地理信息大数据数据规范的编写与探索
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作者:张琳 那日顺 鲍旭辉 宝力杰 芙蓉
摘要：本文就内蒙古自治区地理信息大数据数据规范地方标准的编写内容和结构进行了探索与分析。
关键词：地理信息大数据；数据规范；地方标准
引言
2016年10月8日，内蒙古自治区获批建设国家大数据综合试验区，成为国内首个大数据基础设施统筹发展类综合试验区。为贯彻落实内蒙古自治区大数据发展战略、科技创新、科技先行精神，积极推动内蒙古自治区大数据综合建设，促进大数据发展和应用，依据国家、行业等方面的标准，结合内蒙古自治区地理信息大数据数据库建设和平台建设的实践基础，编制内蒙古自治区地理信息大数据数据规范地方标准。由内蒙古自治区测绘地理信息标准化技术委员会申请地方标准的立项，根据内蒙古自治区市场监督管理局下达的2020年第一批地方标准修订项目计划，批准了地理信息大数据数据规范地方标准的制定。
1.背景及必要性
从“大数据”的本质特征来看，每个行业、每个领域都可以建立专属的大数据标准。地理信息大数据是反映和描述自然地理要素c空间位置和地理分布有关的、包含大量数据集的数据，是国家重要战略信息资源；没有海量、规模化、多类型的地理信息数据，地理信息智能服务将举步维艰。建设地理信息大数据项目，是信息时代发展的大势所趋，也是开启智慧时代的必然要求。经过四十多年的发展，内蒙古自治区测绘地理信息局积累了包括测绘、卫星遥感、航摄影像、地理国情普查与监测等种类繁多、数据量庞大的地理信息数据资源，开展了数字地理空间框架、时空大数据与云平台、地理信息大数据平台等多项地理信息服务项目，在地理信息大数据数据规范的制订上具有良好的数据基础以及平台使用基础。
地理信息是国民经济和社会发展的一个重要行业和领域，编制地理信息大数据数据规范有着强烈的现实需求。地理信息大数据有数据采集的多样性和灵活性、数据内容的丰富性、数据的关联性和实时性、服务对象的多元化等特点。根据原内蒙古自治区国土资源厅2018年印发《关于促进地理信息大数据产业发展的实施意见》的通知精神，为推进地理信息大数据产业的发展，提高地理信息大数据项目建设的规范化、标准化水平，保障地理信息大数据的成果质量，及时编制出台地理信息大数据数据规范的地方性标准十分必要。在社会发展需求的大背景下，如何组织地理信息大数据，形成数据服务能力，产生应用价值，是地理信息大数据面临的机遇和挑战。面对内蒙古自治区测绘地理信息事业发展的实际需求，全面深入推进内蒙古自治区地理信息大数据标准规范的建设是顺应时代发展的要求。
2.标准编制的目的及依据
2.1编制目的
内蒙古自治区地理信息大数据平台项目的建设目的是以全区测绘地理信息数据为基础进行数据整合，依托内蒙古自治区“云上北疆”大数据云平台，搭建内蒙古自治区空间地理信息资源库；通过平台对接、数据接口、数据集导入等方式，实现数据集成管理和服务共享，面向各部门通用需求和专业化需求提供多种地理信息服务能力。由于地理信息大数据涵盖的数据类型多样、数据规范不统一等，需要制定出规范统一、符合地理信息大数据平台建设要求的数据规范，以此促进地理信息大数据系统建设。
2.2编制依据
根据地理信息大数据数据规范确定的内容和范围，规范起草主要依据GB/T 13923基础地理信息要素分类与代码、GB/T 19710地理信息元数据、GB/T 35634公共服务电子地图瓦片数据规范、GB/T 13989国家基本比例尺地形图分幅和编号、CH/Z 9018地理信息网络分发服务元数据内容规范、GB/T 25344中华人民共和国铁路线路名称代码、GB/T 917公路路线标识规则和国道编号等标准文件，同时参考已实践多年的国家和行业相关技术标准规范。
3.标准编制的原则及基本思路
3.1编制原则
以国家标准、地方标准和行业相关标准为基础，结合地理信息大数据项目建设的需求编制数据规范。编制过程中遵循科学性、完整性、协调性、标准化等原则，具体体现在：
3.1.1科学性。标准来源于实际需求，制订过程广泛展开试验验证，在数据分类、数据管理、数据统计分析、数据挖掘和易用性等方面有比较突出的特点。保证标准的科学性。
