一、地理信息共享平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化

　　早在20世紀(jì)80年代初期我國剛剛開始研究和發(fā)展地理信息系統(tǒng)（當(dāng)時(shí)稱為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)）時(shí)，就吸取國外一些國家忽視標(biāo)準(zhǔn)化的嚴(yán)重教訓(xùn)，始終將地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化作為GIS發(fā)展的重要組成部分，經(jīng)過幾個(gè)五年國家科技攻關(guān)研究和各部門在地理信息標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)方案，而且，已經(jīng)發(fā)布實(shí)施許多國家標(biāo)準(zhǔn)。還有一些已經(jīng)制定但尚未評(píng)審和發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，如全國河流名稱代碼、中國山脈山峰名稱代碼等。

　　1、空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)

　　基于坐標(biāo)的空間參照系統(tǒng)是以地球?yàn)閰⒄盏淖鴺?biāo)系統(tǒng)，它有兩種不同的類型：一般情況的坐標(biāo)參照系和特殊情況的復(fù)合坐標(biāo)參照系。坐標(biāo)系是一組說明坐標(biāo)是如何賦值給點(diǎn)的數(shù)學(xué)規(guī)則，一般有5種類型：笛卡兒坐標(biāo)系（非投影坐標(biāo)系）、大地坐標(biāo)系、投影坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系和沿地球重力方向的坐標(biāo)系。復(fù)合坐標(biāo)參照系是指描述三維空間位置的水平和垂直坐標(biāo)系由不同的坐標(biāo)參照系定義。假設(shè)垂直基準(zhǔn)和沿重力方向的高度由大地坐標(biāo)系定義，由兩個(gè)坐標(biāo)參照系構(gòu)成的復(fù)合坐標(biāo)參照系。

　　我國基于坐標(biāo)的空間參照系基準(zhǔn)在《中華人民共和國測繪法》中明確規(guī)定“國家設(shè)立和采用全國統(tǒng)一的大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、深度基準(zhǔn)和重力基準(zhǔn)”。目前全國統(tǒng)一的基準(zhǔn)是“1980年國家坐標(biāo)系”、“1985年國家高程系”和“理論深度基準(zhǔn)”，1978年以前使用的是“1954年北京坐標(biāo)系”、“1956年黃海高程系”和“理論深度基準(zhǔn)”。在工作中常見坐標(biāo)參照系還有美國國防部的“WGS84地心坐標(biāo)系”（World Geodetic System 1984 geocentric reference system）和地方獨(dú)立坐標(biāo)系。常見與常用的坐標(biāo)系是大地坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)系是一種球面坐標(biāo)系，坐標(biāo)值用大地經(jīng)度、大地緯度和大地高表示，當(dāng)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(biāo)（經(jīng)緯度）。投影坐標(biāo)系是二維501的笛卡兒坐標(biāo)系，是地圖投影用數(shù)學(xué)函數(shù)將大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系的結(jié)果。地圖投影方法很多，一般要根據(jù)數(shù)據(jù)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。不同來源的空間數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的一項(xiàng)重要工作就是空間參照系的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換有兩種情況：

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

　　2、基準(zhǔn)不同時(shí)，將一個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)參照系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)參照系的坐標(biāo)。如從WGS84坐標(biāo)系的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到1954年北京坐標(biāo)系的某投影坐標(biāo)系坐標(biāo)。我國基于坐標(biāo)的空間參照系是屬于復(fù)合坐標(biāo)參照系，轉(zhuǎn)換中如果涉及高程或深度值，則還應(yīng)注意垂直基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換?？臻g點(diǎn)的高程是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)來建立的。當(dāng)前我們還不能唯一地確定大地水準(zhǔn)面，各個(gè)國家或地區(qū)均選擇一個(gè)平均海水面來代替它，以便建立國家或地區(qū)的高程系統(tǒng)。因此，采用不同的平均海水面作基準(zhǔn)就會(huì)產(chǎn)生不同的高程系統(tǒng)。我國曾規(guī)定采用青島驗(yàn)潮站求得的1956年黃海平均海水面，作為我國統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)。凡由該基準(zhǔn)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(tǒng)。從1985年起，我國開始改用《1985年國家高程基準(zhǔn)》，凡由該基準(zhǔn)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(tǒng)。

　　2、空間數(shù)據(jù)分類編碼標(biāo)準(zhǔn)

