海洋测绘信息元数据标准研究-李宏利

1、海洋测绘信息元数据标准研究李宏利1 ,汪 海2(1.海军海洋测绘研究所，天津300061；2.海军司令部航海保证部，天津300060）摘要：介绍了国际标准化组织关于地理信息元数据的定义和国际国内标准化的现状，以及国际海道测量组织关于电子海图元物标的定义；分析了我国关于数字海图的元数据现状。最后围绕海洋测绘信息元数据涵盖范围、分级分类、描述方法等方面探讨了建立海洋测绘信息元数据标准体系的必要性和可行的方法。关键词：海洋测绘；元数据；标准化引言元数据（Metadata）经典定义是“关于数据的数据”，是信息时代信息发布者向信息的受众提供的对发布的数据进行说明的数据。海洋测绘信息又称基础海洋地理空间信息，是地理信息的一种。我国海洋测绘机构已开始以“数字海图”的形式向国内军队系统和民用用户提供，发挥了积极的军事效益和社会效益。然而由于对元数据认识的模糊和个别地方资料的匮乏，已发行数据中元数据的描述很少，不可避免地影响了数据的生产、共享和标准化应用。目前我国海洋测绘元数据还没有形成国家标准或行业标准，缺乏对海洋测绘元数据规范化的依据，因此深入探讨海洋测绘元数据涵盖的范围、分类的标准、描述的方法，对

2、尽快形成海洋测绘元数据标准是十分有益的。1. 地理信息元数据的定义与标准现状1.1 元数据定义根据国际标准化组织（ISO）定义，元数据“是关于数据的数据，即关于数据的内容、质量、状况和其他特性的信息。也可译为描述数据或诠释数据”。地理信息元数据则是关于数字地理数据标识、覆盖范围、质量、空间和时间模式、空间参照系和分发等方面特征的描述信息。元数据的目的是方便用户使用主体数据、实现数据规范共享，它已从简单地描述或索引发展为用于管理数据、发现数据、使用数据的一种重要工具和手段。其作用包括：(1) 数据生产者可以利用元数据对他们生产的地理数据进行详细地说明；(2) 数据使用者可以利用元数据了解所需地理数据的基本特征，从而决定是否使用该数据，以及怎样有效地使用；(3) 在网上发布元数据，可以使用户对数据发现、检索数据和重复使用变得容易，使用户能更好地确定地理数据位置，访问、评价、购买地理数据。1.2 国际与国内标准现状近十年来国际上对地理信息标准化格外重视，ISO专门成立了第211技术委员会（TC/211）研究标准化问题。他们认为元数据是国家空间数据基础设施建设的重中之中，历经十年的艰苦努力，I

3、SO于2003年5月8日正式发布了国际标准ISO 19115：2003 地理信息 元数据（Geographic Information Metadata）。我国地理信息界从2000年开始立项研制国家标准地理信息 元数据，历经三年多的艰苦努力，现已推出标准草案。该标准没有等同采用国际标准，而是根据我国具体情况，有针对性地按基本等同，部分修改的原则制定的。标准分八章，分别就主题内容与适用范围、参考标准、术语、元数据层次结构和性质、元数据分级和特征、元数据内容、元数据扩展原则与方法、元数据标准维护等内容做了规定。其中核心内容是第三章至第五章。该标准对地理信息元数据划分的层次是三层结构，自底向上分别是：元数据元素，元数据最基本的信息单元；元数据实体，同类元数据元素的集合；元数据子集，相互关联的元数据实体和元素的集合。对每一个元数据按性质又分为必选的、一定条件下必选的、可选的。该标准将地理信息元数据分为核心元数据和全集元数据两级，前者是提供地理数据源基本文档所需要的最少的元数据元素集，要回答出是否有特定主题的数据集(什么)?、是否有特定地区的数据集(何处)?、是否有特定时段的数据集 (何时)?

