电子航道图是长江数字航道的核心，也是长江智能航运的基础。目前，长江电子航道图已覆盖长江干线航道，对于各种信息系统的开发应用及船舶的助航导航起着重要的作用，可大幅提高航运管理工作的效率和质量，保障航运安全。在各种应用系统中，电子航道图图示符号显示是人机交互的具体表现形式，是连接数据与外界环境的媒介。目前，长江电子航道图图示符号遵循的是《长江电子航道图制作规范》第3部分：显示准则(以下简称CJ52标准)，该标准通过提供参考图例和关键位置的坐标与尺寸等说明信息，实现长江电子航道图图示符号的表达^[1]。然而，该标准没有提供统一的图示符号表示库，导致不同的应用系统对于相同数据的显示表达方式存在差异，不利于电子航道图的推广应用。

目前，国际上电子海图系统(electronic chart system，ECS)中的电子海图图示符号表示库是依据国际海道测量组织(international hydrographic organization，IHO)制定的电子海图显示与信息系统海图内容与显示规范(S-52)^[2]。在内河电子航道图方面，比较成熟的有欧洲莱茵河和美国密西西比河的电子海图系统，这些系统的符号表示库是在IHO S-52的基础上，结合各自河流的特征对图示符号进行了扩充^[3]。中国从20世纪80年代开始研究电子海图，国内学者对图示符号表示库的研究主要集中在电子海图符号的内容以及符号的表示方式上，涉及电子航道图图示符号库系统的研究较少^[4-13]。

电子航道图图示符号表示库是一系列符号绘制指令，可完整绘制出标准的图示符号。然而，图示符号表示库表示内容繁多，表示方法复杂且可读性差，因此，手动扩充方法的工作量极大，极容易出错，且不便于检查和纠正。为此，本文研究开发一套长江电子航道图图示符号库系统，实现电子航道图图示符号表达的标准化、定义的指令化和扩展的灵活化。该软件可根据用户绘制的图示符号图形，按照IHO图示符号表达语言规范，自动生成图示符号表示库，并以数据库的方式进行存储与管理。

1 电子航道图图示符号库系统开发关键技术

本文通过研究并开发长江电子航道图符号表示库编辑软件，实现电子航道图符号的属性管理、符号可视化编辑、符号表示库的生成及符号的统一管理。

1) 可视化符号编辑技术。长江电子航道图图示符号库系统的主要作用之一在于创建和维护符号图形，而符号图形必须严格遵循符号显示标准定义。编辑系统要将符号标准定义逻辑体现在图形界面和交互操作的UI设计中，为符号制作人员提供方便而又规范的制作环境，同时符号图形绘制的成果以指令化的计算机语言存储，将绘制行为转化为表达行为，达到符号制作与符号表现的一致性。

通过综合利用多种图形库结合算法实现符号编辑制作环境。本系统采用了Qt、Cario、Lua多元图形技术，实现符号制作最重要的交互环节的界面、矢量绘制算法和绘制脚本，提供易于理解和操作的符号图形编辑环境。软件的开发采用图形化工具软件的底层代码，便于实现符号表达和编辑软件的图形化处理和显示功能，为将来软件的功能扩展奠定了技术架构基础。

2) 符号数据交换技术。长江电子航道图图示符号库系统的目标在于生成可供交换的标准符号库文件，适合不同技术架构的平台使用，因此，要求生成符号库的表达机制和数据定义结构具有体系性、规范性和一致性。

系统使用CJ52标准符号表达规范作为与外部系统的交换格式和内部关键数据的描述格式。在系统的内、外部接口中，所有数据都采用CJ52标准符号表达规范进行交换，提高系统的开放性和可扩展性；在系统内部，对信息资源的存储、描述也使用CJ52标准符号表达规范技术实现信息内容与表现方式的分离，使各个应用系统在调用同一内容时可根据自身要求灵活地设置展示风格和控制字段权限。

