（通信与信息系统专业论文）s57格式电子海图数据读取以及分层显示.pdf

摘要 摘要 电子海图显示与信息系统( e l e c t r o n i cc h a r td i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m ， 简称e c d i s ) 是船舶航海领域一项重要的技术发明。近些年来，随着各国航运贸易的 频繁，基于国际标准化的电子海图显示系统已经基本上取代了传统的纸质海图。电子 海图技术之所以有着如此之大的发展，是因为它具有与传统纸质海图无法比拟的优 点。它不仅能清晰地显示各类海图信息，而且具有航行自动警报，快速查询各种信息 ( 天气，水文，港口等) ，短时间内实现海图的定位和更新等特点。这些技术大大地 提高了航海中船员的工作效率和航海安全性，船员能够快速地、轻松地、实时地掌握 航海各种信息，电子海图软件的开发和推广具有很高的实际价值。 目前，国内相关企业主要利用第三方提供的海图开发引擎进行e c d i s 的开发，很 多是采用了微软的组件技术或者是第三方插件，用户在此基础上能便捷地进行二次开 发，但能提供此类开发引擎并能在此基础上进行底层开发还较少，相关工作主要集中 一些高校和科研机构中。 本文从s - 5 7 数字化水文数据的转换和传输标准入手，研究s 一5 7 格式电子海图数 据模型和数据结构，利用i s 0 8 2 1 1l i b 对海图数据进行解析，并将电子海图数据 ( e l e c t r o n i cn a v i g a t i o n a lc h a r t ，简称e n c ) 转换成系统电子导航海图( s y s t e m e l e c t r o n i cn a v i g a t i o n a lc h a r t 简称s e n c ) ，最后采用s t l 来封装和存储s e n c 数 据内容。系统采用g t k 做人机交互界面框架，从基本的显示点，线，面出发，对数据 进行坐标转换和墨卡托投影，并参照国际标准电子海图显示标准s 一5 2 ，利用g t k 消息 机制和o p e n g l 技术实现了电子海图数据的分层显示。此外，本文也设计了电子海图 显示与信息系统的一些必要功能：海图缩放、自动多模式转换等。 最后，本文在l i n u x 环境下开发了s - 5 7 海图数据的读取和显示的函数库，生成 了静态链接库文件，使得程序员能够方便地将程序打包整合到一些其他s 一5 7 格式数据 的应用领域。近些年来，电子海图技术得到了发展迅速，很多国家要求航海船强制安 装电子海图显示与信息系统。随着海图数据量的增加，对海图显示的数据处理速度的 能力提出了越来越高的要求，电子海图分层显示是海图技术发展的一个重要方向。 关键词：s - 5 7 ：电子海图：数据读取：分层显示；g t k 广东工业大学项士学位论文 a b s t r a c t e l e c t r o n i cc h a r td i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m ( r e f e r r e dt o a se c d i s ) i sa n i m p o r t a n tt e c h n o l o g yi n v e n t i o no f m a r i n en a v i g a t i o nf i e l d i nr e c e n ty e a r s ，a st h es h i p p i n g t r a d eb e t w e e nc o u n t r i e si sf r e q u e n t , b a s e do ni n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d i z a t i o no fe l e c t r o n i c c h a r td i s p l a ys y s t e m sh a v el a r g e l yr e p l a c e dt h et r a d i t i o n a lp a p e rn a u t i c a lc h a r t s t h er e a s o n w h ye l e c t r o n i cc h a r tt e c h n o l o g yh a sd e v e l o p e dg r e a t l yi st h a ti th a st h ea d v a n t a g ew h i c h t r a d i t i o n a lp a p e rc h a r t sc a nn o tb ee m u l a t e d i ti sn o to n l yc l e a r l yd i s p l a y e do fv a r i o u s t y p e so fc h a r ti n f o r m a t i o n , b u ta l s oh a st h ef u n c t i o no fa u t o m a t i ca l e r t so fn a v i g a t i o n , q u i c k s e a r c hf