一、地理信息共享平臺的標準化

　　早在20世紀80年代初期我國剛剛開(kāi)始研究和發(fā)展地理信息系統（當時(shí)稱(chēng)為資源與環(huán)境信息系統）時(shí)，就吸取國外一些國家忽視標準化的嚴重教訓，始終將地理信息的標準化和規范化作為GIS發(fā)展的重要組成部分，經(jīng)過(guò)幾個(gè)五年國家科技攻關(guān)研究和各部門(mén)在地理信息標準化方面的大量工作，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。不僅提出了大量標準研究報告和標準方案，而且，已經(jīng)發(fā)布實(shí)施許多國家標準。還有一些已經(jīng)制定但尚未評審和發(fā)布的國家標準及行業(yè)標準等，如全國河流名稱(chēng)代碼、中國山脈山峰名稱(chēng)代碼等。

　　1、空間數據轉換標準

　　基于坐標的空間參照系統是以地球為參照的坐標系統，它有兩種不同的類(lèi)型：一般情況的坐標參照系和特殊情況的復合坐標參照系。坐標系是一組說(shuō)明坐標是如何賦值給點(diǎn)的數學(xué)規則，一般有5種類(lèi)型：笛卡兒坐標系（非投影坐標系）、大地坐標系、投影坐標系、極坐標系和沿地球重力方向的坐標系。復合坐標參照系是指描述三維空間位置的水平和垂直坐標系由不同的坐標參照系定義。假設垂直基準和沿重力方向的高度由大地坐標系定義，由兩個(gè)坐標參照系構成的復合坐標參照系。

　　我國基于坐標的空間參照系基準在《中華人民共和國測繪法》中明確規定“國家設立和采用全國統一的大地基準、高程基準、深度基準和重力基準”。目前全國統一的基準是“1980年國家坐標系”、“1985年國家高程系”和“理論深度基準”，1978年以前使用的是“1954年北京坐標系”、“1956年黃海高程系”和“理論深度基準”。在工作中常見(jiàn)坐標參照系還有美國國防部的“WGS84地心坐標系”（World Geodetic System 1984 geocentric reference system）和地方獨立坐標系。常見(jiàn)與常用的坐標系是大地坐標系和投影坐標系。大地坐標系是一種球面坐標系，坐標值用大地經(jīng)度、大地緯度和大地高表示，當點(diǎn)在參考橢球面上時(shí)，僅用大地經(jīng)度和大地緯度表示，即常用的地理坐標（經(jīng)緯度）。投影坐標系是二維501的笛卡兒坐標系，是地圖投影用數學(xué)函數將大地坐標系轉換為平面坐標系的結果。地圖投影方法很多，一般要根據數據的用途、范圍、變形或誤差要求等分別選用等角、等面積或等距離的各種投影變換算法。不同來(lái)源的空間數據配準的一項重要工作就是空間參照系的轉換。轉換有兩種情況：

　　l、基準相同時(shí)，將一個(gè)坐標系的坐標變換為另一個(gè)坐標系的坐標。如1954年北京坐標系的地理坐標變換為1954年北京坐標系的某種投影坐標、同為1980年國家大地坐標系的一種投影坐標變換為另一種投影坐標等。

　　2、基準不同時(shí)，將一個(gè)基準坐標參照系的坐標轉換到另一個(gè)基準坐標參照系的坐標。如從WGS84坐標系的地理坐標轉換到1954年北京坐標系的某投影坐標系坐標。我國基于坐標的空間參照系是屬于復合坐標參照系，轉換中如果涉及高程或深度值，則還應注意垂直基準的轉換?？臻g點(diǎn)的高程是以大地水準面為基準來(lái)建立的。當前我們還不能唯一地確定大地水準面，各個(gè)國家或地區均選擇一個(gè)平均海水面來(lái)代替它，以便建立國家或地區的高程系統。因此，采用不同的平均海水面作基準就會(huì )產(chǎn)生不同的高程系統。我國曾規定采用青島驗潮站求得的1956年黃海平均海水面，作為我國統一的高程基準。凡由該基準面起算的高程在工程和地形測量中均屬于1956年黃海高程系統。從1985年起，我國開(kāi)始改用《1985年國家高程基準》，凡由該基準起算的高程在工程和地形測量中均屬于1985年黃海高程系統。

