Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. и др. Геоинформатика

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 5.3

Базовый набор данных Азиатско-Тихоокеанской ИПД

Тема

Набор данных

Геодезическая

основа

Геодезические параметры и референцные

системы

Рельеф

Цифровая модель рельефа

Гидрографическая

сеть

Природные и искусственные водотоки и водные

объекты, границы водосборов, береговая линия

Транспортные

коммуникации

Автомобильные и железные дороги, морские и

авиапорты

Население Крупные населенные пункты

Географические

названия

Официально принятые наименования

географических объектов

Растительность

Естественная растительность, лесные

насаждения и сельскохозяйственные угодья

Природные

катастрофы

Зоны возможных землетрясений, наводнений,

проявлений вулканизма и опасных

климатических процессов

Административные

границы

Государственные границы и границы

внутреннего административно-территориального

деления, границы исключительных

экономических зон акваторий

Использование

земель

Распределение населения, сельского хозяйства,

объектов обрабатывающей промышленности и

особо охраняемых территорий

циональном и глобальном) масштабе требует развитой и всеобъ-

емлющей системы стандартов. Объектом стандартизации служат все

составляющие геоинформационных технологий: модели простран-

ственных данных. Форматы их представления, качество данных.

Система должна быть иерархичной, основываясь на стандартных

общепринятых спецификациях в области компьютерных техноло-

гий, и включать базовые стандарты, спецификации моделей дан-

ных (растровой, векторной и т. п.) и данных по отдельным предмет-

ным областям пространственно-информационного моделирования.

Они различаются также по назначению, форме и статусу. Наряду

с государственными и отраслевыми стандартами, широкое распро-

странение получили корпоративные промышленные стандарты, в

том числе разрабатываемые частными фирмами и консорциумами

производителей геоинформационных товаров и услуг.

Любой из стандартов должен строиться как часть некоторой

более общей системы и быть тщательно согласован с иными стан-

дартами и их системами. К его разработке должен быть привлечен

широкий круг специалистов, процедура разработки должна быть

многоэтапна, открыта, «прозрачна» и контролируема. Дальнейшее

развитие стандарта, его жизнеобеспечение и использование долж-

но поддерживаться заранее созданной инфраструктурой.

Основные тенденции в стандартизации пространственных дан-

ных на национальном уровне и в рамках панъевропейских и гло-

бальных международных инициатив могут быть проиллюстрирова-

ны примерами деятельности Федерального комитета по географи-

ческим данным США

(FGDC),

стандартами Европейского коми-

тета по стандартизации (CEN), стандартами ISO (МОС) и кон-

сорциума

(OGC).

Федеральный комитет по географическим данным США

(FGDC)

является межведомственной организацией, представляющей фе-

деральные службы, связанные со сбором и обработкой простран-

ственных данных, и крупных производителей программных средств

ГИС,

на которую возложены функции координатора работ над

ИПД США (NSDI). Уже в 1997 г. в его активе значилось 26 стан-

дартов на цифровые пространственные данные.

Разработка стандартов

FGDC

— многоэтапный процесс. Он со-

стоит из пяти стадий, каждая из которых включает по меньшей

мере один этап. Первая стадия — заявка на разработку, ее оценка и

рецензирование (этапы 1 и 2) — предваряет вторую стадию пи-

лот-проекта, подготавливаемого одним из подкомитетов или ра-

бочих групп

FGDC

для инициации его дальнейшей разработки

(этап 3). Цель третьей стадии — подготовка рабочего текста проек-

та к внутреннему и внешнему рецензированию рабочей группой

разработчиков (этапы 4 и 5). Четвертая стадия — стадия рецензи-

рования — включает 5 этапов (6— 11): согласно регламенту, орга-

низуется публикация проекта, его обсуждение, тестирование, обоб-

щение всех поправок и комментариев, подготовка к утверждению

на пятой, финальной, стадии разработки (этап 12).

Одним из самых ранних

(1992)

стандартов

FGDC

был стандарт

(спецификация)

SDTS

(Spatial

Data

Transfer

Standard

(Specification)).

