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引言

　　海圖是開發(fā)利用海洋資源、維護(hù)海上安全不可缺少的工具，也是研究航行海區(qū)的地理環(huán)境、選擇航線和制定航行計(jì)劃、定位和解算有關(guān)的航海問題以及海上作戰(zhàn)等不可或缺的工具。與地形圖相比較，海圖（主要指航海圖）比例尺本身不成系列，海圖圖幅不是按系統(tǒng)的經(jīng)、緯差分幅，而且圖幅之間有一定的重疊― 即同比例尺成套海圖的相鄰圖幅之間有一定的疊幅（疊幅是為了在航行換圖時(shí)方便、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移航線，以保證航行安全）。對(duì)于給定的海區(qū)，連續(xù)分布而又相互分離的單張海圖使得完整的海洋地理空間發(fā)生人為的割裂。

　　隨著信息技術(shù)的發(fā)展，海洋地理信息的存儲(chǔ)介質(zhì)由紙張發(fā)展為計(jì)算機(jī)，作為計(jì)算機(jī)可識(shí)別存儲(chǔ)介質(zhì)上的有序集合― 數(shù)字海圖仍延用最初的分幅方式。分幅表達(dá)海洋空間信息存在著這樣的弊端：① 分幅方式本身破壞了地理實(shí)體的完整性。分幅表達(dá)在物理上割裂了地理實(shí)體的完整性，使得同一地理實(shí)體穿越多個(gè)圖幅，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中完整的目標(biāo)要分塊或分段存儲(chǔ)，這種存儲(chǔ)上的分散導(dǎo)致地物整體一致性維護(hù)的復(fù)雜性；② 它不便于數(shù)據(jù)庫的分布式管理。對(duì)于同一地理實(shí)體，存儲(chǔ)分布于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上，檢索和存取效率將難以優(yōu)化提高；查詢也要在多個(gè)圖幅間進(jìn)行，這要求系統(tǒng)能夠在多個(gè)相鄰圖幅間靠地物標(biāo)識(shí)進(jìn)行空間和邏輯上的匹配、關(guān)聯(lián)等操作；③ 海圖分幅的疊幅特點(diǎn)使得相鄰海圖的疊幅部分的海洋信息重復(fù)獲取與存儲(chǔ)，這會(huì)產(chǎn)生裂隙和數(shù)據(jù)冗余，致使資源空間在使用上浪費(fèi)。排除上述弊端的措施是利用計(jì)算機(jī)方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字海圖無縫拼接― 將分片的數(shù)字海洋信息處理成連續(xù)無縫的數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行無縫管理。

2 縫隙來源及無縫的含義

2 . 1 數(shù)字海圖縫隙的來源

　　空間地理數(shù)據(jù)的縫隙主要源自數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)的表示與組織以及數(shù)據(jù)處理等方面［' ］。在數(shù)據(jù)獲取方面，連續(xù)的地表空間被劃分為若干個(gè)相互鏈接的子空間，使得該空間中的同一地物相應(yīng)地被劃分成若干個(gè)部分，分布于不同的圖幅中，從而產(chǎn)生縫隙（如圖1 ，局部完整的海岸線被分割于分離的連續(xù)圖幅中）。值得注意的是，數(shù)字海圖的自由分幅與數(shù)字地形圖的經(jīng)緯線分幅有所區(qū)別：數(shù)字地形圖采用高斯一克呂格投影，依照國(guó)家基本比例尺系列按不同的經(jīng)差、緯差分幅，圖廓線由經(jīng)緯線構(gòu)成，相鄰比例尺地形圖之間完全連續(xù)，同比例尺相鄰圖幅之間沒有間隙，也沒有重疊；而同比例尺成套航海圖則采用墨卡托投影，按航線規(guī)劃，自由分幅，不存在分帶投影問題。但鄰幅之間有一定的重疊（也稱為疊幅部分），重疊的范圍不絕對(duì)，視海區(qū)的自然狀況和航海需要而定（一般不超過圖幅的四分之一，寬度不窄于10cm ，廣闊海域可窄于10 ℃ m 甚至邊接邊，邊接邊可視為疊幅范圍為零）。另外，對(duì)于數(shù)字海圖而言，傳統(tǒng)的紙質(zhì)海圖作為一種基本的空間數(shù)據(jù)源，在進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，設(shè)備精度與采集精度會(huì)使海圖在疊幅部分的重復(fù)內(nèi)容處產(chǎn)生縫隙。