o ra l lk i n d so fi n f o r m a t i o n ( w e a t h e r ，w a t e r ，p o r t s ，e t c ) ，a n dt h es h o r tp e r i o do ft i m e t ol o c a t ea n du p d a t ec h a r t s t h i st e c h n o l o g yg r e a t l yi m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo ft h ec r e wi n n a v i g a t i o na n dm a r i t i m es e c u r i t y ，t h ec r e wc a nq u i c k l y ，e a s i l y ，r e a l - t i m e l yc o n t r o la n d r e c e i v ea l lk i n d so fi n f o r m a t i o ni nn a v i g a t i o n , d e v e l o p m e n ta n dp r o m o t i o no fe l e c t r o n i c c h r r ts o f t w a r ei sw o r t h yf o rp r a c t i c a lv a l u e c u r r e n t l y ，d o m e s t i ce n t e r p r i s e sa r em a i n l yp r o v i d e db yt h i r d - p a r t yd e v e l o p m e n t e n g i n ef o re c d i sd e v e l o p m e n t m a n yo ft h e m a r e u s i n g m i c r o s o f t s c o m p o n e n t t e c h n o l o g yo r “r d - p a r t yp l u g i n s ，o nt h i sb a s i s ，u s e r sc a nq u i c k l ya n de a s i l yw o r k f o rt h e s e c o n dd e v e l o p m e n t , b u ti nc h i n a , t h e r ea r eaf e wo fu n i tw h i c hc a np r o v i d es u c h d e v e l o p m e n te n g i n e ，s o m eo fu n i t w a sn o ti n v o l v e d 诵t ht h eb a s i c u n d e r l y i n g d e v e l o p m e n t ，t h er e s e a r c hw a so n l yi naf e wo fr e l e v a n tu n i v e r s i t i e s a n dr e s e a r c h i n s t t u f i o n s f i r s t l y ，w eb e g i nt os t u d yt h es 5 7 c o n v e r s i o no fd i g i t a lh y & o g r a p h i cd a t a t r a n s m i s s i o ns t a n d a r d sa n dm a s t e rt h ed a t as t r u c t u r eo fs - 5 7 ，u s eo fi s o8 21 1l i bt or e a d i n g d a t aa n dt r a n s l a t i o nt h ee n ct os e n c ，s t o r et h es e n cd a t a 诚t 1 1t h es t lm o d u l e t h e s y s t e mu s e st h eg t k f o rg r a p h i cu s g ti n t e r f a c e ( g u i ) ，s t a r t i n g 、i t ht h eb a s i co fd i s p l a y p o i n t , l i n e ，s u r f a c e ，w et a k et h e d a t at o t h ec o o r d i n a t i o nc o n v e r s i o na n dm e r c a t o r p r o j e c t i o n , a n da c 舳r d m gt h ei n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sf o re l e c t r o n i cc h a r td i s p l a ys t a n d a r d s - 5 2 ，w e 墩o p e n g la n dg t km e s s a g em e c h a n