Стандарт основан на идее нейтрального формата, который служит

посредником при конвертировании данных из формата одного про-

граммного средства ГИС в формат другого (рис. 52). Многообразие

форматов пространственных данных и проблема межформатной

совместимости программных средств и технологий ГИС обсужда-

лась выше в подразделе о моделях пространственных данных.

Каждый из участников обмена должен располагать при этом

средствами экспорта/импорта в/из

SDTS.

SYSTEM9

ARC/INFO

ТЮЕК

Рис.

52. Преимущества разработки и поддержки УУ-программными сред-

ствами единого обменного формата

(SDTS):

количество необходимых

конвертеров уменьшается с N{N - 1) в случае А до 2N в случае Б

Базовая версия стандарта

(FGDC-STD-002)

специфицирует

пространственные объекты размерностью не более двух в рамках

векторной топологической модели. В подразд. 2.1.2 приводился фраг-

мент спецификации стандартом некоторых типов пространствен-

ных объектов в его дефиниционной части. В

SDTS

заложены тем не

менее возможности для спецификации особых типов пространст-

венных данных и иных их моделей, реализуемые в виде «профи-

лей» — подмножеств базовой версии стандарта.

Такое расширение стандарта нацелено на обмен цифровыми

картографическими данными, в нашей терминологии — цифро-

выми картами, созданными программными средствами типа ГИС

и САПР, для чего требуется ввести новые, отличные от базового

стандарта типы данных, относящиеся исключительно к цифровой

графике, включая векторные графические изображения (напри-

мер,

картографические знаки), примитивы типа прямоугольника,

круга или отрезка кривой, тексты с характеристиками начертания

и размера шрифтов, цвета, заливки. Версия стандарта от апреля

1998 г. содержала 326 пронумерованных (для удобства его обсужде-

ния) элементов (строк текста, таблиц) и приложение с примером

трансляции типов данных

SDTS

в аналогичные типы программ-

ных средств клонов AutoCAD и

Intergraph.

Таким образом, САПР-

профиль стандарта

SDTS

дополняет базовую версию теми элемен-

тами, которые расширяют пространственные данные ГИС до циф-

ровых карт или позволяют преобразовать первое во второе.

Идея использовать подобный SDTS-нейтральный формат как

основу национального стандарта обмена реализована, в частно-

сти,

в КНР. Принятый в 1999 г. «Национальный формат обмена

геопространственными данными»

CNSDTF

(Chinese

National

Geo-

Spatial

Data

Transfer

Format)

рассматривается как официальный

стандарт, по структуре вполне аналогичный

SDTS

[Y.Wang,

J.Gong,

J.Huang,

Y.Deng,

1999].

Известно также, что одноименный Авст-

рало-Новозеландский стандарт представляет собой адаптирован-

ный Американский стандарт

SDTS.

Еще один тип стандартов

FGDC,

стандарт на метаданные

CSDGM,

рассмотрен в подразделе о метаданных.

В Европе наиболее многообещающие инициативы в стандарти-

зации связываются с Европейским комитетом по стандартизации

CEN

(Comite

Europeen

Normalization),

общеевропейским орга-

ном со штаб-квартирой в Брюсселе, осуществляющим разработку

и утверждение стандартов по функциям, аналогичным ISO. Стан-

дартизацией пространственных данных занимается Технический

комитет по географической информации, работающий с 1992 г.

В своей деятельности комитет тесно связан с аналогичным ему

по целям Комитетом по географической информации и геоматике

Международной организации по стандартизации ISO (МОС). Взаи-

моотношения между двумя ведущими службами стандартизации

пространственных данных регулируются так называемым Венским

соглашением между CEN и ISO, предусматривающим, в частно-

сти,

участие представителей обеих структур в параллельных рабо-

тах. Цель сотрудничества — «гармонизация» национальных, евро-

пейских и международных стандартов, необходимость которой

вполне очевидна.

Консорциум «открытых ГИС» —

Open

GIS

Consortium,

Inc.

