电子海图数据转换装置和电子海图数据转换方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电子海图数据转换装置和一种电子海图数据转换方法，其中，电子海图数据转换装置包括：数据读取单元，用于读取源文件中的原始电子海图数据；数据转换单元，用于对所述原始电子海图数据进行重构和投影处理；数据存储单元，将经过重构和投影处理后的电子海图数据存储为自定义格式的电子海图数据；显示单元，读取所述自定义格式的电子海图数据，并根据读取的电子海图数据进行海图绘制和显示。根据本发明专利技术的技术方案，可将重构和投影这两个消耗CPU的过程简化，从而减低了CPU占用和存储空间的使用，在最大程度保证海图数据的精度的基础上，海图显示稳定并且显示速度快。

【技术实现步骤摘要】
电子海图数据转换装置和电子海图数据转换方法
本专利技术属于计算机
具体而言，涉及一种电子海图数据转换装置和电子海图数据转换方法。
技术介绍
纸质海图在航海中发挥巨大作用的同时，其信息单一、不易携带等缺点也显示出来。电子海图在一定程度上弥补了纸质海图的不足。电子海图的发展大致经历了3个阶段：(1)纸质海图的电子复制品阶段人们把全世界的纸质海图经过数字化处理后，存储在磁盘上，然后借助显示装置和标绘仪器，像在纸质海图上一样进行海图作业。(2)功能拓展阶段通过数字化海图的使用，人们发现它具有很多潜在的功能，如在电子海图上显示船位，进行航线、航次计划设计，显示航速、航向等。于是各种确保航行安全、提高营运效率的功能开发形成了主流。(3)航行信息系统阶段本阶段主要特征是将电子海图作为航行信息的核心，进行组合式、集成式的开发研究，使船舶航行自动化迈上了新的台阶。在这个阶段，人们从各个侧面开展了对电子海图的系统化、一体化研究，开发与功能集成。电子海图显示与信息系统（ECDIS）是随着航海事业及科技的发展而产生的一种集成式的实时导航信息系统，是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。按照国际海道测量组织（IHO）的定义：电子海图系统是一种将海图信息、定位信息、雷达信息、船舶动态参数集于一体的图文并茂的航海自动化系统。它由电子海图数据文件、控制显示设备、专用软件和外接传感器构成。因此如何有效的利用电子海图数据对其进行更好的显示显得尤为重要。现有电子海图数据的存储格式主要是符合S-57（IHO水道测量数据交换标准）标准的。从严格意义上讲S-57所规定的数据格式是一个顺序读取的文件格式，将所有物标的信息全部放在一起，没有进行分类和关联处理，不可能实现数据的快速显示，因此任何一个生产系统和应用系统是不可能用它作为内部快速操纵数据的存储格式。但S-57所规定的数据模型和编码方式是各种应用电子海图系统所必须遵守的。S-57标准的关键点可归纳为以下几条：（1）S-57是面向海洋地理空间实体定义的，它不关心数据如何显示，只关心如何用编码数据把实体描述完整，定义清楚。面向海图的物标分类S-57仅用181个物标和195个属性把图式中近一千种符号所代表的地理实体定义清楚。（2）S-57对物标属性的处理采取变长数据，即每个物标的属性个数可以不同，属性分A、B、C三级，关系航海安全的强制属性必须赋值，其他属性可有可无，用户也可添加。（3）S-57的物标类可以对应不同的几何图元，点、线、面，或是非几何图元。（4）S-57主要为生产ENC制定，是涵盖整个海洋地理空间信息领域，从数据采集、数据制图、数据生产直到数据应用。（5）S-57是数据交换标准，是独立于机器构造的从一个计算机体系向另一个计算机体系传递数据的文件机制。（6）S-57的子集ENC包括两部分，新版电子航海图数据EN和海图改正数据ER。（7）同比例尺的各个ENC相互之间在地域上可以重叠，但重叠区的内容只能在一个数据集中出现。（8）ENC不是纸质海图的“数据影像”，制作ENC单靠纸质海图是不够的，必须补充其他资料入航标表、港口指南、航路指南等。基于以上技术背景，现有电子海图数据显示主要有以下几类方案：（1）对电子海图数据不进行任何转换直接进行显示。其流程见图2所示。此种方案在显示电子海图之前直接读取电子海图源数据中的点、线、面等数据并进行重构，对重构后的点、线、面进行投影转换到屏幕坐标之后在显示终端上进行绘制海图并显示。此过程重构和投影转换的过程将占用大量的CPU。（2）基于SENC（系统电子航海图）的电子海图数据转换是当前比较大众的处理方案。其流程见图3所示。此方案将电子海图数据进行处理，存储重构后的点、线、面信息。在显示电子海图之前对重构后的点、线、面信息进行投影，然后进行显示。此过程系统省去了重构的过程因此所占CPU有所降低，但是存储空间占有会增加近100%。（3）半栅格半矢量的电子海图数据处理方案。对于电子海图数据不进行任何转换而直接进行显示的方法其缺点：此种法案直接对电子海图数据中的点、线、面等数据进行重构然后对其进行投影转换到屏幕坐标之后在显示终端上进行绘制海图并显示。由于重构和投影的过程计算比较复杂，将会占用大量的CPU。这些弊端导致海图的切换显示速度慢，对海图进行操作极易引起系统瘫痪；对海图进行增加、删除、修改、查询等操作耗时长，且系统不稳定。