GIS设计与应用-地理元数据与信息共享.ppt

1,第5章 地理元数据与信息共享,5.1 地理信息系统的元数据 5.2 元数据的管理 5.3 地理信息的标准化 5.4 地理信息共享法,2,5.1 地理信息系统的元数据,一般认为元数据就是“关于数据的数据”，在地理空间数据中，元数据是说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。,3,5.1.1 元数据的定义、作用,元数据并不是一个新的概念，(实际上，传统的图书馆卡片、出版图书的版权说明、磁盘的标签等都是元数据。纸质地图的元数据主要表现为地图类型、地图图例，还包括图名、空间参照系统、图廓坐标、地图内容说明、地图比例尺、精度、编制出版单位和日期或更新日期、销售信息等。但一直以来，人们对元数据的理解比较混乱，有的将其与数据字典混为一谈，迄今还没有一个统一的元数据定义。,4,元数据的主要作用,帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，即使其主要工作人员退休或调离时，也不会失去对数据情况的了解。提供有关数据生产单位、数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络以及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据。提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径以及与数据交换和传输有关的辅助信息。帮助用户了解数据，以便就数据是否能够满足其需要作出正确的判断。提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。,5,5.1.2 元数据的管理,元数据主要管理方式：文本文件：易于传输给用户，而不论用户使用什么软件和硬件。超文本文件：用超文本链接表示语言（Hypertext Markup Language，HTML）编写。用户可以利用Netscape Navigator，Internet Explorer等查阅元数据。通用标示语言（Standard for General Markup Language SGML）：SGML提供了一种有效的方法连接数据元素，这种方法便于建立元数据索引和在空间数据交换网络上查询元数据，并且提供一种在元数据用户间交换元数据、元数据库和元数据工具的方法。,6,5.1.3 描述地理信息元数据的规范,系统地组织元数据的最好方法是使用公共的术语来描述数据集，这就需要用标准来规范元数据的内容。,从90年代初，就有很多组织（主要有欧洲标准化组织、美国联邦地理数据委员会以及国际标准化组织）从事地理空间原数据的标准研究，并做了大量的工作，但目前还没有统一的标准，综合分析各组织现制定的标准，可归纳出的共同特点见表。,7,将元数据定义为“关于数据的数据”，目标是数据共享；元数据描述的最基本对象是“数据集”，可以扩展为数据集系列和数据集内的要素和属性；元数据的存储形式分为格式化的文本和关系型数据库表；元数据的使用与计算机网络密切结合，在因特网上为用户提供查询和检索元数据及相关数据库的工具;,元数据的共同特点,8,元数据的实施，包括标准的制定、操作工具（含输入、编辑和维护工具等）的开发、元数据收集、元数据库或文件的建立、元数据库文件与数据库的链接和外部用户使用工具（如超文本浏览器）的开发等。,元数据已经从简单的数据描述，发展成为用于管理数据、发现数据、使用数据的一种重要的工具。,9,5.1.4 元数据的描述模型,元数据是用于描述数据内容、定义、空间参照、质量及数据管理的数据。地理数据通常组织成数据集。一个数据集应当包括一个或多个特征类型事件及它们的相关属性，也可能由其他数据集联合组成。数据集本身及其特征或其他更详细的内容可以通过元数据表达，用于表达地理数据集的元数据应用下面几部分内容给出，其中标准名词后标有（0）的为可选项，其他为必须给出项。,10,元数据标准描述中的基本定义,数据集：一个可标识的数据集合。范围：数据所包含的水平方向的和垂直方向的地理空间及时间系列。