空间数据标准与规范

6.3　空间数据标准与规范

1901年世界上第一个国家标准化团体——英国标准化学会诞生。1926年国际标准化协会(ISA)成立。1947年国际标准化委员会(ISO)成立。直至20世纪90年代才正式成立了空间信息技术和数据标准与规范的专门研究机构，它们制订的标准主要有:国际标准化组织TC 211专题组(ISO/TC 211)和美国联邦地理数据委员会(FGDC)制定的数字地理空间元数据内容标准(CSDGM)，美国航天航空局(NASA)和全球变化数据管理国际工作组(IWGDMGC)联合制定的目录交换格式(DIF)、美国联邦政府(FG)制定的政府信息定位服务(GILS)、加拿大一般标准委员会(CGSD)地理信息专业委员会制定的描述数字地理参考集的目录信息(DGRM I)，还有欧洲地图事务组织(MEGRIN)和欧洲标准化委员会的TC 287专题组(CEN/TC 287)及美国Open GIS协会(OGC)等都设立了专门的标准化研究和制定空间数据的标准和规范，实现国际上对空间数据标准制定的要求。在上述标准化组织中，都将具体的标准制定工作人员按标准内容及应用方向分成小组来开展工作。如欧洲标准化组织将标准化制定工作组分为参考模型标准组、数据描述(定义)标准组、数据描述(技术)标准组、数据应用模式标准组、数据几何标准组、数据质量标准组、数据传输标准组和数据定位标准组等专题小组，负责专题标准的制定。国际标准化组织ISO/TC211专题组也将人员分为数据定义标准组、数据描述标准组、数据几何描述标准组、数据质量标准组、数据参考(坐标)标准组、数据转换标准组及Metadata标准组等专题小组。美国的Open GIS机构的空间信息技术的标准制定工作，也受到重视，有很多软件开发工作者、公司经理及政府管理工作者参加，并重点解决GIS不同软件之间的共享问题。目前，欧洲标准化组织CEN/TC 287专题组共有30多个国家参加，ISO/CT211有100多个成员国参加。美国的OGC也有70多个政府部门、研究机构和软件商参加。下面分类介绍几类空间数据标准与规范。

6.3.1　基础地理空间数据标准

基础地理空间数据是最基础的一类空间数据，是其他一切非空间信息和统计信息空间定位的基础，其标准与规范的制定极为重要。城市基础地理空间数据标准体系由以下九个标准组成:①参考系统标准;②数据模型标准;③数据字典标准;④数据采集标准;⑤数据质量标准;⑥数据转换标准;⑦元数据标准;⑧网络传输协议标准;⑨网络互操作标准。

6.3.2　空间数据采集和处理标准

在数字城市建设过程中，空间数据的应用领域涉及城市建设和管理的方方面面。对这些领域中空间数据应用各环节进行规范和管理将有助于各应用部门规范化使用空间数据资源，并尽快实现各应用部门间的信息共享。这些标准规范有的是国家标准，有的是本系统、本行业的标准，但都是针对空间数据的采集和处理过程提出的。下面重点介绍最基础、最集中的空间数据采集和处理领域的相关标准规范。

(1)城市建设系统标准规范。城市建设系统涵盖城市规划、城市建设、城市勘测、园林绿化等相关行业。作为国家工程建设标准的主管部门，建设部一直重视相关标准体系的建设，多年来形成了许多有关城市勘察、测绘城市地理信息系统建设的有关标准和规范。这些标准主要集中在对大中尺度下城市空间数据的采集和处理方面。主要包括:城市用地分类与规划建设用地标准(GB/T137—1990)、城市地理要素——城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则(GB/T14395—1993)、岩土工程勘察规范(GB 50021—1994)、城市地下管线探测技术规程(CJJ 61—1994)、全球定位系统城市测量技术规范(CJJ73—1997)、城市测量规范(CJJ 8—1999)、城市基础地理信息系统技术规范(CJJ 100—2004)、城市地理空间框架数据标准(CJJ 103—2004)。除上述标准外，目前已列入建设部工程建设或产品标准计划的、正在组织编制的与数字城市空间信息有关的行业标准主要有:城市规划监督管理信息系统技术标准、风景名胜区监督管理信息系统技术规范、城市建设信息数字化与城市规划数据标准、建设领域应用软件测评通用规范、工程建设地理信息系统软件通用标准、数字社区应用标准、建设信息平台数据通用标准、风景名胜区分类标准、城市公共交通分类标准等。

