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S-57 (ENC) Statut

Description

Le format S-57 ou IHO S-57 (ENC) est la norme de l’Organisation hydrographique internationale (OHI, IHO) pour le transfert des données hydrographiques numériques dont la première version date de 1992. Elle définit un format cartographique vectoriel et binaire pour les cartes marines numériques vectorielles ou ENC (Electronic Navigational Chart). Leur affichage obéit à la norme S-52 de l’OHI. Les spécifications sont ouvertes, maintenues et publiées par l'OHI (CPO-DOC). La version 3.1 en vigueur est inchangée depuis 2000. (CPO-STA).

La validation de cartes officielles ressort des autorités hydrographiques. Il s'agit en France du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (Shom) (CPO-LIB).

S-57 est le format unique pour les cartes marines électroniques officielles. Elles sont obligatoires à bord des navires de marchandises de plus de 3 000 tonneaux de jauge brute (GT) et des navires de passagers de plus de 500 GT depuis la mise à jour en 2011 de la convention de 1974 pour la sécurité en mer (SOLAS, Safety of Life at Sea). Pour ces catégories de navires la possession de cartes marines imprimées ou matricielles (Raster navigational chart, RNC) n’est plus suffisante. Pour la plaisance, des éditeurs privés (Navionics, C-MAP, OpenSeaMap) diffusent des cartes vectorielles hors S-57 adaptées aux ECS (Electronic Chart Systems) dont les formats peuvent être propriétaires (NV2, CM93) (CPO-EXP).

Pour la préservation ses handicaps sont le manque de simplicité et de transparence. Ses avantages sont la compacité, la robustesse, la stabilité et l'expressivité.

Sociabilité

La communauté d'experts producteurs des données, les cartographes des autorités hydrographiques, est restreinte, d’autant que certains pays assurent la cartographie pour plusieurs autres (le United Kingdom Hydrographic Office, UKHO, pour plus de 70 pays et le Shom pour 14 pays). Les professionnels de la navigation maritime, s'ils peuvent avoir une connaissance du format, sont avant tout experts des ENC comme documents utilisés dans les ECDIS. Enfin, les usagers de systèmes d’information géographiques peuvent être amenés à récupérer l’information géographique de référence des ENC en S-57 pour la réutiliser dans un format générique.

En préservation, le S-57 est le format préféré par les archives nationales des États-Unis pour les cartes vectorielles de navigation dans leur plan de préservation des cartes marines numériques. Il est jugé acceptable par les Bibliothèques et archives du Canada (CPO-SOC).

A bord des bateaux où les ENC sont obligatoires leur lecture doit se faire sur une console ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) conforme aux normes de l’Organisation maritime internationale (OMI). Elles permettent d’afficher de manière interactive les informations de l’ENC, celles relatives à la position, au cap et à la vitesse du navire et, éventuellement, d'autres capteurs de navigation (radar, sonar, NAVTEX pour la météo et AIS pour l’échange avec d’autres navires). La combinaison de l’ENC et de l’ECDIS particulier d’un navire forme le System Electronic Navigational Chart (SNEC).

Le S-57 peut être lu par des ECS, non conformes à la norme ECDIS, destinés à la plaisance (chartplotter ou traceur). Il existe également des logiciels permettant d’afficher les ENC conformément à la norme S-52 sur des ordinateurs de bureau (SeeMyENC et OpenCPN). Teledyne diffuse aussi gratuitement un visualiseur S-57 et S-100. En SIG, une extension d’ArcMap affiche le S-57 mais il n’existe pas d’équivalent pour QGIS.(CPO-OUT).

Relations à d’autres formats

L’OHI a adopté en 2022 la norme S-100 destinée à remplacer la S-57 et les normes associées. Elle est conforme aux normes ISO 19000 sur l’information géographique et permettra l’interopérabilité avec les SIG. La norme S-101 pour les cartes électroniques, tout en conservant les principes du S-57, comprend des modèles géométriques plus riches, une meilleure représentation des attributs complexes, facilite la mise à jour du catalogue des objets et comporte des règles de représentation qui remplacent la norme S-52. Elle fera partie d’un ensemble intégrée de normes concernant par exemple également la surface bathymétrique (S-102) ou les courants de surface (S-111).