　　國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與編碼（國家標(biāo)準(zhǔn)GB13923-1992）規(guī)定了比例尺1:5,000至1:1,000,000國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分類與代碼，用以標(biāo)識(shí)數(shù)字形式的國家基礎(chǔ)地理信息，保證其存儲(chǔ)及交換的一致性。適用于國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1:5,000至1:1,000,000地形數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、檢索、分析、輸出及交換。適用于各種類型專題地理信息系統(tǒng)的公共基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)及在系統(tǒng)間交換基礎(chǔ)地理信息。由于基礎(chǔ)地理信息是多級(jí)比例尺的，不同比例尺的主要差異表現(xiàn)為數(shù)據(jù)內(nèi)容繁簡不一，但相同要素在不同比例尺數(shù)據(jù)庫中的分類代碼均保持一致，即均從國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與編碼國家標(biāo)準(zhǔn)中提取一個(gè)代碼子集（Profile），并視需要，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擴(kuò)展原則擴(kuò)充個(gè)別要素的代碼，形成各比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分類與代碼實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)?！?02國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類將全部要素劃分為9個(gè)一級(jí)類別。即測量控制點(diǎn)、水系、居民地、交通、管線與垣柵、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(jí)類、300個(gè)三級(jí)類和240個(gè)四級(jí)類。分類代碼由六位數(shù)字碼組成，其第五位為屬性分類，第六位為識(shí)別位，由用戶自行定義，以便于擴(kuò)充。一般為“0”。該標(biāo)準(zhǔn)自1992年發(fā)布以來，已在許多系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫中應(yīng)用。

　　3、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　由于空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性、人類認(rèn)識(shí)和表達(dá)能力的局限性以及空間數(shù)據(jù)在處理和使用中的變異。使得人們對(duì)現(xiàn)實(shí)地理世界的抽象和表達(dá)總是存在誤差。數(shù)據(jù)誤差的大小直接影響著數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量關(guān)系到空間分析

　　和操作準(zhǔn)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(zhǔn)確可信的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)于數(shù)據(jù)交換、共享和使用都有很大的不利影響。當(dāng)前我國地理信息數(shù)據(jù)總量很多，而可以提供給用戶使用的數(shù)據(jù)數(shù)量有限，因而如何對(duì)空間

　　數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、科學(xué)的描述、度量和評(píng)價(jià)是擺在所有數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上解決了空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)中的部分問題，但評(píng)價(jià)的方

　　法和手段中不少還依賴于經(jīng)驗(yàn)和定性的分析，缺乏嚴(yán)密的理論基礎(chǔ)和準(zhǔn)確的定量統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算。本文就空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容組成和量度、評(píng)價(jià)方法兩個(gè)方面討論與空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的幾個(gè)關(guān)鍵問題。

　　任何空間數(shù)據(jù)都存在著空間維、時(shí)間維和專題維，因而空間數(shù)據(jù)質(zhì)量也存在著這三維。空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的質(zhì)量特性和空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的維是從不同的角度觀察空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的結(jié)果。它們是一種正交關(guān)系．構(gòu)成一個(gè)矩陣。共同描述空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

　　4、空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

　　地理信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是地理信息共享最為重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地理信息元數(shù)據(jù)的內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)、內(nèi)容、質(zhì)量、狀況及其他有關(guān)特征?？捎糜趯?duì)各種地理信息數(shù)據(jù)集的全面描述、數(shù)據(jù)集編目及信息交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。實(shí)施對(duì)

　　象可以是數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)集系列、要素實(shí)體及屬性。

　　元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定元數(shù)據(jù)內(nèi)容由三種成分構(gòu)成：元數(shù)據(jù)子集、元數(shù)據(jù)實(shí)體和元數(shù)據(jù)元素。元數(shù)據(jù)元素是元數(shù)據(jù)的最基本的信息單元,元數(shù)據(jù)實(shí)體是同類元數(shù)據(jù)元素的集合，元數(shù)據(jù)子集是相互關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)實(shí)體和元素

　　的集合。在同一個(gè)子集中，實(shí)體可以有兩類即簡單實(shí)體和復(fù)合實(shí)體，簡單實(shí)體只503包含元素，復(fù)合實(shí)體既包含簡單實(shí)體又包含元素，同時(shí)復(fù)合實(shí)體與簡單實(shí)體及構(gòu)成這兩種實(shí)體的元素之間具有繼承關(guān)系。該標(biāo)準(zhǔn)定義三種性質(zhì)的元數(shù)據(jù)子集、實(shí)體和元素：

　　l、必選(Mandatory，M)──元數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容，適用于各種被描述對(duì)象，是元數(shù)據(jù)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(duì)不同的被描述對(duì)象特征，在滿足一定條件時(shí)，元數(shù)據(jù)文件所必須提供的子集、實(shí)體或元素。

　　從空間信息基礎(chǔ)設(shè)施體系結(jié)構(gòu)分析，空間數(shù)據(jù)是空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心內(nèi)容，因此，針對(duì)空間數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的生產(chǎn)、管理、維護(hù)等涉及的諸多技術(shù)問題，為空間數(shù)據(jù)提供良好的服務(wù)具

　　有重要的意義。504考慮目前實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)及其服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)有許多基礎(chǔ)研究成果，著重在利用成熟的基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理與分發(fā)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方面任務(wù)進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用與集成，形成數(shù)字空間數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。

　　1、海量空間信息的一體化存儲(chǔ)與管理技術(shù)

　　在空間數(shù)據(jù)的分布數(shù)據(jù)庫中包括數(shù)據(jù)集元數(shù)據(jù)庫、共享空間數(shù)據(jù)庫、行業(yè)空間數(shù)據(jù)庫等。共享數(shù)據(jù)庫又包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫、DEM數(shù)據(jù)庫、遙感影像庫和公用專業(yè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫例如SOLServer和Oracle存儲(chǔ)管理海量空間數(shù)據(jù)的能力，實(shí)現(xiàn)空間屬性數(shù)據(jù)的高效一體化存儲(chǔ)和管理：

　　(1)支持海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

　　(2)強(qiáng)大的并發(fā)控制能力，支持多用戶同時(shí)操作；

　　(3)高效準(zhǔn)確的空間索引機(jī)制；

　　(4)分布式多層應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)；

　　(5)高度可控的事務(wù)處理；

　　(6)強(qiáng)大的空間查詢能力；

　　(7)安全高效的管理能力。

　　2、空間數(shù)據(jù)框架的可視化應(yīng)用技術(shù)

　　數(shù)字地理信息數(shù)據(jù)框架數(shù)據(jù)必須在具備空間數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，建立可視化應(yīng)用環(huán)境，充分利用現(xiàn)有的軟、硬件成熟技術(shù)來集成、顯示、分析、輸出空間信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)前需要研究的可視化技術(shù)主要有：

　　(1)矢量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)符號(hào)可視化技術(shù)；

　　(2)影像數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)縮放、檢索、疊加、像元分析計(jì)算顯示技術(shù)；

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

　　3、空間數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

　　信息共享的關(guān)鍵是信息的標(biāo)準(zhǔn)問題，而標(biāo)準(zhǔn)化是對(duì)重復(fù)事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定，其本質(zhì)是管理?？臻g數(shù)據(jù)互操作就是確定基于數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)遞交、網(wǎng)絡(luò)支持等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)多種信息源(跟蹤矢量化數(shù)據(jù)、掃描柵格化數(shù)據(jù)、遙感柵格圖像及GPS數(shù)據(jù)等)、不同比例尺空間數(shù)據(jù)及不同的投影方式、不規(guī)則空間圖505形，在平臺(tái)中復(fù)合顯示、疊加查詢等操作規(guī)范，主要工作在于確定使用統(tǒng)一的協(xié)議，保持信息不丟失的前提下，具有從一個(gè)系統(tǒng)到另一個(gè)系統(tǒng)的信息交換并實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)(包括軟、硬件)之間動(dòng)態(tài)地相互調(diào)用的能力。

　　4、多尺度和無比例尺的地理信息數(shù)據(jù)庫融合技術(shù)

　　在地理信息數(shù)據(jù)框架中包含多種比例尺的地形圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。在地理信息基礎(chǔ)設(shè)施的分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，比例尺的概念對(duì)用戶是透明的。根據(jù)當(dāng)前的窗口視野范圍，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)用和顯示相應(yīng)比例尺的數(shù)據(jù)。用戶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(shù)據(jù)庫中沒有地圖比例尺的概念，取而代之的是坐標(biāo)精度、分辨率與可靠性。從而實(shí)現(xiàn)無比例尺和多尺度地理信息數(shù)據(jù)庫。這種無比例尺級(jí)別數(shù)據(jù)管理也可理解為自適應(yīng)的信息處理技術(shù)。地理信息數(shù)據(jù)框架以1：500的地形圖數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，為滿足不同的應(yīng)用需求，通過自適應(yīng)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(fù)原與比例尺的變化相適應(yīng)。如數(shù)字線劃地圖、數(shù)字地面模型、衛(wèi)星遙感、航空遙感等不同比例資料組成金字塔自適應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

　　5、地理信息共享與交換的元數(shù)據(jù)管理技術(shù)

　　元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對(duì)數(shù)據(jù)庫中的空間信息的結(jié)構(gòu)化描述。它包含多個(gè)事先定義好的字段，用來描述諸如主題、投影、坐標(biāo)系統(tǒng)、文件格式、信息來源、精度、空間覆蓋范圍等用戶感興趣的數(shù)據(jù)集的特性。因此，元數(shù)據(jù)體系對(duì)