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1 地 理 信 息 标 准 指 南 国 际 标 准 化 组 织 / 地 理 信 息 技 术 委 员 会 全 国 地 理 信 息 标 准 化 技 术 委 员 会 秘 书 处 ISO/TC 211 国 内 技 术 归 口 办 公 室 译 中 国 北 京 2011 年 10 月

2 目 录 目 录...2 引 言...5 国 际 标 准 化 与 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 的 任 务...5 前 言...6 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组...6 ISO/TC 211 的 工 作 范 围...8 背 景...8 地 理 信 息 社 会 面 临 的 标 准 化 挑 战...10 基 于 位 置 服 务 及 空 间 能 力 应 用 拓 展...10 互 联 网 GPS 以 及 移 动 通 信 对 地 理 信 息 应 用 的 影 响...11 ISO/TC 211 用 户 群 体...14 ISO/TC 211 A 级 联 络 员...14 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 (GSDI)...15 联 合 国 地 理 信 息 工 作 组 (UNGIWG)...15 欧 洲 空 间 信 息 基 础 设 施 (INSPIRE)...15 ISO/TC 211 已 发 布 标 准 的 综 述...17 地 理 信 息 标 准 化 的 基 础 架 构 标 准...17 地 理 信 息 数 据 模 型 标 准...17 地 理 信 息 管 理 标 准...17 地 理 信 息 服 务 标 准...18 地 理 信 息 编 码 标 准...18 特 定 专 题 领 域 标 准...18 基 础 架 构 标 准...19 ISO 19101:2002 地 理 信 息 参 考 模 型...20 ISO/TS 19103:2005 地 理 信 息 概 念 模 式 语 言...23 ISO/TS 19104:2008 地 理 信 息 术 语...24 ISO 19105:2000 地 理 信 息 一 致 性 测 试...25 ISO 19106:2004 地 理 信 息 专 用 标 准

3 数 据 模 型 标 准...27 ISO 19109:2005 地 理 信 息 应 用 模 式 规 则...28 ISO 19107:2003 地 理 信 息 空 间 模 式...31 ISO 19123:2005 地 理 信 息 数 据 覆 盖 的 几 何 与 函 数 模 式...34 ISO 19108:2002 地 理 信 息 时 间 模 式...37 ISO 19141:2008 地 理 信 息 运 动 要 素 模 式...40 ISO 19137:2007 地 理 信 息 核 心 空 间 模 式...43 地 理 信 息 管 理 标 准...45 ISO 19110:2005 地 理 信 息 要 素 编 目 方 法...46 ISO 19111:2007 地 理 信 息 基 于 坐 标 的 空 间 参 照...48 ISO 19112:2003 地 理 信 息 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照...50 ISO 19113:2002 地 理 信 息 质 量 原 则...52 ISO 19114:2003 地 理 信 息 质 量 评 价 过 程...54 ISO 19115:2003 地 理 信 息 元 数 据...56 ISO 19131:2007 地 理 信 息 数 据 产 品 规 范...59 ISO 19135:2005 地 理 信 息 项 目 注 册 规 程...61 ISO/TS 19127:2005 地 理 信 息 大 地 测 量 代 码 与 参 数...63 ISO/ TS 19138:2006 地 理 信 息 数 据 质 量 度 量...65 地 理 信 息 服 务 标 准...66 ISO 19119:2005 地 理 信 息 服 务...67 ISO 19116:2004 地 理 信 息 定 位 服 务...70 ISO 19117:2005 地 理 信 息 图 示 表 达...73 ISO :2004 地 理 信 息 简 单 要 素 访 问 第 1 部 分 : 通 用 架 构...75 ISO :2004 地 理 信 息 简 单 要 素 访 问 第 2 部 分 :SQL 实 现...77 ISO 19128:2005 地 理 信 息 网 络 地 图 服 务 器 接 口...79 ISO 19132:2007 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 参 考 模 型...81 ISO 19133:2005 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 跟 踪 与 导 航...84 ISO 19134:2007 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 多 模 式 路 径 规 划 与 导 航...86 地 理 信 息 编 码 标 准...87 ISO 19118:2005 地 理 信 息 编 码...88 ISO 6709:2008 基 于 坐 标 的 地 理 位 置 标 准 表 示 方 法...90 ISO 19136:2007 地 理 信 息 地 理 标 记 语 言 (GML)...92 ISO/TS 19139:2007 地 理 信 息 元 数 据 XML 模 式 实 现

4 特 定 专 题 领 域 标 准...96 ISO/TS :2008 地 理 信 息 参 考 模 型 第 2 部 分 : 影 像...97 ISO/TS :2008 地 理 信 息 元 数 据 第 2 部 分 : 影 像 与 格 网 数 据 扩 展...99 ISO/TC 211 与 开 放 地 理 空 间 信 息 联 盟

5 引 言 国 际 标 准 化 与 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 的 任 务 国 际 标 准 化 的 主 要 目 的 是 通 过 消 除 技 术 性 贸 易 壁 垒 促 进 产 品 与 服 务 的 交 流 负 责 规 划 制 定 和 采 用 国 际 标 准 的 三 大 机 构 是 : 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 国 际 电 工 委 员 会 (IEC) 和 国 际 电 信 联 盟 (ITU), 其 中 IEC 负 责 电 工 电 子 技 术 领 域,ITU 负 责 大 部 分 电 信 技 术 领 域,ISO 负 责 其 他 所 有 领 域 ISO 是 一 个 法 定 机 构, 其 成 员 来 自 130 多 个 国 家 的 国 家 标 准 化 机 构 ( 在 国 际 层 面 代 表 社 会 和 经 济 利 益 的 组 织 ) 构 成, 其 日 常 工 作 由 设 置 在 瑞 士 日 内 瓦 的 ISO 中 央 秘 书 处 负 责 ISO 的 主 要 出 版 物 是 国 际 标 准 国 际 标 准 体 现 了 全 球 公 开 透 明 协 商 一 致 和 技 术 一 致 性 的 基 本 原 则 这 些 原 则 通 过 代 表 各 方 利 益 的 ISO 技 术 委 员 会 (ISO/TC) 在 标 准 编 制 中 对 公 众 征 询 意 见 的 过 程 (ISO 技 术 询 问 ) 得 以 保 证 为 满 足 市 场 需 求,ISO 及 其 技 术 委 员 会 还 提 供 ISO 技 术 规 范 (ISO/TS) ISO 可 公 开 提 供 的 规 范 (ISO/PAS) 和 ISO 技 术 报 告 (ISO/TR), 这 些 ISO 出 版 物 的 协 商 一 致 性 程 度 较 低, 因 此 不 具 有 国 际 标 准 的 同 等 地 位 ISO 还 提 供 工 业 技 术 协 议 (ITA) 作 为 弥 合 社 会 团 体 开 展 的 活 动 与 ISO 及 其 成 员 国 进 行 的 正 式 标 准 化 过 程 之 间 分 歧 的 桥 梁 ITA 与 国 际 标 准 的 重 要 区 别 在 于,ITA 是 通 过 仅 有 直 接 利 益 相 关 者 参 与 的 ISO 研 讨 会 制 定 的, 因 此 它 不 具 有 国 际 标 准 的 地 位 5

6 前 言 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组 旨 在 促 进 对 ISO/TC 211 制 定 标 准 的 认 识 采 用 和 推 广 标 准 化 的 最 大 利 益 建 立 在 使 用 广 泛 认 同 和 接 受 的 国 际 自 愿 性 标 准 的 基 础 上, 这 些 标 准 是 所 有 利 益 相 关 方 通 过 公 开 和 协 商 一 致 的 过 程 制 定 的, 具 有 最 高 技 术 水 平 除 了 传 统 的 地 理 实 用 性 的 标 准 化 外, 具 有 创 新 性 的 新 兴 的 及 未 知 的 技 术 和 应 用 领 域 的 标 准 化 提 出 了 超 越 已 建 立 的 地 理 标 准 化 过 程 的 挑 战 以 前 标 准 化 是 一 个 对 技 术 现 状 认 识 和 进 行 规 范 化 的 过 程, 现 在 标 准 化 需 要 更 多 的 预 见 性, 需 要 谨 慎 地 定 义 新 技 术 的 需 求 与 实 现, 但 不 能 干 扰 或 不 利 于 新 技 术 的 发 展 不 言 而 喻,ISO/TC 211 的 职 责 是 制 定 一 套 相 互 协 调 的 地 理 信 息 标 准, 与 制 定 标 准 至 少 同 等 重 要 的 一 个 未 明 确 说 明 的 战 略 方 向 是 这 些 标 准 在 国 际 上 的 推 广 应 用 因 此,ISO/TC 211 的 这 些 战 略 方 向 可 以 通 过 标 准 的 制 定 使 用 以 及 隐 含 的 协 调 与 协 商 一 致 过 程 进 行 观 察, 协 调 与 协 商 一 致 贯 穿 了 制 定 和 使 用 这 两 个 阶 段, 为 标 准 化 的 成 功 提 供 了 保 证 标 准 制 定 的 主 要 问 题 是 : 标 准 技 术 的 开 发 制 定 地 理 或 相 关 标 准 的 机 构 标 准 制 定 的 优 先 顺 序 标 准 及 互 操 作 测 试 以 及 制 定 和 批 准 技 术 规 范 的 速 度 标 准 应 用 推 广 的 关 键 问 题 是 : 标 准 的 贯 彻 标 准 的 教 育 / 培 训 支 持 ISO/TC 211 标 准 的 用 户 群 体 对 地 理 信 息 标 准 的 制 定 者 和 使 用 者 来 说, 需 要 考 虑 的 是 贯 穿 标 准 制 定 使 用 协 调 及 协 商 一 致 过 程 的 内 在 和 普 遍 性 问 题 例 如, 由 数 据 提 供 者 执 行 的 数 据 转 换 标 准, 或 由 数 据 生 产 者 执 行 的 数 据 编 目 标 准, 或 是 由 提 供 者 数 据 生 产 者 和 一 般 用 户 共 同 执 行 的 元 数 据 标 准 在 标 准 制 定 和 应 用 推 广 过 程 中 都 要 综 合 考 虑 制 定 者 和 使 用 者 的 需 求 传 统 上, 地 理 信 息 由 地 理 业 界 生 产 和 使 用, 现 在 地 理 信 息 越 来 越 多 地 由 个 人 甚 至 是 商 业 界 生 产 和 使 用 因 此, 对 专 家 来 说 曾 经 非 常 重 要 的 技 术 问 题 现 在 成 为 政 府 和 商 业 组 织 需 要 面 对 的 业 务 问 题 以 前, 标 准 的 用 户 数 量 和 需 求 有 限, 标 准 化 的 成 本 很 低 由 于 地 理 信 息 不 断 发 展, 在 许 多 国 家 曾 作 为 国 家 测 图 机 构 基 础 的 地 理 信 息 已 经 成 为 电 子 / 互 联 网 / 无 线 通 讯 行 业 消 费 者 的 普 通 商 品, 地 理 信 息 标 准 化 的 需 求 多 种 多 样, 其 成 本 复 杂 性 正 急 剧 增 加 地 理 信 息 标 准 化 的 最 大 挑 战 来 自 内 部 和 外 部 内 部 的 挑 战 是 必 须 克 服 地 理 信 息 和 非 地 理 信 息 领 域 对 应 用 地 理 信 息 的 惯 性 思 维 现 实 中 的 地 理 信 息 已 超 越 了 其 传 统 的 应 用 方 式, 会 成 为 最 新 或 者 即 将 出 现 的 技 术 创 新 的 主 要 组 成 部 分 外 部 的 挑 战 是 现 代 企 业 和 公 司 逐 步 意 识 到 在 产 品 服 务 和 解 决 方 案 中 集 成 基 于 位 置 的 信 息 能 使 其 在 现 有 和 新 市 场 中 与 众 不 同 预 计 基 于 位 置 的 市 场 在 未 来 短 短 几 年 内 将 成 为 具 有 数 十 亿 美 元 的 产 业 地 理 信 息 标 准 化 的 战 略 方 向 6

7 需 要 及 时 响 应 这 些 挑 战, 否 则 地 理 信 息 界 会 再 次 为 将 自 己 的 责 任 推 给 那 些 对 地 理 信 息 的 价 值 和 范 围 仅 有 肤 浅 认 识, 只 会 从 商 业 角 度 开 发 地 理 信 息 的 局 外 人 而 感 到 内 疚 地 理 信 息 标 准 的 价 值 在 于 保 证 地 理 信 息 数 据 库 的 互 操 作 和 应 用 当 前 的 工 作 是 使 众 多 的 移 动 设 备 能 访 问 和 应 用 数 据 库, 最 大 限 度 地 独 立 于 电 信 业, 不 受 其 影 响 目 前, 一 个 新 的 方 向 日 渐 清 晰, 即 为 统 一 和 集 成 信 息 社 会 的 领 域 专 用 标 准 提 供 框 架 因 此, 在 可 预 见 的 未 来, 会 越 来 越 快 地 认 识 到 : 地 理 信 息 的 重 要 性 将 超 越 传 统 地 理 学 范 畴, 成 为 无 处 不 在 的 普 适 信 息 本 ISO/TC 211 标 准 指 南 根 据 已 出 版 的 ISO/TC 211 标 准 文 本 和 图 表 编 写 而 成, 旨 在 提 供 一 份 包 括 综 述 和 统 一 建 模 语 言 (UML) 图 的 简 明 参 考 文 献, 说 明 各 标 准 的 内 部 构 成 及 相 互 关 系, 以 及 各 标 准 与 ISO/TC 211 制 定 的 ISO 系 列 标 准 的 关 系 编 制 本 指 南 不 是 要 取 代 ISO/TC 211 各 项 标 准 更 详 细 完 整 的 内 容, 这 些 标 准 可 以 从 各 国 的 标 准 化 机 构 或 ISO 中 央 秘 书 处 ( 购 买 南 希 望 大 家 有 效 地 使 用 由 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组 组 织 编 制 的 地 理 信 息 标 准 指 2009 年 夏 Henry Tom 副 主 席 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组 Charles Roswell 技 术 编 辑 7