3.1.2完整性。标准涵盖了包括矢量数据、影像数据和瓦片数据。对数据分类、数据内容、数据属性结构、元数据等各个方面都有规定。
3.1.3协调性。保持与国家法律法规、标准体系的协调一致，保持与现有国家和行业标准的协调一致。
3.1.4标准化。标准编写体例格式符合GB/T 1.1―2020《标准化工作导则第一部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求。
本标准符合《中华人民共和国测绘法》《中华人民共和国测绘成果管理条例》等法律法规和《基础地理信息标准数据基本规定》（GB 21139-2007）等测绘地理信息强制性国家标准的规定。
3.2基本思路
标准的编写旨在为内蒙古自治区地理信息大数据项目建设提供依据。编写过程中确保统一的空间数学基础、统一的数据分类代码、数据格式等，保证地理信息大数据的完整性、准确性、一致性和可用性，制订针对内蒙古自治区地理信息大数据的数据规范，以此促进地理信息大数据系统建设，满足各行业部门对地理信息大数据数据成果的需求，为更好地服务大数据时代内蒙古自治区测绘地理信息提供标准化支撑。
4.标准的主要内容
4.1规范名称
地理信息是自然地理要素或地表人工设施的形状、大小、空间位置及属性信息的总称。地理信息从二维到三维、从符号模拟到实景可量测，地理信息的表现形式将来可能还会与VR、AR、激光全息等新兴技术结合，催生出更多更丰富的产品形式。地理信息资源是大数据的重要贡献者，权威准确丰富的地理空间信息是数字中国、数字经济建设的基础数据资源。
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大数据主要有4个特点（4个“V”）：一是数据体量（Volume）巨大，从TB级别跃升到PB级别以上；二是数据类型（Variety）繁多，包括网络日志、视频、图片、地理位置信息等各种类型数据；三是价值（Value）密度低，以视频为例，连续不间断监控过程中，可能有用的数据仅仅有一两秒；四是处理速度（Velocity）快，遵循“1秒定律”，即可从各种类型的数据中快速获得高价值的信息。
大数据作为一种新型战略资源，提供了一个在虚拟信息世界中了解和掌握客观现实世界的前所未有的机会。地理信息行业作为信息产业的重要分支，面向最广大的公众，应抓住大数据技术和应用所带来的新机遇，在地理信息大数据采集、分析与服务方面进行机制创新，推动地理信息行业的快速发展。
4.2范围
根据地理信息大数据项目建设工作的需求，结合现有国家和行业相关标准规范，来确定地理信息大数据数据规范的基本要求、数据类型和属性表结构以及元数据等内容。地理信息大数据数据规范是在地理信息大数据平台数据库建设的实践基础上建立的，是对地理信息大数据项目建设的一种尝试和探索；该规范适用于内蒙古自治区地理信息大数据的数据管理和应用，为内蒙古自治区地理信息大数据项目建设提供统一的数据规范。
4.3引用文件
地理信息大数据涵盖的数据类型众多，主要引用有通用性、概括性的技术规范文件。根据地理信息大数据数据规范确定的内容和范围，该规范引用文件包含了基础地理信息、地理国情监测数据、电子地图、元数据等专题内容，并参考实践多年的国家和行业相关技术标准规范。
4.4术语和定义
对规范所需术语进行定义，确定是否引用、补充或改写。
从地理信息的特点去定义地理信息大数据的概念，强调自然地理要素与人文地理要素空间位置和地理分布。
4.5基本要求
该规范标准对地理信息大数据的坐标系统、高程基准、时间参照系等方面作出规定和要求，地理信息大数据统一采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准，日期采用公历纪元，时间采用北京时间。
4.6数据内容和属性表结构
地理信息大数据由不同来源、不同格式的地理信息数据汇聚而成。在选定地理信息大数据涵盖的主要数据内容的基础上，引用已规范化的数据种类的内容和结构，根据地理信息大数据实际使用情况整合原有属性结构中数据生产阶段的属性或专有属性项，确定最终的数据结构表。
地理信息数据的数据结构涵盖几何形状结构和栅格结构两大类型，由此把地理信息大数据的数据类型分为几何形状结构的矢量数据和栅格结构的影像数据以及瓦片数据等3种类型。属于栅格结构的瓦片数据是地理信息数据的转化共享的重要形式。
