電子海圖新技術特征與術語

摘 要：根據測繪學名詞委員會要求，在第二版《測繪學名詞》出版以后，開始征集新名詞。從術語選擇的角度，簡要分析了近年來電子航海圖的新技術特征及其形成的新技術術語。

關鍵詞： 技術術語，測繪學，電子海圖，地理信息系統

測繪學名詞審定委員會正在組織收集選擇測繪學新名詞。名詞的選取、審定和推廣工作對科技進步有潛在的推動作用，也是獲取和共享知識的重要途徑，而新的名詞折射出了科學技術的新進展。近年來，電子海圖技術的開發有較多新成果，主要表現在數字海圖的更新及替代紙海圖的進程加快，三維導航環境建立，海洋空間信息融合，新數據挖掘和海洋測繪知識庫創建等。筆者僅從術語選擇的角度，簡要分析了數字航海圖的新技術特征，將從中析出比較貼切、通用的測繪新詞。

1 三維航海圖(ECDIS-3D，3-D nautical chart)

早期的航海圖上，一般都繪制有顯著海岸目標的對景圖，用于從某一地點對照確定船舶位置。按照這個思路，利用計算機可視化技術實現了動態海岸視圖——三維航海圖(ECDIS-3D， 3-D nautical chart；3DCHART已被注冊為商標)。三維航海圖基于海岸地形模型、差分全球定位系統、衛星通信和遙感等技術，使船橋顯示設備相當于一個活動的攝影機，可隨時看到目標的立體畫面。平面對景圖只有視者之外的一個觀察點(exocentric viewpoint)，而三維航海圖是以視者自我為中心觀察(egocentric viewpoint)的、最自然的虛擬現實環境。使用高分辨率的激光掃描及其他相關手段，可獲得燈塔等海岸目標的模型。海上航行安全的目標不只是海岸陸標的可視化，而是海底地形的立體表示，實驗中的項目把航道隱喻為可視化“路面”，使船舶導航器的畫面像汽車行駛在指定的分隔帶上一樣。它涉及的技術還包括高分辨率多波束聲吶、測深數據庫、二維的柵格與矢量海圖，以及準確的潮汐信息等。

2 動態安全等深線(dynamic safety contour)

電子海圖標準允許海圖上標繪安全等深線，而船舶為了充分利用潮汐進出港口，需要顯示任何時刻的安全等深線。動態等深線是三維航海圖開發內容之一，它可以把海底地形的外表面設計為三維視景，將龍骨下凈空(富余水深)的模擬底面與地形外殼(terrain skin)相交的面稱為割平面，則割平面至海圖基準面的距離d可作為安全等深線的數值。要得到d，需要觀測和計算的參數包括波浪振幅、船只當前吃水、船只要求凈空和當前潮位等。在瞬時海水面，割平面的邊線形成警告多邊形(warning polygon)或非通過區域多邊形(no-go area polygon)，即動態安全等深線(dynamic safety contour)。由于三維航海圖的陸地和水下地形已經成為一個畫面，因此，這時的海圖基準面有可能是海陸統一的高程基準。

3 附加軍事數據層(AMLs)

軍用電子海圖的主要特征是附加軍事活動需要的海洋環境信息。有研究認為，附加軍事層(Additional Military Layers， AMLs)是S-52、S-57標準對軍事應用的擴展。艦用電子海圖系統增加軍事信息將成為強制性要求，即WECDIS=ECDIS+ AMLs。經過實驗的電子海圖項目，附加了4項靜態層和3項動態層。靜態層表達信息包括：演習區界限和幾何形狀、高密度水深點、聲吶探測到的海底目標、沉積物類型分布。海底地形可用矢量水深數據表示，也可生成更直觀的高分辨率柵格圖像即海底地形模型。動態附加層，也稱時變層，包括衛星觀測的海表溫度，每日更新兩次的淺水波浪模型提供的波高，每3小時更新的潮汐模型生成的流速與流向。美國海軍用于附加軍事層的信息包括戰術海洋數據(TOD)、特殊任務數據集等。

4 海上信息目標(MIO)