8 ISO/TC 211 的 工 作 范 围 ISO/TC 211 的 工 作 范 围 是 : 数 字 地 理 信 息 领 域 的 标 准 化 ISO/TC 211 的 工 作 目 标 是 为 直 接 或 间 接 与 地 球 上 位 置 有 关 的 目 标 或 现 象, 制 定 一 套 结 构 化 的 标 准 这 些 标 准 可 以 规 范 地 理 信 息 数 据 管 理 ( 包 括 定 义 和 描 述 ) 获 取 处 理 分 析 访 问 表 达, 以 及 在 不 同 用 户 不 同 系 统 和 不 同 位 置 之 间 以 数 字 / 电 子 形 式 传 输 数 据 的 方 法 工 具 和 服 务 ISO/TC 211 的 工 作 将 结 合 适 用 的 信 息 技 术 和 数 据 标 准, 为 利 用 地 理 数 据 进 行 行 业 应 用 的 开 发 提 供 框 架 ISO/TC 211 的 总 体 目 标 是 : a) 增 进 对 地 理 信 息 的 理 解 和 使 用 ; b) 提 高 地 理 信 息 的 可 用 性 以 及 访 问 集 成 和 共 享 的 能 力 ; c) 促 进 有 效 高 效 且 经 济 地 使 用 数 字 地 理 信 息 和 相 关 软 硬 件 系 统 ; d) 为 解 决 全 球 生 态 和 人 道 主 义 问 题 贡 献 一 个 统 一 标 准 的 方 法 背 景 过 去 的 半 个 多 世 纪 里, 伴 随 着 技 术 革 新, 地 图 制 图 学 和 地 理 学 以 及 二 者 的 结 合 都 经 历 了 重 大 变 革 20 世 纪 50 年 代 见 证 了 地 理 学 的 定 量 化 发 展, 接 着 60 年 代 引 入 了 计 算 机 和 建 模 技 术,70 年 代 计 算 机 技 术 在 地 图 制 图 学 中 的 应 用 上 升 为 自 动 / 机 助 制 图,1975 年 前 后, 拓 扑 学 引 入 计 算 机 制 图 / 地 理 学 导 致 地 理 信 息 系 统 (GIS) 诞 生 1985 年 到 1995 年,GIS 技 术 得 到 广 泛 开 发 使 用 和 肯 定 1995 至 2000 年, 具 有 空 间 能 力 的 企 业 级 数 据 库 以 及 互 联 网 上 的 地 理 信 息 应 用, 使 新 兴 的 基 于 位 置 的 技 术 迅 速 发 展 成 为 通 用 信 息 技 术 的 一 部 分 现 代 地 理 信 息 标 准 化 跨 越 了 从 20 世 纪 80 年 代 初 至 90 年 代 初 的 十 年 国 际 上, 最 初 在 地 图 制 图 和 地 理 学 方 面 的 标 准 化 工 作 缓 慢 而 艰 难 国 家 和 国 际 组 织 忙 于 制 定 计 算 机 系 统 间 的 地 理 数 据 传 输 / 交 换 标 准, 这 些 标 准 的 技 术 开 发 仅 限 于 在 少 数 国 家 和 区 域 用 户 中 进 行, 没 有 标 准 能 得 到 国 际 上 的 广 泛 支 持 到 1995 年, 制 定 空 间 数 据 国 际 标 准 的 ISO/TC 211 和 制 定 计 算 机 接 口 规 范 的 开 放 式 地 理 空 间 信 息 联 盟 (OGC), 在 国 际 地 理 领 域 的 议 事 日 程 中 显 得 异 常 突 出 并 扮 演 了 重 要 角 色 随 后,ISO/TC 211 和 OGC 成 立 了 联 合 协 调 工 作 组 以 促 进 双 方 的 共 同 发 展, 最 大 限 度 地 减 少 技 术 重 叠 OGC 正 在 通 过 ISO/TC 211 将 其 制 定 的 规 范 转 化 为 国 际 标 准 OGC 作 为 一 8

9 个 企 业 联 盟, 对 其 制 定 的 规 范 有 一 致 性 要 求 和 相 应 的 测 试 程 序 OGC 还 有 一 个 通 过 快 速 原 型 软 件 制 定 规 范 的 互 操 作 计 划, 业 界 及 厂 商 都 采 用 这 一 自 下 而 上 的 实 用 方 法 通 过 实 现 和 互 操 作 制 定 技 术 规 范 法 定 的 标 准 化 工 作 是 一 个 自 上 而 下 的 过 程, 它 提 供 了 一 个 综 合 的 标 准 化 总 体 框 架, 行 业 界 可 用 来 组 合 和 集 成 OGC 的 规 范 这 些 在 国 际 标 准 化 工 作 中 所 做 的 最 初 努 力, 赢 得 了 国 际 地 图 制 图 和 地 理 学 界 对 地 理 信 息 标 准 化 的 必 要 性 及 价 值 的 认 可 和 接 受 与 以 往 的 ISO 技 术 委 员 会 不 同,ISO/TC 211 独 具 特 色 地 在 工 作 初 期 就 制 定 了 工 作 计 划, 其 中 包 括 并 行 制 定 的 集 成 的 20 个 地 理 信 息 系 列 标 准 尽 管 ISO 独 具 特 色 的 标 准 研 制 工 作 呈 现 加 快 的 态 势, 但 是 严 谨 地 研 制 ISO/TC 211 的 系 列 集 成 标 准, 可 以 提 高 该 系 列 标 准 的 互 操 作 性 欲 使 互 操 作 性 更 强, 需 要 在 抽 象 和 实 现 两 个 层 面 上 主 动 协 调 空 间 信 息 标 准 ISO/TC 211 和 OGC 在 空 间 信 息 标 准 方 面 的 积 极 合 作, 无 论 在 什 么 情 况 下 出 现, 都 将 有 助 于 最 大 限 度 地 减 少 技 术 重 叠 从 而 更 有 效 地 利 用 资 源 这 种 协 调 与 合 作 将 导 致 更 多 与 市 场 相 关 的 空 间 信 息 标 准 产 生, 并 对 所 有 相 关 方 起 到 引 领 作 用 随 着 对 空 间 数 据 和 地 理 信 息 价 值 认 识 的 不 断 提 升, 来 自 ISO 内 部 和 外 部 的 大 批 新 成 员 进 入 空 间 信 息 标 准 化 舞 台 这 就 需 要 进 行 结 构 化 分 工 与 协 调, 其 结 果 形 成 了 一 个 由 ISO/TC 211 主 席 领 导 的 空 间 信 息 标 准 化 和 互 操 作 联 合 指 导 工 作 组 由 此, 国 际 空 间 标 准 化 出 现 了 包 括 传 统 和 跨 学 科 创 新 应 用 的 新 议 程 ISO/TC 211 新 的 战 略 方 向 是 制 定 基 于 位 置 服 务 和 影 像 方 面 的 标 准 ISO/TC 211 的 标 准 化 计 划 按 照 特 征 可 分 为 三 代 : 第 一 代 第 二 代 第 三 代 空 间 数 据 标 准 基 于 位 置 的 服 务 及 影 像 标 准 信 息 社 会 领 域 专 用 标 准 框 架 9

10 地 理 信 息 社 会 面 临 的 标 准 化 挑 战 基 于 位 置 服 务 及 空 间 能 力 应 用 拓 展 自 2000 年 以 来, 许 多 采 集 处 理 管 理 分 发 和 使 用 地 理 信 息 的 机 构 越 来 越 多 地 将 网 络 服 务 集 成 到 其 运 行 环 境 中 新 千 年 伊 始, 预 期 在 地 理 信 息 领 域 乃 至 世 界 更 大 范 围 通 过 互 联 网 获 取 位 置 功 能 的 需 求 会 不 断 增 加, 伴 随 着 这 种 期 望 涌 现 了 无 线 和 移 动 应 用 基 于 位 置 的 产 品 服 务 以 及 解 决 方 案, 然 而, 结 果 有 些 令 人 失 望 但 出 现 在 新 世 纪 最 初 两 年 的 全 球 经 济 低 迷 最 终 结 束 了, 国 际 经 济 开 始 复 苏 并 恢 复 到 早 期 势 头 基 于 位 置 服 务 (LBS) 产 业 崛 起 的 前 提 是 电 信 企 业 的 资 金 支 持, 以 及 能 提 供 专 业 技 术 和 所 需 基 础 地 理 数 据 库 的 公 司 的 支 持 非 常 重 要 的 问 题 是 谁 为 基 于 位 置 的 服 务 付 费 通 常 消 费 者 以 基 本 月 租 外 加 使 用 费 为 LBS 付 费 的 模 式 不 足 以 吸 引 和 / 或 维 持 此 类 服 务, 额 外 从 电 信 公 司 得 到 的 补 贴 或 许 可 以 减 少 消 费 者 的 摇 摆 不 定 消 费 者 的 这 种 状 态 是 重 要 警 示, 它 意 味 着 消 费 者 会 受 价 格 和 / 或 提 供 的 服 务 选 项 等 方 面 的 影 响 而 更 换 移 动 运 营 商 随 着 新 世 纪 的 到 来,IDC, 作 为 地 理 空 间 信 息 产 业 与 市 场 的 首 席 观 察 员, 指 出 了 正 在 不 同 程 度 上 成 为 现 实 的 6 个 主 要 趋 势 : a) 与 单 纯 的 空 间 应 用 相 比, 空 间 信 息 市 场 (SIM) 更 多 的 是 具 有 空 间 功 能 的 业 务 应 用 ; b) 空 间 技 术 更 容 易 集 成 到 业 务 系 统 一 个 令 人 瞩 目 的 结 果 是 不 必 借 助 于 传 统 的 SIM 供 应 商, 业 务 系 统 就 能 够 增 加 空 间 功 能 ; c) 在 面 向 业 务 的 系 统 中, 空 间 功 能 从 属 于 其 他 业 务 功 能 ; d) 现 在 新 的 基 于 标 准 的 SIM 应 用 开 发 工 具 可 以 从 Oracle Microsoft 和 IBM 等 主 流 供 应 商 获 得 因 此, 广 泛 的 应 用 开 发 群 体 将 成 为 一 个 重 要 的 渠 道 ; e) 由 于 互 联 网 的 成 熟, 现 在 除 了 传 统 的 打 包 软 件 外, 地 理 空 间 信 息 的 能 力 还 可 以 作 为 一 种 服 务 提 供 ; f) 无 论 是 单 一 目 的 还 是 广 泛 集 成 的 空 间 应 用, 都 需 要 基 础 层 次 的 空 间 数 据 具 有 空 间 功 能 的 业 务 应 用 也 需 要 精 确 的 空 间 数 据 重 新 构 建 的 基 于 位 置 的 移 动 服 务 再 次 兴 起 许 多 占 有 市 场 份 额 的 产 业 部 门 都 获 益 于 交 互 式 获 取 空 间 信 息 和 服 务, 包 括 旅 行 和 旅 游 业 测 图 和 道 路 选 线 通 信 公 共 事 业 交 通 运 输 国 防 农 业 灾 害 管 理 和 公 共 安 全 库 存 管 理 真 实 与 虚 拟 环 境 建 模 和 游 戏, 以 及 需 要 空 间 信 息 的 电 子 商 务 10

11 基 于 位 置 的 服 务 或 基 于 位 置 的 移 动 服 务, 或 许 是 利 用 地 理 信 息 的 最 高 端 的 新 兴 技 术 许 多 分 析 家 预 计 该 领 域 市 场 巨 大 有 人 预 言, 跟 踪 路 径 发 现 与 定 向, 告 知 和 预 警 等 服 务 在 北 美 和 西 欧 都 将 有 巨 大 市 场 提 供 这 些 服 务 的 复 杂 价 值 链 中 会 涉 及 到 所 有 各 方 基 于 位 置 的 服 务 是 访 问 和 提 供 位 置 信 息 的 服 务 或 其 他 基 于 位 置 信 息 的 服 务 ( 通 过 组 合 硬 件 设 备 通 信 网 络 通 常 为 无 线 通 信 以 及 软 件 应 用 ) 移 动 定 位 系 统 和 面 向 应 用 的 位 置 服 务 的 区 别 是 : 前 者 是 确 定 移 动 终 端 的 位 置, 后 者 是 指 在 某 些 应 用 服 务 中 显 示 客 户 寻 找 的 目 标 位 置 含 有 GPS 芯 片 的 无 线 电 话 和 大 量 的 个 人 导 航 设 备 (PND), 特 别 是 车 载 导 航 设 备 无 疑 正 占 据 着 普 通 消 费 市 场 但 是, 互 联 网 巨 头 如 Microsoft, Yahoo 和 Google 在 提 供 基 于 网 络 的 地 图 位 置 方 向 卫 星 影 像 等 方 面 已 经 明 显 优 于 传 统 的 地 理 空 间 信 息 界 认 为 只 有 地 理 空 间 信 息 界 才 能 提 供 商 业 化 的 服 务 产 品 甚 至 标 准 的 自 满 态 度 被 证 明 是 完 全 错 误 的 对 这 个 领 域 的 专 业 知 识 知 之 甚 少 或 一 无 所 知 的 公 司 进 入 并 占 据 了 市 场, 而 且 在 数 量 上 占 有 绝 对 优 势, 他 们 创 建 了 事 实 标 准 最 近, 各 种 新 的 进 展 已 经 直 接 影 响 到 地 理 空 间 信 息 界 的 未 来 和 发 展 方 向 标 准 作 为 这 些 进 展 的 基 础, 在 塑 造 这 一 方 向 和 未 来 中 扮 演 了 重 要 角 色 互 联 网 GPS 以 及 移 动 通 信 对 地 理 信 息 应 用 的 影 响 从 传 统 测 图 地 理 学 和 基 于 位 置 服 务 的 应 用 到 更 广 泛 的 数 字 技 术 市 场 的 快 速 变 化 导 致 了 技 术 的 发 展 巨 大 数 字 技 术 市 场 的 消 费 者 在 期 待 得 到 在 哪 儿 这 样 基 本 问 题 的 答 案 时, 变 得 更 成 熟 且 更 有 空 间 意 识 上 述 变 化 或 变 革 正 随 着 地 理 空 间 应 用 中 开 源 软 件 的 发 展 不 断 加 强, 主 要 互 联 网 公 司 在 测 图 / 影 像 应 用 方 面 的 出 色 表 现, 以 及 Google Maps 的 开 放 式 应 用 程 序 接 口 (API) 的 发 布 加 剧 了 这 种 变 化 可 能 有 上 百 万 或 更 多 的 人 以 及 无 数 程 序 员 利 用 开 放 的 Google API 开 发 自 己 的 应 用 系 统 伴 随 着 Google Maps / Google Earth 还 有 其 他 一 些 产 品, 如 不 可 忽 视 的 Microsoft MapPoint 和 最 近 出 现 的 MSN Virtual Earth 由 ISO/TC 211 和 OGC 制 定 的 标 准 和 规 范 已 经 在 传 统 测 图 / 地 理 学 应 用 领 域 或 许 还 有 基 于 位 置 服 务 的 应 用 中 得 到 采 用 和 执 行 OGC 的 名 称 的 改 变, 即 由 开 放 地 理 信 息 系 统 联 盟 到 开 放 地 理 空 间 信 息 联 盟 反 映 出 了 这 一 变 化 但 是, 对 用 于 地 理 空 间 应 用 的 开 源 软 件 的 开 发 者 来 说, 他 们 了 解 这 些 标 准 和 规 范 吗? 如 果 不 了 解, 他 们 会 在 乎 吗? 如 果 广 泛 和 普 遍 地 使 用 这 些 标 准, 在 软 件 开 发 中 就 能 有 效 地 进 行 集 成 提 高 性 能 并 缩 短 开 发 时 间 2006 年 初, 开 源 地 理 空 间 信 息 基 金 会 成 立 值 得 注 意 的 一 个 例 外 是 地 理 空 间 信 息 应 用 开 源 软 件 (F/OSS FOSS 或 FLOSS(for Free/Libre/Open Source 11

