中国可持续发展信息共享示范
2008年12月5日 星期五  
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国际地理信息标准化进展

蒋景瞳 刘若梅

国家基础地理信息中心

北京海淀区紫竹院百胜村1100044

rmliu@public3.bta.net.cn

地理信息标准化对推动地理信息产业发展、加快地理信息产品生产和应用、建设国家空间数据基础设施和构建“数字地球”均具有重要意义。本文侧重介绍和分析先进国家、地区和国际上,特别是ISO/TC 211研制的地理信息标准和标准化工作现状,以期吸取国外先进经验,提高对地理信息标准化的认识,促进我国地理信息标准化工作,加快地理信息标准的研究和制定,从而适应我国地理信息产业发展的需要。

地理空间数据对于地区、国家以至全球的经济增长、保持环境质量与稳定并推动社会进步有十分显著的作用。对空间信息的获取、共享及有效使用带来的巨大经济和社会效益也是世界各国共同关心的,政治家更是用战略眼光看待这一问题。地理信息标准化对推动地理信息产业发展、加快地理信息产品生产和应用、建设国家空间数据基础设施和构建“数字地球”均具有重要意义。

标准是以科学技术为依据制定的技术行为准则,对各项工作与活动进行有效的指导、监督和管理,保证建立在不同计算机平台的、分布式的、异构的、不同数据源的数据能在网络环境中共享。

标准化是一门技术性、管理性兼长的综合学科,是在经济、技术、科学及管理等社会实践中,对重复性事务和概念通过制定、发布和实施标准,达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的过程。

标准化的综合性具体表现为法制性、政策性、技术性和经济性。法制性体现在我国有《标准化法》及其配套法规,规定标准有强制性和推荐性两类,标准要由一定的权威机关审批,具有法规作用;政策性体现在推行标准化是国家的一项经济技术政策,体现国家的技术发展规划和技术发展政策;技术性体现在标准化的成果就是制定出一个个标准,这些标准成为国民经济各部门的共同技术依据,标准的制定需要被研究对象及标准化等各方面的技术知识;经济性体现在标准化正是由于可以取得十分显著的经济效果而发生和发展起来的,标准化可以使国民经济生产发展避免盲目性和重复性,避免不必要的、无代价的经济损失和劳动损失。

随着科学技术的发展,现代标准化除了具有综合性特征外,还具有超前性和动态性的特征。综合性是基本的,超前性和动态性是特殊的,现代标准中所沉淀的应该是那些经过努力才能达到的动态指标。

标准化过程需要解决诸如发展与稳定的矛盾、统一与不统一的矛盾、生产与使用的矛盾、通用与专用的矛盾、水平高与水平低的矛盾、繁与简的矛盾、标准化与多样化的矛盾等。总之,推行标准化目的在于使标准成为运用新技术的手段,提高标准在生产、产品等方面的整体最佳功能,对生产、产品等技术和质量水平进行科学规划,建立能保证最佳条件的跨专业部门的统一体系,以适应国民经济各部门之间进行复杂协调工作的客观需要,保证各级标准的统一协调和整体最佳效果。

与其他领域的标准化一样,地理信息标准化亦是如此。地理信息标准是数字地理信息生产和应用的依据,为解决地理信息领域的各种技术矛盾,地理信息标准化尤为重要。地理信息标准化是信息共享的基础,在不同部门、不同系统、不同地区之间传输数据,离不开地理信息标准化。地理信息标准对于建设国家空间数据基础设施和构建“数字地球” 都十分重要。从图1可以看出,标准,包括元数据标准是国家空间数据基础设施(NSDI)的组成部分之一,也是构建“数字地球”的重要支撑技术之一。

 

1

早在20世纪60年代,国际上已经开始研究GIS技术和开发地理信息系统。然而,标准化工作未能得到应有的重视,给初期GIS系统间的兼容、数据的共享带来极大的困难,造成很大的损失。严重的教训促使人们认识到地理信息标准化工作的重要性。自从70年代开始,许多国家加强了地理信息标准化工作,迄今,在这一领域已经取得了长足进步。

