数据通过数传专网发送到航道局；在航道局，对从航道处获取的ENC数据进行局级 审核，至此完成了长江数字航道测量数据传输标准标准ENC数据的制作，然后利用国际海 道测量组织推荐的电子海图数据保护方案标准进行ENC数据保护处理，并将加密后的数据 传送至系统支撑平台，对外提供数据服务。
3.如权利要求2所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于所述数 据采集的生产流程包括采集水域测量资料和采集陆域测量资料，其中，所述水域测量资料 包括航标类所有岸标、浮标、专用标志数据；碍航物类所有水面、水下碍航物数据；平面 控制点类所有平面控制点数据；高程控制点类所有高程控制点数据；特定性质区域所 有航道、禁航区、限航区、锚泊区等特定性质区域；水深点所有同时期的基于同一基准面 的水深点，其它类所有区别于上述6类数据；所述陆域测量资料包括平面资料和属性资料，所述平面资料包括提线、岸线及岸线一 定范围内的城镇、村庄、代表建筑物等资料；岸线一定范围内的铁路、主要公路、河道资料； 各河口岸线周边资料；一定吨级码头、主要角点、栈桥端点及拐点位置等，所述属性资料包 括码头的相关属性，包括码头名称、性质、泊位、吨位、码头建设标高、前沿河床高程、吞吐 量、所属单位的资料；跨河建筑物的相关属性，包括名称、性质、标高、所属单位的资料；沿 江主要港航单位名称、驻地等；岸线一定范围内起伏较大区域的主要高程资料；大型建筑 物标高；对采集的数据进行预处理是将采集到的原始测量数据，包括陆域资料和水域资料，按 一定的格式要求整理成电子航道图需要的数字形式的各类专题数据；各类专题数据源的要求是必须能准确描述物标的空间属性和特征属性。
4.如权利要求2所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于所述数 据处理及航道图编辑的生产流程包括数据的导入、合成、编辑改正、检验与校正，数据导入数据采集并将经过预处理后形成的各类专题数据导入特定的数据容器，以 便于数据的合成、编辑与制作，数据容器的体现形式可以是基于文件的管理机制、可以基于 关系数据库的索引存储机制、也可以基于空间数据库的索引存储机制，不同的形式取决于 数据的复杂度以及数据的量级；数据合成将各类数据源转化为数据编辑的统一的接口数据，实现数据的融合；数据编辑根据数据要素的性质分类别、分性质，以最友好的界面、最人性化的操作方 式为指导原则编辑数据，使得电子航道图满足数据标准要求、数据显示要求；数据检验与校正按照数据标准要求检验数据的规范性、逻辑性、完整性，并提供合理 的数据校正接口 ；其中电子航道图的编辑过程是核心模块，其数据规范严格按照CJ-57数 据传输标准；电子航道图检验过程严格按照CJ-58数据检验标准。
5.如权利要求2所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于所述航 道图审核的生产流程主要包括图历簿检查、数学基础检查、属性检查步骤，审核的过程可以通过分区域检查、分类检查以及整体精度对照三种方法。
6.如权利要求4所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征在于所述数 据处理及航道图编辑的生产流程还包括数据保护处理的步骤对航道图数据的加密，利用 内河上按国际海道测量组织推荐的电子海图数据保护方案的数据保护机制来进行数据加 密，进行数据加密的算法包括对称加密算法BLOffFISH算法，用于ENC及ER文档数据的加密、解密；非对称加密算法DSA算法，用于数字签名，具有身份认证的作用；散列算法SHAl算法用于散列数字签名的数据；CRC32算法用于对数据完整性的校验；通过加密后的电子航道图(ENC)及其改正文档(ER)确保数据的安全性和完整性。
7.根据权利要求广6中之一所述的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，其特征 在于选用ORACLE IOg数据库作为本方法的数据库管理系统，数据库操作系统采用WINDOW 2003，系统支撑平台基于B/S的服务模式。
全文摘要
本发明的一种基于长江标准的电子航道图生产方法，主要是基于长江数字航道测量数据传输标准，长江数字航道测量数据检验标准，以及国际海道测量组织推荐的电子海图数据保护方案，利用先进的计算机网络技术、数据通信技术和地理信息处理技术，建设长江标准化的电子航道图数据库，通过数据采集、数据处理及航道图编辑、航道图审核及航道图发布、航道图应用的生产流程，实现长江干线水道测量管理、电子航道图生成、发布全过程的自动化、一体化和网络化，并通过浏览器方式为长江通航船舶、各航运相关部门和企事业单位及时提供最新的电子航道图服务。明显具有规范的数据格式、完善的数据更新机制、成熟的业务体制、安全的信息保护机制和有利于推广等优点。
文档编号G01C21/32GK102095425SQ20111003990
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者万大斌, 俞建林, 周向丽, 曹成, 李源慧, 李超, 李邵喜, 林海, 潘育明, 董华, 赵德鹏, 顾网林 申请人:大连海事大学, 长江南京航道局, 长江航道局