熊娥 邬金

摘  要：IMO将IHOS-100标准作为其在SOLAS公约范围内创建数据获取框架和提供e-航海服务的基础标准。IHO认为“S-100的成果实施对于IHO的未来成果是至关重要的”。“使IHO S-100框架成为现实”是实现数字海道测量信息的一致性和互操作性、通用海事数据结构、e-航海实施计划、海事服务，乃至ECDIS S-模式的必然要求。尽管S-100已历经10年4次大版本更新，S-100工作组仍在不断修订完善S-100通用海道测量数据模型，本文研究了S-1004.0.0版生效以来的修订研讨热点，从S-100技术就绪水平、互操作性和基于S-100的产品规范合规级别等三方面解析了S-100关键修订内容及努力方向。

关键词：S-100;技术就绪水平;互操作性;合规级别

0 引 言

国际海道测量组织（IHO）是成立于1921年的政府间技术咨询组织，其主要宗旨是协调各国海道测量机构的活动，促进航海资料统一，推广可靠有效的海道测量方法，促进海道测量成果在航海中的应用。数字海道测量信息已是海事领域范围内的最基本要素，最大限度实现数字海道测量信息的一致性和互操作性已成为IHO在海道测量数据标准化上的目标。

早在1999年，IHO就受国际标准化组织地理信息技术委员会（ISO/TC211）邀请，与数字地理信息工作组（DGIWG）共同开展ISO19100系列数字地理信息标准化研究工作，而ISO19100系列地理信息国际标准的广泛应用也使IHO决定基于ISO19100系列标准制定新一代通用海道测量数据模型S-100。与传统的海道测量数据传输标准（S-57）相比，S-100具有的数据与编码分离，互操作性和注册机制等开放灵活等新特征使其可以扩展到整个海事领域，国际海事组织（IMO），国际航标协会（IALA）均可通过S-100的注册机制建立自己的管理域。因此（IMO）在第90次海安会（MSC90）上决定将IHOS-100标准作为其在《国际海上人命安全公约》（SOLAS公约）范围内创建数据获取框架和提供e-航海服务的基础标准。IALA也将S-100作为实施e-航海的核心要素及七大支柱之一。IMO提出的通用海事数据结构（CMDS），E航海战略实施计划，海事服务（MS）等也进一步强化了S-100在IMO范围内的推广价值。

1 S-100发展

自2005年9月IHO第十七届海道测量信息系统委员会（CHRIS17）会议上，S-100概念首次提出并被正式纳入IHO工作计划，到2019年10月的IHO第三次理事会（C3）上提出S-100的成果实施对于IHO的未来发展至关重要;从2014年11月28日成立S-100工作组专事维护、完善并扩展S-100（IHOCL 76/2014）到MSC98提出成立IMO/IHO 数据模型协调工作组（HGDM）工作组协调落实S-100在IMO范围内的推广应用事宜;通用海道測量数据模型S-100也从2010年1月1日生效的1.0.0版（IHO CL 83/2009）更新至2018年12月17日S-100 发布的4.0.0版（IHO CL 60/2018），基于S-100已发布7个管理域近40项的S-10X系列产品规范编制工作计划，“使IHO S-100框架成为现实”已是IHO海道测量服务和标准委员会（HSSC）最重要的工作任务。

以IALA为例，2019年4月的e-航海服务初始运行能力（IOC）研讨会认为，全球已建成多个有影响力的e-航海测试平台，IMO已发布MS的正式文件，多个MS也陆续开发应用，e-航海已从概念逐步进入到具体实施阶段，标志着e-航海发展已进入IOC阶段。但修订S-100产品规范准备概要（IALA G1088），实践基于IP/Web服务的S-100数据交换等工作任务仍是e-航海战略下实施MS的核心要素，IALA政策咨询小组（PAP）于2019年2月和9月的第37和38次会议从原则和时间两方面围绕S-100开展了大量研讨，航标需求与管理（ARM）委员会和e-航海信息服务与通信（ENAV）委员会也制定了大量S-100相关数据建模与MS服务相关工作任务，其中S-100 5.0.0版的发布生效更是对IHO的核心需求。

维护、完善并扩展S-100是IHO S-100工作组（S-100WG）的重要职责。尽管S-100已历经10年4次大版本更新，S-100工作组仍在不断修订完善通用海道测量数据模型S-100，仅S-100 4.0.0版生效后的S-100WG4，WG5两次会议就累计审议S-100修订相关议题21项，形成相关修订行动指南21项。

