（地图学与地理信息系统专业论文）量化图形元数据及其在web中的服务.pdf

量化图形元数据及其在w e b 中的服务 摘要 目前，地学统计信息的可视化中统计图表难以展现大信息量、多指标、不同 计量单位等特征地学数据，不利于图形的对比分析。以斜角坐标系、周角坐标系、 零角坐标系、透视坐标系等七种坐标系为基础韵量化图形的引入，无疑是这一问 题的解决方式之一。 伴随着计算机技术和网络迅速发展，w 曲服务也以前所未有的速度蓬勃发展 起来。它使m t e n l e t 不仅成为传输数据的平台，也变成了传递服务的平台。量化图 形w 曲服务体系必定能借助网络的便利条件发挥其在展现地学数据方面的巨大优 势，为各行各业提供直观、形象的数据可视化服务。在线服务使得数据共享日益 普遍，而在线资源构建一体化保护的问题也因此显得十分突出。元数据是关于数 据的数据，元数据在记录、索引和信息源协作中起了关键作用。元数据作为描述 数据集内容、质量、表示方式、空间参考系、管理方式以及其他特征的数据，是 解决以上问题的关键，并被认为是实现数据共享和提供信息服务的核心技术之一。 本文通过对量化图形的数学基础、内容图形进行研究，进而剖析图形的结构 特征，对数量繁多的量化图形进行分类与编码，将量化图形信息分为数学基础信 息和内容图形信息。针对信息共享环境下的元数据标准，根据量化图形信息分类， 制定了量化图形w 如服务的元数据规范的内容，给出了量化图形坐标系统和内容 图形元数据的具体内容。坐标系统元数据从标题、标识、描述信息、组织信息四 个方面进行描述；内容图形从标题、组织信息和几何参照三个方面进行描述。 本文最后介绍了量化图形w 曲服务系统结构体系，研究了元数据在系统中的 作用、服务，设计了元数据的管理与发布，实现元数据查询检索系统。 关键词：量化图形；元数据；元数据服务；分类编码 量化图形元数据及其在w c b 中的服务 a b s t r a c t i nt h ev i s u a l i z a t i o no fg e o s c i e n c e ss t a t i s t i c a li 州a d o n ，a tp r e s e n t ，t h e r ea r e m 卸甲d i f f i c l l l t i e s t o l a yo m 吐陀g e o s c i e n c e sd a t aw l l i c hk w eg r e a ti l l j o m l a t i 毗 m u l t i - g u i d e l i n ea n dm e a s u r eu l l i 协，a n dt l l i sp r o b l 咖d u t l ec o i 血邪t 趾da n a l y s i sa ta d i s a d v a m a g e n od o u b tm ei n 缸o d l 尬eo f 也eq 1 1 锄t i 协n v eg 如h i cp 毗e 恰c a nb eo n eo f t t l ew a yt os o i v ei t t h eq u a l l t i 伽v e 孕印撕cp a t t e n l sa r eb 船e do ns e v e nk i d so f c o o r d 证a 1 | e s ，s u c l ha so b l i ( 1 u ec o o r d i n a t e ss y s t e m ，c i r c u i t 锄g l ec o o r d i n a 托s y s t 锄， z e m a n 9 1 er e f e 咖c e 矗a m ea n d l cp e r s p e c t i v er e f 宅r e n c ef h m e w i mm ed e v e l o p m e n to fc o r r l p u t e r 趾di n t e m e tt e c h n o l o g y ，w e bs e n r j c e s d e v e l o p m e mh a sr e a c h e das p e e dw h j c hl l a sn e v e rr e a c h e db e f o r e w 曲s e n r i c e st 哪m e i m e m c ti n t ot h en a t r o o fo fs e i c en 彻s m i s s i o i l ，1 1 0 to i l l ym en a tr o o fo fd a 诅 仃a n s m i s s i o n hv i r t u eo ft l l e a d v 柚t a g eo fi n t 锄鸭t h ew e bs e i c es y s t e mo f q u 趾t i 伽v e 铲印王l i cp a 位e m si sb o u n dt os h o wi t ss u p e r i o r i 6 e si i ld i s p l a y i n gg e o s d e r l c e s d a l a t h e r e f o r e i tc a no 牙打t h ev i s u a l i 翻士i o ns e n ，i c et od i v e r s ev a