對航空情報“元數(shù)據(jù)”的分析和探討

□ 民航局空管局 孫 瑤/文

2018年發(fā)布的國際民航組織公約附件15《航空情報服務(wù)》第十六版（以下簡稱“附件15”）首次對航空情報管理（AIM）的相關(guān)概念和內(nèi)容進(jìn)行了全面闡述，是各締約國開展AIM各項(xiàng)工作的綱領(lǐng)性文件。在有關(guān)AIM的各項(xiàng)內(nèi)容中，需要關(guān)注一個被多次提及的概念——元數(shù)據(jù)。航空情報領(lǐng)域中的元數(shù)據(jù)來源于地理信息行業(yè)，在航空情報服務(wù)（AIS）時期，其主要應(yīng)用范圍是地形和障礙物數(shù)據(jù)，而在AIM時期，其內(nèi)容和作用均發(fā)生了較大變化，已成為AIM工作中不可或缺的重要內(nèi)容。鑒于此，筆者通過梳理附件15和《空中航行服務(wù)程序—航空情報管理》（PANs-AIM，Doc10066）對元數(shù)據(jù)的要求，梳理AIM時期元數(shù)據(jù)的各項(xiàng)要點(diǎn)，并以元數(shù)據(jù)在AIM中的實(shí)際應(yīng)用為例，說明元數(shù)據(jù)對于AIM工作的重要意義。

AIS階段的元數(shù)據(jù)

元數(shù)據(jù)起源于計(jì)算機(jī)和信息系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域，其定義是“描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。元數(shù)據(jù)在各個行業(yè)一直都有著廣泛的應(yīng)用，比較早期且成熟的應(yīng)用是圖書館的圖書管理和信息檢索。

AIS時期，附件15對元數(shù)據(jù)的定義是“說明數(shù)據(jù)和用文件記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，作用是實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的追溯。但因?yàn)锳IS時期的航空情報產(chǎn)品內(nèi)容單一，系統(tǒng)的自動化程度不高，對數(shù)據(jù)采取記錄管理的方式就能實(shí)現(xiàn)對基本運(yùn)行過程和數(shù)據(jù)的溯源，因此附件15僅在地形和障礙物產(chǎn)品中對元數(shù)據(jù)的應(yīng)用有所要求，且內(nèi)容基本只涵蓋數(shù)據(jù)的一些管理性信息，比如數(shù)據(jù)的創(chuàng)建者、創(chuàng)建時間和創(chuàng)建內(nèi)容等。

AIM時期的元數(shù)據(jù)

AIM時期，附件15中元數(shù)據(jù)的定義變更為“數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況或其他特征的結(jié)構(gòu)性說明”。元數(shù)據(jù)定義的變化，導(dǎo)致其適用范圍、作用、類型和內(nèi)容也發(fā)生了相應(yīng)變化。

（一）AIM時期元數(shù)據(jù)的適用范圍

附件15對元數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行了詳細(xì)說明。分析發(fā)現(xiàn)，AIM時期元數(shù)據(jù)的范圍，已經(jīng)從“地形和障礙物產(chǎn)品”擴(kuò)展為“航空情報管理要求”、“航空數(shù)據(jù)和航空情報的范圍”、“航空情報產(chǎn)品和服務(wù)”等三個方面。

1.航空情報管理要求

AIM時期，航空情報管理的要求由數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)范、航空數(shù)據(jù)和航空情報的核實(shí)和驗(yàn)證、數(shù)據(jù)誤差檢測、自動化系統(tǒng)、質(zhì)量管理和人為因素等7部分內(nèi)容組成。是否完整準(zhǔn)確地實(shí)施了這7部分內(nèi)容是檢驗(yàn)航空情報管理工作是否滿足航空情報管理要求的準(zhǔn)則。在質(zhì)量管理部分，要求情報部門必須建立有關(guān)元數(shù)據(jù)使用的政策、流程和程序，保證可以在整個航空情報數(shù)據(jù)鏈中追溯航空數(shù)據(jù)，以便確定使用過程中發(fā)現(xiàn)的任何數(shù)據(jù)誤差的根本原因，并能夠?qū)ζ浼右愿恼⑼ㄖo受影響的用戶。因此，元數(shù)據(jù)是AIM時期質(zhì)量管理工作中的重要內(nèi)容。

