CN101783010A - 一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***及方法，其中***主要包括有：电子海图数据读取模块，显示比例层次模块，预处理模块，海图物标及其显示内容过滤策略设置模块，电子海图图片显示和渲染模块，电子海图图片存储模块；而实现方法利用显示比例层次模块，可设置海图图片比例尺，利用海图物标及其显示内容过滤策略设置模块，可以选择显示海图物标及其内容，使生成的图片更加简洁，利用预处理模块，可以计算所有可无缝拼接的电子海图图片的地理覆盖范围，利用电子海图图片显示和渲染模块可以生成美观的电子海图图片。基于以上特点，利用本发明所提供的***及方法，生成电子海图图片既可无缝拼接，又简洁美观。

Description

一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***及方法

技术领域：

本发明涉及海洋地理信息技术领域，特别涉及可生成能够进行无缝拼接的电子海图图片的***及方法。

背景技术：

基于图片(Tile)技术的WebGIS(如Google Map，Baidu Map等)由于其用户友好性，近几年获得了广泛的应用。其技术特点在于用空间换时间，以提高客户端展现地图的速度。具体来说，首先利用地理数据绘制不同比例尺下的电子地图，然后将绘制出的地图切割为许多等边长且可无缝拼接的电子地图小图片(如256px×256px)。当用户访问某一区域地图时，仅从服务器端下载适量电子地图小图片，然后将其无缝拼接在一起，展现给用户查阅。因此，用户每次访问电子地图时，下载的数据量十分有限，也不需进行地图绘制处理，这样，地图的访问速度得到有效的提高。

将上述思想应用于Web电子海图领域，同样可以得到预期的优点。然而，尽管电子海图技术和电子地图技术同属GIS领域，但电子海图的数据格式、图形符号、显示内容控制和应用领域均与电子地图有较大区别。目前国内外用于生成电子地图图片(Tile)的工具均无法用于生成电子海图图片(Tile)，因此，有必要发明一个专门的工具，用于生成电子海图图片(Tile)。

发明内容：

本发明针对现有用于生成电子地图图片的工具均无法用于生成电子海图图片的问题，而一种能够对电子海图进行无缝分解的的***，以及该***实现对电子海图进行无缝分解的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述***包括有如下组成部分：

电子海图数据读取模块，用于读取符合专门格式的电子海图数据，并将其转换成专门的计算机内存数据；

一显示比例层次模块，对所述电子海图数据读取模块所获得的电子海图数据，进行设置预先存储显示比例尺层次可选数值；

一海图物标及其显示内容过滤策略设置模块，与所述显示比例层次模块相对应，用于修改每一显示比例尺层次所对应的海图物标及其显示内容过滤策略，并将其存贮到电子海图图片显示和渲染模块中；

一预处理模块，用以确定已导入的所有电子海图数据的最大包络矩形地理范围，利用该模块可确定在某一显示比例尺层次上，所有待生成的电子海图图片的坐标及其地理覆盖范围；

一电子海图图片显示和渲染模块，用于实现电子海图图片内容的显示和渲染操作；

一电子海图图片存储模块，用于对当前电子海图图片命名并进行保存。

进一步，所述显示比例层次模块设置的可选数值可以为0，1，2，3，4，5，...，21，...的整数序列。

再进一步，所述预处理模块由用于计算出所有待生成的电子海图图片坐标的待生成海图图片坐标计算子模块和用于计算出所有待生成的电子海图图片经纬度坐标的海图图片地理覆盖范围计算子模块组成。

再进一步，所述电子海图图片显示和渲染模块包括坐标转换模块、海图物标显示次序模块、显示及过滤策略模块、海图物标显示和渲染方式模块、海图图片物标显示和渲染模块；

所述坐标转换模块，用于在选定的显示比例尺层次上，实现电子海图上物标的地理坐标到电子海图图片图像坐标的转换；

所述海图物标显示次序模块，用以定义不同海图物标在显示时的叠加顺序；

所述显示及过滤策略模块，用以定义在不同比例尺层次下，应显示的物标种类及其显示的内容；

所述海图物标显示和渲染方式模块，用于定义每一种海图物标的符号和显示方式；

所述海图图片物标显示和渲染模块，用以对选定的海图按照预先设定的每一种海图物标的符号和显示内容实现渲染操作。

再进一步，所述电子海图图片存储模块可以利用电子海图图片的坐标及当前显示比例尺层次，确定一个全局唯一的标识码，以该码命名该图片，以压缩类型为扩展名，保存当前电子海图图片。

