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标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Geographicinformation—Referencingbycoordinates—Amendment2摘要关键词：地理信息；坐标参照；标准修订；动态基准；ISO/TC211；空间数据互操作Keywords:Geographicinformation;Referencingbycoordinates;Standardamendment;Dynamicdatum;ISO/TC211;Spatialdatainteroperability1引言1.1研究背景随着全球卫星导航定位技术、遥感测绘技术和地理信息产业的迅猛发展，空间数据的获取方式、应用场景和服务模式正在发生深刻变革。作为空间信息的空间定位基础框架，坐标参照体系是连接各类地理空间数据的纽带，其标准化程度直接决定了跨区域、跨行业、跨系统间空间数据交换与融合的效率和准确性。国际标准化组织（ISO）于2003年首次发布ISO19111:2003《地理信息—坐标参照》标准，随后分别于2007年和2019年进行了两次系统修订。2019年版标准（ISO19111:2019）全面重构了坐标参照系的概念模型，引入了坐标参照系操作（CoordinateOperations）和派生坐标参照系等新概念，同时对参数定义和表达式进行了全面优化。然而，面对近年来大地测量领域动态基准框架的加速应用以及地理信息应用场景的持续拓展，ISO19111:2019在动态坐标参照框架的表达与描述方面仍存在一定的适应性不足。1.2修订的必要性21世纪以来，国际大地测量学界对地球动态特征的认识不断深化。随着全球导航卫星系统（GNSS）连续运行参考站的广泛布设、甚长基线干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）等高精度空间大地测量技术的持续进步，国际地球参考框架（ITRF）的维护与更新频率显著加快。不同历元下的坐标参照框架之间存在系统性的时变差异（如板块运动引起的点位漂移可达每年数厘米），这对坐标参照系标准化描述提出了新的技术需求。与此同时，各国新一代大地测量基准的构建和更新（如我国2000国家大地坐标系CGCS2000的启用与维护）也要求标准能够更加规范地表达动态基准面的时间演化特征。因此，对ISO19111:2019进行补充修订，增加动态坐标参照系相关规范内容，已成为国际地理信息标准化领域的迫切任务。2标准基本信息2.1标准概况ISO19111:2019/Amd2:2023《地理信息—坐标参照—修改2》由国际标准化组织地理信息技术委员会（ISO/TC211）负责制定，于2023年8月8日正式发布。该修正案是ISO19111:2019的第二项修正案，标准状态为现行，使用语言为英语。本标准在国际标准分类（ICS）中归类为"信息技术在自然科学中的应用"（ICS35.240.70），由ISO国际标准体系管理。2.2标准定位作为ISO19100地理信息标准系列的重要组成部分，ISO19111系列标准为坐标参照系提供了统一的概念框架和数据模型，是实现地理空间数据互操作的关键基础标准之一。该标准与ISO19115（元数据）、ISO19107（空间模式）、ISO19136（地理标记语言GML）等标准共同构成支撑地理信息共享与服务的标准体系。3标准修订历程与工作过程3.1标准研制历程回顾ISO19111标准的研制历程可追溯至20世纪90年代末期。1994年，国际标准化组织正式成立地理信息技术委员会（ISO/TC211），其工作范围涵盖数字地理信息标准化领域。在TC211的组织协调下，坐标参照标准化工作被确定为重点方向之一。2003年，ISO19111:2003作为第一版正式发布，建立了坐标参照系的概念体系。2007年，ISO19111:2007进行了第一次全面修订，扩展了坐标参照系类型，增加了坐标转换与坐标操作的定义。2019年，ISO19111:2019实施了大规模修订，引入了更完善的概念模型，统一了坐标参照系的表达方式，增强了与ISO19100系列其他标准的协调性。3.2修正案制定过程ISO19111:2019发布后，ISO/TC211持续收集各成员国和相关国际组织的应用反馈。在动态坐标参照系应用需求的推动下，委员会于2021年正式启动修正案制定工作。修正案制定过程中，ISO/TC211下设的工作组系统收集了各国在大地测量基准维护、空间参考框架动态化应用等方面的实践经验和标准化需求，重点研究了以下几个方向：动态基准面的参数化描述方式、坐标参照框架的时间有效性表达、以及速度场模型与坐标参照系的集成方式。经过多轮专家评审和投票，修正案于2023年8月正式发布。该修正案的出台过程中，多国专家在速度场建模、动态框架转换等关键技术环节进行了深入研讨和验证，确保了标准技术内容的科学性和可操作性。4标准主要技术内容与修订要点4.1ISO19111:2019基础框架回顾为准确理解修正案的技术内涵，有必要对ISO19111:2019的基础框架进行简要回顾。ISO19111:2019定义了坐标参照系（CoordinateReferenceSystem,CRS）的完整概念模型，主要包括以下核心要素：-坐标参照系（CRS）：通过基准面（Datum）和坐标系统（CoordinateSystem）确定空间位置参照的坐标系；-基准面（Datum）：描述坐标参照系与地球之间的关系，包括大地基准面、垂直基准面等类型；-坐标系统（CoordinateSystem）：定义坐标维度和方向的数学规则；-坐标操作（CoordinateOperation）：实现不同坐标参照系之间的坐标转换，包括坐标转换（Transformation）和坐标换算（Conversion）。