(OGC) — создан в 1993 г. и является одним из ведущих разработ-

чиков стандартов на пространственные данные в рамках подхода,

известного под наименованием «открытых систем» (применитель-

но к геоинформационным технологиям —

Open

GIS), объединяя

организации-разработчики программного обеспечения и постав-

щиков данных. В отличие от национальных и международных орга-

низаций, упомянутых выше, консорциум не занимается подго-

товкой «официальных» стандартов. Главная его цель

—

создать тех-

нологию, которая позволит разработчикам приложений исполь-

зовать любые пространственные данные и функции обработки,

доступные

вычислительной среде

или в

сети внутри одного при-

ложения

потока данных. Этот подход реализован

специфика-

ции

OGIS (Open

Geodata

Interoperability Specification),

устанавли-

вающей принципы прозрачного взаимодействия приложений

при

обработке пространственных данных.

Деятельность

OGC и ее

результаты исчерпывающе документи-

рованы

Интернете

; здесь можно найти ценные объемистые

до-

кументы,

примеру, онлайновый «путеводитель»

OpenGIS Guide,

спецификации

OpenGIS Abstract Specification и OpenGIS Impemen-

tation

Specification.

Базы метаданных

механизм обмена данными. Под метаданны-

ми понимают «данные

данных».

Это

«метаокружение» собствен-

но фактографических данных,

их

метаописание. Роль метаданных

играли

продолжают играть различные

их

перечни, каталоги,

ин-

вентории, справочники, реестры. Однако наиболее эффективным

средством

их

организации следует считать базы метаданных

(БМШ.

предназначенные

для

упорядочения

описания СТРУКТУРНЫХ эле-

ментов единиц хранения информации

в их

цифровом

неииФоо-

вом виде

целях обеспечения поиска

обмена между

ее

держате-

лями (производителями!

пользователями (потребителями).

Обслуживание механизма обмена пространственными данны-

ми

рамках национальных инфраструктур требует стандартизации

метаданных.

США эта

задача решена

форме стандарта

на

содержание

цифровых пространственных метаданных

CSDGM (Content Stan-

dards

for

Digital

Geospatial Metadata).

Проект стандарта

CSDGM

обрел вполне современные формы

уже в 1992 г.,

когда

он

назы-

вался

CSSM (Content

Standards

for Spatial Metadata). К

этому вре-

мени относится публикация текста

его

проекта

проведение кон-

ференции

по

проблемам обмена пространственными метаданными.

Общий список характеристик метаданных стандарта насчиты-

вает более

300

позиций

включает:

• метаданные («оглавление», «шапка» следующих ниже содер-

жательных разделов);

• идентификационную информацию;

• информацию

качестве данных;

• информацию

об

организации пространственных данных;

• информацию

пространственной привязке данных;

• информацию

об

объектах

атрибутах;

• дескриптивную информацию;

• справочную метаинформацию;

• информацию

об

источниках;

• временную информацию;

• контактную информацию.

URL: http://www.opengis.org.

Основной текст стандарта предваряет вводная часть со всеми

атрибутами и инструментами стандарта как документа; его завер-

шают три приложения: список терминов, алфавитный указатель

элементов метаописания и список литературы.

С момента утверждения первоначальной версии стандарта на

его основе созданы базы метаданных и программные продукты,

обеспечивающие их ведение, распространение и использование.

Среди них

MetaMaker,

созданный на основе программного обес-

печения СУБД

MS-Access.

Продукт отличается скромными требо-

ваниями к аппаратуре, бесплатен и общедоступен, распространя-

ясь по Интернету, содержит функции стандартной СУБД, включая

ввод, экспорт и импорт данных, их редактирование, обработку

запросов, генерацию отчетов (рис. 23 цв. вкл.). При метаописании

цифровых данных применяется форматный ввод по формам, стро-

го соответствующим разделам-рубрикам стандарта

CSDGM.

MetaMaker

2.0 может быть использован для ведения собственных

БМД и для поиска готовой метаинформации.

Стандарт

CSDGM

взят за основу разработки аналогичного на-

ционального австралийского стандарта; в США

FGDC

на его же

основе завершает разработку производного стандарта на метадан-

ные биологического содержания в рамках инициативы по созда-

нию национальной «биоинформационной» инфраструктуры

NBBI

(National

Biological

Information

Infrastructure)

[Content..,

1995].