再进一步，所述***中还包括有电子海图图片压缩模块，该模块可对前述模块所生成的电子海图图片进行压缩，转换成用户所设定的数据格式。

一种基于上述***进行生成可无缝拼接的电子海图图片的方法，其特征在于该方法包括有如下步骤：

(1)利用电子海图数据读取模块，来读取待处理的所有电子海图数据；

(2)从显示比例层次模块中选择一个比例尺层次，作为当前比例尺层次；

(3)选择或重新设定该比例尺层次所对应的海图物标，及其显示内容过滤策略；

(4)利用预处理模块，计算所有待生成电子海图图片坐标及其对应的地理覆盖范围；

(5)利用上述步骤所得到的相应数据生成每一张待生成的电子海图图片。

进一步，所述步骤(5)通过以下步骤实现：

(5.1)根据海图物标显示次序模块中确定的显示次序，逐一判断每一物标种类是否被过滤而不显示；

(5.2)如果判断某物标种类显示，则以当前电子海图图片的地理范围为条件从电子海图数据中检索当前电子海图图片地理覆盖范围内该物标种类数据，如未检索到数据，返回步骤(5.1)；

(5.3)如检索到该物标种类数据，则海图物标显示和渲染模块按其对应的显示内容过滤策略，对其进行显示和渲染，完成后返回步骤(5.1)，

(5.4)完成图片上所有物标种类的显示和渲染后，如图片不含任何物标信息，则不予处理，否则，利用海图图片压缩模块将对其压缩，海图图片存贮模块将对其存储。

基于上述技术的本发明能够对电子海图进行无缝分解。其利用显示比例层次模块，可设置海图图片比例尺，利用海图物标及其显示内容过滤策略设置模块，可以选择显示海图物标及其内容，使生成的图片更加简洁，利用预处理模块，可以计算所有可无缝拼接的电子海图图片的地理覆盖范围，利用电子海图图片显示和渲染模块可以生成美观的电子海图图片。基于以上特点，利用本发明所提供的方法及***，生成电子海图图片既可无缝拼接，又简洁美观。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中***的结构框图。

图2为本发明中方法的流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

目前国内外用于生成电子地图图片(Tile)的工具均无法用于生成电子海图图片(Tile)，因此，本发明提供了一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***100(如图1所示)，用于生成电子海图图片(Tile)。

参见图1，该***100包括有用以实现运算处理功能的***服务器200，为实现本发明所描述的功能，该***服务器200包括有如下组成部分：

(1)电子海图数据读取模块210

它是用于读取符合专门格式的电子海图数据，并将其转换成专门的计算机内存数据的模块结构。

作为举例，电子海图的格式包括有：shapefile格式、S57格式、S63格式、VCF格式等。利用该电子海图数据读取模块210可以有效地来识读这些格式的海图数据。另外，其中可以封存有对这些数据形式进行解码的编码解码组件。

(2)显示比例层次模块220

针对前述电子海图数据读取模块210所获得的电子海图数据，可设置预先存储显示比例尺层次可选数值，该数值可以为0，1，2，3，4，5，...，21，...的整数序列。

当显示比例尺大的时候，其显示精度高、所对应的海图区域就小；反之，当显示比例尺小的时候，其显示精度低、所对应的海图区域就大。各层次之间，用户可以根据需要进行选择。在我们当前的实验中，共设计有21个比例尺层次，当然，该比例尺层次的数量是不限定的。

(3)海图物标及其显示内容过滤策略设置模块230，

与前述的显示比例层次模块220相对应，用于修改每一显示比例尺层次所对应的海图物标及其显示内容过滤策略，并将其存贮到电子海图图片显示和渲染模块250中的显示及过滤策略模块253。

所述的海图物标，泛指各种设置在海图上，与地理信息、航行信息，甚至气候信息等各种信息内容相关联的标注形式。作为举例而非限定，包括有陆地、岛屿、航标、碍航物和航道等。所述的碍航物，比如①礁石②沉船③其他障碍物，如捕鱼设备、鱼栅等。