c a t i o n s s e r v i c e so n l i n em a k et h ed a t as h a r i n gt ob ep r e v a l e n td a yb yd a 弘a n dt h ep m b l e mt op r o t e c tm e c o n s 仇l c t i o no f 血eu i l i to fr e s o l l r c e so nl i n ei ss t 孤d i n go u t t h e r em u s tb es o m em o r e s y s 把c i l a t i c a la 1 1 dh 删o n i o u sm e m o d st oo 聘a i l i z ea i l dd e v e l o pt 王1 ed a t as o u r c eo nl i n e m e 诅d 砒ai sd a t aa b o u td a 诅，w h i c hd e s c r i b e sm ec o n t e n t 、q u a l i t ”s p a t i a lr e f b r e n c e s y 咖m 、m a l l a g e m e n t 锄do t h e rc h a r a c t e r i s t i c so fd a t as e t ni st l l ek e yt os o l v ea b o v e p r o b l 锄s 龃di sc o n s i d e r e da st 1 1 ec o r et e c h n 0 1 0 9 y 南rd a 衄s h 撕n g 距di n 南咖a t i o n s e r v i c e i nt l i sp a p e r ，a c c o r d i n gt ot h ep r o b i n gi m ot h em a 也e m a t i cb a s i sa n dc o n t e n t 蓼印h a i l d 也ea n a t o m yo f 也es t 内c t u r eo ft h e 笋a p h s ，t h eq u 蛆t i 诅t 沁eg r a p 托cp a t t e m so f m a i l yk 础sa r cc l a s s i f i e da n de n c o d e d t h eq u a i l t “a 廿v e 聊l l i ci n f b r i i l a t i o nh a sb e e n d a s s i f i e di n t om a 也e m a t i cb a s i si 曲h n a t i o na n dc o n t e n t 鲫p hi 疵n 啦i o n 1 1 1 ew e b s e i c eo fq u 肌t i t a t i v e g r a p h i cp a n e m sm e t a d a 诅s t a i l d a r dh 踮b e e ne 鼬1 i s h e d a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c l m 唔o fm e t a d a t as e i c eu 1 1 d e ri n f b n n a 畦o ns h a r i n gn e 聃o r k e n v i r o n m e ma r l dt h es y s t e mo f 协eq 岫m i 乜t i v eg r 印m ci 州l o m a t i o n t h ec o o r d 访a t ea 1 1 d i i 置化图形元数据及其在w e b 中的服务 f a p hm e t a d a t ah a v eb e e nd e t a i l e d t h ec o o r d i n a t em e t a d a t ag i v e sd e s c r i p t i o ni n f o u r a s p e c t s ：血1 e ，i d e n t i l = i c a t i o n ，d e s c 邱t i o ni n f o n l l a c j o na l l do r g a i 盟t j o ni n f o n i l a t i o n e c o r l t e n tg 阳p hm e t a d a t ag i v e sd e s c r i p t i o ni nm r e ea s p e c t s ：t i e ，o 唱a n i z a t i o 抽f 0 肌a t i o n a n dg e 呻e m cr e f 打e n c e a t 】a s t ，t h em u c t u r eo ft h eq u a i l t i t “v eg r a p m cp a n e m sw e b s e r v i c es y s t e i nh a s b e e ni n t m d l l c e d ，m ef 血c t j o na n ds e r “c eo f m e t a d a t at ot h es y s t e mh a