《地理信息系统》-讲义（笔记）-第2章 GIS设计思想内容和标准

PAGEPAGE2第二章GIS设计思想、内容和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 第一节GIS设计目标及其特点（一）GIS设计目标GIS设计目标就是通过改进系统设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 、严格执行开发的阶段划分、进行各阶段质量把关以及做好项目建设的组织管理工作，从而达到增强系统的实用性、降低系统开发和应用的成本、延长系统生命周期的目的。软件危机软件危机内容：•如何开发软件，以满足对软件日益增长的需要•如何维护数量不断膨胀的已有软件随着GIS软件数量的飞速增长和软件规模的扩大，软件危机情况日益严重，进行GIS设计是避免软件危机，保证GIS开发质量、提高开发效率、降低开发成本的一个重要手段（二）GIS设计特点1．GIS设计特点1）GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、•实体种类繁多、•实体间的关联复杂等特点。因此GIS设计过程需要：•分析系统的业务流程对系统所涉及的地理实体类型以及实体间的各种关系进行分析和描述，•采用相关的地理数据模型表达这些关系2）GIS设计以空间数据为驱动•GIS设计以数据为导向进行系统建设，•系统的功能设计以提高数据的存储、分析和处理效率为原则。3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。因此，在GIS设计中，项目计划管理是一个十分重要的部分。在项目计划管理中，需要：估计系统建设的投资效益，评估系统建设的风险性和必要性；制定系统的建设进度安排，保证系统建设的高效性；建立系统建设的组织机构和进行人员协调。第二节、GIS设计的理论基础（一）GIS工程学特点系统工程学是研究如何应用科学知识，特别是工程学原理来提高系统分析和设计效率、提高系统质量、降低系统建设成本的学科；GIS工程学：在促进GIS的推广应用，加快GIS软件产业的发展方面具有十分重要的意义，可以看作是GIS设计的方法学。GIS工程学特点有：•以空间信息系统工程优化为目的•横跨多学科•直接面向决策，为可持续发展提供决策支持•与GIS产业化密切联系（二）GIS工程学体系1.任务•运用系统论的理论和方法，实现GIS工程的最优设计、最优管理和最优运行，以求得系统总体最优化2.基础理论：•系统学、•地理信息科学、•系统工程学3.方法论•根据理论形成的一系列程序化的基本操作技术与方法4.系统工程学创始人之一霍尔（A.D.Hall）的三维结构（如图所示）•目前比较经典的、影响较大的一种系统工程基本方法，将系统工程活动的方法体系分为前后紧密衔接的七个步骤和七个阶段•同时考虑为完成各个步骤和阶段所需的各种专业知识（三）GIS工程学的基础理论1.系统学思想•系统可以定义为由相互作用、相互依赖的若干组成部分（要素）构成的具有一定功能的有机整体，•每一个系统都有其独特的层次结构、功能与环境2.系统工程学•系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按照一定的目标对其进行研究、设计、开发、管理和控制，以期达到总体效果最优的理论和方法3.系统工程学具有下列特点•研究对象是一个表现为普遍联系、相互影响、规模和层次都极其复杂的大系统•系统工程学的知识结构复杂，是自然科学和社会科学交叉的边缘学科•系统工程学是方法学，是泛化系统的研究方法•系统工程学是目的性很强的应用学科4.地理信息科学•1992年GoodChild首次提出•研究地理信息的本质特征与运动规律•被划分为三个层次5.地理信息科学被划分为三个层次•理论地理信息科学•技术地理信息科学•应用地理信息科学第三节、GIS设计的内容GIS设计应当根据GIS工程学的设计思想来开展，使应用GIS系统满足科学化、合理化、经济化的总体要求GIS设计的基本原则（一）软件设计1.GIS软件设计一般采用合适的软件生存周期模型进行开发,有两方面的作用:•1)它允许以图表和逻辑表达式的形式来描述定义和生产两个阶段•2)它提供了一种有目的和有规划的方式来建立质量保证体系2．最常用的软件生存周期模型是瀑布模型•瀑布模型将软件过程分为六个阶段瀑布型软件过程虽是一种较成熟和完善的软件过程，但也存在缺乏灵活性、软件模块重用性差、开发周期长、修改困难、难以维护等缺陷为了适应不同软件开发的需求，陆续出现了：•快速原型模型、•增量模型、•螺旋模型（二）数据库设计1．数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统，包括数据库、数据库管理员及相关软件2．数据库的核心是数据模型，数据模型按不同的应用层次分成三种类型:概念数据模型：将用户需求抽象为信息结构，即概念模型的过程。是一种独立于计算机系统的模型，它不涉及信息在系统中的表示,只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构。