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摘要：標準化工作是地理空間數(shù)據(jù)庫建設中的關鍵環(huán)節(jié)，本文結合福州市空間信息資源建設現(xiàn)狀及其應用需求，對“數(shù)字城市”地理空間數(shù)據(jù)庫標準化的重要性、標準構成、重點建設內容等方面進行分析與研究，提出了解決城市地理空間信息標準化問題的若干對策，可供“數(shù)字城市”地理空間數(shù)據(jù)庫建設的有關人員參考。...

城市地理空間信息標準化問題研究

李進強

(福州市勘測院50003)

    隨著城市信息化進程的逐步展開，政府、企業(yè)、公眾對地理空間信息的需求越來越廣，地理空間數(shù)據(jù)庫作為整合和承載其它各類社會經(jīng)濟和人文統(tǒng)計信息的平臺，受到政府和業(yè)界的普遍關注。然而因條塊分割等歷史原因，城市地理信息工作遺留一些亟待解決的問題，如：空間基準不統(tǒng)一、信息標準不一致、數(shù)據(jù)更新乏力、管理法規(guī)不完善等。這些問題嚴重妨礙地理信息開發(fā)與共享，其中共享標準的缺乏已成為制約空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要因素。因此，深入探討城市地理空間信息標準化(GIS標準化)問題，對于城市地理空間數(shù)據(jù)庫建設及其應用，具有十分重要的理論與實踐意義。

1.國內外GIS標準化研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

    1.1國內外GIS標準化研究現(xiàn)狀

    由于GIS標準化工作未得到重視的危害有滯后性，往往被忽視，而一旦發(fā)現(xiàn)失誤再去彌補，代價很大，有些工程需要重來。有鑒于此，各國政府和企業(yè)都十分重視標準先行。美國國家空間數(shù)據(jù)協(xié)會(NSDI)制定了統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)格式規(guī)范SDTS…，包括幾何坐標、投影、拓撲關系、屬性數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典。SDTS是GIS領域歷史上影響最大的標準體系，許多軟件利用SDTS提供了標準的空間數(shù)據(jù)交換格式。國際IS0／TC211組織和OGC組織倡導的標準化工作都取得極大進展，引起世界各國的普遍關注和積極參與。IS0／ TC21 1主要負責框架和參考模型、地理空間數(shù)據(jù)模型和算子、地理空間數(shù)據(jù)管理、地理空間數(shù)據(jù)服務和專用標準等；0GC主要致力于推動開放地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范(OGIS)的發(fā)展。我國建設部編制的《城市基礎地理信息系統(tǒng)技術規(guī)范》(CJJ l00—2004)是目前我國城市地理信息系統(tǒng)建設最有指導意義的文件，共包括九個部分(總則；數(shù)據(jù)內容及質量要求；分發(fā)與技術服務；要素分類與代碼等)i3 J，該標準已被許多城市借鑒或采納。

    1.2 GIS標準化發(fā)展趨勢

    未來的GIS標準化發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢：

    1)突出整體性：通過研究地理信息參考模型、及各標準間的相互關系，從整體層面上統(tǒng)一標準體系結構，以此為依據(jù)確定GIS標準化的工作目標。

    2)強調共享與互操作：圍繞系統(tǒng)的共性特征，針對統(tǒng)一術語定義、統(tǒng)一信息分類編碼、統(tǒng)一接口規(guī)范等問題，提出一系列標準化的具體要求，為系統(tǒng)互操作打下基礎，從源頭上推動空間信息資源的整合和共享。

    3)建立長效工作機制：在政策層面上，積極探索相應的政策法規(guī)、管理體制、協(xié)調機制，依法推動GIS標準化；在技術層面上，借鑒IS0／TC 21 1的Profile機制，建立持續(xù)有效的工作模式。

