基于分层动态网格的电子海图显示技术研究

从二十世纪70年代后期开始，研究人员展开了对新型海图媒体的研究。80年代末，开始出现了电子海图。计算机技术的迅速发展推动了电子海图技术的不断进展，并为电子海图的进一步发展提供了所需的硬件平台。电子海图显示与信息系统(简称ECDIS)可以为海船作业人员提供清晰的海图平面并极大地方便了航海工作。凭借它可以轻松地制定航海计划，进行目标定位、测距等，并与雷达、GPS、罗经和卫星导航系统等导航设备进行通讯。因此，ECDIS将成为新型组合导航系统的重要组成部分。 电子海图数据库是电子海图应用系统的基础，它决定了电子海图应用系统的功能和性能。电子海图数据库中存储着大量海图数据，怎样合理地组织、管理海图数据又是电子海图性能的关键。因此，建立一套完善的电子海图数据管理机制是电子海图研究的基础和核心技术。当前电子海图的文件系统主流方法就是对分幅管理的海图数据主文件建立R树索引，从而快速检索到所需的数据文件。该方法优点是灵活，在目前海图数据量有限，世界海图数据不完整的现实条件下，通过R树索引能高度灵活地适应“有多少数据加载多少数据”的无奈事实。但是，随着航海信息化的进一步发展，越来越多的航海因素(包括气象，水文等)被信息化，并融入到ECDIS，这势必造成在日趋完善的同时其信息量也日益增大。这样ECDIS用户所得到的海图数据单幅数据量也会不可避免的相应增大。这在一定程度上阻碍了电子海图在两个重要平台上的推广和发展： 一个是网络平台。基于Web的电子海图很早就有人提出了，但是一直无法真正地在实际中得到推广和应用，究其根本原因就是数据传输和处理的速度不能达到航海的实时性要求。 另一个是嵌入式平台。嵌入式平台以PC机无法比拟的抗震、抗摇以及低成本等特点在航海实际的恶劣工作环境中更能体现其稳定性优势。然而随着数据量的增大，电子海图在嵌入式平台上的应用也受到了很大的限制。 为了解决电子海图信息化的发展与其在这两个平台应用之间存在的矛盾，同时也为了扩大电子海图的应用领域，推进其在网络平台和嵌入式平台上的应用，本文提出了基于分层动态网格的方法管理海图数据，这样可以实现大海图数据的切割网格化，并能在运行中根据预定的规则动态加载所需数据，比较好的解决了数据量过大给网络平台和嵌入式平台带来的传输过忙和内存不足的问题。 作者通过对基于分层动态网格的电子海图平台的研制与开发，得出下述结论和成果： (1)正确理解S-57标准是建立标准平台的前提，作者通过对S-57标准的比较深