2.航空數(shù)據(jù)和航空情報的范圍

AIM時期，航空情報部門收集和管理的航空數(shù)據(jù)包括國家法規(guī)、機(jī)場、空域、航路、儀表飛行程序、無線電助航設(shè)備、障礙物、地形和地理信息。這9類數(shù)據(jù)提供了支持航空情報產(chǎn)品和服務(wù)、航空導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、空中導(dǎo)航應(yīng)用和空中交通管理系統(tǒng)的最低要求。這些數(shù)據(jù)從簽發(fā)直至傳送給下一個預(yù)定用戶的整個航空情報數(shù)據(jù)鏈中必須進(jìn)行相應(yīng)元數(shù)據(jù)的收集，同時要確保在所有的航空數(shù)據(jù)處理和交換點(diǎn)收集元數(shù)據(jù)。因此，在界定航空數(shù)據(jù)和航空情報范圍時，必須將所有航空數(shù)據(jù)類別的元數(shù)據(jù)放入整個航空情報管理流程中予以考慮。

3.航空情報產(chǎn)品和服務(wù)

AIM時期，航空情報產(chǎn)品劃分為標(biāo)準(zhǔn)方式的航空情報產(chǎn)品和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集產(chǎn)品兩大類，航空情報服務(wù)劃分為分發(fā)服務(wù)、飛行前情報服務(wù)和飛行后情報服務(wù)三大類。AIM時期航空情報產(chǎn)品和服務(wù)的最大變化就是增加了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集產(chǎn)品，并且每個數(shù)據(jù)集必須連同為確?？勺匪菪远鴿M足最低要求的元數(shù)據(jù)一并提供給下一個預(yù)定用戶。因此，通過元數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集產(chǎn)品的管理將是AIM時期的產(chǎn)品和服務(wù)區(qū)別于AIS時期的重要標(biāo)志。

（二）AIM時期元數(shù)據(jù)的作用

AIM時期，元數(shù)據(jù)的作用依然是實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的追溯，但因航空情報工作流程更為完善，需要涵蓋數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、核實(shí)和驗(yàn)證、數(shù)據(jù)誤差檢測等過程；航空情報運(yùn)行模式更為系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)處理鏈中的有關(guān)各方能夠數(shù)字化交換航空數(shù)據(jù)；航空情報產(chǎn)品種類更為豐富，增加了各類數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集產(chǎn)品。以上這些航空情報工作流程、運(yùn)行模式和產(chǎn)品種類的變化，要求AIM時期的數(shù)據(jù)管理方式必須從記錄管理轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)管理，才能夠?qū)崿F(xiàn)對所有過程、數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的追溯，而元數(shù)據(jù)則是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)管理惟一有效的方式（圖1）。因此，AIM時期元數(shù)據(jù)的主要作用有三點(diǎn)：一是滿足航空情報質(zhì)量管理的要求；二是實(shí)現(xiàn)航空數(shù)據(jù)鏈中的各方在創(chuàng)建、傳輸和處理等航空情報運(yùn)行過程中所有數(shù)據(jù)的可追溯性；三是確保航空情報部門公布的產(chǎn)品能夠反映數(shù)據(jù)多方面的信息（如提供者、有效期和使用限制等）。

（三）AIM時期元數(shù)據(jù)的內(nèi)容

許多文獻(xiàn)在介紹元數(shù)據(jù)的內(nèi)容時，都會用到“5W-1H”模 型，也 即what、why、how、who、when和where來描述元數(shù)據(jù)。在國際民航組織PANs-AIM（Doc10066）文件中，也對元數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)說明。根據(jù)說明可以看出，航空情報元數(shù)據(jù)的內(nèi)容只涵蓋了who（主體）、what（內(nèi)容）和when（時間）這三個方面。對于why（創(chuàng)建原因）、how（創(chuàng)建方法）和where（獲取途徑）等則不做要求。因此，必須在AIM的生產(chǎn)流程和運(yùn)行環(huán)節(jié)中收集元數(shù)據(jù)的各項(xiàng)內(nèi)容，同時，在航空情報產(chǎn)品中體現(xiàn)規(guī)定的元數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（四）AIM時期元數(shù)據(jù)的類型

通過上文對元數(shù)據(jù)范圍、作用和內(nèi)容的總結(jié)，可以將AIM時期的元數(shù)據(jù)歸納為管理性、結(jié)構(gòu)性和過程性等三個類型（圖2）。通過這些元數(shù)據(jù)，航空情報部門可以了解航空數(shù)據(jù)的管理和權(quán)限信息（管理型元數(shù)據(jù)）、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和關(guān)系（結(jié)構(gòu)性元數(shù)據(jù)）以及生產(chǎn)運(yùn)行過程信息（過程性元數(shù)據(jù)）。

