海道测量数据交换与应用

海道测量数据交换与应用

徐怡然

东海航海保障中心上海海图中心上海200090

摘要：随着国家海洋发展战略的实施，“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”需要海洋基础地理数据的支持。《国际海上人命安全公约》第五章第九条要求缔约国开展海道测量工作、管理海洋基础地理数据、编制和出版海图等。本文以MSDI（海上空间数据基础设施）为切入点，进而介绍了作为海道测量数据交换与应用基础的S-57和S-100，并进一步探讨了其应用范围和NOAA应用实例，旨在构造中国的MSDI。

关键词：MSDI；海道测量数据；S-57；S-100；NOAA

一、什么是MSDI（海上空间数据基础设施）？

海洋和沿海地区的相互作用形成了一个系统。这一系统通过影响降雨、海平面，控制着全球气候，从中获取的资源、原材料、能源也影响着人口的变化。通过开发一个健全、有效的程序可以实现对该系统的认识与控制。该程序能够实现数据的实时观测、收集、评估、管理、共享和交换，完善获取信息方式以支持海底和海岸环境的模型化、可视化，即建设海上空间数据基础设施。

海上空间数据基础设施包含所有海洋地理和商业信息。海上空间数据基础设施要想顺利实现，必须建立明确的目标，以达到预期效果。标准的海上空间数据包括海洋界限、保护区、海洋生物栖息地，海洋学，水深、水文学、地质学、海洋基础设施，沉船，离岸设备装，管道和电缆的相关数据。

二、海道测量数据交换与应用的基础

1.S-57数据传输标准

IHOS-57在1992年5月被第十四届国际海道测量大会正式批准为IHO的标准，最新版本IHO海道测量数据传输标准（S-57，版本3.1）于2000年制定并取代了原先的3.0版本，此后于2007年和2009年又先后针对其颁布了2个补充条例。该版本的版本海道测量数据传输标准由IHO水文信息系统委员会（CHRIS）的传输标准维护和应用开发工作组（TSMAD）研究制定。该标准规定了各国海道测量局之间数据交换及数据分销给商家、海员及其它用户过程中的标准。主要包含了：

1）引言，对标准做了总的介绍，并罗列了参考标准和定义

2）依据的理论数据模型

3）数据结构及数据封装规则

2.S-100通用海道测量数据模型

虽然S-573.1版本有许多优点，但它也存在一些局限性，例如不易维护、无法满足未来需求、封装模式不利于数据的广泛交换等

为了解决这些限制，IHO的CHRIS委员会被授权对S-573.1版进行改版。这个新版本将是一个新标准，它包含新增的内容和新的数据交换格式，这一新标准即为S-100。

S-100的主要目标是能够支持各种与海道测量相关的原始数据、产品和用户需求。它包括图象、栅格、三维数据和动态数据以及传统海道测量手段（如：高密度扫测、海床分类、航海GIS等）的新应用。它也将使基于全球互连网的数据获取、处理、分析和访问服务成为可能。

