论文自然资源和地理空间基础信息库建设框架设计.doc

自然资源和地理空间基础信息库建设框架设计李 军 曾 澜国家地理空间信息协调委员会办公室 北京 100824摘要：自然资源和地理空间基础信息库项目是我国电子政务“十五”期间确定建设的四个基础信息库之一，其建设对于提升我国国家地理空间信息基础设施的能力具有重要意义。由于信息库涉及内容复杂、整合改造的工作量和难度很大，在项目建设之初构建信息库的框架体系十分重要。本文结合项目的设计目标，对自然资源和地理空间基础信息库的设计建设内容框架进行了分析，初步构建了以项目基础性工作为保障、以交换系统建设为纽带、以基础性自然资源和地理空间专题信息建设为基础、以自然资源和地理空间信息综合信息库建设为重点，并通过信息产品及服务体系建设构建整个信息库项目建设框架。在信息库建设框架中，标准规范的建设、数据整合改造原理及方法设计是项目建设的重中之重。关键词：电子政务 地理空间信息 基础信息库 框架设计Abstract: As one of the National basic database for the national E-government Project during the 10th Five-year plan period, Natural Resources and Geo-spatial Database(NRGD) is also one important part of national Geo-spatial information infrastructure, and it is also a hard work because of the heterogeneity and quality problem in the database. Based on the need of E-government and public domain, following connected parts were designed in NRGD: project basic work include project standards and management policy, basic natural resource information and basic geo-spatial information database, integrated natural resources and geo-spatial information data, data exchange system and network. During all those parts, the paper describes the project standards and data integration method in detail.1. 项目概况自然资源和地理空间基础信息库项目是“十五”期间国家电子政务重点建设的四个基础信息库之一。自然资源和地理空间基础信息库是我国规模宏大的地理空间信息资源建设项目，是我国国家地理空间信息基础设施的重要组成部分，其建设对于加强和完善我国高层地理空间信息基础设施具有重要的作用。项目由国家发展和改革委员会牵头，参加单位包括国土资源部、水利部、中科院、海洋局、测绘局、林业局、气象局等11个部门和单位1。建设目标是通过整合现有的地理空间信息资源建设可提供电子政务和社会化共享服务的标准化、规模化和可持续更新维护的基础性、战略性自然资源与地理空间信息资源，以信息资源整合为工作基础；为电子政务的主要应用构筑基础地理空间信息共享和应用服务平台，以信息共享服务为最终目标；为社会提供系列化、标准化的基础性地理空间信息产品，以产品服务为方式；促进自然资源与地理空间信息共享，带动相关产业发展，以项目建设为契机，推动产业发展2。自然资源和地理空间基础信息库项目前期工作从2002年10月份开始启动，经过2年时间的反复调研和论证，2004年底项目正式立项。目前已完成项目可行性研究报告编制工作。第一期规划利用两年时间初步完成项目设计目标。2. 信息库建设框架(1) 信息库建设内容框架根据项目建设的总体目标，自然资源和地理空间基础信息库建设的核心构建服务于电子政务和社会公众的信息资源及服务体系，其基础是规范化的数据和信息服务。其内容包括相互关联的几个部分（图1）。全国基础地理空间专题信息库全球基础地理空间专题信息库全国航天与航空遥感专题信息库地理空间基础信息元数据库基础性地理空间专题信息库基础地理与区划综合信息库遥感影像综合信息库全国自然资源综合信息库全国遥感资源环境动态监测综合信息库自然灾害监测预警和突发事件应急反应综合信息库资源安全动态评估预警综合信息库可持续发展和地区经济综合信息库生态环境评估综合信息库重大基础设施及生态工程监测综合信息库自然资源和地理空间综合信息元数据库自然资源和地理空间综合信息库自然资源和地理空间信息交换系统元数据管理与发布系统数据资源管理与发布系统数据中心运行管理系统数据中心应用服务系统自然资源和地理空间基础信息库标准规范自然资源和地理空间基础信息管理办法及制度项目管理软件平台项目培训基础性工作全国基础地理空间信息产品库全球基础地理空间信息产品库全国航天与航空遥感数据产品库土地资源信息产品库地质矿产资源信息产品库水利资源信息产品库林业资源信息产品库海洋资源信息产品库气象气候资源信息产品库全国资源环境动态遥感监测信息产品库标准数据产品元数据库标准数据产品库土地资源专题信息库地质矿产资源专题信息库水利资源专题信息库林业资源专题信息库海洋资源专题信息库气象气候资源专题信息库全国资源环境动态遥感监测专题信息库自然资源基础信息元数据库基础性自然资源专题信息库应用系统、安全系统、网络系统图1 