12 Software)) GeoNetwork Opensource, 它 针 对 ISO 元 数 据 标 准 实 现 了 相 关 功 能 并 提 供 了 若 干 编 目 工 具 凭 借 巨 大 的 用 户 数 量 这 一 事 实,Google 与 Microsoft 完 全 控 制 了 庞 大 的 用 户 市 场, 这 些 用 户 对 我 们 神 圣 的 标 准 和 规 范 一 无 所 知 或 不 予 理 睬 这 些 公 司 能 在 瞬 间 形 成 事 实 标 准, 因 为 他 们 的 API 得 到 成 千 上 万 程 序 员 和 数 百 万 用 户 的 潜 在 支 持, 他 们 可 免 费 或 以 极 低 的 价 格 获 得 API 使 用 权 对 于 这 些 公 司 采 用 OGC 规 范 或 ISO/TC 211 标 准 的 最 初 调 查 结 果 表 明, 他 们 对 这 些 被 称 为 最 重 要 机 构 制 定 的 工 业 规 范 和 国 际 标 准 竟 然 令 人 尴 尬 地 毫 无 所 知 2006 年 5 月, 有 关 网 上 查 询 地 图 的 统 计 数 字 如 下 : Google 2600 万 美 国 访 问 者 Yahoo 2610 万 访 问 者 Mapquest 4350 万 访 问 者 2006 年 6 月 超 过 1 亿 人 下 载 了 Google Earth 软 件, 如 果 其 中 仅 有 1% 的 下 载 使 用 了 Google API, 这 就 意 味 着 大 约 1 百 万 用 户 轻 松 地 主 导 了 对 任 何 传 统 OGC 规 范 或 ISO 标 准 的 采 用 不 可 否 认,Google, Microsoft 和 Yahoo 在 为 公 众 提 供 地 图 影 像 和 导 航 服 务 方 面 极 为 成 功, 这 些 都 清 楚 地 表 明 基 于 位 置 的 服 务 有 市 场 2007 年 7 月, 作 为 世 界 上 为 汽 车 导 航 提 供 高 质 量 数 字 数 据 库 的 最 大 的 两 家 公 司 之 一 的 Tele Atlas 公 司, 以 2.8 亿 美 元 被 引 领 个 人 导 航 设 备 的 Tom Tom 公 司 收 购 下 面 的 销 售 统 计 和 预 测 数 据 呈 现 了 不 断 增 长 的 趋 势 2006 年 1700 万 PND 2007 年 3500 万 PND 2010 年 8300 万 PND 2007 年 10 月 Nokia 以 81 亿 美 元 收 购 了 另 一 家 引 领 导 航 数 据 库 开 发 的 Navteq 公 司, 诺 基 亚 享 有 了 全 球 移 动 手 机 市 场 36% 的 份 额 2006 年 有 3.46 亿 个 电 话 / 移 动 设 备, 随 着 将 基 于 位 置 的 服 务 功 能 添 加 到 手 机 中, 这 个 数 字 还 会 增 加 像 Google Microsoft Yahoo Tom Tom 和 Nokia 这 样 的 主 要 参 与 者 正 做 着 地 理 空 间 信 息 行 业 还 未 做 过 的 事 : 即 他 们 已 经 为 互 联 网 的 大 量 用 户 以 及 诸 如 PND 和 有 GPS 功 能 的 电 话 用 户 回 答 了 在 哪 儿 的 问 题, 而 且 正 在 提 供 基 于 位 置 的 产 品 和 服 务 症 结 在 哪 里 呢? 像 ISO/TC 211 和 OGC 这 样 的 组 织 一 直 在 制 定 标 准, 但 标 准 是 为 谁 制 定 的? ISO/TC 211 标 准 的 最 大 接 受 者 是 来 自 国 家 测 图 机 构 和 国 际 公 共 机 构 的 用 户, 包 括 专 业 人 士 科 学 界 以 及 联 合 国 这 样 的 国 际 非 政 府 组 织 OGC 有 许 多 成 员, 它 着 手 成 为 一 个 国 际 产 业 联 盟, 所 编 制 的 接 12

13 口 规 范 被 用 户 用 于 先 进 的 地 理 空 间 应 用 中 OGC 一 直 致 力 于 将 地 理 空 间 信 息 应 用 融 入 信 息 和 通 信 技 术 产 业 的 开 放 式 架 构 中 但 无 论 是 ISO/TC 211 还 是 OGC 制 定 的 标 准 / 规 范 目 前 似 乎 都 还 没 有 广 泛 用 于 开 源 软 件 的 开 发 或 直 接 集 成 到 Google Maps 的 开 放 APIs 中 事 实 上 ISO/TC 211 和 OGC 制 定 的 标 准 和 规 范 似 乎 仅 用 于 地 理 空 间 信 息 领 域 内 在 主 流 IT 环 境 中, 甚 至 不 了 解 OGC APIs 或 未 广 泛 使 用 这 就 意 味 着 消 费 者 和 地 理 空 间 业 界 采 用 了 不 同 系 列 的 标 准, 这 将 使 ISO/TC 211 和 OGC 面 临 巨 大 挑 战 该 怎 么 办? 我 们 需 要 引 起 基 于 互 联 网 应 用 的 程 序 管 理 者 开 发 者 和 使 用 者 的 注 意, 让 他 们 了 解 使 用 ISO/TC 211 标 准 和 OGC 规 范 的 效 用 及 优 势 如 果 能 早 些 这 样 做, 他 们 可 以 更 有 效 地 利 用 所 需 要 的 传 统 地 理 信 息 资 源, 最 终 实 现 其 应 用 此 外, 通 过 这 些 标 准 可 以 访 问 新 的 地 理 信 息 资 源 以 及 新 用 户 的 应 用 但 是, 即 使 在 地 理 空 间 信 息 业 内, 许 多 人 也 没 有 认 识 到 或 认 可 ISO/TC 211 标 准 是 建 立 和 支 持 国 家 区 域 和 全 球 的 空 间 数 据 基 础 设 施 快 速 发 展 的 基 础 例 如, 大 多 数 参 与 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 (GSDI) 建 设 的 国 家 是 发 展 中 国 家, 当 前 这 些 国 家 需 要 地 理 信 息 的 基 础 空 间 数 据 标 准 基 于 网 络 的 高 科 技 接 口 规 范 很 好, 但 是 对 大 多 数 发 展 中 国 家 来 说 为 时 尚 早, 这 些 规 范 需 要 与 基 础 空 间 数 据 标 准 结 合 使 用 或 者 以 后 使 用 可 望 这 一 观 点 有 助 于 提 高 对 这 些 重 大 问 题 的 认 识, 并 成 为 一 项 战 斗 号 令 面 对 新 的 数 据 和 应 用, 地 理 空 间 信 息 领 域 也 可 通 过 采 用 主 要 参 与 者 定 义 的 通 用 网 络 制 图 协 议 和 接 口, 在 世 界 范 围 扩 大 自 己 的 应 用 领 域 和 数 据 最 终, 这 些 互 联 网 巨 头 将 不 得 不 访 问 经 全 世 界 努 力 生 产 的 地 理 空 间 数 据 包 括 国 家 测 图 机 构 和 其 他 组 织 采 用 ISO/TC 211 制 定 的 数 据 标 准 生 产 的 数 据 为 了 保 持 平 衡, 可 以 预 感 到, 互 联 网 巨 头 们 最 终 将 需 要 传 统 的 地 理 信 息 标 准 但 对 他 们 来 说, 以 空 间 数 据 基 础 设 施 (SDIs) 的 核 心 基 础 数 据 集 为 代 表 的 多 数 空 间 数 据 不 一 定 是 必 需 的 或 相 关 的, 因 为 他 们 需 要 的 是 黄 页 数 据, 这 些 数 据 可 由 商 业 数 据 公 司 获 取 和 实 现 地 理 编 码 所 以, 他 们 很 长 一 段 时 期 不 需 要 或 完 全 不 需 要 基 础 地 图 的 精 确 数 字 制 图 界 线 自 然 资 源 以 及 其 他 传 统 的 地 理 数 据 集 但 是, 由 于 他 们 目 前 正 致 力 于 获 取 很 大 比 例 尺 的 城 市 和 农 村 环 境 地 理 参 照 数 据, 这 些 数 据 可 与 空 间 数 据 基 础 设 施 相 关 的 框 架 数 据 集 共 享 和 集 成, 所 以 当 这 些 商 业 公 司 和 空 间 数 据 基 础 设 施 在 各 种 层 次 上 进 行 数 据 集 成 时, 双 方 肯 定 都 需 要 数 据 接 口 不 论 支 持 哪 一 方 的 观 点, 在 很 长 一 段 时 期 内,ISO/TC 211 制 定 的 空 间 数 据 标 准 都 将 是 国 家 测 图 机 构 专 业 协 会 以 及 联 合 国 这 样 的 非 政 府 组 织 普 遍 使 用 的 标 准 此 外,ISO/TC 211 的 标 准 正 在 成 为 地 理 空 间 信 息 界 技 术 领 域 标 准 化 的 框 架 13

14 ISO/TC 211 的 A 级 联 络 员 基 本 上 构 成 了 ISO/TC 211 标 准 用 户 群 体 的 核 心 ISO/TC 211 用 户 群 体 ISO/TC 211 A 级 联 络 员 对 地 观 测 卫 星 委 员 会 / 信 息 系 统 和 服 务 工 作 组 (CEOS/WGISS) 数 字 地 理 空 间 信 息 工 作 组 (DGIWG) 欧 洲 地 理 信 息 组 织 (EuroGeographics) 联 合 研 究 中 心 ( 欧 洲 委 员 会 )(JRC) 欧 洲 航 天 局 (ESA) 欧 洲 空 间 数 据 研 究 网 络 (EuroSDR) 联 合 国 粮 农 组 织 (FAO/UN) 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 (GSDI) 电 器 与 电 子 工 程 师 学 会 ( 美 国 ) 地 球 科 学 和 遥 感 学 会 (IEEE GRSS) 国 际 大 地 测 量 协 会 (IAG) 国 际 油 气 生 产 商 协 会 (OGP) 国 际 制 图 协 会 (ICA) 国 际 民 航 组 织 (ICAO) 国 际 测 量 师 联 合 会 (FIG) 国 际 海 道 测 量 局 (IHB) 国 际 摄 影 测 量 与 遥 感 学 会 (ISPRS) 全 球 测 图 国 际 指 导 委 员 会 (ISCGM) 开 放 地 理 空 间 信 息 联 盟 (OGC) 泛 美 史 地 学 会 (PAIGH) 亚 太 地 区 地 理 信 息 系 统 基 础 设 施 常 设 委 员 会 (PCGIAP) 美 洲 空 间 数 据 基 础 设 施 常 设 委 员 会 (PC IDEA) 南 极 研 究 科 学 委 员 会 (SCAR) 联 合 国 欧 洲 经 济 委 员 会 (UN ECE) 统 计 司 联 合 国 非 洲 经 济 委 员 会 (UN ECA) 14

15 联 合 国 地 理 信 息 工 作 组 (UNGIWG) 联 合 国 地 名 专 家 组 (UNGEGN) 万 国 邮 政 联 盟 (UPU) 世 界 气 象 组 织 (WMO) 值 得 指 出 的 是, 以 下 几 个 A 级 联 络 员 积 极 采 用 和 执 行 了 ISO/TC 211 的 标 准 : 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 (GSDI) 2001 年 5 月 召 开 的 第 五 届 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 大 会 将 GSDI 定 义 为 : 全 球 空 间 数 据 基 础 设 施 是 国 家 与 组 织 为 开 发 和 利 用 可 互 操 作 的 数 字 地 理 数 据 和 技 术, 以 满 足 各 尺 度 多 种 目 的 的 决 策 支 持 而 进 行 的 协 调 行 动, 它 将 提 升 对 配 套 政 策 公 共 标 准 和 有 效 机 制 的 意 识 和 实 现 程 度 有 50 多 个 国 家 正 在 开 展 国 家 空 间 数 据 基 础 设 施 建 设 这 些 指 导 方 针 强 调 全 球 标 准 的 重 要 性, 并 指 出 ISO 的 工 作 是 建 设 空 间 数 据 基 础 设 施 的 基 础 GSDI 现 已 成 为 ISO/TC 211 的 A 级 联 络 员 GSDI 也 与 联 合 国 保 持 着 密 切 合 作 联 合 国 地 理 信 息 工 作 组 (UNGIWG) 联 合 国 对 地 理 信 息 的 兴 趣 是 广 泛 的, 已 明 显 地 扩 展 到 联 合 国 的 各 个 部 门 由 33 个 联 合 国 机 构 组 成 的 联 合 国 地 理 信 息 工 作 组, 是 为 满 足 维 和 行 动 可 持 续 发 展 和 消 除 贫 困 的 需 要 建 立 的 该 工 作 组 与 ISO/TC 211 合 作, 采 用 ISO 制 定 的 标 准, 是 ISO/TC 211 的 A 级 联 络 员 欧 洲 空 间 信 息 基 础 设 施 (INSPIRE) 最 近, 欧 盟 委 员 会 制 定 了 涉 及 约 30 个 欧 盟 国 家, 称 为 欧 洲 空 间 信 息 基 础 设 施 (INSPIRE) 的 计 划 INSPIRE 初 步 的 目 标 是 生 产 协 调 的 和 高 质 量 的 地 理 数 据 和 易 于 使 用 的 信 息, 用 于 准 确 地 描 述 实 施 监 测 和 评 估 社 会 政 策, 以 及 便 于 公 众 访 问 有 关 地 方 区 域 国 家 以 及 全 球 的 环 境 信 息 INSPIRE 确 认 将 ISO 标 准 作 为 其 工 作 的 基 础 15

16 上 述 这 些 组 织 与 其 他 全 球 地 理 信 息 组 织 构 成 了 ISO/TC 211 标 准 的 传 统 用 户 当 前, ISO/TC 211 已 着 手 向 其 用 户 开 展 推 广 活 动, 使 他 们 能 从 这 些 国 际 投 资 制 定 的 标 准 中 获 益 尽 管 很 多 但 并 非 全 球 所 有 的 地 理 信 息 界 都 充 分 了 解 ISO/TC 211 的 标 准, 不 过 已 有 许 多 用 户 正 采 用 ISO/TC 211 标 准 只 有 当 人 们 在 地 理 信 息 的 各 种 应 用 活 动 中 使 用 ISO/TC 211 标 准, 才 会 全 面 认 识 这 些 标 准 的 益 处 作 为 保 障 ISO/TC 211 标 准 具 有 较 长 生 命 力 的 一 种 战 略 投 资, 有 必 要 倡 导 在 ISO/TC 211 和 全 球 机 构 之 间 达 成 共 识 : 承 认 ISO/TC 211 标 准 是 其 地 理 信 息 标 准 化 的 基 础 并 将 其 制 度 化 Henry Tom 副 主 席 ISO/TC 211 对 外 联 络 咨 询 工 作 组 2009 年 夏 16

17 ISO/TC 211 已 发 布 标 准 的 综 述 本 文 是 关 于 ISO/TC 211 制 定 并 已 发 布 的 标 准 和 技 术 规 范 的 综 述 性 文 件 文 中 提 取 了 这 些 标 准 的 部 分 内 容 并 作 少 量 编 辑, 对 其 逐 一 作 了 简 要 说 明 这 些 标 准 被 分 成 以 下 6 组 各 组 中 通 用 标 准 在 前, 相 关 的 具 体 标 准 在 后 地 理 信 息 标 准 化 的 基 础 架 构 标 准 ISO 地 理 信 息 参 考 模 型 ISO/TS ISO/TS 地 理 信 息 概 念 模 式 语 言 地 理 信 息 术 语 ISO 地 理 信 息 致 性 测 试 ISO 地 理 信 息 专 用 标 准 地 理 信 息 数 据 模 型 标 准 ISO 地 理 信 息 应 用 模 式 规 则 ISO 地 理 信 息 空 间 模 式 ISO 地 理 信 息 核 心 空 间 模 式 ISO 地 理 信 息 数 据 覆 盖 的 几 何 与 函 数 模 式 ISO 地 理 信 息 时 间 模 式 ISO 地 理 信 息 运 动 要 素 模 式 ISO 地 理 信 息 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 ISO 地 理 信 息 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 地 理 信 息 管 理 标 准 ISO 地 理 信 息 要 素 编 目 方 法 ISO 地 理 信 息 元 数 据 ISO 地 理 信 息 质 量 原 则 ISO 地 理 信 息 质 量 评 价 过 程 ISO 地 理 信 息 数 据 产 品 规 范 17

18 ISO 地 理 信 息 项 目 注 册 规 程 ISO/TS ISO/TS 地 理 信 息 大 地 测 量 代 码 与 参 数 地 理 信 息 数 据 质 量 度 量 地 理 信 息 服 务 标 准 ISO 地 理 信 息 服 务 ISO 地 理 信 息 定 位 服 务 ISO 地 理 信 息 图 示 表 达 ISO 地 理 信 息 简 单 要 素 访 问 第 1 部 分 : 通 用 架 构 ISO 地 理 信 息 简 单 要 素 访 问 第 2 部 分 :SQL 实 现 ISO 地 理 信 息 网 络 地 图 服 务 器 接 口 ISO 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 参 考 模 型 ISO 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 跟 踪 与 导 航 ISO 地 理 信 息 基 于 位 置 服 务 多 模 式 路 径 规 划 与 导 航 地 理 信 息 编 码 标 准 ISO 地 理 信 息 编 码 ISO 6709 基 于 坐 标 的 地 理 位 置 标 准 表 示 方 法 ISO 地 理 信 息 地 理 标 记 语 言 (GML) ISO/TS 地 理 信 息 元 数 据 XML 模 式 实 现 特 定 专 题 领 域 标 准 ISO/TS 地 理 信 息 参 考 模 型 第 2 部 分 : 影 像 ISO 地 理 信 息 元 数 据 第 2 部 分 : 影 像 与 格 网 数 据 扩 展 18

19 基 础 架 构 标 准 本 组 标 准 为 后 续 地 理 信 息 标 准 化 工 作 提 供 了 基 础 框 架 ISO 描 述 了 开 展 地 理 信 息 标 准 化 工 作 的 标 准 化 环 境 ISO/TS 为 地 理 信 息 标 准 化 确 定 了 适 合 地 理 信 息 特 点 的 概 念 模 式 语 言, 并 说 明 了 语 言 的 使 用 方 法 ISO/TS 指 出 了 定 义 地 理 信 息 领 域 术 语 的 一 套 方 法 ISO 规 定 了 描 述 地 理 信 息 产 品 和 服 务 与 ISO/TC 211 标 准 符 合 程 度 的 一 般 原 则 ISO 规 定 了 如 何 构 造 ISO/TC 211 标 准 的 专 用 标 准 19

20 ISO 19101:2002 地 理 信 息 参 考 模 型 该 国 际 标 准 是 一 个 针 对 结 构 化 的 地 理 信 息 标 准 的 指 南, 有 利 于 数 字 地 理 信 息 的 广 泛 应 用 该 参 考 模 型 描 述 了 地 理 信 息 标 准 化 工 作 的 总 体 需 求, 以 及 编 制 和 使 用 地 理 信 息 标 准 的 基 本 原 则 在 说 明 这 些 需 求 和 原 则 时, 该 参 考 模 型 给 出 了 地 理 信 息 与 已 有 的 和 新 兴 的 数 字 信 息 技 术 和 应 用 集 成 的 标 准 化 构 想 该 参 考 模 型 使 用 的 概 念 源 于 ISO/IEC TR 确 定 标 准 化 需 求 的 ISO/IEC 开 放 系 统 环 境 (OSE) 方 法 ISO/IEC 描 述 的 IEC 开 放 分 布 式 处 理 (ODP) 参 考 模 型 以 及 其 它 相 关 的 ISO 标 准 和 技 术 报 告 ISO/TC 211 系 列 标 准 的 重 点 是 : a) 以 数 据 管 理 和 数 据 交 换 为 目 标, 定 义 地 理 信 息 的 基 本 语 义 和 结 构 ; b) 以 数 据 处 理 为 目 标, 定 义 地 理 信 息 服 务 的 组 件 及 其 行 为 因 此, 域 参 考 模 型 ( 图 1) 和 架 构 参 考 模 型 ( 图 2) 构 成 了 参 考 模 型 的 两 个 主 要 组 成 部 分 域 参 考 模 型 规 定 了 地 理 信 息 内 容 与 结 构 的 高 层 表 示 和 描 述 ; 架 构 参 考 模 型 描 述 了 由 计 算 机 系 统 提 供 用 于 处 理 地 理 信 息 的 通 用 服 务 的 类 型, 并 列 举 了 用 于 实 现 服 务 互 操 作 的 服 务 接 口 域 参 考 模 型 的 关 键 元 素 是 : 数 据 集 应 用 模 式 和 元 数 据 集 数 据 集, 包 括 以 下 内 容 : a) 要 素, 包 含 要 素 属 性 要 素 关 系 和 要 素 操 作 ; b) 描 述 要 素 空 间 特 征 的 空 间 对 象, 或 是 在 定 义 的 空 间 内 建 立 某 一 位 置 与 其 属 性 间 关 联 关 系 的 复 杂 数 据 结 构 ; c) 空 间 对 象 时 空 位 置 的 描 述 应 用 模 式, 描 述 了 数 据 集 的 语 义 结 构 确 定 了 完 整 描 述 数 据 集 中 地 理 信 息 所 需 的 空 间 对 象 类 型 和 参 照 系 统 应 用 模 式 中 还 包 括 了 数 据 质 量 元 素 和 数 据 质 量 概 述 元 素 元 数 据 集, 使 用 户 可 以 查 询 评 价 比 较 和 订 购 地 理 数 据 它 描 述 了 数 据 集 中 地 理 信 息 的 管 理 组 织 内 容 和 质 量 元 数 据 集 中 可 以 包 含 或 引 用 地 理 数 据 集 的 应 用 模 式, 也 可 以 包 含 或 引 用 要 素 目 录, 这 些 要 素 目 录 中 含 有 应 用 模 式 中 用 到 的 概 念 定 义 ISO 元 数 据 模 式 规 范 了 元 数 据 集 的 结 构 20

21 图 1 ISO 域 参 考 模 型 的 高 层 视 图 架 构 参 考 模 型 ( 图 2) 定 义 了 地 理 信 息 服 务 的 结 构 以 及 确 定 这 些 服 务 标 准 化 需 求 的 方 法 该 模 型 有 助 于 理 解 ISO 系 列 不 同 标 准 中 定 义 的 服 务 类 型 和 区 分 这 些 服 务 与 其 它 信 息 技 术 服 务 的 差 异 21

22 图 2 ISO 架 构 参 考 模 型 说 明 : API 应 用 程 序 接 口 G 地 理 的 HTI 人 机 技 术 接 口 IT 信 息 技 术 ISI 信 息 服 务 接 口 HS 人 机 交 互 服 务 CSI 通 讯 服 务 接 口 MS 模 型 管 理 服 务 NNI 网 络 与 网 络 接 口 WS 工 作 流 / 任 务 服 务 SS PS 系 统 管 理 服 务 处 理 服 务 CS 通 讯 服 务 22

23 ISO/TS 19103:2005 地 理 信 息 概 念 模 式 语 言 该 技 术 规 范 包 括 两 方 面 的 内 容 : 第 一, 选 择 一 种 能 满 足 精 确 表 达 地 理 信 息 要 求 的 概 念 模 式 语 言 (CSL) 该 技 术 规 范 确 定 将 统 一 建 模 语 言 (UML) 的 静 态 结 构 图 与 相 关 的 对 象 约 束 语 言 (OCL) 以 及 一 组 基 本 类 型 定 义 结 合 起 来, 作 为 地 理 信 息 规 范 的 概 念 模 式 语 言 ; 第 二, 为 如 何 利 用 UML 建 立 作 为 实 现 互 操 作 基 础 的 地 理 信 息 和 服 务 模 型 提 供 指 南 第 6 章 包 括 了 该 技 术 规 范 的 主 要 技 术 内 容 6.1 和 6.2 介 绍 了 UML 的 一 般 用 法,6.3 和 6.4 描 述 了 基 于 UML 基 本 规 则 的 类 和 属 性 因 为 标 准 UML 不 指 定 具 体 数 据 类 型 的 使 用, 所 以 在 6.5 中 说 明 了 数 据 类 型 和 6.8 提 供 了 更 多 有 关 使 用 UML 模 型 描 述 地 理 信 息 的 内 容 6.9 定 义 了 可 选 属 性 及 关 联 的 惯 用 方 法 6.10 说 明 了 命 名 规 则 该 技 术 规 范 中 定 义 的 数 据 类 型 通 常 由 开 发 环 境 的 数 据 定 义 语 言 定 义 每 种 数 据 类 型 都 可 用 多 种 逻 辑 等 价 形 式 表 达 这 里 给 出 的 等 价 形 式 并 不 意 味 着 只 能 在 所 选 的 开 发 环 境 中 使 用 本 土 的 其 他 等 价 形 式 这 里 出 现 的 大 部 分 类 型 和 模 板 在 ISO/IEC 中 都 有 等 价 定 义 基 本 数 据 类 型 可 以 分 成 三 种 : a) 基 本 类 型 : 表 示 值 的 基 本 类 型, 例 如 字 符 串 整 型 布 尔 型 日 期 型 时 间 型 等 ; b) 实 现 和 集 合 类 型 : 实 现 和 表 达 结 构 的 类 型, 如 名 称 和 记 录, 以 及 表 示 其 他 类 型 多 次 出 现 的 类 型, 例 如 集 合 包 和 序 列 ; c) 派 生 类 型 : 度 量 类 型 和 度 量 单 位 基 本 类 型 为 抽 象 类 型 ; 各 种 子 类 型 可 以 通 过 实 现 和 编 码 映 射 恰 当 地 表 示 23

24 ISO/TS 19104:2008 地 理 信 息 术 语 该 技 术 规 范 为 收 集 和 维 护 地 理 信 息 领 域 的 术 语 提 供 了 指 南 它 确 立 了 ISO/TC 211 制 定 的 其 他 地 理 信 息 标 准 中 术 语 概 念 选 取 的 准 则, 规 定 了 术 语 记 录 的 结 构, 说 明 了 撰 写 术 语 定 义 的 原 则 该 技 术 规 范 及 以 术 语 库 形 式 收 集 的 GIS 术 语, 将 作 为 术 语 定 义 者 和 使 用 者 间 共 享 语 言 的 一 个 重 要 依 据 该 技 术 规 范 定 义 了 词 汇 表 中 包 含 术 语 概 念 的 准 则, 规 定 了 应 记 录 的 术 语 数 据, 并 且 首 次 引 入 了 适 于 电 子 术 语 库 持 续 维 护 的 一 组 概 念 和 定 义 该 技 术 规 范 说 明 了 术 语 条 目 的 结 构 和 需 要 记 录 的 术 语 数 据 类 型 此 外, 还 说 明 了 在 ISO 10241:1992 和 ISO 704:2000 中 已 提 及 的 撰 写 术 语 定 义 的 原 则 附 录 A 是 术 语 库 维 护 的 指 南 附 录 B 是 术 语 列 表, 所 列 术 语 选 自 ISO/TC 211 制 定 的 国 际 标 准 技 术 规 范 及 其 它 资 料, 目 的 是 使 地 理 信 息 术 语 的 使 用 和 解 释 保 持 一 致 所 有 感 兴 趣 的 人 和 机 构 都 可 免 费 使 用 24

25 ISO 19105:2000 地 理 信 息 一 致 性 测 试 该 国 际 标 准 规 定 了 测 试 的 框 架 概 念 和 方 法 论, 以 及 声 称 与 ISO 地 理 信 息 系 列 标 准 一 致 时 要 满 足 的 条 件 它 为 确 定 抽 象 测 试 套 件 (ATS) 和 定 义 一 致 性 测 试 过 程 提 供 了 框 架 一 致 性 可 以 声 称 是 针 对 数 据 软 件 产 品 或 服 务 的, 也 可 以 是 针 对 包 括 专 用 或 实 用 标 准 的 规 范 的 用 于 ISO/TC 211 相 关 标 准 的 抽 象 测 试 套 件 (ATS) 框 架 是 标 准 化 的 ATS 的 标 准 化 需 要 国 际 通 用 的 定 义 和 公 认 的 测 试 方 法 论, 以 及 适 当 的 测 试 方 法 和 过 程 该 国 际 标 准 还 规 定 了 测 试 方 法, 但 是 任 何 机 构 如 果 计 划 使 用 该 国 际 标 准 定 义 的 测 试 方 法 都 应 慎 重 考 虑 其 适 用 性 的 限 制 一 致 性 测 试 不 包 括 稳 健 性 测 试 验 收 测 试 和 性 能 测 试, 因 为 地 理 信 息 系 列 标 准 对 这 些 方 面 不 做 要 求 该 国 际 标 准 的 主 要 结 构 如 下 : 第 5 章 中 给 出 了 一 致 性 总 体 框 架, 该 框 架 含 有 一 致 性 实 现 的 定 义 第 6 章 描 述 了 一 致 性 测 试 方 法 论 第 7 章 讨 论 了 测 试 与 ISO 地 理 信 息 标 准 一 致 的 可 能 的 测 试 方 法 第 8 章 论 述 了 ATS( 抽 象 测 试 套 件 ) 与 EST( 可 执 行 测 试 套 件 ) 之 间 的 关 系 最 后 给 出 了 一 致 性 测 试 的 有 关 参 考 文 献 附 录 A 提 供 了 撰 写 一 致 性 条 款 的 指 南 和 相 关 模 板 25