　　2、空間數據分類(lèi)編碼標準

　　國土基礎信息數據分類(lèi)與編碼（國家標準GB13923-1992）規定了比例尺1:5,000至1:1,000,000國家基礎地理信息數據分類(lèi)與代碼，用以標識數字形式的國家基礎地理信息，保證其存儲及交換的一致性。適用于國家基礎地理信息系統1:5,000至1:1,000,000地形數據庫數據采集、存儲、檢索、分析、輸出及交換。適用于各種類(lèi)型專(zhuān)題地理信息系統的公共基礎地理信息平臺及在系統間交換基礎地理信息。由于基礎地理信息是多級比例尺的，不同比例尺的主要差異表現為數據內容繁簡(jiǎn)不一，但相同要素在不同比例尺數據庫中的分類(lèi)代碼均保持一致，即均從國土基礎信息數據分類(lèi)與編碼國家標準中提取一個(gè)代碼子集（Profile），并視需要，根據該標準規定的擴展原則擴充個(gè)別要素的代碼，形成各比例尺基礎地理信息數據分類(lèi)與代碼實(shí)用標準?！?02國土基礎信息數據分類(lèi)將全部要素劃分為9個(gè)一級類(lèi)別。即測量控制點(diǎn)、水系、居民地、交通、管線(xiàn)與垣柵、境界、地形與土質(zhì)、植被、其它。其中水系包含海洋要素。共有42個(gè)二級類(lèi)、300個(gè)三級類(lèi)和240個(gè)四級類(lèi)。分類(lèi)代碼由六位數字碼組成，其第五位為屬性分類(lèi)，第六位為識別位，由用戶(hù)自行定義，以便于擴充。一般為“0”。該標準自1992年發(fā)布以來(lái)，已在許多系統和數據庫中應用。

　　3、空間數據質(zhì)量標準

　　由于空間現象自身存在的不穩定性、人類(lèi)認識和表達能力的局限性以及空間數據在處理和使用中的變異。使得人們對現實(shí)地理世界的抽象和表達總是存在誤差。數據誤差的大小直接影響著(zhù)數據質(zhì)量的好壞?？臻g數據質(zhì)量關(guān)系到空間分析

　　和操作準確度．關(guān)系到各種空間決策支持的正確性和可靠性。缺少準確可信的數據質(zhì)量評價(jià)結果，對于數據交換、共享和使用都有很大的不利影響。當前我國地理信息數據總量很多，而可以提供給用戶(hù)使用的數據數量有限，因而如何對空間

　　數據質(zhì)量進(jìn)行全面、準確、科學(xué)的描述、度量和評價(jià)是擺在所有數據生產(chǎn)者和使用者面前的一個(gè)有待解決的重要課題。目前我國已經(jīng)制定了若干空間數據產(chǎn)品的質(zhì)量評定標準，一定程度上解決了空間數據質(zhì)量評價(jià)中的部分問(wèn)題，但評價(jià)的方

　　法和手段中不少還依賴(lài)于經(jīng)驗和定性的分析，缺乏嚴密的理論基礎和準確的定量統計分析和計算。本文就空間數據質(zhì)量的內容組成和量度、評價(jià)方法兩個(gè)方面討論與空間數據質(zhì)量標準相關(guān)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

　　任何空間數據都存在著(zhù)空間維、時(shí)間維和專(zhuān)題維，因而空間數據質(zhì)量也存在著(zhù)這三維?？臻g數據包括完整性、邏輯一致性、精度和分辨率等方面的質(zhì)量特性，空間數據的質(zhì)量特性和空間數據質(zhì)量的維是從不同的角度觀(guān)察空間數據質(zhì)量的結果。它們是一種正交關(guān)系．構成一個(gè)矩陣。共同描述空間數據的質(zhì)量。

　　4、空間元數據標準

　　地理信息元數據標準是地理信息共享最為重要的標準之一。該標準規定地理信息元數據的內容，包括數據的標識、內容、質(zhì)量、狀況及其他有關(guān)特征?？捎糜趯Ω鞣N地理信息數據集的全面描述、數據集編目及信息交換網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。實(shí)施對

　　象可以是數據集、數據集系列、要素實(shí)體及屬性。

　　元數據是關(guān)于數據的數據。該標準規定元數據內容由三種成分構成：元數據子集、元數據實(shí)體和元數據元素。元數據元素是元數據的最基本的信息單元,元數據實(shí)體是同類(lèi)元數據元素的集合，元數據子集是相互關(guān)聯(lián)的元數據實(shí)體和元素

　　的集合。在同一個(gè)子集中，實(shí)體可以有兩類(lèi)即簡(jiǎn)單實(shí)體和復合實(shí)體，簡(jiǎn)單實(shí)體只503包含元素，復合實(shí)體既包含簡(jiǎn)單實(shí)體又包含元素，同時(shí)復合實(shí)體與簡(jiǎn)單實(shí)體及構成這兩種實(shí)體的元素之間具有繼承關(guān)系。該標準定義三種性質(zhì)的元數據子集、實(shí)體和元素：

　　l、必選(Mandatory，M)──元數據的核心內容，適用于各種被描述對象，是元數據文件必須包含的子集、實(shí)體或元素。

　　2、一定條件下必選(Conditional，C)──針對不同的被描述對象特征，在滿(mǎn)足一定條件時(shí)，元數據文件所必須提供的子集、實(shí)體或元素。

