第30卷第2期2007年3月
现 代 测 绘
Modern
Surveying and Mapping
Vol. 30,No. 2
Mar. 2007
关于基础地理数据几个问题的探讨
侯兆泰
(南京市测绘勘察研究院有限公司, 江苏南京210005)
摘 要 基础地理数据是国家战略性基础信息资源, 是信息化建设的数据框架平台, 在政府决策、国民经济各部门和大众生活中有着越来越广泛的应用。然而, 基础地理数据在其定义、范围、特性等方面至今尚不十分明确, 在应用等方面存在一系列的问题, 本文主要就这几个方面的问题进行了探讨。关键词 基础地理数据 数据特性 数据定义 4D
中图分类号:P208 文献标识码:B 文章编号:1672-4097(2007) 02-0033-03
1 引 言
温家宝同志说, 改革开放以来, 我国实现了近30年经济持续快速发展, 社会全面进步, 创造了历史奇迹。这个大趋势是不可逆转的。随着国民经济的高速发展、政府快速科学决策和大众生活质量的提高, 对基础地理数据的需求迅猛增加, , , 、可标识的地理要素。但在学术界和生产实践中, 对基础地理数据的定义、数据内容、数据特性等方面的阐述尚不十分明确, 对这些问题进行研讨不仅具有重要的理论意义, 而且在有关基础地理数据的政策法规和技术规范的制订以及基础地理数据生产研发等方面均具有重要的现实意义。
该定义描述的对象不再限于“地表面”, 因而具有更大的包容性, 对象包括海底DEM 、下伏岩层DEM 、大气等压面DEM 等。然而, 今天人们普遍接受的基础地理数据并未包括广义定义所涵盖的数据。因此。
在中对基, 城市地表和地下的自然地理形态和社会经济概况基础数据。主要由控制点数据、地形要素数据、城市三维模型数据、综合管线数据、相关数据等构成的城市自然地理要素、地表和地下人工设施等城市空间基础信息数据。这里将三维模型数据、城市基础地质数据和“相关数据”均视为城市基础地理信息系统的数据范畴, 而“相关数据”指的是“包括行政区划、地名、门牌、规划道路、用地和建设放验线、地下空间设施以及具有强制性规定的用地控制线等相关要素的专题数据。”而在《城市地理空间框架数据标准》中提出了基本框架数据宜包括行政区划数据、道路数据、水体数据、地名数据、建(构) 筑物数据、地下空间设施数据、地址数据、地籍(土地权属) 数据、数字影像数据、高程数据和测量控制点数据。由此可见, 基础地理数据是地理空间框架数据的核心。
根据我国基础地理数据的生产研发实践和应用, 并参照目前城市基础(框架) 地理数据的有关阐述, 宜将基础地理信息数据定义为, 描述地表形态及其所附的自然以及人文特征和属性的总称。该定义不仅比较科学、完整, 而且具有较大的可伸缩性。体现了“基础地理数据”概念本身的动态性和可扩展性。因此, 将基础地理数据分为基本和扩展两大类是适宜的。基本数据包括:控制成果、矢量地形、综合管线、影像、数字高程模型、数字表面模型、数字栅格图、地名、行政区划等数据及其相应元
2 基础地理数据的定义与范围
今天, 人们普遍认为DL G 、DOM 、D EM 、DR G
(简称) 是核心的基础地理数据, 但4D 只是数“4D ”
据的存在形式和粗略描述, 而非数据明确的具体的内容。譬如DL G (Digital Line Grap hs , 数字线划图) , 目前一般指矢量图, 狭义的DL G 指数字地形图, 广义的DL G 指包括矢量地形图、专题图、管线图等在内的矢量数据。再如DEM , 从狭义角度定义,D EM 是区域地表面海拔高程的数字化表达。这种定义将描述范畴限制在“地表”、“海拔高程”及“数字化表达”, 概念比较明确, 也是目前普遍理解和接受的D EM 概念。但是, 随着DEM 的应用向海底、地下岩层以及某些现象(如空气中的等气压面) 的延伸, 广义的DEM 定义出现了。即:DEM 是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
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现 代 测 绘 第30
卷
数据。扩展数据包括城乡规划、地籍、房产、地质、
