S—101電子海圖生產系統建設方案分析

李忠新

摘 要：本文介紹了電子海圖生產現狀，同時對國內外現有的S-101電子海圖生產系統進行了分析，提出了不同的建設方案，并進行了分析比較。

關鍵詞：S-101；電子海圖 ；建設方案

1 問題的提出

電子海圖生產職責以及我國國際海事成員國身分決定了S-101電子海圖生產的強制性需求。在IHO正式發布S-101產品規范后，必須第一時間向用戶提供S-101標準的電子海圖。

當前的電子海圖生產系統是基于S-57標準的應用系統，不符合S-101電子海圖生產標準，因此必須通過系統升級，形成S-101電子海圖生產能力。

2 系統現狀要求

電子海圖在海事管理、港航企業、船舶用戶、科研、跨領域應用中的需求越來越廣泛。電子海圖之所以引起高度重視，是因為它具有傳統紙海圖無法比擬的優點。數字形式的電子海圖可以與其他信息進行集成與融合，從而形成多學科間的協調應用。隨著S-100標準地理信息數據模型的發布以及國家對海洋強國建設的期望，這種協調應用將越發明顯，電子海圖在社會各領域中的需求將會達到一個新的高度。

在S-101電子海圖正式發布后，船舶上將會搭載支持S-101電子海圖的導航系統。利用電子海圖系統可以進行自動航線設計、航向航跡監測、自動存儲本船航跡、歷史航程重新演示、航行自動警報（如偏航、誤入危險區等）、快速查詢各種信息（如水文、港口、潮汐、海流等）、船舶動態實時顯示（如每秒刷新船位、航速、航向等）。

中國海事局長期以來以CARIS HPD作為電子海圖的生產系統，已經建立了生產S-57標準的電子海圖流程體系。在數據庫中保存有大量歷史海道測量和編繪生產數據。為此，在系統建設時需要符合如下性能：

（1）系統應可以與現有流程體系無縫集成，不破壞當前的生產模式，以可以優化流程為目標；

（2）數據庫系統應與當前數據庫無縫兼容，不應存在數據轉換操作，以免造成數據丟失或錯誤；

（3）系統應具有保持高安全性和可靠性設計，工作條件下每年不超過8小時停機時間。

3 方案分析比較

3.1 獨立研發與采購

近年來，交通運輸部海事局一直緊跟IHO S-100的最新進展，翻譯出版了S-101產品規范（2013版），研究了S-57到S-101轉換以及S-101顯示中的若干關鍵技術，從技術角度來講具備研發電子海圖生產系統的能力。獨立研發電子海圖生產系統可以更加靈活地處理和定制電子海圖生產流程，具有自主知識產權，對我國科技創新具有推進作用。但是，從過往經驗來看，研發一套電子海圖生產系統的經濟成本和時間成本過于昂貴，平均周期在3～5年以上，費用在2 000萬～5 000萬元人民幣左右（包含后期維護升級）。

相比于獨立研發，直接購置電子海圖生產系統則相對容易，且商業化產品具有質量保證和專業的用戶服務，在經濟和時間成本上也更占優勢。獨立研發與采購的對比情況見表1。

3.2 電子海圖生產系統之間的對比

加拿大CARIS公司、美國ESRI公司、德國Seven CS是當前具備開發S-101電子海圖的三家國際大型企業。CARIS HPD系統是一套基于無縫空間數據庫的綜合性航海圖書資料生產系統，當前，中國海事局利用HPD可以生產紙海圖、電子海圖、專題圖、航標表、障礙物表、改正通告（待）等多種航海圖書資料，可以基于HPD系統建立起完善的電子海圖生產流程體系，且支持部分用戶化功能。ESRI公司是GIS技術最為先進的企業，基于它的ArcGIS Desktop應用，擴展了ArcGIS for Maritime模塊，可用于電子海圖的生產和質檢，同樣基于無縫空間數據庫實現數據的組織和可視化。SevenCS公司開發的ENC Production Tools同樣也具有電子海圖編繪生產和質檢的全部功能，但用戶群體較少，相比之下，其開發的電子海圖顯示系統的二次開發模塊用戶范圍更廣。

三家企業的產品對比后發現，在價格方面， HPD系統在首次購買以及后期維護費用方面均為最高，ArcGIS和SevenCS的產品價格則相對較低，與HPD系統差距明顯。在功能方面，三者基本相同，均是基于無縫空間數據庫管理電子海圖數據，且具有電子海圖從編繪到質檢的全部功能，對于國際標準的支持一致。

根據收集信息，對幾種產品之間的差異作如下分析：

（1）在2010年之前，ESRI海上地理信息解決方案處于研發階段，產品營銷未深入到海上交通行業，而HPD從創業起一直關注海上系統軟件產品的研發，在當時已建立起全球95%以上的電子海圖用戶使用群體，從而形成了一定的壟斷地位；

（2）SevenCS更多關注電子海圖信息與顯示系統（ECDIS）相關的應用，以電子海圖處理和可視化系統的二次開發為主營業務，其電子海圖生產系統居次，在系統強健性上遜于CARIS和ESRI；

（3）軟件產品通常需要使用較低的價格吸引用戶，在建立了用戶基礎后，通過后期維護升級費用賺取更多的收益；

（4）電子海圖是數據驅動的產品，HPD、ESRI、SevenCS之間的數據庫架構完全不同，從一種數據庫架構無損轉換到另一種數據庫架構幾乎是一項不可能的任務，這也是HPD在后期維護費用不斷走高的原因之一。

4 方案選取順序

根據上述的對比分析，建議對S-101電子海圖生產系統建設方案的選取順序如下：

（1）第一選擇：CARIS HPD升級或模塊購置

（2） 第二選擇：ESRI ArcGIS for Maritime

（3）第三選擇：獨立研發

（4）第四選擇：SevenCS ENC Production Tools

原因如下：

（1）中國海事局電子海圖生產流程體系以基于HPD系統建立，已形成標準化作業流程；

（2）S-101電子海圖與S-57電子海圖在內容、編碼以及符號方面變動不大，改動的空間模式、圖示表達處理流程、復雜屬性以及信息類型等開發難度并不高，開發成本不大，可以預見的是HPD對S-101支持的升級費用不會過高；

（3）現有的各類航海圖書資料的數據均保存在HPD源數據庫，如采用其他方案，大規模的數據轉換勢必造成嚴重的數據質量問題。

5 結束語

我們通過對電子海圖標準、生產系統以及現有生產現狀進行深入的研究分析，并結合S-101電子海圖生產系統建設方案比較，認為購置CARIS HPD S-101電子海圖生產系統還是比較合理的。當然，在建設過程中，我們還需要完成S-101電子海圖生產流程體系建設，以滿足S-101電子海圖生產需要。

參考文獻

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