26 ISO 19106:2004 地 理 信 息 专 用 标 准 ISO 地 理 信 息 标 准 定 义 了 多 种 描 述 管 理 和 处 理 地 理 空 间 数 据 的 模 型 在 这 些 标 准 中, 有 些 创 建 元 素, 有 些 阐 述 其 结 构 和 规 则 不 同 的 用 户 对 使 用 或 执 行 这 些 元 素 和 规 则 有 不 同 的 需 求, 因 此 需 要 以 专 用 标 准 的 方 式 明 确 标 识 和 记 录 ISO 地 理 信 息 标 准 的 特 定 子 集 该 国 际 标 准 旨 在 定 义 ISO/TC 211 制 定 的 ISO 地 理 信 息 标 准 的 专 用 标 准 概 念, 并 为 制 定 这 类 专 用 标 准 提 供 指 南 只 有 当 要 制 定 的 专 用 标 准 的 各 组 成 部 分 满 足 该 国 际 标 准 对 专 用 标 准 的 定 义, 才 能 按 照 该 国 际 标 准 描 述 的 机 制 建 立 和 管 理 这 些 专 用 标 准 可 以 采 用 ISO 标 准 化 程 序 制 定 为 国 际 标 准 ; 该 国 际 标 准 也 为 国 家 级 ( 或 其 他 层 级 ) 的 专 用 标 准 的 建 立 管 理 和 标 准 化 提 供 指 南 该 国 际 标 准 规 定 了 两 类 一 致 性 当 专 用 标 准 是 ISO 地 理 信 息 标 准 ( 或 者 还 有 其 他 ISO 标 准 ) 的 纯 子 集 时, 满 足 第 一 类 一 致 性 第 二 类 一 致 性 允 许 专 用 标 准 包 含 在 基 础 标 准 允 许 的 范 围 内 扩 展 的 内 容, 且 允 许 非 ISO 地 理 信 息 标 准 作 为 专 用 标 准 的 部 分 内 容 专 用 标 准 可 由 基 础 标 准 的 条 款 类 选 项 和 参 数 组 成, 或 由 其 它 专 用 标 准 组 成 该 国 际 标 准 说 明 了 专 用 标 准 的 编 制 过 程, 不 包 括 注 册 附 录 B 给 出 了 专 用 标 准 的 示 例 一 个 专 用 标 准 : a) 对 基 础 标 准 定 义 的 选 项 的 选 取 可 以 限 定 在 达 到 专 用 标 准 目 标 所 必 需 的 程 度 ; 可 以 保 留 基 础 标 准 的 选 项 作 为 专 用 标 准 的 选 项 ; b) 不 宜 规 定 任 何 与 引 用 的 基 础 标 准 相 矛 盾 或 导 致 不 一 致 的 要 求 ; c) 可 包 含 与 引 用 的 基 础 标 准 一 致 但 更 具 体 且 不 超 出 其 范 围 的 要 求 因 此, 根 据 定 义, 与 专 用 标 准 一 致 隐 含 着 与 其 所 引 用 的 基 础 标 准 集 一 致 但 是, 与 基 础 标 准 集 保 持 一 致, 并 不 一 定 意 味 着 与 某 一 专 用 标 准 一 致 第 7 章 说 明 了 专 用 标 准 的 目 的, 第 8 章 说 明 了 专 用 标 准 如 何 引 用 基 础 标 准, 第 9 章 说 明 了 专 用 标 准 的 内 容, 第 10 章 说 明 了 一 致 性 要 求, 第 11 章 说 明 了 标 识 专 用 标 准 的 方 法, 第 12 章 描 述 了 专 用 标 准 的 文 档 结 构, 第 13 章 说 明 了 制 定 和 采 用 专 用 标 准 的 过 程 26

27 数 据 模 型 标 准 本 组 标 准 是 以 ISO19101 的 域 参 考 模 型 为 基 础 建 立 的 这 些 标 准 提 供 了 一 系 列 抽 象 的 概 念 模 式, 用 于 描 述 作 为 地 理 信 息 元 素 的 要 素 的 基 本 组 成 部 分 ISO 详 述 了 将 这 些 组 成 部 分 集 成 为 要 素 的 通 用 要 素 模 型, 还 提 供 了 在 应 用 模 式 中 进 行 集 成 的 规 则 ISO 规 定 了 以 几 何 和 / 或 拓 扑 单 形 复 合 形 式 表 达 要 素 空 间 特 征 的 UML 类 ISO 规 定 了 表 达 要 素 时 间 特 征 的 UML 类, 还 规 定 了 描 述 有 关 时 间 参 照 系 的 类 ISO 提 供 了 表 达 空 间 信 息 的 另 一 种 模 式 数 据 覆 盖, 数 据 覆 盖 中 非 空 间 的 属 性 直 接 赋 予 几 何 对 象 而 不 是 组 成 这 些 对 象 的 要 素 ISO 对 ISO 进 行 了 扩 展, 以 支 持 描 述 运 动 的 几 何 对 象 ISO 是 ISO 的 专 用 标 准, 它 仅 限 于 用 0 维 1 维 或 2 维 等 简 单 的 几 何 单 形 描 述 要 素 27

28 ISO 19109:2005 地 理 信 息 应 用 模 式 规 则 该 国 际 标 准 定 义 了 创 建 和 记 录 应 用 模 式 的 规 则, 包 括 要 素 定 义 的 原 则 应 用 模 式 为 一 个 或 多 个 应 用 所 需 的 数 据 结 构 和 内 容 提 供 了 形 式 化 的 描 述 方 法 应 用 模 式 包 含 对 地 理 数 据 和 其 他 相 关 数 据 的 描 述 地 理 数 据 的 一 个 基 本 概 念 就 是 要 素 应 用 模 式 定 义 了 : a) 数 据 的 内 容 与 结 构 ; b) 通 过 应 用 进 行 的 数 据 控 制 与 处 理 操 作 应 用 模 式 的 目 的 有 两 个 : a) 提 供 一 种 计 算 机 可 读 的 定 义 数 据 结 构 的 数 据 描 述, 以 适 用 于 自 动 化 的 数 据 管 理 ; b) 通 过 记 录 某 一 特 定 应 用 领 域 的 数 据 内 容, 达 到 共 同 和 正 确 理 解 数 据 的 目 的, 从 而 能 够 准 确 地 从 数 据 中 检 索 信 息 该 国 际 标 准 没 有 将 应 用 模 式 标 准 化, 它 仅 定 义 了 以 一 致 的 方 式 创 建 应 用 模 式 的 规 则 ( 包 括 要 素 定 义 的 一 致 ), 以 便 在 不 同 用 户 不 同 系 统 和 不 同 位 置 之 间 实 现 地 理 数 据 的 获 取 处 理 分 析 访 问 表 达 和 传 输 应 用 模 式 用 概 念 模 式 语 言 (CSL) 表 示 第 7 章 包 括 一 个 用 UML 表 示 的 通 用 要 素 模 型 (GFM), 用 于 定 义 描 述 要 素 类 型 所 需 要 的 概 念 可 在 要 素 目 录 中 记 录 要 素 类 型 定 义, 这 些 定 义 可 以 用 于 应 用 模 式 在 ISO 系 列 的 其 他 标 准 中 定 义 了 可 重 复 使 用 的 概 念 模 式 的 模 块, 这 些 模 块 可 集 成 到 一 个 应 用 模 式 中 第 8 章 给 出 了 将 预 定 义 的 模 块 集 成 到 UML 概 念 模 式 的 主 要 原 则 7.3 条 通 过 GFM( 图 3) 标 识 和 描 述 了 用 于 定 义 要 素 的 概 念 以 及 这 些 概 念 是 如 何 关 联 的 GFM 是 一 个 从 地 理 视 角 对 现 实 世 界 分 类 的 概 念 模 型 UML 有 其 自 身 的 概 念 模 型 ( 元 模 型 ) 由 于 GFM 和 UML 元 模 型 都 用 于 分 类, 因 此 其 概 念 非 常 相 似, 但 是 它 们 之 间 有 一 个 大 的 区 别 : 即 GFM 是 要 素 分 类 的 基 础, 而 UML 元 模 型 是 任 意 类 型 分 类 的 基 础 待 分 类 的 事 物 我 们 称 之 为 要 素 ; 要 素 类 型 之 间 的 关 系 是 要 素 关 联 类 型 和 要 素 继 承 要 素 类 型 的 特 性 包 括 要 素 属 性 要 素 操 作 和 要 素 关 联 角 色 GFM 是 要 素 类 型 的 元 模 型 除 了 名 称 和 描 述 外, 要 素 类 型 还 可 根 据 其 特 性 进 行 定 义, 如 : a) 要 素 属 性 ; b) 作 为 要 素 类 型 特 征 的 要 素 关 联 角 色 ; 28

29 c) 已 定 义 的 要 素 类 型 的 行 为 所 有 这 些 概 念 都 表 示 为 GFM 中 UML 元 类 此 外, 还 定 义 了 以 下 一 些 概 念 : a) 要 素 类 型 与 其 自 身 或 其 他 要 素 类 型 之 间 的 要 素 关 联 ; b) 与 其 他 要 素 类 型 的 泛 化 和 特 化 关 系 ; c) 要 素 类 型 的 限 制 图 3 通 用 要 素 模 型 摘 要 应 用 模 式 服 务 于 两 种 目 的 首 先, 对 某 一 特 定 应 用 领 域 中 的 数 据 内 容 和 结 构 达 成 共 同 和 正 确 的 理 解 ; 其 次, 为 实 现 数 据 管 理 的 自 动 化, 提 供 计 算 机 可 读 的 模 式 这 两 个 任 务 隐 含 着 一 个 创 建 应 用 模 式 的 渐 进 过 程 这 些 步 骤 简 述 如 下 : 29

30 a) 潜 在 应 用 领 域 ( 论 域 ) 的 需 求 调 查 ; b) 用 通 用 要 素 模 型 中 定 义 的 概 念 建 立 一 个 应 用 概 念 模 型, 包 括 确 定 要 素 类 型, 要 素 属 性 和 约 束 条 件 ; c) 按 照 该 国 际 标 准 定 义 的 规 则, 用 形 式 化 的 建 模 语 言 ( 例 如 UML 和 OCL) 描 述 应 用 模 式 ; d) 将 形 式 化 的 应 用 模 式 与 其 他 标 准 化 模 式 ( 空 间 模 式 质 量 模 式 等 ) 集 成 为 一 个 完 整 的 应 用 模 式 这 个 过 程 需 要 两 个 规 则 集 : a) 如 何 将 通 用 要 素 模 型 概 念 表 达 的 要 素 类 型 映 射 到 应 用 模 式 的 形 式 化 表 达 中 ; b) 如 何 使 用 其 他 ISO 系 列 国 际 标 准 中 定 义 的 模 式 采 用 形 式 化 语 言 明 确 和 一 致 地 表 达 模 型 有 利 于 应 用 的 实 现 该 国 际 标 准 的 规 范 性 部 分 采 用 统 一 建 模 语 言 (UML) 作 为 描 述 应 用 模 式 的 形 式 化 语 言 第 8 章 中 定 义 的 规 则 以 UML 的 形 式 表 示 30

31 ISO 19107:2003 地 理 信 息 空 间 模 式 该 国 际 标 准 提 供 的 概 念 模 式 用 于 描 述 与 处 理 地 理 要 素 的 空 间 特 性 要 素 是 对 现 实 世 界 现 象 的 抽 象, 如 果 要 素 与 地 球 上 的 位 置 相 关 就 称 其 为 地 理 要 素 矢 量 数 据 由 几 何 单 形 与 拓 扑 单 形 组 成 单 个 或 组 合 的 几 何 单 形 和 拓 扑 单 形 构 成 了 表 达 地 理 要 素 空 间 特 征 的 对 象 该 国 际 标 准 仅 涉 及 矢 量 数 据 在 该 国 际 标 准 定 义 的 模 型 中, 空 间 特 征 通 过 一 个 或 多 个 空 间 属 性 描 述, 这 些 空 间 属 性 的 值 通 过 几 何 对 象 (GM_Object) 或 拓 扑 对 象 (TP_Object) 获 得 几 何 上 通 过 坐 标 和 数 学 函 数 定 量 化 地 描 述 要 素 的 维 数 位 置 尺 寸 形 状 方 向 等 空 间 特 征 描 述 对 象 几 何 特 征 的 数 学 函 数 取 决 于 定 义 空 间 位 置 的 坐 标 参 照 系 类 型 当 地 理 信 息 从 一 个 大 地 参 照 系 或 坐 标 系 转 换 到 另 一 个 大 地 参 照 系 或 坐 标 系 时, 仅 几 何 特 征 发 生 变 化 图 4 为 该 国 际 标 准 中 定 义 的 几 何 类 拓 扑 是 当 空 间 发 生 弹 性 连 续 变 形 时 ( 例 如 地 理 数 据 从 一 个 坐 标 系 转 换 到 另 一 个 坐 标 系 ), 几 何 图 形 上 保 持 不 变 的 特 性 在 地 理 信 息 论 域 内, 拓 扑 通 常 用 来 描 述 n 维 图 的 连 通 性 图 在 连 续 变 换 中 的 一 种 不 变 性 质 计 算 拓 扑 提 供 关 于 几 何 单 形 的 连 通 信 息, 而 这 些 信 息 可 以 从 潜 在 的 几 何 特 性 中 推 导 出 来 图 5 给 出 该 国 际 标 准 定 义 的 拓 扑 类 空 间 算 子 是 使 用 查 询 创 建 修 改 删 除 空 间 对 象 的 函 数 和 程 序 为 创 建 一 个 定 义 和 执 行 这 些 算 子 的 标 准, 该 国 际 标 准 定 义 了 算 子 分 类 系 统, 其 目 标 是 : a) 无 歧 义 地 定 义 空 间 算 子, 以 保 证 在 已 知 精 度 和 分 辨 率 限 定 的 范 围 内, 产 生 具 有 可 比 性 的 结 果 ; b) 基 于 这 些 定 义 制 定 一 套 标 准 操 作, 作 为 形 成 兼 容 系 统 的 基 础, 并 作 为 实 施 者 的 测 试 平 台 和 符 合 性 验 证 基 准 ; c) 定 义 一 套 允 许 将 基 本 算 子 组 合 起 来 的 算 子 代 数, 用 于 可 预 见 的 地 理 数 据 查 询 和 处 理 31