i s mt e c h n o l o g yt oa c h i e v et h ee l e c t r o n i c c h a r td i s p l a yh i e r a r c h i c a ld a t ad i s p l a y i na d d i t i o n , t h i sp a p e rw a si n v o l v e d 、析t 1 1s o m eo f a b s t r a c t t h en e c e s s a r yf e a t u r e so fe c d i s ：c h a r t sz o o m ，a u t o m a t i cm u l t i m o d ec o n v e r s i o n f i n a l l y ，i nt h el i n u xe n v i r o n m e n t ，w ed e v e l o pf o rr e a d i n ga n dd i s p l a y i n gs - 5 7c h a r t d a t a , w i t ht h el i b r a r yl i b ，o t h e rp r o g r a m m e r sc a ne a s i l yu s ea n dp a c k a g ei n t oo t h e rs 5 7 f o r m a td a t aa p p l i c a t i o n sa r e a s i nr e c e n ty e a r s ，e l e c t r o n i cc h a r tt e c h n o l o g yh a sd e v e l o p e d r a p i d l y ，m a n yc o u n t r i e sr e q u i r em a n d a t o r yi n s t a l l a t i o no ft h es h i ps a i l i n ge l e c t r o n i cc h a r t d i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m w i t ht h ei n c r e a s i n gi nt h ea m o u n to fd a t ac h a r t ，t h e r e q u i r e m e n to fc a p a c i t yf o rs h o w i n ga n dp r o c e s s i n gc h a r td a t ai sh i g h e ra n dh i g h e r , l a y e r e d e l e c t r o n i cc h a r t d i s p l a y i sa ni m p o r t a n td i r e c t i o nf o rt h ef u t u r ec h a r t t e c h n o l o g y d e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：s - 5 7 ；e l e c t r o n i cc h a r t ；r e a d i n go fd a t a ；h i e r a r c h i c a ld i s p l a y ；g t k i i i 广东_ t - 业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t i c o n t e n t s i v c h a p t e r1i n t r o d u c e 1 1 1o v e r v i e wo fe c d i s 1 1 1 1s o m ec o n c e p to fe l e c t r o n i cc h a r t 1 1 1 2i n t r o d u c t i o no ft h es t a n d a r dr e l a t e dt oe l e c t r o n i cc h a r t 2 1 2p r e s e n td e v e l o p m e n to fe l e c t r o n i cc h a r t 3 1 2 1p r e s e n td e v e l o p m e n tr e l a t e dt ow o l ? l d 3 1 2 2p r e s e n td e v e l o p m e n ti nc h i n a 4 1 ：；t h l ：s i g n i f i c a n c eo f t h er e s e a r c h 4 1 4t h em a i nc o n t e n ta n ds 劬c t u r ea r r a n g e m e n t 5 1 5c h a p t e rs u m m a r y 6 c h a p t e r 2s - 5 7i h ot r a n s f e rs t a n d a r df o rh y d r o g r a p h i cd a t a 7 2 1t h ei n t r o d u