Механизм обмена данными включает не только стандарты на

пространственные данные и сами национальные базы метаданных,

но и доступ к данным через национальные информационные центры,

включая поиск необходимых данных (на основе их метаописания),

размещенных в некоторых каталогах, используя механизмы (маши-

ны) поиска в среде Интернет и «шлюзы», выходя в искомые храни-

лища данных национальной сети серверов. Примером подобной

организации доступа может служить система информационных

центров обмена данными, в американской NSDI называемых кли-

ринговыми

^clearinghouse*)

Поиск данных осуществляется путем доступа к метаинформа-

ционным ресурсам сети, создаваемым в соответствии со стандар-

том на пространственные метаданные

CSDGM.

Каждый набор данных может быть описан и быть доступен че-

рез клиринговые центры, используя Интернет-вход

FGDC.

Для

поиска данных через FGDC-шлюз служит интерфейс, позволя-

Термин «клиринговый информационный центр», используемый примени-

тельно к центрам обмена пространственными данными по аналогии с подобными

центрами (счетными палатами) в банковской сфере, осуществляющими межбан-

ковские клиринговые расчеты, не вполне удачен и допускает инотолкования, что

признает одноименная рабочая группа

FGDC,

которая предложила несколько

альтернативных его наименований, объявив, однако, что вынуждена сохранить

прежнее, снабдив его полным и однозначным определением.

юший сформулировать запрос

на

поиск, включающий указание

локализации искомых данных

(по

списку географических назва-

ний

или по

координатам сторон сферической трапеции, заклю-

чающей искомую территорию), временной диапазон,

которому

относятся искомые данные, ключевые слова

шапке метадоку-

ментации

на

данные, источников данных

(по

списку наличных

серверов)

В настоящее время основная деятельность связана

созданием

инфраструктуры пространственных данных (ИПД), речь

кото-

рой

шла в

предыдущем подразделе. Здесь прежде всего следует

упомянуть концепцию Глобальной ИПД

(GSDI)

Глобальная инфра-

структура пространственных данных GSDI

(Global Spatial Data

Infra-

structure)

явилась откликом мирового сообщества

на

первые

на-

циональные геоинфраструктурные инициативы, включая прежде

всего американскую NSDI. Начало работ

над

концепцией GSDI

положено Первой чрезвычайной конференцией

по

глобальной

ИПД, которая прошла

4—6

сентября

1996 г. в

Бонне

под

патро-

нажем ряда известных национальных

международных организа-

ций, включая

EUROGI

(Европейский союз), DDGI (Германия),

ILI/LIA

(США), консорциум

OpenGIS (OGC), FGDC (США) и

FIG.

подготовленном

конференции консорциумом

OGC

докла-

де сформулированы общие цели

компоненты проекта, которые

были

дальнейшем детализированы второй конференцией GSDI

в октябре

1997 г.

• технологические аспекты сбора, обработки, использования

распространения пространственных данных, включая технические

стандарты

на

геоданные

геоинформационную

геоинфраструк-

турную деятельность;

• решение проблем национальной

транснациональной инте-

грации

уже

существующих цифровых наборов данных

разработ-

ка программ, обеспечивающих сбор

организацию недостающих

данных;

• «культурные аспекты», имея

виду трудности, обусловлен-

ные национальными особенностями

уровнем развития инфор-

мационной культуры различных стран, включая страны третьего

мира

страны

экономикой переходного типа;

• научно-исследовательские ресурсы

образовательные аспекты;

• национальные организации, которым принадлежит ключевая

роль

организации

управлении процессами создания геоинфра-

структур;

Clearinghouse search. *- http://130.ll.52.184/servlet/DGDCServIet.

www.gsdi.oig

—

Global SDI Organization.

Building the

GSDI.

Discussion

paper

for the

September

1996 Emerging Global

Spatial Data Infrastructure Conference. By Lance McKee of the Open GIS Consortium,

Inc.,

August 8, 1996 (www.opengis.org/techno/articles/gsdi.htm).