环境、海洋等方面的数据及其元数据。其中, 矢量数据一般应是包含了九大类要素的全要素数据, 海洋数据针对沿海城市而言。随着城市地下空间的开发和利用, 地铁、人防、地下商城等成为城市重要的基础设施, 地下空间数据也应纳入基础地理数据范畴。
当然, 应该认识到基础地理数据概念本身是在不断发展中的, 是动态的, 而不会是一成不变的。过去, 没有纳入基础地理数据范畴的数据, 今天已经成为人们公认的基础地理数据, 如地名、门牌号码数据等。我们相信, 随着对基础地理数据需求的不断提高和扩展以及基础地理数据采集加工技术的不断发展, 今天没有纳入基础地理数据的一些数据将来完全可能会成为新的基础地理数据。
交换, 建立起分工协作、互惠互利、畅顺高效的信息数据交流渠道和共享机制。基础地理数据的采集、维护和更新需要较大投入, 与这些活动有关的投资应受到保护, 其所有权应有明确的规定。必须进行专门立法以保护基础地理信息数据产权。3. 3 空间性主要指空间位置分布与空间地理位置的定位性, 这是基础地理数据区别于其它数据的最主要的特性。基础地理数据最基本的功能就是提供基于位置的服务LBS (Locatio n based services ) ; 3. 4 统一性和权威性基础地理数据的采集、加工、分发与服务必须是基于相应法律法规和授权的部门实施的, 基础地理数据在数据体系、标准体系、数据结构、产品模式和信息安全等方面都具有高度的统一性、完整性和精确性, 因此它对用户具有权威性。标准是权威性的基本条件, 、方法标准、产品标准, 3. 5 现势性与动态性
基础地理数据是按一定数学法则, 遵循一定综合规律而形成的地球表面的真实缩影, 它具有时空关系的确定性和客观性。基础地理数据的现势性直接制约其使用价值和使用范围。现实世界每时每刻都在发生着变化, 基础地理数据只有实现动态更新才能维护其良好的现势性。要坚持建设和维护并重的原则, 根据基础地理数据更新的实际需要, 建立稳定有效的动态维护和更新机制, 完善并严格执行竣工测量制度和测绘成果汇交制度, 采取动态修侧和定期更新相结合的模式, 保持对基础地理数据的更新, 保持其现势性、系统性和完整性。3. 6 抽象性
矢量基础地理数据以点、线、面等较为抽象的几何元素表达丰富多彩的现实世界。这一特性对矢量基础地理数据的采集、加工、管理和应用均产生显著的影响。例如由于其抽象性, 一些基础地理要素的关系和属性是隐含的, 基础地理数据全部依靠人工进行检查效率低下, 而且某些质量问题靠人工检查难以识别。因此, 计算机程序检查成为基础地理数据质量检查与控制的重要手段。3. 7 多尺度性
基础地理数据往往包含多比例尺、多分辨率的数据, 以便从宏观到微观表达现实世界。国家基本
3 基础地理数据的特性
由基础地理数据的定义和内容可以概括出基础地理数据的一些主要特性。3. 1 基础性, , 是国家, 它具有通用性强、使用面宽的特点。这一特性决定了基础地理数据是国家战略性基础信息资源的地位。同时, 也派生了基础地理信息的战略性、先行性、公益性、共享性、普遍适用性和高频使用等特性。3. 2 公益与共享性是基础地理数据的固有属性, 体现了基础地理数据作为社会公共产品的特征, 其社会效益远大于经济效益。其一, 基础地理数据提供政府部门无偿应用, 将为政府部门节省大量经费; 其二, 基础地理数据是政府和国民经济各部门不可或缺的基础信息资源, 尤其在城市规划、建设、管理、环境保护、资源利用和防灾预警体系建设等方面具有重要的保障作用。基础地理数据为部门信息系统的建设提供框架基础, 基础地理信息产品在城市信息化促进工业化的发展中, 在经济建设、人防和大众生活等方面产生了巨大的社会和经济效益。但同时应该看到, 我国地理信息的共建共享环境还没有真正建立起来, 重复建设、浪费资源和资金的情况还比较严重, 基础地理信息的作用没有充分发挥。基础地理数据只有充分共享, 才能发挥其最大效益, 共享性也是公益性的重要体现。所以应大力促进基础测绘成果的共建共享, 加强部门的数据信息交流与
第2期侯兆泰:
关于基础地理数据几个问题的探讨
