1. История S-100

Специальная Публикация МГО 57 (S-57) является Стандартом МГО Передачи Цифровых Гидрографических Данных. Это - установленный стандарт для обмена цифровыми гидрографическими данными между гидрографическими офисами, и для распределения гидрографических данных изготовителям, морякам и другим пользователям данных (например, экологические организации управления).Он был разработан так, чтобы передача всех форм гидрографических данных имела место в последовательной и однородной форме. До настоящего времени, S-57 использовался почти исключительно для того, чтобы кодировать Электронные Навигационные Карты (ЭНК) для использования в электронных картографических навигационно-информационных системах (ЭКНИС). Хотя S-57 был первоначально предназначен, чтобы поддержать все типы гидрографических данных, на данный момент стало ясно, что у этого есть ограничения. Возникла потребность в новом стандарте, способном удовлетворить новым требованиям.

S-57 был формально принят как официальный стандарт МГО на 14-ой Международной Гидрографической Конференции в мае 1992. Он включает:

- общее введение со списком ссылок и определений

- теоретическая модель данных, на которой базируется стандарт

- структуру данных и формат, которые используются, чтобы осуществить моделирование данных

- общие правила для того, чтобы кодировать данные в the ISO 8211инкапсуляции

В дополнение к главному документу есть два приложения:

Слушания канадской Гидрографической Конференции и Национальной Конференции Инспекторов 2008 г.

Документ 1A-3 страница 3 ведущий автор: R. Ward

- Приложение A - Каталог Объектов. Он обеспечивает официальную, одобренную МГО схему данных, которая может использоваться для описания объектов реального мира.

- Приложение B содержит одобренные МГО Спецификации Продукта. Они содержат дополнительные своды правил для определенных приложений. В настоящее время, единственная спецификация продукта в S-57, которая находится в широким потреблением -это спецификация для Электронных Навигационных Карт (ЭНК). Спецификация продукта для словаря данных каталога объектов была также включена, но во всех практических целях никогда не использовалась. Издание S-57 3.0 было выпущено в ноябре 1996.

Издание 3.1 содержащее незначительные изменения и некоторые дополнительные значения атрибута, оно было выпущено в ноябре 2000. В настоящее время, S-57 3.1 "заморожен" и останется таковым до тех пор, пока не потребуется. Приложение к Изданию 3.1, названное Издание S-57 3.1.1 вошло в силу в январе 2007, чтобы включать новые особенности и признаки, требуемые позволить кодирование недавно введенных Морских архипилажных проходов, Экологически Чувствительных Морских Областей и Особенно Чувствительных Морских Областей введенных ИМО. Введение Приложения позволяло избежать потребность выпустить новое издание S-57 и последовавших бы влияний и на производителей данных, и на изготовителей оборудования. Издание 3.1.1 работает одновременно с Изданием S-57 3.1 и доступно исключительно для использования тех производителей данных, которым необходимо использовать новые особенности.[4]

Начиная с 1985 г. на рынке программных продуктов для судоводителей стали появляться первые программы, представляющие навигационные бумажные карты в виде компьютерных графических файлов.

Эти графические файлы, получившие впоследствии название электронных навигационных карт (ЭНК), представляли собой стандартизированные по содержанию, структуре и формату базы данных, включающих в себя всю картографическую информацию, необходимую для безопасного мореплавания и дополнительную информацию, относящуюся к навигации. Формат -- это спецификация последовательности и видов представления элементов информации (чисел, теста) на носителе.

В первые годы производства электронных навигационных карт каждая фирма выполняла эти карты по собственной технологии и в собственных форматах (как самих карт, так и графических файлов, представляющих карты). Уже в то время наметились две, тогда существенно различные, технологии цифровых данных для электронных карт.

Одна из них основывалась на растровом методе считывания информации, который уже долгие годы использовался в телевидении для построения изображения. Этот метод используется также для считывания изображений в компьютерных устройствах ввода графической информации -- сканерах. Суть метода сводится к считыванию бумажной карты сканером, распознаванию и коррекции объектов и надписей на картах, а затем, к выпуску соответствующего файла информации. Электронные навигационные карты, изготовленные таким методом, стали называться растровыми электронными навигационными картами (РЭНК) (RENC--Raster Electronic Navigation Charts). Растровая карта по сути дела представляет собой цифровую фотографию исходной бумажной навигационной карты.