基于SENC的电子海图数据转换，此方案省去了重构的过程因此所占CPU有所降低，但是由于存储了重构后的点、线、面信息空间占有会增加近100%。半栅格半矢量的海图数据处理方案由于栅格海图是对现有纸质海图进行扫描后存储的，所占空间大，无法对海图上的物标进行查询等操作。因此，需要一种新的电子海图数据转换技术，可使显示速度更快，降低计算机存储空间和CPU的占用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，提出了一种新的电子海图数据转换技术，可使显示速度更快，减低存储空间的使用和CPU的占用。有鉴于此，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电子海图数据转换装置，其特征在于，包括：数据读取单元，用于读取源文件中的原始电子海图数据；数据转换单元，用于对所述原始电子海图数据进行重构和投影处理；数据存储单元，将经过重构和投影处理后的电子海图数据存储为自定义格式的电子海图数据；显示单元，用于读取所述自定义格式的电子海图数据，并根据读取的电子海图数据进行海图绘制和显示。通过上述技术方案，简化了对原始电子海图数据进行重构和投影的处理过程，从而降低了在处理电子海图数据的过程中的CPU占用，并且按照自定义格式保存的电子海图数据可使海图的显示速度更快，操作更流畅。在上述技术方案中，优选的，所述数据转换单元包括：重构计算子单元，按照物标的几何类型（点、线、面）、坐标、空间、属性信息，对所述原始电子海图数据进行重构运算；投影计算子单元，将重构后的电子海图数据中物标的坐标数据代入墨卡托投影转换公式中，得到投影后的平面坐标数据。通过上述技术方案，按照物标的几何类型、空间、属性信息对原始电子海图数据进行整理分类，并不是按照顺序将所有物标点的数据堆积在一起，并对海图物标的所有坐标进行了一次投影，无需在此之后每显示一次进行投影一次，大大加快了显示处理速度。在上述技术方案中，优选的，在对所述原始电子海图数据进行重构时，将所述原始电子海图数据中的字符型或浮点型的原始坐标数据转换为24比特整型的坐标数据。一个字符型或double型的数据需要8到10个字节，因此，在考虑上物标的空间和属性等冗余数据后，平均存储一个字符型或double型数据由8到10个字节降低到5个字节，数据存储的压缩比例达到在百分之四十到百分之五十之间，从而有效减少了对存储空间的占用和CPU的占用。在上述技术方案中，优选的，所述自定义格式的电子海图数据包括海图的基本信息以及经过重构和投影转换后的电子海图数据。在上述技术方案中，优选的，所述海图的基本信息包括海图的名称、用途、版本、更新版本、出版日期、更新日期、投影方法、数据编辑比例尺、范围和/或基准面，所述经过重构和投影转换后的电子海图数据包括物标的坐标数据、属性信息和/或空间信息。在该技术方案中，在保存电子海图数据时，在最大程度保证海图数据的精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子海图数据转换装置，其特征在于，包括：数据读取单元，用于读取源文件中的原始电子海图数据；数据转换单元，用于对所述原始电子海图数据进行重构和投影处理；数据存储单元，将经过重构和投影处理后的电子海图数据存储为自定义格式的电子海图数据；显示单元，读取所述自定义格式的电子海图数据，并根据读取的电子海图数据进行海图绘制和显示。

【技术特征摘要】
1.一种电子海图数据转换装置，其特征在于，包括：数据读取单元，用于读取源文件中的原始电子海图数据；数据转换单元，用于对所述原始电子海图数据进行重构和投影处理；数据存储单元，将经过重构和投影处理后的电子海图数据存储为自定义格式的电子海图数据；显示单元，读取所述自定义格式的电子海图数据，并根据读取的电子海图数据进行海图绘制和显示；所述数据转换单元包括：重构计算子单元，按照物标的几何类型、坐标、空间信息、属性信息，对所述原始电子海图数据进行重构运算；所述重构计算子单元还用于在对所述原始电子海图数据进行重构时，将所述原始电子海图数据中的字符型或浮点型的原始坐标数据转换为24比特整型的坐标数据。2.根据权利要求1所述的电子海图数据转换装置，其特征在于，所述数据转换单元还包括：投影计算子单元，将重构后的电子海图数据中物标的坐标数据代入墨卡托投影转换公式中，得到投影后的平面坐标数据。3.根据权利要求1或2所述的电子海图数据转换装置，其特征在于，所述自定义格式的电子海图数据包括海图的基本信息以及经过重构和投影转换后的电子海图数据。4.根据权利要求3所述的电子海图数据转换装置，其特征在于，所述海图的基本信息包括海图的名称、用途、版本、更新版本、出版日期、更新日期、投影方法、数据编辑比例尺、范围和/或基准面，所述经过重构和投影转换后的电子海图数据包括物标的坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明超，张琳，李居阳，张敏，刘焕，
申请(专利权)人：无锡挪瑞电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：