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摘要：S-102的主要用途是提供一种网格形式的高分辨率水深测量法，包括了内容模型（空间结构和元数据），编码结构，水深表面产品的图像和交换文件格式，该产品既可以独立使用，也可以作为电子海图中S-101ENC的辅助层使用。它将海底地貌用规则的网格结构来表示，并包含了航海表面概念的几个方面。
关键词：水深；规范；数据结构；坐标
引言
随着电子导航时代的到来以及测量技术的进步和生产能力的提升，利用高分辨率的测深成像技术来推动海上航运事业发展势在必行。船舶大型化和高速化发展，船舶安全航行对高精度的、标准化的水深数据需求越来越迫切。传统的纸海图、电子海图的图幅有限、并在系统的融合潮位等时序数据和便于电子海图系统职能调整等深线间距方面存在一定的局限性，因此，水深格网数据应运而生。国际海道测量组织（IHO）基于通用海道数据模型S-100建立了关于水深表面数据产品的规范。该水深表面产品规范是基于 IHO S-100框架规范和 ISO 19100系列标准，定义了S-102水深数据产品必须满足的所有要求。它符合S-100标准，同时它也能为许多其他的海事应用提供重要基础。
1 水深表面数据产品的产品规范范围
S-102定义了一个内容模型和一个用于水深覆盖区数据交换的文件交换格式。覆盖类型是带属性的多层正方格网覆盖。一个单独的S-102覆盖物标代表了特定分辨率下水下地球表面的某个连续区域。这代表了一个特定区域用于航行安全的最终产品，因此就有了导航表面（NS）。
应用程序接口（API）既是一种对底层技术的抽象，也是为程序员提供了一系列方法，使其能够简单地读写符合HDF5规范的数据。每个数据提供方，如国家海道测量机构，可以建立自己的水深数据产品序列，这些产品序列可以独立应用也可以和其他辅助数据层一起使用。
2 水深表面数据产品的数据内容和结构
S-102的应用模式是一种模板应用方案。也就是说，它并没有指定所有属性，而是允许选择。这意味着实施者，如国家海道测量机构，可以通过不同选择生成不同的应用方案，成为这一应用方案的具体化应用形式。举例来说，可以自由选择是否应用瓦片方案以及应用何种瓦片方案。实施者，如国家海道测量机构可以设置最适合他们实际情况的瓦片方案，应用范围，分辨率和其他参数。由于模板的应用方案定义了产品的总体结构，因此，支持S-102的模板应用方案的常用软件自然也就支持各种国家的或特定的应用模式。在S-102中，目前没有定义复杂的属性。
水深表面产品的主要成分是覆盖物。一个测深表面产品至少要有两层覆盖物。在IHO S-100第8部分中，每一个的一般结构被定义为一个地理化网格。定义轴、维度和地理定位参数的元数据可以在MD_网格空间法和ISO 19115中定义的其他类的元数据中找到。此外，这两种规则被放在一起。每一个都包含一个按行主顺序排列的二维矩阵，从西南大部分数据点开始，其中每个值都被定义为位于精确指定的地理点（或网格节点），因此不需要水平不确定性。
S-102的跟踪列表包含一个简单的列表，其中包含来自表面任何节点的原始高程和不确定值，这些值已经被修改，以考虑水文工作者对基本表面定义的覆盖（例如，最初由算法方法计算）。跟踪列表数据集和元数据中包含的相应信息提供了通过人工干预对数据进行更改的审计跟踪记录。水深表面产品规范是可扩展的。这包括对内容模型的扩展和对支持内容模型的编码的扩展。扩展是可选的覆盖范围，不需要文件是合格的，也不需要使兼容的产品失效。
3 水深表面数据的坐标参考系统（CRS）
空间参考系统：网格数据的世界时水深表面覆盖（海拔或不确定性，以及任何其他表面，可以添加）应当定期组织为一个统一的网格行顺序从西到东，南、北。因此，第一个示例网格的节点在网格的西南角已然采用指定的位置参数，第二个是一个网格分辨率单元的东部位置和在同一北航或纬度，第三个是两个网格分辨率单元，向东，在相同的北纬方向。
垂直坐标系：有效的S-102数据集都应该用右手笛卡尔坐标系表示。该系统的x轴应朝向正东（投影网格），或正东（地理网格），y轴应朝向正北（投影网格），或正北（地理网格）。这些定义意味着探测数据的z轴在远离地球质心（即，而不是通常意义上的正下（即，深度越深，数值越大，负深度越高）。如果需要，用户级代码可以自由地进行此反射，但必须使用正数-up约定编写数据。为了明确这一区别，“高程”一词是用来表示测深分量而不是“深度”。不确定度分量应与仰角分量具有相同的坐标系，但z轴是单极的，因此正增加方向的概念是不相关的。
时间参考系统：时间基准系统是公历的日期和UTC的时间。时间是根据ISO 8601：2004，时态模式条款5.4.4，参照日历日期和时钟时间来测量的。日期-时间变量将具有以下16个字符格式：yyyy mmddThhmmssZ。
4 水深表面数据的数据质量和维护
数据质量涵盖了完整性、逻辑一致性、位置精度、时间精度、专题准确性等方面。
数据集是通过在平铺或数据集的基础上替换来维护的。换言之，数据集中的整个数据产品或块（包括其覆盖率（高程/深度、不确定性和跟踪列表点集覆盖率）和相关元数据）将替换为一个单元。这与S-101矢量数据不同，后者可以增量地更新。然而，至少在块上，必须将覆盖范围数据视为一个单元，因为这是对整个块进行处理以生成数据产品的过程。当使用跟踪列表时，任何用于替换的块都将包括自己的跟踪列表，从而进行更为安全的信息导航。此外，每个替换的块或数据集必须有自己的数字签名。
5 结束语
随着电子导航尤其是智能航海时代的到来，对水深模型形式的高分辨率水深数据的需求也应运而生，高分辨率水深数据可以更好地促进与潮位等时变数据的系统性融合。在船舶精密导航引航、港池航道疏浚、港口航道管理、通航环境分析、海洋科研、海洋信息系统应用等多方面将发挥着重要作用。
参考文献：
[1]张岳，张大萍，水深表面产品规范S102分析.海洋测绘，2014年01期.
[2]邢伟坡，对水深表面产品规范的研究与应用.天津航海，2016年01期.