GIS领域的国际标准化

摘  要：随着GIS的发展，标准化的重要性已导致了CEN与ISO分别于1992年、1994年建立了相应的技术委员会。各国迫切需要开发和利用GIS作为其各个领域如行政管理、经济与科研等决策处理的基本工具，地理信息系统的许多内容如一致性、标准化、数据交换、方法与系统是地理信息开发与用户的必要准则。本文将国际标准化现状与成果，以及有关协调与管理的活动作了综述。

关键词：GIS CEN  ISO  标准化  空间数据  管理

    几年来，国家和国际GIS的研究获得迅速发展。一些国家在建立和管理尤其是使用GIS方面获取了丰富经验，而对某些问题如协调、质量管理则尚须给予解决。目前，经济管理的手段正变得愈来愈重要，许多GIS活动正聚焦在世界范围的标准化

工作上。  

    1．标准化

    1．1．标准化的内涵

    国际标准化组织(ISO)第2号标准化指南——《标准化基本术语》中对标准化的定义是：标准化主要是对科学、技术与经济领域内重复应用的问题给出解决办法的活动，其目的在于获得最佳秩序。一般说来，包括制定、发布与实施标准的过程。

    标准化是组织技术世界的一种工具，已成为经济社会和法律制度的不可缺少的组成部分。高度发达的产业国家的国家标准是一种易于获取的现代化信息源，是全球技术转换的一种重要工具，它可以促进与第三世界的合作，在解决许多技术与经济问题方面发挥了重要作用。作为一种揭式、精确的信息媒介，标准化服务于所有相关贸易和工业领域。

    现行的标准化工作是向整个社会提供的有关科技领域的规范性工作，国家经济也可从标准化成果中获利。标准化是一个制度化过程，通过所有采标部门的努力，有形或无形主体均可简化成一个期望的理想尺度，符合整个社会的利益。

    欧洲标准化机构为CEN(欧洲标准化委员会)，世界标准化机构则为ISO(国际标准化组织)，CEN在技术上和经济上对ISO都保持其独立性。它们是研究“标准”的权威性标准化机构，所有其他国家和国际性组织则制定“实际标准”。

    1．2．欧洲标准化

    欧洲标准化的目的就是建立一个统一标准机构，制定满足现代化需要、通用于整个欧洲市场的标准。该工作由CEN／CENELEC(欧洲电工标准化委员会)和ETSI(欧洲电信标准学会)负责。欧洲标准普遍以ISO标准为基础。1992年，CEN设立CEN／TC287技术委员会，负责“地理信息”标准开发。基本工作由4个工作组和5个研究小组进行。目前，基本上完成了全部标准的制定，如地理参考模型、地理信息参照定位、地理信息参照——地理识别、地理信息处理——查询与更新、地理信息数据描述、几何学、质量、元数据转换等。

    CEN／TC287“地理信息”标准成果

    (1)ENV12009：1997—10地理信息—参考模型

    (2)ENV12160：1998—02地理信息—数据描述—几何学

    (3)ENV12656：1998—10地理信息—数据描述—质量

    (4)ENV12657：1998—10地理信息—数据描述—元数据

    (5)ENV12658：1998—10地理信息—数据描述—数据转换

    (6)ENV12661：1998—02地理信息—参考—地理识别

    (7)ENV12762：1998—11地理信息—参考—直接位置

    (8)ENV13376：1998—11地理信息—数据描述—应用模式规则

    (9)CR13425：1998—11地理信息—述评

    (10)CR11660：1998—11地理信息—处理—查询与更新空间目标

    (11)CR13436：1998—11地理信息—词典

    CEN／TC278“道路交通学”开发了GDF标准(地理数据文件)，同时也被ISO等同采用。

    1．3 世界范围标准化

    1．3．1．所涉及的机构

    国际标准化由常设于日内瓦的ISO、国际电工委员会(IEC)、国际电信联盟所属国际无线电咨询委员会(CCITT)几个组织负责。在ISO中，约有120个国家的国际标准机构协作参与标准制定。通过建立全球有效的统一标准促进商品与服务的国际交流，并促进跨国界的科技与经济合作。

    ISO／TC211“地理信息／地球信息技术委员会”建立于1994年，随后得到稳步发展。目前有33个具有表决权的成员“P成员”，17个观察员“O成员——只接受提供资料”，1个代理成员。设置内部联系机构，除了9个与其他ISO委员会联络的“对内联系”机构外，还有12个“对外”联络机构，包括重要的OGC(开放的GIS联盟)。OGC与ISO/TC211有特别合作，推进成果共享与双方的利益。

    国际间地理信息机构和组织主要有以下单位：

    1)全球空间数据基础设施指导委员会(GSDI)

    2)亚太地区空间数据基础设施常设委员会(APSDI)

    3)地球观测中心    (CED)

    4)数字地理信息工作组    (DGIWG)