Versions

Versions des spécifications

  • La version 1.0 date de 1992. La version 2.0 est antérieure à 1994.
  • La version 3.0 date de 1996. Par rapport à la version 2.0 elle comporte une implémentation binaire du format, en plus du format ASCII existant, le concept de cellule (une couverture territoriale, équivalente à une carte), un mécanisme de mise à jour révisé basé sur des identificateurs d'objets uniques et un modèle de données plus complet. Elle réorganise également le document en trois parties (voir contenu).
  • La version 3.1 de 2000, en vigueur, n’incorpore que de nouvelles valeurs d’attributs qui n’étaient pas présentes dans la 3.0. Aucun changement jusqu’à présent, les travaux concernent la S-100.

Types d’ENC

ENC destinés à la navigation civile en mer, suivant la norme S-57 commune

Ces ENC sont chiffrés selon la norme S-63 pour la diffusion des ENC par les centres de diffusion agréés par les autorités hydrographiques et l’OHI : Primar (utilisé par le Shom) et IC-ENC utilisé par le UKHO. La norme a été adoptée en 2002.

Inland Electronic Navigational Chart (IENC) ou « cartes électroniques de navigation au standard ECDIS Intérieur »

Cartes nautiques au format S-57 destinées à la navigation dans les eaux intérieures (fleuves, rivières, canaux, lacs). La spécification actuelle de produit est la 2.4 . Elle sera remplacée par la norme S-401 de la série de normes S-100 . Le logiciel SeeMyENC est recommandé par VNF pour lire sur PC les IENC.

Additional Military Layer (AML)

Cartes nautiques militaires au format S-57 comportant des couches adaptées aux besoins des membres de l’OTAN. Le document « AML Implementation and Guidance Document » donne un tableau comparatif des couches ENC et AML. Différents états des spécifications AML sont appliqués suivant les pays (1.0, 2.0 ou 3.0). Il existe depuis 2018 une spécification d’affichage des AML, fondée sur la S-52, à destination des Warship ECDIS (WECDIS) mais elle n’est pas obligatoire. Le logiciel libre SeeMyENC lit les AML. Dans le cadre du développement des normes S-100, les AML seront comprises dans les normes S-500.

Contenu

La norme S-57 présente le modèle conceptuel et logique utilisé pour décrire le monde réel dans les cartes marines numériques vectorielles ou ENC (Electronic Navigational Chart). Elle comporte deux appendices : le catalogue des objets et la spécification de produit ENC qui permet l’échange physique des données suivant la norme ISO/IEC 821.

Arborescence

Les ENC se présentent obligatoirement sous forme d'un répertoire racine appelé ENC_ROOT dans lequel se trouve :

  • Un ou plusieurs fichiers de donnée .000. Un fichier .000 contient toute la donnée géographique d’une édition de carte marine (cellule) et est autonome. Aucun autre fichier n’est nécessaire pour sa lecture dans un logiciel adapté. Les fichiers .001 jusqu'à .999 sont des mises à jour.

Dans les métadonnées (DSID), une nouvelle carte a pour numéro d'édition 1 (EDTN = 1), sa mise à jour (.001) garde ce numéro d'édition 1 (EDTN = 1) et un numéro de mise à jour de 1 (UPDN, update number = 1). La réédition de la carte intégrant les mises à jour et de nouvelles informations reprend l'extension .000, porte un numéro d'édition 2 (EDTN=1) et un numéro de mise à jour de zéro (UPDN = 0).

