基于分層動態(tài)網格的電子海圖顯示技術研究.pdf

1、從二十世紀70年代后期開始，研究人員展開了對新型海圖媒體的研究。80年代末，開始出現(xiàn)了電子海圖。計算機技術的迅速發(fā)展推動了電子海圖技術的不斷進展，并為電子海圖的進一步發(fā)展提供了所需的硬件平臺。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(簡稱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劃，進行目標定位、測距等，并與雷達、GPS、羅經和衛(wèi)星導航系統(tǒng)等導航設備進行通訊。因此，ECDIS將成為新型組合導航系統(tǒng)的

2、重要組成部分。 電子海圖數(shù)據(jù)庫是電子海圖應用系統(tǒng)的基礎，它決定了電子海圖應用系統(tǒng)的功能和性能。電子海圖數(shù)據(jù)庫中存儲著大量海圖數(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鍵。因此，建立一套完善的電子海圖數(shù)據(jù)管理機制是電子海圖研究的基礎和核心技術。當前電子海圖的文件系統(tǒng)主流方法就是對分幅管理的海圖數(shù)據(jù)主文件建立R樹索引，從而快速檢索到所需的數(shù)據(jù)文件。該方法優(yōu)點是靈活，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)實條件下，通

3、過R樹索引能高度靈活地適應“有多少數(shù)據(jù)加載多少數(shù)據(jù)”的無奈事實。但是，隨著航海信息化的進一步發(fā)展，越來越多的航海因素(包括氣象，水文等)被信息化，并融入到ECDIS，這勢必造成在日趨完善的同時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)量也會不可避免的相應增大。這在一定程度上阻礙了電子海圖在兩個重要平臺上的推廣和發(fā)展： 一個是網絡平臺。基于Web的電子海圖很早就有人提出了，但是一直無法真正地在實際中得到推廣和應

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到航海的實時性要求。 另一個是嵌入式平臺。嵌入式平臺以PC機無法比擬的抗震、抗搖以及低成本等特點在航海實際的惡劣工作環(huán)境中更能體現(xiàn)其穩(wěn)定性優(yōu)勢。然而隨著數(shù)據(jù)量的增大，電子海圖在嵌入式平臺上的應用也受到了很大的限制。 為了解決電子海圖信息化的發(fā)展與其在這兩個平臺應用之間存在的矛盾，同時也為了擴大電子海圖的應用領域，推進其在網絡平臺和嵌入式平臺上的應用，本文提出了基于分層動態(tài)網格

5、的方法管理海圖數(shù)據(jù)，這樣可以實現(xiàn)大海圖數(shù)據(jù)的切割網格化，并能在運行中根據(jù)預定的規(guī)則動態(tài)加載所需數(shù)據(jù)，比較好的解決了數(shù)據(jù)量過大給網絡平臺和嵌入式平臺帶來的傳輸過忙和內存不足的問題。 作者通過對基于分層動態(tài)網格的電子海圖平臺的研制與開發(fā)，得出下述結論和成果： (1)正確理解S-57標準是建立標準平臺的前提，作者通過對S-57標準的比較深入的研究，開發(fā)了一個數(shù)據(jù)格式轉換工具，把二進制的.000文件轉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)研究電子海圖應用打下良好的基礎。 (2)使用VC++6.0開發(fā)工具開發(fā)出電子海圖數(shù)據(jù)網格化工具。采用Sutherland-Hodgman裁剪算法實現(xiàn)海圖數(shù)據(jù)的網格化。 (3)開發(fā)出基于圖幅管理的傳統(tǒng)電子海圖平臺和基于分層動態(tài)網格的電子海圖平臺并對這兩個平臺的性能進行了比較分析。證明了基于分層動態(tài)網格的電子海圖平臺在未來ECDIS信息化、數(shù)字化進一步發(fā)展時的強適應性，以及在應用于嵌入式平臺和