因为每一个比例尺层次所对应的海图的区域的大小各不相同，因此，必须对各层次中不同的海图物标进行选择，因为在较小比例尺情况下，不可能显示所有详细的信息。利用这种选择就可以实现海图物标及显示内容的过滤操作，从而保证在海图图片上可以简洁地显示出在当前比例尺层次上应显示的重要信息。

(4)预处理模块240

它是用以确定已导入的所有电子海图数据的最大包络矩形地理范围的模块结构，利用该模块可确定在某一显示比例尺层次上，所有待生成的电子海图图片的坐标及其地理覆盖范围。这儿所述的最大包络矩形，代表着用户所选择的比例尺层次上与用户所需求的电子海图相关的全部范围。该范围是用户能够进行数据生成、分割，以及下一步无缝拼接的全部基础数据。在本发明中，就利用下面所介绍的算法来将该区域进行分割、拼接，所生成的数据，可供用户直接使用、查看。在下面的篇幅中，对其算法进行详细描述。

该预处理模块240，为了实现前述的功能，它包括有如下子模块：

待生成海图图片坐标计算子模块241，

该子模块包括有如下算法，假定最大包络矩形左上角经纬度为

右下角经纬度为

其中北纬东经为正、南纬西经为负；当前显示比例尺层次为Z，

首先确定包含左上角坐标的待生成图片坐标(X₀，Y₀)为，

$X_0=\mathrm{floor}\left(\frac{2^Z\×(180+{\mathrm{\λ}}_0)}{360}\right)$

其中floor()求某一正实数的整数部分，下同。

作为举例，假设当前比例尺层次为10，左上角经纬度为(120，30)，则X₀＝853，Y₀＝332。

其次确定包含右下角的待生成图片坐标(X₁，Y₁)为，

$X_1=\mathrm{floor}\left(\frac{2^Z\×(180+{\mathrm{\λ}}_1)}{360}\right),$

作为举例，假设当前比例尺层次为10，右下角经纬度为(125，25)，则X₁＝867，Y₁＝365。

则所有待生成的电子海图图片坐标如下面矩阵所示，

$\left[\begin{array}{cccc}(X_0,Y_0)& (X_0+1,Y_0)& ...& (X_1,Y_0)\\ (X_0,Y_0+1)& (X_0+1,Y_0+1)& ...& (X_1,Y_0+1)\\ ...& ...& ...& ...\\ (X_0,Y_1)& (X_0+1,Y_1)& ...& (X_1,Y_1)\end{array}\right],$

根据前面所得到的相应数据，其电子海图图片坐标如下：

$\left[\begin{array}{cccc}\left(\mathrm{853,332}\right)& \left(\mathrm{853,332}\right)& ...& \left(\mathrm{867,332}\right)\\ \left(\mathrm{853,333}\right)& \left(\mathrm{854,333}\right)& ...& \left(\mathrm{867,333}\right)\\ ...& ...& ...& ...\\ \left(\mathrm{853,365}\right)& \left(\mathrm{854,365}\right)& ...& \left(\mathrm{867,365}\right)\end{array}\right].$

另外，预处理模块240还包括有海图图片地理覆盖范围计算子模块242。该模块的主要作用在于，一旦给定了图片的坐标形式(坐标的算法如前所述)，以及显示的比例尺，就可以直接计算图片所在电子海图上的地理区域，可通过经、纬度表示。具体算法如下：

给定一个图片的坐标(X，Y)，显示比例尺Z，可用下面公式确定其左上角经纬度坐标

和右下角经纬度坐标

${\text{\λ}}_0=\frac{X_0}{2^Z}\×360-180$

${\mathrm{\λ}}_1=\frac{X_0+1}{2^Z}\×360-180$

计算出经度如果为负为西经，为正为东经；纬度为负为南纬，为正为北纬。

根据上述给出的算法具体运行算时，给定一个图片坐标为(853，332)，显示比例尺为10，该图片左上角坐标和右下角经纬度坐标分别为(119.882813，50.28934，30.14513)和(120.23438，50.40151，29.99300)。

(5)电子海图图片显示和渲染模块250

该模块的主要功能在于：将电子海图上的物标转变成分割后电子图片可视区域上的坐标形式，从而为有效的图形显示奠定基础，另外，还需要对海图物标的显示次序进行排列，对是否进行物标过滤进行选择，以及渲染物标时的显示形式，以及实际的渲染过程。为实现该功能，可包括有如下的五个子模块：

坐标转换模块251，该模块的主要功能是实现电子海图上的地理坐标向图片的图像坐标之间的转换。为此，我们优化了一套算法，作为举例而非限定，描述如下：

在选定的显示比例尺层次上，实现电子海图上物标的地理坐标到电子海图图片图像坐标的转换，算法为，

已知当前显示比例尺Z，一个地理坐标为

图片边长为t，对应的图像坐标PX和PY分别由下式可算出，

$\mathrm{PX}=\mathrm{int}(\left(\frac{2^Z\×(\mathrm{\λ}+180)\×t}{360}\right)\%t)$

其中int()按照四舍五入法取某一数值的整数，％用于取余数。

根据上述算法具体运算时，假定地理坐标为(121，30)，图片边长为256像素，则相应的PX＝46，PY＝157。

海图物标显示次序模块252，该模块用以定义不同海图物标在显示时的叠加顺序。举例来说，主要是物标显示的先后次序，通常小图标在前，大图标在后；这样，图像叠加起来才可以满足需要。

显示及过滤策略模块253，该模块用以定义在不同比例尺层次下，应显示的物标种类及其显示的内容。具体的显示策略，既可以由用户来选择，也可以由制造商预先设定。比如在比例尺层次为9的情况下，应显示灯船的符号和名称，而灯船的灯质不要显示。

海图物标显示和渲染方式模块254，该模块定义每一种海图物标的符号和显示方式。作为举例而非限定，可参考国际水文测量组织的S52标准以及相关的纸质海图绘图标准。

海图图片物标显示和渲染模块255，该模块用以对选定的海图按照预先设定的每一种海图物标的符号和显示内容实现渲染操作；海图图片物标显示和渲染模块可根据当前地理投影方式、显示比例尺、物标对应的显示和渲染方式将海图物标数据转换成图像。然后，就可以方便地查看了。

(6)电子海图图片存储模块260

该模块可以利用电子海图图片的坐标(X，Y)及当前显示比例尺层次Z，确定一个全局唯一的标识码(如Z_X_Y)，以该码命名该图片，以压缩类型为扩展名，保存当前电子海图图片。

举例来说，一个图片坐标为(853，332)，显示比例尺10，那么，其标识码为(10_853_332)。

进一步，在本***中，还可以设置电子海图图片压缩模块270，该模块可对前述模块所生成的电子海图图片进行压缩，转换成用户所设定的数据格式。比如，将BMP格式的数据压缩成JPG格式的数据。

根据上述技术方案得到的***在进行生成可无缝拼接的电子海图图片时，其具体实现方法包括如下步骤(如图2所示)：

步骤1，利用电子海图数据读取模块210，来读取待处理的所有电子海图数据。

比如，待处理的S57格式的电子海图数据。

步骤2，从显示比例层次模块中选择一个比例尺层次，作为当前比例尺层次。

比如，显示比例层次模块220中共包括有21个层次，用户根据自己的需要，选择了第10层次。

步骤3，选择或重新设定该比例尺层次所对应的海图物标，及其显示内容过滤策略。

用户可以直接根据自己的需要，来选定所关注的海图物标类型。

步骤4，利用预处理模块240，计算所有待生成电子海图图片坐标及其对应的地理覆盖范围。

步骤5，利用上述步骤所得到的相应数据生成每一张待生成的电子海图图片，生成过程包括有如下几步，

(5.1)根据海图物标显示次序模块252中确定的显示次序，逐一判断每一物标种类是否被过滤而不显示，这一步骤是为了判断过滤操作的主要环节。

(5.2)如果判断某物标种类显示，则以当前电子海图图片的地理范围为条件从电子海图数据中检索当前电子海图图片地理覆盖范围内该物标种类数据，如未检索到数据，返回步骤(5.1)，这一步骤是为了完成数据的完整判断。

