摘要：随着GIS技术的发展，我国的港口航道测量工作量可以借助该技术，建立港口航道图测量工作量自动计算系统，对其进行测量，利用GIS技术可以精准的测量，减少人为失误，提高工作效率，满足对各类图幅的计算需求。本文就基于GIS的港口航道图测量工作量自动计算系统进行研究。
关键词：港口航道图；测量工作量；自动计算系统
众所周知，港口航道图测量工作量的计算是测绘计划编排和任务的基本工作。我国的海事测绘中心每年都进行测量，依据测量结果安排下一年度的测量计划，由此可见其测量计算的重要性。但是，如果采用人工计算，其工作量较大，影响因素多。为此，在计算中，必须要借助于港口航道图测量工作量自动计算系统，利用该系统对港口航道图图幅进行精准测量，改进测绘效率。
一、港口航道图测量工作量自动计算系统的研究内容
1.1该系统的计算过程和设计思路
现阶段，对于港口航道图工作量的计算，大多数生产单位都采用一些软件进行测量，虽然这些软件不同，但是计算过程大体一样，其主要包括①合理编排辖区内的测量图幅，确定各个图幅采用的测量方式、测量比例尺;②通过软件打开电子海图作为背景，利用鼠标编辑功能在计算机屏幕上描绘制作图幅内港池、航道、锚地和普通水域等各类多边形;③根据核算规定的技术要求，对这些多边形范围进行外延拓展，例如，对于航道而言，宽度≤100m 时，扩宽 1. 5 倍或至 0m等深线;宽度 ＞100m 时，向外侧扩 250m;④利用鼠标选中各类多边形进行面积计算，利用公式分别计算折算面积和辅助面积，考虑大小比例尺嵌套和图幅重叠因素后，汇总图幅实际测量工作量。
通过叙述可发现，如果进行人工计算方法，其操作虽然复杂，但其处理的地理要素只有一类，即各类多边形区域。为此，借助于GIS 技术，通过软件模拟人工操作的过程，可以实现工作量的自动计算。因此，港口航道图测量工作量计算系统设计的核心思路要利用基于CIS技术的电子海图应用技术平台，对全海区的电子海图数据的无缝调度，为各个计算模块提供强大的空间基础数据支撑;采用 GIS 技术中的成熟空间操作算法，对各类图幅的多边形进行全自动提取、裁剪、拼接以及扩展，这样可以减轻人员的工作量，保证计算的准确度，实现计算的自动化。
1.2对电子海图要素进行自动抽取
为了实现港口航道图测量工作量的自动计算，就要保证可以自动抽取电子海图要素。以“e 海图”海图平台为例，“e 海图”海图平台提供多种 OLE 自动化对象，这样在二次开发应用程序中可以对单个海图进行操作，其精度高，是其他设备不能比拟的。海图平台通过电子海图图层集合对象可以获取海图管理的自动化对象，用于管理所有 S － 57 海图的打开、关闭、图层顺序调整、图层显示控制等操作。通过海图图层集合对象的 Item 方法可以获取任意S - 57海图图层的自动化对象，实现单幅 S - 57 海图相关的所有操作，通过相应的属性和方法可以获取海图的文件名、比例尺等。通过海图图层自动化对象的 Move To First Object 和 Move To Next Object 函数定位要读取的海图要素，通过 Get Current S57Object 函数获取当前海图要素的自动化对象，实现对单个要素的所有操作，通过它可以获取要素的要素类别码、属性以及空间地理坐标。组合这些对象的综合应用，可以实现对指定海图指定类别多边形要素的存取访问，实现各类水域的自动抽取。
1.3合理设置每幅图的显示比例，实现海图显示
该系统以中国海事局对外正式发布的 ENC 数据为基础数据，提供中国沿海全海区海图的无缝拼接显示和比例尺平滑过渡。采用自行研制的电子海图显示与应用平台“e 海图”作为基础平台，利用微软 VS2010 C#. Net 进行二次开发。“e 海图”集成了国际标准 S －57 海图显示与应用功能，完整支持 IHO S － 57数据交换标准，还提供 S －57 格式 ENC 数据的批量读取功能，可以同时打开上千幅 ENC 数据叠加显示。在 C#程序中将 ENC 数据按照比例尺进行分类，系统初始化时打开全部海图，首先查找“海图数据”目录下的所有子目录名，将比例尺由大到小进行排序，依次打开这些比例尺的全部图幅。由于显示海图的顺序是按照打开的先后顺序显示的，即最先打开的海图最先显示，从而实现了把最概略的图显示在最底层，越详细的图显示在越上层。由于全部海图比例尺跨度较大，从 1∶ 230 万 ～ 1∶ 4 000 不等，因此，为了实现比例尺的平滑过渡，合理设置每幅图的最大、最小显示比例，实现海图显示的平滑过渡。
1.4进行海图多边形要素的地理空间运算
要自动进行测量工作量的计算，海图多边形要素的地理空间运算操作就必不可少，特别是多边形的裁剪和合并算法。系统采用曼彻斯特大学阿兰•莫塔编制的“多边形集合运算软件包”(generalpolygon clipping library，GPC) 进行空间运算。
然而，由于海图地理数据千差万别，地理形态复杂度远高于陆地地理要素，在实际使用过程中 GPC运算库对某些特殊情况的处理仍然不尽合理。为此，本系统根据海图多边形的实际特点，对 GPC 算法进行了适应性修正，例如对水域嵌套多个岛屿的情况进行了完善，优化了算法运算速度。经修正的GPC 运算库中多边形可以为凸多边形或凹多边形，可以包含孔洞或自相交，还允许多边形包含多个不相连的区域。经过改进后，地理运算从适应性、稳定性、速度等各方面得到改善，能够满足实际需要。系统支持的 4种多边形运算见图1 。
图1 系统支持的4种多边形运算
在电子海图制作过程中，这些海图是进按用途进行分类的，其中包含概览、总图、沿海、近岸、港区、码头泊位等 6类航海用途。对于不同用途的海图拉说，其要求精度不同，且同一航海用途的 ENC 数据不允许重叠。因此，水域多边形只能从一个航海用途中提取，并尽可能采用大比例尺海图数据。遍历所有图幅的全部海图要素，找出与计算范围相交的深度范围多边形要素(物标类别码为 42)。使用 Gpc Wrapper 将海图多边形进行裁减运算，将得到的结果使用Gpc Wrapper 合并到该幅电子海图所属航海用途对应的多边形对象中。全部操作完成后，每个航海用途落在计算图框内的水域就被提取和裁剪出来。然后，需要根据水域是否填满整个图框，自动判断采用哪个航海用途提取出的数据。将该多边形自动输出并保存到一个专门的标绘图层，供其他计算模块使用。
二、结束语
总而言之，随着现代技术的发展，港口航道图测量工作量利用相关技术，就可以实现自动计算，其自动计算主要体现在对电子海图进行自动显示以及使用改进的 GPC 运算库对多边形进行裁剪合并后，可以实现对各类多边形椭球面积和图幅合计面积的自动计算，这些自动化工作减轻人们的工作量，推动了港口航道图测量工作的顺利开展，对其发展有重要意义。
参考文献：
[1]夏启兵. 港口航道图测量工作量自动计算系统研究[J]. 海洋测绘, 2013, 33(5)
[2]佚名. 中国海事局发布《港口航道图测绘工作量核算规定》[J]. 中国海事, 2009(4)
论文作者:周建春
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/13
标签：海图论文; 多边形论文; 测量论文; 航道论文; 工作量论文; 比例尺论文; 港口论文; 《基层建设》2018年第17期论文;