电子海图发布系统的设计与实现.doc

测绘信息网电子海图发布系统的设计与实现 陈 磊（上海海事局 海测大队，上海 200090）【内容摘要】本文首先介绍了中国海事局电子海图发布的状况，接着分析了开发电子海图发布系统的必要性和可行性，从而提出系统的开发构想。从这个构想出发，进行了详细设计，并开发完成新型的基于网络的电子海图发布系统。最后结合实际使用情况，提出今后的发展打算。关键词：电子海图 发布 网络 加密 更新1概况测绘信息网1.1 中国海事局电子海图数据发布的状况经过多年的发展，目前，中国海事局在电子海图的生产方面已经构建起基本完善的体系。但是与此不相适应的是，在电子海图数据的发布方面，一直以来采用的是光盘邮寄或Email的方式，这种数据发布方式往往周期性比较长，效率比较低，用户不能在最短的时间内获得最新的电子海图数据。随着近些年数字海事、航运经济的发展，电子海图的应用领域和范围越来越广泛，用户对电子海图的需求也越来越高，他们需要在最短的时间内得到准确有效的数据，目前的电子海图发布方式已越来越不能满足广大用户的这种迫切需求。测绘信息网1.2 开发电子海图发布系统的必要性1.2.1 开发电子海图发布系统是建设“数字海事”的需要当今时代发展的潮流中，信息化已越来越为人们所关注，世界各国都将此项发展摆在相当重要的位置。为此，部海事局也提出了建设“数字海事”的发展目标。“数字海事”的实质就是信息化，这其中作为海事测绘信息化基础的电子海图更显得尤为重要。电子海图发布系统作为沟通生产者和使用者的桥梁，如果没有一个安全、快捷、有效的体系做保证，那将阻碍生产者和使用者的沟通，阻碍电子海图数据的有效使用，阻碍“数字海事”的发展。因此，要建设实现“数字海事”的目标要求，就必须加快发展以电子海图为基础的海事测绘信息化，就必须加快发展与此相适应的电子海图发布系统。1.2.2 开发电子海图发布系统是为广大用户提供更好服务的需要随着数字海事、航运经济的发展，电子海图的应用领域和范围正变得越来越广泛，而对电子海图的需求也变得越来越高。如何面对这种挑战，已经成为摆在我们电子海图生产者面前的一道课题。要更好地适应这种时代发展的要求，唯一的途径就是尽快建立起与此相适应的电子海图发布体系，在生产者和使用者之间构筑起一座联系的桥梁，只有这样，我们才能为广大用户提供更好的服务，满足他们的需求。测绘信息网1.2.3 开发电子海图发布系统是电子海图数据安全使用的需要当电子海图的应用领域和范围变得越来越广泛的时候，数据如何能在一个安全可靠、快速有效的环境中从生产者传递到使用者就显得尤为重要。要做到这一点，首先必须切实按照有关的国际、国内标准生产符合要求的电子海图数据。然后以网络为基础，建立起一个电子海图的发布平台。通过此平台上，用户不仅可以快速找到自己所需要的电子海图数据，而且他们只能将此数据应用于自身的电子海图应用系统中。这样不仅保护了用户的利益，也保护了生产者的利益，同时也避免出现因非法使用电子海图而可能引起的安全隐患，从而最终实现电子海图数据的安全使用。测绘信息网1.3 开发电子海图发布系统的可行性1.3.1电子海图生产体系的完善为电子海图发布系统的建立奠定了数据基础目前，中国海事局已在上海建立电子海图数据中心，经过多年的发展已逐步形成基本完善的电子海图生产体系。同时，也制作完成了我国沿海主要港口航道和沿海三百多幅电子海图，覆盖了全国沿海所有的港口航道。这些都为电子海图发布系统的建立奠定了数据基础。1.3.2 IHO数据保护方案的推出为电子海图发布系统的建立提供了安全依据 2004年国际海道测量组织（IHO）经过多年研究和试验，发布了数据保护方案（S-63），该标准要求电子海图数据的生产者、电子海图应用系统的生产者和电子海图用户三个方面共同遵守，它的实施将有效协调三方利益，从技术和制度上解决了电子海图数据的安全和保密性，既保护了电子海图的版权不被侵犯，又保证了用户能够使用到准确有效的电子海图。为此，我们在2004年底，按照S-63的规定进行了前期试验，为全面实施S-63打下了基础。可以说S-63的推出为电子海图发布系统的建立提供了安全依据。1.3.3 多年来的用户服务经验为电子海图发布系统的建立打下了实践基础。 多年来，我局在进行电子海图的研究开发、生产的同时，还一直致力于电子海图的用户服务工作。