v eb e e nd e t a i l e d t h ea u t b o rd e s i g st h em a i l 8 9 e m e n to ft t l em e i a d a t aa i l d1 a yo u tt b es e 础s y s t e mo f m e t a d a t a k 呵w o r d s ：q u a n t i t a t j v eg r a p l l i cp a 【t e r l l s ，m e t a d a 诅，m e t a d a t as e r v i c e ，c l a s s 坶 a n de n c o d e i i i 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 l 研究目的和主要内容 1 1 研究目的 第一章绪论 在地理信息系统中，有关空间目标实体的描述数据可分为：空间特征数据、 时间属性数据和专题属性数据。对于绝大部分地理信息系统的应用来说，时间和 专题属性数据结合在一起共同作为属性特征数据。属性数据常常需要在不同信息 系统间进行交换，并要用图表方式将数据的分布、趋势直观地展示给用户，这样 就需要一种有效的数据定义和可视化方法。网络经济时代逐濒向统计信息资源的 社会性、共享性方向发展。各个不同组织每天都在产生大量的统计数据。同时， 由于i n t e r n e t 和w e b 技术的发展，人们日益依赖w e b 来交流信息，这就要求统计数 据的可视化必须能够在w e b 浏览器上进行。w e bs e r v i c e ( w e b 服务) 是近年内兴起的 一种基于i n t e r n e t 的技术，受到了极大的关注。基于w e bs e r v i c e 的统计图表动态 制作技术也初见觅端。 目前在地学统计信息的可视化表达中，存在两个突出的问题：一是对于地学 属性信息仍以传统的统计图展现，在图形设计和展现方面，以简单的柱状图、百 分圆、扇形图、玫瑰图和曲线图为主，难以展现大信息量，多指标、不同计量单 位和具有时空特征的地理数据，不利于图形的横向、纵向和综合对比分析，而且 许多新的表示方法没有纳入，符号系统比较混乱，缺乏科学的图形分类，数学基 础和构图原理研究薄弱，严重影响了当前地学属性信息的有效传输和信息挖掘的 深度；二是，基于w e bs e r v i c e 方式实现的g i s 信息共享和服务集成模式中，还没 有关于属性数据的专业智能图形展现服务。 为了丰富属性数据的可视化表达，引入新颖的、种类丰富的“量化图形”作 为地学属性数据的图形展示方式。量化图形即数量化的图形，是传递空间数量信 息的有效方式，使用图解的形式显示事物的数量特征与量变过程，从而揭示事物 的发展状况和规律。量化图形种类凡多，达几百种之多，是传统统计图形的有效 补充，能解决大信息量、综合性数据对比分析的图形展现需求，但图形数量的增 多随之带来的是图形使用方法的复杂性提高，如何有效的管理、使用、共享这些 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 数据，并使这些数据真正起到服务作用等问题正面临着严重挑战。传统的数据管 理方法已无所适从。要解决这些问题，必须发挥元数据( m e t a d a t a ) 的作用。 元数据是关于数据的数据，即数据的说明。它是由数据生产者提供的说明数 据的内容、质量、状况，以及如何获取数据的结构化的摘要信息。元数据是使数 据充分发挥作用的重要条件之。元数据对于促进数据的管理、使用和共享以及 信息服务均有重要的作用。原始数据如果没有元数据，就很难有效地进行管理和 使用。元数据对于建立空间数据交换网络是十分重要的，网络中心通过设在中心 的元数据库可以实时地连接各个分发数据的分结点元数据库，帮助潜在的用户找 到其特定应用所需要的数据，实现数据共享。对于共享的数据，可以通过元数据， 对空间数据进行挖掘和提供信息服务。 1 2 主要内容 本论文的主要内容是： ( 1 )分析了国内外地理元数据相关标准并研制了在信息共享环境下量化图 形元数据规范： ( 2 ) 以量化图形数学基础为依据，进行综合设计，对量化图形信息进行分 类和编码。 ( 3 )运用元数据服务于量化图形w e bs e r v i c e 中，采用元数据方法对不同来 源的数据进行分类与处理，以实现对共享数据进行集中有效的组织管理。 2 论文的组织结构 本论文在通过研究国内外元数据发展的现状与方向，制定合适量化图形的相 应标准，并根据研究元数据服务和元数据互操作方法的实现的基础上，提出在利 用元数据服务于信息共享的框架，本论文的结构组织设计如下： 第一章介绍本文研究的目的和意义，相关领域研究进展及本文研究的主要内 容和论文的结构组织。 第二章介绍元数据及其相关内容。 第三章介绍量化图形信息分类与编码。介绍信息分类与编码的重要性以及量 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 化图形信息分类编码的方法，给出了量化图形信息分类体系。 第四章具体介绍了量化图形宵e b 服务元数据标准的组织结构、元数据的内容并 给出实例。 第五章介绍了量化图形w 曲服务中的元数据服务，包括元数据的作用、元数据 的管理和发布。 第六章结论及建议。 