(2)国家测绘系统标准规范。国家测绘地理信息局作为国家测绘行业的主管部门，不管是独立设置，还是归口建设部、国土资源部，都存在相对独立性。多年来，其制定了许多有关空间数据采集、处理和服务的标准。这些标准规范主要集中在中小尺度的空间数据采集和处理方面，而且绝大多数都是国家标准，如1∶25000、1∶50000、1∶100000地形图图式(GB 12342—1990);地理格网(GB 12409—1990);国土基础信息数据分类与代码(GB/T 13923—1992);国家基本比例尺地形图分幅和编号(GB/T 13989—1992); 1∶5000、1∶10000地形图图式(GB 5791—1993); 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图要素分类与代码(GB 14804—1993); 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式(GB/T 7929—1995); 1∶5000、1∶10000、1∶25000、1∶50000、1∶100000地形图要素分类与代码(GB/T 15660—1995); 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范(GB 15967—1995);地理点位置的纬度、经度和高度的标准表示法(GB/T 16831—1997); 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图数字化规范(GB 17160—1997);数字地形图产品模式(GB/T 17278—1998);地球空间数据交换格式(GB/T 17789—1999);地形数据库与地名数据库接口技术规程(GB/T 17797—1999);基础地理信息数字产品数据文件命名规则(CH/T 1005—2000);全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T 18314—2001);数字地形图系列和基本要求(GB/T 18315—2001);数字测绘产品检查验收规定和质量评定(GB/T 18316—2001);城市地理信息系统设计规范(GB/T 18578—2001);基础地理信息数字产品元数据(CH/T 1007—2001);基础地理信息数字产品1∶10000、1∶50000数字高程模型(CH/T 1008—2001);基础地理信息数字产品1∶10000、50000数字正射影像图(CH/T 1009—2001);基础地理信息数字产品1∶10000、1∶50000数字栅格地图(CH/T 1010—2001)。

(3)国土资源部系统标准规范。近几年，随着数字国土、金土工程的加快推进，有关国土资源信息化的标准也迅速增多，主要包括数据描述标准、数据产品与生产标准、数据管理标准、应用系统与网络建设规范及信息服务标准5类。但许多标准都是试行稿或征求意见稿，虽未正式下发，但已在行业内广泛使用。如:《土地利用现状调查技术规程》(1987)、城镇地籍调查规程(TD/T 19231—1989)、城镇地籍数据库标准(试行)(2001)、县(市)级土地利用数据库建设技术规范(2002)、县(市)级土地利用数据库标准(2002)、县(市)级土地利用规划信息系统建设指南(试行)(2002)、县(市)级土地利用规划数据库标准(试行)(2002)、矿产资源规划数据库标准(试行)(2002)、全国国土资源信息网络系统安全管理规定(试行)(2003)、全国国土资源信息网络系统建设规范(试行)(2003)、省级矿产资源规划数据库建设指南(试行)(2003)。

(4)其他行业相关标准规范。信息产业部、公安部、国家统计局、国家信息中心等相关职能部门也发布了一些与数字城市空间基础数据采集、管理、传输及安全等相关的标准和规范。如:信息交换用汉字编码字符集基本集(GB 2312—1980)、计算机软件产品开发文件编制指南(GB 8567—1988)、计算机软件需求说明编制指南(GB 9385—1988)、计算机软件测试文件编制规范(GB 9386—1988)、中华人民共和国铁路车站站名代码(GB 10302—1988)、公路路线命名编号和编码规则(GB 917.1—1989)、计算机软件质量保证计划规范(GB/T 12504—1990)、计算机软件配置管理计划规范(GB/T 12505—1990)、软件维护指南(GB/T 14079—1993)、软件工程术语(GB/T 11457—1995)、信息技术软件生存期过程(GB/T 8566—1995)、计算机软件单元测试(GB/T 15532—1995)、信息技术软件产品评价质量特性及其使用指南(GB/T 16260—1996)、软件文档管理指南(GB/T 16680—1996)、中华人民共和国行政区划代码(GB/T 2260—2002)、县以下行政区划代码编制规划(GB 10114—2003)。

6.3.3　其他相关标准与规范

1. ISO/TC 211的标准

ISO/TC 211是国际标准化组织于1994年3月成立的国际地理信息标准化技术委员会，其工作主要围绕以下五个方面展开:

(1)面向应用，建立一个标准框架。在此框架中，地理数据交换及地理信息服务的互操作性能够跨越各种应用环境得以实现。

(2)规定以数据管理和数据交换为目标的地理信息基本语义与结构，准确描述地理信息，规范管理地理数据，促进人们对地理信息的认识和使用。

(3)通过集成地理信息与信息技术两方面的概念来实现地理信息标准化，建立相关模型，运用有效方法促进GIS的互操作性。(4)规定地理信息服务的内容和以地理数据处理为目的的服务行为，满足服务需求。(5)促进不依赖于任何具体应用(软件)系统的地理信息标准化产品的开发，增加地理信息的可利用性、集成性和共享性。

目前，ISO/TC 211已经完成或正在制订的地理信息国际标准约有40余项。我国已于2004年2月以《地理信息国际标准手册》的名义翻译出版了其中的19项标准或技术报告的草案文本。具体包括地理信息参考模型标准(ISO 19101)、地理信息概念模式语言标准(ISO/TS 19103)、地理信息术语标准(ISO 19104)、地理信息一致性与测试标准(ISO 19105)、地理信息专用标准(ISO 19106)、地理信息空间模式标准(ISO 19107)、地理信息时间模式标准(ISO 19108)、地理信息应用模式规则(ISO 19109)、地理信息要素编目方法标准(ISO 19110)、地理信息基于坐标的空间参照标准(ISO 19111)、地理信息基于地理识别符的空间参照标准(ISO 19112)、地理信息质量基本原理标准(ISO 19113)、地理信息质量评价标准(ISO 19114)、地理信息元数据标准(ISO 19115)、地理信息定位服务标准(ISO 19116)、地理信息图示表达标准(ISO 19117)、地理信息编码标准(ISO 19118)、地理信息服务标准(ISO 19119)、地理信息功能标准(ISO/TR 19120)。

2.OGC的标准

OGC是1994年成立的开放地理信息系统联盟。它主要由GIS厂家、计算机厂商、数据库开发或出售者、电信公司、美国联邦机构及学术界的代表组成，为实现地理信息的互操作而成立的政府与私人组织的联合体。自1998年以来，OGC已发布了17个抽象规范和12个实现规范，另有30项规范也已完成草案稿。其中，与数字城市建设关系最为密切的有以下五种:

(1) ISO 19115地理信息元数据标准。ISO 19115地理信息元数据标准是在美国联邦地理数据委员会(FGDC)于20世纪90年代制订的地理空间数据元数据标准的基础上制订的，包括标志信息、覆盖范围信息、参照信息、空间表示信息、数据质量信息、应用模式信息、维护信息、图示表达目录信息、限制信息、内部信息、分发信息、元数据扩展信息和引用信息等。

(2) OGC GML规范。地理标记语言(GML)是由OGC提出的基于可扩展标记语言(XML)的用于地理信息建模、存储和传输的标准编码。它继承了XML的可扩展性和自描述特性，适用于网络环境下地理信息的描述和传输;它通过定义若干个不同类型的对象来描述地理信息，包括地理要素、坐标参考系、几何形状、拓扑关系、时间及测量单位等。

(3)简单要素访问规范(SFA)。简单要素访问规范基于分布式环境，描述了通用的简单要素几何对象模型及几何对象的不同表达方式和空间参考系的表达方式。该规范不是针对某个特定平台定义的，它具有平台独立性。简单要素是指不超过二维图形表达的地理要素，具有空间和非空间属性。它定义了基于函数的访问接口，依据简单要素几何对象的模型提供对简单要素(点、线、面等)进行发布、存储、访问和操作的规范说明。

(4)地理信息网络数据服务规范。地理信息网络数据服务规范定义了数据服务的标准，服务开发者根据接口标准，基于某个平台实现数据服务。主要包括Web地图服务规范(WMS)、Web要素服务规范(WFS)、Web覆盖服务规范(WCS)等。

(5)基于网络服务的地理信息共享和数据互操作规范。网络服务规范完全独立于编程语言、操作系统和硬件环境，使服务提供者和使用者之间能保持松散的关系。它是建立在HTTP分布式平台之上的，遵循特定的网络协议，以发送消息的方式传输数据。是基于可扩展标记语言(XML)、简单对象访问协议(SOAP)、网络服务描述语言(WSDL)和统一描述、发现和集成(UDDI)的。