2.城市“地理空間數(shù)據(jù)庫”及其標準化體系

    2.1城市“地理空間數(shù)據(jù)庫”基本概念

    城市地理空間數(shù)據(jù)庫是“數(shù)字城市”建設的基礎性工程。以福州市政務信息中心發(fā)布的《福州市地理空間數(shù)據(jù)庫建設可行性研究報告》為參考，城市地理空間數(shù)據(jù)庫可概括為：l個平臺(共享服務平臺)、1套基準(GPS基準站)、5個子數(shù)據(jù)庫(數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字線劃地圖(DLG)、數(shù)字高程模型(DEM)、地址編碼、地下管線)，以及相應的建設標準、管理辦法與數(shù)據(jù)更新機制。

    2.2城市空間信息標準化體系

    地理空間信息標準體系內容廣泛，一般涉及地理模型、數(shù)據(jù)獲取、組織管理、共享服務等方面。根據(jù)城市地理空間數(shù)據(jù)庫建設的特點，城市地理空間信息標準可劃分為：

    1)地理標準，包括：空間參考系、空間模型、術語標準。

    2)空間數(shù)據(jù)標準，包括：分類編碼標準、地址編碼標準、元數(shù)據(jù)標準等。

    3)數(shù)據(jù)獲取標準，包括：GPS測量規(guī)范、野外地形測量數(shù)  據(jù)采集規(guī)范、航空攝影測量與遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)范、數(shù)據(jù)更新技  術規(guī)程等。

    4)數(shù)據(jù)管理標準，包括：地理空間數(shù)據(jù)庫建設規(guī)范，以及  相應的管理規(guī)程、安全標準。

    5)數(shù)據(jù)質量標準，包括：數(shù)據(jù)內容與質量要求、數(shù)據(jù)檢查  驗收與質量評定標準。

    6)分發(fā)服務標準，包括：數(shù)據(jù)接口標準和互操作協(xié)議、地理空間數(shù)據(jù)交換標準、空間數(shù)據(jù)目錄服務規(guī)范、位置服務(LBS)標準等。

3.重點內容及其標準化對策

    以上各類標準中頂層部分可直接引用或參照成熟的國際  標準、國家標準或行業(yè)標準，例如空間模型標準可參照0GC抽象規(guī)范，本文不再詳述。以下主要針對城市地理空間數(shù)據(jù)庫建設的需要，提出城市GIS標準化建設的重點內容及其  相應的對策：

    3.1空間參考系

    因條塊分割等原因，許多城市產(chǎn)生了同一空間參照系的  多個實現(xiàn)(城市控制系統(tǒng))，例如福州市規(guī)劃／土地／房產(chǎn)部門  就實現(xiàn)了各自的城市控制系統(tǒng)。這些成果由于缺乏統(tǒng)一設計  和整體平差，造成信息難以共享、重復投資等問題。解決此類  問題的主要措施有：

    1)利用國家GPS C級網(wǎng)對原有的城市控制系統(tǒng)進行聯(lián)測與改造。

    2)制定“城市空間參考系建設與使用管理條例”，保證城市空間參照系的統(tǒng)一性、有效性、權威性。

    3.2分類編碼標準

    目前“要素化嚴重不足”、“數(shù)據(jù)更新乏力”是造成空間信息供需矛盾的兩大主要原因。1：500—1：2000空間數(shù)據(jù)因遷就制圖要求，要素化存在不足，按圖幅切割破壞了地理要素的完整性，一些輔助制圖數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)垃圾。為此，本文提出編制分類編碼標準的幾點針對性思路：

    1)深入研究各行業(yè)的應用需求，明確基礎空間信息與專題空間信息之間的界線，確定基礎空間數(shù)據(jù)集的層次關系，進行系統(tǒng)分類與科學劃分。

    2)參考《城市基礎地理信息系統(tǒng)技術規(guī)范》(CJJ l00—  2004)分類編碼方案，采用面向對象的思想，對空間要素重新設計，形成無圖幅概念的對象化數(shù)據(jù)。