地理信息标准分为五个层次,即国际标准、地区标准、国家标准、地方标准、其他标准。

国际地理信息标准研制工作内容大体可分为两部分。一是以已经发布实施的信息技术(IT)标准为基础,直接引用或者经过改编采用;二是自行研制地理信息数据标准,包括数据定义、数据描述、数据处理等方面的标准。目前,地理信息标准化工作已经从早期的由专门机构研制,发展成为标准研制部门和用户部门共同研制,从研制单个标准发展成为结构化标准研制,大大提高了标准本身的质量和应用效果。

一、先进国家地理信息标准研制

国家标准是国家最高层次的标准。这类标准往往由许多政府部门、学术团体和公司企业等方面的专家共同研制,经国家主管部门批准,发布实施。下面以美国为例,说明先进国家地理信息标准研制情况。

美国国家标准协会(ANSI)批准成立的信息技术委员会(X3)地理信息系统分技术委员会(X3L1),其成员由上述三部分单位的专家组成(图二)。X3L1下设四个工作组(WG)分别开展工作,分别制定相应的国家标准:空间数据转换标准(WG1)、GIS/SQL扩展(WG2)、数据质量(WG3)、地理空间目标(WG4)。

美国国家信息技术委员会地理信息系统分技术委员会

X3L1)成员

政府部门 学术团体 私人公司

地质测量局(USGS 测绘学会 Intergraph公司

国防测绘局NIMA 地理学会 Oracle公司

人口调查 航测与遥感协会 ARC/INFO公司

商业部 城市信息系统协会 Mapinfo公司

联邦地理数据委员会 工程师协会 Unisys公司

(图二)

在美国测绘学会主持下,美国地质测量局(USGS)提议,由政府、研究机构和私人企业代表于19821月成立了国家数字制图数据标准委员会(NCDCDS),负责制定综合性数字制图数据标准,19871月完成数字制图数据标准草案;19834月美国国家管理和预算署建立了联邦内部机构数字制图协调委员会标准化工作组(FICCDC--SWG),专门研究制定联邦政府内部使用的数字制图数据标准,于198612月完成了联邦地理数据交换格式(FGEF)。19873月在USGS建立了数字制图数据标准特别工作组(DCDSTF),协调这两个委员会制定的标准草案,形成统一的国家“空间数据交换标准”(SDTS)。美国国家技术标准局于19911月作为联邦信息处理标准(FIPS)正式发布实施。该标准研制历时10年,内容不仅涉及数据交换格式,还包含空间数据概念模型、数据质量、分类编码、空间参照系统、术语和数据字典等。

美国于1990年成立联邦地理数据委员会 (FGDC),由来自16个单位的17位专家组成。该委员会下设的标准化工作组经过两年的努力,起草了地理空间数据元数据内容标准(CSDGM)草案,从199210月起,两次公开征求修改意见。19948FGDC通过并发布第一版CSDGM。此后,联邦政府内外的许多单位根据12906号总统令的要求,从1995年开始执行这一标准,并利用自动索引和服务机制,为用户提供通过因特网访问其数据库的服务。FGDC1997年完成了第二版CSDGM。加拿大、印度等国已等同采用CSDGM,作为各自的国家标准。

上述美国空间数据交换标准和地理空间元数据内容标准等是当前制定相应国际标准的重要基础。

二、地区性地理信息标准研制

地区性地理信息标准是跨越国家范围的、实用于某一区域若干国家的标准。例如,欧洲标准化委员会(CEN)下设地理信息技术委员会(CEN/TC 287)分为四个工作组:框架和参考模型(WG1)、数据描述和模型(WG2)、数据交换(WG3)、空间参考系统(WG4)。这四个工作组分别制定欧洲地区国家共同执行的地理信息标准,如地理数据文件标准(GDF)。

GDF1984年开始制定,1994年由CEN/TC 278继续研制。199510月完成了临时文本,1996CEN/TC 278全体会议通过将GDF v .3.0作为欧洲的试用标准(ENV)。

GDF是定义和交换数字公路数据库的标准,用于导航,目的是在不同用户、不同应用、不同系统和不同地方之间共享与公路网有关的地理信息,即实现互操作。它提供公共框架,以便生产用于车载导航系统和其它用途的数字公路图数据库。

GDF标准既是数据生产的参考手册,也是交换标准。作为参考手册,它说明公路地图数据库中真实世界建模(表示)规则,用于特定范围的应用。作为交换标准,它保证不同应用之间、现在和将来能够兼容,并促进互操作。该标准包括通用数据模型,要素、属性和关系的分类编码,要素表示模式,质量说明,元数据以及交换格式等内容。