c ea b o u ts 5 7s t a n d a r d 7 2 2t h et h e o r e t i c a ld a t am o d u l eo fs 5 7 7 2 3t h ed a t as t r u c t i l r eo fs 5 7 9 2 3 1t h et r a n s l a t i o nf r o mm o d u l et os t r u c t u r e 9 2 3 2t h ee n c o d i n gr u l ef o rf e a t r u er e c o r d l1 2 3 3t h ee n c o d i n gr u l ef o rs p a t i a lr e c o r d ：16 2 4c h a p t e rs u m m a r y 19 c h a p t e r 3r e a d i n go fe l e c t r o n i cc h a r td a t a ：! ( ) 3 1t h ee n c a p s u l a t i o ns t a n d a r do fs 5 7 。2 0 ：；2r e a d i n go fc h a r td a t a 2 1 ：i 2 1r e i c i i n gr e c o r d 2 1 3 2 2l s o8 21 1l i b 。2 2 3 2 3t h ep r o c e d u r eo f r e a d i n gd a t a 2 3 3 3r e a d i n ga n ds t o r a g ef o rs 5 7d a t a 2 4 3 3 1 n l ed e f i n i t i o no fd a t as t r u c t u r e 2 4 ：；：；2r e a d i n ga n ds t o r a g ef o rd a t a 2 7 3 4c h a p t e rs u m m a r y 3l c h a p t e r4l i i e r a r c h i c a ld i s p l a yo fe c d i s 3 2 4 1 i 。h eo v e r v i e wo fs 5 2s t a n d a r d 3 2 4 2p r o j e c t i o nt r a n s l a t i o n 3 2 4 2 1o v e r v i e wo f p r o j e c t i o n 3 2 4 2 2m e r c a t o rp r o j e c t i o n ：i _ l 4 2 3t h e m a t h e m a t i c sm o d u l eo fm e r c a t o rp r o j e c t i o na n db a c kp r o j e c t i o n 3 5 4 3h i e r a r c h i c a ld i s p l a yo fp o i n t 、l i n ea n df a c e ：；6 4 3 1o v e r v i e wo fg t 】k 3 6 4 3 2g t k m ma n dg t l 【g l e x t m m 3 7 4 3 4t h eb a s i cd i s p l a yo f p o i n t 、l i n ea n df a c e ：；8 4 3 4t h es i g n a lo fg t k 3 9 c o n t e n t s 4 3 5t h e r em o d ef o rh i e r a r c h i c a ld i s p l a y 4 0 4 4c h a p t e rs u m m a r y 4 1 c h a p t e r5n e c e s s a r yf e a t u r e so fe c d i s a n de n c a p s u l a t i o n z i ：1 5 1t h es c a l i n gf o rc h a r z l ：! ! ；1 1t h eo v e r v i e wo fc h a r ts e a l i n g z i ：1 5 1 2s c a l i n ga l g o r i t h ma n di m p l e m e n t a t i o n 4 2 5 2a u t o m a t i c m u l t i m o d ed i s p l a yf o re c d i s 。