2 系统的设计与实现 2.1 系统主体架构

长江电子航道图图示符号库系统在底层采用Qt C⁺⁺类库和界面设计器进行软件界面框架的快速搭建，基于Cario实现符号图形矢量编辑后台算法，采用Lua脚本实现界面鼠标操作的事件响应，并转换为符号指令逻辑。

2.2 系统功能模块划分

长江电子航道图图示符号库系统的主要功能是通过图形化的界面编写出符合相关标准的符号指令，并以文件形式保存。电子航道图显示终端软件系统开发单位利用此符号表示库文件，可直接绘制统一的符号，保证不同的终端系统开发商所显示的符号是一致的，同时此软件系统可以对图示符号进行管理，同时能够对符号进行增、删、查、改等操作。

该系统的功能模块主要包括符号库模块、查找表模块、颜色表模块、符号图形编辑辅助模块、工作区模块和基本管理模块6个模块, 如图 1所示。

1) 主界面。程序主界面的总体布局分为菜单栏、工具栏、工作区3部分，其中，菜单栏包括程序基本管理模块、颜色表模块、查找表模块、符号库模块及符号图形辅助编辑的一系列菜单项；工具栏主要包括比较常用的绘制工具；工作区主要由画布、属性面板、图层面板和状态栏等组成。

2) 符号库模块。该模块实现了点符号、线型符号和模式符号的创建、属性编辑、图形编辑、符号删除、符号列表的查询及浏览等功能。

3) 查找表模块。该模块是联系电子航道图上物标和图示符号库的纽带，表中包含纸图点状符号、简化点状符号、线符号、区域边界符号和符号化区域边界符号。查找表模块实现了这5类查找表记录的创建、编辑、删除和查询功能。

4) 颜色表模块。该模块能实现颜色的信息显示和查询功能，颜色模式分为白昼、黄昏、夜晚3种。

5) 图形辅助编辑模块。该模块主要提供符号图形辅助编辑操作的系列菜单和工具，其中：①图片菜单用于在图片图层中插入辅助符号的参考图形；②编辑用于对鼠标选择的图元要素进行剪切、复制、粘贴、撤销、重做、前移、后移、组合、打散、全选、节点编辑和文本编辑等常用操作，同时只作为图片菜单项置于工具栏；③捕捉菜单用于设置鼠标的捕捉模式；④缩放用于缩放改变画布显示大小；⑤图层用于选择图层。

6) 工作区模块。该模块实现了符号图形编辑的功能。在画布中编辑符号图形，用户可以利用属性面板设置线颜色、填充色、线宽等，利用图层面板控制不同图层的显示或隐藏。在图形绘制过程，状态栏会显示鼠标位置，并提示相关操作。

7) 基本管理模块。该模块能实现新建工作空间、打开工作空间、保存和另存符号库等功能。

2.3 系统的应用效果

利用电子航道图图示符号库系统制作的图示符号库，使相关的应用系统按统一的标准显示图示符号，有助于航行人员准确理解电子航道图中的数据内容。电子航道图应用系统中的航标、整治建筑物等长江特有的要素均可准确显示出来，航行人员可根据图示内容和认知习惯准确理解电子航道图中的数据内容。

3 结束语

目前，基于该系统已完成长江电子航道图的全套符号的编辑制作，并形成长江电子航道图图示符号表示库。长江电子航道图图示符号表示库中共包含约500个图示符号，图示符号库系统可对这些图示符号表示库进行有效的管理，不仅可以对现有符号进行增加、修改等操作，还可以基于现有符号进行拼组形成新的图示符号，操作方便快捷。通过编辑系统生成的绘制指令，可以存储在符号表示库中，ECS/ECDIS软件直接调用存储在符号表示库的绘制指令，并对绘制指令进行自动识别，生成标准的图示符号。

电子航道图图示符号库系统生成的图示符号表示库，可供电子航道图各类终端显示系统直接解析使用，有助于进一步推广长江电子航道图，确保各种应用系统中图示符号的统一性和一致性，应用前景广泛。