虽然GDF是欧洲的试用标准,越来越多的世界其它地区也应用该标准。1995ISO/TC 204开始以GDF为基础,制定全球GDF标准。1996ISO决定将CEN文件作为主要基础,期望在1999年完成国际标准制定工作。

另一个地区性组织北大西洋公约组织(NATO)下设的数字地理信息工作组(DGIWG)负责制定该组织军用的数字地理信息交换标准(DIGEST),以便在北大西洋公约组织(NATO)成员国之间交换数字地理信息。DGIWG成员国有比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、西班牙、英国和美国。另外有四个观察员国家:澳大利亚、葡萄牙、希腊和新西兰。DGIWG不是NATO的官方机构,但是,它的标准化工作得到NATO地理委员会(NGC)的承认和欢迎。该工作组研制和维护的交换标准DIGEST推动了数字地理信息的交换,支持在NATO各国内部和国家之间进行互操作,促进数字数据产品的共享。该工作组的工作还包括数据集规范制定和标准的协调。

DIGEST标准在不断改进,以满足国防部门用户的需要。而且,超越了它开始的作为交换标准的目标,现已成为一个真正的地理空间标准,涉及质量、数据建模、要素分类,以及数据交换格式等。

今后需要数据的提供者为多国部队提供全球地理信息,并要求数据精确和能快速提供。为达到这一目标,DGIWG通过制定DIGEST标准,提供数据标准和处理公共核心实现互操作。

DIGEST标准已经成为NATO的标准化协议(STANAG 7074),其最新版本V. 2.019976月更新的。

DIGEST支持在生产者和用户之间交换栅格、格网、图象和矢量数字地理信息数据(以及辅助文档)。该标准说明DIGEST支持的不同数据模型的多种格式,如ISO 8211 ISO 8824/5、矢量关系格式 (VRF)、影像交换格式 (IIF)ASCII 等。DIGEST还包括要素和属性分类编码(FACC)。FACCDIGEST系列产品要素和属性定义和及编码模式的数据字典。

根据19948月在我国北京召开的亚太地区国家部长级会议决定,联合国亚太经社委员会(UNESCAP)于19959月在马来西亚首都吉隆坡召开了亚太地区GIS标准化指南专家组会,现已建立GIS基础设施常设委员会,并组织亚太地区国家编写出版“亚太地区GIS标准化指南”,以帮助协调这一地区国家的地理信息标准化工作。

三、国际地理信息标准研制

国际地理信息标准是最高一层的标准,一般为推荐性标准,实用于全球各国。与GIS国际标准有关的组织有:国际水道测量组织(IHO)、国际制图协会(ICA)等。与地理信息标准有关的最主要的机构是国际标准化组织下设的地理信息/地球信息业技术委员会(Tecnical Committee of Geographic Information/Geomatics),编号为ISO/TC211

1. 国际水道测量组织的S-57 转换标准

设在摩纳哥的国际水道测量局(IHB)是国际水道测量组织(IHO)的秘书处。IHO66个成员国。IHO的转换标准S-57用于在各国水道测量局之间交换数字水文数据和向厂商、水手及其它用户分发数据。19925月在摩纳哥召开的第14届国际水道测量会议通过决议将S-57作为IHO的官方标准。它支持交换矢量(其后栅格和格网)水文数据。它包含作为标准基础的理论数据模型、数据结构说明、目标和属性分类编目。在数据结构中,规定了海图更新的编码。S-57还包括电子海图(ENC)产品规范。199611月出版了第3S-57标准。国际海事组织(IMO)指定各国电子海图显示信息系统(ECDIS)执行S-57标准。从1996年起,S-57标准冻结4年,以便各国水道测量组织生产符合3.0 版标准的电子海图(NEC)和电子海图显示信息系统(ECDIS)。