本文整理了S-1004.0.0版发布生效以来的修订热点，从S-100技术就绪水平，互操作性和基于S-100的产品规范合规级别等三方面解析了S-100的关键修订内容及努力方向。

2 关键修订内容及努力方向

2.1S-100技术就绪水平

技术就绪水平（Technology Readiness Level简称TRL）最初由美国航空航天局（NASA）于1995年提出，2001年6月美国国防部正式使用，并于2002年4月5日颁发军事条例将其法律化。在我国TRL也被作为科研项目的基本指标之一被纳入国标GB/T22900-2009《科学技术研究项目通则》。该国标将工作分解结构和技术就绪水平联合应用，用于改良我国科研项目管理方法。

技术就绪水平评价方法根据应用研究项目的研发规律，把发现基本原理到实现产业化应用的研发过程划分为9个标准化等级，见表1。

2019年的S-100WG4首次建议采用S-100技术就绪水平的概念，客观评价各S-100产品规范的操作成熟能力。经审议，同年的HSSC11同意将相关内容纳入S-97《S-100产品规范开发指南》2.0.0版。

2020年的S-100WG5对HSSC11提出的产品规范13个必要组成部分的技术就绪水平评价进行确认，并认定除ECDIS外均已达到TRL9等级。

S-100 TRL评价表明S-100重心已从开发转向测试阶段，以验证S-10X产品规范的一致性与可靠性IHO秘书处在S-100WG4上发布了S-100测试平台报告模板，并已累计召开7次测试战略会议（TSM）研讨解决S-100修订的具体技术问题。

2.2 S-100互操作性

S-100ECDIS或者其他岸基应用系统需同时显示和操作基于S-100的不同数据产品和雷达信息等数据，因此易出现要素冗余、不一致、图示重复等互操作性问题。

2016年S-100WG1上首次讨论互操作性问题，提出了基于规则的互操作目录的解决思路。2017年8月在韩国海洋工程研究所（KRISO）召开的S-100互操作研讨会上首次明确互操作概念、互操作目录以及验证程序，并形成S-100互操作规范0.1版。2017年11月的HSSC9为S-100互操作规范分配官方产品规范号S-98，修订形成0.2版并被纳入S-100工作组重点工作计划。2018年S-100WG3修订形成0.3版，并将标准改名为《S-100导航系统数据产品互操作规范》（Specification for Data Product Interoperability in S-100 Navigation），2019年S-100WG4基于S-1004.0.0版再次修订，审议并采纳了来自丹麦、瑞典及美国等提交等百余条30余页修订意见并形成红线版文件。2019年的HSSC11同意与IEC联合召开S-100测试战略会议（TSM）联合开发S-98。2020年，S-100WG5考虑到互操作性的分阶段实施对已有海上终端系统进行软件更新可能造成的负面影响，审议了TSM为简化互操作性机制的所有修订建议，最终决定将S-98的抽象部分移至S-100（第16部分）并重新调整S-98的内容，以实现互操作性。

综合考虑数据用途、重要性、质量精度等因素，S-100共定义0～4等5个互操作级别，具体如下：

级别0-无互操作性：所有的互操作均关闭。

级别1-交错处理：不同产品规范（包括S-101）的要素类型，通过显示界面交错指定显示，优先显示信息级别包含在互操作目录中。

级别2-基于类型的选择性和要素类替换处理：级别2支持级别1的所有功能，S-101作为基础数据层，当其他产品中的要素包含更详细、精度更高的数据时，则该要素类型的优先级可高于ENC 要素类型，并将ENC 要素进行替换或全覆盖处理，被覆盖或替换的ENC 要素不再显示。该级别下，替换处理仅适用于要素类型信息，不考虑空间属性。

级别3-混合处理：级别3支持级别2和1的所有功能，S-101作为S-100产品数据堆栈的一个组成部分，其他产品规范中的要素实例优于或增强ENC 要素实例内容。该等级下，其他产品规范中的要素实例的空间属性必须与ENC 要素实例相同。混合处理能够产生新的要素实例，它不仅包含ENC与其他产品要素实例的主题特性，还可从源属性中获取部分值作为新要素实例的附加属性内容。对于新的要素实例，应构建对应的要素目录和图示表达目录，定义其要素类型和图示信息。