4.2修正案重点修订内容ISO19111:2019/Amd2:2023修正案聚焦于动态坐标参照系的标准化表达，主要技术修订内容涵盖以下几个方面：（1）动态基准面的参数化表达修正案完善了动态基准面（DynamicDatum）的定义和描述方法，增加了基准面随时间和空间变化的参数化表达规则。具体包括：参考历元的明确标识、基准面位移/速度场模型参数的规范描述、以及时间有效性范围的标准表达方式。（2）坐标参照框架的时间依赖性处理针对坐标参照框架的时变特征，修正案引入了坐标参照系中时间坐标的规范处理方法，明确了坐标参照系中位置坐标与时间坐标的关联表达规则，为四维空间坐标的表达提供了标准化依据。（3）坐标参照系动态操作的扩展修正案扩展了坐标操作中涉及时间因素的动态转换方法，增加了考虑速度场模型（VelocityModel）的坐标转换流程规范，为动态坐标参照框架间的坐标转换提供了标准化操作范式。（4）与相关标准的一致性协调修正案对ISO19111:2019中涉及的相关术语定义进行了调整，确保与ISO19100系列其他标准的术语体系保持一致，特别是与ISO19115-1（元数据）和ISO19136（GML编码）的动态要素表达方式进行了协调。5标准的主要技术特点与创新5.1动态坐标参照框架的标准化支撑该修正案最具创新性的贡献在于为动态坐标参照框架提供了完整的标准化描述框架。传统坐标参照系通常假定基准面是固定的，而修正案突破了这一假设，允许基准面参数随时间变化，并通过参考历元和变化速率等参数进行规范描述。这一创新使国际标准首次系统性地响应了现代大地测量中动态基准框架的标准化需求。5.2时间维度与空间维度的统一表达修正案将时间作为坐标参照框架的关键维度纳入标准化框架，实现了空间坐标与时间参数的一体化描述。这一设计为四维地理信息应用——如地壳形变监测、极地冰盖变化研究、海平面上升评估等——提供了统一的技术语言和数据交换基础。5.3广泛的应用兼容性修正案在设计时充分考虑了与现有各主要坐标参照系标准的兼容性，既支持ITRF等国际地球参考框架的动态表达，也兼容各国建立的国家动态大地基准。同时，修正案对已有静态基准面坐标参照系的表达方式保持不变，确保已有数据的兼容和平稳过渡。6标准推广应用与实施建议6.1应用前景分析ISO19111:2019/Amd2:2023修正案的应用前景十分广阔。在卫星导航定位领域，随着北斗、GPS、Galileo等全球导航卫星系统的持续完善和毫米级精度实时定位技术的发展，动态坐标参照框架的应用需求将日益迫切。该修正案为GNSS高精度应用中的坐标参照框架统一管理提供了标准化支撑。在大地测量和地球科学研究领域，该修正案为国际地球参考框架（ITRF）的更新发布、板块运动监测网络的数据处理和地球动力学研究中的空间数据表达提供了规范化的描述工具。在地理信息产业领域，随着实景三维中国建设、智慧城市和数字孪生等工程的深入推进，动态坐标参照的应用需求也在持续增长。6.2实施建议为促进该修正案在我国的有效实施，建议从以下几个方面推进：（1）加快标准转化建议全国地理信息标准化技术委员会（SAC/TC230）适时启动该修正案的采标转化工作，结合我国CGCS2000坐标系的应用实际，制定相应的国家标准或行业标准。（2）加强技术培训针对动态坐标参照系这一新兴技术方向，建议相关部门组织专题技术培训和标准宣贯活动，提升行业从业人员对动态坐标参照框架的技术认知和应用能力。（3）开展试点应用建议结合国家坐标框架动态维持、省市级卫星定位连续运行参考站（CORS）网建设等重点工程，开展修正案的试点应用，积累实践经验。7主要起草单位简介7.1国际标准化组织地理信息技术委员会（ISO/TC211）ISO/TC211是国际标准化组织下属负责地理信息标准化的专业技术委员会，其秘书处目前由挪威标准化机构（StandardNorge）承担。委员会成立于1994年，是ISO中最为活跃的技术委员会之一，现有参与成员国和观察成员国数十个，涵盖了全球主要国家和地区的标准化机构。ISO/TC211的工作范围涵盖数字地理信息的标准化，包括地理信息内容的定义、描述、管理和交换等方面的标准制定。委员会下设多个工作组和项目组，分别负责地理信息框架与概念模型、数据采集与编码、服务与信息共享、以及特定应用领域标准等方向。自成立以来，ISO/TC211已制定和发布了ISO19100系列标准，涵盖地理信息术语、空间模式、时间模式、元数据、坐标参照、空间定位、数据质量、地理标记语言（GML）、地理信息服务等众多方向。这些标准被全球各国家和地区广泛采用，构成了地理信息领域核心的国际标准体系。ISO19111系列标准的制修订工作正是由ISO/TC211负责组织推进，其工作成果为全球地理信息互操作奠定了重要的技术基础。8结论ISO19111:2019/Amd2:2023《地理信息—坐标参照—修改2》修正案的发布，是国际地理信息标准化工作在动态坐标参照领域取得的一项重要成果。该修正案通过对动态基准面参数化表达、坐标参照框架时间依赖性处理等关键内容的修订和补充，显著增强了ISO19111:2019标准的适用性和前瞻性，为全球范围内高精度动态定位、空间数据交换与互操作提供了更加完善的标准化技术支撑。可以预见，随着卫星导航定位、地球观测和地理信息技术的持续进步，坐标参照标准化工作将不断深化和完善，在支撑全球地理信息资源共享与可持续发展方面发挥更加重要的作用。参考文献[1]ISO19111:2019,Geographicinformation—Referencingbycoordinates[S].InternationalOrganizationforStandardization,2019.[2]ISO19111:2019/Amd2:2023,Geographicinformation—Referencingbycoordinates—Amendment2[S].InternationalOrganizationforStandardization,2023.[3]ISO/TC211.IS