(5.3)如检索到该物标种类数据，则海图物标显示和渲染模块按其对应的显示内容过滤策略，对其进行显示和渲染，完成后返回步骤(5.1)。

(5.4)完成图片上所有物标种类的显示和渲染后，如图片不含任何物标信息，则不予处理，否则，海图图片压缩模块270将对其压缩，海图图片存贮模块将对其存储。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述***包括有如下组成部分：

电子海图数据读取模块，用于读取符合专门格式的电子海图数据，并将其转换成专门的计算机内存数据；

一显示比例层次模块，对所述电子海图数据读取模块所获得的电子海图数据，进行设置预先存储显示比例尺层次可选数值；

一海图物标及其显示内容过滤策略设置模块，与所述显示比例层次模块相对应，用于修改每一显示比例尺层次所对应的海图物标及其显示内容过滤策略，并将其存贮到电子海图图片显示和渲染模块中；

一预处理模块，用以确定已导入的所有电子海图数据的最大包络矩形地理范围，利用该模块可确定在某一显示比例尺层次上，所有待生成的电子海图图片的坐标及其地理覆盖范围；

一电子海图图片显示和渲染模块，用于实现电子海图图片内容的显示和渲染操作；

一电子海图图片存储模块，用于对当前电子海图图片命名并进行保存。

2.根据权利要求1所述的一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述显示比例层次模块设置的可选数值可以为0，1，2，3，4，5，...，21，...的整数序列。

3.根据权利要求1所述的一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述预处理模块由用于计算出所有待生成的电子海图图片坐标的待生成海图图片坐标计算子模块和用于计算出所有待生成的电子海图图片经纬度坐标的海图图片地理覆盖范围计算子模块组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述电子海图图片显示和渲染模块包括坐标转换模块、海图物标显示次序模块、显示及过滤策略模块、海图物标显示和渲染方式模块、海图图片物标显示和渲染模块；

所述坐标转换模块，用于在选定的显示比例尺层次上，实现电子海图上物标的地理坐标到电子海图图片图像坐标的转换；

所述海图物标显示次序模块，用以定义不同海图物标在显示时的叠加顺序；

所述显示及过滤策略模块，用以定义在不同比例尺层次下，应显示的物标种类及其显示的内容；

所述海图物标显示和渲染方式模块，用于定义每一种海图物标的符号和显示方式；

所述海图图片物标显示和渲染模块，用以对选定的海图按照预先设定的每一种海图物标的符号和显示内容实现渲染操作。

5.根据权利要求1所述的一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述电子海图图片存储模块可以利用电子海图图片的坐标及当前显示比例尺层次，确定一个全局唯一的标识码，以该码命名该图片，以压缩类型为扩展名，保存当前电子海图图片。

6.根据权利要求1所述的一种用于生成可无缝拼接的电子海图图片的***，其特征在于，所述***中还包括有电子海图图片压缩模块，该模块可对前述模块所生成的电子海图图片进行压缩，转换成用户所设定的数据格式。

7.一种基于权利要求1所述***实现生成可无缝拼接的电子海图图片的方法，其特征在于，所述方法包括有如下步骤：

(1)利用电子海图数据读取模块，来读取待处理的所有电子海图数据；

(2)从显示比例层次模块中选择一个比例尺层次，作为当前比例尺层次；

(3)选择或重新设定该比例尺层次所对应的海图物标，及其显示内容过滤策略；

(4)利用预处理模块，计算所有待生成电子海图图片坐标及其对应的地理覆盖范围；

(5)利用上述步骤所得到的相应数据生成每一张待生成的电子海图图片。

8.根据权利要求7所述的一种实现生成可无缝拼接的电子海图图片的方法，所述步骤(5)通过以下步骤实现：

(5.1)根据海图物标显示次序模块中确定的显示次序，逐一判断每一物标种类是否被过滤而不显示；

(5.2)如果判断某物标种类显示，则以当前电子海图图片的地理范围为条件从电子海图数据中检索当前电子海图图片地理覆盖范围内该物标种类数据，如未检索到数据，返回步骤(5.1)；

(5.3)如检索到该物标种类数据，则海图物标显示和渲染模块按其对应的显示内容过滤策略，对其进行显示和渲染，完成后返回步骤(5.1)，

(5.4)完成图片上所有物标种类的显示和渲染后，如图片不含任何物标信息，则不予处理，否则，利用海图图片压缩模块将对其压缩，海图图片存贮模块将对其存储。

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