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比例尺地形图通常按比例尺分为大、中、小三种, 与城市对比例尺的划分是不同的。对于城市而言, 基本比例尺的系列为1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000。一般从中选择全部或其中几种比例尺作为基本比例尺。其中, 1∶500、1∶1000为大比例尺, 1∶2000为中比例尺, 1∶5000、1∶10000为小比例尺。基础地理数据的多种不同比例尺可称之为地理比例尺或空间比例尺, 它反映的是一种空间抽象(或详细) 的程度, 同时, 仍隐含着传统意义上距离比率的含义, 即反映数据的数学精度和质量, 数字环境下的“比例尺”用“空间分辨率”来代替是合适的。3. 8 多样性
量、确定基础地理数据录用标准、提高基础地理信
息系统分析可信度, 保证基础地理数据产业发展, 完善其理论和技术等有着重要的意义。对于基础地理数据精度, 应注意误差分析体系、误差传播、误差表达和定量化等方面的研究。
4 结 语
基础地理数据作为客观地理世界的事物、现象及其相互关系的数字化表现形式, 是现代地图学和地理信息系统共同关注的核心内容, 是NSDI (National Spatial Data Infrastructure , 国家空间数据基础设施) 的核心组成部分。遥感、数字摄影测量、全球定位系统等现代技术的发展为基础地理数据的快速获取提供了技术保证, 地理信息系统技术和数据库技术的发展为海量基础地理数据的处理、分析、表达创造了条件, 网络与通讯技术定了基础。基, 与, 形成了、。相信对基, 必将有益于基础地理数据相关学科与产业的发展。
参考文献
1 汤国安, 等. 数字高程模型及地学分析的原理与方法. 科
基础地理数据格式和表达形式具有多样性, 同
时也体现在基础地理数据来源、数据基础、现势性、密级等方面具有多样性的特点。3. 9 复杂性一个地理对象可以由一个点或几千个多边形组成, 并分布在基础地理空间中, 通常不可能用一个关系表, 以定长元组存储这类对象的集合地理数据库操作(例如:相交、合并) , 理等比较复杂、课题。3. 10 不确定性
不确定性是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度, 是自然界各种空间现象自身固有的属性。在内容上, 它是以真值为中心的一个范围, 这个范围越大, 数据的不确定性也就越大。基础地理数据不确定性研究对于评价基础地理数据产品质
学出版社,2005,8
2 陈军. 论数字化地理空间基础框架的建设与应用. 测绘工
程,2002,9
3 周启鸣, 等. 数字地形分析. 北京:科学出版社,2006,57 周卫, 等. 基础地理信息系统. 北京:科学出版社,2006,9
Several Issues on the Foundation G eographic Data
H ou Zhaotai
(Nanjing Surveying and Mapping Academics Limited Company , Nanjing , Jiangsu 210005)
Abstract geographic data is the basic strategic information resources of national , is the f ramework and platform of information construction , and have more extensive application in government decision , national economic sectors and public life. But foun 2dation geographic data is not very clear in its definition , scope , characteristic and so on. And also it has a series of problems in regard to the application. In this paper , several of the issues discussed above. K ey w ords Foundation geographic data ; Data characteristics ; Data Definition ; 4D
第30卷第2期2007年3月
现 代 测 绘
