城市基礎(chǔ)地理信息共享平臺建設(shè)標準規(guī)范

陳 靜，毛 鋒，周文生，馬金鋒

(清華大學(xué) 建筑學(xué)院，北京100084)

城市基礎(chǔ)地理信息共享平臺建設(shè)標準規(guī)范

陳 靜，毛 鋒，周文生，馬金鋒

(清華大學(xué) 建筑學(xué)院，北京100084)

從數(shù)據(jù)的標準與規(guī)范統(tǒng)一、共享框架數(shù)據(jù)庫建設(shè)等方面入手，提出了基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)的創(chuàng)建原則、設(shè)計標準與規(guī)范需要考慮的方面以及要素統(tǒng)一的具體方法等解決方案。結(jié)合青島市地理信息共享平臺建設(shè)（QGSP）的案例，介紹QGSP中數(shù)據(jù)規(guī)范標準的實現(xiàn)，并以5大類29個具體標準成果作為例證。

GIS；數(shù)字城市；地理信息；信息共享；規(guī)范標準體系

在我國數(shù)字城市建設(shè)中，地理信息資源共享的概念和必要性已經(jīng)廣泛地被接受。信息共享，具有兩個層次上的含義：第一個層次是各類信息系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作，組成一個在邏輯上一體而在物理上分散的分布式信息數(shù)據(jù)倉庫，各類信息系統(tǒng)之間的信息交換和集成等構(gòu)成信息共享在本層次上的具體行為；第二個層次，由這種互聯(lián)、互通的信息系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)倉庫具有對其他用戶服務(wù)的能力，其對用戶的數(shù)據(jù)分發(fā)等行為構(gòu)成信息共享在這一層次上的具體行為[1]。要實現(xiàn)上述意義的信息共享，必須首先具備政策組織體系、技術(shù)及標準體系和作為共享對象的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫體系[2]。但是在很多城市基礎(chǔ)地理信息共享平臺（以下簡稱UGSP）建設(shè)中，常常發(fā)生由于相關(guān)的標準體系建設(shè)不夠完善，而產(chǎn)生的在各個部門、行業(yè)分劃中形成的“地理信息孤島”[3]，給城市基礎(chǔ)地理信息共享造成了很大障礙。

本文針對城市基礎(chǔ)地理信息中存在的共享問題，提出通過建設(shè)共享框架數(shù)據(jù)庫等方式進行UGSP建設(shè)，搭建城市多源空間數(shù)據(jù)庫群溝通橋梁以及整體和分類建設(shè)的標準規(guī)范化等指導(dǎo)方案，最后將此方案成功實施于青島市地理信息共享平臺（以下簡稱 QGSP）建設(shè)中。

1 城市基礎(chǔ)地理信息共享問題解決探討

目前限制地理信息共享的最大瓶頸是共享機制的缺乏[4]?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)內(nèi)容體系不夠全面、數(shù)據(jù)更新滯緩，是造成城市地理信息共享障礙的首要因素[5]。由于現(xiàn)有的很多GIS應(yīng)用實施平臺、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)組織與存儲策略、開發(fā)模式和實施人員等的不同，導(dǎo)致應(yīng)用間很難得到有效共享，很多GIS應(yīng)用甚至從一開始建設(shè)就變成了名副其實的“GIS孤島”[5]。系統(tǒng)建設(shè)時若不考慮將來系統(tǒng)的集成、共享，那么未來孤立數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)不但不會提高城市整體的認識水平，反而會成為“共享意識”下的新的數(shù)據(jù)垃圾[6]。因此，如何在城市內(nèi)部尋求新的方法和技術(shù)用于實現(xiàn)真正意義上的地理信息共享，成為城市管理者和建設(shè)者們必須面對的一個問題。

針對上述分析，要實現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的共享，不僅僅需要按照統(tǒng)一設(shè)定的標準生產(chǎn)和加工各種不同尺度、不同內(nèi)容體系的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，同時還必須建立以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的共享機制與應(yīng)用，為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的共享提供切實可行的良性發(fā)展模式，推動城市其他空間數(shù)據(jù)的共享。

當前很多城市開展的UGSP項目建設(shè)規(guī)范了城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)、加工和提供的諸多環(huán)節(jié)，建立了“數(shù)字城市”初期“數(shù)據(jù)積累”的模式與方法，開發(fā)了切實可行的數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，推動了新形勢下各種不同數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用資源之間的共享與互交。[5]