S-57标准内容由理论数据模型和数据结构两个主要部分组成。后者包括IHO目标分类分级和属性、生产规范和数据字典生产规范等。

S-57标准也是ISO/TC 211制定国际地理信息标准的重要基础。

2. 国际制图协会

国际制图协会下设四个技术委员会开展地理信息标准化工作:空间数据转换委员会、元数据委员会、空间数据质量委员会和空间数据质量评价方法委员会。

3. ISO/TC211 国际标准研制工作进展

国际标准化组织(ISO)是世界范围国家标准部门(ISO成员国)的联盟。它通过ISO技术委员会进行国际标准的研制工作。对已经建立技术委员会的工作项目有兴趣的每个成员国,都有权参加该技术委员会。与ISO建立了合作关系的国际组织、政府机构和非政府机构也可参加其工作。ISO与负责电工技术标准化的国际电工委员会(IEC)有密切的合作。国际标准按照ISO/IEC导则第三部分编写。技术委员会接收的国际标准草案由其成员国投票通过。国际标准的出版需要至少75%的成员国投赞成票。

每项国际标准的制定都严格执行表1中列出的5个阶段。

1

序号

文件名称

缩写

1

建议阶段

新工作项目建议

NP

2

准备阶段

工作草案

WD

3

委员会阶段

委员会草案

CD

4

批准阶段

国际标准草案

DIS

5

出版阶段

国际标准

 

随着国际地理信息产业的蓬勃发展,为促进全球地理信息资源的开发、利用和共享,国际标准化组织19943月召开的技术局会议决定成立地理信息/地球信息业技术委员会,秘书处设在挪威,主席为挪威测绘局信息技术部国家地理信息中心主任Olaf Ostensen 先生。

该技术委员会的工作范围为数字地理信息领域标准化。其主要任务是针对直接或间接与地球上位置相关的目标或现象信息,制定一套标准,以便确定地理信息数据管理(包括定义和描述)、采集、处理、分析、查询、表示、以及在不同用户、不同系统、不同地方之间转换的方法、工艺和服务。该项工作与相应的信息技术及有关数据标准相联系,并为使用地理数据进行各种开发提供标准框架。

迄今,参加该委员会的积极成员(P成员)有32个、观察员(O成员)有15个。我国为积极成员(表2.12.2)。

ISO/TC 211积极成员(P成员) 2.1

澳大利亚

奥地利

比利时

加拿大

中国

捷克

丹麦

芬兰

法国

德国

匈牙利

伊朗

意大利

牙买加

日本

韩国

马来西亚

摩洛哥

荷兰

新西兰

挪威

葡萄牙

俄国

沙特阿拉伯

南非

西班牙

瑞典

瑞士

泰国

英国

美国

南斯拉夫

     

ISO/TC 211观察员(O成员) 2.2

巴林

文莱

哥伦比亚

古巴

爱沙利亚

中国香港

冰岛

印度

毛里求斯

阿曼

巴基斯坦

波兰

斯洛文利亚

土耳其

乌克兰

 

ISO/TC 211ISO内部有关技术委员会和分技术委员会,如ISO/IEC JTC 1/SC 2\2432ISO/TC 204, ISO/TC 20/SC 13, ISO/TC23/SC 19, ISO/TC 184/SC 4, ISO/TC 82, ISO/TC 46/WG 2等有密切的合作关系。

ISO/TC 211还与许多国际组织建立了合作关系,如IAGICAFIGIHBISPRSISCGMOGCPCGIAPDGIWG等。同时与CEN/TC 287有着十分重要的合作关系。

ISO/TC 211开展地理信息标准化的目的是建立一组结构化的,定义、描述和管理地理信息的标准(编号为ISO 15046),用于直接或间接与地球上的位置相关的目标或现象信息。这些标准说明管理地理信息的方法、工具和服务,包括数据的定义、获取、分析、访问、表示,并以数字/电子形式在不同用户、不同系统和不同地方之间转换这类数据。从而推动地理信息系统间的互操作,包括分布式计算环境的互操作。图3将标准化工作内容分为5个主要部分,每一部分均用信息技术的概念将地理信息标准化。

3: 地理信息和信息技术在ISO 15046 中集成(引自ISO/TC211文件)

ISO/TC 211针对上述5部分,下设了五个工作组:框架和参考模型(WG1)、地理空间数据模型和算子(WG2)、地理空间数据管理(WG3)、地理空间数据服务(WG4)、专用标准(WG5)。其中,第一组研究标准制定的模型、方法、语言、过程、术语等综合性、基础性问题,为制定各项标准作准备。第二、三、四组研制GIS基础性标准,着重研究各项标准所涉及的具体技术方法,包括数据操作、管理、应用服务等。第五组的项目则是基于前几组指定的各项基础性标准,针对某项专题应用或某个专用功能,制定专用标准。

