ISO 191112019Amd 22023 地理信息坐标参照修改2标准立项发展报告

地理信息坐标参照修改2（ISO19111:2019/Amd2:2023）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:GeographicInformation—ReferencingbyCoordinates—Amendment2摘要随着全球地理信息技术的迅猛发展，坐标参照系作为地理空间数据定位、融合与共享的基石，其标准化工作始终是国际地理信息领域关注的焦点。ISO19111标准作为定义坐标参照系概念模型与交换格式的权威国际标准，为全球地理空间数据的互操作提供了基础性技术框架。本报告以ISO19111:2019/Amd2:2023《地理信息坐标参照修改2》为研究对象，系统阐述了该标准修订的国际背景、技术动因与核心内容，分析了修改2在动态坐标参照系表示、时间相关问题处理及与相关标准协同等方面的重要改进，并深入探讨了其在地理信息基础设施、导航定位、自然资源管理、智慧城市建设等领域的应用前景。报告还介绍了该标准主要参与单位——国际标准化组织地理信息技术委员会（ISO/TC211）的组织架构与工作机制，并展望了坐标参照标准化未来的发展趋势。本报告的编制旨在为我国地理信息领域的技术人员、标准制定者及行业管理人员提供全面、深入的参考，促进我国相关标准与国际标准的衔接与协同发展。关键词：地理信息；坐标参照系；ISO19111；标准化；互操作；动态基准；空间数据基础设施Keywords:Geographicinformation;Coordinatereferencesystem;ISO19111;Standardization;Interoperability;Dynamicdatum;Spatialdatainfrastructure1引言1.1研究背景地理空间信息作为国家基础性、战略性信息资源，在国民经济建设、国防安全、生态文明建设及社会管理中发挥着不可替代的作用。而坐标参照系（CoordinateReferenceSystem,CRS）则是地理空间数据表达、交换与集成的数学基础，是将地理信息与现实世界空间位置关联起来的核心纽带。无论是卫星导航定位、遥感对地观测，还是自然资源调查监测、智慧城市精细化管理，都离不开统一的坐标参照系支撑。国际标准化组织（ISO）地理信息技术委员会（ISO/TC211）自1994年成立以来，致力于地理信息领域的标准化工作。其中，ISO19111《地理信息坐标参照》是ISO/TC211框架下最基础、应用最广泛的标准之一。该标准定义了坐标参照系的概念模式，规范了描述坐标参照系所需的数据结构、要素与参数，为不同系统间地理空间数据的交换与共享提供了统一的描述语言。1.2标准修订的必要性随着空间观测技术的持续演进和全球大地测量基准的现代化，传统静态坐标参照系已难以满足日益增长的精度需求和应用场景。特别是全球导航卫星系统（GNSS）的普及、板块运动监测、海平面变化研究以及地球动力学等领域的深入发展，对坐标参照系提出了时间维度上的明确要求——即能够准确描述和表达随时间变化的坐标参照系（动态基准）。此外，2015年联合国通过的《全球地理信息管理综合框架》也进一步推动了各国地理信息基础设施的建设进程，对坐标参照系的精细化、动态化表达提出了更高要求。基于上述背景，ISO/TC211在ISO19111:2019版基础上启动了修改2的编制工作，以期为动态坐标参照系提供更加完善、可操作的标准化解决方案。2标准概况2.1标准基本信息-标准编号：ISO19111:2019/Amd2:2023-标准名称：地理信息坐标参照修改2-英文名称：Geographicinformation—Referencingbycoordinates—Amendment2-标准状态：现行-发布机构：国际标准化组织（ISO）-ICS分类号：35.240.70（信息技术在自然科学中的应用）-发布日期：2023年8月8日-国别：国际组织-语言：英语本修改单作为ISO19111:2019的补充修订文件，其发布不替代原有标准文本，而是与ISO19111:2019及其第1号修改单共同使用，构成完整的坐标参照系描述规范体系。2.2标准体系定位ISO19111是ISO/TC211地理信息标准体系中的核心标准之一，与下列标准存在紧密的引用与协同关系：-ISO19115（元数据）：利用ISO19111定义的坐标参照系描述组件来记录空间数据的坐标系信息；-ISO19136（地理标记语言GML）：将ISO19111的概念模型编码为GML应用模式，实现坐标参照系信息的XML表达；-ISO19161（大地基准）：定义了大地基准的完整描述，与ISO19111在动态基准表达上形成互补；-ISO19162（坐标参照系WKT表示）：提供了坐标参照系的文本表达格式，与ISO19111的概念模型共同构成坐标参照系互操作的两大支撑。