• правовые и нормативно-регулирующие механизмы и структуры.

В задачи GSDI входит мониторинг деятельности по созданию

ИПД национального и регионального уровня. В частности, к Тре-

тьей конференции GSDI, состоявшейся в Канберре в 1998 г., был

проведен детальный опрос национальных и региональных органи-

заций, ведущих активную геоинфраструктурную деятельность,

включая Австрало-Новозеландскую и Азиатско-Тихоокеанскую

международные инициативы.

На Пятой конференции в Картахене (Колумбия) в мае 2001 г.

официально утвержден постоянный комитет по ИПД американ-

ского континента PC IDEA

(Permanent

Committee

Spatial

Data

Infrastructures

for the

Americas).

Среди инициатив GSDI — проект глобального картографиро-

вания

Global

Mapping

Project.

Созданная в процессе его реализа-

ции цифровая карта, эквивалентная по содержанию традицион-

ной карте масштаба

1:1000000

и обеспечивающая пространствен-

ное разрешение 1 км на местности, будет представлять набор сло-

ев,

включая рельеф, растительность, гидрографию, использова-

ние земель и административные границы. Выпуск первой версии

карты

(Global

Map

Version

1.0) для территорий шести стран (Япо-

нии, Непала, Шри-Ланки, Таиланда и др.) был приурочен к

Международному форуму «Глобальное картографирование — 2000»,

состоявшемуся в ноябре

2000

г. в Хиросиме (Япония). Выпуск раз-

мещен в Интернете на условиях свободного некоммерческого ее

использования

. Завершается подготовка еще десяти территориаль-

ных блоков карты.

Важно иметь в виду, что в отличие от национальных и межна-

циональных инициатив по созданию ИПД, часть из которых будет

описана ниже, проект GSDI в сегодняшнем его состоянии не пред-

полагает воспроизведения всех механизмов и структур нацио-

нальных ИПД на глобальном уровне; его главная задача — обоб-

щение и трансляция национального опыта.

Национальная ИПД США

(NSDI)

создается в соответствии с уже

упоминавшимся Указом бывшего президента США Б. Клинтона от

13 апреля 1994 г. Ему предшествовала публикация в 1993 г. Нацио-

нальной академией наук США аналогичного документа «О коор-

динации национальной инфраструктуры пространственных дан-

ных», идеи которой возникли еще в начале 80-х годов [The Na-

tional..,

1993].

Указ и ряд документов, разработанных на его осно-

ве,

позволили представить общую схему организации NSDI, кото-

рая впоследствии была в том или ином виде воспроизведена в кон-

цепциях других ИПД и включала три компоненты:

• стандарты на пространственные данные, обслуживающие их

сбор и обмен;

www.iscgm.org/.

• механизм обмена пространственными данными между

их

про-

изводителями

потребителями

на

основе

баз

метаданных

рас-

пределенной сети национальных информационных центров;

• общую пространственную основу данных

(по

терминологии

NSDI

—

«framework»).

Все

эти

компоненты разрабатываются

реализуются

условиях

всеобъемлющего партнерства всех субъектов национальной геоин-

формационной деятельности

при

координации

ее со

стороны Феде-

рального комитета

по

географической информации США

(FGDC)

Стандартизация

рамках NSDI — наиболее детально прорабо-

танная

ее

часть, поскольку развитая структура рабочих групп

комиссий

FGDC по

стандартизации картографических

(а

позже

географических) данных была создана задолго

до

NSDI.

стан-

дартах

FGDC и о

механизмах, обслуживающих доступ

простран-

ственным данным

обмен

ими, мы

упоминали выше.

Под базовой пространственной информацией

NSDI понимает-

ся набор

из

семи типов данных, включая геодезическую основу,

цифровые ортоизображения, цифровую модель рельефа, транспорт-

ную сеть, гидрографическую сеть, единицы административно-тер-

риториального деления

кадастровую информацию. Этот набор мало

отличается

от

состава данных, признаваемых

качестве базовых

иных национальных

ИПД (за

исключением ортоизображений).