Modern
Surveying and Mapping
Vol. 30,No. 2
Mar. 2007
关于基础地理数据几个问题的探讨
侯兆泰
(南京市测绘勘察研究院有限公司, 江苏南京210005)
摘 要 基础地理数据是国家战略性基础信息资源, 是信息化建设的数据框架平台, 在政府决策、国民经济各部门和大众生活中有着越来越广泛的应用。然而, 基础地理数据在其定义、范围、特性等方面至今尚不十分明确, 在应用等方面存在一系列的问题, 本文主要就这几个方面的问题进行了探讨。关键词 基础地理数据 数据特性 数据定义 4D
中图分类号:P208 文献标识码:B 文章编号:1672-4097(2007) 02-0033-03
1 引 言
温家宝同志说, 改革开放以来, 我国实现了近30年经济持续快速发展, 社会全面进步, 创造了历史奇迹。这个大趋势是不可逆转的。随着国民经济的高速发展、政府快速科学决策和大众生活质量的提高, 对基础地理数据的需求迅猛增加, , , 、可标识的地理要素。但在学术界和生产实践中, 对基础地理数据的定义、数据内容、数据特性等方面的阐述尚不十分明确, 对这些问题进行研讨不仅具有重要的理论意义, 而且在有关基础地理数据的政策法规和技术规范的制订以及基础地理数据生产研发等方面均具有重要的现实意义。
该定义描述的对象不再限于“地表面”, 因而具有更大的包容性, 对象包括海底DEM 、下伏岩层DEM 、大气等压面DEM 等。然而, 今天人们普遍接受的基础地理数据并未包括广义定义所涵盖的数据。因此。
在中对基, 城市地表和地下的自然地理形态和社会经济概况基础数据。主要由控制点数据、地形要素数据、城市三维模型数据、综合管线数据、相关数据等构成的城市自然地理要素、地表和地下人工设施等城市空间基础信息数据。这里将三维模型数据、城市基础地质数据和“相关数据”均视为城市基础地理信息系统的数据范畴, 而“相关数据”指的是“包括行政区划、地名、门牌、规划道路、用地和建设放验线、地下空间设施以及具有强制性规定的用地控制线等相关要素的专题数据。”而在《城市地理空间框架数据标准》中提出了基本框架数据宜包括行政区划数据、道路数据、水体数据、地名数据、建(构) 筑物数据、地下空间设施数据、地址数据、地籍(土地权属) 数据、数字影像数据、高程数据和测量控制点数据。由此可见, 基础地理数据是地理空间框架数据的核心。
根据我国基础地理数据的生产研发实践和应用, 并参照目前城市基础(框架) 地理数据的有关阐述, 宜将基础地理信息数据定义为, 描述地表形态及其所附的自然以及人文特征和属性的总称。该定义不仅比较科学、完整, 而且具有较大的可伸缩性。体现了“基础地理数据”概念本身的动态性和可扩展性。因此, 将基础地理数据分为基本和扩展两大类是适宜的。基本数据包括:控制成果、矢量地形、综合管线、影像、数字高程模型、数字表面模型、数字栅格图、地名、行政区划等数据及其相应元
2 基础地理数据的定义与范围
今天, 人们普遍认为DL G 、DOM 、D EM 、DR G
(简称) 是核心的基础地理数据, 但4D 只是数“4D ”
据的存在形式和粗略描述, 而非数据明确的具体的内容。譬如DL G (Digital Line Grap hs , 数字线划图) , 目前一般指矢量图, 狭义的DL G 指数字地形图, 广义的DL G 指包括矢量地形图、专题图、管线图等在内的矢量数据。再如DEM , 从狭义角度定义,D EM 是区域地表面海拔高程的数字化表达。这种定义将描述范畴限制在“地表”、“海拔高程”及“数字化表达”, 概念比较明确, 也是目前普遍理解和接受的D EM 概念。但是, 随着DEM 的应用向海底、地下岩层以及某些现象(如空气中的等气压面) 的延伸, 广义的DEM 定义出现了。即:DEM 是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。
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现 代 测 绘 第30
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数据。扩展数据包括城乡规划、地籍、房产、地质、