3标准修订的核心内容与技术分析3.1修订背景与工作过程ISO19111:2019发布后，随着国际大地测量协会（IAG）在新一代国际地球参考框架（ITRF）建设中取得系列进展，以及全球各主要国家纷纷推进本国大地测量基准现代化，标准使用者和技术委员会成员逐步积累了关于动态基准在实际应用中的新需求。同时，ISO19111在实际应用中出现的若干技术问题也亟须通过修改单的形式予以澄清和修正。ISO/TC211/WG1（框架与参考模型工作组）自2020年起组织了多轮国际讨论，通过各成员国投票和专家评审，于2023年正式发布该修改单。该修改单凝聚了来自全球大地测量、地理信息科学、测绘工程等领域的顶尖专家的共同智慧。3.2核心修订内容（1）动态坐标参照系的完善表达修改2重点完善了动态坐标参照系（DynamicCRS）的描述框架。原标准虽已引入动态坐标参照系的基本概念，但在实际应用中仍存在表达不充分、要素不完整的问题。修改2在以下方面进行了补充与完善：-明确了动态坐标参照系中基准（Datum）随时间变化的描述方法；-增加了用于记录坐标值获取时刻及其有效时间范围的时间要素；-细化了不同运动学模型（如板块运动模型、地球固体潮改正模型等）的描述参数体系；-增加了坐标变化时间历程的记录方式，支持坐标时间序列的标准化表达。（2）时间相关问题的系统性处理针对坐标参照系中涉及的时间问题，修改2给出了更为系统化的处理方案。具体包括：-明确了坐标参照系中“坐标纪元”（CoordinateEpoch）的定义和使用方法；-建立了时间参照系与坐标参照系之间的关联规则；-增加了对时变坐标变换参数（如七参数转换中的速度参数）的描述支持；-为时间依赖的坐标变换提供了统一表达机制。（3）与相关标准的协同修订为保证标准体系的一致性，修改2同步调整了与ISO19111相关的引用和兼容性说明：-更新了对ISO19161（大地基准）的引用关系，确保动态基准描述的一致性；-协调了与ISO19162（坐标参照系WKT表示）在动态坐标参照系方面的表达对应关系；-为后续ISO19136（GML编码）的相应更新提供概念模式支撑。（4）技术勘误与澄清修改2同时修正了ISO19111:2019部分内容中的技术不准确之处，并对个别容易引起歧义的条款进行了澄清性说明，进一步提升了标准的技术严谨性和可操作性。3.3技术意义分析从技术角度审视，修改2的发布具有三方面重要贡献：其一，为全球动态坐标参考框架的标准化表达提供了权威依据，适应了大地测量基准从静态向动态转变的全球趋势；其二，通过时间要素的规范化引入，大幅提升了坐标参照系在四维时空（三维空间+时间）框架下的描述能力，为时变地理信息的高精度应用扫清了标准障碍；其三，通过勘误和澄清工作，增强了标准的可操作性，降低了实施成本。4标准实施的行业价值与应用前景4.1全球地理信息基础设施的关键支撑坐标参照系是国家和地区空间数据基础设施（NSDI）的基石。修改2的实施将为全球各国地理信息基础设施建设提供更加完善的标准化技术支撑，特别是在国家大地基准现代化、地理空间数据成果统一坐标系统等方面发挥关键性作用。通过合理利用动态坐标参照系表达机制，能够有效解决我国CGCS2000框架下大范围、长周期空间数据成果的动态维护问题。4.2卫星导航定位与位置服务在现代卫星导航定位领域，用户获得的是基于全球参考框架（如ITRF）的高精度坐标成果，而实际应用中往往需要转换到地方或国家的坐标参照系中。修改2通过完善动态基准和时间相关要素的描述，使得坐标参照系注册库的标准化建设和坐标转换服务更加精准、可靠，有助于实时动态定位（RTK）、精密单点定位（PPP）等高端位置服务的标准化、规范化发展。4.3自然资源管理与生态环境监测自然资源调查、国土空间规划、生态环境监测等领域均涉及多源、多时相地理空间数据的集成与综合分析。利用修改2所规范的坐标参照系描述方式，能够有效保障不同时期、不同来源的空间数据在统一时空基准下的可比性和可追溯性，支撑时空大数据的科学管理与深度挖掘。4.4智慧城市与数字孪生智慧城市与数字孪生城市建设要求将建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）、物联网感知数据等多源信息在地理空间框架下进行精准融合。修改2提供的动态坐标参照系和时间要素描述能力，为城市级高精度三维空间数据的动态更新和时态管理提供了标准化支撑。4.5科学研究与国际合作在地球动力学研究、全球变化监测、极地科学考察等科学研究领域，高精度时空基准是不可或缺的基础条件。