По-

мимо формирования слоев

ГИС,

соответствующих этим базовым

темам, разрабатываются вопросы процедур, технологий

рекомен-

даций, обеспечивающих сбор, интеграцию, распространение

и ис-

пользование данных

национальном масштабе, сертификацию

контроль качества данных

и их

соответствие стандартам. Изучается

наличие общенациональных цифровых данных

по

базовым темам.

Канадская

ИПД

(CGDI). Проект создания CGDI

(Canadian

Geospatial Data Infrastructure)

стартовал

в 1996 г. по

инициативе

Межведомственного комитета

по

геоматике (IAGG)

Канадского

совета

по

геоматике

(CCOG).

Одна

из

программ поддержки

коор-

динации работ

над

CGDI,

числе задач которой важное место

занимает деятельность

по

созданию

ее

«визуализационного ком-

понента», — программа партнерства

GeoConnection,

объединяющая

ряд организационных структур

инициатив; среди

них:

государ-

ственная программа развития геоматики, координируемая Канад-

ским центром дистанционного зондирования;

GeoGratis

— струк-

тура, интегрирующая базовые геоинформационные ресурсы CGDI,

том

числе

форме онлайнового Национального атласа Канады;

программа «Атласы канадских регионов»

(СС

Atlas),

обеспечива-

ющая данные

возможность создания атласов административных

образований местного уровня.

www.fgdc.gov

—

USA Federal Geographic Data Committee.

www.nrcan.gc.ca/geocan

—

Canada

SDI.

Одна из любопытных особенностей пространственной основы

CGDI — наличие в ней механизма координирования цифровых

данных с помощью особого слоя сети контрольных точек CDAL

(CGDI

Data

Alignment

Layer).

Среди успешных реализаций концепции и планов развертыва-

ния CGDI — шестая Интернет-версия Национального атласа Ка-

нады

, созданная в начале 1999 г. в рамках организационной струк-

туры

GeoGratis,

ответственной за формирование базовых простран-

ственных данных и обеспечение доступа к ним.

Географическую основу атласа составляет одна из версий меж-

дународной цифровой карты-основы масштаба 1:1

ООО ООО

произ-

водства

ESRI,

Inc. (США), известная как VMap

Level

Release

поэтому доступ к атласу, как и ко всем канадским цифровым дан-

ным, соответствующим картографическому масштабу 1:1

ООО ООО

и мельче, бесплатен.

По содержанию атлас вполне соответствует статусу националь-

ного,

включая типичные для него сюжеты о природе, населении и

хозяйстве страны. Внутри выбранного сюжета пользователю дана

возможность работать с базовой или расширенной версиями атла-

са, определять композицию из 12 предлагаемых элементов геогра-

фической основы, масштабировать выбранный фрагмент визуали-

зируемого изображения (в одном из фиксированных масштабов:

1:2000000,

1:7

500000,

1:12000000, 1:20000000,

1:30000000),

визуализировать таблицы исходных данных, напечатать карту на

принтере.

Метаданные CGDI организованы в виде БД сети

CEONet

(Canadian

Earth

Observation

NETwork)

Австрало-Новозеландская ИПД (ASDI). Подобно иным нацио-

нальным и региональным геоинфраструктурным инициативам,

эффективность механизмов сбора и обработки пространственных

данных является главным побудительным мотивом создания ASDI

(Australian

Spatial

Data

Infrastructure).

Задача ASDI — обеспечение

публичного и равноправного доступа к национальным геоинфор-

мационным ресурсам со стороны государственных, коммерческих

организаций и общественности. Несмотря на официальное наиме-

нование, это международная инициатива, поскольку в орбиту ее

разработки вовлечена Новая Зеландия. Главный координирующий

орган — тоже международная структура: Австрало-Новозеландский

совет по земельной информации

(ANZLIC).

Совет учрежден в 1986 г.

как Австралийский совет

ALIC

(Australian

Land

Information

Council),

с 1987 г. Новая Зеландия была представлена в нем с правами, ана-

логичными правам штатов Австралии. С ноября 1991 г. она стала

полноправным членом совета, получившего новое наименование