走访和邀请海事系统单位、航运部门、船舶设备制造厂家和有关的科研院所进行技术交流，同时向他们提供电子海图导航软件和相关电子海图。举办电子海图用户座谈会、培训班等。在这些活动中，我们积累了大量宝贵的经验，这些经验为电子海图发布系统的建立打下了坚实的实践基础。1.3.4 网络技术的飞速发展为电子海图发布系统的建立提供了技术保障。网络的出现极大地改变了传统的信息流转方式，网络技术的日益先进提供了我们良好的技术平台。在B/S结构应用程序越来越得到大家的认同的形势下，各种既满足扩展要求又保证易用性的开发B/S程序的后台系统相继推出，为满足我们日益扩展的业务需求提供了保证。2 电子海图发布系统设计测绘信息网2.1 系统设计基本原则 在进行系统总体设计之前，我们首先提出了几条基本原则，系统设计时必须满足以下这些基本原则。2.1.1 以网络为基础 系统应以网络为基础，利用网络在信息传递中独有的优势，实现电子海图数据快速由生产者传递至使用者的目的。因此，本系统应主要采用B/S模式。2.1.2 数据加密发布因电子海图数据采用WGS-84坐标系统，该坐标系统数据属国家保密范畴；同时，为了有效保障数据生产者和使用者的合法权益，电子海图在网络上传递地过程中应采用加密保护。IHO在2004年已经发布了关于电子海图加密的有关标准IHO数据保护方案（S-63），因此，本系统应以该标准为依据进行电子海图加密发布。2.1.3 功能全面、操作简便测绘信息网由于用户使用的电子海图应用系统不同，因此对数据的要求也不同，本系统必须适合目前所有的电子海图用户使用，做到功能全面。同时，为了便于任何一个用户，包括对电子海图有所了解和不太了解的用户，更好地使用本系统，在功能设计时应尽量在保证功能实现的基础上做到操作简便。2.2 系统总体功能设计测绘信息网根据以上基本原则，对系统功能进行了总体设计，将系统分为两个独立的部分，分别面对前台的用户和后台的管理员，在使用时两个部分互相配合，最终实现以下功能。以B/S模式为各类用户提供注册、浏览查阅、订购海图等功能，使用户能够快速实现电子海图的订购、下载和使用。这些功能在前台用户端实现。以B/S模式实现管理员对电子海图数据（包括：新版、再版和更新数据）的实时发布，并将其与用户数据库相联系，生成针对每个用户的电子海图加密数据，并自动更新用户下载列表，供用户使用。这些功能在后台管理端实现。将两个部分的功能进行整理之后，形成两条主要的流程，分别是用户注册、订购、下载电子海图流程和管理员发布电子海图流程。用户注册、订购、下载电子海图流程用户及计算机注册用户基本信息库浏览电子海图目录进行电子海图订购生成电子海图订单并提交电子海图数据库电子海图下载用户订单数据库电子海图数据库(用户)读取电子海图数据库，并根据用户身份及订单信息加密电子海图管理员确认管理员确认是否是否电子海图数据库(用户2)电子海图数据库(用户1)电子海图新版、再版、更新数据发布电子海图数据库读取用户基础信息库和用户订单数据库，对订购该图的用户根据用户身份及订单信息加密电子海图 用户基本信息库用户订单数据库管理员发布电子海图流程2.3 系统基本功能设计 根据系统的总体设计，将前台用户端和后台管理端功能进行进一步细化，最终设计如下。测绘信息网2.3.1电子海图发布系统前台用户端该部分主要实现以下功能：1、用户注册；2、用户计算机注册；3、列表和图形两种模式的电子海图目录浏览查询；4、电子海图订单生成；5、所订购的电子海图下载。2.3.2电子海图发布系统后台管理端该部分主要实现以下功能：1、电子海图新版、再版、更新数据发布；2、用户注册信息确认及用户分类；3、用户订单确认。测绘信息网3电子海图发布系统的实现3.1 系统总体概述电子海图发布系统采用B/S模式，具有两个独立的部分，即前台用户端和后台管理端，以微软MS SQL Server2000为数据库基础，采用S-63作为电子海图加密方式，使用JAVA语言编程，最终实现了所设计的各项功能。后台管理端界面前台用户端界面下面根据系统中的几个主要的流程，重点介绍系统功能的实现。3.2 用户管理测绘信息网3.2.1 用户注册用户如果需要订购电子海图，必须首先成为注册用户，因此首先在前台用户端提供用户注册功能。3.2.2 用户注册信息确认及用户分类当用户填写好注册信息之后，必须由管理员在后台管理端对该用户注册信息进行确认及分类。