修改2与国际大地测量协会（IAG）框架下各技术委员会的工作成果紧密衔接，为全球科学家在统一标准框架下开展数据共享与协同研究提供了有力工具。5主要参与单位介绍5.1ISO/TC211概况本修改单由国际标准化组织地理信息技术委员会（ISO/TC211）组织制定。ISO/TC211成立于1994年，秘书处现由挪威标准化机构（StandardNorge）承担，是国际标准化组织下设的专门负责地理信息领域标准化的技术委员会。ISO/TC211的工作范围涵盖数字地理信息的标准化及相应信息技术工具和服务的标准化，其工作成果直接服务于全球地理信息互操作框架的构建。委员会现行有效的标准文件已超过80项，覆盖地理信息概念模型、数据编码、服务接口、专题标准等各层面，是全球地理信息领域最具影响力的标准化组织之一。5.2组织结构与工作机制ISO/TC211下设多个工作组（WorkingGroup），其中与本次修改单密切相关的是WG1（框架与参考模型工作组）和WG4（地理信息服务工作组）。各工作组在委员会主席和秘书处的协调下，按照ISO/IEC导则的规定开展工作，通过新工作项目提案（NWIP）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）、最终国际标准草案（FDIS）等阶段推进标准的制定与修订工作。在ISO19111:2019/Amd2:2023的编制过程中，来自中国、美国、英国、德国、加拿大、日本、澳大利亚、韩国等成员体的专家积极参与了讨论与投票工作，通过多轮意见征集和技术磋商，最终达成共识并形成发布文本。中国作为ISO/TC211的积极成员（P成员），持续深度参与了该标准的各阶段研制工作。5.3国内技术对口单位中国遥感应用协会标准化分会（依托中国科学院空天信息创新研究院）承担ISO/TC211国内技术对口工作，组织国内相关科研院所、高校和企业参与国际标准的制修订工作，并在国家标准转化、行业应用推广等方面持续发挥着桥梁纽带作用。全国地理信息标准化技术委员会（SAC/TC230）负责将ISO19111等同采用为国家标准（GB/T23705系列），推动国际标准在我国的本土化应用。6结论与展望6.1结论ISO19111:2019/Amd2:2023《地理信息坐标参照修改2》是基于全球坐标参照系应用实践和技术发展需求形成的重要标准化成果。通过本次修改，ISO19111标准在动态坐标参照系表达、时间相关问题处理、标准间协同等方面实现了系统性提升，进一步巩固了其作为全球坐标参照系描述基础标准的权威地位。具体而言，本修改单具备以下突出价值：-奠定了动态基准标准化表达的国际共识基础，为各成员国推进本国大地基准现代化提供了标准技术框架；-完善了四维时空坐标参照系的概念体系，满足了高精度定位、时变地理信息管理等领域对标准化表达的需求；-增强了标准的可操作性与一致性，通过技术勘误和澄清工作减少了标准应用中的歧义；-促进了全球地理信息互操作能力的提升，为跨国家、跨地区、跨系统的空间数据共享与融合提供了更加坚实的标准化支撑。6.2展望展望未来，坐标参照系标准化工作仍将面临持续演进的需求。国际上，随着量子测量技术、时空基准精化等前沿领域的发展，更高精度、更高动态性的参考框架将持续涌现，对标准的更新能力提出更高要求。在此背景下，未来的标准化工作预计将在以下方向深化演进：-动态基准的精细化与扩展：随着国际地球参考框架（ITRF）的精化更新和各国速度场模型的完善，动态坐标参照系的表达模型需持续演进；-与新型信息技术的融合：面对人工智能、云计算、物联网等新技术的广泛应用，坐标参照系元数据的机器可读性、语义网表达能力将成为新的标准化方向；-应用领域的纵深拓展：从传统测绘地理信息向自动驾驶、增强现实、数字孪生等新兴领域延伸，对坐标参照系标准化表达提出更多场景化需求；-标准体系的协同发展：ISO19111与ISO19161、ISO19162等相关标准的配套修订与协同迭代将更加紧密。对于我国而言，应持续深入参与ISO/TC211的各项工作，在动态基准表达、时间参照系融合等方向积极贡献中国方案，同时加快推进ISO19111:2019/Amd2:2023的国家标准转化工作（GB/T23705系列修订），提升我国地理信息标准与国际标准的对接水平，为国家空间数据基础设施建设和数字经济发展提供坚实的标准化保障。参考文献[1]ISO19111:2019/Amd2:2023,Geographicinformation—Referencingbycoordinates—Amendment2[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandar