地理信息标准体系的概念

地理信息标准体系的概念_网络地理信息系统

3.1.1　地理信息标准体系的概念

3.1.1.1　标准

1．标准的定义

GB/20000.1—2002对标准的定义是:为了在预定的领域内获得最佳秩序，在协调一致的基础上制定并由公认机构批准的、对一些活动或活动的结果规定供普遍和重复使用的规则、导则或者特性值的文件。标准是通过规范、规程以及指导性技术文件等形式表现出来的，是技术产业化和社会化的基础。

规范是对设计、施工、制造、检验等技术事项所做的一系列统一规定或者说是阐述要求的文件，如“产品规范”、“技术规范”等。技术规范是规定技术要求的文件，这些要求应满足产品、过程或服务。在技术规范中必要时应给出程序，通过它检验这些要求是否得到遵守。

规程则是对工艺、操作、安装、检定、安全、管理等具体技术要求和实施程序所做的统一规定。

指导性技术文件是为设计、生产、使用和管理提供有关程序、过程、惯例、产品设计与选用等方面的资料或指南，供有关人员参照采样的一种国家标准。

2．标准的制定

标准的制定是建立在科学、技术和实践经验综合成果的基础上，以取得最佳社会效益为目的的。制定标准时有一套统一的规格和工作程序，包括制定、发布和实施标准的过程。标准制定的要素包括下面几点。

(1)标准必须由专家组成的技术委员会起草或审定;

(2)标准须经过一定的程序产生，这些程序一定要体现出充分协调的一致性;

(3)标准的内容涉及的是技术(某些标准中也涉及一些管理性条款，但这些条款也是与技术条款配合使用的);

(4)标准要有一定的科学性;

(5)制定标准的目的是为了促进生产、加强管理、发展贸易、扩大交流;

(6)制定、使用标准的动力是谋求利益的共同性;

(7)标准的最终效果体现为自愿执行，通过社会和企业自愿实施、体现为促进社会和经济发展;

(8)标准要具备统一的格式;

(9)标准必须经权威部门的审批发布;

(10)标准要实施一系列动态的管理。

3．标准的分类

国际化组织和各国制定的标准很多，分类方法也各不相同。从性质维、级别维、对象维三个不同的角度来对标准的划分可以见图3.1(李春田，2001)。

图3.1　标准的划分

按照标准的基本属性(性质维)，可以把标准划分为技术标准、经济标准、管理标准。技术标准是指对标准化领域中需要协调统一的技术事项所制定的标准。经济标准是规定或衡量依存主体经济性质和经济价值的标准。管理标准是针对标准化领域中需要协调统一的管理事项制定的标准。

按照标准发生作用的有效范围(级别维)，可以将标准划分为国际标准、区域标准、国家标准和行业标准。国际标准是由国际标准化组织、国际电工委员会和国际电信联盟等制定的标准，或由其他国际标准组织制定并公布的标准。区域标准是由区域化组织通过并公布的标准。国家标准是由国家标准机关通过并公布的标准。行业标准是由行业组织通过并公开发布的标准。

按照标准的对象来划分(对象维)，可以分为基础标准、方法标准、工作标准和产品标准。基础标准是标准化工作的基础，是制订产品标准和其他标准的依据。方法标准是以生产经营活动中的试验、分析、抽样、作业等各种方法为对象制订的标准。工作标准是为协调整个工作过程、提供工作质量和工作效率，对工作岗位制定的标准。产品标准是为保证产品的适用性，对产品必须达到的某些或全部要求所制定的标准。

4．标准化

GB/20000.1—2002对标准化的定义是“标准化是指在科学技术、经济贸易及管理等社会活动中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准、达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的行为过程”。ISO/IEC对标准化的定义是“标准化是为了在一定范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则活动”。

标准化是一门科学，同时又是一项管理艺术。只有在事物具有重复出现的时候，才有制定标准的必要。在制定标准时，不仅要考虑标准在技术上的先进性，还要考虑经济上的合理性。

3.1.1.2　地理信息标准

1．地理信息标准的定义

地理信息标准是国家空间信息基础设施的重要组成部分，是地理信息共享和服务的基础。目前地理信息标准还没有统一的定义，龚健雅等(2009)编著的《地理信息共享技术与标准》一书中对地理信息标准定义为:地理信息标准是为了在地理信息领域内获得最佳秩序，在协调一致的基础上制定并由公认机构批准和发布的、对一些活动或活动的结果规定供普遍和重复使用的规则、导则或特性值的文件。何建邦等(2003)编著的《地理信息共享的原理与方法》一书中对地理信息标准的定义是:人们通过某种约定或者统一规定而在一定范围内，来协调人们之间对于地理信息有关的事物和概念的认识与利用的抽象表述系统。

2．地理信息标准专业性级别

地理信息标准按照专业性级别通常可以划分为以下几种(Tor Bernhardsen，2002)。

(1)地理信息技术通用基础标准。这一级别的标准是基于信息技领域的技术状况和标准状况而制定的框架性标准和通用性规则，如数据描述语言、查询语言、信息编码、信息转换语法等。