　　從空間信息基礎設施體系結構分析，空間數據是空間信息基礎設施建設的核心內容，因此，針對空間數據框的建立涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，解決空間數據的生產(chǎn)、管理、維護等涉及的諸多技術(shù)問(wèn)題，為空間數據提供良好的服務(wù)具

　　有重要的意義。504考慮目前實(shí)現空間數據及其服務(wù)的技術(shù)系統已經(jīng)有許多基礎研究成果，著(zhù)重在利用成熟的基礎技術(shù)實(shí)現數據獲取、數據處理、數據管理與分發(fā)、數據標準化方面任務(wù)進(jìn)行技術(shù)應用與集成，形成數字空間數據關(guān)鍵技術(shù)內容。

　　1、海量空間信息的一體化存儲與管理技術(shù)

　　在空間數據的分布數據庫中包括數據集元數據庫、共享空間數據庫、行業(yè)空間數據庫等。共享數據庫又包括基礎空間數據庫、DEM數據庫、遙感影像庫和公用專(zhuān)業(yè)數據庫等。要管理這些海量的地理信息信息，必須利用大型關(guān)系數據庫例如SOLServer和Oracle存儲管理海量空間數據的能力，實(shí)現空間屬性數據的高效一體化存儲和管理：

　　(1)支持海量空間數據存儲；

　　(2)強大的并發(fā)控制能力，支持多用戶(hù)同時(shí)操作；

　　(3)高效準確的空間索引機制；

　　(4)分布式多層應用程序體系結構；

　　(5)高度可控的事務(wù)處理；

　　(6)強大的空間查詢(xún)能力；

　　(7)安全高效的管理能力。

　　2、空間數據框架的可視化應用技術(shù)

　　數字地理信息數據框架數據必須在具備空間數據互操作標準化的基礎上，建立可視化應用環(huán)境，充分利用現有的軟、硬件成熟技術(shù)來(lái)集成、顯示、分析、輸出空間信息基礎數據。當前需要研究的可視化技術(shù)主要有：

　　(1)矢量數據動(dòng)態(tài)符號可視化技術(shù)；

　　(2)影像數據動(dòng)態(tài)縮放、檢索、疊加、像元分析計算顯示技術(shù)；

　　(3)三維(包括DEM和建筑模型等)或四維數據疊加顯示、模擬顯示分析技術(shù)；

　　3、空間數據互操作標準化技術(shù)

　　信息共享的關(guān)鍵是信息的標準問(wèn)題，而標準化是對重復事物和概念所作的統一規定，其本質(zhì)是管理?？臻g數據互操作就是確定基于數據獲取、數據遞交、網(wǎng)絡(luò )支持等技術(shù)標準，對多種信息源(跟蹤矢量化數據、掃描柵格化數據、遙感柵格圖像及GPS數據等)、不同比例尺空間數據及不同的投影方式、不規則空間圖505形，在平臺中復合顯示、疊加查詢(xún)等操作規范，主要工作在于確定使用統一的協(xié)議，保持信息不丟失的前提下，具有從一個(gè)系統到另一個(gè)系統的信息交換并實(shí)現不同應用系統(包括軟、硬件)之間動(dòng)態(tài)地相互調用的能力。

　　4、多尺度和無(wú)比例尺的地理信息數據庫融合技術(shù)

　　在地理信息數據框架中包含多種比例尺的地形圖、數字高程模型和數字正射影像數據。在地理信息基礎設施的分布式數據庫設計中，比例尺的概念對用戶(hù)是透明的。根據當前的窗口視野范圍，系統將自動(dòng)調用和顯示相應比例尺的數據。用戶(hù)也可以選擇任意范圍按要求輸出某一比例尺范圍的任意比例地圖，在數據庫中沒(méi)有地圖比例尺的概念，取而代之的是坐標精度、分辨率與可靠性。從而實(shí)現無(wú)比例尺和多尺度地理信息數據庫。這種無(wú)比例尺級別數據管理也可理解為自適應的信息處理技術(shù)。地理信息數據框架以1：500的地形圖數據作為基礎，為滿(mǎn)足不同的應用需求，通過(guò)自適應信息處理技術(shù)按需自動(dòng)綜合“取舍”與“概況”信息，信息的壓縮和復原與比例尺的變化相適應。如數字線(xiàn)劃地圖、數字地面模型、衛星遙感、航空遙感等不同比例資料組成金字塔自適應數據庫。

　　5、地理信息共享與交換的元數據管理技術(shù)

　　元數據是關(guān)于數據的數據，是對數據庫中的空間信息的結構化描述。它包含多個(gè)事先定義好的字段，用來(lái)描述諸如主題、投影、坐標系統、文件格式、信息來(lái)源、精度、空間覆蓋范圍等用戶(hù)感興趣的數據集的特性。因此，元數據體系對