3 本章小节 本章首先指出了本文的研究目的和意义：然后研究了国外元数据政策、标准、 技术等方面的发展状况以及我国元数据发展的历程；并总结了本文的主要内容及 体系结构。 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 1 元数据的概念 第二章元数据概述 元数据( m e t a d a t a ) 一词在1 9 6 0 年左右便已出现，真正被经常使用，还是8 0 年 代进入信息管理系统时，当时。元数据”一词，是用来描述信息资料库中信息特 征。然而当提及“元数据”时许多人都会认为它是一个复杂的系统，仅仅使用于 信息技术和计算机科学，其实在地理学中元数据的概念早在几个世纪前就己经被 使用，比如早期的地图和海图中的图例内容等，就是典型的一种元数据实例。 元数据自从被人们所重视以来，虽然对元数据的理论进行了大量的研究，但 到目前为止，科学界对元数据的确切定义并没有得到大家的一致认可。但最为熟 悉最简短的元数据定义是：“元数据是关于数据的数据( d a ：t aa b o u td ”。从这个定 义上看，并不能清楚的描述元数据到底是什么。为了清楚地确切地对元数掘进行 描述，很多专家学者根据专业的不同从不同的侧面出发给出了元数据的几种不同 描述。例如：h a n s j 。l e n z 从统计的角度来看认为元数据是数据库中关于宏数据 和基本数据项的数据，而且在h a n s j 。l e n z 的元数据定义中认为元数据并没有固 定的格式可言；a s h r a f i 沁i b o e r 从数据库管理领域出发认为元数据是关于数据组织 的数据；k a p e 纽i o s 从数据与信息之闯的联系出发认为元数据是数据与信息之间的 某种东西，是数据与信息之间联系的纽带；b r e m e r t o n 和ts i u l e y 从数据和数据集 的角度出发认为元数据是对数据的整体描述和对数据集中的数据项的解释，目的 是为了提高对数据及数据集的利用价值； 提供某种资源的有关信息的结果化数据， 北京大学图书管肖珑认为元数据是用于 简单地说是关于其它数据的数据；中科 院文献情报中心张智雄认为元数据是描述数据的数据( d a t am a td e s c r i b e sda _ t a ) ；美 国联邦地理数据委员会( g f d c ) 在地理空间数据的元数据内容标准( c s d g m ) 中把 元数据定义为描述数据的内容、质量、状况和其他特征的数据。 但总体上看普遍认同元数据是关于数据的数据这个最为简洁的定义。那么可 以这样来描述元数据：元数据是关于数据的数据，前面一个数据指的是表示客观 事物和现象的，进行各种统计、计算、科学研究、技术设计所依据的数值，或者 量化图形元数据及其在w c b 中的服务 说是数字化、公式化、代码化、图表化、符号化的信息。后一个数据就是所定义 的元数据。元数据描述的对象是数据或数据集，内容是有关数据集的质量、内容、 状况、分布、管理、生产等，且对数据集进行解释、控制、说明，它是一种结构 化的数据，元数据的目的是为了方便识别信息资源、评价信息资源、追踪信息资 源、获取有用信息资源，便于数据或数据集的生产、管理、更新、维护、检索， 使数据或数据集得到更加有效地利用。元数据的形式是多种多样的，它并不是只 有简单的数字形式，它可以是数字、图形、图像等形式。元数据贯穿于数据或数 据集对象生命所经历的各个不同阶段。 2 地理信息元数据 2 1 地理信息元数据定义 在计算机技术高速发展的今天，元数据概念被正式引入计算机信息科学领域 是在美国航空与宇宙航行局( n a t i o n a la e r a i n a u t je sa n ds p a c e a d m i n i s t r a t i o n ， n a s a )的目录交换格式( d i r e c t 。r yo fi n t e r c h a n g ef o 珈a t ，d i f ) 手册中。 地理信息元数据描述的地理信息数据，对地理信息数据的内容、质量、状况和与 地理信息相关特征的背景信息等，主要用来辅助数据管理和使用地理信息数据。 2 2 地理信息元数据的内容 ( i ) 对数据集的描述，对数据集中的数据项、数据生产过程、数据来源、数 据所有者及数据性质等的说明； ( 2 ) 对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、数 据的时序特征等的描述； ( 3 ) 对数据处理信息的说明，如数据处理的方法、模型等的说明 ( 4 ) 对数据转换的方法描述，如数据转换格式、参数等的说明： ( 5 ) 对数据库的更新、集成等的说明； ( 6 ) 对数据的组织和存储信息描述，如数据结构、存储介质等。 景化图形元数据及其在w e b 中的服务 2 3 地理信息元数据组织制定原则 ( 1 ) 相关原则： 量、类型等属性； ( 2 ) 需求原则： 要求的数据属性j 元数据是关于数据的各种属性的数据描述，如数据的状况、质 元数据描述的必须是为了满足某种应用需求或者是数据管理等 ( 3 ) 概括原则：元数据是对数据的进一步的抽象和概括描述，是数据的一个映 射： ( 4 ) 关联原则：元数据必须与所描述的数据有着直接或间接的关联； ( 5 ) 实用原则：元数据必须有利于元数据的管理、维护、检索、传输交换； ( 6 ) 现势原则：元数据必须随着所描述的数据的改变而改变； ( 7 ) 完整性原则：元数据对数据的描述必须完整，即应该包括用户对数据集所 需要描述的全部信息i ( 8 ) 结构化原则：元数据描述结构必须是结构化的，有利于元数据的管理、维 护、更新。 