32 图 4 具 有 特 化 关 系 的 几 何 基 本 类 32

33 图 5 拓 扑 类 概 图 33

34 ISO 19123:2005 地 理 信 息 数 据 覆 盖 的 几 何 与 函 数 模 式 该 国 际 标 准 定 义 了 数 据 覆 盖 空 间 特 征 的 概 念 模 式 数 据 覆 盖 支 持 从 空 间 域 时 间 域 或 时 空 域 到 域 中 所 有 地 理 位 置 上 要 素 属 性 值 的 映 射, 其 属 性 类 型 是 共 同 的 数 据 覆 盖 域 由 某 一 坐 标 空 间 中 的 一 组 直 接 位 置 构 成, 可 能 多 至 三 个 空 间 维 度 以 及 时 间 维 度 数 据 覆 盖 的 例 子 包 括 栅 格 不 规 则 三 角 网 点 数 据 覆 盖 和 多 边 形 数 据 覆 盖 在 遥 感 气 象 以 及 海 底 地 形 高 程 土 壤 和 植 被 测 图 等 很 多 应 用 领 域 中, 数 据 覆 盖 都 是 普 遍 使 用 的 数 据 结 构 该 国 际 标 准 定 义 了 数 据 覆 盖 空 间 域 和 它 所 关 联 的 属 性 值 域 的 关 系 该 国 际 标 准 只 定 义 空 间 域 的 特 征, 不 涉 及 属 性 值 域 的 特 征 传 统 上, 地 理 信 息 一 直 分 为 矢 量 数 据 和 栅 格 数 据 两 个 基 本 类 型 a) 矢 量 数 据 用 于 处 理 离 散 现 象, 每 一 个 离 散 现 象 设 想 为 一 个 要 素 用 一 组 或 多 组 几 何 单 形 ( 点 线 面 体 ) 表 示 现 实 世 界 中 离 散 现 象 的 空 间 特 征, 其 他 特 征 记 录 为 要 素 属 性 通 常 一 个 单 一 要 素 关 联 一 组 属 性 值 ; b) 栅 格 数 据 用 于 处 理 现 实 世 界 中 空 间 连 续 变 化 的 现 象 它 包 含 一 组 值, 每 个 数 值 对 应 于 由 点 或 单 元 组 成 的 规 则 数 组 中 的 一 个 元 素 通 常 与 基 于 空 间 位 置 的 点 或 单 元 的 插 值 方 法 相 关 由 于 栅 格 数 据 不 是 唯 一 用 于 表 示 随 空 间 位 置 连 续 变 化 的 数 据 结 构, 所 以, 该 国 际 标 准 采 用 了 OGC 制 定 的 抽 象 规 范 中 的 数 据 覆 盖 这 一 术 语, 意 指 给 空 间 位 置 直 接 赋 值 的 数 据 表 示 方 式 一 个 数 据 覆 盖 是 从 空 间 域 时 间 域 或 时 空 域 到 属 性 值 域 的 函 数, 它 将 数 据 覆 盖 域 中 的 位 置 与 一 条 定 义 了 数 据 类 型 的 数 值 的 记 录 关 联 起 来 数 据 覆 盖 是 一 种 要 素, 它 的 每 个 属 性 类 型 有 多 个 值, 在 要 素 的 几 何 表 达 中, 对 应 于 每 个 直 接 位 置 的 各 个 属 性 类 型 都 有 一 个 值 数 据 覆 盖 既 是 要 素 又 是 函 数, 可 以 表 示 单 一 要 素 或 一 组 要 素 数 据 覆 盖 域 是 一 组 用 直 接 位 置 描 述 的 几 何 对 象 它 可 以 扩 展 到 几 何 对 象 凸 包 内 所 有 的 直 接 位 置, 直 接 位 置 与 时 间 或 空 间 坐 标 参 照 系 相 关 联 常 用 的 域 包 括 点 集 格 网 闭 合 矩 形 集 合 和 其 他 几 何 对 象 集 合 几 何 对 象 可 对 域 无 限 地 分 割 形 成 格 网, 例 如 格 网 或 不 规 则 三 角 网 点 集 和 其 他 非 连 续 的 几 何 对 象 集 不 能 构 成 格 网 数 据 覆 盖 的 子 类 型 可 根 据 它 们 的 域 来 定 义 数 据 覆 盖 的 值 域 是 要 素 属 性 值 的 集 合, 可 以 是 有 限 集 合 或 无 限 集 合 数 据 覆 盖 通 常 在 同 一 域 下 构 建 许 多 相 关 函 数 模 型 因 此, 在 同 一 模 式 下, 值 的 集 合 表 示 为 记 录 的 集 合 数 据 覆 盖 有 两 种 类 型 离 散 数 据 覆 盖 具 有 一 个 由 有 限 几 何 对 象 集 以 及 这 些 几 何 对 象 的 直 接 位 置 组 成 的 域, 它 为 每 个 几 何 对 象 与 要 素 属 性 值 的 记 录 建 立 映 射, 几 何 对 象 和 它 相 关 的 要 素 属 性 值 形 成 一 个 几 何 对 象 的 值 对 与 连 续 数 据 覆 盖 相 反, 离 散 数 据 覆 盖 是 离 散 或 阶 梯 函 数 34

35 离 散 函 数 能 够 明 确 地 表 示 为 ( 输 入 输 出 ) 数 据 对 离 散 数 据 覆 盖 可 以 表 示 为 自 变 量 和 因 变 量 的 有 序 数 据 对 的 集 合 每 个 自 变 量 是 一 个 几 何 对 象, 每 个 因 变 量 记 录 要 素 的 属 性 值 例 : 一 组 多 边 形 与 每 个 多 边 形 对 应 的 土 壤 类 型 间 建 立 映 射 形 成 的 数 据 覆 盖 就 是 一 个 离 散 数 据 覆 盖 连 续 数 据 覆 盖 的 域 由 坐 标 空 间 的 一 组 直 接 位 置 组 成 连 续 数 据 覆 盖 将 直 接 位 置 映 射 为 记 录 值 例 : 设 想 一 个 数 据 覆 盖, 将 圣 迭 戈 县 的 直 接 位 置 与 该 地 区 今 天 中 午 的 温 度 建 立 映 射 关 系 两 个 域 和 值 域 可 能 取 无 限 个 不 同 的 值 此 连 续 数 据 覆 盖 可 与 拥 有 一 组 气 象 站 观 测 温 度 值 的 离 散 数 据 覆 盖 相 关 联 一 个 要 素 的 属 性 值 可 以 是 任 何 数 据 类 型 然 而, 连 续 数 据 覆 盖 常 常 通 过 仅 用 于 数 字 或 矢 量 的 插 值 法 来 实 现 赋 值 其 他 数 据 类 型 几 乎 都 与 离 散 数 据 覆 盖 相 关 如 图 6 所 示, 数 据 覆 盖 模 式 由 具 有 依 赖 关 系 的 七 个 包 组 成 在 第 8 章 中 说 明 了 数 据 覆 盖 核 心 包, 其 他 包 分 别 在 其 他 章 节 中 说 明, 见 表 1 表 1 数 据 覆 盖 几 何 包 的 文 档 说 明 包 章 Coverage core 5 Discrete coverages 6 Thiessen polygon 7 Quadrilateral grid 8 Hexagonal grid 9 TIN 10 Segmented curve 11 35

36 图 6 数 据 覆 盖 模 式 包 36

37 ISO 19108:2002 地 理 信 息 时 间 模 式 该 国 际 标 准 定 义 了 描 述 从 现 实 世 界 中 抽 象 出 来 的 地 理 信 息 的 时 间 特 性 所 需 要 的 标 准 概 念 地 理 信 息 的 时 间 特 性 包 括 要 素 属 性 要 素 操 作 要 素 关 联 以 及 在 时 间 域 中 取 值 的 元 数 据 元 素 时 间 的 几 何 和 拓 扑 对 象 被 用 作 要 素 和 数 据 集 的 时 间 特 性 的 值 TM_Object( 图 7) 是 一 个 抽 象 类, 它 有 两 个 子 类 TM_Primitive 是 抽 象 类, 它 表 示 不 能 分 解 的 时 间 的 几 何 或 拓 扑 元 素 TM_Primitive 有 两 个 子 类,TM_GeometricPrimitive 提 供 关 于 时 间 位 置 的 信 息, TM_TopologicalPrimitive 提 供 关 于 时 间 连 通 性 的 信 息 TM_Complex 是 TM_Primitive 的 聚 合 图 7 时 间 对 象 时 间 维 的 两 个 几 何 单 形 是 时 刻 和 时 段 按 照 时 间 间 隔 度 量 时 间 时, 单 形 采 用 解 析 法 定 义 ; 按 照 时 间 顺 序 度 量 时 间 时, 单 形 采 用 类 推 法 定 义 TM_GeometricPrimitive 是 一 个 抽 象 类, 带 有 两 个 子 类 ( 图 8) TM_Instant 表 示 时 刻,TM_Period 表 示 时 段 TM_GeometricPrimitive 从 TM_Primitive 继 承 了 对 TM_Order 接 口 的 依 赖 关 系, 并 且 依 赖 于 TM_Separation 接 口 37

38 图 8 时 间 几 何 单 形 拓 扑 单 形 表 示 单 一 的 不 可 分 的 拓 扑 元 素 及 在 拓 扑 复 形 中 与 其 他 拓 扑 单 形 的 关 系 与 时 间 信 息 相 关 的 两 类 拓 扑 单 形 是 0 维 的 结 点 和 1 维 的 边 在 时 间 模 式 中, 这 两 类 拓 扑 单 形 用 TM_TopologicalPrimitive( 图 9) 的 两 个 子 类 TM_Node 和 TM_Edge 表 示 当 一 个 应 用 中 包 括 时 间 位 置 信 息 和 连 通 信 息 时, 一 个 TM_TopologicalPrimitive 可 与 一 个 同 维 度 的 TM_GeometricPrimitive 相 关 联 38

39 图 9 时 间 拓 扑 时 间 域 中 的 值 是 在 某 个 时 间 参 照 系 中 量 测 的 时 间 位 置 ISO 8601 规 定 使 用 公 历 当 地 时 间 和 协 调 世 界 时 (UTC) 进 行 信 息 交 换, 这 些 是 地 理 信 息 使 用 的 主 要 时 间 参 照 系 对 于 某 些 地 理 信 息 应 用 可 以 选 用 不 同 的 时 间 参 照 系 时 间 参 照 系 包 中 包 括 三 类 常 见 的 时 间 参 照 系 : 日 历 ( 与 时 钟 一 起 使 用 分 辨 率 更 高 ) 时 间 坐 标 系 和 顺 序 时 间 参 照 系 ( 图 10) 图 10 时 间 参 照 系 39

40 ISO 19141:2008 地 理 信 息 运 动 要 素 模 式 该 国 际 标 准 规 定 了 运 动 要 素 ( 例 如, 随 着 时 间 变 化 其 位 置 也 发 生 变 化 的 要 素 ) 的 概 念 模 式 该 概 念 模 式 包 括 类 属 性 关 联 和 操 作, 它 提 供 了 一 个 通 用 概 念 框 架, 通 过 实 现 此 框 架 可 以 为 涉 及 运 动 要 素 的 各 种 应 用 领 域 提 供 支 持 该 国 际 标 准 定 义 了 一 种 标 准 方 法, 用 于 描 述 刚 体 样 运 动 的 要 素 的 几 何 特 征 这 类 运 动 有 以 下 特 性 : a) 要 素 在 ISO 定 义 的 空 间 对 象 组 成 的 任 意 域 内 运 动 ; b) 要 素 可 能 沿 着 预 定 路 线 运 动, 也 可 能 偏 离 预 定 路 线 运 动 ; c) 运 动 可 能 受 离 心 力 重 力 或 惯 性 等 自 然 力 的 影 响 ; d) 要 素 的 运 动 可 能 影 响 其 他 要 素 或 被 其 他 要 素 影 响, 例 如 : e) 运 动 要 素 可 能 沿 着 预 定 路 线 ( 例 如 道 路 ) 或 部 分 路 网 运 动, 也 可 能 在 已 知 点 转 换 路 线 ( 例 如 公 交 站 点 航 点 ); f) 两 个 或 多 个 运 动 要 素 可 能 拉 到 一 起 或 者 推 开 ( 例 如 : 飞 机 空 中 加 油 捕 猎 者 探 测 和 跟 踪 猎 物 难 民 聚 散 ); g) 在 一 定 时 间 内, 两 个 或 多 个 运 动 要 素 可 能 受 到 约 束 以 保 持 特 定 的 空 间 关 系 ( 例 如 拖 拉 机 和 拖 车 船 队 ) 该 国 际 标 准 不 考 虑 其 它 类 型 的 要 素 变 化 因 为 该 国 际 标 准 只 关 注 与 要 素 运 动 相 关 的 几 何 描 述, 所 以 不 规 定 基 于 地 理 标 识 符 描 述 的 要 素 运 动 的 机 制 有 关 基 于 地 理 标 识 符 描 述 的 要 素 运 动 机 制 的 部 分 内 容 在 ISO 中 予 以 规 定 该 概 念 模 式 规 定 了 描 述 要 素 平 移 和 / 或 旋 转 的 移 动 机 制, 但 是 不 包 含 要 素 变 形 该 概 念 模 式 是 基 于 几 何 体 的 一 个 参 数 集 的 概 念, 几 何 参 数 集 可 视 为 一 系 列 叶 子 或 一 系 列 轨 迹, 一 片 叶 子 表 示 在 特 定 参 数 值 ( 例 如 一 个 时 间 点 ) 的 移 动 要 素 的 几 何 体, 轨 迹 是 指 移 动 要 素 几 何 体 上 一 点 随 参 数 移 动 产 生 的 路 径 曲 线 运 动 要 素 可 建 模 为 一 系 列 运 动 的 组 合 所 有 的 运 动 可 以 表 示 为 对 象 上 的 某 些 参 照 点 ( 原 点, 例 如 该 对 象 的 重 心 ) 的 时 间 路 径 或 轨 迹 一 旦 建 立 了 原 点 的 轨 迹, 沿 轨 迹 的 位 置 可 用 线 性 参 照 系 ( 如 ISO19133 中 定 义 的 ) 描 述 在 没 有 其 他 参 照 系 时, 曲 线 的 长 度 参 数 ( 如 ISO19107 中 定 义 的 ) 可 作 为 简 单 的 线 性 参 照 使 用 时 间 (t) 和 量 测 值 (m) 之 间 的 关 系, 可 用 平 面 坐 标 (t, m) 表 示 为 t m 的 函 数 图 将 路 径 上 的 几 何 体 与 实 际 的 时 间 与 位 置 函 数 分 离, 可 以 实 现 沿 着 现 有 几 何 体 的 轨 迹 跟 踪 运 动 要 素 40

41 图 11 阐 明 了 叶 理 (foliation), 棱 柱 体 (prism), 轨 迹 (trajectory) 和 叶 子 (leaf) 等 概 念 之 间 的 关 联 关 系 此 图 显 示 的 是 一 个 二 维 矩 形 的 移 动 和 旋 转 在 每 个 给 定 时 间, 矩 形 表 示 一 片 叶 子, 跟 踪 矩 形 的 每 一 个 角 点 ( 和 矩 形 的 其 它 各 点 ) 得 到 的 路 径 是 一 个 轨 迹, 包 含 在 所 有 叶 子 和 轨 迹 内 的 点 集 形 成 一 个 棱 柱 体, 叶 子 集 合 又 形 成 一 个 叶 理 图 11 要 素 运 动 叶 理 路 径 和 沿 路 径 的 位 置 这 两 种 对 象 的 表 达 方 式, 给 出 了 运 动 要 素 的 一 般 位 置 描 述 要 素 位 置 的 另 一 个 变 量 是 围 绕 选 定 参 考 点 的 旋 转, 为 了 描 述 这 种 情 况, 以 对 象 参 考 点 为 原 点, 建 立 局 部 工 程 坐 标 系 要 素 几 何 特 征 在 工 程 坐 标 系 中 描 述, 要 素 在 现 实 世 界 的 位 置 通 过 局 部 坐 标 系 到 全 局 坐 标 系 ( 参 考 点 轨 迹 的 坐 标 参 照 系 ) 的 映 射 确 定, 可 通 过 从 局 部 坐 标 系 到 全 局 坐 标 参 照 系 单 位 向 量 的 映 射 矩 阵 给 出 如 果 全 局 坐 标 参 照 系 (CRS) 和 局 部 CRS 的 维 数 相 同, 那 么 局 部 CRS 中 的 每 一 点 都 能 经 过 各 种 映 射 组 合 通 过 全 局 CRS 及 时 跟 踪 地 图 利 用 LRS 从 时 间 (t) 到 量 测 值 (m) 对 参 照 点 路 径 上 的 一 个 位 置 跟 踪, 然 后, 利 用 旋 转 矩 阵 计 算 出 该 点 的 偏 移 量, 从 而 得 出 全 局 CRS 中 的 一 个 坐 标 位 置 这 就 意 味 着 运 动 动 要 素 棱 柱 体 ( 定 义 为 部 分 要 素 通 过 的 所 有 点 ) 可 视 为 ( 经 计 算 满 足 需 要 精 度 的 ) 在 局 部 工 程 表 达 要 素 几 何 点 的 一 组 轨 迹 如 果 从 四 维 时 空 坐 标 系 来 看, 不 同 41