“ 5 2 1t h et r e a t m e n to fw e a t h e ra n dt i m e 4 4 1 ；2 2t h eb l e n d i n go fo p e n g l z l ! ； 5 3e n c a p s u l a t i o n 1 6 5 3 1t h ef i l eo f m a k e f i l e 4 6 5 3 2t h es i g n i f i c a t i o no fe n c a p s u l a t i o n 4 7 5 3 3e n c a p s u l a t i o na n db u i i d i n gf o rl i b 4 7 5 3 4u s i n gt h ef i l eo fl i b 4 9 5 4a n a l y s i st h es y s t e m 5 0 5 5c h a p t e rs u m m a r y 5 2 c o n c l u s i o na n do u t l o o k 5 3 r e f e r e n c e s 5 5 p u b l i c a t i o n s 5 8 d e c l a r e ! ；9 a c k n o w l e d g m e n t s 6 0 v h 第一章绪论 1 1 电子海图系统概述 1 1 1 电子海图相关概念 第一章绪论 近2 0 年来，随着计算机图形图像处理技术的快速发展，在航海领域也出现了以 数字矢量格式表示的并用于描述海域中地理、水文、交通信息的电子海图显示与信息 系统。由于电子海图显示与信息系统具有形象、快速、直接、灵活等特点，有着和传 统纸质海图无法比拟的优势，使得的电子海图的研究兴起了航海技术领域、计算机技 术领域、测绘技术领域的一场伟大的技术革命，特别是近1 0 年来，电子海图技术的 研究和发展成为信息科技领域研究的一个重要热点，受到越来越多的关注。 根据国际水道测量组织( i n t e r n a t i o n a lh y d r o g r a p h i co r g a n i z a t i o n ，简称i h o ) 的定 义，电子海图显示与信息系统( e l e c t r o n i cc h a r td i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m ，简 称e c d i s ) 是以数字形式储存的海图并与多种传感设备、图形显示终端等高度融合的 船舶航行综合信息处理系统，它是一种符合国际标准电子海图综合显示系统。e c d i s 作为整个电子海图系统的核心，以计算机为核心，连接定位、测深、雷达等设备，以 e n c ( e l e c t r o n i cn a v i g a t i o nc h a r t ) 为基础，综合反映船舶行驶状态，为船舶驾驶人员提 供各种信息查询、量算和航海记录等专门工具，从某种角度说它是一种专用的地理信 息系统心1 。e c d i s 的组成部分如图i - i 。 图1 1e c d i s 结构体系图 f i g u r el - 1t h eb l o c ko fe c d i s l 广东工业大学硕士学住论文 电子海图显示与信息系统e c d i s 由于电子自动化水平高，使用方便，因而引起一 场航海界和测绘界的技术革命船1 。电子海图显示与信息系统有如下一些主要的功能： 1 定位接收g p s 数据，能够快速地结合其他传感器数据实现船身定位。 2 海图作业可以完成纸质海图上的全部作业，比如制定航线图、轨迹标记、航 距测量、并能根据实际需要选择性地显示海图信息，实现海图的缩放，实现海图的分 层等。 3 雷达信息实时接受雷达二次信息，并于海图信息叠加显示，渠道避碰和定位 作用。 4 航路检测检测当前位置与预定位置的匹配情况，给出修正方案，使船舶按照 预定航线航行。 5 记录与回放指能够记录船舶航行时的一切航海参数，若发生意外问题，可以 供有关人员进行分析。 6 告警当船舶航行偏离计划航线、驶入有特殊情况的海域、发现危险目标以及 系统发生故障时候，能够发出文字、图像、声音的报警。 7 海图修改能够根据航海通告或者无限网络进行海图数据的更新，对与一些重 要的海图信息，船员能够方便地进行修改。 8 传感器处理可以处理定位仪、探测仪、气象仪、罗经、等多种航海仪器设备 的信息以及天气、风向、水文等信息。 1 1 2 电子海图相关国际标准简介 电子海图有着比传统纸质海图无法比拟的优越性，世界各国都加大投入研发自己 国家的电子海图显示与信息系统，随着计算机图形图像技术的发展，各种不同标准的 的电子海图在不同国家甚至是不同单位系统都有存在，一方面影响了各国之间海图的 交流，另一方面限制了海图走向标准化的进程。所以，为了使电子海图国际化、标准 化，相关的国际组织就必须制定电子海图一系列的标准。现阶段，与e c d i s 相关的国 际电子海图的标准主要有四个h 5 1 ：s - 5 7 海道测量数据交换和传输标准、s 一5 2 电子海 图显示标准、i m oe c d i s 性能标准和i e c 6 11 7 4 e c d i s 操作和性能测试标准，它们对应 海图数据的存储和传输、海图内容的显示、e c d i s 性能测试、系统操作、性能测试提 出的相应的规范和要求。这里主要简单介绍s - 5 7 标准和s - 5 2 标准。 2 第一章绪论 s - 57 标准3 ，即“i h o 数字海道测量数据传输标准，由国际海道测量局组织出 版。该标准由国际海道测量组织电子数据委员会提出，旨在对各国海道部门之间用于 交换数字化海道数据以及将这些数据传递给生产厂家、航海者和其他数据用户的标准 加以说明。详见本文第三章内容。 s - 5 2 标准n 8 j 1 们于1 9 9 6 年1 2 月由i m o 发布，又称电子海图内容与显示规范。该标 准详细地规定了电子海图数据改正、海图显示的要素内容、显示的色彩和符号规范、 表示库、分层显示、漫游拖动、多模式显示等内容。该标准主要包括部分，第一部分 是关于e c d i s 的定义和e n c 到s e n c 的转换的方法以及海图数据的更新，第二部分是 关于海图显示的各种详细规范要求，包括显示分类、分层显示、海图比例、符号单位、 最低海图显示的配置要求等。第三部分是三个附录，分别是电子海图更新指南、e c d i s 的颜色和符号规范、e c d i s 相关专业术语。 1 2 电子海图技术研究发展现状 1 2 1 国外研究发展现状 电子海图显示与信息系统的雏形是1 9 6 7 年比利时推出的定位仪与海图标绘相结 合的m a n a v 。日本早在约上世纪7 0 年代开始有几个厂家生产电子海图系统( e l e c t r o n i c c h a r ts y s t e m 简称e c s ) 。初期的e c s 一般是日本厂家为渔船开发的船位显示装备，而 且显示器为黑白显示器，只能显示一些主要的轨迹。这种系统一般是采用非s 一5 7 矢 量电子海图格式，很多时候要和传统纸质海图共同使用。1 9 7 9 年加拿大的o s l ( o f f s h o r es y s t e ml i m i t e d ) 公司推出了第一代商用的电子海图系统p i n s ( p r e c i s n a v i g a t i o ns y s t e m ) ，拉开了电子海图系统技术快速发展的帷幕。8 0 年代开始，随着 图形图像处理技术、信息处理技术和导航硬件设备的快速发展，e c s 的各种功能日益 完善，彩色显示器的出现给e c s 带了丰富多彩的海图显示内容，各国在电子海图上取 得了较大的突破。国际海道测量组织i h o 和国际海事组织( i m o ) 出面组织e c d i s 的研 究，并于1 9 8 6 年l o 月成立了电子海图显示与信息系统委员会( c o e ) ，代表i h o 全权 处理电子海图显示信息系统的研制、标准的制定等事宜，使得电子海图导航系统走上 了国际标准化的道路。 近些年来，一些在电子海图技术起步较早的发达国家在电子海图技术领域取得了 3 广东工业大学硕士学位论文 较大的发展，如加拿大o s l 公司的p i n g s9 0 0 0 系统，美国的s p e r r y 公司h i c a n s c o f 1 ) a c 系统。此外，英国、法国、德国、俄罗斯、荷兰、挪威等国家也都在积极研究各种新 式的e c d i s 产品。目前在世界范围内，从e c d i s 的功能、海图信息的提供和更新、已 销售的产品数量等角度看，国外最具实力的e c d i s 产品有以下几种：英国t r a m a s m a r i n e 公司的n a v i s a i l o r 2 4 0 0 型e c d i s ，德国s t na t l a se l e c t r o n i k 公司的 c h a r t p il o t 型导航工作站，英国r a c a l c e c c a 公司的c h a r tm _ f l s t c rc m 5 0 0 型e c d i s 等n 。国外电子海图技术的发展起步较早，具有非常成熟的读取海图数据和对海图 进行分层显示的程序开发包。 1 2 2 国内研究发展现状 在国内，由于科技的发展水平的限制，和国外一些发达国家有着一定的差距，而 且电子海图技术的发展起步较晚，研究主要集中在少数一些高校和科研机构里面。近 些年来，随着国际化电子海图系统的兴起，我们国在电子海图技术的研究上取得了不 错的成绩。越来越多的高校的科研部门对电子海图技术进行了研究，很多研究生把电 子海图技术领域作为自己的研究方向n 2 1 3 1 钔。大连海事大学牵头开发了以数字海图为 基础的中国船位报告系统，并且为中国海军开发出符合s - 5 7 标准的海图自动改正平 台。天津海事局已开发了数字海图航标导航系统，并均已投入应用。海事系统也已制 定了中国沿海电子海图分幅规划，完成了沿海比例尺为1 ：1 0 万、1 ：3 0 万及1 ：5 0 万的电子海图制作工作，大比例尺的港口航道图电子海图的制作也已在2 0 0 7 年完成， 此外还完成了海事系统电子海图中心硬件建设工作等n 5 1 7 】。 国内一些企业也加紧对电子海图的研发和生产，并且取得了不错的成绩，如上海 埃威航空电子有限公司a w e n a 一1 型船载电子海图系统、武汉键控航海科技有限公司的 l ( m 3 0 0 0 系列、广州海华电子企业的c h - 0 1 型e c d i s 。他们大多数符合国际电子海图相 关各项标准，具有改善船舶航行的安全性、自动判别周围船舶的多种航行信息等功能。 1 3 课题的研究意义 目前，国外的电子海图显示与信息系统的技术研究相当成熟，很多公司具有生产 电子海图s d k 的能力。而国内方面，相关企业主要利用第三方提供的海图开发引擎进 4 第一章绪论 行e c d i s 系统的开发。比较成熟的此类开发引擎，如挪威的j e p p e s e n 公司的c - m a p 引， 采用了微软的组件技术，使用户在此基础上能非常便捷地进行二次开发。目前，国内 能提供此类开发引擎并能在此基础上进行底层开发还很少，相关工作主要集中一些高 校和科研机构中，如大连海事大学的e h i g h 2 0 0 0 ，虽然在电子海图开发上取得一定的 成果，但和国外的此类开发引擎相比还存在一定的差距。