天津港基础地理信息系统建设.docx
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天津港基础地理信息系统建设.docx
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天津港基础地理信息系统建设
天津港基础地理信息系统建设
基础地理信息系统是综合航海保障的基础地理信息平台,也是e-航海建设的重要内容。
系统通过信息采集、数据加工、多种海图生成、三维场景模拟、多媒体信息综合展示等为航海保障提供地理信息支撑。
本系统建设将在部局已有的电子海图系统基础上,优先开发并完善天津港基础地理信息数据本地化服务模块;后期进行天津港区域的航海保障地理信息的采集工作,完善天津港基础地理信息数据,同时进行基于S-100的e-航海数据规范和标准研究,为中国沿海港口e-航海应用提供参考。
1、天津港基础地理信息系统开发
基础地理信息系统的总体架构如下图所示:
图基础地理信息系统系统结构示意图
(1)系统结构设计
本工程采用的技术路线主要包括基于SOA的平台框架、基于WebGIS构建的空间数据服务平台和基于B/S和C/S的体系结构。
1.基于SOA的平台框架
SOA是基于开放的Internet标准和协议、支持对应用程序或应用程序组件进行描述、发布、发现和使用的一种应用架构。
SOA支持将可重用的数据应用作为应用服务或功能进行单独开发集成,并可以在需要时通过网络访问这些服务或功能。
通过SOA,可以对不同的服务或功能进行组合以完成一系列的业务逻辑与展现,最终可让用户像使用本地桌面业务组件一样方便地调用服务或功能等各种资源。
2.基于GIS构建的空间数据服务平台
GIS产品用于构建集中管理、支持多用户、具备高级GIS功能的应用与服务,如:
数据编辑、空间数据管理、二维三维地图可视化、空间分析等多种应用和类型丰富的服务。
主要有GISServer和客户服务两大部分。
(1)GISServer
GISServer主要功能包括:
●提供通用的框架在内部建立和分发GIS应用;
●提供操作简单、易于配置的Web应用;
●提供广泛的基于Web的空间数据获取功能;
●提供通用的GIS数据管理框架;
●支持在线的空间数据编辑和专业分析;
●支持二维三维地图可视化;
●可以集成多种GIS服务;
●支持标准的WMS、WFS;
●提供配置、发布和优化GIS服务器的管理工具;
●提供.NET和Java软件开发工具包;
●为移动客户提供应用开发框架;
●提供要素服务、搜索服务;
●地图服务支持时空特性。
GISServer还包含信息发布桌面系统组件、三维可视化与分析组件和空间数据库引擎:
——桌面系统组件
GIS桌面系统是为用户提供的信息制作和管理的工具。
——三维可视化与分析组件
该模块提供了强大、先进的三维可视化、三维分析和表面建模工具。
通过GIS3D分析模块,用户可从不同视点观察表面、查询表面、确定从表面上某一点观察时其它地物的可见性,还可以将栅格和矢量数据贴在表面以创建一副真实的透视图,还可以对三维矢量数据进行高端分析。
使用GIS3D分析模块,可以有效的编辑和管理三维数据。
——空间数据库引擎(SDE)
SDE的优势和功能:
●高效率和系统可伸缩性;
●与IT系统集成;
●发生冲突时的协调更新机制;
●数据库复制;
●历史归档;
●版本和非版本编辑;
●支持跨平台和跨数据库。
(2)终端功能服务
系统终端的应用服务将采用B/S和C/S相结合的体系开发。
日常业务功能如信息查询、数据浏览、航海保障地理信息共享等服务,要求操作简单直观、易于维护,将采用B/S构架进行开发,可以充分发挥B/S的易于部署和维护、与其他系统集成等优点。
另一方面,本系统中的空间地理数据涉及到GIS图形和属性数据处理、更新工作,也需要对大量的历史数据进行统计分析,要求较强的数据访问交互能力,因此,为了保证运行速度和效率,其设计将采用C/S结构用于数据管理及GIS图形应用的功能开发。