    3)屬性數(shù)據(jù)對于空間數(shù)據(jù)的表達描述有極為重要的作用，應在一定范圍內建立起統(tǒng)一的標準，如屬性字段名稱的命名等。

    4)利用信息映射技術實現(xiàn)空間實體對象表現(xiàn)形式(符號化)的標準化，克服制圖與要素化之間的矛盾。

    5)充分考慮到數(shù)據(jù)更新的需要。

    3.3地址編碼標準

    隨著城市建設的加快和建成區(qū)面積的不斷擴大，我國大多數(shù)城市地名管理出現(xiàn)了不同程度的失控：道路門牌編號混亂，重名同名現(xiàn)象加劇，給城市地址編碼工作帶來嚴重困難。借鑒一些較早開展地址編碼數(shù)據(jù)庫建設的城市(如北京市、  上海市)的工作經(jīng)驗，筆者認為城市地址編碼標準化工作應加強三個方面的研究：

    1)地址編碼方案的研究。北京市采用隨機無意義的唯一編碼方案，上海采用基于要素地位置的編碼方案，各有所長。

    2)地址匹配模型的研究。該模型應兼容一地多名(歷史地名等)、多地同名等情況，北京市上海市都采用行政區(qū)域為主線的層次模型、可以借鑒。

    3)地址編碼采集工藝的研究。內業(yè)可利用基本地形圖、正射影像作為底圖進行標示，外業(yè)調繪可以邀請一些對地名比較熟悉的人員(如公安、郵政人員)共同參與。

    3.4空間數(shù)據(jù)質量標準

    空間數(shù)據(jù)質量元素包括：綜合取舍指標、位置精度(遙感數(shù)據(jù)的分辨率)、屬性精度、邏輯一致性、數(shù)據(jù)完備性和數(shù)據(jù)的實效性等內容。

    目前許多城市存在多套l：500基本圖成果(例如：福州市存在國土／房產(chǎn)／規(guī)劃三套成果)，這些成果既有聯(lián)系又有區(qū)別。它們都屬于基礎地理信息，但由于執(zhí)行不同規(guī)范(《地籍測量規(guī)范》、《房產(chǎn)測量規(guī)范》、《城市測量規(guī)范》)，位置精度不同，地物取舍不一。解決此類問題的主要對策有：

    1)位置精度應同時滿足國土／房產(chǎn)／規(guī)劃部門的要求，但考慮到房產(chǎn)管理主要關注房屋套內面積，地籍管理的要求高于城市規(guī)劃，因此實際上位置精度以《地籍測量規(guī)范》為準較為合理。

    2)地物取舍詳略以《城市測量規(guī)范》為準較為合理。

    3)按照以上質量標準進行數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)多圖合一。

    3.5分發(fā)服務標準

    分發(fā)服務標準，應當結合當前各部門應用需求、GIS技術條件，信息安全等因素綜合考慮。可根據(jù)三類用戶(基于空間信息、關聯(lián)空間信息、加載地理信息)的特點，采取相應分發(fā)服務對策：

    1)對于基于空間信息用戶(如國土、規(guī)劃、房產(chǎn))，空間信息是這類用戶正常工作所必須，建議采用授權使用、在線更新的分發(fā)服務模式。

    2)對于關聯(lián)空間信息用戶(如公安，交通、環(huán)保)，通過關聯(lián)地理信息表現(xiàn)專題信息的空間分布，可大幅度提高行業(yè)信息化系統(tǒng)的功能。對這類用戶應當提供專題信息空間化接口、及空間對象訪問接口(MFS)。

    3)對于加載地理信息用戶，通常關注的是電子地圖功能，可提供基于圖片(WMS)的在線訪問接口，可最大限度保障信息的安全。

4.結論與展望

    GIS標準化對于城市空間數(shù)據(jù)庫建設的重要意義已形成了普遍共識，但如何使GIS標準化投入產(chǎn)生“最佳社會效果”，是擺在人們面前的重大課題。

    當前城市GIS標準化的主要任務是：加強GIS標準化的組織領導，充分研究GIS標準化的發(fā)展趨勢，深入分析已知用戶對數(shù)據(jù)精度、詳細程度的要求，加快配套法律法規(guī)的出臺，制定滿足當前應用需求的標準體系同時留有余地，保證在今后若干年內，面對新信息的增加，不至于打亂已建立的分類體系。

相信在不遠的將來，城市GIS標準化將為地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎。

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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