以下分述各工作组的工作内容和研制的具体标准。

1)框架和参考模型(WG1

研究标准制定的模型、方法、语言、过程、术语等综合性、基础性问题,为制定各项标准作准备。侧重ISO 15046标准系列的总体方面。其中:

参考模型确定ISO 15046有关的各个部分和确定它们如何组合。它使ISO 15046标准系列的不同部分相互联系,并为通讯提供公共基础。

综述提供ISO 15046系列中每个标准的目的及它们之间如何相互联系,以便用户了解并能够很快确定其应用项目所需要的标准,促进更好地了解和接受这些标准。

概念模式语言CSL)用来开发地理信息的计算机可以识别的模型或模式。它将统一建模语言(UML)静态结构图表与基于ISO的界面定义语言(IDL)基本类型的数据类型定义、UML对象限制语言作为ISO 15046各项标准的概念模式语言。同时提供指导,说明应当如何使用UML制作标准的地理信息模式,这是达到互操作目的的基础。为此,已经编写了ISO技术规范对此提供指导。

术语为在地理信息标准化领域进行国际交流,提供ISO 15046标准系列所使用的核心术语及其简短的定义,已在ISO 15046标准系列内部进行了术语协调。其格式遵从《国际术语标准准备和设计》(ISO 10241 International terminology standards ¾ Preparation and layout)。

一致性和测试提供进行测试的组织、概念、方法和达到与ISO15046标准系列一致性的判断标准。它基于ISO 9646-1, ISO 10303-31 and ISO 10641等国际标准。为了与所选地理信息标准一致,测试方法和判断标准的标准化允许地理信息系统和软件开发者检验与那些标准的一致性。一致性对于地理信息用户实现在不同地理信息系统软件之间转换和共享数据是很重要的。定义了两种一致性测试:基本测试和全部性能测试。

第一组除上述ISO 15046几项标准外,近来又根据一项新工作提案承担编写影像和格网数据技术报告(编号为ISO 16569)的任务:

影像和格网数据技术报告分析当前ISO和其它学术组织在影像和格网数据方面进行的工作,提出将影像和格网数据加入ISO 15046标准系列中的计划。以便使ISO 15046系列的标准文本中描述和表示影像和格网数据的概念标准化,包括应用模式规则、质量原理和质量评价方法、空间参照系统、可视化和开发服务。还包括现有标准系列需要扩充的部分,使之能适用于影像和格网数据。根据ISO 15046-15元数据的扩充规则定义新的元数据元素。确定对影像和格网数据进行编码的方法,以便包含进ISO 15046-18中。

2)数据模型和算子(WG2

数据模型和算子考虑了球面几何,考虑了地理或空间目标如何建模(作为点、曲线、面和体)。这一部分标准确定重要的空间特征和它们之间如何相关。其中:

空间模式定义地理要素空间特征,如位置、大小、形状及与其它空间目标的空间关系等,特别是几何特征和拓扑特征的概念模式,以及与这些模式一致的一组空间算子。它仅处理3维矢量几何和拓扑计算。它定义用于访问、查询、管理和处理地理信息的标准空间算子。并利用这些定义确定一组标准操作和算法,以便将基础算子组合用于矢量地理数据的查询和处理。格网和栅格数据的几何计算则在其它标准部分中与网络拓扑、3维以上包括时间维的空间等一起处理。

时间模式定义地理信息时间特征描述所需要的标准概念,既包括描述数据集时间特征的元数据元素,也包括描述要素时间特征的要素属性。它指定格里历(Gregorian calendar)和世界坐标时(Universal Coordinated Time)作为交换时间信息的首要基础。该标准限于描述独立的时间特征要素。越来越多将要素的作用(behaviour)作为时间功能用于仿真和预测模型。仅在有限的范围内支持把时间作为独立的维,而将空间和时间维结合起来则更好。该标准侧重在要素属性中使用时间的标准化,今后的文本不排除将空间维和时间维结合。

应用模式规则定义标准的不同部分如何用于特定的应用领域的模式,。由于ISO 15046标准是通用的,必须对其进行裁剪才能用于特定的应用领域。运用这些通用的处理规则,可以在不同的应用领域内或相互之间交换数据和系统。处理的核心是将综合要素模型(General Feature Model)用于ISO 15046标准系列,特别是元数据和要素分类的平台。详细的要素分类需要根据每一个应用领域制定,元数据的内容也要针对每一个应用领域确定。使用一个应用模式可以详细说明互操作和共享数据的物理应用。