地理区域：根据间接参照系（国家或城市）定义的一个数据集所覆盖的空间。元数据参考：关于元数据的信息。组织：一个对数据集关系具有特殊作用的专家。组织角色：在数据集关系中的责任。连接点：单个或一组对数据集关系具有特殊作用的点连接点角色：连接点在数据集关系中的责任。辞典：用于描述含多层次结构的数据集分类的词典。辞典元素：辞典中的条目。,11,1数据集标识 用于清晰地标识数据集的元数据标识信息，由数据集标题、可选择标题（0）、缩写标题（0）组成，是数据集描述中首先要给出的元数据。2数据集概述 应有足够的元数据用于全面描述数据集。包括摘要。目的、使用、几何子模式、空间参照系、语言、文件参考（0）、示例（0）则及相关数据集（0）。3数据集质量参数 质量信息使数据的用户和生产者能够确定数据贴近规范的程度。所以用于描述数据集总体质量的信息条目应当给出，它包括进程历史、总专题精度、总时空精度、总完备性、总逻辑一致性、总点位精度等内容，否则，信息在质量上无法保证。,12,4空间参照系 空间参照系由直接坐标系和间接坐标系组成。其中，间接空间参照系包含间接空间参照系类型和参照日期（0）；直接空间参照系由水准、椭圆、地图投影及高程参照系组成，其质量根据点位精度确定。5地理、时空范围 地理数据集可能在它们的地理层和时空上各不相同，所以应给出其较详细的数据集完备性、平面范围、垂直范围及时空范围等。,13,6数据定义 地理特征可能在不同的数据集中用不同的方法定义。元数据应当在给出其特征和定义时加以规定，同时还应描述特征间的相关类型。数据定义内容包括特征类型描述、属性类型描述和相关类型描述（0）三类。三类描述如下:,14,特征类型描述由特征类型名称、特征类型定义、几何图元、结构图元、特征类型码（0）、事件（0）、专题精度（0）、点位精度（0）及完备性（0）组成；属性类型描述由属性类型名称、属性类型定义、属性类型码（0）、属性域值（0）、专题精度（0）及时空精度（0）组成；相关类型描述由相关类型名称、相关类型定义、起始特征类型、结束特征类型、基数、约束（0）、专题精度（0）及逻辑一致性（0）组成,15,7分类 数据集的内容或专题范围可能会通过其特征给出，也可能在分类系统中被描述。如果这样，特征可能会成为一级或多级结构的组成部分，并且当特征类型规定为一个等级分类时，应通过辞典的方式说明。分类由辞典（0）和辞典元素组成。其中，辞典由辞典名称和辞典管理者组成；辞典元素由术语、定义、同义词、相关木语、广义术语、狭义术语组成，有时也通过图片（0）加以说明。,16,8行政元数据 获取一个数据集时，数据集在哪里、是怎样被保留和怎样被传输的信息是必须的。同样也需要与数据集分配有关的信息，比如使用权、版权及特殊数据集的传输媒介等，为了满足上述要求，应规定组织和组织角色、连接点和连接点角色及分配等内容。如下:,17,组织和组织角色由组织名称、可选择组织名称（0）、名称缩写、地址、角色和功能（0）组成；连接点及连接点角色由连接点名称、地址及角色组成；分配由约束、版权、价格政策、分配单位、媒介、格式、在线访问、订购及后援服务组成。,18,9元数据参照 元数据参照是有关元数据自身的一些信息，包括条目日期、最后检查日期、最后更新日期、未来复查日期（0）及元数据空间参照（0）等。上述各条目是地理数据集描述中元数据的基本组成部分，在数据集描述中，依文中所给顺序依次描述。国际标准化组织建议通过EXPRESS语言首先建立一种基本的元数据模型，然后通过该模型构造自己的实际应用模型，以求得从模型建立时就开始规范化、标准化。,19,5.2 元数据的管理,目前，已经有一些厂商开始提供商业化的元数据工具软件，以支持用户建立自己的元数据和元数据管理运行系统。显然，参照不同的标准，地理元数据的内容和库结构也会大不相同。根据描述对象的不同，地理元数据可以分成数据级元数据、要素记录级元数据、属性元数据、数据文件元数据、数据集元数据等几种类型。,20,元数据的管理中涉及的主要功能,1.数据集对象的建立流程,21,2.数据集对象的查询,22,3.数据集对象内容的更新,23,5.3 地理信息的标准化,标准化是伴随生产力的发展而产生的一种改造客观世界的社会性活动，是对重复性事物和概念所做的统一规定，其本质是管理。