Одновременно с растровой стала развиваться и другая технология "оцифровки" бумажных карт, основанная на использовании принципа действия диджитайзера. В этом методе каждому объекту, считываемому с карты, соответствует свой вектор, связывающий его с базовой точкой карты. Векторный формат графических данных более сложный, однако он позволяет производить любые преобразования данных при сохранении исходной точности и разрешающей способности. Производимые таким образом электронные карты стали называть векторными (ВЭК).

Одновременно с созданием электронных карт стали разрабатываться программы, позволяющие получать их изображения на экране дисплея, наносить на это изображение координаты любого судна, прокладывать маршруты следования, а также наносить другую информацию. Такие программы получили название Chart Plotter - графопостроители электронных карт.

Наряду с графопостроителями электронных карт стали развиваться так называемые электронные картографические системы (ЭКС) -- Electronic Chart System (ECS).

Электронная картографическая система, кроме собственно компьютера и программного обеспечения, включает в себя оборудование, позволяющее подключать к системе приемоиндикаторы гиперболических и спутниковых РНС, а также другие приборы, используемые на судне для навигации -- радиолокационную станцию, эхолот, лаг, магнитный и гироскопический компасы и др.

В такой системе автоматически ведется счисление пути судна с нанесением траектории движения на электронную карту; уточняется путевой угол и скорость судна; определяются координаты судна с максимально возможной точностью; рассчитываются отклонения от заданной линии пути, время прибытия в конечную точку, расстояние, курс, время до точки поворота; выполняется контроль безопасности движения путем анализа картографической и навигационно-гидрографической обстановки; при необходимости подаются световые и звуковые сигналы, предупреждающие об опасности, либо о других, требующих внимания судоводителя, ситуациях; выполняется и ряд других функций.

Электронные картографические системы обеспечивают непрерывный и объективный контроль за местоположением и движением судна и наблюдаемых целей, позволяют автоматизировать измерения и их обработку, представляют судоводителю наглядную и надежную информацию в виде, пригодном для немедленного использования.

В результате на ходовой вахте судоводитель освобождается от выполнения многих рутинных операций, что исключает возможность совершения им ошибок. Система предоставляет ему в интегрированном виде информацию, характеризующую все стороны процесса судовождения, что позволяет повысить безопасность плавания и обоснованно принимать решения по управлению судном.

В первые годы развития электронной картографии вполне обоснованно возник вопрос о стандартизации как объема информации, отображаемой на картах, так и их форматах. В 1990 г. появился стандарт IHO (International Hydrographic Organization) - международной гидрографической организации (МГО), определяющий содержание и требования к формату карт и картографических дисплеев и их возможностей. Этот стандарт назывался S-52 (первая редакция). В этом же году был определен стандарт на формат DX-90 цифровых картографических данных, принятый совместно ИМО и МГО, а также была принята третья редакция стандарта S-57 ("Стандарт передачи МГО цифровых гидрографических данных"), уточняющая векторный формат электронных карт DX-90. Этой редакцией было поставлено условие перевода карт, выполненных по внутренним форматам фирм производителей, в единый формат DX-90 или соответствие этому формату. S-57 устанавливает формат передачи данных, структуру самих данных и профили применения данным.

До 1995 г. ИМО выдвигала жесткое требование, предусматривающее при пользовании электронными картами обязательную прокладку на бумажной навигационной карте. Таким образом, ни плоттеры электронных карт, ни электронные картографические системы ЭКС не признавались заменителями официальных бумажных карт, производимых гидрографическими обществами. Считалось, что ЭНК и ЭКС являются средствами, облегчающими работу судоводителей, повышающими безопасность мореплавания, обеспечивающими экономию топлива и эксплуатационных расходов, но не освобождающими судоводителя от использования официально принятых бумажных карт.