3)数据管理(WG3

侧重地理信息数据集的质量原理描述和质量评价方法。也涉及数据本身的描述,如元数据、要素分类,以及地理目标的空间参照系统(直接基于坐标,或者基于地理标识如邮政编码、地址等)。其中:

要素分类方法定义要素分类编目方法,说明如何将数字形式的要素类型分级组织成为要素编目,并向用户显示成为一组地理数据。可用于在以前没有编目的领域建立要素分类目录,或修改现有的要素编目,使其与该标准一致。还可以用于在类型级定义地理要素。

基于坐标的空间参照系统从任何基于坐标的地理信息应用都需要定义唯一的参照系统出发,定义基于坐标的参照系统的标准概念模式,以便在不同应用之间共享地理信息。对于地理信息系统开发者和其它需要基于坐标参照系统的应用而言,该模式是有用的。它也帮助用户说明对基于坐标参照系统的数据的需求,并保证数据生产者使用统一定义的坐标参照系统。在现实中使用了许多种设计得很好的参照系统。该标准确定描述坐标参照系统的统一要求,包括给出与地球关系的基准(datum)和使用的坐标系统。该标准规定坐标参照系统不随时间改变。给出了不同参照系统数据转换,以及不同坐标系统间地图投影转换。还给出了基于坐标的空间参照精度和精确度的定义。

基于地理标识的空间参照系统利用地理标识码代替坐标说明地理要素。例如沿一条道路的给定距离、某一建筑物附近等。该标准规定基于地理标识空间参照系统的一致的方法。这种空间参照系统标识:一个或多个空间单元类型,如道路;用一种参照模式唯一标识空间单元如道路名称;包含在参照区域范围内全部空间单元的地名录,如道路名录。还定义了需要的所有属性。

质量原理提供组织有关数据质量信息的方法,建立描述地理数据质量的原理,说明质量报告的内容。该标准可用于提供数据产品质量信息,说明和评价数据集符合产品规范的程度,帮助用户决定特定的地理数据质量对于其应用是否有效。用户还可以利用该标准说明他们对数据质量的要求。该标准的原理可以扩充,数据生产者可以用来标识、收集和报告数据集系列或数据集子集的质量信息。同样,它也可以用于其它形式的地理资料,如地图、图表和文本文件等。

质量评价方法提供对数字地理数据集和数据集系列进行质量评价的方法,按照质量原理标准定义的数据质量模型,确定和报告数据质量信息。该标准还建立一个评价框架和数据质量评价结果报告,作为数据质量的元数据,还可以作为附加的数据质量报告。数据生产者可利用该标准提供数据质量信息,说明数据集符合产品规范的程度。数据用户可利用该标准决定数据集是否包含质量有效的数据,是否能满足其应用目的。同样,该标准也可以用于其它形式的地理资料,如地图、图表和文本文件等。

元数据定义描述地理信息和服务所需要的模式,提供有关数字地理数据标识、覆盖范围、质量、空间和时间模式、空间参照系统和分发等信息。该标准适用于数据集编目、空间数据交换网络(clearinghouse activities),以及对数据集的全面描述。它既可用于地理数据集、数据集系列,也可用于单个地理要素和属性。它不但用于数据,其原理也适用于其它形式的地理信息,如地图、图表或文本文件。

4)服务(WG4

地理信息服务定义在转换格式中的信息编码和表示地理信息的方法,后者基于制图和传统的标准可视化方法。还包括卫星定位领域,以及利用现代导航卫星系统需要的格式和接口。其中:

定位服务定义标准接口的数据结构,在定位设备与地理信息系统之间使用。现代电子定位技术能够以很快的速度和很高的精度动态量测地球上的位置坐标。各种地理信息系统能够使用这些设备,包括测量、导航和智能交通系统。这些设备的应用需要有标准的接口。

表述Portrayal)将地理信息表述为人们能够理解的图象,包括描绘符号的方法。该标准提供一个公共接口,以支持标准符号集。它不包括制图符号的标准化,但提供这类标准符号集的标准接口。表述模式将表示规则包含在要素编目、数据集和/或数据的各个地理要素中。

