地理空間信息共享關(guān)鍵問(wèn)題研究

仝江嶺，石吉寶，張俊，張小波

(1.烏魯木齊城市勘察測(cè)繪院，新疆烏魯木齊 830000； 2.成都市勘察測(cè)繪研究院，四川成都 610081)

地理空間信息共享關(guān)鍵問(wèn)題研究

仝江嶺1?，石吉寶2，張俊2，張小波2

(1.烏魯木齊城市勘察測(cè)繪院，新疆烏魯木齊 830000； 2.成都市勘察測(cè)繪研究院，四川成都 610081)

從分析地理空間信息共享的現(xiàn)狀入手，分析了制約地理空間信息共享發(fā)展的各種問(wèn)題，提出了在地理空間信息共享過(guò)程存在需要解決的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、信息安全和信息快速更新等關(guān)鍵問(wèn)題，并且對(duì)每個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入剖析后，并且根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)問(wèn)題都給出了相應(yīng)解決辦法。

地理空間信息；標(biāo)準(zhǔn)；信息安全；共享；快速更新

1 引 言

“空間信息技術(shù)，我們往往又稱為地理空間信息技術(shù)，從技術(shù)層面上看，它是遙感、地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)與通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合集成，將空間對(duì)地觀測(cè)信息的獲取、處理、分析、應(yīng)用結(jié)為一體的信息技術(shù)體系。從目標(biāo)層面看，整個(gè)空間信息技術(shù)的主要目標(biāo)是研究并支持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，并為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供決策依據(jù)?！边@是童慶禧院士在2007年接受科學(xué)時(shí)報(bào)記者采訪時(shí)闡述的空間信息技術(shù)的概念。

從20世紀(jì)80年代地理信息系統(tǒng)在中國(guó)為人們所知起，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，地理空間信息已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)信息化發(fā)展的重要技術(shù)支撐。由此可見各行業(yè)對(duì)地理空間信息的需求十分緊迫，如何既能更好地向外提供地理空間信息，又能很好地保護(hù)地理空間信息產(chǎn)權(quán)，便成為擺在地理工作者面前亟待解決的問(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外空間信息共享現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外地理空間信息共享

當(dāng)前，世界上約有40多個(gè)國(guó)家都制定了致力于本國(guó)國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(NSDI)建設(shè)的相關(guān)計(jì)劃，并將NSDI建設(shè)作為向信息社會(huì)過(guò)渡的重要舉措。

美國(guó)于1994年4月由當(dāng)時(shí)的總統(tǒng)克林頓專門簽署了12906號(hào)總統(tǒng)令，提出建立國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。它定義了在促進(jìn)各級(jí)政府、私營(yíng)和非盈利機(jī)構(gòu)以及學(xué)術(shù)界范圍內(nèi)共享地理空間數(shù)據(jù)時(shí)所需的技術(shù)、政策和人力資源。

2003年美國(guó)政府又頒布“地理空間一站式訪問(wèn)”( Geospatial one stop，GDS)計(jì)劃。其目的是通過(guò)更便利、快速和廉價(jià)的方式訪問(wèn)地理空間信息，滿足政府和社會(huì)各界的需求，促進(jìn)電子政務(wù)的發(fā)展。另外，美國(guó)的信息開放政策允許公眾使用幾乎官方所擁有的全部信息，包括官方GIS數(shù)據(jù)，都可以適當(dāng)?shù)膬r(jià)格出售。

另外，加拿大、澳大利亞、日本以及歐洲等國(guó)家和地區(qū)都建設(shè)了自己的地理空間信息共享的基礎(chǔ)設(shè)施。

2.2 國(guó)內(nèi)地理空間信息共享

近年來(lái)，我國(guó)在地理空間信息共享方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)家制定有關(guān)地理空間信息共享的發(fā)展規(guī)劃，很多地方已經(jīng)將地理空間信息共享作為重要任務(wù)寫進(jìn)了基礎(chǔ)測(cè)繪發(fā)展規(guī)劃中。

2006年國(guó)家測(cè)繪局發(fā)布了新的《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》，為空間信息共享提供了標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。

