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1、 （申请工学硕士学位论文） 基于基于 ArcGis 组件的电子海图显示 系统的研究与实现 组件的电子海图显示 系统的研究与实现 培 养 单 位培 养 单 位 ：航运学院：航运学院 学 科 专 业学 科 专 业 ：交通信息工程及控制：交通信息工程及控制 研究生研究生 ：黄洁：黄洁 指 导 教 师指 导 教 师 ：严庆新：严庆新 副教授副教授 2008 年 4 月 基于ArcGis组件的电子海图显示系统的研究与实现 黄洁 武汉理工大学 分类号 密 级 公 开 U D C 学校代码 10497 学 位 论 文 题 目基于 ArcGIS 组件的电子海图显示系统的研究与实现 英 文 Research a
2、nd Implement of Electronic Chart Display 题 目 Information System based on the ArcGIS component 研究生姓名 黄 洁 姓 名 严庆新 职 称 副教授 学 位 学士 单位名称 航运学院 邮 编 430063 申请学位级别 硕士 学科专业名称 交通信息工程及控制 论文提交日期 2008.4 论文答辩日期 2008.5.10 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人 2008年4月 指导教师 武汉理工大学硕士学位论文 I 摘 要 本文重点研究电子海图显示系统的构建与实现问题，该系统的实现
3、是基于 ARCGIS 组件的二次开发。该系统以与电子海图相关的国际标准 S-57,S-52 以及 性能标准为依据，内容涉及到航海数学、图形处理技术、面向对象技术、数据 库管理技术、GIS 技术等多个技术领域。 在海图数据存储上采用了当前最流行的面向对象数据模型，即 ARCGIS 中 的 GEODATABASE 数据模型。通过对 S-57 和 S-52 两项国际标准的研究，深入 了解海图的数据存储结构以及显示规范， 并深入研究 GEODATABASE 中海图格 式数据的存储方法，即如何将 000 格式的海图不遗失主要数据信息地存储于 GEODATABASE。 将后缀为 000 格式的电子海图转换
4、为 GEODATABASE 数据模 型，通过对 GEODATABASE 数据模型中的特征数据集、特征数据集中的特征类 等的操作，来完成具体物标的组织、维护、管理。在数据显示上，以 S-52 表示 库的内容为依据，以自定义符号库文件为指导，以各图层相应要素的渲染为主 线，完成海图的 S-52 显示。并通过对 ARCGIS 组件的二次开发,在对图层进行相 应的要素编辑后，能实现 GEODATABASE 数据模型转换为符合 S-52 与 S-57 规 则的后缀为 000 的电子海图格式。并且，还提供物标要素间方位、距离的测量， GPS 导航等功能。 论文分五章介绍本人所从事的研究工作。 第 1 章介
5、绍了有关电子海图显示与信息系统的概念和发展情况，以及研究 电子海图显示系统的重要性。 第 2 章研究了 IHO 数字海道测量数据传输标准（即 S-57 规范）和 ECDIS 海图内容与显示规范（即 S-52 规范） 。 第 3 章讨论了 ARCGIS 组件开发的关键技术。其中涉及三项技术，COM 技 术、ARCOBJECT 技术以及 GEODATABASE 模型技术。 第 4 章介绍了该显示系统的设计及实现。该章是本论文的主体。 第 5 章为本论文总结。 关键词：电子海图显示系统, ARCGIS, S-52, S-57 武汉理工大学硕士学位论文 II Abstract The thesis m
6、ainly discusses the design and implementation of Electronic Chart Display Information System which based on the re-development of the ARCGIS component .The system comform to the International standards of Electronic Chart such as S-57S-52 and Performance standards ,includes many fileds such as navig
7、ation math , image processing techniques , OOP ,database management ,GIS, etc. The electronic chart data is stored at OOP model,which is called GEODATABASE.About the data storage,the electronic chart which has the suffix 000 is converted into GEODATABASE model,through the operation of the feature da
8、taset and the featurea class to finish the feature organization , maintain and management.About the show of the electronic chart, S-52 based , style file guaided and the feature rendering underlined.Through the redevelopment of the ARCGIS component,after the edit of the feature,the convertion of geo