该平台将提供各种数据交互工具,图形数据变更操作、空间分析工具以及各种灵活多样的专题图定制功能以满足各类空间数据处理和数据服务需求。
(2)系统功能
基础地理信息系统以部局现有电子海图为基础平台,通过专业空间信息处理和展示功能为航海保障应用提供基本的可视化功能和地理空间分析功能。
主要结构如下:
图45天津港基础地理信息系统功能结构图
(3)海图显示
提供电子海图的加载、展示,可加载符合S-57标准的海图文件,其功能主要包括:
●海图数据加载:
加载符合S-57标准格式电子海图数据和相关三维海图数据
●电子海图展示:
根据S-52标准以二维方式在系统中展示电子海图。
●图层控制:
显示海图上所有分类图层,可以控制海图图层的显示与隐藏。
●自动调图:
自动根据当前经纬度和比例尺来显示和调用已加载的海图。
●显示模式控制:
可以根据需要选择海图显示模式。
3.海图操作
提供对电子海图的基本操作,包括漫游、平移、全图等。
其主要功能包括:
●海图漫游:
支持鼠标拖动漫游、放大、缩小、上、下、左、右平移等操作。
●海图定位:
根据输入的经纬度坐标,将海图以该经纬度为窗口中心点显示。
●海图比例尺显示:
在电子海图下方,以数值方式显示当前海图比例尺。
4.海图查询
提供对海图要素进行查询并可以方便的在海图上进行角度、长度、面积等的测量。
●对象查询:
通过点选或录入关键字的方式对海图上的物标、标绘符号、模型进行查询,获得物标名称、经纬度和其他属性资料。
●经纬度查询:
鼠标所在海图上的停留位置可以转换为经纬度并始终显示。
5.量算工具
●方位测量:
对海图上两点间或某线段(用户自定义)的方位角进行测量。
●距离测量:
对海图上任意两点或多点间的距离进行测量,测量单位可以为米、海里、公里。
●面积测量:
对海图上任意区域(矩形及多边形区域)的面积进行测量,单位可为平方米、平方海里、平方公里。
2、数据库设计
(4)数据内容
海事测绘基础数据主要包括航标、改正通告、障碍物、潮信潮流、地形岸线、港口资料、水深、水文、控制点、区域界限等类型,这些数据可分成点状要素、线状要素和面状要素三类。
序号
数据类型
详细内容
1.
航标资料
灯塔、灯桩、立标、浮标等助航标志资料
2.
改正通告资料
海军航保部和海事局的改正通告资料
3.
航行障碍物资料
礁石、沉船、障碍物等资料
4.
潮信潮流资料
潮信、潮流、海流、洋流等资料
5.
地形岸线资料
各种岸线和地形资料
6.
港口综合资料
海堤、码头、泊位、船坞和各种码头设施等资料
7.
水深资料
各种水深、等深线等资料
8.
控制点资料
三角点、埋石点、水准点等控制点资料
9.
区域界线资料
锚地、禁区、军事训练区和其它界线等资料
10.
海图图幅资料
海图范围、海图产品等资料
11.
生产任务资料
制图的编图计划,外业测量得勘察报告、技术任务书、工程测绘技术设计书、技术总结、仪器校正资料等。
(5)航标数据
航标作为助航资料,在海图应用中具有重要意义。
航标具有较强的现势性,是航海通告中经常需要变更并在制图中经常需要进行小改正的要素。
同时,为了方便其到S-57格式的转换,要建立航标库与S-57物标、属性、属性值的对应。
航标对象包括灯塔、灯浮、灯船、方位立标、孤立危险物立标、侧面立标、安全水域立标、专用/通用立标、方位浮标、作业浮标、侧面浮标、安全水域浮标、专用/通用浮标、昼标、陆标等。
(6)改正通告数据
改正通告的存储参考国家标准航海通告编写规范进行设计。
改正通告出版单位有两家,分别为:
中国人民解放军海军司令部航海保证部和中国海事局。
(7)航行障碍物数据
航行障碍物资料包括礁石、沉船、障碍物等,障碍物有点、线、面三种类型。
点状障碍物有木桩、水中隐物(桩墩)、捕鱼设备等。
线状障碍物有紊流、急流等。
面状障碍物有海水养殖场、险恶区(地)等。
(8)潮信潮流数据
潮信潮流资料包括潮信、潮流、海流、洋流等。
这也是原始资料库的一个重要方面。