4、以及 订购或了解数据集更多情况的联系人 (谁)? 后者是提供完整的地理数据源(单独的数据集、数据集系列、各种地理要素)文档所需要的必选的和可选的元数据元素集，它完整地定义全部元数据，以便标识、评价、摘录、使用和管理地理信息。该标准用八种特征来描述一个元数据，包括名称、标识码、定义、性质、条件、最大出现次数、数据类型、值域。该标准按前面分级的约定对核心元数据和全集元数据的内容做了详尽的规定。核心元数据是地理信息数据生产者向用户提供地理数据必不可少的说明性数据，必须包括如下内容：数据集名称、生产日期、负责单位、地理位置、语种、字符级、专题分类、空间分辨率、摘要说明、分发格式、内容日期、空间表示类型、空间参照系（平面的和垂直的）、数据志、在线资源，元数据文件标识符、标准名称、标准版本、语种、字符集、联系方法、创建日期等。完全元数据基本元数据专用标准扩展元数据地理信息的表现形式是多种多样的，如矢量形式的数字线划图、电子航海图，栅格形式的遥感影像、栅格地图，正射影像，格网形式的数字高程模型等，甚至于含有位置信息的专题要素统计数据库也可以是地理信息。因此可以说该标准仅是一个基础性通用标准，一般不直

5、接用于某一领域。各个行业、部门或单位可以以其为基础，扩展制定“专用标准”，以满足特定需求。扩展的方法可用下图表示：海洋测绘信息是地理信息的一种，国际上对海洋测绘信息没有专门的元数据标准，但元数据的思想却早就体现在国际海道测量组织的各种标准中。1993年11月由国际海道测量局（IHB）颁发的“数字海道测量数据传输标准”（S-57） 2.0版，就规定使用METAFILE（元数据文件）的形式描述一幅电子海图数据的元数据。到了2000年颁布的S-57 3.1版，就规定在电子航海图数据中使用元物标（Meta Object）的形式对所提供的数据进行说明。IHO S-57使用物标代码300312描述13种元物标。具体如下：代码名称缩写A级属性300数据精度M_ACCY水平距离精度、位置精度、测深精度、高程精度。301数据编辑比例尺M_CSCL编图比例尺302覆盖范围M_COVR覆盖范围303水平基准面M_HDAT水平基准面304水平基准面转换参数M_HOPA水平基准面、偏移参数305航海出版物信息M_NPUB无306海上浮标制度M_NSYS海上浮标制度、方位307产品信息M_PROD出版机构、编辑日

6、期、国籍、航海通告截止日期、生产国308数据质量M_QUAL数据质量、数据置信度、最小深度、最大深度、位置精度、测深精度、测量结束日、测量开始日、水深测量方式、测量机构、309深度基准面M_SDAT深度基准面310测量可靠性M_SREL位置测量特性、水深测量特性、最大比例尺、最小比例尺、最大测深间距、最小测深间距、测量结束日、测量开始日、测量类型、测量技术311数据度量单位M_UNIT深度单位、高度单位312高程基准面M_VDAT高程基准面此外还有B级和C级属性，主要描述关于数据的一些解释性文字，以及数据的来源等。值得注意的是IHO这种元数据的表示方法，不同于ISO的表示方法。ISO一个元数据集对应一个地理信息数据集（如一幅数字地图）。IHO则以元物标的形式与所提供的数据并在一起向用户提供，并且元物标可以关联空间物标，也可以不关联。不关联时是说明整个数据集的，放在所有其他物标之前；关联时，仅对被关联的空间区域有效。造成这种差异的原因可能是由于地形图资料单一，而海图资料复杂，一幅图同时含有不同时段、不同比例尺、不同作业方法测量的资料。2. 我国数字海图元数据现状数字海图是海洋测绘信息的主

