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一、引言 S－100标准，即通用海洋测绘数据模型，是一份框架文件，旨在提供一个现代化的海洋地理空间数据框架，为各种与海洋地理信息相关的数字产品和服务提供支持。它包括多个部分，这些部分基于国际标准化组织(ISO/TC211)制定的地理信息基础标准(即ISO19100系列标准)，并进行了适当裁剪，是一个用于海洋地理信息领域的专用标准。利用S－100标准可衍生出各类产品规范，统称为S－100系列标准。S－100系列标准通常使用通用地理信息结构，可为海洋地理信息的共享和互操作、集成应用与时空信息综合导航服务等应用提供基本框架。根据国际海道测量组织IHO工作计划，将于2024年批准发布S－101第二版并启用S－101电子海图数据生产，2030年完成S－57到S－100的过渡，两个节点之间为“双轨”兼容阶段。
本图来自海洋大数据中心 海洋测绘领域具有明显的国际化特征，体现在平台、设备、仪器、数据和技术等各个方面。我国是海洋大国和IHO创始成员国，但在主导海洋测绘国际标准制定方面存在较大差距，在相关标准推广应用方面存在滞后性。由于国内未深度参与S－100标准的制定，因而早期相关研究主要停留在框架和概念层次，主要为翻译出版和内容介绍分析，之后逐步开展了数据编码对照、格式转换、图示表达、符号构建等方向研究。正如“一流的企业做标准”，如果一个国家不能主导或积极参与到国际标准的制定，那么与大国或强国的地位是不相匹配的。因此，趁着国际标准升级换代之际，积极开展新一代国际标准跟踪分析研究，有助于缩小我国海洋地理信息技术水平与发达国家的差距，提高在国际海洋科技领域中的话语权，从而更好地融入国际海洋研究与开发的发展趋势与潮流，这也是响应我国“海洋强国”战略和“海上丝绸之路”倡议的重要举措。由于S－100系列标准相关资料分散、不易获取，限制了消化吸收和引进利用，迫切需要对S－100系列标准当前现状、存在问题和发展建议进行归纳总结。 二、当前现状 ⒈体系组成 IHO于2001年正式把开发S－100标准纳入工作计划，于2008年1月由TSMAD(传输标准维护及应用开发工作组)制定出第一个版本，即0.0.0版，之后经过数次修改，于2010年1月形成1.0版本并作为新的国际标准；IHO于2013年4月发布了2.0版，最重要的变化是补充了第一版中未能及时完成的“图示表达”的内容，给出了实现产品数据可视化的通用框架；2017年4月发布了3.0版，增加了“图示表达注册表”“在线数据交换框架”和“HDF5结构”等内容；2018年12月发布了4.0版，增加了“加密和保护方法”“图示表达Lua实现”和“脚本语言”等内容。 截至目前，除了S－100标准本身外，S－100系列产品规范共有27个(已实质推进)，具体如下： ⑴IHO共16个，包括：S－101(电子航海图)、S－102(水深表面模型)、S－104(水面航行水位信息)、S－111(表层流)、S－121(海洋界线与边界)、S－122(海上保护区)、S－123(海上无线电服务)、S－124(航海警告)、S－125(海上导航服务)、S－126(海上物理环境)、S－127(海上交通环境)、S－128(航海产品交换目录)、S－129(富余水深管理)、S－130(海洋的多边形划分)、S－131(海洋港口基础设施)和S－164(电子海图显示系统测试数据集)。 ⑵ALA(国际航标协会)共6个，包括：S－201(助航信息)、S－211(港口呼叫信号格式)、S－240(DGNSS站年历)、S－245(E罗兰增强数据)、S－246(E罗兰站年历)和S－247(E罗兰差分站年历)。 ⑶IEHG (内河电子航道图协调小组)共2个，包括：S－401(内河电子航海图)和S－402(内河电子航海图等深线叠加层)。 ⑷WMO(世界气象组织)/IOCJCOMM(海洋学和海洋气象学联合技术委员会)共2个，包括：S－411(海冰信息)和S－412(天气叠加层)。 ⑸IEC－TC80(国际电工学会第80技术委员会)共1个，即S－421(航线规划)。 S－100系列标准目前主要特点为： ①S－100标准本身只具有通用框架，包括概念模型、数据结构、封装格式等，新增第15章“数据防护模式”，对应于S－57体系中的S－63标准，但是对于各类矢量产品数据都适用； ②根据不同用途制定相应产品规范，各产品规范以S－100为基础，约束了数据内容和表达方式，即分类编码和符号库。 ③产品规范以行业应用作为编号划分，例如S－10X为航海应用，S－11X为潮汐潮流，S－12X为航海信息服务，S－2XX为航标服务，S－40X为内河ENC，S－501－S－525属北约军事应用。 ⒉配套资源 配套资源主要是用于数据生产和测试验证所需的各类文档、数据及软件系统。 目前IHO主要依托美国NOAA(美国国家海洋和大气管理局)和韩国KHOA(韩国海道测量局)，开发了“S－100地理空间注册系统”，构建了要素目录编辑器、图示表达目录编辑器、符号编辑器等软件模块，初步验证了S－100体系框架的可行性，但是除了注册系统外，其他软件模块需要IHO提供账号并联网下载数据后方可使用，即不对外开放；美国ESRI公司历经多年研发，在2018年才正式研发出S－57电子航海图数据的升级转换软件“S－101Converter”，可免费下载，但是与S－101最新版要素目录不同步；加拿大Caris公司对其海图生产软件进行了扩展，支持S－101格式并初步符合S－100图示表达要求，但是在对S－52条件符号化改造方面还不完善。 ⒊应用系统 应用系统是面向用户提供的信息系统，主要实现数据加载、可视化与空间分析等功能。 美国SPAWAR(美国海军太空与海战司令部)开发了S－100Viewer，可用于S－101测试数据的加载、可视化与查询，未来将集成到美军现役导航系统COGENT(公用地理空间可扩展导航工具包)中，并替代现有的全球海图数据库，进而减轻美军数据维护成本；德国Sevencs公司于2016年发布了S－102数据加载与可视化软件；IHO潮汐潮流工作组已经发布了S－111显示系统和多个版本的测试数据集；WMO/IOCJCOMM提供了大量S－411测试数据集，并且设计了SLD(风格化图层描述器)符号规则，可在QGIS中进行显示；此外，IMO(国际海事组织)认识到S－100作为地理空间基础框架的重要性，将S－100作为其“E航海”发展战略的重要组成内容，开展了部分应用系统集成验证。 三、存在问题 ⒈推进效率需提升 标准规范需要兼顾先进性和通用性，需要各相关方经过反复协商和修订，周期较长，对于国际标准而言，更是如此。S－100从2010年正式发布第一版以来，到目前已有10余年，该通用框架已经成熟，但是产品规范推进效率有待提升。 ⑴数据内容有待完善。目前24个产品规范中，已经发布1.0版以上的包括S－101、S－102、S－111、S－121、S－122、S－123和S－129等，但是发布1.0并不代表完全可用。矢量数据的代表性产品规范S－101，是IHO发布S－1001.0之后9年才完成的，目前已经稳定可用，但是还未实现大规模数据生产验证；栅格数据的代表性产品规范S－102，虽然早在2012年就已经颁布了1.0版，但是其内容比较粗略，难以指导生产与应用，虽然2019年又发布了2.0版，但是要素目录和图示表达等相关附录尚未完成。S－101和S－102是目前所有产品规范中最具有代表性、最为复杂、目前各方投入也最大的，其他产品规范仍有待完善与验证。 ⑵生产规定有待更新。目前的产品规范主要对数据内容和显示方法进行了规定，但是要实现数据生产，仍然需要补充相关规定。在过去S－57体系框架下，配套有专门的S－58数据检核、S－63数据防护、S－65电子航海图生产指南等规范。在新的S－100体系框架下，目前各个产品规范的附录并不完备，例如对于S－101而言，由于数据模型和分类编码已经发生改变，直接沿用S－58、S－63、S－65等规范中的条款已经不合适。虽然各个厂家可以自行改造并实施应用 |