    5)欧洲石油勘测小组    (EPSG)

    6)国际大地测量协会    (IAG)

    7)国际地图制图协会    (ICA)

    8)国际测量员联合会    (FIG)

    9)国际水文局    (IHB)

    10)国际摄影测量与遥感协会    (ISPRS)

    11)国际全球测图促进委员会    (ISCGM)

    12)开放的GIS联盟    (OGC)

    13)亚太地区GIS基础设施常设委员会(PCGIAP)

    14)联合国欧洲经委会    (UN／ECE)

    15)CEN／TC287地理信息技术委员会

    1．3．2．ISO／TC211标准化制定程序

    国际标准化组织制定国际标准有严格的工作程序，从建立提案开始到最终确定和颁布实施，其工作步骤和顺序一般分为7个连续阶段：

    (1)提出项目，列入技术委员会的工作计划；

    (2)形成建议草案(简称DP)在中央秘书处登记；

    (3)中央秘书处把建议草案转为国际标准草案(简称DIS)予以登记，用英、法、俄3种文种的文本发给各团体进行投票表决；

    (4)ISO成员国团体投票，获2／3P成员国赞成票通过国际标准草案；

    (5)国际标准草案送回中央秘书处提交ISO理事会批准；

    (6)理事会批准国际标准草案成为国际标准；

    (7)国际标准出版发布。

    1．3．3．ISO／TC211与OGC合作交流

    ISO／TC211技术委员会的25个项目由5个工作组“框架与参考模型”、“地理空间数据模型与算子”、“地理空间数据管理”、“地理空间服务”、“专用与功能标准”和许多项目小组负责起草与制定草案和标准。

    开放的GIS联盟(OGC)是一个拥有国际成员的机构，从事合作性工作，以建立地理信息领域的开放式计算机规范，其定义如下：

    OpenGIS为开放且互操作的地理处理，或者说具有在网络环境中透明地共享异相地理数据和地理处理资源的能力。最高级的互操作规范就是开放的GIS规范(即OGIS，Open GIS Specification)。

    ISO／TC211与OGC在1999年建立特殊合作，旨在促进建设成果与双方的利益。ISO／TC211地理信息／地球信息技术委员会与OGC联盟有以下的合作协定：

    (1)基本原则

    ①OGC希望获取ISO国际标准用于其产业设施规范；

    ②ISO／TC211希望采用恰当的行业实施规范作为ISO国际标准；

    ③OGC希望在维护公共市场需求同时，在操作实践上与ISO／TC211保持一致；

    ④ISO／TC211希望在ISO指导原则约束下，与OGC合作；

    ⑤OGC与ISO／TC211希望协定和商讨他们各自的工作计划，并且设置一个小组，在本协议之下处理诸事宜；

    ⑥OGC与ISO／TC211希望，通过共享2个组织的域专家专业知识，获取双方的利益，并且欢迎跨研究项目参与。

    (2)方法安排

    ①联络；

    ②早期合作；

    ③协调小组。

    双方建立一个联合协调小组，研究和解决随时出现的问题。支持ISO／TC211工作组／研究小组和OGC工作组之间的业务联络，决不以任何方式取代OGC或ISO／TC211中现有组织机构的职权。OGC与ISO／TC211共同开发和接受协调小组的参考术语。

    (3)标准维护

    1．3．4．ISO／TC211目前活动

    由于所涉及的机构和工程项目日益增加，迫切需要加强机构间协调，推进工作进程。新成立的“主席顾问小组”在2000年3月的会议上专门讨论了如何加速标准化工作问题。

    项目19122“个人资格与证书”，已在2000年3月着手进行。由于各国所持观点不一，研究组散发了一个调查表，广泛分析各自状况，求得在下一次阿姆斯特丹会议上展示其研究结果，目的就是为了编制一份ISO技术报告。

    对草拟标准的大多争议表现为全球利益以及各国不同职业条件。模型协调小组决定选用一些相互矛盾的国家方法作为ISO标准的测试试验。

    由于CEN／TC287与ISO／TC211工作获得顺利进展，目前已拥有一些有关标准化的决策，可促进国家级标准的研究发展并负责编制国际通用标准，编号为IS015046。在过去的8年间，ISO标准化工作获得持续增长。TC211技术委员会拥有一支代表国际水平的专家队伍，他们长期从事地理信息标准化的工作，有十分丰富的科学储备和经验积累。