4.6.1矢量数据
地理信息大数据的矢量数据类型主要表现为国家基本比例尺测绘成果、地理国情和其他专题类数据成果。结合已形成规模化的用途广、使用率高的数据情况，根据其重要性、权威性和实用性来把矢量数据分为基础数据、地理国情普查与监测数据、应急测绘地理信息数据。
基础数据是国家基本比例尺基础测绘地形图成果，包括定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质、地名等基础地理信息。其属性结构参照基础地理信息要素数据字典。
地理国情普查与监测数据是全国第一次地理国情普查和年度监测更新成果。地理国情普查与监测数据包括地表覆盖分类、铁路与道路、水域、构筑物、地理单元、城市地区城镇综合功能单元等地理国情要素数据。其属性结构参照地理国情监测数据技术规定。
应急测绘地理信息数据是内蒙古自治区应急测绘保障能力建设项目的建设成果。数据内容包括危险源数据、防护目标数据与应急保障资源数据。数据结构根据项目成果通用数据属性确定。
4.6.2影像数据
随着内蒙古自治区卫星应用中心的成立，内蒙古自治区影像数据的获取和应用会愈加方便快捷。地理信息大数据影像数据根据其数据源的不同，分为航空影像和卫星影像两类数据。按照生产组织方式的不同分为单景数据、分幅数据、镶嵌数据等，其中分幅影像数据的命名方式采用《国家基本比例尺地形图分幅和编号》（GB/T13989-2012），单景影像数据和镶嵌影像数据的命名方式采用内蒙古自治区卫星应用中心的分命名方式。
4.6.3瓦片数据
瓦片数据是电子地图的主要表达形式。地理信息大数据瓦片数据的来源主要有两个方面，一是地理信息大数据平台数据库建设项目的基础地图服务和地理信息公共服务平台―天地图的基础地图服务。根据其数据源的数据类型不同，把瓦片数据分为矢量地图瓦片和影像地图瓦片两种类型。瓦片数据的分级和数据组织方式要与《GBMT35634-2017公共服务电子地图瓦片数据规范》所规定的内容指标一致。
4.7元数据
由于地理信息大数据的数据量庞大、数据类型复杂和多样性的特点，提供一种能全面了解这些数据资源的方法显得更加重要。作为了解和发现地理信息大数据的重要资料和途径的元数据，其重要性更显突出。
元数据作为数据的说明，需描述并体现数据的内容或特色。研究确定元数据的层次结构、分级与特征，有助于对数据源和数据概况的了解以及方便数据检索。
元数据就是关于数据的数据。元数据规范内容包含元数据层次结构、分级、特征等通用内容，对其分类细化的特征指标根据数据类型不同而专门制订。地理信息大数据元数据的规范既体现单类数据的内容信息，又有综合性、通用性。
5.应用价值
数据规范是数据治理的基础，通过数据规范实现地理信息资源的价值开发，充分发挥底层、基础数据标准化带来的联动效应和乘数效应，推动数据挖掘规模化、价值化，提高运行管理效率，包括数据管理、开发利用与相关服务等方面。地理信息大数据数据规范的制定可以为内蒙古自治区地理信息大数据数据库建设提供标准化、规范化、统一化的模板，为各部门及行业间数据共享交换奠定基础。实现内蒙古自治区地理信息大数据数据规范化管理，提高数据的资源利用率和社会经济效益，为知识经济时代创造新的增长点。
6.标准编制的完成
标准编写只是标准编制工作的一部分。课题编写组编写好标准初稿后，须向行业内专家征询意见，并通过标准化主管部门组织的审查，形成报批稿，最终经上报批准后，标准正式发布实施。在这一过程中，使标准内容不断完善，更趋科学、合理，最终有利于标准的宣传贯彻和执行。
7.结语
本文结合内蒙古自治区地理信息大数据数据库建设和平台建设经验，探索和分析了地理信息大数据数据规范的编写，介绍了地理信息大数据数据规范的编制情况及主要内容。经过对地理信息大数据数据规范地方标准的编写和探索，明确了地理信息大数据的概念、数据内容和属性结构。
通过对地理信息大数据的分析，制定出符合内蒙古自治区地理信息大数据项目建设的数据规范，对提高地理信息大数据平台建设标准化水平是十分重要的。地理信息大数据数据规范可为内蒙古自治区地理信息大数据项目的建设提供可靠依据。
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