概念模型强调语义表达功能，它是现实世界的第一层抽象。如：ER图（实体、属性、关系）；逻辑数据模型：ER图转换为与选用的DBMS支持的数据模型相符合的逻辑模型，如层次模型、网络模型、关系模型；物理数据模型：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，设计索引；3．数据模型是一种形式化描述数据、数据之间联系以及有关语义约束的方法，包括：•数据结构、•操作的集合、•完整性约束4．从文件系统算起，数据模型的发展经历了四代：•1）文件模型•2）经典数据模型（网状、层次和关系模型）•3）语义数据模型•4）专用数据模型5．地理数据库是一种应用于地理信息处理和信息分析领域的工程数据库，它管理的对象主要是地理数据。6．较为常用的是文件与关系数据库混合管理模式7．ESRI公司推出的Geodatabase数据模型作为geographicdatabase的简写，geodatabase是在专题图层和空间表达中组织GIS数据的核心地理信息模型，它基于面向对象技术，在通用的关系型数据库的基础上建立空间数据库，通过空间数据引擎进行访问，是一种较为优越和高效的空间数据库管理模式。Geodatabase是一套获取和管理GIS数据的全面的应用逻辑和工具。无论是客户端的应用（如ArcGISDesktop），服务器配置（如ArcGISServer），还是嵌入式的定制开发（ArcGISEngine）都可以获取geodatabase的应用逻辑。Geodatabase是一个基于GIS和DBMS标准的物理数据存储库，可以应用于多用户访问，个人DBMS以及XML。个人Geodatabase，对于ArcGIS用户是免费的，它使用MicrosoftJetEngine数据文件结构，将GIS数据存储在小型数据库中。个人geodatabase更像基于文件的工作空间，数据库存储量最大为2GB。个人geodatabase使用微软的Access数据库来存储属性表。多用户Geodatabase通过ArcSDE支持多种数据库平台，包括IBMDB2，Informix，Oracle(有或没有OracleSpatial都可以)和SQLServer。(三)硬件设计主要是为了使设计的GIS系统能够更高效的运行。（四）网络设计：两种情况1.WebGIS设计；2.当所需要的数据统一存储在服务器上时，那么就要考虑与服务器之间的网络连接。第四节、GIS规范化与标准化信息社会的重要标志之一就是信息资源共享。要实现地理信息资源共享，必须具备三个条件：（1）数据资源的贮备；（2）要有技术支撑系统的保障；（3）共享规则的制订、采纳和遵循。（一）GIS规范化和标准化的作用1．从应用角度看，标准化是实现信息共享，推进GIS发展的最基本保障；2．就单独一个GIS系统开发而言，遵循GIS标准和规范，可避免简单重复的系统开发工作3．方便了数据共享，节约了资源（二）GIS规范化和标准化的内容1．GIS规范化和标准化的主要内容包括：•GIS相关的名词术语标准•与GIS软件工程开发有关的各种标准化活动•与GIS数据库建设有关的活动•与GIS数据共享有关的标准化工作2．从以下方面实行GIS规范化和标准化建设：•1）地理信息标准（1）统一的地理坐标系统•统一的地图投影系统•统一的地理格网系统•统一的区域多边形或空间统计 单元 初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计 系统（2）空间信息分类和编码系统（3）数据模型标准2）数据标准（1）数据交换（2）空间元数据标准（3）数据质量（4）GIS数据产品标准•标准的数据格式•标准的概念模式•标准的外包装3）信息技术标准（1）计算机软、硬件技术标准（2）数据库技术和图形、图像处理技术规范（3）地图制图标准我国软件工程标准体系4）应用标准（1）空间算法标准为了提高应用精度和进行数据转换，各种算法需要达到一定的性能要求，同时给用户提供指南（2）解译标准5）GIS的设计标准和系统 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 标准就GIS开发而言，应主要在以下三个方面建立标准和规范：（1）系统设计规范（2）信息系统建设流程规范体系（2）模型开发系统评价是系统建设的重要一环，系统开发人员应在系统逻辑性、系统扩充性与兼容性、系统开放性、系统实际可运行性（业务系统）、系统先进性等方面遵照相关规范、标准严格实施监督和把关。在信息技术产业，要害一个人，就让他去开发一个市场标准。虞有澄（前Intel副总裁）GIS标准化导读：信息技术的标准对于产业的发展有着重要的意义，GIS也不例外，目前GIS标准主要集中于空间数据模型和空间服务模型以及相关领域，此外还包括流程、认证等等。本章介绍了两个主要的GIS标准：ISO/TC211和OpenGIS。1．