根据用户所使用的电子海图应用系统的不同，我们将电子海图用户分为三类，分别是：测绘信息网A类是使用我大队开发的电子海图导航软件的用户，系统将为该类用户提供用户身份认证文件生成器和电子海图解码器两个C/S模式的工具。B类是使用支持S-63电子海图加密数据的应用系统（如现有的一些国外ECDIS系统）的用户，因为这些应用系统本身就具有用户身份认证文件生成的功能并能够直接读取S-63电子海图加密数据，因此系统将不提供其他工具。C类是使用不支持S-63电子海图加密数据的应用系统（如海事局现有使用的VTS、AIS系统）的用户，系统将为该类用户提供用户身份认证文件生成器和电子海图解码器两个C/S模式的工具。对于A类和C类用户，为他们提供的用户身份认证文件生成器和电子海图解码器是不同的，系统中通过他们的身份认证文件来进行区分。3.2.3 用户计算机注册测绘信息网当用户注册信息获得了管理员的确认之后，用户即成为注册用户，此时用户可登陆至系统。用户登陆后的前台用户端界面在S-63中要求，电子海图的加密和解密必须和用户使用电子海图应用系统的计算机相结合，也就是数据生产者需根据该计算机的标识进行电子海图数据的加密，当用户得到这些加密数据后，需在该计算机中根据其标识进行解密。因此，用户在订购电子海图之前必须确定使用电子海图的计算机，得到其标识并提交给数据生产者。在本系统中，对于A类和C类用户首先需利用所提供的用户身份认证文件生成器生成计算机的标识，然后在前台用户端进行计算机的注册；对于B类用户可应用所使用的电子海图应用系统生成计算机的标识，然后在前台用户端进行计算机的注册。计算机注册完毕后，用户的基本信息、计算机标识都将被存入用户基本信息数据库中。通过以上步骤，实现了对各类电子海图用户进行分类管理的功能，以下是用户管理的基本流程。测绘信息网用户注册用户基本信息库用户身份认证文件生成用户基本信息据库管理员确认是否A类使用我大队开发的电子海图导航软件的用户B类使用支持S-63电子海图加密数据的应用系统的用户C类使用不支持S-63电子海图加密数据的应用系统的用户计算机注册系统提供的身份认证文件生成器系统提供的身份认证文件生成器使用的电子海图应用系统所提供用户管理流程3.3 电子海图订购测绘信息网3.3.1 浏览查看电子海图目录列表方式浏览电子海图目录界面图形方式浏览电子海图目录界面用户注册成功后，就需要订购所需要的电子海图，此时应能够通过有效地方式了解电子海图的相关信息，这些信息包括：图名、图号、比例尺、图幅范围、出版日期、更新日期等。为此，系统在前台用户端以列表浏览和图形浏览两种方式为用户提供电子海图目录查看功能，通过这两种方式用户可以快速获得中国海事局出版的电子海图的最新信息。3.3.2 订购海图并生成订单测绘信息网在掌握了电子海图最新信息之后，用户就可以在上述界面上选择自己所需要的电子海图并将其放入购物车中。当全部选择完成后，进入购物车开始生成订单，首先对所订购的所有电子海图进行确认，如果此时发现有遗漏，可重新回到上述过程进行海图的选择；其次需根据不同的计算机订购不同的海图，例如某一航运公司为下属多艘船舶订购电子海图，对于本系统来说，航运公司就是一个用户，一艘船就是一个计算机，在这里，用户必须为不同的船订购不同的海图；最后选择订购海图的起始和终止日期，在这个期间内，如果海图再版或者更新，系统将在海图发布的时候自动更新用户的海图下载列表，如果超出这个期间，将停止服务，用户如果需要必须进行续订。以上操作完成后，将生成一份电子海图订单，此时用户需等待数据生产方的确认。3.3.3 数据生产方确认测绘信息网 用户订单生成之后，由系统管理员在后台管理端对订单进行确认。经管理员确认的电子海图，系统将读取该用户的基本信息，并根据用户的类型、计算机的标识，对标准电子海图进行加密，最终生成用户电子海图库并生成下载列表。通过以上步骤，实现了用户订购海图的功能，在用户和数据生产方之间建立了一座桥梁，以下是电子海图订购的基本流程。列表方式浏览电子海图目录电子海图数据库电子海图下载用户订单数据库电子海图数据库(用户)读取电子海图数据库，并根据用户身份及订单信息加密电子海图管理员确认是否图形方式浏览电子海图目录选择需订购的电子海图确定使用的计算机确定订购终止日期生成订单并提交电子海图订购流程3.4 电子海图下载及使用3.4.1 电子海图下载 当订单被确认之后，用户即可以在前台用户端将所订购的电子海图数据文件下载至本机。