我國(guó)一些測(cè)繪發(fā)達(dá)地區(qū)相繼建成了地理空間信息共享服務(wù)平臺(tái)，北京市的地理空間信息共享服務(wù)平臺(tái)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于北京市幾十個(gè)委辦局，而且也推出了公眾應(yīng)用平臺(tái)，真正做到了地理空間信息面向大眾、面向服務(wù)和面向共享的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，另外山西太原、浙江嘉興等的空間信息共享平臺(tái)也都實(shí)際投入應(yīng)用中。

但是，地理空間信息的管理模式和其他原因，造成了我國(guó)的地理空間信息共享過(guò)程中還存在許多障礙和問(wèn)題，歸納起來(lái)關(guān)鍵有以下幾個(gè)問(wèn)題:①信息共享標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一；②信息共享安全難保證；③信息快速及時(shí)更新困難。

3 關(guān)鍵問(wèn)題及解決方案

3.1 信息共享標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

(1)信息共享標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一存在的問(wèn)題

要實(shí)現(xiàn)地理空間信息的共享，首先要解決的問(wèn)題就是地理信息數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，現(xiàn)階段地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題具體表現(xiàn)在以下四方面:

①基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分類編碼不一致

2006年國(guó)家測(cè)繪局雖然發(fā)布了《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》的標(biāo)準(zhǔn)，但是，該分類與代碼還是不能完全滿足各地的特殊情況。為此，許多地方都依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定了適合本地的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如在《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》中沒(méi)有明確到GPS聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)的點(diǎn)代碼。在各地進(jìn)行擴(kuò)充時(shí)都不盡相同，這樣就會(huì)造成各地?cái)?shù)據(jù)的代碼標(biāo)準(zhǔn)不相同。另外，由于不同單位使用地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)的軟件不相同，這些軟件采用的編碼方式也都不相同，也會(huì)造成生產(chǎn)出來(lái)的數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。具體如表1所示。

地方標(biāo)準(zhǔn)差異比較表 表1

②基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一

由于歷史原因，在我國(guó)現(xiàn)行的地理信息數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)系統(tǒng)有1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)、1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)、WGS－84坐標(biāo)系統(tǒng)以及2000國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)。而且很多地方為了避免坐標(biāo)系統(tǒng)跨帶等問(wèn)題以及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)管理部門為了保護(hù)自己數(shù)據(jù)不外流，都制定了各自的地方坐標(biāo)系統(tǒng)。這些坐標(biāo)系統(tǒng)使用的參數(shù)都不一樣，參數(shù)又只有少數(shù)幾個(gè)人知道，這些都給坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一和轉(zhuǎn)換帶來(lái)了巨大的困難。即便是已知參數(shù)的坐標(biāo)系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)換，也需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，完全不能滿足數(shù)據(jù)需要。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)系統(tǒng)已經(jīng)成為阻礙地理空間信息共享的主要原因之一。

③不同行業(yè)地理信息數(shù)據(jù)分類不一致

因?yàn)椴煌袠I(yè)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的需求不一樣，所以不同行業(yè)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的理解也不同，自然對(duì)相同類型地理信息數(shù)據(jù)的分類與編碼也不同，各行業(yè)都有自己的分類原則，因此造成基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的信息不對(duì)稱。例如想要從測(cè)繪部門管理的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中提取規(guī)劃管理部門需要的道路數(shù)據(jù)以及道路數(shù)據(jù)相關(guān)信息的難度很大。具體表現(xiàn)為測(cè)繪部門對(duì)道路的分類是按照國(guó)道、省道、縣道、鄉(xiāng)道的行政級(jí)別進(jìn)行分類，但規(guī)劃部門一般按照道路寬度進(jìn)行分類。正是因?yàn)檫@些不同分類方式的存在，這樣人為地加大了信息共享難度。