GIS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——实际使用的标准和法律意义上的标准：（1）实际使用的标准：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（传输控制协议/网际协议）协议，OpenGIS规范；注：TCP/IP指传输控制协议/网际协议：其实是两个网络基础协议：IP协议、TCP协议名称的组合。IP协议（InternetProtocol）协议：英文名直译就是因特网协议。从这个名称我们就可以知道IP协议的重要性，是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。在现实生活中，我们进行货物运输时都是把货物包装成一个个的纸箱或者是集装箱之后才进行运输，在网络世界中各种信息也是通过类似的方式进行传输的。IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。如果比作货物运输，IP协议规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。除了这些以外，IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。同样用货物运输做比喻，IP协议规定了货物的运输方法和运输路线。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IPsourcerouting，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。TCP（TransmissionControlProtocol）协议：我们已经知道了IP协议很重要，IP协议规定了数据传输的主要内容，那TCP协议是做什么的呢？不知大家发现没有，在IP协议中定义的传输是单向的，也就是说发出去的货物对方有没有收到我们是不知道的。就好像8毛钱一份的平信一样。那对于重要的信件我们要寄挂号信怎么办呢？TCP协议就是帮我们寄“挂号信”的。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。简单的说在TCP模式中，对方发一个数据包给你，你要发一个确认数据包给对方。通过这种确认来提供可靠性。TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。TCP协议提供了可靠的面向对象的数据流传输服务的规则和约定。OpenGIS（开放的地理数据互操作规范）：在异构数据库和分布计算的情况下，GIS用户在相互理解的基础上，能透明地获取所需的信息。OGC为数据互操作制定了统一的规范，使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。根据OGC颁布的规范，可以把提供数据源的软件称为数据服务器（DataServers），把使用数据的软件称为数据客户（DataClients），数据客户使用某种数据的过程就是发出数据请求，由数据服务器提供服务的过程，其最终目的是使数据客户能够读取任意数据服务器提供的空间数据。OGC规范基于OMG的CORBA、Microsoft的OLE/COM以及SQL等，为实现不同平台间服务器和客户端之间数据请求和服务提供了统一的协议。OGC规范正得到OMG和ISO的承认，从而逐渐成为一种国际标准，将被越来越多的GIS软件以及研究者所接受和采纳。（2）法律意义上的标准：通常是为了政策或管理的目的，通过法律制定的标准，如FGDC（美国联邦地理数据委员会）制定的空间元数据（Metadata）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：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IEEE802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）。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：ISO标准的制定过程主要分为以下几个步骤：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；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；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；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；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；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；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（DataSharing）和互操作（DataInteroperation）。