13.3. GIS标准

GIS应用系统分析设计中自始止终都必须注意标准化,它是GIS技术发展规范化的基础,也是GIS应用系统走向实用化、社会化的保障。GIS的标准化主要包括信息技术的标准和空间地理数据的标准,其中主要是空间数据的标准。GIS应用系统中空间数据的标准常涉及专业数据标准。空间数据的标准是实现空间数据共享、指导和保证高效率、高质量地理信息交流不可缺少的部分。目前,有关GIS标准的研究仍然落后于GIS技术的发展。

GIS标准化是一个综合而复杂的概念,它的内容非常广泛,涉及到几乎所有与GIS有关的领域。

1.统一的数据采集原则

在数据采集时,必须遵照已经颁布的规范标准,例如我国制定的1:500~1:2000地形图航空摄影规范,

1:5 000~1:100000地形图航空摄影规范,GPS的测量规范等。

2.统一的空间定位框架

指共同的地理坐标基础,用于各种数据信息的输入、输出和匹配处理。这种坐标基础分地理坐标、网格坐标和投影坐标。各种数据源必须具有共同的地理坐标基础。

3.统一的数据分类标准

数据分类体系划分直接影响到GIS数据的组织、系统间数据的连接、传输和共享以及GIS产品的质量。因此,它是系统设计和数据库建立的一项极为重要的基础工作。

国家规范研究组建议,信息分类体系采用宏观的全国分类系统与详细的专业系统之间相递归的分类方案,即低一级的分类系统必须能归并和综合到高一级的分类系统之中。第一层包括社会环境、自然环境、资源与能源三大类;第二层按环境因素和资源类别的主要特征与基本差异,再划分为14个二级类;第三层指每一个二级类包括的最主要的内容;最后,按照各个区域的地理特点和用户的需求,拟定区域的分类系统和每一专业类型的具体分类标准。

4.统一的数据编码系统

指制定统一的编码标准实现地理要素的计算机输入、存储以及系统间数据的交换和共享。我国现有的信息编码系统有《GB—2260—80编码》、《GB—2659—81编码》和《中华人民共和国邮政分区编码》等。

地理信息及其属性的编码系统和标准要求有:

(1)凡国家已施行的编码规范和标准,均按国家规定的执行。

(2)编码系统的设计必须便于可靠识别,代码结构便于数据逻辑推理和判别。

(3)编码不宜过长,一般为4~7位,以减少出错的可能性和节省存储空间。对于多要素的数据信息,通过设置特征位来有效地压缩码位的长度。

(4)编码标准化,包括统一的码位长度、一致的码位格式、明确的代码含义等。

5.统一的数据组织结构

指地理实体的数据组织形式及其相互关系的抽象描述。描述地理实体的空间数据包含空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。其组织结构分矢量和栅格数据结构。

6.统一的数据记录格式

GIS采用的数据记录格式包括矢量、影像和格网3种空间数据及其元数据的记录格式,其数据类型及文件名后缀如表13-1所示。

表13-1 空间数据记录格式的文件名后缀

数据类型 文件名后缀
矢量数据 .VCT
影像数据 .TIF/.BMF
影像数据的附加信息 .IMC
网格数据 .GRD
元数据 .MAT

空间矢量数据交换文件由四部分组成:

第一部分为文件头。包含该文件的基本特征数据,如图幅范围、坐标维数、比例尺等。

第二部分为地物类型参数及属性数据结构。地物类型参数包括地物类型代码、地物类型名称、几何类型、属性表名等。属性数据结构包括属性表定义、属性项个数、属性项名、字段描述等。

第三部分为几何图形数据及注记。包含目标标识码、地物类型码、层名、坐标数据等。注记包含了字体、颜色、字型、尺寸、间隔等。

第四部分为属性数据,包含属性表、属性项等。

影像数据的交换格式,原则上采用国际工业标准无压缩的TIFF或BMP格式,但需要将大地坐标及地面分辨率等信息添加到TIFF或BMP文件中。网格数据交换文件由文件头和数据体组成。文件头包含该空间数据交换格式的版本号、坐标单位(米或经纬度)、左上角原点坐标、格网间距、行列数、格网值的类型等;数据体包含该格网的地物类型编码或高程值。

元数据文件常为纯文本文件,其记录格式包含元数据项和元数据值。

7.统一的数据质量

GIS数据质量是指该数据对特定用途的分析、操作和应用的事宜程度。因此,数据质量的好坏是一个相对的概念。

在我国,与GIS有关的GB系列标准主要是一些地理编码标准,包括GB226080《中华人民共和国行政区划代码》、GB/T13923-92《国土基础信息数据分类与代码》、GB14804-93《1:500、1:1 000、1:2 000地形图要素分类与代码》、GB/T5660-1995《1:5 000、1:10 000、1:25 000、1:100 000地形图要素分类与代码》等。

目前GIS标准主要集中在空间数据模型和空间服务模型以及相关领域。很多组织和政府部门制定了GIS标准,其中比较重要的是开放式地理空间数据互操作规范Open GIS和ISO/TC211标准。