(2)地理信息技术专用基础标准。这一级别的标准侧重于制定地理信息技术领域内所用到的，与地理信息技术专业有关的基础性和框架性的标准。该层次的标准一般都是全球、一个国家、一个地区或某一组织，主要是基于地理信息技术领域的技术状况和标准状况以及基本技术要求而制定的共同遵守的专业基础国际标准、国家标准、区域标准、组织标准，如几何位置、属性结构、要素分类原则、拓扑关系、应用模式、空间数据质量、元数据、系统互操作、地理信息服务框架等。

(3)地理信息技术应用专业标准。这一级别的标准侧重于制定地理信息技术领域内所用到的、与地理信息技术专业直接有关的应用专业标准。其主要是基于本国地理信息技术领域的专业技术状况、数据生产、地理信息产品、信息系统建设和专业标准状况而制定的共同遵守的专业领域的国家标准和行业标准，如:地籍图、公共设施图、道路图、基本地图、城市规划图以及相应的专业地理信息系统的标准等。

3．地理信息技术标准的主要元素

研究和制定标准时需要找出标准的主要元素并对其加以约束，这使得我们要有选择性的确定标准的主要元素。然而，涉及地理信息共享的主要元素是非常多的，通过分析ISO19100系列标准和有关资料，可以归纳出在通用基础和专用基础级别一般应该重点考虑的主要元素包括:概念模型、应用模式、转换格式、编码、空间表达、空间参考、时间特性、数据质量的描述和评价、可视化/可视表达、地理信息服务与接口、对象目录、元数据和地理信息互操作等。

4．地理信息标准化

地理信息标准化是指制定、发布和实施地理信息标准的过程，以达到统一和获得最佳秩序和社会效益。ISO/TC211指出地理信息标准化工作的主要任务是针对直接或者间接与地球上位置相关的目标或现象信息，依据信息技术标准，制定一系列定义、描述和管理地理信息的结构化标准。这些标准说明管理地理信息的方法、工具和服务，包括数据的定义、描述、获取、处理、分析、访问、表示等，并以数字形式在不同用户、不同系统和不同地点之间转换地理信息数据的方法、工艺和服务，从而推动地理信息系统之间的互操作，包括分布式计算环境下的互操作。

地理信息标准化研究是目前国内外地理信息领域研究的一个重点和热点，标准化水平反映了一个国家的科技和经济实力，体现着对地理信息技术和产业的引导作用，符合科技发展方向。

5．地理信息标准的依存主体

任何标准系统都必须依存于某个特定的依存主体系统之上。依存主体系统是指标准化系统赖以存在、服务和约束的对象主体系统，包括理论上、技术上、生产组织管理诸方面的要素，以及该领域的重复性事物和概念(李春田，2001)。

地理信息领域既是地理信息标准化系统工程研究的主要对象之一，又是地理信息技术标准体系赖以存在、服务和约束的对象。所以，地理信息领域中的重复性事物和概念就是地理信息标准体系的依存主体系统。

作为地理信息技术标准依存主体，地理信息领域的主要目标和工作内容是:研究、分析、获取、处理、管理、转换人们所关心的，直接或间接与地理位置和时间相关的自然、经济、社会方面的事物、现象和过程等众多地表信息，经过高度抽象，充分反映地理系统及其空间要素的特征、动态、周期及分布的基本状况，并通过制作地理信息产品、建立地理信息系统和运用互联网络等有效方式，将地理信息传递和应用到各个领域和社会的各个方面(龚健雅等，2009)。

3.1.1.3　地理信息标准体系结构

标准体系是为了实现确定的目标，在一定范围内由若干相互依存、相互制约的标准组成的，并按其内在联系形成的科学有机整体。它的具体表现形式是标准体系的结构图和体系表。地理信息标准体系就是地理信息领域内的标准按其内在联系形成的科学有机整体。

地理信息领域标准化体系的目标可以表现在以下几个方面(龚健雅等，2009):

(1)建立结构化地理信息技术标准体系。地理信息标准体系应该覆盖地理信息技术涉及的领域，以及贯穿这个领域的各个方面和环节。这些地理信息技术标准体系要确保能对地理信息领域各个方面进行有效的控制。

(2)地理信息技术标准体系的水平要适应于依存主体系统的水平。确立的标准既要达到先进性、科学性和实用性，而且又要根据技术发展水平和实际情况的变化不断地更新标准。

(3)技术标准体系内部各个组成部分既要发挥整体功能，又要独立控制一个方面，形成有机的联系。标准体系的结构既要相对稳定，又要动态调整。标准之间要保证一致性，不能发生矛盾。