1.1 數(shù)據(jù)的標準與規(guī)范統(tǒng)一

由于地理信息資源建設(shè)和應(yīng)用涉及眾多部門和社會各界，各部門職責(zé)不同，所開發(fā)、維護和管理的地理信息資源種類也不相同，因此，應(yīng)根據(jù)各部門工作職責(zé)，合理確定不同部門開發(fā)、維護、管理的地理信息資源種類。這樣將有利于各部門明確職責(zé)，避免重復(fù)建設(shè)[7]。目前城市空間數(shù)據(jù)一般由城市的各職能部門自己生產(chǎn)和管理，由于歷史和管理體制的原因，各個部門基于各自的部門利益，不愿意對外共享數(shù)據(jù)[6]。從技術(shù)角度來說,由于各個部門建立時可能采用了不同的系統(tǒng)平臺和相互間不兼容的數(shù)據(jù)格式，也阻礙了信息的流通與共享。從建立“數(shù)據(jù)城市”的可持續(xù)性發(fā)展的長遠發(fā)展角度上看，城市中各部門、各行業(yè)、各領(lǐng)域的信息應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度地集成和應(yīng)用。因此必須在各部門進行系統(tǒng)建設(shè)之前首先建立一個共同遵守的數(shù)據(jù)標準和規(guī)范，并達成共識。所有部門的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)都嚴格按照制定的標準和規(guī)范進行數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的建設(shè)與實施，所有的數(shù)據(jù)都嚴格按照規(guī)范來進行采集、輸入、編輯、處理和貯存，在數(shù)據(jù)的分類編碼、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)接口、管理系統(tǒng)等方面嚴格執(zhí)行管理制度和系統(tǒng)操作制度。

1.2 共享框架數(shù)據(jù)庫的建立

將城市各應(yīng)用系統(tǒng)都需要使用的信息要素按照制定的標準提取到共享框架數(shù)據(jù)庫中，使其成為城市各個應(yīng)用系統(tǒng)能夠使用的公用信息，同時保證不同的行業(yè)、部門之間的數(shù)據(jù)具有空間邏輯關(guān)系，進而成為空間定位參考基準，避免在具體應(yīng)用時各個系統(tǒng)自成數(shù)據(jù)體系，造成框架數(shù)據(jù)的混亂和投入的浪費。

在UGSP的建設(shè)中，共享框架數(shù)據(jù)庫作為重要的手段，解決了各部門由于歷史和體制的原因不愿意對外共享數(shù)據(jù)的問題，繞開了不同利益造成的障礙，搭起了城市多源空間數(shù)據(jù)庫群的溝通橋梁[6]，實現(xiàn)了基本地理定位單元和行政區(qū)域的無縫不重疊覆蓋。所形成的不規(guī)則多等級空間網(wǎng)絡(luò)體系，使得通過空間任何一點都可以獲得標定該點所在空間地理單元多變性的標識符。共享框架數(shù)據(jù)庫的建立，不僅可以提供各行業(yè)各部門共享的空間定位信息，方便用戶對框架數(shù)據(jù)進行調(diào)用顯示、查詢、檢索和分析，而且通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理和維護，保證了數(shù)據(jù)的權(quán)威性和準確性，使不同行業(yè)、部門的空間信息之間具有空間邏輯關(guān)系，適合城市跨行業(yè)、跨部門空間信息的共享與繼承，也促進了共享框架數(shù)據(jù)在社會經(jīng)濟中的應(yīng)用。

1.3 共享框架數(shù)據(jù)庫的標準體系建設(shè)

基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)體系建設(shè)包括地理空間基準和空間框架數(shù)據(jù)庫的建設(shè)[8]。有了共享框架數(shù)據(jù)庫的標準和規(guī)范體系（下章詳細介紹），才能實現(xiàn)框架共享；有了共享基礎(chǔ)，才能實現(xiàn)城市各行業(yè)和部門的信息化，而信息化的發(fā)展又進一步推動了共享的建設(shè)。

2 UGSP建設(shè)中的標準規(guī)范建立方法研究

2.1 基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)的創(chuàng)建原則

1）框架數(shù)據(jù)應(yīng)是由各主管部門協(xié)作創(chuàng)建的、用于共享的地理空間數(shù)據(jù)資源。

2）框架數(shù)據(jù)必須是統(tǒng)一、標準的，能夠提供用戶在其上構(gòu)建專題數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3）框架數(shù)據(jù)是建立城市空間數(shù)據(jù)模型的最小數(shù)據(jù)集，不是全要素地形圖。

4）空間網(wǎng)格單元的選擇要遵循國家管理制度；充分考慮未來在資源發(fā)展、環(huán)境保護等方面發(fā)展的需求，與網(wǎng)格系統(tǒng)的設(shè)計相適應(yīng)；需要具備修改、合并和上下延伸的可能行。