,24,5.3.1 标准化的发展,标准化是人类生活与生产的重要组成部分，它是人类文明的产物。其历史可追溯到大约5000年前的古埃及，那时该地区部分地方已出现了可互换使用的弓和箭，开始了古代标准化的萌芽。1901年世界上诞生第一个国家标准化团体英国标准学会，使标准化的研究开始向协调发展方向努力。1906年，成立了国际电工委员会（IEC），1926年成立了国际标准化协会（ISA，即国际标准化组织ISO的前身），这些组织的成立，为国际标准化的发展起到了推动作用，也为工业化社会向信息化社会的过渡奠定了基础。,25,1947年2月国际标准化委员会（ISO）的成立，特别是ISO9000质量管理和质量保证系列标准的制定及ISO14000系列环境标准的出台，给整个社会的发展带来了很大的效益，并与人们的生活和生产息息相关，这样不仅扩大了标准化在全球范围内的影响力，而且使1SO的标准逐渐成了整个社会遵循的准则。,26,我国于1983年，在国家科委的支持下开始了有关地理信息（指数字地理信息）标准化的探索工作，另外对信息领域中的其他数据交换标准也给予了高度的重视。于1994年正式加入ISO组织，现为P成员，从事地理信息和地球信息业标准化方面的研究。并于1995年7月25日由国家技术监督局批准，授权国家测绘局为ISOTC211国内技术归口主管部门，形成了我国的对应组织。,我国标准化的现状,27,5.3.2 标准化工作内容,一、数据模型标准,数据模型的重要性在于它能为GIS开发人员及用户提供一种共同的视图，从纯粹的技术上讲，数据模型是问题到方法域的影射集，其中概念模型着重于对问题域的描述与模拟，逻辑模型是这种信息模拟到数据结构的影射，而物理模型与一定的计算机环境有关。,地理信息系统的标准化工作主要包括:数据模型标准、数据参考系统标准、技术支持、应用与交换等方面。,28,29,二、数据参考系统标准,地理数据总是定位于一定的空间时间参考系统中，作为定位基础的时间空间参考系统应当统一、完整、严格地定义，这是保障数据共享的前提。地图学长期发展的结果使世界各国在地理数据的空间定位方面取得了长足进展，使地图投影、地理坐标等理论被成功地用于GIS数据库的建立之中。地理数据的空间定位标准源于地图学的相关标准。但GIS发展过程中时空一体化研究仍显不足，国际有关组织正在积极研究与制定时间空间参考标准。,30,三、技术支持,有关支持技术的标准在GIS的实践中有十分重要的地位，在GIS的应用实践中，支持技术一般可分为软、硬件技术标准，地图制图标准和计算机语言三类。,31,四、应用与交换,地理数据的应用领域不同，所需要的标准也不同，如表所示。地理数据的应用主要体现在如下几个方面:,共享：使地理数据被多用户使用；查阅信息：地理数据能被方便地查阅；定义空间信息：为空间数据确定空间实体的定义、分类及编码；组织空间数据：合适地组织空间数据产品的数据结构；显示地理信息：以适当的符号系统和颜色系统显示由地理数据所描述的空间实体和空间关系。,32,地理数据的工业式应用及其支持标准,33,数据交换标准。标准的数据格式。标准的概念模型。标准的外包装。,在地理信息的应用与交换中，主要考虑的标准如下：,34,OpenGIS,OpenGIS或OGIS（Open Geodata Interoperation Specification，开放的地理数据互操作规范）由美国OGC（OpenGIS协会）提出。OGIS就是网络环境中对不同种类地理数据和地理处理方法的透明访问。其目的是提供一套具有开放界面规范的通用组件，开发者根据这些规范可以开发出交互式组件。,OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商、数据生产商以及一些高等院校和政府部门等。OGC技术委员会负责具体标准的制定工作。OGC工程技术委员会已经完成的OGIS交互性指南全面而深入地阐述了OGIS。,35,OGC的真正功能是在地理信息领域制定一个规范来统一我们的行业，并把这种规范融入到更宽的技术领域和更大的市场中，使它成为全球信息基础机构不可分离的一部分，全球信息基础机构主要是组织世界性活动和解决重要环境和基础设施问题的机构。在OGIS规范成为权威性的标准之前，厂家和其他OGC成员已经在商业软件产品、商业集成工程、政府数据中心和学术研究机构中已使OGIS规范成为一个惟一的标准。因为它已经与商业软件结合，致力于地理数据处理方法的互操作和地理数据的共享，所以OGIS规范很可能在将来很长一段时期内成为互操作地理数据处理方法的基础。,36,5.4 地理信息共享法,5.4.1 地理信息共享法的定义,地理信息共享法是指国家为调整人们在地理信息共享活动中所发生的各种社会关系而制定或认可的法律规范的总称。,地理信息共享法的三方面含义,37,1地理信息共享法体现了法的一般特征 同其他法一样，地理信息共享法也是国家制定或认可的，体现国家的意志并由国家强制性保证实施的行为规范。“制定”是指国家机关通过一定立法程序予以通过，并公布执行的；“认可”是指对某些习惯、道德、案例，国家承认其具有法律效力。,38,2.地理信息共享法也具有特殊的本质特征 与其他法不同之处在于：地理信息共享法是专门以地理信息领域的社会关系为自己的调整对象。地理信息作为自然资源就要按自然规律进行调整，地理信息作为商品就要按照商品经济规律进行调整，地理信息作为基础设施就要按照社会公共利益进行调整。3.地理信息共享法是各种地理信息法律规范的总称 地理信息共享法不仅包括国家立法机关所制定发布的相关法律、法规，而且也包括相关的地理信息标准规定的总称。但标准规定是地理信息共享法律体系中的特殊组成部分。,39,5.4.2 地理信息共享法学与 地理信息共享法的关系,1地理信息共享法学以地理信息共享法作为自己的研究对象。2地理信息共享法学是随地理信息共享法的形成而发展起来的。3地理信息共享法学是一门跨越自然科学、技术科学、产业经济科学和法律科学的交叉学科。,地理信息共享法学是研究地理信息共享法，并随着地理信息共享法的产生和发展而形成的一门法律科学。,地理信息共享法学包括三层意思：,40,地理信息共享法学与地理信息共享法之间存在着密切联系，两者关系可概括为目的和手段。为建立、健全地理信息法制，就必须进行地理信息共享法学研究，或者说通过对地理信息共享法的研究及其所提供的研究成果，可以建立、完善国家地理信息共享法制。学者所提供的地理信息共享法学理论一旦被国家立法机关所确认，也就成为国家法律的一部分。,41,地理信息共享法是国家为加强对地理信息活动的管理而制定的行为规范，是国家的一种管理方法和手段，人们在地理信息活动中不管是否愿意都必须遵守这些规范，因为这些规定具有国家强制力。地理信息共享法学是一门学问，它是为专门研究地理信息共享法的制定和实施中一系列理论问题而产生的。人们对地理信息共享法的研究是一种自觉的行为，即为加强国家地理信息的法制建设，为维护自身的合法权益而进行的，不具有也不必具有国家强制力的性质。,42,5.4.3 国内外的地理信息共享法,美国社会信息化程度较高，信息产业化发展较快，有关信息立法的起步也较早，包括信息和信息技术的法律已有200多个，仅1979一1982年，美国在国际远程通信和信息政策方面的立法就有近百个。,新中国成立后曾先后发布了一些关于地理信息的采集、加工处理、传递、使用和管理等方面的法律、法规。特别是进入20世纪80年代后期，我国加速了有关部门信息立法的步伐,43,定义；政府机构对发展协调国家空间数据基础设施的领导权;发展国家地理空间数据交换站；数据标准工作；国家数字地理空间数据框架；数据获取的合作伙伴关系；范围；申明。,美国国家空间数据基础设施行政令包括：,44,我国信息立法,1988年，中国科学技术蓝皮书第四号：信息技术发展政策、标准化法以及保守国家秘密法。1989年，测绘成果管理规定。1990年，著作权法。1991年，著作权法实施条例、图形法和计算机软件保护条例。1992年，新闻出版保密规定、专利法和测绘法。1993年，反不正当竞争法。1994年，计算机信息系统安全保护条例、气象条例和国务院关于进一步加强知 识产权保护工作的决定。,45,1995年，科学技术保密规定。1996年，计算机信息网络国际信息网管理暂行规定、计算机信息网络国际联网出入口信息管理办法和电子出版物管理暂行规定。1997年，出版管理条例中国公众多媒体通讯管理办法、中国互联网络域名注册暂行管理办法人计算机信息网络国际联网安全保护管理办法电子工程施工企业项目经理资质管理办法和著作权行政处罚实施办法。