42 时 间 上 的 要 素 点 是 不 同 的 棱 柱 ( 轨 迹 点 随 时 间 坐 标 增 加 ) 的 原 象 (pre-image) 是 一 个 叶 理, 即 要 素 几 何 在 每 一 个 特 定 时 间 ( 称 为 叶 子 ) 的 完 整 且 独 立 的 表 达 这 些 名 称 来 自 于 从 三 维 的 角 度 对 一 本 书 的 比 喻, 每 一 页 或 叶 子 是 整 个 页 码 (folio) 或 时 间 的 一 个 切 片 运 动 要 素 模 式 类 继 承 了 层 次 结 构, 层 次 结 构 源 于 ISO 的 GM_Object 和 GM_Curve ( 图 12) 按 照 该 模 式 并 遵 从 ISO 规 定 的 一 般 要 素 模 型 的 情 况 下, 允 许 子 类 用 作 要 素 属 性 层 次 结 构 的 第 二 层 次 由 一 组 描 述 单 参 数 几 何 的 类 组 成, 用 于 描 述 要 素 任 意 单 一 变 量 的 运 动, 例 如 : 压 力 温 度 或 者 时 间 第 三 层 次 限 定 描 述 随 时 间 运 动 的 类 第 6 章 和 第 7 章 对 这 些 类 做 了 全 面 规 定 图 12 运 动 要 素 包 42

43 ISO 19137:2007 地 理 信 息 核 心 空 间 模 式 该 国 际 标 准 定 义 了 空 间 模 式 的 核 心 专 用 标 准, 空 间 模 式 已 在 ISO 规 定 该 国 际 标 准 依 据 ISO 规 定 了 高 效 创 建 应 用 模 式 所 必 需 的 几 何 要 素 的 最 小 集 合 该 核 心 专 用 标 准 易 于 理 解 且 实 现 成 本 低, 有 意 识 地 缩 小 和 限 定 了 范 围 以 获 得 市 场 的 广 泛 认 可 该 国 际 标 准 支 持 0 维 1 维 和 2 维 的 几 何 单 形 数 据 类 型 它 满 足 ISO A 一 致 性 测 试 的 要 求, 属 于 ISO 的 一 致 性 类 别 I 该 国 际 标 准 仅 限 于 在 以 下 几 种 情 况 应 用 : a) 地 理 要 素 和 几 何 单 形 之 间 存 在 1:1 的 映 射 关 系 ; b) 所 有 几 何 单 形 都 参 照 一 个 坐 标 参 照 系 ; c) 所 有 曲 线 都 由 若 干 线 段 组 成 ; d) 所 有 曲 面 都 由 若 干 平 面 组 成 需 要 与 ISO 兼 容 的 抽 象 类 在 专 用 标 准 的 简 化 表 示 中 均 被 省 略, 见 图 13 此 外, GM_Ring 和 GM_Object 之 间 的 继 承 关 系 也 未 在 图 中 表 示 该 国 际 标 准 不 使 用 ISO 的 操 作 或 接 口 43

44 图 13 说 明 专 用 标 准 结 构 的 扁 平 化 简 图 44

45 地 理 信 息 管 理 标 准 地 理 信 息 管 理 标 准 也 建 立 在 ISO 域 参 考 模 型 的 基 础 上, 但 与 数 据 模 型 标 准 相 比, 本 组 标 准 注 重 于 描 述 含 有 一 个 或 多 个 要 素 实 例 的 数 据 集, 数 据 模 型 标 准 则 是 针 对 单 一 要 素 及 其 特 征 的 ISO 规 定 了 编 制 目 录 的 方 法, 包 括 定 义 要 素 类 型 及 其 特 性 类 型, 特 性 类 型 包 含 要 素 属 性 要 素 关 联 和 要 素 操 作 地 理 信 息 含 有 在 现 实 世 界 中 用 数 据 表 示 的 与 要 素 位 置 相 关 的 空 间 参 照 信 息 空 间 参 照 分 为 两 类 : a) 基 于 坐 标 的 ; b) 基 于 地 理 标 识 符 的 ISO 提 供 了 一 种 描 述 与 地 球 或 其 他 对 象 相 关 的 几 何 单 形 位 置 坐 标 的 参 照 系 模 式 ISO 提 供 了 用 地 理 标 识 符 作 为 空 间 参 照 的 一 般 模 型, 还 指 定 了 空 间 参 照 系 的 组 成 部 份 和 地 名 录 的 基 本 构 成 ISO 建 立 了 一 套 描 述 和 报 告 地 理 信 息 质 量 的 原 则 ISO 规 定 了 评 价 和 报 告 地 理 信 息 质 量 的 过 程 ISO 提 供 了 一 种 定 义 描 述 地 理 信 息 数 据 集 内 容 的 元 数 据 元 素 的 模 式 ISO 描 述 了 规 范 地 理 数 据 产 品 特 征 的 要 求 ISO 规 定 了 建 立 和 维 护 标 识 符 的 注 册 和 赋 予 地 理 信 息 项 目 含 义 的 过 程 ISO 以 ISO 和 ISO 为 基 础, 建 立 了 大 地 测 量 代 码 与 参 数 注 册 的 维 护 规 则 ISO 对 ISO 作 了 扩 展, 定 义 了 一 套 结 构 化 的 数 据 质 量 度 量, 以 便 对 按 照 ISO 建 立 的 注 册 簿 进 行 维 护 45

46 ISO 19110:2005 地 理 信 息 要 素 编 目 方 法 该 国 际 标 准 定 义 了 要 素 类 型 的 编 目 方 法, 规 范 了 如 何 将 要 素 类 型 分 类 组 织 为 要 素 目 录 并 提 供 给 地 理 数 据 集 的 用 户 该 国 际 标 准 适 用 于 以 数 字 形 式 表 示 的 要 素 类 型 的 编 目, 其 原 则 可 扩 展 到 其 他 形 式 的 地 理 数 据 编 目 地 理 要 素 是 与 地 球 上 位 置 相 关 的 现 实 世 界 的 现 象, 其 数 据 被 采 集 维 护 和 分 发 要 素 目 录 定 义 了 地 理 数 据 要 素 的 类 型 操 作 属 性 及 关 联 对 将 数 据 转 化 为 可 用 信 息 来 说, 要 素 目 录 是 不 可 或 缺 的 要 素 目 录 通 过 提 供 更 易 于 理 解 的 数 据 内 容 与 含 义, 能 促 进 地 理 数 据 的 分 发 共 享 和 使 用 除 非 地 理 数 据 的 提 供 者 和 用 户 对 数 据 表 示 的 各 种 现 实 世 界 的 现 象 有 共 同 的 理 解, 否 则, 用 户 将 无 法 判 定 所 提 供 的 数 据 能 否 适 合 其 目 的 地 理 要 素 在 两 个 层 级 出 现 : 实 例 层 和 类 型 层 在 实 例 层 中, 地 理 要 素 表 示 为 与 地 理 坐 标 和 时 间 坐 标 相 关 的 离 散 现 象, 且 可 以 用 特 定 的 图 形 符 号 表 示 这 些 单 个 的 要 素 实 例 组 成 具 有 共 同 特 征 的 类 要 素 类 型 地 理 信 息 是 一 种 主 观 感 知 的 信 息, 其 内 容 取 决 于 特 定 应 用 的 需 求 已 是 共 识 特 定 应 用 需 求 决 定 了 按 特 定 的 分 类 模 式 对 实 例 分 类 的 方 法 要 素 目 录 将 通 过 一 个 或 多 个 地 理 数 据 集 表 现 的 现 实 世 界 的 抽 象 表 示 为 定 义 的 现 象 类 要 素 目 录 中 分 类 的 基 本 层 级 是 要 素 类 型 任 何 含 有 要 素 的 地 理 数 据 集 的 要 素 目 录 都 以 电 子 形 式 提 供 要 素 目 录 也 可 独 立 于 任 何 现 有 地 理 数 据 集, 按 照 该 国 际 标 准 的 规 定 执 行 附 录 B 规 定 了 表 示 要 素 分 类 信 息 的 模 板 按 照 该 模 板 编 制 的 要 素 目 录 应 记 录 给 定 地 理 数 据 集 中 出 现 的 所 有 要 素 类 型, 要 素 目 录 包 括 附 录 B 规 定 的 标 识 信 息 对 数 据 中 所 有 要 素 类 型 的 定 义 和 描 述 与 每 种 要 素 类 型 相 关 联 的 数 据 中 所 含 的 任 何 要 素 属 性 和 要 素 关 联, 有 时 还 包 括 数 据 支 持 的 要 素 操 作 为 保 证 不 同 应 用 中 要 素 目 录 内 容 的 可 预 见 性 和 可 比 性, 建 议 要 素 目 录 仅 包 含 附 录 B 规 定 的 元 素 为 了 在 不 同 应 用 中 要 素 目 录 能 得 到 最 大 限 度 的 应 用, 建 议 采 用 概 念 模 式 语 言 对 要 素 目 录 建 模 在 要 素 目 录 中, 所 有 要 素 类 型 要 素 属 性 要 素 关 联 关 联 角 色 和 要 素 操 作 都 采 用 唯 一 的 名 称 加 以 标 识 要 素 类 型 要 素 属 性 要 素 属 性 值 要 素 关 联 关 联 角 色 和 要 素 操 作 用 自 然 语 言 定 义 每 个 要 素 类 型 用 一 个 名 称 标 识, 也 可 采 用 在 目 录 中 唯 一 的 字 母 数 字 代 码 标 识, 还 可 有 多 个 别 名 对 每 一 种 要 素 类 型 而 言, 如 果 含 有 要 素 操 作 相 关 联 的 要 素 属 性 要 素 关 联 和 关 联 角 色, 要 素 目 录 也 应 包 含 这 些 内 容 如 果 有 要 素 操 作, 应 对 每 个 要 素 类 型 标 识 要 素 操 作 说 明 每 个 要 素 操 作 所 涉 及 的 要 素 属 性, 以 及 受 操 作 影 响 的 要 素 类 型 除 了 自 然 语 言 定 义, 操 作 也 可 通 过 函 数 的 形 式 说 明 如 果 有 要 素 属 性, 对 每 个 要 素 类 型 标 识 其 属 性 定 义 包 括 对 属 性 值 数 据 类 型 的 规 定, 要 素 属 性 也 可 采 用 在 要 素 目 录 中 唯 一 的 字 母 数 字 代 码 标 识 如 果 有 要 素 属 性 列 表 值, 对 每 个 要 素 属 性 均 加 以 标 注 如 果 有 要 素 关 联, 予 以 命 名, 要 素 关 联 46

47 也 可 采 用 在 要 素 目 录 中 唯 一 的 字 母 数 字 代 码 加 以 标 识 说 明 参 与 关 联 的 要 素 类 型 的 名 称 和 角 色 如 果 有 要 素 关 联 角 色, 予 以 命 名, 说 明 拥 有 角 色 和 参 与 关 联 的 要 素 类 型 的 名 称 47

48 ISO 19111:2007 地 理 信 息 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 该 国 际 标 准 定 义 了 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 ( 也 可 扩 展 为 时 空 参 照 ) 的 概 念 模 式, 规 定 了 所 需 的 数 据 元 素 关 系 和 相 关 的 元 数 据 该 国 际 标 准 定 义 了 可 扩 展 为 时 空 参 照 系 的 一 维 二 维 三 维 坐 标 参 照 系 所 需 的 最 少 数 据, 描 述 了 对 适 用 于 地 理 信 息 的 各 类 坐 标 系 和 坐 标 参 照 系 进 行 完 整 定 义 时 所 需 的 元 素 这 些 元 素 的 子 集 部 分 地 取 决 于 坐 标 的 类 型 该 国 际 标 准 也 包 括 可 选 字 段, 以 纳 入 非 基 本 的 坐 标 参 照 系 信 息 ; 还 描 述 了 从 一 个 坐 标 参 照 系 变 换 为 另 一 个 坐 标 参 照 系 所 需 的 信 息 这 些 元 素 是 机 器 ( 计 算 机 ) 和 人 都 可 读 的 元 素 水 平 位 置 和 垂 直 位 置 传 统 上 的 分 离 导 致 了 实 际 的 坐 标 参 照 系 是 水 平 的 (2 维 ) 和 垂 直 的 (1 维 ), 而 不 是 真 三 维 的 按 照 惯 例, 一 个 点 的 三 维 位 置 可 通 过 其 水 平 坐 标 及 源 自 不 同 坐 标 参 照 系 的 高 程 或 深 度 来 定 义 该 国 际 标 准 中 将 这 一 概 念 定 义 为 复 合 坐 标 参 照 系 坐 标 的 概 念 可 以 从 严 格 的 空 间 范 畴 扩 展 到 空 间 和 时 间,ISO 描 述 了 时 间 模 式 时 间 也 可 以 作 为 时 间 参 照 系 加 入 复 合 坐 标 参 照 系 甚 至 可 以 增 加 两 个 时 间 坐 标, 提 供 的 两 个 坐 标 描 述 了 不 同 的 独 立 量 除 描 述 坐 标 参 照 系 外, 该 国 际 标 准 还 规 定 了 如 何 描 述 两 个 不 同 坐 标 参 照 系 间 的 坐 标 变 换 或 坐 标 转 换 通 过 这 些 信 息, 能 够 将 不 同 坐 标 参 照 系 的 地 理 数 据 关 联 到 一 个 特 定 的 坐 标 参 照 系 中, 便 于 空 间 数 据 的 集 成, 或 者 对 坐 标 参 照 系 的 处 理 过 程 进 行 维 护 坐 标 是 定 义 某 一 点 位 的 n 个 标 量 之 一 一 个 坐 标 元 组 是 定 义 某 一 点 位 的 一 组 有 序 的 n 个 坐 标 该 国 际 标 准 要 求 坐 标 元 组 由 一 个 两 个 或 三 个 空 间 坐 标 组 成 坐 标 是 相 互 独 立 的 且 坐 标 个 数 等 于 坐 标 空 间 的 维 数 直 到 完 整 定 义 了 坐 标 系, 与 之 相 关 的 坐 标 才 不 会 有 歧 义 坐 标 参 照 系 (CRS) 定 义 了 坐 标 空 间 以 确 保 坐 标 值 没 有 二 义 性 坐 标 元 组 中 坐 标 的 顺 序 及 其 测 量 单 位 也 是 坐 标 参 照 系 中 定 义 的 部 分 内 容 坐 标 集 是 同 一 坐 标 参 照 系 中 坐 标 元 组 的 集 合 相 应 的,CRS 的 标 识 或 定 义 与 每 个 坐 标 元 组 相 关 联 当 仅 描 述 一 个 点 时, 关 联 是 直 接 的 ; 当 描 述 一 个 坐 标 集 时, 坐 标 参 照 系 的 标 识 或 定 义 可 与 坐 标 集 关 联, 于 是 该 坐 标 集 中 的 所 有 坐 标 元 组 都 继 承 了 这 种 关 联 该 国 际 标 准 要 求 一 个 坐 标 参 照 系 由 一 个 坐 标 系 和 一 个 基 准 组 成 ( 见 图 14) 48