级别4-空间操作：级别4支持级别3，2和1的所有功能，同时允许使用适当的空间筛选规则进行空间查询（确定相关子集）和操作（定义互操作结果）。

2.3 S-100合规级别

S-100WG3首次意识到存在因S-100合规性与ECDIS合规性差异而导致实施阶段存在不确定性的可能，S-100WG4首次提出S-100合规性定义，并建议使用合规类别评价S-10X产品规范合规级别，S-100WG4还就“S-100合规性与ECDIS合规性不同”达成明确结论，并对S-100合规性提出四个级别原则。

S-100WG5提出不同系统在实现S-100应用时对S-10X的产品规范有不同的要求：例如ECDIS对S-100数据产品的合规性要求较高，需完全符合S-100规定的建模、交换、编码和图示表达要求，而有的系统则可能仅需较低程度的合规性，譬如不需要基于S-100的交换方法。因此，为更好地说明产品规范和数据产品的目的和用途，建议在S-10X产品规范中声明S-100合规级别，并在S-100新版中对元数据和数据维护等部分内容进行相应修订。

S-100WG5审议确定拟纳入S-100新版的4级合规级别具体如下：

1级-符合S-100GFM模型：S-10X产品规范包含GFM模型，可从S-100 GI注册表中获取要素目录，并符合S-100空间模型（第7部分和第8部分）。

2级-符合S-100非标准编码：1级基础上，S-10X产品规范符合S-100第11部分的最低要求。S-10X产品规范指定使用S-100第10部分中的编码方法，或指定另一种编码方法，包括如何映射到S-100 GFM。元数据符合S-100第4部分规则的擴展。

3级-符合S-100标准编码：2类基础上，产品规范仅使用S-100第10部分中指定的编码方法。

4级-3级基础上符合S-100和遵循IMO显示一致性要求，此外还要求：

a.元数据符合S-100第4部分元数据的要求;

b.产品规范包括IHO S-100 GI注册表提供的图示表达目录;

c.产品规范包括S-100网络安全的定义方法（至少包括数字签名和加密方法）;

d.测试数据集嵌入产品规范中，或将测试数据集单独封装。测试用例和相关材料至少与IHO S-64中的S-52/S-57/S62/S-63相当）;

e.产品规范使用大地测量参数注册表中的坐标系统，符合S-100第6部分的要求;

f.产品规范包括IHO S-100 GI注册表提供的警报和指示目录;

g.产品规范符合IHO S-100 GI注册表提供的互操作目录。

3 结 语

“推进海道测量支持海上安全高效航行”是IHO 2021-2026战略计划的首要目标，该目标的“提供海道测量产品规范标准”等三项具体工作目标及“发布S-100产品成员国比例及交付能力评估和S-10X产品规范应用拓展”等五项对应战略绩效指标（SPI）都与S-100紧密关联。

为实现“使IHO S-100框架成为现实”的工作任务，IHO计划发布S-100实施战略，IHO秘书处于2018年3月首次发布S-100实施战略框架草案，并在最近连续两次理事会会议（C2和C3）上均将S-100实施战略作为重要研讨事项。IHO秘书长和各成员国在支持S-100路线图上做了“S-100的成果实施对于IHO的未来成果是至关重要的”的重要声明，并建议IHO第二届大会将S-100路线图的维护作为重要优先工作事项。

IMO计划2024年1月在新的ECDIS实施S-模式，迫切需要“使IHO S-100框架成为现实”。但从S-100的技术就绪水平及互操作性，基于S-100的产品规范合规级别等三大关键内容和努力方向看，S-100通用海道测量数据模型仍有大量重要且紧迫的修订工作。建议以此为契机，密切加强S-100通用海道测量数据模型修订追踪研究与转化工作，探索搭建S-100测试平台，积极开展基于S-100的产品开发测试及和合规性评价，积累S-100标准的应用经验，适时共享中国智慧。

参考文献

[1] International Hydrographic Organization： S-100 4thEd，IHO Universal Hydrographic Data Model [S].2018.

[2] International Hydrographic Organization： https：//iho.int.

[3] International Maritime Organization： www.imo.org.

[4] the International Association of Lighthouse Authorities：www.iala-aism.org.

作者簡介：

熊娥，工程师，硕士，主要从事航海保障技术研究相关工作

邬金，高级工程师，硕士，主要从事海洋测绘相关工作，（E-mail）13825086995@139.com