(4)标准体系的制定要吸收或兼容先进标准。在建立地理信息标准体系时，应从提高地理信息技术、产品、应用、管理水平的要求出发，积极采用国际标准、区域标准、国内现有的标准、其他行业相关标准，或参考国外同类标准制定新标准，并在制定新标准时尽可能吸收或兼容先进标准的内容。

1．结构化思想

体系是具有整体性的，其具体表现为:体系整体中的部分都具有作为整体的部分的内在条件。体系整体与部分、部分与部分、整体与环境以及不同层次之间按一定规律进行信息、能量和物质的交换，并保持整体的序，才能体现体系的质和功能。整体与外部环境和过程连续性联系紧密。

系统结构具有有序性。系统内各部分都是相互联系、相互作用的。系统内各部分相对的稳定联系，形成有序结构，才能保持系统的整体性。系统结构的有序性保证了系统中的信息以一定的渠道有序的进行，系统高效的运行。

系统发展和变化具有有序性。系统始终处于不断地发展和变化当中，但它的发展和变化不是随意的，而是受系统内外各种因素的影响和限制，依据一定的规律发展和变化。系统发展和变化的过程中，各序列之间是有机联系的，发展和变化的顺序不会颠倒，即系统的动态性具有方向性。

2．结构方式

系统存在结构，结构的组成方式又是多种多样的。系统在结构的形态方面，既有空间结构，也有时序结构。对于技术标准体系而言，一般的空间结构和时序结构可以表现为以下几种。

(1)序列结构:按照工作流程、数据流程、标准发挥作用的先后次序等系统运行的时间过程来划分，是一种串行并列结构。

(2)层次结构:层次结构既可以是树状结构，也可以是支撑结构。地理信息技术标准体系和标准体系的结构，经常采用支撑结构描述系统的概念结构，采用树状结构描述系统的逻辑结构即标准体系结构。

(3)功能归类结构:一般按照系统具备的各种功能、子功能类别划分，并将各种子功能归类到父功能形成并列结构排列。这种结构常用于表达层结构的某一层次。

3．结构稳定性

系统结构具有稳定性。结构稳定性是指结构总是趋向于保持某一状态，外界的干扰会使其偏离这一状态，但干扰消除后又能恢复原来的状态。

从标准体系与依存主体系统的关系来看，标准体系的稳定性或稳定性变化情况主要取决于依存主体的变化和稳定性。从技术构成来看，地理空间信息技术是由地理科学和测绘科学技术与信息技术相结合而形成的。因此，地理信息技术标准体系受信息技术的影响很大。从应用的角度来看，社会对地理信息应用的广泛需求，尤其是对地理信息产品和服务的需求变化很快，这种变化对地理信息技术标准体系有一定影响。从政策条件限制来看，国家政策的变化或调整对地理信息技术标准体系有不可忽视的影响。从地理信息技术标准主要元素的活跃性来看，虽然每一个元素都有可变性，但有一些元素比较活跃，而另一些要素的活跃性相对弱一些。表3.1是地理信息技术标准主要要素的活跃性相对比较。

表3.1　地理信息标准主要要素活跃性相对比较(龚健雅等，2009)

4．地理信息标准体系的层次结构

地理信息标准体系的层次结构最基本的工作就是按照系统分解的原则对系统进行空间和时序的分解。分解的主要方法有平行分解和串行分解。

平行分解是系统分解的最基本方法之一。一般在一个时间段内，根据系统的各个功能，或者不同的工作内容，或者不同的工序，把系统总体在纵向上分解为若干个次级系统，直到不可再分为止。平行分解法形成的系统层次结构如图3.2所示。

图3.2　地理信息标准体系层次结构图

根据平行分解出来的结果，对若干次级系统在横向按时序进行排列，或对单次级系统按照时序在横向做进一步分解，这就构成了地理信息数据产品生产过程的串行分解结构。地理信息数据产品生产过程的串行分解结构如图3.3所示。

图3.3　地理信息数据产品生产过程串行分解结构示意图(龚健雅等，2009)

5．地理信息标准体系的空间结构

图3.4是地理信息标准体系的空间结构图，这种结构表现了相关领域体系、基础和支持标准子系统与其他标准子系统和标准体系要素之间的支撑关系。基础和支持标准子系统支撑并制约其他标准子系统，同时又是与上一层级标准接轨或兼容的主要部分。这种支撑结构有利于实现领域标准达到或兼容国家、国际标准的目标。

图3.4　地理信息标准体系空间结构图(龚健雅等，2009)

6．地理信息标准体系的时序结构

标准在使用时，存在一个时间顺序的关系，这个时间关系与依存主体系统的运行流程有关。图3.5是地理信息标准体系时序结构图。由于标准存在时序结构，标准在使用时就不可避免地存在阶段性。有些标准作用于整个流程，有些标准只在某个阶段发挥作用，也有些标准要在某些标准发挥作用后的一段时间才能用到。此外，标准体系的时序结构还会影响到空间结构，导致空间结构的变化。

图3.5　地理信息标准体系时序结构图(龚健雅等，2009)