    ISO／TC211其开发的25个研究项目由以下5个工作小组，主持标准的研究与制定。

  第一小组 框架与参考模              WG1由美国负责

  19101    参考模型                   IS2001-03

  19102    概述                       IS2002-07

  19103    概念模式语言               TS2000-11

  19104    术语                       IS2001-08

  19105    一致性与测试               IS2000-05

  19121    影像与格网数据             TR2000—03

  19124    影像与格网数据分成         Stage OER2001-01

  第二小组 地理空间数据模型与算子    WG2由澳大利亚负责

  19107    空间模式                   IS2001—05

  19108    时间模式                   IS2001-02

  19109    应用模式规则               IS2001-08

  19123    层几何学与函数             IS2002-01

  第三小组 地理空间数据管            WG3由英国负责

  19110    特征编目、方法             IS2000-11

  19111    基于坐标的空间参考         IS2000-12

  19112    基于地理标识符的空间参考   IS2000-12

  19113    质量原理                   IS2000-10

  19114    质量评价方法               IS2001-06

  19115    元数据                     IS2001-07

  第四小组 地理空间服务              WG4由挪威负责

  19116    定位服务                   IS2001-04

  19117    描绘                       IS2000—11

  19118    编码                       IS2001—02

  19119    服务设施                   IS2001—08

  19125    简单特征访问—SQL—方案   IS2000-12

  第五小组 专用与功能标              WG5由加拿大负责

  19106    专用标准                   IS2001-11

  19120    功能标准                   TR2000-03

  19122    个人资格与证书             TR2001-09

    2．地理信息管理

    GIS应用的规划与发展，要求严格的GIS管理。由于涉及到极高的投资成本，并且可能从最小误差规划中产生一些消极结果，因此必须首先考虑数据精度与数据安全。目前，应加强统筹协调，使各个部门在继续负责其各自数据维护的同时，又克服责任分区，从而预防GIS数据集由于初期的严重不一致性而不能相互组合，影响其通用性。GIS的技术成功与各工作组间的配合攸关重要，它需要国家、区域与地方的不同管理，需要行政管理机构、企业与研究单位间相互协作与沟通。

    在完全不同的技术与组织层上均可发现GIS管理起点。就GIS使用而言，一般只需在各自组织内部解决，与相邻、上级或下级机构／公司／管理部门的关系处理，采用上下垂直管理模式进行管理。

    2．1．GIS管理的各级组织机构主要任务

    (1)确定所需协调。论证资格能力与责任范围，在研究GIS技术之初清楚界定。

    (2)确定一般GIS规范与标准。统一的空间参考系(大地参考系、几何基础数据)，广泛使用的数据交换格式和协调的数据模型、数据库模型与内容明确地简化了不同的具体主题数据集的集成与组合。

    (3)建立元信息系统。在大型组织中(如国家行政管理机构)，常常缺乏现有的数据集及其管理机构的信息。弥补该缺陷的数据集信息应在元信息系统中捕捉和更新。元信息系统同时也是GIS用户自身数据的首信息源。

    (4)定义和管理数据质量。元信息系统中的部分信息是数据质量描述，包括以下详细内容：数据的拓扑性、数据捕捉来源、数据的几何和语义精度与完整性。

    2．2．GIS管理措施

    GIS管理的任务将是质量规划、质量管理、质量保险与质量文件编制。

    (1)建立和管理销售与价格政策

    遵守数据保护法所规定的条件，确保所有用户访问GIS数据(如欧洲指南有关免费获取环境数据的背景)。数据生产者、服务供应商与数据用户之间的交互作用必须按照技术内容与逻辑内容分门别类，包括统一费用的筹措和确定，数据面向客户需要的分布，不同具体科目数据集之伺应该有一个联系人。费用的确定通常需要一个明晰的框架标准，尤其是政府采集的数据集及其成本覆盖费用的分布。

    (2)作用GIS技术的开发

    密切关注GIS市场且对其发挥影响是GIS管理的一项长久任务。只有当GIS用户与数据生产者间相互对应操作时，才能确定、记录并且消除系统和软件的缺陷(如在数据库模型化、数据集成、综合、网络等领域)。

    (3)确保数据安全

    确保所有信息技术系统的外部安全十分重要。多层理论首先建议：

    ①确定GIS数据与信息技术系统保护的必要性；

    ②建立对威胁的仿真分析；

    ③分析可接受的风险——数据或信息技术系统的漏失；

    ④设置自身机制安全概念——防火墙系统、数据备份。

    (4)建全GIS组织结构

    GIS技术和方法的引进对于GIS从业人员十分重要。计算机系统的系统结构可能导致相互独立的作业部门／管理机构被迫互相协作。处理小工程项目组中的问题或文件可以产生新的组织结构。

    (5)引进先进的人员管理用于GIS

    先进的人员管理包括与新的GIS环境相符的规划，继续教育规划，培训与考试规则与制度，对全体职员的长期职业培训。对人力资源不断改进和现代化的预测时必须考虑GIS从业人员交叉学科的综合。

    3．结语

    ISO在GIS领域里正在采取积极的态度与CEN合作，以加强、维护自己的最新水平和国际性，满足世界各国对各种标准的应用需要，并积极地同OGC保持密切的合作，在互操作上获得更广泛的互惠。