Type de carte (cellule) Extension Numéro d'édition (EDTN) Numéro de mise à jour (UPDN)
Nouvelle carte .000 1 0
Mise à jour de la nouvelle carte .001 1 1
Nouvelle édition de la même carte .000 2 0

Les noms de fichiers obéissent à la structure suivante : CCPXXXXX.EEE

CC = code pays du producteur

P = catégorie de la carte correspondant à des tranches d’échelles

XXXXX = code individuel de cellule (carte)

EEE = numéro de mise à jour (extension du fichier, .000 pour une nouvelle carte)

  • Un seul fichier CATALOG : fichier de répertoire (table de contenu) pointant vers un nombre défini de fichiers S-57 (.000) à charger ensemble dans le cas d’une livraison multiple. Le fichier est présent même si une seule carte est livrée. L’extension se rapporte la version du produit, 3.1 actuellement.
  • Un fichier lisez-moi README.TXT en langage naturel. Le Shom place aussi dans ses livraisons un fichier de métadonnées XML au format ISOTC211 sur l’information géographique.

Ordre des données

L’ordre des données dans chaque ENC (nouvelle édition ou mise à jour) est fixe, métadonnées internes puis données géométriques et sémantiques :

  • Data set file > Data set general information record > Data set geographic reference record >
  • Vector records > Isolated nodes (SG3D) > Isolated nodes (SG2D) > Connected nodes > Edges >
  • Feature records > Meta features > Geo features (ordered from slave to master) > Collection features

Le seul système de référence des ENC est le WGS84 non projeté. Les latitudes et longitudes sont exprimées en degrés décimaux. Les profondeurs, hauteurs et la précision de positionnement en mètres. La distance en miles nautiques ou mètres.

Organisme de maintenance et documentation de référence

L’organisme de maintenance du S-57 est l’Organisation hydrographique internationale

Les normes relatives aux ENC sont :

  • La norme S-57 portant sur le modèle et la structure de données des ENC et ses appendices ;
  • La norme S-52 portant sur l’affichage des ENC et ses appendices ;
  • La norme S-58 portant sur la validation des ENC ;
  • La norme S-63 portant sur le cryptage des ENC.

Ces normes sont archivées

L’organisme de maintenance des IENC est le Inland ENC Harmonization Group (IEHG). Les spécifications relatives à la version 2.4 en vigueur (dont affichage) sont disponibles mais à archiver.

L’organisme de maintenance des AML est le United Kingdom Hydrographic Office (UKHO), équivalent britannique Shom. Les spécifications de toutes les versions utilisées et un guide des AML sont archivées

Identifiants

Extensions : .000, 0.001 etc.

Registre Identifiant
Wikidata Q29644051
PRONOM fmt/1935

Caractéristiques techniques

Le S-57 est très compact (CPO-COM). Un ENC pèse entre 500 et 3000 Ko. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) propose un convertisseur d’ENC qui permet de comparer les volumes pour une même carte. Le S-57 est deux fois plus léger que la Geodatabase d'Esri, dix fois plus que le SHP et vingt fois plus que le DXF (exemple avec US4GA11M, Doboy Sound to Fernandina). Le SHP est pourtant déjà un format compact pour des fichiers peu volumineux.

La structure du S-57 peut être parfois complexe (topologie), l'information relève d'un domaine spécialisé et l'accès de logiciels particuliers. (CPO-SIM)

La norme de chiffrement S-63 protège les ENC diffusés par les centres agréés. Les modalités pratiques en sont :

  • Un chiffrement par l'algorithme Blowfish, en hachant les données par la fonction SHA-1 sur la base d'une clé aléatoire et en ajoutant une vérification CRC32.
  • L’utilisation de signatures au format DSA pour authentifier l'expéditeur des données. En pratique les signatures sont effectuées de manière centralisée par l'OHI qui agit en tant qu'administrateur du système (CPO-PRO).

Le S-57 est robuste : la norme impose une validation des données et suit les principes de l'ISO 8211 qui organise rigoureusement les données (CPO-ROB).