49 图 14 坐 标 参 照 系 的 概 念 模 型 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 的 高 层 次 抽 象 模 型 见 图 15, 坐 标 变 换 或 坐 标 转 换 的 操 作 对 象 是 坐 标 而 不 是 坐 标 参 照 系 在 ISO 中, 通 过 GM_Object 类 的 Transform 操 作 对 坐 标 操 作 建 模 图 15 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 概 念 模 型 49

50 ISO 19112:2003 地 理 信 息 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 该 国 际 标 准 定 义 了 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 的 概 念 模 式, 这 类 空 间 参 照 有 时 称 为 间 接 空 间 参 照 该 国 际 标 准 建 立 了 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 通 用 模 型, 定 义 了 空 间 参 照 的 组 成 和 地 名 录 的 基 本 组 成 尽 管 该 国 际 标 准 只 涉 及 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照, 但 是, 也 包 括 记 录 补 充 坐 标 参 照 的 机 制 采 用 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 系 不 是 基 于 明 确 的 坐 标, 而 是 基 于 与 某 个 或 几 个 地 理 要 素 所 确 定 的 位 置 的 关 系 位 置 与 要 素 间 的 关 系 如 下 : a) 包 含 这 种 关 系 中, 位 置 在 地 理 要 素 内 部 例 如, 在 一 个 国 家 里 ; b) 基 于 局 部 的 测 量 这 种 关 系 中, 位 置 根 据 与 某 个 或 几 个 地 理 要 素 中 的 一 个 或 几 个 固 定 点 位 的 相 对 关 系 定 义 例 如, 沿 着 一 条 街 道, 距 其 与 另 一 条 街 道 的 交 叉 点 为 给 定 距 离 ; c) 松 散 关 联 这 种 关 系 中, 位 置 与 某 个 或 几 个 地 理 要 素 间 具 有 模 糊 关 系 例 如, 与 一 座 建 筑 物 相 邻 或 在 两 座 建 筑 物 之 间 该 国 际 标 准 的 目 的 是 规 定 用 于 定 义 和 描 述 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 系 的 方 法, 不 过 仅 涵 盖 对 参 照 要 素 的 定 义 和 记 录 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 由 相 关 的 一 个 或 多 个 位 置 类 型 集 合 及 其 相 应 的 地 理 标 识 符 组 成 位 置 类 型 间 可 通 过 聚 合 或 解 聚 彼 此 相 关, 可 形 成 层 次 结 构 地 名 录 是 描 述 位 置 实 例 的 地 理 标 识 符 的 字 典 它 包 含 与 每 个 位 置 实 例 有 关 的 辅 助 信 息, 可 包 含 一 个 坐 标 参 照, 但 也 可 以 是 纯 粹 的 描 述 如 果 包 含 坐 标 参 照, 就 可 将 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 转 换 为 基 于 坐 标 的 空 间 参 照 ; 如 果 包 含 描 述 性 参 照 信 息, 则 是 一 个 基 于 地 理 标 识 符 的 不 同 的 空 间 参 照, 例 如 不 动 产 的 邮 政 编 码 对 于 任 何 位 置 类 型, 都 可 以 有 一 个 以 上 的 地 名 录 图 16 说 明 了 空 间 参 照 系 位 置 及 地 名 录 之 间 的 关 系 50

51 图 16 基 于 地 理 标 识 符 的 空 间 参 照 的 UML 模 型 51

52 ISO 19113:2002 地 理 信 息 质 量 原 则 该 国 际 标 准 的 目 的 是 提 供 描 述 地 理 数 据 的 质 量 原 则 和 处 理 质 量 信 息 的 概 念 描 述 地 理 数 据 质 量 是 为 了 便 于 选 择 最 适 合 应 用 要 求 的 地 理 数 据 集 全 面 说 明 数 据 集 的 质 量 能 促 进 地 理 数 据 集 的 共 享 交 换 和 使 用 地 理 数 据 集 可 看 作 是 一 类 商 品 或 产 品, 其 质 量 信 息 为 数 据 生 产 者 或 销 售 商 提 供 了 证 实 数 据 集 产 品 符 合 规 范 要 求 的 程 度, 并 协 助 用 户 确 定 这 一 产 品 满 足 其 特 定 应 用 需 求 的 能 力 该 国 际 标 准 规 定 了 描 述 地 理 数 据 质 量 的 原 则 和 质 量 信 息 报 告 的 组 成 部 分, 还 提 供 了 组 织 数 据 质 量 信 息 的 方 法, 但 没 有 规 定 地 理 数 据 可 接 受 的 最 低 质 量 要 求 可 对 数 据 集 系 列 数 据 集 或 按 自 然 规 律 处 于 数 据 集 内 具 有 相 同 特 征 的 较 小 数 据 组 作 质 量 说 明, 以 便 评 估 其 质 量 数 据 集 质 量 通 过 以 下 两 部 分 说 明 : a) 数 据 质 量 元 素 与 数 据 质 量 子 元 素 和 数 据 质 量 子 元 素 描 述 符 共 同 描 述 了 数 据 集 对 产 品 规 范 要 求 的 符 合 程 度, 并 提 供 了 量 化 的 质 量 信 息 ; b) 数 据 质 量 概 述 元 素 提 供 了 数 据 质 量 的 总 体 非 量 化 信 息 图 17 概 略 地 说 明 了 数 据 质 量 信 息 在 必 要 时, 用 以 下 数 据 质 量 元 素 描 述 数 据 集 符 合 产 品 规 范 要 求 的 程 度 : a) 完 整 性 : 要 素 要 素 属 性 和 要 素 关 系 的 存 在 和 缺 失 ; b) 逻 辑 一 致 性 : 关 于 数 据 结 构 属 性 及 关 系 与 逻 辑 规 则 的 符 合 程 度, 数 据 结 构 可 以 是 概 念 逻 辑 或 物 理 结 构 ; c) 位 置 精 度 : 要 素 位 置 的 准 确 度 ; d) 时 间 精 度 : 要 素 的 时 间 属 性 和 时 间 关 系 的 准 确 度 ; e) 专 题 精 度 : 量 化 属 性 的 准 确 性, 非 量 化 属 性 的 正 确 性 要 素 分 类 及 其 关 系 的 正 确 性 允 许 创 建 另 外 的 数 据 质 量 元 素 以 描 述 该 国 际 标 准 未 列 出 的 数 据 集 量 化 质 量 部 分 52

53 图 17 数 据 质 量 信 息 概 览 必 要 时, 用 下 列 数 据 质 量 概 述 元 素 说 明 数 据 集 的 非 量 化 质 量 : a) 目 的 ; b) 使 用 情 况 ; c) 数 据 志 53

54 ISO 19114:2003 地 理 信 息 质 量 评 价 过 程 该 国 际 标 准 提 供 了 一 个 确 定 和 评 价 数 字 地 理 数 据 集 质 量 的 过 程 框 架, 并 与 ISO 定 义 的 数 据 质 量 原 则 保 持 一 致 该 国 际 标 准 建 立 了 评 价 和 报 告 数 据 质 量 结 果 的 框 架, 此 框 架 也 可 以 作 为 数 据 质 量 元 数 据 的 一 部 分 或 作 为 质 量 评 价 报 告 为 评 价 数 据 集 质 量, 必 须 按 照 一 致 的 方 式 明 确 定 义 评 价 过 程 这 样, 数 据 生 产 者 能 够 说 明 其 产 品 满 足 产 品 规 范 要 求 的 程 度 ; 数 据 用 户 也 能 够 确 定 数 据 集 满 足 其 应 用 需 求 的 程 度 数 据 集 质 量 通 过 量 化 与 非 量 化 两 部 分 描 述 该 国 际 标 准 的 目 的 是 按 照 ISO 定 义 的 质 量 原 则 为 地 理 数 据 量 化 质 量 信 息 的 评 价 过 程 提 供 指 南 它 也 为 报 告 质 量 信 息 提 供 了 指 南 该 国 际 标 准 认 为, 数 据 生 产 者 与 数 据 用 户 可 能 从 不 同 角 度 考 虑 数 据 质 量 可 以 按 照 数 据 生 产 者 的 产 品 规 范 或 数 据 使 用 者 的 数 据 质 量 要 求 设 置 一 致 的 质 量 标 准 如 果 数 据 使 用 者 要 求 的 数 据 质 量 信 息 比 数 据 生 产 者 提 供 的 多, 使 用 者 可 以 根 据 生 产 者 的 数 据 质 量 评 价 流 程 获 得 补 充 信 息 这 种 情 况 下, 数 据 使 用 者 的 要 求 将 作 为 产 品 规 范, 应 用 于 数 据 生 产 者 的 生 产 流 程 当 与 ISO 一 同 使 用 时, 该 国 际 标 准 阐 述 的 质 量 评 价 过 程 提 供 了 确 定 和 报 告 数 据 集 中 数 据 质 量 信 息 的 一 致 和 标 准 的 方 式 数 据 质 量 评 价 过 程 ( 图 18) 是 从 生 产 到 报 告 数 据 质 量 结 果 的 一 系 列 步 骤 质 量 评 价 过 程 包 括 数 据 集 生 产 者 和 使 用 者 按 照 数 据 质 量 评 价 步 骤 对 特 定 相 关 数 据 集 进 行 的 一 系 列 操 作 数 据 质 量 评 价 过 程 是 通 过 应 用 一 个 或 多 个 数 据 质 量 评 价 方 法 实 现 的 数 据 质 量 评 价 方 法 主 要 分 为 两 类 : 直 接 评 价 法 和 间 接 评 价 法 直 接 评 价 法 通 过 将 数 据 与 内 部 和 / 或 外 部 参 照 信 息 的 对 比 确 定 数 据 质 量 间 接 评 价 法 利 用 数 据 信 息 ( 如 数 据 志 ) 推 断 或 估 计 数 据 质 量 按 照 ISO 的 相 关 模 型 和 数 据 字 典 规 定, 将 量 化 的 质 量 结 果 报 告 列 为 元 数 据 在 下 列 两 种 情 况 下, 应 提 交 质 量 评 价 报 告 : a) 当 元 数 据 中 的 数 据 质 量 结 果 报 告 仅 为 合 格 / 不 合 格 时 ; b) 当 质 量 结 果 为 综 合 数 据 质 量 结 果 时 在 后 一 种 情 况 下, 要 求 在 质 量 报 告 中 说 明 如 何 进 行 综 合 和 解 释 综 合 质 量 结 果 的 含 义 当 然, 在 其 他 情 况 下 也 可 编 写 质 量 评 价 报 告 ( 如 提 供 比 元 数 据 质 量 报 告 更 详 细 的 信 息 ), 但 不 能 用 质 量 评 价 报 告 代 替 元 数 据 中 的 质 量 报 告 54

55 图 18 数 据 质 量 结 果 的 评 价 与 报 告 55

56 ISO 19115:2003 地 理 信 息 元 数 据 该 国 际 标 准 的 目 的 是 提 供 描 述 数 字 地 理 数 据 的 结 构 该 国 际 标 准 定 义 了 元 数 据 元 素, 提 供 了 一 个 元 数 据 模 式, 建 立 了 一 组 通 用 的 元 数 据 术 语 定 义 和 扩 展 规 程 该 国 际 标 准 定 义 了 描 述 地 理 信 息 及 服 务 所 需 要 的 模 式, 提 供 了 有 关 数 字 地 理 数 据 的 标 识 范 围 质 量 空 间 以 及 时 间 模 式 空 间 参 照 和 分 发 信 息 该 国 际 标 准 定 义 了 : a) 必 选 的 和 条 件 可 选 的 元 数 据 子 集 元 数 据 实 体 和 元 数 据 元 素 ; b) 服 务 于 各 类 元 数 据 应 用 要 求 的 最 小 元 数 据 集 ( 数 据 发 现 定 义 数 据 适 用 程 度 数 据 访 问 数 据 传 输 和 数 字 数 据 的 利 用 ); c) 可 选 的 元 数 据 元 素 允 许 在 需 要 时 对 地 理 数 据 进 行 更 多 的 标 准 描 述 ; d) 为 满 足 特 殊 需 要 对 元 数 据 进 行 扩 展 的 方 法 元 数 据 适 用 于 独 立 数 据 集 数 据 集 聚 合 单 一 地 理 要 素 和 各 种 组 合 要 素 对 象 类 对 于 地 理 数 据 集, 必 须 提 供 元 数 据 ; 对 于 数 据 集 聚 合 要 素 和 要 素 属 性, 可 以 选 择 性 地 提 供 元 数 据 元 数 据 由 包 含 一 个 或 多 个 元 数 据 实 体 (UML 类 ) 的 一 个 或 多 个 元 数 据 子 集 (UML 包 ) 组 成 该 国 际 标 准 中, 地 理 数 据 的 元 数 据 用 UML 包 表 示 每 个 UML 包 有 一 个 或 多 个 实 体 (UML 类 ), 实 体 可 以 是 特 化 的 ( 子 类 的 ) 或 泛 化 的 ( 超 类 的 ) 实 体 包 含 标 识 离 散 元 数 据 单 元 的 元 素 (UML 类 属 性 ) 实 体 可 与 一 个 或 多 个 其 他 实 体 关 联 实 体 可 以 根 据 需 要 聚 合 或 重 复 聚 合, 以 满 足 :(1) 该 国 际 标 准 声 明 的 必 选 要 求 ;(2) 用 户 的 其 他 要 求 图 19 表 示 包 的 结 构 附 录 A 和 附 录 B 分 别 通 过 每 个 包 的 UML 模 型 图 和 数 据 字 典 完 整 地 描 述 了 元 数 据 该 国 际 标 准 定 义 了 一 个 扩 展 的 元 数 据 元 素 集 ; 通 常 仅 用 全 部 元 素 中 的 一 个 子 集, 其 中 至 少 包 括 维 护 一 个 数 据 集 的 最 少 数 量 的 基 础 元 数 据 元 素 这 里 列 出 了 标 识 数 据 集 特 别 是 为 编 目 标 识 数 据 集 时 所 需 要 的 核 心 元 数 据 元 素 列 出 的 元 数 据 元 素 回 答 了 以 下 问 题 : 有 关 于 特 定 专 题 的 数 据 集 吗 ( 什 么 内 容 )? 具 体 位 置 ( 何 处 )? 具 体 日 期 或 时 段 ( 何 时 )? 以 及 了 解 更 多 情 况 或 订 购 数 据 集 的 联 系 方 ( 谁 )? 除 必 选 元 素 外, 采 用 推 荐 的 可 选 元 素 能 提 高 互 用 性, 使 用 户 无 歧 义 地 理 解 生 产 者 或 发 布 者 提 供 的 地 理 数 据 和 相 关 元 数 据 该 国 际 标 准 的 数 据 集 元 数 据 专 用 标 准 包 含 核 心 元 数 据 56