编码Encoding)定义编码规则用于数据交换。为了适合传输和存储,该规则将地理信息按独立于系统的数据结构进行编码。编码规则说明编码数据的类型、有序排列、结构和编码模式,用于执行编码服务。该规则与所选的概念模式语言,即统一建模语言(UML)兼容。该标准定义的编码规则基于可扩展标记(Markup)语言(XML)。XML最适合定义国际认同的地理信息编码规则。XML是独立于系统和计算机平台的,有很大的市场前景,是为在WWW上进行互操作而设计的。

服务Services)提供用于地理信息服务界面的标识和定义,以及与开放系统环境模型关系的定义。该标准定义的服务界面允许各种访问和应用地理信息的功能。GIS和软件开发者利用该标准提供能够使用所有地理信息的一般和专门服务。重要的是这项工作与更加通用的信息技术领域正在研制的方法集成。该标准与开放系统环境模型以及SQL/多媒体工作-- ISO/IEC JTC  ISO/IEC JTC 1/SC 21/WG – SQL/MM Part 3 – Spatial进行协调。

5)专用标准和实用标准(WG5

着重建立专用标准的技术。建立专用标准工作包括将所有标准的打包(packages/子集放在一起,以满足各个应用领域或用户的需求。由于整套标准的包容性,它支持在用户环境中快速执行。同样重要的任务是从现有厂商“吸收”事实上的标准,并将它们与ISO标准的打包/子集协调。其中:

专用标准profiles)为制定专用标准和产品规范提供指导。一个专用标准为数据处理和系统操作提供有限的使用范围及功能。

实用标准(ISO 15854 Functional standards)技术报告分析当前在国际社会中广泛使用的现有地理信息标准,明确实用标准实体的经验对研制ISO 15046基础标准的影响或指导作用,提供实用标准实体和ISO 15046项目之间反馈周期的起点。这是一个动态的和不断进行处理的过程。

ISO/TC 211目前正在开展的这21个标准项目的研制工作进展和计划详见表3

3

项目编号

项目名称

工作组

草案(WD

委员会草案(CD

委员会草案第二版2. CD

国际标准草案(DIS

国际标准最终草案(FDIS

国际标准

IS

15046-1

关系模型(Reference model

96-03

98-01

98-12

99-05

99-11

2000-02

15046-2

综述(Overview

96-09

98-07

99-04

99-10

2000-04

2000-07

15046-3

概念模式语言(Conceptual schema language

96-01

99-05

99-11

   

TS 99-11

15046-4

术语(Terminology

96-09

99-12

2000-05

2000-11

2001-05

2001-08

15046-5

一致性与测试(Conformance and testing

96-09

98-04

98-10

99-04

99-10

2000-04

15046-6

专用标准(Profiles

96-09

99-06

99-12

2000-06

2000-12

2001-03

15046-7

空间模式(Spatial schema

96-10

98-12

99-09

2000-03

2000-09

2000-12

15046-8

时间模式(Temporal schema

96-03

98-11

99-05

99-11

2000-05

2000-08

15046-9

应用模式规则(Rules for application schema

96-09

98-12

99-09

2000-03

2000-09

2000-12

15046-10

要素分类方法(Feature cataloguing methodology

96-09

98-04

98-11

99-05

99-11

2000-04

15046-11

基于坐标的空间参照系统(Spatial referencing by coordinates

97-12

98-11

99-06

99-12

2000-06

2000-09

15046-12

基于地理标识的空间参照系统(Spatial referencing by geographic identifiers

96-03

98-05

99-04

99-10

2000-04

2000-07

15046-13

质量原理(Quality principles

96-03

98-04

98-11

99-07

2000-01

2000-04

15046-14

质量评价方法(Quality evaluation procedulres

96-09

99-01

99-07

2000-01

2000-06

2000-09

15046-15

元数据(Metadata

96-03

98-07

99-06

99-12

2000-06

2000-09

15046-16

定位服务(Positioning services

97-09

99-06

99-12

2000-06

2000-12

2001-03

15046-17

表述(Portrayal

96-09

98-05

99-04

99-10

2000-04

2001-07

15046-18

编码(Encoding

96-09

99-03

99-09

2000-03

2000-09

2000-12

15046-19

服务(Services

96-09

99-05

99-11

2000-05

2000-11

2001-02

15854

实用标准(Functional standards

 

PDTR 98-07

99-03

   