1.管理性元數(shù)據(jù)

主要用于記錄對象的管理信息，包括創(chuàng)建時間、方式和類型、訪問權(quán)限以及其他信息等。在航空情報領(lǐng)域，管理性元數(shù)據(jù)用于管理航空數(shù)據(jù)的來源，它的信息范圍主要包括數(shù)據(jù)在提交給航空情報部門時的創(chuàng)建時間、文件類型和數(shù)據(jù)權(quán)限等。

2.結(jié)構(gòu)性元數(shù)據(jù)

主要用于描述對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和關(guān)系，包括順序、位置、層次關(guān)系等信息。在航空資料匯編（AIP）中，各部分內(nèi)容組合成不同章節(jié)的方式是一種結(jié)構(gòu)性元數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)集產(chǎn)品（比如AIXM5.1）中，則體現(xiàn)為各個數(shù)據(jù)屬性之間以及數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

3.過程性元數(shù)據(jù)

主要用于描述收集、處理或產(chǎn)生各類數(shù)據(jù)的過程，這種元數(shù)據(jù)也可稱為統(tǒng)計(jì)性元數(shù)據(jù)。過程性元數(shù)據(jù)是航空情報領(lǐng)域中最重要的元數(shù)據(jù)，它反映了航空情報工作流程中人的所有活動以及對自動化系統(tǒng)的所有操作。下文將主要以過程性元數(shù)據(jù)為例來介紹元數(shù)據(jù)在航空情報管理工作中的應(yīng)用。

元數(shù)據(jù)在航空情報管理工作中的應(yīng)用

（一）航空數(shù)據(jù)處理過程

PANs-AIM（Doc10066）規(guī)定，航空情報管理必須包括收集、處理、質(zhì)量控制和發(fā)布等4個過程，并且AIM時期對數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求更高，對航空情報數(shù)據(jù)的處理和質(zhì)量控制與AIS時期相比更為系統(tǒng)和全面，比如需要在處理過程中增加對數(shù)據(jù)的核實(shí)和驗(yàn)證環(huán)節(jié)，需要應(yīng)用邏輯、語義和比較檢查等質(zhì)量控制技術(shù)，過程越多越復(fù)雜，產(chǎn)生的過程性元數(shù)據(jù)就越多。結(jié)合航空情報管理流程，可以得到航空數(shù)據(jù)處理的一般過程（圖3）。

在這個過程中，需要正確應(yīng)用元數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)航空數(shù)據(jù)處理過程從“暗箱”到“透明”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)對處理過程中所有數(shù)據(jù)的可追溯。筆者以某機(jī)場跑道入口位置發(fā)生變化為例，對航空情報部門在“產(chǎn)品修訂”這個環(huán)節(jié)包含的相關(guān)步驟進(jìn)行說明（表1）。

表1： 產(chǎn)品修訂環(huán)節(jié)中的各個步驟

（二）通過元數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的可追溯

通過表1可以看到，將“跑道入口位置”放入“產(chǎn)品修訂”環(huán)節(jié)后，每個步驟都會產(chǎn)生此項(xiàng)數(shù)據(jù)對應(yīng)的過程性元數(shù)據(jù)，因此，“跑道入口位置”在“產(chǎn)品修訂”這個步驟的元數(shù)據(jù)內(nèi)容包含：who（A/B/C/D員工），what（對數(shù)據(jù)的檢查/提交/審核/接收/修訂工作）和when（開始和完成各項(xiàng)工作的時間）。通過收集這些元數(shù)據(jù)的內(nèi)容，將能夠?qū)崿F(xiàn)對“產(chǎn)品修訂”中各個步驟的追溯。

以上列舉的是一個機(jī)場某個數(shù)據(jù)內(nèi)容變化的例子，若修訂內(nèi)容包括多個機(jī)場和多項(xiàng)數(shù)據(jù)，那么通過元數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)對全年航空情報數(shù)據(jù)變化情況、某個機(jī)場全年修訂情況、某項(xiàng)數(shù)據(jù)全年操作情況等的統(tǒng)計(jì)和分析。

總之，元數(shù)據(jù)是航空情報管理中一個非常重要的概念，深刻理解元數(shù)據(jù)在航空情報質(zhì)量管理、生產(chǎn)運(yùn)行以及產(chǎn)品和服務(wù)中的含義、內(nèi)容和使用方法，對于提升航空情報管理工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和過程的可追溯具有重要意義。