地理信息系统标准简介

随着GIS技术的发展，特别是网络技术应用到地理信息系统建设中，与它有关的标准化也成为一个必须解决的问题。一个好的标准是促进、指导和保证高效率、高质量地理信息交流不可缺少的部分。

在信息技术领域，标准和规范按照其使用状态，可以分为两种，即实际使用的标准和法律意义上的标准。前者是在不断的实践过程中，有关机构、团体和组织自发达成的被广泛接受的标准，如TCP/IP协议，OpenGIS规范；后者通常是为了政策或管理的目的，通过法律制定的标准，如FGDC制定的空间元数据内容标准。

按照管辖地区的大小，制定信息技术的标准化组织可以分为五个层次（Cargill），即国际级标准化组织，如ISO；区域级标准化组织；国家级标准化组织，如美国国家标准化组织ANSI以及美国联邦地理数据委员会；政府和用户级标准化组织，在GIS领域，OGC(OpenGIS)就属于该层次；以及补充性标准化组织。

目前在中国，GB系列中与GIS有关的标准主要是一些地理编码标准，包括：GB2260-80《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、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》，GB/T5660-1995《1：5000、1：10000、1：25000、1：100000地形图要素分类与代码》等。

通常，信息技术的标准和规范可以分为以下五个方面：

1）硬件设备的标准，在网络技术中，存在着大量这种标准，如IEEE 802系列；

2）软件方面的标准，包括操作系统，查询语言，程序设计语言，图形用户界面等等，如SQL，DCOM，CORBA等等；

3）数据和格式的标准，包括数据模型，数据库的构建，数据质量和可靠性，地理要素的分类系统，数据格式转换等，在地理信息应用中，空间数据编码规范、元数据标准等就属于该范畴；

4）数据集标准，数据存放的文件格式标准，如美国人口普查局的TIGER文件标准等；

5）过程标准，如ISO9000系列和CMM等，主要是针对系统开发过程的指导。

地理信息系统标准化主要包括后四个方面的标准，具体内容有：软件工具，如文档，设计、验收、评测标准以及软件的接口规范等；数据，包括数据模型，数据质量，数据产品，数据交换，数据显示，空间坐标投影等；系统开发，系统设计过程，数据工艺流程，标准建库流程等；其它，包括名词术语，管理办法等。一般而言，软件工具，系统开发，管理办法等方面的标准可以借用更为通用的信息技术标准规范，所以GIS标准主要集中于空间数据以及相关的一系列规范。

应用地理信息系统标准，可以建立一套较为规范数据的录入处理流程，提高工作效率和质量，同时采用一致的数据格式以及空间数据可视化方式，指导数据的使用。

总而言之，在地理信息系统中引入一系列标准，有利于保障地理信息系统技术及其应用的规范化发展，指导地理信息系统相关的实践活动，拓展地理信息系统的应用领域，从而实现地理信息系统的社会及经济价值。基于地理信息系统标准，可以实现不同应用领域地理信息的共享和互操作，这也正是实现数字地球的关键技术之一（图17-1）。

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图17-1：地理信息标准对地理信息系统应用的意义

ISO的标准制定过程：[Cargill]

ISO标准的制定过程主要分为以下几个步骤：

  1. 由子委员会起草新的工作内容计划书，提交一个技术委员会投票表决；

  2. 表决通过后，再交由该子委员会负责有关标准制定的各项活动；

  3. 子委员会下属的工作小组起草标准工作草案，交由子委员会投票表决；

  4. 若子委员会统一标准工作草案，该草案成为标准草案计划书，并在整个技术委员会中传阅；

  5. 若技术委员会对草案计划书也能够达成共识，该标准草案将被作为国际标准草案送至技术委员会负责人手中；

  6. 技术委员会负责人将对国际标准草案进行核实，审查是否符合ISO的原则和要求；

  7. 若审查通过，该国际标准草案将被送至ISO的各国成员中传阅，征求意见，并表决，如果由75%的成员表决通过，则将提交至ISO的执行委员会作为ISO的标准出版发行。

目前，有很多个组织和政府部门召集或主持制定地理信息系统标准，其内容主要包括空间数据模型和空间服务模型以及在此基础上的空间数据共享（Data Sharing）和互操作（Data Interoperation）。其中比较主要的是地理信息/地球信息科学(Geographic information/Geomatics)专业委员会制定的ISO/TC211地理信息标准以及OGC(Open GIS Consortium)制定的Open GIS。

与Open GIS相比，ISO/TC211更为全面，更注重于标准本身的定义，可以指导地理信息系统开发和使用的各个方面；而OpenGIS由于有许多著名的GIS软件开发商参与，因而更加注重软件的实现。

地理数据的互操作：

随着地理信息系统的发展，需要实现地理数据共享，而互操作则是数据共享的必然产物。

在传统的、以数据集中式管理为特色的地理信息系统应用中，实现数据共享的手段主要是通过数据交换来完成，具体方式包括通过相关表或转换器的直接转换以及基于空间数据转换标准的间接转换。

空间数据的互操作针对异构的数据库和平台，实现数据处理的互操作，与数据转换相比，它是“动态”的数据共享，独立于平台，具有高度的抽象性，是空间数据共享的发展方向。

空间数据的互操作存在着多个层次，从最底层的面向硬件的互操作，到应用层次的信息团体之间的语义共享。下表给出了互操作的层次以及其支持。

表17-1：地理数据互操作以及其支持（陈述彭）

层次结构

支持

企业

信息

立法、政策、规范、标准

应用

语义

标准、语义数据模型、规程

数据

地理信息系统

DBMS、标准、规程

数据库

技术

软件和网络协议

规程、协议、标准

硬件和网络

标准等