9、database changed into electronic chart with the suffix 000 can be realized .Whats more, the measure between features and GPS navigation can be realized. This dissertation is about the research I have engaged in. Charpter 1 introduces the fundamental conception,development of the ECDIS,and the import
10、ance of researching the Electronic Chart Display System. Charpter 2 discusses IHO TRANSFER STANDARD FOR DIGITAL HYDROGRAPHIC DATA (Standard S-57) and SPECIFICATIONS FOR CHART CONTENT AND DISPLAY ASPECTS OF ECDIS (Standard S-52). Charpter 3 discusses the crisis technique of ARCGIS component developme
11、nt. Charpter 4 introduces the design and realization of the display system. Charpter 5 makes a summery of the thesis. Keywords : electronic chart display information system, ARCGIS ,S-52 ,S-57 武汉理工大学硕士学位论文 III 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 课题目的及意义1 1.2 电子海图显示系统研究现状1 1.3 研究目标5 第 2 章 电子海图显示与信息系统国际标准.7 2.1IHO 数字海
12、道测量数据传输标准.8 2.1.1 S-57 理论数据模型9 2.1.2 S-57 数据结构10 2.1.3 S-57 数据封装标准 ISO/IEC 8211:1994.11 2.2 ECDIS 海图内容与显示规范12 2.2.1 目的与背景12 2.2.2 ECDIS 颜色与符号规范要素12 2.2.3 线、符号和文本的规范.13 2.2.4 颜色规范14 2.3 本章小结15 第 3 章 ARCGIS 组件开发关键技术研究16 3.1 组件对象模型 COM16 3.2 ARCGIS 组件.17 3.2.1 ARCGIS 二次开发工具.17 3.2.2 ARCOBJEC 的对象模型.18 3
13、.3 数据模型 GEODATABASE 20 3.3.1GEODATABASE 的体系结构 .21 3.3.2 GEODATABASE 的优点 22 3.4 本章小结.23 第 4 章 电子海图显示系统的设计及实现.24 4.1 系统平台24 4.2 GEODATABASE 模型设计 25 武汉理工大学硕士学位论文 IV 4.2.1 目录文件26 4.2.2 单元文件.26 4.3 电子海图的显示28 4.3.1 GEODATABASE 数据导入 29 4.3.2 按 S-52 规则符号化所有图层.31 4.3.3 电子海图的导出39 4.4 系统功能的实现.43 4.4.1 要素的选择.43
14、 4.4.2 线生成面.44 4.4.3 物标距离与方位的测量45 4.4.4 GPS 导航46 4.4.5 本章小结.47 第 5 章 结 论.48 参考文献.50 致 谢.52 攻读硕士期间发表的论文.53 武汉理工大学硕士学位论文 1 第 1 章 绪论 1.1 课题目的及意义 电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display And Information System,ECDIS）是一种集成式的导航信息系统，它在使用电子海图的基础上完 成综合的船舶驾驶任务。该系统具有海图显示、计划航线设计、航路监视、危 险事故报警、航行记录、海图自动和手工改正、叠加显示雷达图像
15、，甚至辅助 制定操船决策等功能。由于它自动化水平高，而且能够从根本上提高船舶航行 的安全性，因此，被人称为航海领域的一场技术革命。 经过多年的实践与发展，电子海图显示与信息系统在功能上已经日趋完善。 国内也成功研发国际标准电子海图导航系统，但作为自己对电子海图的显示技 术的掌握与创新，完全有必要自主开发出一套电子海图显示系统。其一，电子 海图的显示已成为 ECDIS 最基础也是最核心的功能之一，随着电子海图应用范 围的扩大，不仅在航海领域，而且在内河领域，电子海图的显示技术是至关重 要的。其二，独立开发电子海图应用系统，不仅开发周期长，而且，成本受到 局限，这为软件开发带来很大的不便，地理信息
16、系统发展初期一般采用这种方 式，目前，地理信息系统的开发已很少采用这种方案。作为电子海图显示系统 的软件开发，可以利用新的开发方式组件技术。 在组件技术的概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合， 其中每个对象都会提供特定的服务，发出特定的消息，并且以标准形式公布出 来，以便其他对象了解和调用。组件间的接口通过一种与平台无关的语言 IDL （Interface Define Language）来定义，而且是二进制兼容的，使用者可以直接调 用执行模块来获得对象提供的服务。有效利用这些组件技术，从而有效缩短开 发周期。 1.2 电子海图显示系统研究现状 早期的船用电子海图系统是“视频航迹标绘仪”， 它是一种简单的自动航迹标 武汉理工大学硕士学位论文 2 绘系统，能够显示简化了的轮廓海图，并在上面标绘船舶的航