(9)地形岸线数据
地形岸线资料保存各个港口的各种地形和岸线信息。
(10)港口综合数据
港口综合资料保存海堤、码头、泊位、船坞和各种码头设施等信息。
(11)水深数据
水深资料包括各种水深、等深线等,分为计划内和计划外两大类。
类别、所属港口都在对应的任务书中体现。
(12)控制点数据
根据地物对象分类,控制点可以分为下面几类:
三角点、观测点、固定点、基准点、界标、水平控制(主测点)、水平控制(副测点)。
(13)区域界线数据
区域界限资料包括锚地、禁区、军事训练区和其它界线等。
(14)生产任务数据
历年测绘计划内任务及合同任务相关资料(包括:
编号、图名、图号、工程属性(计划内/合同)、比例尺、测量面积、踏勘报告、测绘生产任务书(测绘生产技术设计)、仪器调拨单、测量施工组织/技术设计、编图计划、测量起始时间、测量结束时间、质量审查起始时间、质量审查结束时间、测量图历簿交制图队时间、制图起始时间、制图结束时间、审校起始时间、审校结束时间、审核起始时间、审核结束时间、测绘处审定起始时间、测绘处审定结束时间、出软片起始时间、出软片结束时间、送印起始时间、送印结束时间、水深测量图历簿、制图图历表等);历年测绘生产任务书和测绘生产技术设计(包括图的比例尺、图幅、相关测区历年测量情况、测量周期、海图的有效期、测量日志、控制资料、平面控制点、水深控制点、点之记、航标资料等内容)、踏勘报告(包括测区的经济发展水平、测区现场资料、交通情况、天气情况、地形变化等)和相关资料;仪器、设备动态信息(包括仪器的当前状态、校验记录等);水文信息;船队动态信息等等。
上述资料都是海图生产和建库的基础,因此必须对这些资料进行有效地管理。
3、数据库结构
海事测绘基础数据按照用途和目的的不同储存在源数据库、生产数据库和产品数据库中。
源数据库与生产数据库的关系:
采集的航海保障地理信息以要素或对象等形式存储在源数据库中,并进行统一维护和更新。
当测绘生产部门有需要时,根据指定的地理范围等数据抽取条件,由航海保障地理信息管理系统中的海图加工和制作辅助模块从源数据库中抽取,并按照HPD数据库规范转换后存入生产数据库中。
源数据库向生产数据库的数据流是单向的。
生产数据库与产品数据库的关系:
由于产品数据库是按照一定制图范围通过HPD制图工具对生产数据库中的数据进行筛选、处理,按海图规范要求加注海图图廓、注记等整饰信息,生成符合图标的海图数据产品,对形成的海图产品按照便于查询、发布和分析的要求进行存储而形成数据库。
生产数据库向产品数据库的数据流也是单向的。
源数据库、生产数据库、产品数据库和航海保障地理信息管理与服务系统、HPD数据库系统功能之间的关系如下:
图46海事地理信息系统数据库功能关系图
(15)源数据库
源数据库中的数据包括海测工作中新产生的数据和原有海测信息。
对原有海测信息进行筛选、整合和规范化处理后导入的源数据库,成为源数据库的正式数据;对新产生的数据通过自动和人工方式采集到源数据库,其中需要审核的数据只有通过审核后才成为源数据库中的正式数据,正式数据后续可用于海测生产、加工、制图、发布和分析。
源数据库中的数据按照相关数据规范来进行统一的储存、管理和更新,这些数据将以海事地理要素、对象和文档等形式进行储存、管理和更新。
航标、控制点、水文资料、港口资料、海图图幅等属于点状地理要素,地形岸线、等深线等属于线状地理要素,行政区域、滩地、禁抛区等属于面状地理要素。
(16)生产数据库
生产数据库是为了满足海图加工和制图的需要,根据指定的地理范围等数据抽取条件,从源数据库中抽取,并按照HPD数据库规范转换后形成的一个中间库,其数据也是以海事地理要素、对象等形式储存、管理和更新。
(17)产品数据库
产品数据库是通过工具对生产数据库中的数据进行加工和制图等处理后,对形成
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- 天津 基础 地理信息系统 建设