TR 99-06

16569

影像和格网数据(imagery and gridded data

 

PDTR 98-11

99-06

   

TR 99-09

上述这些标准项目中,参考模型设计地理信息标准的总体结构框架、研制这类标准所应用的基本原理、标准的整体概念和组成部分,确定各个标准之间的关系;空间参照系统标准包括大地参照系统和间接参照系统,为数据共享规定统一的空间定位体系;数据模型标准定义地理空间目标空间特征和时间特征的概念模型及关系,空间特征包括几何特征和拓扑特征,是构成地理信息的两个主要方面,是其他地理信息标准的基础,时间特性的概念模型能提高地理信息系统的应用能力,该标准致力于向用户提供具有一致性的、易理解的空间数据结构和时间数据结构的地理信息,增强地理信息的共享能力;要素分类和编码标准制定统一的地理信息数据(包括空间数据和属性数据)分类原则、方法及代码;元数据标准明确定义描述数据项,是关于数据或数据集的数据,说明数据或数据集的内容、质量、特性和适用范围,为用户提供所需的数据是否存在和怎样能够得到这些数据的途径、方法等方面的信息,帮助人们了解数据、使用数据;数据质量标准包含数据质量定义、质量元素和数据质量评价过程与方法,同时规定统一的数据质量报告内容和形式。

此外,ISO/TC211与开发地理信息系统协会(OGC)的合作值得关注,因为OGC的互操作规范是GIS软件发展的前沿问题,关系到软件今后的发展方向。

OGC是生产与管理部门为实现地理信息的互操作而成立的公共与私人组织的联合体。其目标是实现地理空间数据与地理信息处理资源的全面集成,通过信息基础设施广泛使用商业化的、可互操作的地理信息处理软件。在网络环境中真正实现开放的、可互操作的空间信息处理,透明地共享庞杂的地理数据与地理信息处理资源。OGC的主要任务之一就是合作开发互操作技术规范,按照OGC的技术开发计划,要逐步开发独立于计算平台的通用规范(Abstract Specification)和计算平台特有的实施规范(Implementation Specification)。目前通用规范有14章,部分章节内容已经完成,新的章节还在酝酿中。OGCISO/TC211已经达成合作协议,ISO/TC211组织制定的标准,OGC予以采纳和实施,使该项标准具有ISO/TC211OGC的“双重标记”。传统GIS是面向单一应用的、单一的空间型信息系统与关系型信息系统集成,开放的GIS是动态互操作的,使用组件化的软件、分布式目标及通过元数据实现网络信息查询等。因此,OGC的工作极富创新意义。

ISO/TC211的工作已经进入最实质阶段,一些以前从未参加会议的国家(如意大利、匈牙利、文莱、沙特阿拉伯、斯洛文尼亚等)已经开始积极参与,目的是在这一阶段更清楚地了解国际标准内容,以便于尽快转化为本国标准,加快本国地理信息标准化进程。我国也应一如既往,继续跟踪国际标准的进展。

国际标准与各个国家均有密切关系。我们应当关注和积极参与国际地理信息标准的制定,以便学习和引进国外先进技术和经验,加快地理信息标准的研究和制定,促进我国地理信息标准化工作,提高我国地理信息标准化水平,适应我国地理信息产业发展的需要,并加速与国际标准接轨,扩大我国的影响,维护我国的合法权益。

参考文献

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[2] 蒋景瞳、刘若梅, 国外地理信息标准化进展和我国的对策,遥感信息,1996年第2

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[4] 崔树安、常寿彭、张芬,《标准化指南》,辽宁科学技术出版社,辽宁,1991

[5] 蒋景瞳,国家空间数据基础设施(NSDI)进展,《地理信息系统与数字制图》,1999年第1期, 1999

[6] 蒋景瞳、刘若梅、贾云鹏,国际元数据标准的发展和研究现状,《中国地理信息元数据标准研究》,科学出版社, 1999

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[9] Papers on the contribution of surveying, mapping and charting to support the implementation of agenda 21, Economic and Social Council, UN, 1997.02

[10] Spatial Data Infrastructure for Australia and New Zealand, discussion paper, 1996.11

[11] http://www.statkart.no/isotc211/

[12] http://www.fgdc.gov/

[13] http://www.usgs.gov/

[14] http://www.nsdi.usgs.gov/

[15] http://www.opengis.org/

 


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