總之，要從使用頻率、熟悉程度、派生作用（指共享通道）[6]、確定性等指標來確定共享空間框架數(shù)據(jù)選擇?；A(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和更新應(yīng)積極采用先進技術(shù)，并滿足設(shè)計標準的要求；除應(yīng)符合設(shè)計標準外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)強制性標準的規(guī)定。

2.2 設(shè)計標準和規(guī)范

在UGSP中，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的標準和規(guī)范的制訂是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的基本保證。系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的標準和規(guī)范包括了城市地理信息數(shù)據(jù)標準、地理信息工程標準和城市實現(xiàn)信息共享所必須的標準規(guī)范體系。工程標準包含了對數(shù)據(jù)標準的要求，同時系統(tǒng)的建設(shè)必須以國家標準和行業(yè)標準為基礎(chǔ)建設(shè)依據(jù)[9]，表 1為需遵循的設(shè)計標準和規(guī)范。

表1 設(shè)計標準和規(guī)范

為了能制訂和執(zhí)行好標準和規(guī)范工作，必須制訂配套的法規(guī)政策和管理手段加以保證。參照國家制定的配套政策、法律、法規(guī)和行政規(guī)章，根據(jù)實際需要制定當?shù)氐牡胤脚涮渍摺⒎ㄒ?guī)和行政規(guī)章。需要建立和健全的有關(guān)政策和法規(guī)，主要有以下幾方面：

1）規(guī)范標準的執(zhí)行；

2）公共基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與管理；

3）數(shù)據(jù)來源與系統(tǒng)更新保證；

4）信息共享管理；

5）信息安全保密要求；

6）運行應(yīng)用保證與服務(wù)方式；

7）知識產(chǎn)權(quán)歸屬與保護。

標準化落后一直是限制我國城市信息化的重要因素。我國的技術(shù)形成的過程主要由科研院所和政府機構(gòu)以科研的形式來制定，并頒布實施，而不是通過市場競爭產(chǎn)生的結(jié)果，這是造成這種結(jié)果的一個重要原因。

3 QGSP建設(shè)中的標準建設(shè)實踐

QGSP是以青島市框架基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以空間地理信息為載體，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、遙感、地理編碼及分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，整合各類信息資源，為與地理信息相關(guān)的各種應(yīng)用系統(tǒng)搭建了一個基底、公共和開放型的基礎(chǔ)平臺，為領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)決策提供一套可視化的空間輔助決策支持系統(tǒng)，進一步完善政府電子政務(wù)的信息化建設(shè)，實現(xiàn)各個行業(yè)的信息資源共享與互操作，構(gòu)成面向政府決策、面向公眾服務(wù)、面向行業(yè)應(yīng)用的服務(wù)型、資源型信息平臺。

3.1 QGSP基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)標準

QGSP基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)標準是結(jié)合青島市勘察測繪研究院現(xiàn)有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)實際情況，依據(jù) GB/ T13923-2006《基礎(chǔ)地理信息要素分類代碼》、GB/ T20258.1-2007《基礎(chǔ)地理信息要素數(shù)據(jù)字典第1部分：1:500、1:1 000、1:2 000基礎(chǔ)地理信息要素數(shù)據(jù)字典》、CJJ 103-2004《城市地理空間框架數(shù)據(jù)標準》這三部分綜合分析后制定的，如圖1所示。

圖1 青島市基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)9類標準

在上述 9類標準中：前 8大類分別對應(yīng)于 GB/ T13923-2006《基礎(chǔ)地理信息要素分類代碼》的定位基礎(chǔ)；第9類地名為新增大類。

1-8大類中的要素分類代碼分4級，用6位碼表示，第1位為大類，第2位為中類，第3、4位為小類、第5、6位為子類。在每一大類中，按照要素的空間特征和屬性相似度進行分層，每大類包含若干層。

第9類為地名分類，分為自然地名、行政及居民點地名、交通地名、水電油通信等基礎(chǔ)設(shè)施地名、公共服務(wù)設(shè)施地名、企事業(yè)單位名稱 6部分。公共服務(wù)設(shè)施地名主要從公眾服務(wù)角度考慮，企事業(yè)單位名稱主要從法人角度考慮，兩者不重疊。

3.2 QGSP中數(shù)據(jù)規(guī)范標準的具體實現(xiàn)

1)主要參考標準（如表2所示）。

2)數(shù)據(jù)分層?？臻g數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和各部門專業(yè)空間數(shù)據(jù)?；A(chǔ)空間數(shù)據(jù)由1：2000和1：10000的青島市地形圖組成，專業(yè)空間數(shù)據(jù)以l：2 000地形圖為主，分為多個圖層。1：10000地形圖僅作背景圖使用。圖層包括：建筑物、街區(qū)、道路、湖泊等。