自然资源和地理空间基础信息库建设内容框架图Fig.1 Main content of the National Natural Resource and Geo-spatial Database（1）基础性地理空间信息库建设：对覆盖全国和全球的基础地理数据库、遥感信息资源进行标准化改造和统一的地理空间元数据系统建设，形成标准、统一的电子政务基础地理数据框架和遥感信息资源及其标准化产品系列。（2）基础性自然资源信息库建设：对我国主要国家级自然资源数据库进行标准化空间集成改造，建设逻辑和空间定位框架统一的自然资源信息库和元数据系统，形成支持电子政务的标准化、规模化、可共享的自然资源信息及其可交换的标准化信息资源产品。如土地资源基础信息、矿产资源基础信息、水利资源基础信息、林业资源基础信息、海洋资源基础信息、全国气象气候资源信息、资源环境时空动态信息等；并在未来条件成熟时对数据覆盖范围进行扩充，逐步将农业资源信息、渔业资源信息、交通地理空间信息、城市地理空间信息、环境地理空间信息、生态地理空间信息等纳入到信息库体系中。（3）自然资源和地理空间综合信息库建设：在各种专题数据库标准化空间集成改造的基础上，针对副省级以上电子政务的主流需求，对跨部门、跨行业的自然资源与基础性地理空间信息资源进行整合，形成支持电子政务综合应用的统一的基础性地理空间信息平台和可共享的自然资源综合信息库及其标准化信息产品。内容包括：基础地理和区划综合信息库、遥感影像综合信息库、全国自然资源综合信息库、全国资源环境遥感动态监测综合信息库等，自然灾害监测预警和突发事件应急反应综合信息库、资源安全动态评估预警综合信息库、可持续发展和地区经济综合信息库、生态环境评估综合信息库、重大基础设施及生态工程监测综合信息库以及这些信息库的元数据库、标准化系列产品、综合信息库建设运行的标准规范和管理办法。（4）自然资源和地理空间信息交换系统建设：依托统一的电子政务网络平台，建设支持上述信息库建设、运行、信息安全、信息规范化网络交换和服务的网络应用集成系统。主要建设内容包括：自然资源和地理空间信息元数据管理与发布系统建设、数据管理与发布系统、数据资源管理与发布系统、数据中心运行服务系统、数据中心应用服务系统、自然资源和地理空间信息交换系统管理办法制订等。（5）基础性工作：主要内容包括项目信息库信息安全保障管理制度；项目信息共享管理办法和法规制定；项目信息库建设和运行的标准规范；项目其他基础性工作和关键技术应用试点和培训。2. 信息库建设内容组织框架自然资源和地理空间基础信息库项目的主要任务是整合现有的自然资源和地理空间信息，使之形成满足电子政务及社会公众需要的信息产品及服务，因而项目建设的重点是各种信息库3。为落实自然资源和地理空间基础信息库的建设内容，需要建立相应的组织体系，除项目成立的有关组织管理体系外，信息库的各项具体建设任务分别由项目组建是数据中心承担，项目各信息库建设内容分别在数据主中心和分中心共同完成4，其内容存在密切联系，是一个完整的系统。自然资源和地理空间基础信息库数据主中心和数据分中心是该项目中涉及的各种信息库的物理布局地点及建设任务承担者，其分别由参加项目的相应部门和单位主管。数据主中心和各分中心的建设内容共同构成本项目的建设内容（图2），共同实现信息库的建设目标。数据主中心数据分中心自然资源和地理空间综合信息库综合信息子库汇集库综合信息子库部门业务数据库系统元数据库元数据库数据分中心交换系统数据主中心交换系统基础性自然资源和地理空间专题信息产品库基础性自然资源和地理空间专题信息库自然资源和地理空间综合信息产品库图2 各数据中心建设内容相互关系图Fig.2 Contents framework for main data-center and branch data-center in the project 数据主中心建设的内容主要有：在各数据分中心提供自然资源和地理空间综合信息基础上汇集形成的（1）自然资源与地理空间综合信息库，是一个分布式建设、集中式共享使用的数据库系统；（2）自然资源与地理空间综合信息产品库，包括一般性的综合信息产品和面向电子政务高层应用的定制信息产品；（3）综合信息子库汇集库，实现从各数据分中心过来的综合信息的缓冲和处理等。各数据分中心建设内容主要有：（1）基础性地理空间专题信息库及相应的产品库，其内容包括基础地理信息、遥感信息等，这些信息及产品依托于各参加单位的业务系统建设，根据项目及有关标准规范对原有数据库改造整合而成；（2）基础性自然资源专题信息库及产品库，内容包括土地及地质矿产信息、海洋信息、水利信息等，这些数据产品通过对项目参加部门和单位现有数据库改造整合形成。