其中比较主要的是地理信息/地球信息科学(Geographicinformation/Geomatics)专业委员会制定的ISO/TC211地理信息标准以及OGC(OpenGISConsortium)制定的OpenGIS。与OpenGIS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2．ISO/TC211地理信息标准ISO/TC211地理信息/地球信息科学专业委员会成立于1994年3月，其目的是为了促进全球地理信息资源的开发、利用和共享，即制定ISO/TC211地理信息/地球信息科学标准，它是对与地球上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。该标准共分为25个部分*这25个部分主要由五个工作组负责。第一组，由美国召集，负责框架和参考模型，即1-5,21,24部分；第二组，由澳大利亚召集，负责空间数据模型和算子，即7、8、9和23部分；第三组，由英国召集，负责地理空间数据管理，即10-15部分；第四组，由挪威召集，负责地理空间数据服务，即16-19,24部分；第五组，由加拿大召集，负责第6,20部分，第22部分由加拿大负责的另一个小组制定。其中后五个的部分的工作刚刚开展。ISO/TC211委员会同时有一个质量控制小组和咨询小组支持整个标准制定工作。（截至2000年5月），主要针对地理信息的内容和相关的方法；各种数据管理的工具和服务及有关的请求、处理、分析、获取、表达；以及在不同的用户、系统平台和位置上进行数据的转换。1）参考模型(ReferenceModel)描述地理信息系统标准的使用环境、使用的基本原则和标准的改造框架，同时也定义了该标准的所有的概念和要素。参考模型是一个独立于任何应用、方法和技术的模型，也是整个ISO/TC211的委员会的工作指南。2）综述(Overview)整个ISO/TC211标准系列的介绍和回顾。ISO/TC211将是一个完整全面的地理信息系统的标准族，该部分提供给潜在用户一个整体的标准系列和个别标准的综合介绍，包括标准的目的、标准以及标准之间的关系等，使用户可以快速查询到所需要的内容，提高标准的可理解性和可接收性。3）概念化模式语言(ConceptualSchemaLanguage)使用一种标准化的模式语言来促进互操作标准的开发，并提供一个快速建立地理信息标准的基础。这种标准语言是在现有的标准概念化语言之上发展而成的。4）术语定义(Terminology)定义了所有ISO/TC211标准中使用的专有词汇，其目的是产生通用的与地理信息标准有关的词汇，供地理信息系统的标准制定者、使用者和开发者使用。5）一致性和测试(ConformanceandTesting)为了保证所有ISO/TC211标准的一致性而制定的测试框架、概念和方法。建立测试方法的标准和保持一致性的原则可以使GIS软件的开发者来核实各类标准的一致性。6）专用标准(Profiles)定义所有ISO/TC211标准的子集产品，它确定了在ISO/TC211制定的全部标准的基础上，针对某些具体应用提取出专用标准子集的方法和参考手册。在ISO/TC211中，定义和描述了一系列地理信息以及地理数据管理和地理过程的标准。其中，某个方面可能有多个标准，如测量标准和编码标准；其它一些标准可能描述了一系列内容，如空间模式标准。在实际应用中，可能只采用某个标准或标准的一部分，甚至是对某个标准进行特化，专用标准给出了使用的指导。7）空间模式(SpatialShema)定义对象空间特征的概念模式，主要从几何体和拓扑关系的角度来制定概念模式。几何体和拓扑关系是地理信息的两个主要特征，它们的标准制定将为其它空间特征标准制定提供方便，同时可以帮助GIS开发者和使用者理解空间数据结构。8）时间尺度子模式(TemporalSubshema)定义空间实体时间尺度特征的概念，地理信息并不局限于三维尺度，许多地理信息系统需要时间特征。9）应用模式规则(RulesforApplicationSchema)定义地理信息应用的模式，包括地理对象的分类和它们与应用模式之间关系的原则。采用一致的形式定义应用模式，将增强应用之间数据共享能力，并且允许应用之间实时地交互操作。10）要素分类方法(Featurecataloguingmethodology)定义了对地理对象、属性和关系进行分类的方法论，并且确定建立一个国际化的多语言的分类的可能性。地理信息的类别一般都决定于应用模式，提供一致的分类方法学增强了从一个类别映射到另一个类别的可能性。11）坐标空间参照系统(Spatialreferencingbycoordinates)定义了坐标空间参照系统的概念化模式以及描述大地参照系统的指导，其中也包括一些国际上使用的参考系统，制定坐标空间参照系统同样有助于各类应用之间的交流和数据共享。12）基于地理标识的间接参考系统(Spatialreferencingbygeographicidentifiers)定义了间接的空间参照系统的概念化模式。