7、要品种，我国目前已公开发行了民用数据，以ARC/INFO SHAPE 2.0的格式作为交换格式，辅以MAP.REC的文本文件对数据加以说明。这种数据集虽然没有明确提出元数据的概念，但观察MAP.REC文件的内容，基本可以知道该文件就是数字海图的元数据。该文件共23行，分别给出了数字海图的图号、图名、投影方式、基准纬度、比例尺分母、南图廓纬度、北图廓纬度、西图廓经度、东图廓经度、大地坐标系、数据格式、坐标方式、坐标原点、坐标单位、高程基准面、高程单位、深度基准面、深度单位、出版日期、版次、出版单位、航海通告改正截止期。对照ISO或我国关于地理信息元数据的标准或标准草案，以及IHO S-57的元物标，我们感到民用数字海图提供的元数据是远远不够的，主要表现在：(1) 标识性信息不全，如数据的专题类别、数据的资源引用、数据的可信度等；(2) 数据的质量信息没有，如数据的生产过程（数据志）、数据质量元素（完整性、逻辑一致性、位置准确度、专题准确度、时间准确度）等；(3) 数据的分发信息没有；(4) 数据的国别、语种、字符集等关于数据中所含文字的标识性信息没有；(5) 野外测量数据的获取方式没有，

8、如水深测量的作业方式、测线的密度、潮汐改正的情况、测量的时间等；(6) 采用的海上浮标制度、分道通航制度等没有。另外作为数据交换用的数据集，国际通行做法是以地理坐标的形式给出空间物标的位置，因此无论ISO还是IHO关于元数据的描述，都没有包括诸如投影、比例尺、基准纬度、图上坐标原点、图上坐标单位等信息。而我们的民用数字海图是以图上坐标的形式给出空间物标的位置，因此关于绘图的一些信息不得不给出。其实在民用数字海图中，尽管有些元数据没有给出，但是还有一部分是散见于数据集实体中，如数据档案层和图面配置层就包含了部分这样的数据，只不过没有把它提炼成元数据形式提供给用户。综上所述，我们感到要加快海洋测绘信息化的步伐，全面与国际先进水平接轨，为社会提供真实可靠的海洋测绘信息产品，有必要以数字海图为突破口，深入开展海洋测绘信息元数据标准的研究。3. 海洋测绘信息元数据标准体系探讨海洋测绘信息元数据是识别、使用海洋测绘信息产品的工具。根据国际、国内相关标准，结合我国海洋测绘信息产品的生产实践，探讨我国海洋测绘信息元数据标准体系的建立是十分有意义的。笔者这里谈点浅薄的认识，为将来制定标准做一点基础性工作

9、。探讨主要围绕元数据涵盖范围、元数据分级/分类、元数据描述方法这三方面进行。3.1 海洋测绘信息元数据涵盖范围与内容确定原则海洋测绘信息不仅仅是数字海图，它还要包括更广泛的与海洋及其毗邻陆地有关的地理信息。国际海道测量组织在IHO S-57数字式海道测量数据传输标准（IHO TRANSFER STANDARD for DIGITAL HYDROGRAPHIC DATA）中把电子航海图（ENC），即供航海用的数字海图，认作是数字式海道测量数据中的一个主要品种,而不是唯一的品种。海洋测绘信息产品包括的品种很多，如野外采集的数字式水深测量资料、重力测量资料、磁力测量资料、海底地形资料、海岸带航空摄影资料，岸线测量资料等，经过数据加工处理而成的矢量数字海图、栅格数字海图、航空摄影正射数字影像、数字高程模型等。据国际海道测量组织网站（http:/www.iho.shom.fr）报道，IHO S-57标准即将要升级为4.0版，内容涵盖范围要扩大到整个海洋地理信息领域，包括随时间而变的动态水文数据，称之为“时变物标（Time Varying Object）”，如潮汐、海流等。因此海洋测绘信息元数据的涵盖范围是整个海洋地理信息，是对各种海洋地理信息数据集的说明描述，以使生产者能对他们的产品做出详细说明，使用户能够了解各种海洋地理信息数据的基本特征，以决定是否使用该数据，以及怎样高效使用该数据。海洋测绘信息元数据在内容的确定上要遵循如下原则：(1) 完整性，即根据海洋测绘信息的涵盖范围和使用要求，要完整表现出对提供的海洋测绘信息的说明，特别是核心元数据不能缺项。(2) 准确性，即需要对有关基础理论有全面了解，准确而简洁地把描述海洋测绘信息数据集的主要特征的数据整合起来。(3) 一致性，即元

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