环境、海洋等方面的数据及其元数据。其中, 矢量数据一般应是包含了九大类要素的全要素数据, 海洋数据针对沿海城市而言。随着城市地下空间的开发和利用, 地铁、人防、地下商城等成为城市重要的基础设施, 地下空间数据也应纳入基础地理数据范畴。
当然, 应该认识到基础地理数据概念本身是在不断发展中的, 是动态的, 而不会是一成不变的。过去, 没有纳入基础地理数据范畴的数据, 今天已经成为人们公认的基础地理数据, 如地名、门牌号码数据等。我们相信, 随着对基础地理数据需求的不断提高和扩展以及基础地理数据采集加工技术的不断发展, 今天没有纳入基础地理数据的一些数据将来完全可能会成为新的基础地理数据。
交换, 建立起分工协作、互惠互利、畅顺高效的信息数据交流渠道和共享机制。基础地理数据的采集、维护和更新需要较大投入, 与这些活动有关的投资应受到保护, 其所有权应有明确的规定。必须进行专门立法以保护基础地理信息数据产权。3. 3 空间性主要指空间位置分布与空间地理位置的定位性, 这是基础地理数据区别于其它数据的最主要的特性。基础地理数据最基本的功能就是提供基于位置的服务LBS (Locatio n based services ) ; 3. 4 统一性和权威性基础地理数据的采集、加工、分发与服务必须是基于相应法律法规和授权的部门实施的, 基础地理数据在数据体系、标准体系、数据结构、产品模式和信息安全等方面都具有高度的统一性、完整性和精确性, 因此它对用户具有权威性。标准是权威性的基本条件, 、方法标准、产品标准, 3. 5 现势性与动态性
基础地理数据是按一定数学法则, 遵循一定综合规律而形成的地球表面的真实缩影, 它具有时空关系的确定性和客观性。基础地理数据的现势性直接制约其使用价值和使用范围。现实世界每时每刻都在发生着变化, 基础地理数据只有实现动态更新才能维护其良好的现势性。要坚持建设和维护并重的原则, 根据基础地理数据更新的实际需要, 建立稳定有效的动态维护和更新机制, 完善并严格执行竣工测量制度和测绘成果汇交制度, 采取动态修侧和定期更新相结合的模式, 保持对基础地理数据的更新, 保持其现势性、系统性和完整性。3. 6 抽象性
矢量基础地理数据以点、线、面等较为抽象的几何元素表达丰富多彩的现实世界。这一特性对矢量基础地理数据的采集、加工、管理和应用均产生显著的影响。例如由于其抽象性, 一些基础地理要素的关系和属性是隐含的, 基础地理数据全部依靠人工进行检查效率低下, 而且某些质量问题靠人工检查难以识别。因此, 计算机程序检查成为基础地理数据质量检查与控制的重要手段。3. 7 多尺度性
基础地理数据往往包含多比例尺、多分辨率的数据, 以便从宏观到微观表达现实世界。国家基本
3 基础地理数据的特性
由基础地理数据的定义和内容可以概括出基础地理数据的一些主要特性。3. 1 基础性, , 是国家, 它具有通用性强、使用面宽的特点。这一特性决定了基础地理数据是国家战略性基础信息资源的地位。同时, 也派生了基础地理信息的战略性、先行性、公益性、共享性、普遍适用性和高频使用等特性。3. 2 公益与共享性是基础地理数据的固有属性, 体现了基础地理数据作为社会公共产品的特征, 其社会效益远大于经济效益。其一, 基础地理数据提供政府部门无偿应用, 将为政府部门节省大量经费; 其二, 基础地理数据是政府和国民经济各部门不可或缺的基础信息资源, 尤其在城市规划、建设、管理、环境保护、资源利用和防灾预警体系建设等方面具有重要的保障作用。基础地理数据为部门信息系统的建设提供框架基础, 基础地理信息产品在城市信息化促进工业化的发展中, 在经济建设、人防和大众生活等方面产生了巨大的社会和经济效益。但同时应该看到, 我国地理信息的共建共享环境还没有真正建立起来, 重复建设、浪费资源和资金的情况还比较严重, 基础地理信息的作用没有充分发挥。基础地理数据只有充分共享, 才能发挥其最大效益, 共享性也是公益性的重要体现。所以应大力促进基础测绘成果的共建共享, 加强部门的数据信息交流与
第2期侯兆泰:
关于基础地理数据几个问题的探讨
