淺談地理信息元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)

摘 要：地理信息元數(shù)據(jù)是關(guān)于地理相關(guān)數(shù)據(jù)和信息資源的描述信息.本文通過對地理信息元數(shù)據(jù)確定的原則，元數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容與設(shè)計(jì)，元數(shù)據(jù)的組織與管理模式幾個(gè)部分，淺談地理信息元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的方面。地理信息元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)使用，幫助人們有效地定位、評價(jià)、獲取和使用地理相關(guān)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：地理信息元數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì) 管理模式

中圖分類號：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0064-02

隨著“數(shù)字地球”，“數(shù)字中國”的付諸實(shí)施，空間信息飛速擴(kuò)長，如何有效管理、使用、共享這些異構(gòu)、多源、海量數(shù)據(jù)的問題日益突出，地理信息元數(shù)據(jù)以其描述性、開放性、簡易性而逐漸得到認(rèn)可[1]。元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)與信息資源的數(shù)據(jù)，即關(guān)于數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其它特性信息，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效組織、管理、維護(hù)、快速檢索、訪問、存取的核心和關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。地理信息元數(shù)據(jù)是關(guān)于地理相關(guān)數(shù)據(jù)和信息資源的描述信息。地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)容繁雜且數(shù)據(jù)量龐大，建立地理信息元數(shù)據(jù)是對其進(jìn)行管理及共享的有效可行方法[3]。它通過對地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)采集時(shí)間和其他特征進(jìn)行描述與說明，幫助人們有效地定位、評價(jià)、獲取和使用地理相關(guān)數(shù)據(jù)[4]。

1 地理信息元數(shù)據(jù)確定的原則

建立元數(shù)據(jù)集合，是幫助人們理解和使用元數(shù)據(jù)所描述的數(shù)據(jù)對象，以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化為目的，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享為前提[5]。元數(shù)據(jù)的選擇和組織必須遵循一定的規(guī)則，以全面描述數(shù)據(jù)對象，并方便用戶使用。地理信息元數(shù)據(jù)的確定需要遵循以下的原則。

1.1 完整性

元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中需要挑選出一些最重要的元數(shù)據(jù)，構(gòu)成核心元數(shù)據(jù)集。核心元數(shù)據(jù)是有效描述數(shù)據(jù)特征的最小元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)集合，它應(yīng)該完整地描述數(shù)據(jù)集最重要的信息。

1.2 準(zhǔn)確性

各個(gè)元數(shù)據(jù)元素應(yīng)該從某個(gè)側(cè)面準(zhǔn)確地描述數(shù)據(jù)集合的某些特征。在確定核心元數(shù)據(jù)內(nèi)容的時(shí)候，需要對相關(guān)領(lǐng)域的理論與技術(shù)有全面的了解，準(zhǔn)確而簡潔地將描述數(shù)據(jù)集主要特征的數(shù)據(jù)元素整合起來。

1.3 結(jié)構(gòu)性

地理信息元數(shù)據(jù)之間具有復(fù)雜的聯(lián)系，應(yīng)根據(jù)實(shí)際其結(jié)構(gòu)聯(lián)系進(jìn)行合理組織，以便對元數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或擴(kuò)展時(shí)不破壞其整體結(jié)構(gòu)。

1.4 與其它標(biāo)準(zhǔn)的一致性

由于元數(shù)據(jù)也是其他標(biāo)準(zhǔn)的高度概括，在制定元數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)調(diào)研相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)與國家、行業(yè)準(zhǔn)則，盡量采用已頒布的標(biāo)準(zhǔn)。

2 地理信息元數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容

目前，地理信息元數(shù)據(jù)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的全球性標(biāo)準(zhǔn)。通常采用以下幾方面的內(nèi)容。

（1）標(biāo)識信息。它是唯一標(biāo)識數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)信息。通過標(biāo)識信息，用戶可以對已有的數(shù)據(jù)集有一個(gè)總體的了解，如數(shù)據(jù)集的名稱、發(fā)布時(shí)間、版本、空間范圍、表示方式、空間分辨率、信息類別、數(shù)據(jù)集的聯(lián)系信息、數(shù)據(jù)集法律和安全限制等。

（2）數(shù)據(jù)質(zhì)量信息。它數(shù)據(jù)集質(zhì)量的總體評價(jià)，包括數(shù)據(jù)集在數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、位置精度，時(shí)間精度（時(shí)間表示的精確程度、現(xiàn)勢性、有效性）、屬性精度（數(shù)據(jù)集屬性分類的正確性、屬性值的精度和正確性）等方面的綜述以及說明數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證措施，以及數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理過程、數(shù)據(jù)志等說明信息。

（3）空間參照系統(tǒng)信息。它是對數(shù)據(jù)集使用的空間參照系統(tǒng)的說明。

（4）內(nèi)容信息，描述數(shù)據(jù)集的主要內(nèi)容，包括實(shí)體和屬性信息。

（5）分發(fā)信息，描述有關(guān)數(shù)據(jù)分發(fā)者的信息及獲取數(shù)據(jù)的方法。

（6）核心元數(shù)據(jù)參考信息。包括核心元數(shù)據(jù)參考信息，用戶可以了解到核心元數(shù)據(jù)內(nèi)容的現(xiàn)勢性等。

3 地理信息元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)

元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過程中，通常根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，參照已有元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定元數(shù)據(jù)體系。近年來，西安市城市建設(shè)快速發(fā)展，地理信息元數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，也是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的保證。西安市勘察測繪院為了提高生產(chǎn)管理質(zhì)量，更好的滿足城市發(fā)展的需要，在地形圖的生產(chǎn)中也加強(qiáng)了在元數(shù)據(jù)方面的管理。下面以我院生產(chǎn)為例，簡要說明地理信息元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)。

（1）元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主體組成，如表1所示。

（2）元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以目前我院地形圖數(shù)據(jù)的生產(chǎn)管理為例，地形圖元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

（3）元數(shù)據(jù)的錄入。以我院地形圖數(shù)據(jù)信息錄入為例，如圖2所示。

（4）元數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)。元數(shù)據(jù)隨地圖數(shù)據(jù)的變化而變化，元數(shù)據(jù)的更新管理主要通過版本管理來實(shí)現(xiàn)，這樣數(shù)據(jù)管理者可對歷史數(shù)據(jù)及最新數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的管理。

（5）元數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證。元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)部分，也是數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。在元數(shù)據(jù)庫建立、更新、維護(hù)的全過程中，必須保證元數(shù)據(jù)質(zhì)量。擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行一致性測試，元數(shù)據(jù)操作工具應(yīng)具備保證質(zhì)量功能，有條件的應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)[6]。

4 地理信息元數(shù)據(jù)的組織與管理模式

4.1 元數(shù)據(jù)的邏輯組織可采用如下方式

（1）按照元素性質(zhì)來組織。這是通常的元數(shù)據(jù)組織方式。由唯一標(biāo)識一個(gè)數(shù)據(jù)集、說明其空間和時(shí)間范圍、狀況、法律限制和保密限定所需的信息的元素構(gòu)成標(biāo)識信息子集等。

（2）按照功能來組織。主要方法是將元數(shù)據(jù)分成描述性元數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)性元數(shù)據(jù)、功能性元數(shù)據(jù)三類，分類進(jìn)行組織。

（3）按照重要程度來組織。按照元素使用的頻繁程度或者重要性差異，將元素分成核心元素和一般性元素，其中核心元素是所有類型的數(shù)據(jù)所共有的。如英國Dublin元數(shù)據(jù)核心元素模型和澳大利亞、新西蘭元數(shù)據(jù)核心元素模型都是如此[7]。在區(qū)分核心元素與一般元素的基礎(chǔ)上，又對核心元素按照不同的側(cè)面進(jìn)行分類。

4.2 元數(shù)據(jù)的管理模式

空間數(shù)據(jù)飛速增長，我們通過建立若干分布的、相對獨(dú)立的元數(shù)據(jù)倉儲，它們分別對應(yīng)于不同的部門或地區(qū)，然后通過元數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息共享和分布異構(gòu)系統(tǒng)的集成[8]。從業(yè)務(wù)需求來看，元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用于存儲、管理和共享各種元數(shù)據(jù)，一個(gè)良好的系統(tǒng)應(yīng)具備集成性、可擴(kuò)展性、可制定性和開放性等基本特征[9]。鑒于MOF和XMI的特點(diǎn)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我們基于MOF和XMI設(shè)計(jì)了空間元數(shù)據(jù)的管理模式，如圖3所示。

5 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)積累了大量的地理信息數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和共享就必須依賴于空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)以外的一種特殊數(shù)據(jù)。地理信息元數(shù)據(jù)能夠幫助生產(chǎn)單位有效的維護(hù)和管理數(shù)據(jù)，提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位的各種有關(guān)信息，供用戶查詢，幫助用戶了解數(shù)據(jù)，提供有關(guān)信息，以便用戶處理和轉(zhuǎn)換有用數(shù)據(jù)，采用元數(shù)據(jù)也可以便于數(shù)據(jù)的共享。我們在生產(chǎn)管理中，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范，并且結(jié)合自身的生產(chǎn)需求做好元數(shù)據(jù)的錄入，管理工作。通過我院元數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中的建立與運(yùn)行，說明元數(shù)據(jù)的功能是穩(wěn)定的，應(yīng)用起來也比較方便，能夠在城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。我們將進(jìn)一步改進(jìn)與完善工作細(xì)節(jié)，開發(fā)研究元數(shù)據(jù)擴(kuò)展的必要性和擴(kuò)展的基本方法，更好的提高工作效率，使地理信息元數(shù)據(jù)在地理信息領(lǐng)域的應(yīng)用中擁有更為廣闊的前景[10]。

參考文獻(xiàn)

[1]周新忠，余木良，陶亮，等.關(guān)于地理空間元數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢的理論探討[J].測繪科學(xué)，2007（2）：172-175.

[2]趙汗青，郭剛.地理空間信息元數(shù)據(jù)模型[J].測繪通報(bào)，2002（z1）：19-23.

[3]滕連澤，劉洪斌，武偉，等.地理空間元數(shù)據(jù)管理的研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2005（8）：39-41.

[4]沈體雁，程承旗.地理元數(shù)據(jù)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（4）：326-330.

[5]牛曉琳，季民，趙志剛，等.基于元數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)共享研究[J].船舶電子工程，2006（1）：71-74.

[6]祝方雄.城市地理信息系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].城市勘測，2001（3）：37-41.

[7]羅英偉，邢彭齡.基于XML的地理信息元數(shù)據(jù)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2005（7）：1205-1212.

[8]王繼周，李成名，林宗堅(jiān)，等.面向共享的空間元數(shù)據(jù)管理框架研究與設(shè)計(jì)[J].國土資源遙感，2003（3）：67-70.

[9]邵學(xué)軍，施吉化，李景毅，等.基于模型驅(qū)動元數(shù)據(jù)集成體系結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006（15）：156-160.

[10]崔麗美，謝節(jié)，楊聯(lián)安，等.基于XML Schema地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)擴(kuò)展機(jī)制[J].測繪學(xué)報(bào)，2005（3）：246-251.