2 4 地理信息元数据的分类 地理信息元数据由于其描述的对象、元数据的组织方式等的不同，为了充分 了解和利用所建立的地理信息元数据库对元数据进行必要的分类。为了元数据的 利用和检索、便于用户理解和掌握，分类原则的不同，那么地理信息元数据的分 类体系和内容结构也将会有很大的差异。 ( 1 ) 根据元数据描述的数据对象分类 1 ) 实体元数据：对地理信息实体对象的描述，如实体类型等； 2 ) 属性元数据：对地理实体对象的非空间数据一名称、数量、质量等结构化 的数据的描述； 3 ) 数据层元数据：对数据集中每个数据的描述，如日期邮戳、位置戳、量纲 等； 4 ) 符号元数据：地理实体可视化表现形式一符号体系的元数据描述，如地图 图例等。 ( 2 ) 根据元数据描述的数据的体系结构分类 6 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 1 ) 模型元数据：对数据所应用的模型进行描述的元数据，如面向对象模型的 模型元数据： 2 ) 方法元数据：对数据进行操作的方法、数据的组织方法等的方法元数据， 如数据误差处理方法元数据等； 3 ) 数据集元数据：对纯粹的数据的描述，如空间数据的元数据、属性元数据。 ( 3 ) 根据元数据描述的数据集合分类 1 ) 全局元数据：即所谓的核心元数据，他是是对数据或数据集的整体上的描 述，主要用于对数据集的总体上的了解和概括； 2 ) 数据集元数据：其包含数据集的详细信息说明，对数据集的更进一步的细 分和综合。 ( 4 ) 根据元数据在应用中的作用分类 1 ) 定位元数据：该元数据主要是用来对数据的检索查询服务，如数据的目录 体系； 2 ) 评价性元数据：该类元数据主要用来对数据集合的评价，以利于用户对数 据整体上的概念； 3 ) 描述性元数据：对数据的语义描述、定义等的元数据。 2 5 地理信息元数据现状 我国在9 0 年代就开始了地理信息元数据的研究，国家测绘局、中国科学院等 若干高等院校和政府部门都先后展开了研究、实践和部门元数据标准的制订与试 用工作。如，“九五”期间国家基础地理信息中心制定了中国可持续发展信息共享 元数据标准( 刘若梅，1 9 9 9 ) ，在“十五”期间，这一标准的研制工作还在继续进 行；在接下来的“十一五”期间，标准的研制工作还将继续完善。中国生态系统 研究网络( c e r n ) 制定了与生态系统数据相关的元数据标准( 李永武，1 9 9 9 ) ：国 家空间信息交换中心制定的n r e d i s 信息共享元数据内容标准草案( n g i e c ，1 9 9 9 ) ； 国家基础地理信息中心制定的国家基础地理信息系统( n f g i s ) 元数据标准( 国家 基础地理信息中心) ，我国各地方在进行信息化过程中也相应的制定了一些地方性 的元数据标准等等。上述这些元数据标准的制定对于各自领域内的数据标准化与 规范化的进程、统一各自领域内元数据格式、组织、整合、发布与共享领域内的 7 量化图形兀数据发其在w e b 中的服务 数据起到了不可忽视的作用；然而由于这些元数据标准均是个行业领域与部门自 行定制的，虽然在制定的过程中均参照了相关的国际国内的资料与文献，但是相 互之间由于受行业的限制，仍然难以协同与互操作，从而限制了不同行业部门数 据的共享，为此急需要制定一部我们国家自己的地理信息元数据标准。 2 0 0 0 年起，我国开始立项研制国家标准地理信息元数据。与国际上多数 元数据标准相同，该标准将地理信息元数据定义为“关于数据的数据”，是有关数 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 特征的描述性信息，目的是实现数据共享( 蒋景瞳、刘若梅，2 0 0 4 ) 。 地理信息元数据在地理信息数据的管理、生产、检索等中的作用让所有的不 管是数据生产者还是数据需求者都深深的体会到了其中的优势。国际国内对地理 信息元数据的研究正在不断的升温。目前国际上主要从事地理信息元数据研究的 机构有：欧洲标准化委员会( c e n ，r c2 8 7 ) 、美国联邦地理数据委员会( f g d c ) 和国 际标准化组织地理信息地球信息技术委员会( 1 s o 厂r c2 “) 。相对于国外其它国家国 内对地理信息元数据的研究虽然较晚，但也己形成相当的规模。从事地理信息元 数据的研究主要集中在如国家测绘局测绘标准化研究所、国家基础地理信息中心、 中国标准化研究所、国家空间信息交换中心等单位。