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比例尺地形图通常按比例尺分为大、中、小三种, 与城市对比例尺的划分是不同的。对于城市而言, 基本比例尺的系列为1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000。一般从中选择全部或其中几种比例尺作为基本比例尺。其中, 1∶500、1∶1000为大比例尺, 1∶2000为中比例尺, 1∶5000、1∶10000为小比例尺。基础地理数据的多种不同比例尺可称之为地理比例尺或空间比例尺, 它反映的是一种空间抽象(或详细) 的程度, 同时, 仍隐含着传统意义上距离比率的含义, 即反映数据的数学精度和质量, 数字环境下的“比例尺”用“空间分辨率”来代替是合适的。3. 8 多样性
量、确定基础地理数据录用标准、提高基础地理信
息系统分析可信度, 保证基础地理数据产业发展, 完善其理论和技术等有着重要的意义。对于基础地理数据精度, 应注意误差分析体系、误差传播、误差表达和定量化等方面的研究。
4 结 语
基础地理数据作为客观地理世界的事物、现象及其相互关系的数字化表现形式, 是现代地图学和地理信息系统共同关注的核心内容, 是NSDI (National Spatial Data Infrastructure , 国家空间数据基础设施) 的核心组成部分。遥感、数字摄影测量、全球定位系统等现代技术的发展为基础地理数据的快速获取提供了技术保证, 地理信息系统技术和数据库技术的发展为海量基础地理数据的处理、分析、表达创造了条件, 网络与通讯技术定了基础。基, 与, 形成了、。相信对基, 必将有益于基础地理数据相关学科与产业的发展。
参考文献
1 汤国安, 等. 数字高程模型及地学分析的原理与方法. 科
基础地理数据格式和表达形式具有多样性, 同
时也体现在基础地理数据来源、数据基础、现势性、密级等方面具有多样性的特点。3. 9 复杂性一个地理对象可以由一个点或几千个多边形组成, 并分布在基础地理空间中, 通常不可能用一个关系表, 以定长元组存储这类对象的集合地理数据库操作(例如:相交、合并) , 理等比较复杂、课题。3. 10 不确定性
不确定性是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度, 是自然界各种空间现象自身固有的属性。在内容上, 它是以真值为中心的一个范围, 这个范围越大, 数据的不确定性也就越大。基础地理数据不确定性研究对于评价基础地理数据产品质
学出版社,2005,8
2 陈军. 论数字化地理空间基础框架的建设与应用. 测绘工
程,2002,9
3 周启鸣, 等. 数字地形分析. 北京:科学出版社,2006,57 周卫, 等. 基础地理信息系统. 北京:科学出版社,2006,9
Several Issues on the Foundation G eographic Data
H ou Zhaotai
(Nanjing Surveying and Mapping Academics Limited Company , Nanjing , Jiangsu 210005)
Abstract geographic data is the basic strategic information resources of national , is the f ramework and platform of information construction , and have more extensive application in government decision , national economic sectors and public life. But foun 2dation geographic data is not very clear in its definition , scope , characteristic and so on. And also it has a series of problems in regard to the application. In this paper , several of the issues discussed above. K ey w ords Foundation geographic data ; Data characteristics ; Data Definition ; 4D