三、MSDI的应用

1.应用范围（MSDI）

在海上空间数据基础设施的基本框架内，其为各级政府、商业部门、非营利部门、学术界和公民提供海上空间数据的发现、评估、检索和应用。

目前大部分沿海国家应用的海上空间数据基础设施活动有：

海上基线：国际范围内测量、监控海洋区域和界限。

离岸地籍：土地管理系统，从海岸基线到国家管辖的范围。

气候：大气、水圈和地面系统的时空特征。

水准面：（又称为地球的皮肤，只有一个），测量海平面的基准面，用来绘图、工程建设、做海底模型。

海底特征和海底形态：海底地质和沉积物。

土地所有权：资产信息的描述，包括所有权、联邦政府或其他所有者的利益。

洪水灾害：国家洪涝保险项目维护国家的洪水灾害相关信息。

海洋界限：海床主权由特定的立法或用途规定。

离岸矿产资源：在海床上或海床下的矿产和碳氢化合物。

海岸线：许多潮流周期内测量的平均位置。

海上运输：商业、国防、休闲娱乐。

障碍物：存在海底（例如沉船、吸油井管）。

自然海洋学特征：用来描述海洋特性的关于水柱的时间元素（盐度、光衰减、水流、波浪）。

地名表：地理字典或有关地方和地名的信息。

2.实例（NOAA应用实例）

在MSDI的实际应用中，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）走在了世界的前列，其所建立的NOAA中心图书馆能够使用户直接通过互联网查阅海洋、大气、渔业及其它相关学科的文献；查找不同世界不同区域的海洋和渔业资讯。NOAA所提供的不同种类的海洋空间数据共享为各种相关的科研和生产活动提供了有效的参考和依据，例如：

基础地理数据：世界矢量海岸线（WorldVectorShoreline），该数据为矢量格式的全球海岸线、河流、湖泊数据，通过公用数据源融合而得，该数据被广泛用于大陆板块研究、地球科学研究中的底图制作中。

海图数据：NOAA提供的海图数据覆盖美国海域和太平洋海域，有矢量和栅格两种格式，NOAA对这些数据进行周期性更新，其中栅格导航海图（RNC，RasterNavigationalCharts）按照S-61标准，每周更新一次，该数据已有地理坐标，可直接用于导航。

海洋测深数据：提供高分辨率的海陆无缝数字高程模型（DEM，DigitalElevationModel），该DEM由激光测量（LIDAR，LightDetectionAndRanging）数据、多波束实测数据、NOAA的数字化水深点数据、美国地质部门的陆地DEM数据、美国空间信息局的平均海平面岸线数据等融合而成，可以为海啸预警提供依据。

四、结论-构建中国的MSDI

1.构建意义

一个强有力的国家或地区MSDI模型的成功将取决于数据和信息的提供者接受并实施一套互操作性的安排，包括技术参数的搜集，处理，存储以及传播共享数据，元数据，和产品。建设MSDI可以实现数据的一次生产，在多个应用中多次使用；集成分布式数据，实现协作管理；支持可持续社会、经济发展，支持环境保护与发展。

2.行动指南!

建成我们自己的MSDI体系需要经过以下五个基本步骤：

1）国家MSDI相关者研讨会有效建立MSDI的第一步是将其至于研讨之中以确立共同愿景，明确面对的挑战及提高响应的能力

2）国家MSDI规划协调委通过发展一个包容全面的国家MSDI规划体以得到国家层面的支持，从而确定大的目标和程序。

3）建立国家数据信息管理系统标准化的核心参考数据集是建立NSDI的MSDI要素的关键。其必须是公开易获取并且可被MSDI股东分享和交换的。

4）MSDI利益相关者的公共宣传和参与有效实施的关键在于与用户群的联络交流。此过程可实现MSDI知识，技术，及对其效益价值的认识的进步。

5）可持续性确保MSDI以可持续的方式运行，并且针对关键指标的监测和报告能不断得到进步和发展

参考文献：

[1]Alexander，Lee.DevelopmentofIHOS-100TheNewIHOGeospatialStandards.S-100InformationPaper，2008.

[2]Cooper，Paul&Pepper，John&Ocborne，Mike.TheHydrographicandOceanographicDimensiontoMSDIDevelopment：“DevelopingtheCapability”WHITEPAPER，2015.

[3]IMO国际海上人命安全公约综合文本2009.人民交通出版社，2010.

[4]盖明举.NOAA中心图书馆—利用Internet帮助用户研究海洋与大气[J].ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse，1994-2017.

[4]王志云.IHOS-100海道测量地理信息新标准的发展状况<译>WWW.IHO.INT

[5]姜晓轶，石绥祥，胡恩和，李四海：我国数字海洋建设中几个问题的思考[J].海洋开发与管理，2013（03）.

[6]徐卫国.海道测量数据库建设与应用[M].测绘学组论文集，2016.

[7]周晖.我国航海资料发展历程和未来趋势探索[J].航海技术，2009.

作者简介；

徐怡然，1990年7月，东海航海保障中心上海海图中心，助理工程师，编绘。