ISO认为越来越多的有关地理信息的应用使用非坐标类型的参照系统，即间接空间参照系统，例如地址数据，因而有必要产生一套间接参考系统的标准模式。13）质量原则(Qualityprinciples)定义了应用于地理数据的质量模式。对地理信息的创建者和使用者而言，质量信息都是十分重要的。一致的质量标准模式，便于一个应用中创建的数据在另一个应用中被适当的评估和使用。14）质量评价过程(QualityEvaluationProcedures)给出了对数据质量进行评估和描述方法的指导。关于地理数据质量的评价信息不仅需要一致的标准，而且需要一个一致的、标准的评估和描述方法。一个标准的评估准则可以保证不同数据集合的质量具有可比性。15）元数据(Metadata)定义地理信息和服务的描述性信息的标准。该标准制定的目的是为了产生一个地理元数据的内容及有关标准。这些内容包括地理数据的现势性、精度、数据内容、属性内容、来源、覆盖地区以及对各类应用的适应性如何等。对地理数据进行标准的描述可以使地理信息用户方便地得到适用的数据。16）空间信息定位服务(PositioningService)定义了定位系统的标准接口协议。全球定位系统的发展使得一个地理对象在全球范围内的定位成为可能，定位信息标准接口的制定将促进这些定位信息在各类应用中更有效的使用。17）地理信息描述(Portrayal)定义了地理信息描绘方法，不同应用系统之间采用一致的符号表现方法，将便于人们更好的理解和识别各类地理信息。18）编码(Encoding)选择与地理信息使用的概念模式相匹配的编码规则，并且定义了概念模式语言之间以及编码规则之间的映射方式。编码规则使得地理信息在以数字形式进行存储和传输时，按照一定的编码语言和系统进行编码。19）服务(Service)识别和定义地理信息的服务接口以及与开放系统环境(OpenSystemEnvironment)模型之间的关系。服务接口的定义有助于不同层次的各种应用访问和使用地理信息。20）功能标准(Functionalstandards)定义了地理信息科学领域已经识别出的功能标准的分类方法。功能标准的分类有利于ISO/TC211与其它标准的协调一致。标准子集的制定也与功能标准的识别有关。21）图像和栅格数据(Imageryandgriddeddata)为了使ISO/TC211能够处理地理信息场模型中的图像和栅格数据，ISO/TC211需要定义图像和栅格数据标准。它确定了其它组织以及ISO其它委员会定义的图像标准，这些标准支持地理信息中栅格和矩阵数据标准的建立。由于地理信息中图像和栅格数据产品的增加，需要该方面的标准的制定。22）职员的资格认证(QualificationsandCertificationofPersonnel)描述了地理信息科学/地球信息学中人员的资格认证体系，定义了地理信息科学/地球信息学与其它相关学科以及专业的边界。详细说明了属于地理信息科学/地球信息学领域的技术。建立了该领域中技术人员、专业人员以及管理人员的能力范围和资格水平体系。23）覆盖几何和功能的模式(Schemaforcoveragegeometryandfunctions)定义了描述覆盖的空间特征的标准概念模式。覆盖通常包括栅格数据、不规则三角网、点覆盖和多边形覆盖。在大量地理信息应用领域中，覆盖是主要的数据结构，包括遥感、气象、地形、土壤、植被等等。覆盖几何和功能的模式将有助于提高地理信息在这些领域内的共享能力。24）图像和栅格数据的成分(Imageryandgriddeddatacomponents)给出了描述和表现图像和栅格数据的概念标准，这包括针对图像和栅格数据的新的工作：应用模式规则、质量原则、质量评价过程、空间参照系统、可视化和服务等，并表明的新的工作与已有的针对矢量数据标准的不同之处。25）简单要素的访问——SQL选项(Simplefeatureaccess-SQLoption)该部分面向SQL环境的简单要素访问实现规范，该实现规范将支持要素的存储、检索、查询和更新操作。ISOTC211标准的各个部分之间具有依赖关系。下表描述了这种依赖性。其中单元格内容为"D"表示相应行的标准依赖于相应列的标准，如“质量评定过程”依赖于“质量原则”，"I"表示有关，"X"表示无关，"C"表示关系尚不明确。表17-2：ISO/TC211标准前20个部分之间的关系12345678910111213141516171819201:参考模型IIIXIIIIIXCIXIIIIIX2:综述DDDDDDDDDDDDDDDDDDD3:概念化模式语言DIIIIIXIIIIIIIIIIII4:术语定义DDDDDDDDDDDDDDDDDDD5:一致性和测试DIXIDDDDDDCCDDIIIID6:专用标准DIDCIDDDDDCCDDDIDDD7:空间子模式DIDIDIXDIIIIIIXIXII8:时间子模式IIDIIXXCCXXIIXXIIXX9:应用模式规则DIDIXIDDDXCDXDXIIID10:地理信息分类DIIIXXXIDXXCXDXXXXX11:坐标参考系统DIDIDIIXIXXCXXXXXXO12:间接参考系统DIDIIXIXXXIIXIXXXXX13:质量原则CIDIIXIIIIIIIIXXIXX14:质量评定过程DIDIXXIIIIIIDIXXXXX15:元数据DIDIIXDDCDDDDDIIDDD16:定位服务DIDIDXIIXXDXCXIXXDX17:地理信息描述DCDIDIDDDIXIIIDXXIX18:编码DIDIXIXXDDXXCXDIIIX19:服务DIDIDIIIIXIXXIDDIXD20:功能标准DIDIXCDDDXDDXXDXXXD3．开放的地理数据互操作规范——OpenGISOpenGIS(OpenGeodataInteroperationSpecification,OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC(OpenGIS协会，OpenGISConsortium)提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作性(Interoperablity)，OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商（包括ESRI,Intergraph,MapInfo等知名GIS软件开发商），数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。OpenGIS的目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消除地理信息应用（如地理信息系统，遥感，土地信息系统，自动制图/设施管理(AM/FM)系统）之间以及地理应用与其它信息技术应用之间的藩篱，建立一个无“边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境，与传统的地理信息处理技术相比，基于该规范的GIS软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、互操作性和易用性。OpenGIS规范主要定义了以下三个模型：1）开放的地理数据(OpenGeodata)模型：定义了一个概括的、公用的基本地理信息类型集合，该集合可以被应用于特定领域的地理数据建模。OpenGIS将现实世界抽象成为两类基本对象：要素（Feature）和覆盖（Coverage），前者描述现实世界中的实体对象，后者描述现实世界中的现象。对于要素，将与空间坐标相关的属性抽取出来，称为几何体(Geometry)。同时，OpenGIS又定义了要素的时空参照系统、语义(Semantics)以及元数据来对要素进行描述，以便于共享和互操作。2）OpenGIS服务定义了一个服务的集合，该集合用于访问地理数据模型中定义的地理类型，提供了同一信息团体（InformationCommunity）内不同用户之间，或者不同信息团体之间的地理数据共享能力。服务模型中的主要组成为：（2．1）要素实例(FeatureInstance)的创建过程该过程用到了两个概念，要素模式(FeatureSchema)和要素注册(FeatureRegistry)，前者定义了要素的属性集，包括几何体、描述数据等；要素注册存放要素模式，所有的要使用和共享的要素都要进行注册，要素注册起到了要素“工厂（Factory）”的作用，通过它可以创建要素实例。这种面向对象的要素实例创建过程便于实现数据的共享，同时又保证信息的封装性。（2．2）获取地理数据的方法在OpenGIS规范中，建立了一种树状的目录索引结构，其最小单元是要素，通过该目录，可以得到所需要的地理数据。数据的获取在平台间是透明的，即可以跨平台访问数据。（2．3）时空参照系统的获取和转换在一个信息团体中是通过时空参照系来转换和解释几何体的，时空参照系统必须能够按照一种统一的标准来定义，并且通过某种机制能够使用这些定义。OpenGIS描述了注册时空参照系统的机制以及在不同的时空参照系统之间进行地理要素转换的机制。（2．4）语义转换不同信息团体之间通过一个语义转换注册器来实现要素语义的转换，注册器包括源要素和要素模式、目标要素和要素模式、以及要素转换器等，可以根据不同的要素转换要求查找到匹配的转换器以进行语义转换。3）信息团体模型信息团体模型的目的是，建立一种途径，使得信息团体或用户维护对数据进行分类和共享所遵循的定义；实现一种有效的、更为精确的方式，使不同信息团体之间可以共享数据，尽管他们并不熟悉对方的地理要素定义。信息团体模型定义了一种转换模式，使得不同信息团体的“地理要素辞典”可以自动“翻译”。OpenGIS规范包括抽象（Abstract）规范，实现（Implementation）规范以及具体领域（SpecificDomain）的互操作性问题，其中抽象规范是OpenGIS的基础，也是OpenGIS的主体；实现规范定义了抽象规范在不同分布计算平台上的实现，目前OGC已经定义了针对CORBA，OLE/COM和SQL的简单要素访问的实现规范；针对领域的互操作性研究通过提取领域的互操作性用例(Usecase)，检验抽象规范能否满足该领域的需求，它是抽象规范的扩展。