除了这些单位和组织外，在 许多国家、国际学术团体、公司、科研院所也都在进行相关的研究和制定与其相 关的元数据及其标准，从有关的论文和资料可以看出目前地理信息元数据的研究 主要趋势： ( 1 ) 元数据模型的研究 ( 2 ) 元数据与数据的一体化管理 ( 3 ) 元数据的管理工具 ( 4 ) 元数据的互操作问题 ( 5 ) 元数据标准化问题 2 6 地理信息元数据标准 在地理信息元数据经历了这么多年以来的研究，主要形成了下面儿种国际上 比较公认的地理信息元数据标准： g 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 表2 1 国际地理信息元数据标准比较 建立标准 美国联邦地理 国际标准化地澳大利亚和新 欧洲标准化委 数据委员会 理信息地球信 西兰土地信息 员会 的组织息技术委员会委员会 ( f g d c )( c e n t c 2 8 7 ) ( i s 0 i c 2 儿)( a x z l i c ) 分两极元数据： 一级元数据：编 目信息包括数 7 个主要子集据集编目所需 和3 个次主要的最少的元数 数据集标示信 子集：标示信据内容；二级元 息、数据集概述 息、数据质量数据：包括八个数据集、说明、 信息、空间数 子集和三个可数据现势性、时 信息、数据集质 据组织信息、重复的实体：标间质量、数据集 量信息、空间参 空间参照系统示信息、质量信状态、访问联系 照系统信息、范 信息、发行信息、数据志信信息、元数据日 围信息、数据定 息、元数据参息、空间数据标期、附加元数据 义、分类信息、 照信息和引用 示信息、参照系信息 管理信息、元数 文献信息、时统信息、要素分 据参考信息、元 间信息、联系类信息、发行信 数据语言 信息息、元数据参照 信息和引用文 献信息、单位信 息、联系信息 我国在参考国际先进标准的基础上也起草了一些相关的地理信息元数据标 准，主要有以下： 9 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 表2 2 国内地理信息元数据标准比较 元数据标 中国生态系统 中国可持续发n r e d l s 信息共 国家基础地理 研究网络元数展信息共享元享元数据内容 信息系统 准 ( n f g i s ) 元数 据标准数据标准标准草案 据标准草案 分两极元数 分基本元数据 据：一级元数 和完全元数据 据：编目信息： 二级元数据： 两级：基本元数 包括八个子集 据：提供地理数 和三个可重复标示信息、数据 据源基本文档 的实体：标示质量信息、空间 所需要的最少 管理信息、数据 信息、质量信数据组织信息、 的元数据元素 元数据标 标示信息、数据 息、数据志信空间参照系统 集；完全元数 描述信息、关键 息、空闻数据 信息、实体和属 据：基本信息、 准的内容标示信息、参 性信息、发行信 数据质量信息、 词、访问信息、 照系统信息、息、元数据参照 数据志信息、空 参考文献间数据标示信 要素分类信信息和引用文 息、参照系统信 息、发行信息、献信息、时间信 息、要素分类信 元数据参考信息、联系信息 息和引用文献 息、发行信息、 信息、单位信 元数据参照信 息、联系信息； 息和引用文献、 元数据扩展信 负责单位、地址 联系信息等 息等 3 本章小结 本章介绍了元数据的相关内容，具体说明了地理信息元数据的定义、内容、 组织制定原则、分类和国内外元数据标准的比较。 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 第三章量化图形信息分类与编码 l 量化图形信息分类与编码 1 1 分类与编码的重要性 量化图形结构新颖，种类丰富，以斜角坐标系、周角、零角、透视等七种坐 标系位数学基础的单坐标系和复式量化图形种类达几百种之多。如此多的图形种 类，如何将它们有机地进行组织，有效地进行储存、管理和检索应用，是一件十 分重要的工作，它直接影晌数据库乃至整w 曲服务的应用效率。只有将量化图形 信息按定的规律进行分类和编码，使其有序地存入计算机，才能对它们进行按 类别存储，按类别和代码进行检索，以满足各种应用分析需求。从而实现信息标 准化、信息资源共享等应用需求，并力求实现系统的协调性、稳定性、高效性。 否则，这些信息进入数据库后，将会成为一堆杂乱无章的数据，或者无法查找， 或者检索出的数据与需求不一致，甚至可能使数据库完全失去使用价值。因此， 量化图形信息分类与编码是一项十分重要的基础工作。 i 2 量化图形信息分类与编码的原则 量化图形信息按下列原贝u 进行分类和编码： 一致性。尽量参考与之相关的国家标准，尽量与国家标准一致或兼容。在 进行量化图形信息分类和编码时，凡已经颁布实施的有关国家标准均应直接引用， 参考正在研究和制定的国家、专业及地方相关标准的成果，求得最大限度地兼容 和协调一致。 科学性。量化图形的分类应以适合现代计算机、地理信息系统和数据库技 术对数据进行处理、管理和应用为目标，根据量化图形信息特征进行严密的科学 分类。 系统性。量化图形信息分类应按合理的顺序排列，形成系统的、有机的整 体，各类目既反映相互间的区别，又反映彼此间的联系。 稳定性。量化信息分类应以国家使用多年的基础信息和各种专题及与之相 量化匿形元数据及其在w c b 中的服务 对应的编码方案，应在较长时间里不发生重大变更。代码数值必须稳定，一旦确 定就不再变更。 唯一性。要求量化图形中所有信息的分类与代码是唯一的，任何一个实体 在不同数据层、不同比例尺的数据库中的分类和代码是相同的、不变的。 完整性和可扩展性。量化图形信息的分类体系在总体上应具有很大的概括 性和包容性，能容纳现有的和将来可能产生的所有信息。分类既反映要素的属性， 又反映要素间的相互关系，具有完整性。设计代码结构和进行具体编码时应留有 适当的余地和给出扩充办法，以便在必要时扩充新的类别的代码，且不影响原有 代码和分类。 适应性。