各部門空間數(shù)據(jù)可按照各自的情況，確定有空間數(shù)據(jù)的圖層。各部門專業(yè)空間數(shù)據(jù)必須存放在地理信息系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫中，并且提供相應(yīng)的圖層名稱和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，并且指定關(guān)鍵字段來連接空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。為其他部門的訪問提供數(shù)據(jù)說明。

表2 主要參考標準

3)坐標系統(tǒng)。青島市信息資源平臺的空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)采用西安1980坐標系統(tǒng)和1985國家高程基準。

4)數(shù)據(jù)采集。對圖形數(shù)據(jù)的采集一般使用掃描矢量化方法實現(xiàn)。對屬性數(shù)據(jù)輸入采用鍵盤輸入或通過其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。各部門負責(zé)其相應(yīng)的專業(yè)數(shù)據(jù)采集、編輯加工和入庫，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)由信息化服務(wù)中心統(tǒng)一集中入庫。關(guān)鍵字段的數(shù)值由各部門在進行空間數(shù)據(jù)輸入的同時進行添加，使空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)能建立連接。

5)數(shù)據(jù)存放?？臻g數(shù)據(jù)存放在青島市地理信息系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)存放在各部門本地的數(shù)據(jù)庫中，通過空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同擁有的關(guān)鍵字段來連接空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

6)數(shù)據(jù)更新和維護。定期或不定期進行數(shù)據(jù)庫內(nèi)容更新及數(shù)據(jù)庫軟硬件環(huán)境更新，更新前的數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)繼續(xù)保留。

7)地圖圖例和專業(yè)符號。地形圖圖例應(yīng)嚴格遵守相關(guān)國家標準。各部門專業(yè)數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)的圖例標準由本部門制定，并提交給青島市地理信息中心，由信息化服務(wù)中心來負責(zé)協(xié)調(diào)和發(fā)布相應(yīng)的圖例。

3.3 QGSP建設(shè)標準建設(shè)成果

QGSP建設(shè)中，清華大學(xué)協(xié)同青島市勘察測繪研究院，首次完整梳理、整合和編制了用于青島市地理框架數(shù)據(jù)共享平臺建設(shè)、管理、應(yīng)用與維護的整套標準。該套標準包括：通用（基礎(chǔ)）標準、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源類標準、共享應(yīng)用服務(wù)類標準、基礎(chǔ)地理管理類標準，城市專業(yè)類標準5大類29個具體標準。該套標準體系的建立為QGSP的建設(shè)、應(yīng)用與可持續(xù)運營提供了基本保障。同時基于所編制的數(shù)據(jù)標準對青島市多年來所形成的海量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行全面的分析、整合，形成了可用于承載其他專業(yè)數(shù)據(jù)的青島市基礎(chǔ)地理框架共享數(shù)據(jù)庫，為數(shù)字青島的建設(shè)提供了條件。

4 總結(jié)與展望

地理信息標準體系是一個有機系統(tǒng)，它能夠客觀地反映地理系統(tǒng)這個具有多個層次等級且有密切聯(lián)系的有機整體的本來面目[10]。為此首先要研究地理系統(tǒng)具有哪些層次等級，它們之間所具有的聯(lián)系；相應(yīng)地要研究有哪些標準、標準體系以及它們之間的關(guān)系，這樣才能從整體上控制地理信息標準的橫向和縱向結(jié)構(gòu)，然后才有可能按輕重緩急來制定各個具體標準。

統(tǒng)一標準規(guī)范的建設(shè)是一項不可忽視的長遠任務(wù)，它的成功實施最終將實現(xiàn)城市內(nèi)部、城市之間乃至國家區(qū)域間的無障礙信息共享，加快和鞏固全球以及區(qū)域各領(lǐng)域的發(fā)展步伐。

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St and ardization of Urban Geo-spatial Data Sharing Platform Development

CHEN Jing，MAO Feng，ZHOU Wensheng，MA Jinfeng
(School of Architec ture,Tsing hua Un iver sity,Bei jing 100084,China)

Based on the data specification unification and development of framework database sharing,this thesis proposed a st and ardization solution including the creation criterion of Geo-spatial framework data,design st and ards and specifications, and implementation methodology of unified elements.With the successful story ofQingdao Geospatial data Sharing Platform (QGSP)project,introduced 29 specifications in 5 major categories and data st and ards implementation in QGSP project,which justified the applicability of st and ardization of UGSP development.

GIS;digital city;geographic information;information sharing;st and ards system

2009-06-30

項目來源：國家科技支撐計劃資助項目（2006BAK30B01）。

P208

B

1672-4623(2010)02-0076-04

陳靜，碩士研究生，研究方向為遙感與地理信息系統(tǒng)。