④信息服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

現(xiàn)在地理信息共享都是以服務(wù)形式呈現(xiàn)，以Internet為介質(zhì)進(jìn)行傳輸，共享服務(wù)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是OGC(The Open Geospatial Consortium，Inc.)開放空間信息協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，其中現(xiàn)在用得較多且較重要的標(biāo)準(zhǔn)主要包括GML、WMS和WFS等，這里要指出的是，雖然大家都遵守這些標(biāo)準(zhǔn)，但是由于這些標(biāo)準(zhǔn)本身存在很多版本，且各版本之間不是完全兼容，所以出現(xiàn)都遵循相同標(biāo)準(zhǔn)卻不能進(jìn)行共享的現(xiàn)象。拿最常用的GML來(lái)說(shuō)，就已經(jīng)有GML1.X、GML2.X和GML3.X三個(gè)版本，且每個(gè)版本都存在著細(xì)微的差異。

(2)信息標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的解決建議

以上談到了地理空間信息共享在標(biāo)準(zhǔn)方面存在的問(wèn)題，如何去解決這些問(wèn)題成了地理空間信息共享的首要事情。經(jīng)過(guò)多年的摸索，許多地方和個(gè)人都不同程度地提出了相應(yīng)的解決方案。我們?cè)诮梃b相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)烏魯木齊的實(shí)際情況，提出如下標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的解決建議。

考慮到各地方和各行業(yè)都有實(shí)際情況，所以我們主張?jiān)试S多種標(biāo)準(zhǔn)并存，但是，需要建立一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)機(jī)制，來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換。要解決這個(gè)問(wèn)題必須做好下面兩個(gè)工作，第一，建立各種標(biāo)準(zhǔn)間的對(duì)照關(guān)系；第二，開發(fā)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間快速轉(zhuǎn)換的工具。具體標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的解決方案流程如圖1所示。

3.2 信息共享安全問(wèn)題

(1)信息安全問(wèn)題

由于實(shí)現(xiàn)地理空間信息的共享與交換的介質(zhì)是Internet，所以安全問(wèn)題絕不可回避。

現(xiàn)在地理空間信息共享的安全問(wèn)題主要體現(xiàn)在保密數(shù)據(jù)的泄密問(wèn)題和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的產(chǎn)權(quán)保證兩方面。

①數(shù)據(jù)泄密

地理空間信息是反應(yīng)地理實(shí)體對(duì)象在地球上空間位置的數(shù)據(jù)，為此軍事等敏感對(duì)象不可避免地會(huì)暴露在互聯(lián)網(wǎng)上。

②地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)流失

提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的目的是共享，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的形式全是數(shù)字的，因此它完全可以輕松拷貝復(fù)制，一旦將數(shù)據(jù)提供出去后很難保障知識(shí)產(chǎn)權(quán)，處理不好，數(shù)據(jù)就容易流失，對(duì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理部門來(lái)說(shuō)損失將是不可估量。

(2)保障信息安全的解決方案

基礎(chǔ)地理信息的使用用戶針對(duì)不同業(yè)務(wù)需求，一般分為三種類型:公眾用戶、行業(yè)用戶和核心用戶。

公眾用戶對(duì)GIS的需求較為簡(jiǎn)單，只需要獲取GIS的基本信息，為其業(yè)務(wù)工作、生活的參考。代表群體:社會(huì)大眾。

行業(yè)用戶對(duì)GIS有一定了解，其需求不僅僅停留在被動(dòng)地知識(shí)獲取層面，還需要結(jié)合自己的知識(shí)及工作、研究的需要，對(duì)已有的數(shù)據(jù)、模型進(jìn)行各種交互式操作以獲取更多，更深入的信息。比如對(duì)數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析；將其他數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合、疊加等。代表群體:各委辦局的業(yè)務(wù)工作人員和領(lǐng)導(dǎo)。

核心用戶不僅需要調(diào)用基礎(chǔ)地理信息服務(wù)數(shù)據(jù)，而且會(huì)將自己的專業(yè)數(shù)據(jù)融合到服務(wù)中進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)等，這類用戶還會(huì)需要直接將數(shù)據(jù)下載到自己本地進(jìn)行更進(jìn)一步應(yīng)用開發(fā)。代表群體:各委辦局空間數(shù)據(jù)和信息的生產(chǎn)者、挖掘者和發(fā)布者。

針對(duì)上述三種用戶類型，應(yīng)該采取不同用戶提供不同服務(wù)的策略，即分別建立公眾地理空間信息服務(wù)、政務(wù)地理空間信息服務(wù)和專業(yè)地理空間信息服務(wù)。

