基于分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的電子海圖顯示技術(shù)研究.pdf

1、從二十世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，研究人員展開(kāi)了對(duì)新型海圖媒體的研究。80年代末，開(kāi)始出現(xiàn)了電子海圖。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了電子海圖技術(shù)的不斷進(jìn)展，并為電子海圖的進(jìn)一步發(fā)展提供了所需的硬件平臺(tái)。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ECDIS)可以為海船作業(yè)人員提供清晰的海圖平面并極大地方便了航海工作。憑借它可以輕松地制定航海計(jì)劃，進(jìn)行目標(biāo)定位、測(cè)距等，并與雷達(dá)、GPS、羅經(jīng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行通訊。因此，ECDIS將成為新型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的

2、重要組成部分。 電子海圖數(shù)據(jù)庫(kù)是電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它決定了電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)的功能和性能。電子海圖數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著大量海圖數(shù)據(jù)，怎樣合理地組織、管理海圖數(shù)據(jù)又是電子海圖性能的關(guān)鍵。因此，建立一套完善的電子海圖數(shù)據(jù)管理機(jī)制是電子海圖研究的基礎(chǔ)和核心技術(shù)。當(dāng)前電子海圖的文件系統(tǒng)主流方法就是對(duì)分幅管理的海圖數(shù)據(jù)主文件建立R樹(shù)索引，從而快速檢索到所需的數(shù)據(jù)文件。該方法優(yōu)點(diǎn)是靈活，在目前海圖數(shù)據(jù)量有限，世界海圖數(shù)據(jù)不完整的現(xiàn)實(shí)條件下，通

3、過(guò)R樹(shù)索引能高度靈活地適應(yīng)“有多少數(shù)據(jù)加載多少數(shù)據(jù)”的無(wú)奈事實(shí)。但是，隨著航海信息化的進(jìn)一步發(fā)展，越來(lái)越多的航海因素(包括氣象，水文等)被信息化，并融入到ECDIS，這勢(shì)必造成在日趨完善的同時(shí)其信息量也日益增大。這樣ECDIS用戶所得到的海圖數(shù)據(jù)單幅數(shù)據(jù)量也會(huì)不可避免的相應(yīng)增大。這在一定程度上阻礙了電子海圖在兩個(gè)重要平臺(tái)上的推廣和發(fā)展： 一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。基于Web的電子海圖很早就有人提出了，但是一直無(wú)法真正地在實(shí)際中得到推廣和應(yīng)

4、用，究其根本原因就是數(shù)據(jù)傳輸和處理的速度不能達(dá)到航海的實(shí)時(shí)性要求。 另一個(gè)是嵌入式平臺(tái)。嵌入式平臺(tái)以PC機(jī)無(wú)法比擬的抗震、抗搖以及低成本等特點(diǎn)在航海實(shí)際的惡劣工作環(huán)境中更能體現(xiàn)其穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。然而隨著數(shù)據(jù)量的增大，電子海圖在嵌入式平臺(tái)上的應(yīng)用也受到了很大的限制。 為了解決電子海圖信息化的發(fā)展與其在這兩個(gè)平臺(tái)應(yīng)用之間存在的矛盾，同時(shí)也為了擴(kuò)大電子海圖的應(yīng)用領(lǐng)域，推進(jìn)其在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和嵌入式平臺(tái)上的應(yīng)用，本文提出了基于分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格

5、的方法管理海圖數(shù)據(jù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)大海圖數(shù)據(jù)的切割網(wǎng)格化，并能在運(yùn)行中根據(jù)預(yù)定的規(guī)則動(dòng)態(tài)加載所需數(shù)據(jù)，比較好的解決了數(shù)據(jù)量過(guò)大給網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和嵌入式平臺(tái)帶來(lái)的傳輸過(guò)忙和內(nèi)存不足的問(wèn)題。 作者通過(guò)對(duì)基于分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的電子海圖平臺(tái)的研制與開(kāi)發(fā)，得出下述結(jié)論和成果： (1)正確理解S-57標(biāo)準(zhǔn)是建立標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的前提，作者通過(guò)對(duì)S-57標(biāo)準(zhǔn)的比較深入的研究，開(kāi)發(fā)了一個(gè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具，把二進(jìn)制的.000文件轉(zhuǎn)換成可讀的文本格式。方便了后

6、續(xù)的研究和數(shù)據(jù)再處理，為今后繼續(xù)研究電子海圖應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。 (2)使用VC++6.0開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)出電子海圖數(shù)據(jù)網(wǎng)格化工具。采用Sutherland-Hodgman裁剪算法實(shí)現(xiàn)海圖數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化。 (3)開(kāi)發(fā)出基于圖幅管理的傳統(tǒng)電子海圖平臺(tái)和基于分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的電子海圖平臺(tái)并對(duì)這兩個(gè)平臺(tái)的性能進(jìn)行了比較分析。證明了基于分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的電子海圖平臺(tái)在未來(lái)ECDIS信息化、數(shù)字化進(jìn)一步發(fā)展時(shí)的強(qiáng)適應(yīng)性，以及在應(yīng)用于嵌入式平臺(tái)和