В 1995 г. стал разрабатываться новый класс электронных картографических систем -- электронные картографические навигационно-информационные системы (ЭКНИС). В английском языке аббревиатура этих систем расшифровывается как Electronic Chart Display and Information System (ECDIS). Стандарт, определяющий характеристики и форму представления информации в таких системах, получил название EPS -- IMO Performance Standard for ECDIS (Резолюция ИМ0А.817(19) от 23 ноября 1995 г.)[1]

Издание 3.1 стало последней версией стандарта S-57. Его происхождение может быть прослежено от ноября 1994, когда была ясно определена необходимость технических требований к ЭНК на 6-ой встрече бывшего комитета по ЭКНИС, нынешнего CHRIS. Следующий семинар последовал в феврале 1995 с участием изготовителей ЭКНИС, гидрографических офисов и регулирующих властей, в целях достижения соглашения о содержании технических требований к ЭНК. На этом семинаре также стало очевидно, что новое издание S-57 было необходимо, чтобы удовлетворить требования и Гидрографических Офисов, и изготовителей ЭКНИС.

В результате рабочая группа баз данных, теперь названная TSMAD, предприняла подготовку и Издания 3.0 S-57, и Спецификации продукта. Они встречались четыре раза во время 1995-1996, чтобы закончить работу. Изменения Версии 2.0 включали двойное выполнение формата, в дополнение к уже существующему; новое понятие структуры ячейки; пересмотренный механизм обновления, основанный на уникальных идентификаторах объекта; и модель данных еще более широкого назначения. Содержание Стандарта было также значительно реорганизовано для версии 3.0, оно включало основную часть и два приложения. Основная часть сформирована из трех частей: общее введение, теоретическая модель данных и описание структуры данных. Приложения содержат Каталог Объектов S-57 и Спецификации продукта для различных приложений. Спецификация ЭНК особенно интересна изготовителям ЭКНИС. Было решено, что Издание 3.0 должно быть заморожено, то есть оставаться неизменным, в течение четырех лет с ноября 1996, чтобы облегчить производство ЭНК гидрографическими офисами и усовершенствование оборудования изготовителями ЭКНИС.

Основываясь на практическом опыте, некоторые Гидрографические Офисы обнаружили небольшое количество рабочих атрибутов, которые требовались для ЭНК, но которые не содержались в Издании 3.0. Поэтому было решено издать ограниченное новое издание S-57, издание 3.1, в конце четырехлетнего периода, которое будет включать только эти недостающие атрибуты. Издание 3.1 S-57 стало официально доступным в ноябре 2000. Хотя и ознакомительная версия была выпущена в ноябре 1999, чтобы дать время производителям программного обеспечения и изготовителям оборудования ознакомиться с новым содержанием.

Развитие S-100 было включено в Программу Работы МГО в 2001. S-100 был разработан TSMAD с активным участием гидрографических офисов, производителей и академиков. S-100 - это современный гидрографический картографический стандарт данных, который поддерживает широкое разнообразие гидрографическо-связанных цифровых источников данных, и полностью соответствует основным международным картографическим стандартам, в особенности серии географических стандартов ISO 19100, таким образом позволяя более легкую интеграцию гидрографических данных и приложений в картографические решения.

S-100 в конечном счете заменит S-57 - установленный МГО Стандарт Передачи Цифровых Гидрографических Данных. Хотя у S-57 есть много хороших аспектов, у него есть некоторые ограничения:

- S-57 использовался исключительно для того, чтобы кодировать Электронные Навигационные Карты (ЭНК) для использования в электронных картографических навигационно-информационных системах (ЭКНИС).

- S-57 не является современным стандартом, широко принятым в сфере Географической Информационной Системы.

- S-57 не может поддержать требования будущего (например, сетчатая батиметрия (gridded bathymetry), или меняющаяся во времени информация). [4]

Некоторые даже расценивают S-57 как ограниченный стандарт, нацеленный исключительно для производства и обмена данными ЭНК.

Переход от S-57 к S-100 будет тщательно проверен МГО, чтобы гарантировать, что изменения не скажутся неблагоприятно на существующих пользователей S-57, особенно акционеров ЭНК. S-57 продолжит существовать как формат предназначенный для данных ENC для ближайшего будущего. Тем временем, все существующие и потенциальные пользователи гидрографической информации и данных поощряются использовать S-100 в качестве основания для новых приложений, в поисках нового пути для дальнейшего развитие стандарта, если их определенные требования еще не обслуживаются. [7]