测绘信息网3.4.2 电子海图使用无论是哪类用户，所下载下来的电子海图数据文件都是按照S-63方式加密的，用户在使用时需根据不同的用户类型进行相应的操作。对于A类用户，需使用系统提供的C/S模式的电子海图解码器将数据文件解码为电子海图导航系统所接受的格式，然后导入到导航系统中。这样做的原因是：目前IHO提供的S-63加密解密内核都是基于JAVA语言的，而导航系统是采用VC语言编程的，无法在导航系统中直接调用S-63解密内核，因此通过上述操作进行了一下中转。这种方式增加了用户操作的步骤，是本系统的一个缺憾。对于B类用户，因为这类用户使用的是支持S-63加密电子海图数据的应用系统，因此可以直接在电子海图应用系统中导入所下载的电子海图数据。对于C类用户，因为这类用户使用的是不支持S-63加密电子海图数据的应用系统，因此这类用户需使用系统提供的C/S模式的电子海图解码器将数据文件解码为标准电子海图数据，然后就可以在电子海图应用系统中使用。以下是电子海图下载及使用流程。测绘信息网A类用户下载电子海图B类用户C类用户电子海图解码电子海图解码S-63加密电子海图标准电子海图导入支持S-63的电子海图应用系统导入电子海图导航系统导入不支持S-63的电子海图应用系统电子海图数据库(用户)电子海图下载及使用流程3.5 电子海图发布 以上详细说明了用户注册、订购和下载电子海图流程的实现，下面详细说明管理员发布电子海图流程的实现。3.5.1 电子海图数据上传当电子海图新版、再版或者更新时，管理员需首先在后台管理端录入该版本电子海图的基本信息，然后将数据文件上传到服务器上。所录入的基本信息存储在电子海图数据库中，此时如有用户在前台用户端浏览查看电子海图目录，他将得到该幅电子海图的最新信息。3.5.2 电子海图数据加密发布测绘信息网数据文件上传至服务器之后，系统将根据用户基本信息库和用户订单数据库中的信息，找到订购该图的用户，并判断是否在有效期内。如果在有效期内，即提取订购该图的计算机的标识，然后以该标识加密标准电子海图数据文件，生成加密数据文件，最后更新用户电子海图下载列表。通过以上步骤，实现了对标准电子海图数据的管理，并在最短的时间内将电子海图经过加密之后发布至各个用户手中，大大缩短了电子海图数据由生产者传递到使用者的时间，提高了效率。以下是电子海图数据发布流程。电子海图数据库(用户2)电子海图数据库(用户)录入电子海图版本信息电子海图数据库 用户基本信息库用户订单数据库上传标准电子海图数据读取用户信息生成加密电子海图数据更新用户电子海图下载列表订购本图并在有效期内是电子海图数据发布流程3.6 其他功能在实现上述主要功能的同时，为了更好地加强数据生产方和用户之间的联系和交流，系统还提供了一些辅助功能。3.6.1 用户意见反馈及回复测绘信息网 系统在前台用户端提供了用户意见反馈功能，在后台管理端提供了用户意见回复功能，通过这一功能，能够及时解决用户在使用本系统时遇到的一些问题。系统还能够将用户遇到的一些普遍性问题放在“常见问题”中，指导用户的操作。3.6.2 公告信息发布 当电子海图数据生产方有新的信息、出版了新的电子海图或者更新了某些电子海图时，都可以在后台管理端以公告的方式发布这些信息，这样用户在前台用户端就可以及时看到这些信息。3.6.3 邮件交流 当用户注册成功、海图订单得到确认、所订购的海图有新的版本或者所订购的海图即将过期时，系统将自动向用户的电子信箱中发送邮件。3.7 系统特点测绘信息网3.7.1 提高了电子数据发布的效率 电子海图发布系统的开发完成，大大缩短了电子海图数据由生产者传递到使用者的时间，提高了电子海图发布的效率。3.7.2 加强了和用户的交流测绘信息网 在电子海图发布系统这个平台上，任何用户都可以和电子海图的数据生产者及时地进行信息交流。通过这个平台，我们能够更好地收集用户的信息，掌握用户的需求，这将为今后进一步提高电子海图服务质量带来帮助。3.7.3 满足了各类用户的需求 电子海图发布系统满足了目前各类电子海图用户的需求。无论是注册用户还是那些想了解电子海图的非注册用户，都可以通过这个平台，了解中国海事局电子海图的有关信息。对于注册用户，还可以享受到快捷的服务。3.7.4 保证了数