　　在數(shù)據(jù)表示方面，雖然以經(jīng)緯度表示的地理坐標(biāo)系可以連續(xù)無縫地覆蓋整個(gè)橢球面，但以高斯一克呂格投影坐標(biāo)來描述的橢球面不可避免的會(huì)遭遇跨帶所導(dǎo)致的裂縫問題（如圖3 ）。例如我國(guó)1 : 2 . 5 萬一1 : 印萬地形圖均采用高斯一克呂格投影，分分帶；1 : 1 萬及更大比例尺的地形圖和1 : 2 萬及更大比例尺的航海圖則采用高斯一克呂格投影，3o 分帶。在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管逛色上，按圖幅以文件形式來組織和存儲(chǔ)空間幾何數(shù)據(jù)，造成不同的圖幅之間存在縫隙。理過程的不一致會(huì)產(chǎn)生縫隙。在數(shù)字化或節(jié)點(diǎn)聚合的過程中，若兩點(diǎn)間的距離在容差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為是同一點(diǎn)，當(dāng)數(shù)據(jù)精度要求更高時(shí)，就容易產(chǎn)生縫隙。

2 . 2 數(shù)字海圖無縫的幾個(gè)方面

　　兩個(gè)相鄰圖幅數(shù)字海圖的空間數(shù)據(jù)在結(jié)合處可能存在邏輯縫隙和物理縫隙。數(shù)字海圖無縫拼接的目的是實(shí)現(xiàn)邏輯無縫和物理無縫。邏輯縫隙有兩種情形：一種是同一地物在相鄰圖幅的兩個(gè)分離的數(shù)據(jù)文件中具有不同的地物編碼A 與B ；另一種是同一地物在這兩個(gè)數(shù)據(jù)文件中具有不同的屬性信息。那么對(duì)于相鄰圖幅之間的邏輯縫隙，一方面要使同一目標(biāo)在相鄰圖幅中的地物編碼和屬性賦值取得一致，另一方面是將同一目標(biāo)在相鄰圖幅中的空間實(shí)體數(shù)據(jù)在邏輯上鏈接在一起。這樣處理后的兩個(gè)相鄰圖幅之間鏈接上的無縫稱為邏輯無縫。在圖形顯示時(shí)，兩圖幅的內(nèi)容看上去也不存在裂縫。然而，邏輯無縫的相鄰圖幅，卻可能存在著物理存儲(chǔ)上的分離― 物理縫隙，即一個(gè)完整的地物被分割于不同的數(shù)據(jù)文件之中。那么，當(dāng)兩個(gè)相鄰圖幅合并成一個(gè)大區(qū)域后，只有在被分割的對(duì)象完成幾何合并和對(duì)應(yīng)的屬性合并后，即兩圖幅在物理存儲(chǔ)上合并成為一個(gè)文件，才實(shí)現(xiàn)了物理無縫。在邏輯無縫的情形下，當(dāng)我們對(duì)一個(gè)完整的目標(biāo)進(jìn)行查詢時(shí)，如果可以完整地選取目標(biāo)而不出現(xiàn)斷裂，并可以獲得與該目標(biāo)整體相關(guān)的信息，那便是取得了與物理無縫情形下相同的查詢結(jié)果。這樣的邏輯無縫查詢對(duì)于海洋地理信息系統(tǒng)空間分析功能的實(shí)現(xiàn)是有意義的此時(shí)，盡管物理上空間數(shù)據(jù)是有縫隙的，但空間數(shù)據(jù)在使用上具有連貫性，即數(shù)據(jù)在邏輯使用上是無縫的。如果數(shù)字海圖中某一目標(biāo)的幾何特征被改變時(shí)，其相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)并不與之同步改變，這說明了屬性數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)之間存在縫隙，這種縫隙的消除要通過空間數(shù)據(jù)庫的物理層與概念層之間合理的內(nèi)部映射來實(shí)現(xiàn)，即取決于數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)。

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