1.2 电子海图系统解析及开发 电子海图的相关标准与获取

电子海图相关标准

与电子海图和电子海图系统有关的国际标准涉及海图数据、显示、功能、测试等诸方面。在电子海图生产、应用过程中执行的相关标准主要源自于三个国际组织：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）。这三个组织发布了很多相关的国际标准，主要包含：IMO ECDIS性能标准、IEC 61174（ECDIS硬件设备性能和测试标准）、IHO S-57标准（海图数字化存储传输标准）、IHO S-63协议（海图数据保护协议）、IHO S-52规范（海图内容的显示规范）。此外，IHO还制定了一些关于电子海图其他方面的配套标准。

电子海图相关国际组织与标准

作为电子海图系统的独立开发者，重点需要跟踪的是IHO的相关标准，尤其是S-57和S-52两个协议。由于IHO的标准还在持续的更新中，最有效的方法去IHO的官网查看最新的标准文档。

IHO相关标准下载

IHO官网列出的许多关于电子海图的标准都是可以免费下载的，但涉及的标准较多，内容也比较杂，现介绍开发过程中主要涉及到的标准：

1. S-57：关于数字化海道测量数据的传输标准
   S-57标准于1992年5月4~15日第九届国际海道测量大会（摩纳哥）上通过为IHO正式标准，主要解决的如何对现实世界的海域、航海信息进行标准化编码的问题。该标准描述了用于各国航道部门之间的数字化海图道测量数据的交换以及向航海人员、电子海图系统生产商发布这类数据的标准、该标准是具有法律效力的矢量电子海图系统的数据交换与传输标准。现行版为2000年11月第3.1版，并在2014年6月对其进行了第三号补充修正。

   该标准的内容主要包换三部分以及两个附件：

   • 第一部分：一般性介绍，包含标准概述及相关术语；
   • 第二部分：理论数据模型，给出如何将现实实体数字化的理论基础；
   • 第三部分：ENC的数据格式，定义了将数据编码成相关格式的基本规则。
   • 附件A：IHO物标目录，分成若干子文件，提供了IHO认可的用来描述真实世界实体的数据交换集的正式数据格式；
   • 附件B：IHO认可的产品规范说明，分成若干子文件，是可用于特定应用的一组附属规则。

   为缩减编码后文件的大小，提高传输效率与解析效率，该标准下的文件并不是自解释的，也就意味着拿到该S-57格式的文件后，需要借助附件去查文件内容所代表的具体含义。所以该标准的两个附件更像是一个数据字典或工具书，并且该附件的内容还一直在更新中。

   电子海图文件也叫做S-57文件，因其扩展名为000，也被称为000文件。

2. S-52：电子海图的内容和ECDIS显示标准
   该标准规范了ECDIS显示ENC信息时的方式，包换颜色、符号样式、线型等一系列问题，并尽量与传统纸质海图显示样式一致。从而保证了不同厂商生产的ECDIS显示海图信息的方式、基本海图功能都是一致的，以利于航海人员的识图和使用。现行版为2014年10月第 6.1版，并在2015年6月进行过校验。

   • 附件A：IHO ECDIS表示库，给出了各种符号的具体样例。开发电子海图系统时，直接按照此附件中符号样例、线型、颜色来显示相应实体，就能还原出纸质海图的全貌，但该附件并不免费提供下载，而只能以光盘形式邮寄采购，价格为500欧元。现行版为2014年10月第 4.0版，并在2017年7月进行过校验。

3. S-63：数据保护方案
   ENC被分发后，是保存在用户本地的。为解决ENC数据的防盗版、防伪造、选择性存取等问题，确保数据制作者一致性和原始设备制造商一致性等而制定的推荐性标准。

4. S-100：通用海道测绘模型
   尽管S-57有很多优点，但由于其推出时较早，其仍存在一定的局限性：

   • S-57几乎专门用于ECDIS，并没有被GIS领域所接受；
   • S-57维护机制不灵活，扩展性不强；
   • 内置的数据模型限制了编码的灵活性和编码间转换的性能。

   为解决这些局限，进一步扩充S-57的适用范围，更好地适应国际空间信息交换标准的发展，满足栅格海图、多媒体信息等信息交换的需要，IHO开始对S-57新版本的研究。IHO S-57的新版本曾被命名为S-57 4.0，后来被命名为S-100。

   为避免已有电子海图使用受到影响，IHO将严格监控S-57到S-100的转换。因此，S-57在短时间内仍然作为电子海图数据的制定格式。S-100并不是S-57的简单升级，它提供了一个现代的海道测量地理空间数据标准。该标准可以支持各种海道测量相关数据源，并且完全与国际主流地理空间标准接轨。

5. 除以上标准之外，IHO还颁布了S-60（WGS84坐标变换用户手册）、S-62（ENC生产机构代码）、S-64（IHO ECDIS测试数据集）、S-65（ENC 制作、维护和发布指南）等一系列标准。

电子海图数据

想要研究电子海图系统，必然要获取电子海图数据。标准的ENC都是由官方发布并维护的，购买时与纸质海图类似。电子海图的最小分发单位为电子海图单元，其大小不应超过5M，范围必须是矩形，必须由二进制编码。电子海图单元的文件名由8位字母和数字命名构成，如C1513131.000。

• 前2位代表生产商，如C1代表中国人民解放军航海保证部；
• 第3位“5”为比例尺代码；

  比例尺代码	航海用途	比例尺范围
  1	总图（Overview）	<1 : 1 499 999
  2	大洋航行图（General）	1 : 350 000 ~ 1 : 1 499 999
  3	沿海航行图（Coastal）	1 : 90 000 ~ 1 : 349 999
  4	近岸航行图（Approach）	1 : 22 000 ~ 1 : 89 999
  5	港内航行图（Harbour）	1 : 4 000 ~ 1 : 21 999
  6	靠离泊用图（Berthing）	> 1 : 4 999

• 第4位到第8位“13131”为图号，是海图单元的识别码，数字或大写字母表示；
• 小数点后为数据扩展名，代表海图版本，000为数据原始版本（即为电子海图文件），后续该电子海图的更新文件在000的基础上依次增加（如C1513131.001文件为C1513131.000的第一次更新记录而形成的），更新文件大小一般不超过50K。