La spécification de produit des ENC exige que seul l'encodage binaire soit employé pour les cartes officielles. Il n’est donc pas possible d’avoir un accès direct à son contenu sous forme textuelle. De plus, une fois le contenu binaire décodé par des programmes adaptés (par exemple OGR), les libellés ne sont pas transparents (CPO-TRA).

L’utilisation comme carte interactive, à laquelle est destinée le format, implique de restituer la donnée selon la norme d’affichage pour une consultation interactive. Au plan logiciel elle requiert :

  • Un système de navigation ECDIS pour lesquels les ENC sont primairement produits. Il existe des simulateurs d’ECDIS permettant de reproduire cette consultation sur un ordinateur de bureau. Il s’agit de logiciels propriétaires désormais essentiellement accessibles en ligne pour la formation des marins.
  • Un logiciel proposant la carte en simple consultation hors données de navigation. Il existe des logiciels libres permettant cette consultation. Des modules pour SIG peuvent également afficher les données conformément à la S-52.

Une utilisation dérivée du format est la récupération des informations de référence que contient l’ENC sous forme de jeux de données géographiques. Dans ce cas les logiciels SIG génériques sont nécessaires (CPO-AUT).

Métadonnées internes

Les trois premiers blocs d’un ENC standard comportent des métadonnées internes concernant l’ensemble de la carte.

Le bloc de métadonnées interne se nomme : Data Set Identification field – DSID. Il comporte des dates, des informations sur les producteurs et des identifiants.

Il se divise en deux sous-blocs (l’interrogation de DSID avec OGR les fournit aussi) :

  • Data Set Structure Information field – DSSI : nombre d’enregistrements de divers types de la cellule.
  • Data Set Parameter field – DSPM : référentiels géographiques, unités de mesure.

Les tableaux p. 23-25 de la spécification de produit les récapitulent ainsi que leurs valeurs.

Outils connus par la BnF

  • Caractérisation : OGR avec la commande OGR info. L’interprétation des résultats nécessite toutefois le recours aux spécifications de produit car les libellés ne sont pas transparents. OGR permet d’afficher le détail des valeurs de chaque couche d’une livraison.

Pour le DSID le seul résumé (-so) n’est pas suffisant. Il est nécessaire de demander le détail de la couche (commande : >ogrinfo « Chemin fichier.001 » DSID).

Pour les autres blocs : géométrie et attributs des objets simples et complexes de la carte, le résumé peut être suffisant pour une caractérisation (ogrinfo –al –so « chemin vers le fichier »). Il donne les types de géométries (ligne, polygone…), l'étendue spatiale de ces couches (rectangle englobant en degré décimaux), le système de référence utilisé et les attributs sémantiques associés à chaque couche géométrique (codes sur la page GDAL du S-57).

Cependant, à partir du moment où la donnée S-57 à préserver a été diffusée par une autorité hydrographique elle a été validée en conformité avec la norme S-58 de l’OHI (algorithme CRC-32, Cyclic Redundancy Check).

  • Édition : pour la production et l'édition peuvent être utilisés CARIS et ARCGIS Maritime. QGIS permet d'ouvrir un S-57 sans affichage normé ce qui rend difficile la manipulation de la donnée (une conversion en SHP peut y remédier).

Pour la migration de S-57 vers S-101 le Shom a jugé en 2021 que les outils GEOMOD étaient les plus performants. Toutefois, l’OHI proposera des convertisseurs dans la phase de mise œuvre opérationnelle de la norme sur ses pages.

Un corpus de test peut être alimenté par les cartes gratuites de la NOAA et de VNF.

Usage ou présence dans les collections de la BnF

La BnF conserve plus de 300 ENC du Shom au format S-57 reçus sur cédéroms par dépôt légal de 1999 à 2007. Ils ont été transférés dans le magasin numérique de la BnF. A partir de 2025 les dépôts vont reprendre sous forme dématérialisée pour préserver la production rétrospective et courante.