GIS 互操作与OGC规范

第01卷第5期2003年10月地理信息世界GEOMA TICS WORLDVOL.01　NO.5Oct.,2003收稿日期:2003-08-19基金项目:国家“十五”科技攻关项目-中国可持续发展信息共享系统研究与开发(2001BA608B -01-02);中国科学院知识创新工程项目(kzcx2-308-02),863课题:网络空间信息共享标准规范与关键技术(2002aa13130-02-201)。

中图分类号:K9,G 307 文献标识码:A 文章编号:1672-1586(2003)05-0023-06GIS 互操作与OG C 规范李新通1,2,何建邦1(1.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101;2.福建师范大学地理科学学院,福建福州350007)摘要:不同GIS 间的互操作是地理信息共享与服务的一个至关重要的问题,制订地理信息的互操作标准、规范已成为解决问题的关键。

本文描述了在分布式计算环境下GIS 互操作的含义、面临的问题与标准化需求;简述了开放地理信息系统协会(O GC )的地理信息互操作视点、互操作应用程序接口;着重介绍了互操作规范及其相互关系,已获采纳的实现规范及其制定流程、已进入讨论稿和推荐稿阶段的实现规范。

关键词:互操作;数据与服务;开放地理信息系统协会;规范GIS Interoperability and OG C Specif icationsL I Xin -tong 1,2,HE Jian -bang 1(1.State K ey Laboratory of R esources and E nvironment Information S ystem ,Institute of G eographic Scienceand N atural R esource R esearch ,B eijing 100101,China ;2.Institute of G eo graphic Science ,Fujian N ormal U niversity ,Fuzhou 350007,China)Abstract :GIS interoperability is vital to share geodata and geoprocessing services ,establishing interoperability via standards and specifications have become the principles for addressing interoperable GIS within distributed com puting environment.This paper describes fundamental characteristics and the challen ge of GIS interoperability ,and its standardization require 2ments ,which focusing on the O GC approach to interoperability ,the open geodata interoperability specifications ,including abstraction and implementation specification ,abstraction s pecification topic dependencies ,specifications that have been ap 2proved so far and their roadmap ,process and procedure.The paper also gives the titles of O GC discussion paper and recom 2mendation paper ,presents the future interoperability specification finally.K ey w ords :interoperability ;geodata and services ;Open GIS Consortium Inc.(O GC );Specification0　前　言过去20年我国GIS 在资源管理、环境治理、预防灾害、区域规划、城市管理、科研、教育和国防等领域得到广泛应用,降低采集、处理数据的成本,促进地理数据的共享,已成为各界的共识。

目前,我国已建成大量的GIS 与地理数据库,这些软硬件与数据资源分散在各个部门和行业中。

由于不同的行业部门采用不同的GIS 软件,各部门在使用同一商业GIS 软件时,又做了不同程度的二次开发,于是形成了许多独立、封闭的系统。

由于缺乏互操作的标准和规范,数据与处理资源难以共享与利用,导致重复投资和信息资源浪费。

随着“数字省区”、“数字城市”的兴起,GIS 正走向社会化、大众化,并且融于主流的信息技术。

国家有关部门正逐步将GIS 嵌入到电子政务系统中,使之成为信息社会和信息基础设施的重要组成部分。

不同GIS 间的互操作性已经成为一个至关重要的问题,制订地理信息的互操作标准、规范是解决问题的关键[1]。

1　GIS互操作 GIS业界已逐渐认识到数据采集和生产是建立GIS系统的一项最大的投资。

为了建立系统,一方面,人们花费大量的人力物力去采集数据,而在另一方面,大量的数据仍停留于满足某些单一的应用目的上,没有被其它用户所共享,现有的数据与数据处理资源没有得到充分利用。

其原因是多方面的,有的是由于技术或管理方面的原因,而有的则是由于狭隘的部门利益所限制,一个最为重要的原因是由于GIS缺乏互操作性。

GIS互操作的实现还需要从技术上制定共同遵循的标准与规范。

1.1　GIS互操作含义互操作是指各种功能单元之间的通讯、执行程序或转换数据的能力,即便用户不了解各功能单元独立特征或对其知之甚少[2]。

这意味着两个可互操作的GIS能通过网络进行交互连接,共同执行任务。

一般而言,可互操作的GIS是指在分布、异构的网络环境中,满足:①能自由交换所有各类关于地球以及在地球表面、上空或地下的对象和现象的空间信息;②通过网络协调运行与处理这类信息的软件。