依托地理空間信息服務(wù)平臺(tái)強(qiáng)大的后臺(tái)管理模塊，建立用戶準(zhǔn)入機(jī)制，即每個(gè)用戶都需要通過(guò)注冊(cè)且要經(jīng)過(guò)服務(wù)提供者審批方可使用服務(wù)，同時(shí)地理空間信息服務(wù)平臺(tái)還提供針對(duì)每個(gè)用戶的服務(wù)信息配置管理功能，即平臺(tái)可以對(duì)每個(gè)用戶數(shù)據(jù)訪問(wèn)的多少和范圍進(jìn)行限制。另外后臺(tái)管理還必須對(duì)每個(gè)服務(wù)做到時(shí)刻監(jiān)控，監(jiān)控每個(gè)服務(wù)的狀態(tài)，既能對(duì)服務(wù)維護(hù)起到好的作用，又能做到訪問(wèn)流量一直居高不下時(shí)自動(dòng)斷網(wǎng)。

最后對(duì)于地理空間信息服務(wù)中的靜態(tài)緩存數(shù)據(jù)可以通過(guò)坐標(biāo)變換的方式達(dá)到保密需求，而且可對(duì)靜態(tài)圖片打上數(shù)字水印的方式來(lái)保護(hù)產(chǎn)權(quán)。靜態(tài)圖片添加水印后效果如圖2所示。

圖2 圖片添加水印效果圖

3.3 信息共享中信息快速更新問(wèn)題

(1)信息快速更新面臨的難題

地理空間信息共享服務(wù)平臺(tái)一旦推出，將面對(duì)每天大量用戶的訪問(wèn)，由于信息變化頻率非常快，如何保證提供給用戶信息總是最及時(shí)最準(zhǔn)確的，這是地理空間信息服務(wù)平臺(tái)能否良好運(yùn)行的關(guān)鍵。例如，平臺(tái)提供的靜態(tài)緩存服務(wù)數(shù)據(jù)非常大，完全更新一次需要耗費(fèi)幾天甚至十幾天的時(shí)間，完全不能滿足需求。怎樣才能保證服務(wù)在線使用時(shí)同時(shí)及時(shí)更新，是擺在地理空間信息服務(wù)平臺(tái)管理者面前的又一難題。

(2)信息快速更新解決方案

在地理空間數(shù)據(jù)中，并不是所有的數(shù)據(jù)更新頻率都很高，例如，河流、道路等這些要素更新的頻率相對(duì)較低，將其制作成靜態(tài)緩存數(shù)據(jù)。對(duì)于像城市部件、樹木等這些更新頻率高的專題數(shù)據(jù)，我們將其制作成動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)服務(wù)，可以靈活快速地更新。

在更新手段上，可采用小范圍快頻率的更新手段，這樣做既可以保證地理空間信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，又可以解決數(shù)據(jù)更新周期長(zhǎng)的問(wèn)題。地理空間信息服務(wù)數(shù)據(jù)快速更新解決方案的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 地理空間信息快速更新方案結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出的建議是從烏魯木齊市建設(shè)地理信息空間服務(wù)公共平臺(tái)的實(shí)際工作中總結(jié)出來(lái)的，每個(gè)解決方案都具有實(shí)際的可操作性。提出的解決方案還需要進(jìn)一步提高工具的可用性，才能更好達(dá)到解決問(wèn)題的目的。

[1] 李芳芳.發(fā)達(dá)國(guó)家空間信息共享與服務(wù)及啟示[J].國(guó)土資源信息化，2006(4)

[2] 劉爭(zhēng)齊，陳繼山.城市地理信息的共享服務(wù)[J].江蘇建設(shè)，2004(11)

[3] 李德仁，黃俊華，邵振峰.面向服務(wù)的數(shù)字城市共享平臺(tái)框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2008，33(9)

[4] 張必勝，肖劍平.城市地理信息系統(tǒng)建設(shè)中的若干問(wèn)題及解決思路探討[J].地理空間信息，2007，5(6)