抽象规范建立了一个概念模型，并将其文档化，采用了在面向对象技术中通用的UML作为其形式化的建模语言。抽象规范通过对现实世界的描述，建立了系统实现与现实世界之间的概念化的联系，它是与具体的软件实现无关的，而只是定义了软件应该实现的内容。目前，抽象规范共分为17个主题*这些主题类同于ISO/TC211中的对应部分，并且一些概念，如“实体”、“覆盖”、“实体之间的关系”等，在第二篇已经详细描述，在此不再赘述。：（截至2000年1月）综述(Overview)要素几何体(FeatureGeometry)空间参照系统(SpatialReferenceSystems)位置几何体结构(LocationalGeometryStructures)存储功能和插值(StoredFunctionsandInterpolation)要素(Features)覆盖类型及其子类型(TheCoverageTypeanditsSubtype)地球影象(EarthImageryCase)要素之间的关系(RelationsBetweenFeatures)质量(Quality)要素集合(FeatureCollections)元数据(Metadata)OpenGIS服务体系结构(OpenGISServiceArchitecture)目录服务(CatalogsService)语义和信息团体(SemanticsandInformationCommunities)图像使用服务(ImageExploitationService)图像坐标转换服务(ImageCoordinateTransformationService)抽象规范的十七个主题之间同样具有相互的依赖性，图17-2描述了这种依赖性。图17-2：OpenGIS抽象规范各个主题之间的依赖关系[OGC]OpenGIS的实现需要分布计算平台(DCP-DistributedComputingPlatform)的支持，图17-3描述了遵循OpenGIS规范，地理信息处理在不同DCP“场景”中的实现。但是抽象规 范本 协议范本下载族谱范本下载临帖范本下载公司章程范本下载监理月检范本下载 身与DCP无关，它可以在任何DCP上实现。图17-3：遵循OpenGIS规范，地理信息处理的在不同分布计算“场景”上实现[OGC]其它有关地理信息系统标准制定组织和标准1）美国联邦地理数据委员会(FGDC)制定的美国空间数据元数据标准和空间数据转换标准FGDC是美国政府机构的一个协调性组织，其主要目的是在全国范围内促进对地理数据的共同开发、使用、共享和传播。空间数据的元数据标准定义了一套数字化地理元数据的内容，并建立了相应的概念和术语，根据该标准的定义，元数据可以从以下七个方面对空间数据进行描述：（1．1）标识(Indentification)：包括数据名称，开发者，数据描述的区域，专题，现势性，对数据使用的限制等；（1．2）数据质量(DataQuality)：数据质量的定义，数据精度，完整性，一致性，产生该数据的原始数据以及处理过程；（1．3）空间数据组织(SpatialDataOrganization)：数字编码的空间数据组织方式，空间实体的数目，除空间坐标外其他的属性；（1．4）空间参照(SpatialReference)：数据采用的地图投影，存储格式（矢量还是栅格），水平与垂直的地球参照系，从一种坐标系统转换到另一种坐标系统的方法；（1．5）实体和属性信息(Entity&AttributeInformation)：数据中包括的地理信息，信息的编码方式，编码的意义描述；（1．6）分发(Distribution)：如何得到数据，数据的格式，存储介质，价格等等；（1．7）元数据参考信息(MetadataReference)：该数据何时完成，由谁完成等信息。2）空间数据转换标准(SDTS-SpatialDataTransferStandard)是目前美国许多政府部门和商业组织所采用的交换格式标准。SDTS是一个分层的数据转换模型，定义了数据转换的概念、逻辑和格式三个层次，同时采用元数据来辅助数据转换和评价。概念层建立了地理要素及其特征的模型，可以是矢量数据也可以是栅格数据，提供了地理要素的标准实体和属性的定义。逻辑层将概念化的地理要素转换成为逻辑化的模型、记录、数据项和子项，它提供了各种空间数据类型和关系的基础内容。SDTS的物理格式层定义了与标准相符合的文件格式，以进行空间数据的转换。SDTS使得任意两种空间数据可以相互转换，并保证最小的信息损失，对于NSDI（国家空间数据基础设施）的实现起到了决定性的意义。3）加拿大MercatorGIS标准Mercator是以墨卡托投影来命名的，它是由加拿大政府组织、建立的一个国家GIS数据标准，其主要目标是：建立空间地理信息的标准，建立空间数据的存储库以及有关软件的开发。Mercator定义了一个叫做OGDI(OpenGeospatialDatastoreInterface)的程序接口，支持在客户机/服务器模式下访问空间数据。