量化图形信息的分类和编码方案要便于使用，分类名称应尽量沿 用各专业习惯名称，应不会发生概念混淆和二义性。代码应尽可能简短和便于记 忆。 1 3 量化图形信息分类与编码的任务与方法 量化图形信息分类编码标准化是实现对各种量化图形信息进行有效管理和使 用的保障。信息分类编码标准化包含信息分类与编码两个阶段。 信息分类是将具有特征的图形、符号信息区分开来的过程，是编码的基础。 分类方法一般有两种，即线分类法和面分类法。线分类法是一种层级分类法，将 数据逐次分成有层级的类目，类目间构成并列和隶属关系，形成串、并联结合的 树形结构。面分类法是根据分类对象各自的特征，分成互不相关的面，相互间没 有从属关系，不同面不互相交叉、重复，且顺序固定。 信息编码是将信息分类的结果用一种易于被计算机和人识别的符号体系表示 出来的过程，是人们统一认识、统一观点、相互交换信息的一种技术手段。编码 的直接产物是代码，即表示特定信息的一个或一组有序排列的符号，是计算机鉴 别和查找信息的主要依据和手段。代码一般由数字、或字符、或数字字符混合构 成，具有难一性，并有分类和排序的功能。在设计时，若采用某些专业字符或对 某些字符或数字作出一些特殊规定，则代码又具有某种特定的含义。 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 2 量化图形信息分类体系 2 1 量化图形信息分类的依据 2 1 _ 1 量化图形的数学基础 量化图形是建立在一定的数学基础之上的，数学基础是图形具备度量和直观 对比的根本所在，也是图形表达和传递量化信息内涵意义的集中体现。量化图形 的数学基础主要就是指量化图形所建立其上的坐标系统。 量化图形的坐标系统是指建立表示主题量化信息的图形所依据的非定位坐标 系统，简称为图形坐标系统，这一坐标系统没有固定的参照体，不具备定位性， 只是用以描述事物的数量特征，它本身既是图形的数学基础，又可以使图形构成 的一部分，这一系统的确立为“大信息量、高表现力”的图形符号设计打下了坚 实的理论基础，同时为符号的标准化、规范化创造了条件。 图形坐标系统主要有：二维平面坐标系统、三维立体坐标系统及其它多维坐 标系统。 二维平面坐标系统指坐标轴在同一平面的坐标系统，其基本组成单元为：单 轴坐标系、双轴坐标系和三轴坐标系( 三角坐标系) 。表示量化地学数据的图形就 建立在坐标轴所确定的二维平面上。二维平面坐标系统种类多样，按坐标轴数量 的多少可分为单轴、双轴、多轴坐标系；按坐标轴形状可分为直轴、曲轴、直曲 轴坐标系，此外还可按其它标准分类。目前常用的坐标系有直角坐标系与极坐标 系，此外还有周觉坐标系、零角坐标系、斜角坐标系、三角坐标系以及透视坐标 系等。不同坐标系下基础图形各异，同一坐标系中由于某种条件的变化，构图形 式也有所不同。进行图形设计时，即可用同种坐标系图形及其组合形式，也可用 不同坐标系图形组合形式，设计形式变化无穷。二维平面坐标系为图形的创造性 设计奠定了坚实的理论基础，为“多样化，复式化”图形的设计创造了条件。 二维坐标系统中，坐标轴轴向灵活，交角变化多样，同时坐标轴既可以为直 线，又可以为曲线，更加丰富了量化图形的设计方法。 量化图形元数据及其在w e b 中豹服务 懿圈圈鳃 图3 一l曲轴坐标系坐标网 三维及多维坐标系统的坐标轴不在同一平面上，它们构成三维或多维空削， 量化图形建立在这三维或多维空闼内，更易于表现事物的对空发展变化规律。但 多维坐标系图形复杂，不易阅读，应用面较窄，三维坐标系图形还比较常用，三 维坐标系由三轴构成，如图( 3 2 ) 三轴x ，y ，z 相交于一点，空间内任意一点的坐 标即( x 。y 。z 。) 被唯一确定，与二维坐标系中的三角坐标系不同的是，他的坐标轴 相交于一点，且确定一立体空间，而三角坐标系的三轴首尾相连，分别交于三点， 确定一个二维空间。随着量化图形的发展，建立在三维和多维坐标系统上的图形 符号也将步入展示领域，使得量化图形的内容更加丰富多彩。 、 x z 图3 3 三维坐标系图形 量化图形的实际使用中，应按照表达主题内容的需要，选择合适的坐标系统 设计绘制出表现力强的图形。一般，表达单要素数量指标选用单坐标系图形，双 要素数量指标选用同种或不同种坐标系的双坐标系组合图形，例如展示某地区某 一时间段范围内的财政收支状况，可选用双斜角( 或直角) 坐标系组合图形，其 中一坐标系表示财政收入状况，另一半坐标系表示财政支出状况。展示多要素数 量指标选用多坐标系组合图形。 4 量化图形元数据及其在w c b 中的服务 2 1 2 量化图形的内容图形信息 内容图形是构成量化图形的主体部分，是用来展示地理现象的数量的数量内 容，是客观事物数量特征的有形表达。内容图形中采用最多的图形形式是条状、 曲线图与立体图等，一般通过图形的大小长短高低来展现现象的数量指标，还可 以通过图形的颜色来表示现象的质量差劓。 2 1 3 辅助要素信息 图3 4 内容的大小变化 辅助要素包括数量图形的度量注记、地理现象实体的名称注记和图名注记、 以及量化图形的图例等，它们是构成量化图形不可缺少的辅助说明部分。没有注 记说明的量化图形是传输不了任何信息的。如图2 5 是一幅构成要素较为齐全的量 化图形。 