1998年，计算机信息网络国际联网管理暂行规定实施办法、计算机信息系统保密暂行规定和软件产品管理暂行办法。1999年，气象法。,46,5.4.4 地理信息资源的特点,地理信息资源和地理数据资源是指与地理空间位置相关的这方面的信息、数据资源。作为法律上的地理信息资源、地理数据资源的概念，必须是相对具体的，具备可操作性。,客观存在性：指地理信息是地理实体客观存在形式、运动状态和本质属性的反映。客观虚拟化：是指如实反映地理实体的真实存在性，然而，这种如实反映也只能是近似的，信息量无法进行绝对精确的度量。,地理信息资源所具有的属性,47,抽象性：是指地理信息已脱离客观地理实体本身，是地理实体的抽象或本质的反映。由于地理信息具有抽象性，从而可以随意（根据技术条件）对地理空间及其发展过程行压缩。数字化：计算机是以识别数字为其特征的，因此一切都在数字化，从而构成一个数字社会、数字经济、数字地球。可存储性、可传输性：地理信息的可存储性与可传输性是指借助于一定的物质载体对地理信息进行记录并借助于一定的动力进行传输。即时化、网络化：地理信息的即时化、网络化和社会经济的一体化，也便作为财产形式的地理信息数据在安全、保密等方面面临极大的考验。,48,可转换性：主要是指客观信息可转换为主观信息，不同形式的主观信息可以相互转换。可扩充性：指主观地理信息在反映地理客体本质属性的思维过程中的一个不断深化、不断扩充的过程。可共享性：指地理信息作为一种财产或资源，它可以重复使用而不会耗尽，可以供许多人共同使用，并且使用的人越多所产生的经济价值就越高。,49,5.4.5 地理信息共享立法的资源属性原则,地理信息共享立法的资源属性原则必须体现在地理信息采集、传输和利用等各个立法的内容中，并成为地理信息共享法的重要组成部分。,1地理信息数据的采集 地理信息数据的采集要贯彻遵循客观规律的原则，就必须突出地理信息数据的采集要具有客观性、综合性和预见性。共享法既要鼓励广开采集门路、扩大地理数据的来源，又要规定权威数据应由权威部门来采集。因为权威部门具有较高的人才素质和较强的技术手段，其数据能较真实地反映客观规律性；同时也减少了地理数据的重复采集，避免了不必要的浪费。,50,2地理信息数据的传输 由于地理信息资源具有可共享性和可传输性，特别是可以以光速进行传输，因此，地理信息共享法应该鼓励地理数据公开传输，扩大其共享范围。鼓励作为商品形式的地理信息数据按照商品规律进行流通，并且通过国家强制性对负有一定义务的公益性、基础性的地理数据进行传输，这些都是地理信息共享法的重要内容。,51,3地理信息数据的开发利用 地理信息共享法需要制定相关的政策措施，鼓励地理信息技术的开发、人才培养、资金投入等。地理信息数据处理技术的发展，使地理信息传输的经济成本大大降低，其复制品可以按原版无限量地生产，其复制费用也十分低廉，给地理信息产权的保护也提出一个十分尖锐且迫切的问题，因为它对现行数据、著作的发行制度带来重大冲击。,52,5.4.6 地理信息共享立法的经济学原则和社会公益原则,从经济学的角度看，地理信息产业发展过程中的主要法律问题是：如何界定和保护地理信息产权；如何最大限度地实现地理信息共享，以便发挥地理信息的经济价值；如何处理民族经济文化特色与世界经济一体化之间的关系等问题。,例如：地理信息产权姓公还是姓私；地理数据的公开与保密；地理数据的无偿使用与有偿使用；地理数据有偿使用的政府定价与市场调节价；地理信息产业的竞争与垄断；民族经济文化特色与世界经济一体化。,53,社会公共功能理论在地理信息共享立法原则的确定中至少有下列三个方面的应用：地理信息共享立法必须能够反映公共功能的社会发展规律；体现作为社会公共利益代表者的国家在宏观调控中的地位；地理数据基础设施应贯彻统筹规划、国家主导、联合建设的原则。,54,为使地理信息共享法原则得到贯彻实施，必须在地理信息共享法规范中规定一系列相应的管理措施和办法，这就是地理信息管理的法律制度。有些学者建议，我国地理信息共享管理可实行如下重要法律制度：,地理信息登记制度；地理信息许可证制度；地理信息评估制度；技术人员资格认证制度；地理信息的基金制度；地理信息的契约制度；地理信息有偿共享与元偿共享相结合的制度。,