浙江省測(cè)繪與地理信息局領(lǐng)導(dǎo)赴甬走訪調(diào)研

(本刊訊)2012年3月6日，浙江省測(cè)繪與地理信息局副局長(zhǎng)馬建平一行4人在寧波市進(jìn)行“進(jìn)村入企”大走訪活動(dòng)，調(diào)研測(cè)繪與地理信息對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的保障服務(wù)情況。

調(diào)研組召集三家甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)單位領(lǐng)導(dǎo)座談，仔細(xì)聽取了他們轉(zhuǎn)變測(cè)繪發(fā)展方式，抓好地理信息產(chǎn)品生產(chǎn)，抓好海洋測(cè)繪工作，服務(wù)寧波經(jīng)濟(jì)建設(shè)情況和遇到的困難。寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院領(lǐng)導(dǎo)在座談中，重點(diǎn)談了該院加快測(cè)繪發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，為寧波市重點(diǎn)工程建設(shè)服務(wù)，為政府決策服務(wù)，為加強(qiáng)社會(huì)建設(shè)和保障改善民生服務(wù)三個(gè)方面取得的成果，并談了三點(diǎn)體會(huì):第一，嘗到了轉(zhuǎn)變測(cè)繪發(fā)展方式，促進(jìn)測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)的甜頭。尤其是城市仿真技術(shù)在政府部門管理系統(tǒng)、軌道交通、大型企業(yè)管道、三維地圖制作上形勢(shì)喜人，前景廣闊。測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)要在變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)上下工夫，要在提高測(cè)繪成果開發(fā)利用和地理信息技術(shù)服務(wù)高附加值上下工夫，要在基礎(chǔ)測(cè)繪、專業(yè)測(cè)繪與信息化服務(wù)的科學(xué)協(xié)調(diào)上下工夫。

第二，科技創(chuàng)新是測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)力引擎。樹立搶抓機(jī)遇，借勢(shì)而上意識(shí)，對(duì)外借力，對(duì)內(nèi)挖潛，“不等”，“不靠”，主動(dòng)出擊。積極與高校進(jìn)行“產(chǎn)、學(xué)、研”合作活動(dòng)，引進(jìn)測(cè)繪高新設(shè)備，把建設(shè)“智慧位置”作為“數(shù)字城市”的延續(xù)。用“三維數(shù)字地圖”、“數(shù)字側(cè)視地圖”、“可量測(cè)實(shí)景影像”和三維仿真產(chǎn)品開拓市場(chǎng)，助力寧波市地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

第三，“軟”、“硬”結(jié)合，文化建設(shè)助力。按照院《單位文化建設(shè)綱要》，目標(biāo)一致，上下同心，豐富載體。按需錄用高級(jí)人才，加大業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)力度，以“軟實(shí)力”保證“硬實(shí)力”增強(qiáng)。最后，提出了房產(chǎn)測(cè)繪的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)規(guī)范方面遇到的困難。

省局領(lǐng)導(dǎo)就寧波測(cè)繪單位如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，抓好海洋測(cè)繪，促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展等命題，結(jié)合寧波市實(shí)際，從人才引進(jìn)與培養(yǎng)、新技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行了指導(dǎo)，并表示省測(cè)繪與地理信息局將積極采取政策扶持、技術(shù)幫扶等措施給予支持。

(寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院 顧開建供稿)

Key Issues of Geospatial Information Sharing

Tong Jianglin1，Shi Jibao2，Zhang Jun2，Zhang Xiaobo2
(1.Urumqi Urban Institute Survey and Mapping，Urumqi 830000，China；2.ChengDu Institute Of Survey＆Investigation，Chengdu 610081，China)

This paper analyzes sharing geospatial information present situation，analyze the constraints of the development of geospatial information sharing problems，proposed in the geospatial information sharing processes are in need of address standards harmonization，information security and information quickly update and other key issues，and depth analysis of each question，based on practical experience，are given for each question corresponding solutions.

Geospatial Information；standard；Information Security；sharing；quickly update

2011—08—18

仝江嶺(1976—)，男，工程師，主要從事工程測(cè)量和GPS技術(shù)應(yīng)用、地理信息的研究與應(yīng)用。

1672－8262(2012)02－47－04

P208.2

B