五圉的国民生产总值( 1 9 7 8 ) 1 9 7 8 r 亿盖几 2 2 数学基础信息分类 压工皿 盖 祟甓蔫篙 觜 【q本 坪同 【qi h 图3 5 辅助要素说明 一般采用线分类法，分类结果是形成树形结构的分类目录，其代码大致分为 两种，一种是分类码，它是直接利用信息分类的结果，根据量化图形数学基础信 息分类体系设计出基础信息和各种专题信息的分类代码，简称分类码，用以标记 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 不同类别信息的数据，根据它可以将数据按类别存贮进数据库，或从数据库中按 类别查询检索数据。 量化图形数学基础指其坐标系统。坐标系统主要是坐标网、坐标系的展示。 依据坐标轴夹角、方向、坐标轴线型、轴线划分方法、坐标网结构来进行分类。 例如，量化图形数学基础中坐标系统的分类编码表和坐标网的组合方式分类 编码表( 见表3 1 、3 2 ) 表3 1 量化图形坐标系统编码表 一级二级 三级 代码 代码 代码代码 ll 直角坐标系 1 1 01 直轴直角坐标系 1 1 1l 正轴直角坐标系 1 1 2 斜轴直角坐标系 1 2 02曲轴直角坐标系 1 2 l l 一横直竖曲坐标系 1 2 22竖直横曲坐标系 1 2 3 3 横曲蛏曲坐标系 1 2 44斜直斜曲坐标系 1 2 5 5 斜曲数盐坐标系 22 斜角坐标系 2 1 0l直轴斜角坐标系 2 i l1横斜轴坐标系 2 1 2 2 竖斜轴坐标系 2 1 33全斜轴坐标系 2 2 0 2 曲轴斜角坐标系 2 2 11 横直斜曲坐标系 2 2 2 2 横曲斜直坐标系 2 2 33横曲斜曲坐标系 2 2 4 4 竖直斜曲坐标系 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 2 2 55 竖曲斜直坐标系 2 2 66 竖曲斜曲坐标系 2 2 77 斜直斜曲坐标系 2 2 88 斜曲斜曲坐标系 33 周角坐标系 3 1 0l 全圆坐标系 3 2 02 扇形坐标系 3 2 l 1 半圆坐标系 3 2 2 2 多半圆坐标系 3 2 33 少半圆坐标系 44 零角坐标系 55 透视坐标系 5 l ol直角透视坐标系 5 l l l 直轴透视坐标系 5 1 2 2 曲轴透视坐标系 5 2 02 斜角透视坐标系 5 2 1 1 直轴透视坐标系 5 2 2 2 曲轴透视坐标系 66极坐标系 等矢量不等极角极 6 1 01 坐标系 6 l l 1 全圆极坐标系 6 1 2 2 扇形极坐标系 6 1 3 3 圆环极坐标系 6 1 4 4 环扇极坐标系 等极角不等矢量械 6 2 02 坐标系 6 2 l 1 全圆极坐标系 6 2 2 2 扇形极坐标系 1 7 置化图形元数据厦其在w c b 中的服务 6 2 3 3 环形极坐标系 6 2 44 环扇极坐标系 三角形坐标 77 系 7 l o1 等边三角形坐标系 7 2 02 等腰三角形坐标系 7 3 0 3任意三角形坐标系 表3 2 量化图形坐标系组合方式 一级 二级 代码 代码 代码 ll 基础坐标捌 2 2 单纯型复式组台 2 1l 正轴直角坐标系之间组台 2 22 斜角坐标系中三面体之间的组台 2 33 全圆周角坐标系之间的组合 2 44 零角坐标系之间的组合 33 复合型复式组合 3 ll 直角透视坐标系与斜角透视坐标的组合 3 22 直轴斜角坐标系与曲轴斜角坐标系的组台 3 33 全圃与半圆周角坐标系的组合 4 4 混合型复式组台 4 11 直角坐标系与斜角坐标系的组台 4 22 斜角坐标系与周角坐标系的组台 4 33 周角坐标系与极坐标系的组合 8 量化图形元数据及其在，e b 中的服务 2 3 内容图形信息分类 内容图形是以某一种坐标系统为基础反映主题的图形，是量化图形的主体。 内容图形从整体形状上可以分为点状图形、线状图形、带状图形、体状图形，另 外还有些其它类型图形，例如象形图形等。 内容图形标准图形采用的是线性分类法的另一种是代码方式实体标识码f 也 称为识别码) ，它是间接利用信息分类结果，即在分类的基础上，对某些类别的数 据分别设计出其全部或主要实体的识别代码，简称标识码，用以对某一类数据中 某个实体进行标识，以便能按实体进行存贮和逐个地进行查询检索，从而弥补利 用分类码不能按实体进行个体分离的缺陷。 实体标识码的代码结构以内容图形名称代码为例进行说明：内容图形名称代 码由四位全数字码组成。每一代码由两层构成，其结构如下： 图形类别 图形序号 实体标识码编码方法：图形类别用一位数字表示，具体划分如下： f 1 ) i 6 分别表示点状、线状、带状、面状、体状和其它类图形； ( 2 ) 图形顺序号以三位数字表示。 各组间预留若干空码，以备变动之用。 图形属性信息是指图形的视觉效果信息，包括形状、尺寸、方向、颜色、网 纹、结构等变量信息。一般采用面分类法，分类结果是形成互不相关、互不从属 的面，每一个面是一个属性项。属性项值可以是数值、名称，也可以是代码。例 如线状图形的视觉信息分类( 见表3 3 ) 。 量化图形元数据及其在w e b 中的服务 表2 3线状图形视觉信息分类表 字段名类型宽度 线编号字符型 4 线名称字符型1 6 方向字符型 1 6 颜色字符型 1 6 线型字符型1 6 尺寸比率字符型 1 6 说明比率字符型 1 6 比率关系字符型 1 6 附注 字符型 3 0 以图2 6 中内容图形为例，该图的内容图形为线状图形，其视觉信息见表3 4 。 图2 6 量化图形的线状图形 表3 4 线要素的视觉信息 线编号线名称方向颜色尺寸比率说明