三維位置定義(3D-LD)管理系統的元數據

摘要:本文分析了三位位置定義系統的特點，重點介紹了三位位置定義中的元數據，作為描述數據的數據，元數據在三位位置定義系統中有著舉足輕重的地位。本文通過兩方面即空間元數據標準和非空間元數據標準對三維位置定義系統的元數據進行了詳細的描述。

關鍵字:三維位置定義;元數據

天津市科技計劃項目

(08ZCKFGX01700)天津科技支撐計劃(項目編號:08zckfg01700)天津中小企業創新基金( 06zhcxc11600); 國家科技型中小企業技術創新基金(07c26211200097)

三維位置定義系統綜述

信息時代的迅速發展使得對信息的空間管理屬性需求逐漸增大，目前能夠對空間數據進行管理的軟件系統主要是GIS與CAD。然而由于它們的專業性，與MIS的結合相當艱澀。。通過借鑒GIS和CAD系統設計了便于與信息管理應用系統進行結合的三維位置定義(3D-LD)管理平臺模型。

對應3D-LD系統的功能要求，應設計一套簡潔的數據模型，滿足用戶定義簡便，便于觀察顯示，查詢能力強的要求。數據模型中最重要的是3維要素的數據模型，它應實現對空間信息屬性的表示和同一空間幾何對象多比例尺的表示。矢量數據有較高的定位精度，易于進行特征的辨別和選擇，并且能精確地存貯坐標植，可以實現多比例尺圖示。采用改進的矢量數據表示方法可以滿足上述要求。

元數據

在不同的計算機領域元數據的具體定義可能不盡相同。在地理界，元數據是用于描述地理數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特征的數據，它是實現地理空間信息共享的核心標準之一。但是無論其定義有多少種，它的本質則是描述數據的數據(data about data)。

元數據被定義為“描述數據的數據”，目標是在一定范圍內進行空間數據的交換和共享，元數據描述的最基本的對象是“數據集”，可以擴展為數據集系列和數據集內的要素和屬性，而元數據本身的存儲形式為格式化文本或關系型數據庫表達。然而電子信息技術的發展帶動了元數據的擴展，使其已經從簡單的數據描述或索引發展成為用于管理數據、發現數據、使用數據的一種重要工具。從元數據的數據組織形式上來看，元數據由元數據子集、元數據復合體、元數據元素構成。一般情況下元數據分成兩級，第一級包含最基本、最主要的實體和元素，即核心元素或編目信息，它相對地概括了第二級中的一些必選項信息，是用來了解數據集總體的比較宏觀的信息集合;第二級包含數據集的詳細信息，它又可分為若干子集，分別說明數據集某一方面的信息。第二級地理空間元數據內容由可分為標準內容和引用內容。其中標準內容部分基本上要包括以下幾個方面的內容:

(1)基本識別信息——數據集的基本信息，如標題名稱、地理范圍等等。通過它用戶可以對數據集有一個總體的了解。

(2)空間數據組織信息——用于表示數據集中空間信息數據結構，如用于描述空間位置的方法以及數據集中空間目標的數據。用戶將以此作為對數據集進行各種處理或分析的依據。

(3)數據集的繼承信息——是建立數據集合時所設計的有關事件、參數、數據源等信息以及負責這些數據集的組織機構信息。通過它用戶便可以對建立數據集的中間過程有一個詳細描述。

(4)空間參考信息——數據集中坐標的參考坐標系和編碼方法的描述，如地圖投影或格網坐標系統、水平和垂直基準以及坐標系統分辨率的名稱和參數。通過它用戶可以知道地理實體轉換成對象的過程以及各相關的計算參數，使數字信息成為可以度量和決策的依據。

(5)實體和屬性信息——主要包括關于數據集內容的信息，包括實體類型、屬性及屬性賦值范圍。通過它用戶可以知道各地理要素屬性碼的名稱、含義以及來源等。

(6)數據質量信息——主要包括數據集質量的評定信息，如接邊質量評定信息，位置和屬性的精度、完整性、一致性以及數據生產的方法。通過它用戶可以對數據集進行判斷以及決定數據集是否滿足他們的需要。

(7)數據來源信息——關于獲取數據集的信息，即分發者描述信息。通過它用戶可以知道數據集在何處、怎樣獲取、獲取介質以及相應的開發費用等信息。

(8)其它參考信息——包括元數據的現勢性和負責部門等描述信息。通過它用戶可以了解到所使用的描述方法的實時性等信息，加深對數據集內容的了解。

三維位置定義管理系統的元數據

三維位置定義系統與管理信息系統的結合更加簡潔，使用也更加方便，不需要專業的培訓就可以面向客戶。而結合之后的系統中的元數據包括空間數據的元數據和非空間信息的元數據。在建設數據庫時，元數據標準的制定是數據庫建設的主要指導方向之一。空間元數據標準目前已經有許多種，為空間信息系統元數據庫建設提供了很好的參照。

而在三維位置定義系統與管理信息系統的結合中，數據控件管理則采用了元數據驅動的空間數據管理模式。結構如圖所示:

圖中所示的元數據管理器將不同的服務器組成一個虛擬的空間數據服務站點，對實際的數據庫的連接通過元數據管理器來實現，所有的相關應用都在該虛擬服務器下進行工作，使系統管理、數據備份、系統安全得到有效保障，從而實現空間數據的分布式存儲和集中化管理，能夠滿足大規模空間數據庫應用系統建設的需要。同時將采用三級的元數據:數據源、數據集、字段級的元數據信息。每一級元數據采用平面結構進行存儲，平面結構中的每一條記錄稱為“元數據項”，元數據項具有相應的屬性，適應不同的需要，不同級別的元數據項的屬性內容各有自己的特點。

1.空間元數據標準

在三級元數據結構中，數據源代表了數據文件或者空間數據庫;而數據集組成了數據源，類似于數據源中的分層;數據集是由數據集的字段組成的，包含各種實體要素類別的屬性字段的相關信息。

1)數據源級元數據內容

數據源元數據標準是指最高一級的元數據標準。按照數據的產生來源來確定的數據源元數據標準。空間數據源元數據標準主要包括以下的內容:

如同數據源的描述，數據集中還包括相關的屬性數據集描述，數據級元數據標準概括到數據中的屬性字段。

2.非空間元數據標準

非空間信息的元數據包括映射、枚舉、常量三種類型的元數據項，描述和映射在應用中可以歸為同一種類型。非空間信息的元數據信息主要實現為關于所有字段描述表，這些元數據類型也有自己的字段屬性。常量型元數據內容是指在數據庫中的字段取值為常量列表的數據說明。枚舉型元數據在使用過程中，可以選擇填入枚舉的具體值或者引用編碼。當使用引用編碼時，可能會出現被引用的編碼在元數據中被刪除的問題，所以一般應該不允許對元數據的項進行隨便刪除。常量級元數據是以后系統數據進行風格設置、制作專題圖以及系統編碼的主要依據之一。

結束語

三維位置定義系統的開發對于傳統的三維地理信息系統如GIS或者是CAD來說，工程量減少較多，這種情況下軟件開發周期能夠大大的縮短，同時使得用戶不需要專業知識即可使用。關鍵的因素則是與應用系統可以更有效的結合。而在三維位置定義系統中，元數據有著至關重要的地位，同時元數據標準是實現空間數據信息共享的核心標準之一，一個完善的元數據標準在實現系統功能方面起著巨大的作用。

參考文獻

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