实际上,GIS互操作性包括地理数据互操作性和地理处理的互操作性,互操作意味系统间的自由数据交换与处理功能的调用。

因此,GIS互操作的目标是通过Internet/Intranet实现地理数据及其处理资源的共享。

1.2　GIS不可互操作的起因非互操作性主要起源于两个方面,一是不同的软件厂商采用各自的不同的内部结构对地理对象的基本几何特征进行定义,二是不同的用户在自己独特的应用模式中又做了不同程度的二次开发。

非互操作性表现为:1)相同领域采用相同GIS软件,但对地理信息的数据定义用不同句法(信息结构)、不同的分类等级,不同的分类项及其编码,这种对数据语义的不同理解导致系统之间数据交换的误解与混淆。

2)相同领域采用不同GIS软件。

除了上述句法异构外,主要是不同的软件采用了不同的空间数据结构;通过某种格式转换,不但费时,在交换过程中会造成混乱或丢失数据。

3)不同领域采用相同的GIS软件。

不同领域的对某一类别语义外延的不同,例如地籍部门对住宅区按照地价分类成不同的类别及其所有权,交通部门对住宅区按照用途分成不同的类及其交通连通性。

4)不同的领域采用不同的GIS软件,这是非互操作性最普遍的情况,也是互操作性最难实现的一种情况。

由于缺乏互操作的标准和规范,受最初开发者经验和最初应用软件要求的限制,导致互不兼容的GIS软件产品、不恰当的数据格式、语义误解以及异质性的数据模型的产生。

于是形成诸多孤立的、“烟囱式”的GIS应用系统,如图1。

直到最近,这些系统自闭时期的遗留物、专用系统还支配着地理信息处理市场。

传统的孤立的地理处理系统不但费用昂贵,而且它们使用各自所独有的接口界面,以至于很难通用。

由于这种不灵活性和不兼容性的接口使得互操作的实现非常困难。

1.3　GIS互操作标准GIS互操作的核心是用统一的标准协议通信,来解决对象跨平台的连接和交互问题,从而实现在不同分布式计算平台、不同数据模型、不同数据结构、不同空间数据表示,不同数据定义语言和数据操作语言之间的自由地数据交换与协同处理。

GIS互操作标准化可以归结为在技术、数据、应用与企业等不同层次[3],其中地理数据模型互操作、编码互操作以及协议互操作对实现GIS互操作至关重要。

数据模型互操作主要解决数据语义与数据格式的互操作,包括元模型、数据字典、类图、词典以及地理信息本体等;可扩展置标语言(XML)、地理置标语言(GML)等编码互操作标准;协议互操作标准包括通讯协议,如简单对象访问协议(SOAP),数据交换服务接口,如文件转换服务接口等。

国际标准化组织地理信息技术委员会(ISO TC211)、开放地理信息系统协会(Open GIS Consor2 tium Inc.,O GC)、万维网联盟(W3C)和Web服务互操作组织(Web Services Interoperability Organiza2 tion,WS-I)等正在研究与制定系列化的基础标准与应用标准、规范,特别是O GC在开放地理数据互操作规范Open G eodata Interoperability Specificatioin (Open GIS)方面取得了重要成果。

2　OG C及其互操作规范的视点2.1　开放GIS协会O GC成立于1994年,是一个由包括主要的GIS 厂家、计算机厂商、数据库出售者、数据集成商、电信公司、数据库开发商、美国联邦机构、标准组织以及学术界(大学和实验室)等部门的代表组成,为实现地理信息的互操作而成立的政府与私人组织的联合体。

O GC的目标是通过信息基础设施,把分布式计算、对象技术、中间件软件技术等用于地理信息处・42・地理信息世界 2003年理,使地理空间数据和地理处理资源集成到主流的计算技术中。

O GC 的代表来自奥地利、澳大利亚、加拿大、法国、德国、希腊、意大利、日本、南朝鲜、荷兰、挪威、新加坡、瑞士、英国以及美国等国家。

由于O GC 所涉及问题的挑战性,使得在地理信息与地理信息处理领域中的著名专家参与了O GC 的互操作计划(Interoperability Program ,简称IP )。

该项目的目标是提供一套综合的开放接口规范,以使软件开发商可以根据这些规范来编写互操作组件,从而满足互操作需求。

2.2　O GC 互操作规范的视点与抽象层次O GC 的开放地理数据互操作规范为在网络环境下访问异构地理数据和地理处理资源提供一致性接口定义。