此外，目前绝大多数电子海 图系统是基于w i n d o w s 系统组件的开发n9 矧，而在l i n u x 系统下开发则较少。l i n u x 系统下底层开发软件，具有操作系统和开发环境都是免费开源的特点，使得开发灵活 性和稳定性有保证，且代码整合利用较高，能够提高开发效率。所以，在l i n u x 系统 下从底层研究开发电子海图的读取和显示具有重要的意义。 在l i n u x f e d o r a 环境下开发了s - 5 7 海图数据的读取和显示的函数库，丰富了电 子海图运行系统的多样性，并且能够方便地将程序打包整合到一些其他s - 5 7 格式数 据的应用领域。本文采用g t k 做框架，从基本的显示点，线，面出发，实现了根据时 间和天气数据自动多模式海图数据的分层显示。近些年来电子海图发展迅速，随着海 图数据量的增加，对海图显示的数据处理能力提出了越来越高的要求，船员可以根据 实际情况进行选择实现分层显示，实现海图数据的分层就能够快速地显示船员所需的 海图内容。 1 4 论文的主要内容与结构安排 本文主要研究了s - 5 7 国际标准电子海图格式的数据传输标准，并利用i s o8 2 1 1 l i b 进行数据解析，并将数据格式转换成系统支持的s e n c ，采用s t l 中m a p 进行数据 的封装，在l i n u x f e d o r a 环境下使用e c li p s ec d t 编译工具，对s e n c 数据进行墨卡 托投影变化并最后进行二维平面显示。本文采用g t k 做人机交互界面，利用g t k 中消 息的处理对s t l 中封装m a p 进行分层索引，并参照s - 5 2 中规定海图物标的分类进行 分层，使用o p e n g l 技术将海图点、线、面各海图要素进行分层显示。此外，为了完 善系统，本文还在电子海图其他主要功能做了大量工作，并实现了一部分电子海图显 示系统的功能，如电子海图系统的自动多模式切换、缩放等主要电子海图功能，最后 对整个系统工程进行封装打包生成库文件。 论文总共五章内容，结构安排如下： 第一章，绪论。总体上介绍了电子海图显示与信息系统的相关概念，分析了电子 广东工业大学硕士学位论文 海图技术的国内外研究现状，并对电子海图数据读取和分层显示课题提出了深刻的研 究意义。 第二章，s - 5 7 数字化水文数据的转换和传输标准。本章主要介绍了s 一5 7 数据的 转换和传输标准，研读s - 5 7 数据传输标准是本文工作的第一步，为后面章节的数据 的读取和显示打好理论基础。 第三章，电子海图数据读取。本章主要是利用i s 0 8 2 1 1l i b 对海图原始数据进行 解析，并通过数据转换将e n c 转换成s e n c 数据，定义s 一5 7 各个类的数据结构，并利 用s t l 封装数据到m a p 、v e c t o r 里面。 第四章，电子海图的分层显示。本章主要是对海图数据进行墨卡托投影变化，利 用o p e n g l 显示技术将海图点、线、面各要素显示出来，并且利用g t k 中消息的处理 对s t l 中封装m a p 进行分层索引，参照s - 5 2 中规定海图物标的分类进行分层。 第五章，海图部分功能实现和系统总体分析。为完善电子海图系统，本文实现了 电子海图的一些主要功能，如电子海图系统根据天气环境自动多模式切换、无级缩放 等，并对整个系统进行了分析，最后对整个工程进行封装打包成库文件。 最后，进行全文进行总结和展望。 1 5 本章小结 本章主要内容是介绍了电子海图显示与导航软件的概述和相关国际标准，对国内 和国外的电子海图发展状况进行了阐述，说明了电子海图读取和分层显示的重要研究 意义，并对本文的研究思路和结构有个总的规划。 6 第二章$ - 5 7 数字化水文数据的转换和传输标准 第二章s - 5 7 数字化水文数据的转换和传输标准 2 1 s - 5 7 标准综述 以前，由于各个国家和地区语言上和海图历史发展的差别，出现了许多种不同形 式的海图数据以及海图表示方法，严重地阻碍了电子海图国际化的进展，各个国家和 地区的海图信息不能通用，一定程度上对航海技术的发展造成了影响。i l l 0 为了电子 海图技术的国际化，十多年来一直致力于海图标准的制定工作。i h o 规定s - 5 7 为电子 海图数字化水文数据的转换和传输标准，其目的是规范各国海道测量部门的数字化海 道数据。早在1 9 9 2 年5 月份，第1 4 届国际海事组织委员会的摩纳哥大会通过了s - 5 7 作为国际官方的电子海图数字化水文数据的转换和传输标准，目前的版本为2 0 0 0 年 1 1 月修订的第3 1 版，2 0 0 4 年1 1 1 0 出版维护更新文件。 s - 5 7 标准规范了各国海道测量部门之间、电子海图应用系统厂家和用户之间的传 输标准、数据结构标准等，该规范分三个部分，下含两个附录，分别是口： 第一部分引言； 第二部分理论数据模型； 第三部分数据结构，又含两个附件( 1 i s 0 8 2 11 概述及示例，2 备用字符集) 。 附录a i h o 物表类目： 附录b e n c 产品规范。 所以，如何读取s - 5 7 格式电子海图数据，研读s - 5 7 电子海图数字化水文数据的 转换和传输