1999年，國際海道測量組織(IHO)為進一步完善電子海圖顯示與信息系統(ECDIS)，與國際電工委員會組織了關于海上信息目標的協調組，并于2002年將該小組交由IHO海測信息需求委員會(CHRIS)管理。海上信息目標(MIO)論證現行標準中沒有體現海洋信息在電子海圖中的應用，這些信息與海圖和導航有關，但原先是非強制性的。很多信息具備X、Y、Z坐標和時間，即四維的。這些輔助信息包括：深海測深，潮汐，地球物理數據，聲吶和雷達圖像(側掃聲吶，多波束，激光雷達)，平面基準參數，鹽度、溫度剖面，沉積物類型劃分，潮流，衛星影像和航空攝影，深潛器視頻圖像，考古(沉船)，海洋環境保護區等。通過MIO計劃，會促進電子海圖與雷達、船舶自動識別系統(AIS)、船舶交通管理系統(VTS)和慣性導航系統(INS)的技術集成。

5 外業數字航海圖(field DNC)

在海洋測量船上生產外業海圖(field chart)和導航產品，直接支持海軍作戰，是美軍早就采用的向部隊提供臨時海圖的方式。這種海圖的資料不可能完全得到處理，圖的分發也局限于艦艇和軍事單位的即時需求，所有資料經完全確認后，送交國防部制圖機構，再按標準航海圖程序出版。為直接應用數字航海信息，已開發外業數字航海圖(field DNC)，也稱為增強型的數字海圖(Enhanced DNC)。外業數字航海圖的附加軍事信息來源于地理信息系統、多波束測深數據、側掃聲吶探測的目標、航空影像、航空雷達數據和其他海洋調查資料。

6.海洋通用作業圖像(MCOP)

通用作業圖像(common operational picture， COP)是美國軍方開發的戰場環境可視化技術，當然它不局限于軍事指揮應用，也能用于政府機構、應急事務管理、港口監測控制等。COP的主要目標是，作為用戶責任區或關注區域的態勢認知工具，提供多維視圖，以輔助決策和增強活動功能；通過單一畫面，對地面、空中和海上場景進行監視與識別，實施多用戶協作并使每一個參與者掌握同樣的情況。COP不是電子地圖，但與地圖及空間地理信息密切相關。它基于高性能的地理信息系統，高分辨率的圖像、地圖和海圖數據庫，公共信息與數據庫，采集實時數據的傳感器，通過網絡實現用戶群的數據交換、信息共享的實時畫面，已經提出了海洋通用作業圖像(MCOP)的概念。美國地理空間情報局(NGA)的海測部門為保障海軍作戰和航行安全，正在搜集世界海洋的地理空間基礎數據，提出網絡中心戰任務空間的經認可環境圖像(REP)、經認可海洋圖像(RMP)，建立航海數據庫維護環境(NDME)。NDME將為通用作業圖像(COP)創建廣博的海洋測繪知識庫。

由上可知，從電子海圖新技術特征表現出的術語有：三維顯示、三維航海圖、內觀察點、外觀察點、顯示刷新率、地形外殼、警告多邊形、動態安全等深線、非通過區多邊形、附加軍事層、軍用電子海圖、海上信息目標、外業海圖、海洋通用作業圖像和識別海洋圖像等。新出現的術語如果不及時統一和規范，會為今后的科技交流帶來很多麻煩，例如上述COP的名稱，有：通用操作圖(像)、通用作戰圖(像)、通用作戰態勢圖、通用作戰地圖、共同作業圖像、共同戰場圖景(臺灣用語)等。因此，這里提出的術語譯名需要斟酌，是否確定為標準測繪學名詞也須考慮多種規則與因素厘定。

參 考 文 獻

[1]國家技術監督局.GB 15702-1995電子海圖規范.北京：中國標準出版社，1995.

[2]Captain S F Ford. The First Three-Dimensional Nautical Chart.NOAA，2002.

[3]Thoams Porathe.Visualizing the Decision Space of a Ships Maneuverability in a Real-Time 3-D Nautical Chart.Canada：VizCOP， 2004.

[4]lee Alexander. Marine Information Objects (MIOs) and ECDIS：Concept and Practice. US： Hydrographic Conference，2003.

[5]L Ucuzal， A Kopa.GIS in Command Control System. 206.

蘇振禮：天津海洋測繪研究所， 300061

蔣紅燕：天津海洋測繪研究所， 300061