（3）综合信息子库，为数据主中心的综合信息库提供综合信息。3. 关键问题处理(1) 项目标准规范目前，我国自然资源和地理空间数据的获取及管理是多部门共存的状况，信息的内容和形式均有很大的不一致性，多源、异构、多尺度特征十分明显。因而，数据的整合必须建立依赖于国家及相关行业标准的项目标准规范体系，确保整合后数据的规范化和实用化。鉴于地理空间信息相关的标准规范体系十分庞大，项目的标准规范体系建设的指导思想是充分利用现有标准规范、充分考虑参与建设的信息资源特点5，为项目量身定制标准规范。主要的工作及任务包括u 信息库的体系类标准规范：建立信息库标准体系框架和指南的编制的标准规范，以自然资源和地理空间基础信息库建设和运行为重点，以应用为主导，以现有电子政务和地理信息标准规范及其发展为基点，针对我国资源环境与地理空间信息资源及其应用的实际，研究制定信息库建设和运行的标准规范体系框架，编制信息库标准化指南，以指导信息库和电子政务地理空间应用的标准化。u 地理空间框架数据标准规范：以建立信息库统一规范的空间参照系统，形成规范、统一的基础地理框架，支持各部门数据空间集成，共3项，其中2项属于通用性标准规范，1项属于基于国家标准的专用标准规范。u 多领域、多尺度、多时相地理空间信息整合类标准规范：以跨部门海量复杂地理空间信息的逻辑一体化组织为目标，在现有国家标准和国际标准的基础上，采用对象关系模型，研制对地理空间要素类、要素与属性和要素实体进行结构化组织和地理编码的标准规范，满足跨部门200多个数据库整合的需求。也是信息库标准规范研制的重点。共32项标准规范，其中5项属于通用性标准规范，27项属于基于国家标准的专用标准规范。u 多源、异构、海量地理空间信息交换服务类标准规范：以跨部门地理空间信息以数据集为单元的网络交换服务和综合信息库应用系统分布式地理空间信息互操作为目标，在现有国家标准和国际标准的基础上，研制基于目前通用电子政务信息交换的标准（XML）和地理标记语言(GML)的数据格式转换与信息共享服务的协议和规则、元数据内容标准、信息交换的模式、以及信息分发与互操作规范。首先满足信息库12个数据中心之间海量地理空间信息的网络交换、服务与集成应用。共4项标准规范，其中3项属于通用性标准规范，1项属于基于国家标准的专用标准规范。u 信息库管理类标准规范：针对信息库建设和运行管理，参考现有国内外大型地理信息系统建设正反两方面经验，制订支持系统工程建设的监管、质量控制、检验与测试和技术文档管理的技术规程和标准化技术文档格式。满足信息建设和运行管理的规范化、标准化需求。共6项标准规范，其中2项属于专用标准规范，4项属于基于项目实用标准规范。u 信息产品类标准规范：针对我国资源环境与地理空间信息资源特点与目前的主流应用需求，研究各类政府信息资源产品的标准。包括两个层次的产品标准：一是制定地理信息产品标准编制的标准，规范产品标准的制订和检验；二是开展基础类和专业类典型产品标准的制订。以便盘活现有政府信息资源，在保障信息安全的前提下最大限度开放信息，满足各领域和信息产业发展对基础性地理空间信息资源的需求。共51类标准规范，包括专用标准规范、产品实用标准规范。2. 数据整合改造（1）整合改造的基础自然资源和地理空间信息的整合改造集成应用是项目建设的任务和目标，但面对内容和形式多样化、并且各种信息资源背后业务系统千差万别的我国自然资源和地理空间信息现状，如何开展信息资源整合在技术上和组织方式上都是挑战，为此确立信息整合改造四个统一的基准。u 统一的数据空间定位框架，建立信息库项目一致的框架数据，并以框架数据为基准对各种专题数据进行改造，保证所有数据的空间“一致性”。u 统一的信息分类体系，建立一致的信息资源分类标准规范以构建一致的数据分类目录体系，保证所有整合改造的信息在相同的数据逻辑组织体系下进行，为数据组织及使用奠定基础。u 统一的数据交换协议，基于电子政务外网其上的标准规范及协议，建立项目统一的数据交换目录、数据交换协议，确保信息共享交换及服务。u 统一数据管理办法和制度，基于信息库的特点建立项目统一数据管理办法和制度，保证信息应用的规范化。（2）整合改造的主要内容自然资源和地理空间基础信息涉及面广，待整合的数据库从质量到内容不尽相同，如何基于相同数据整合改造基础和方法进行信息库的建设是信息库成败的关键；为此，我国通过对各种参与建设的信息资源进行整理分析，将整合改造工作分为不同类型，分别有重点开展各项工作（见表1）。表1 数据整合类型及特点Table 1 Style and their characteristics of information integration整合类型整合内容及特点基础地理数据库整合这类数据库整合改造的主要内容是按照统一的标准对数据进行整合、元数据整合加工，使之形成规范的数据产品及服务。基础地理信息是自然资源和地理空间基础信息库的重要内容，具有多尺度、数据量大、应用面广等特点。典型自然资源信息库整合该类数据库整合改造的内容主要是数据的标准化改造，包括编码、格式等内