ISO 19177-12026 地理信息 图块的地理空间应用程序编程接口（API） 第1部分核心标准立项发展报告

地理信息图块的地理空间应用程序编程接口（API）第1部分：核心标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Geographicinformation—Geospatialapplicationprogramminginterface(API)fortiles—Part1:Core摘要随着地理信息技术的飞速发展，海量地理空间数据的共享与互操作需求日益迫切。传统的地理信息服务模式在应对高频访问、动态更新和大规模并发请求时，逐渐暴露出性能瓶颈与架构局限。在此背景下，ISO19177-1:2026《地理信息图块的地理空间应用程序编程接口（API）第1部分：核心》由国际标准化组织（ISO）正式发布，标志着地理空间数据服务进入标准化API驱动的新阶段。本报告系统梳理了该标准的立项背景、研制过程、核心技术内容及其行业应用前景，重点分析了图块化数据组织模式与标准化API接口设计的技术优势，阐述了该标准在推动地理信息互联互通、降低数据集成成本、支持云原生地理信息服务方面的重要价值。报告指出，ISO19177-1:2026的发布填补了国际地理信息标准体系中关于图块API接口规范化的空白，为全球地理空间数据服务的规模化部署与跨系统互操作奠定了坚实基础，对智慧城市、环境监测、应急管理等众多领域具有深远影响。关键词：地理信息；图块；应用程序编程接口；互操作；国际标准；地理空间数据服务；标准化Keywords:Geographicinformation;Tiles;ApplicationProgrammingInterface(API);Interoperability;InternationalStandard;Geospatialdataservice;Standardization一、引言1.1立项背景地理信息作为国家重要的基础性、战略性资源，其共享开放与服务能力直接关系到国民经济社会发展的方方面面。近年来，随着卫星遥感、无人机航测、物联网感知等技术的广泛应用，地理空间数据的获取能力呈指数级增长，数据规模从GB级跃升至TB甚至PB级。如何高效地组织、传输和呈现这些海量数据，成为地理信息产业面临的核心挑战。传统的地理信息服务主要基于OGC（OpenGeospatialConsortium）制定的WMS（WebMapService）、WMTS（WebMapTileService）和WFS（WebFeatureService）等规范。这些规范自发布以来虽已得到广泛应用，但其基于XML的编码方式、紧耦合的请求-响应模型以及相对固定的操作接口，在应对现代Web应用的高并发访问、轻量化交互和灵活扩展需求时，表现出明显的架构性局限。同时，随着RESTfulAPI设计理念和JSON数据交换格式在Web开发领域的全面普及，地理空间信息领域迫切需要一套与现代Web技术栈深度融合的标准化API规范。在此背景下，ISO/TC211（地理信息技术委员会）于2020年前后启动了地理空间API系列标准的研制工作，ISO19177系列标准即为该计划的重要组成部分。该系列标准旨在定义一套基于现代Web架构模式的地理空间API规范，其中第1部分聚焦于图块（Tile）这一核心数据组织模式，为后续各扩展部分奠定基础。1.2标准定位与目标ISO19177-1:2026作为该系列标准的核心基础部分，其标准定位和研制目标体现在三个维度：其一，在数据组织层面，该标准确立了以图块（Tile）为基本单元的地理空间数据组织与访问模型，将连续的地理空间数据在逻辑上划分为规则的空间网格单元，从而支持数据的按需获取与局部更新；其二，在接口设计层面，该标准定义了一套基于HTTPS和RESTful架构风格的API资源模型与操作语义，涵盖图块元数据获取、图块数据检索、图层与样式配置等核心功能；其三，在互操作层面，该标准提供了统一的内容协商机制、坐标参考系声明方式及图块矩阵集定义规则，确保不同系统之间能够无障碍地交换和使用图块数据。二、标准研制过程2.1研制依据ISO19177-1:2026的研制严格遵循ISO/IEC导则及相关技术委员会的程序规范，在ISO/TC211框架下组织开展。其研制依据主要包括：-ISO/IECDirectives,Part1（《ISO/IEC导则第1部分：技术工作程序》），规定了国际标准制定的各阶段工作程序和时间节点要求；-ISO19101-1:2014（《地理信息参考模型第1部分：基本概念》），为标准的概念建模和术语体系提供基础框架；-ISO19111（《地理信息坐标参考系》），确保图块空间定位的坐标参考系表达与国际标准一致；-ISO19123（《地理信息覆盖的几何与函数模式》），为图块数据的空间特征描述提供理论支撑；-OGCAPI-Tiles标准，该标准是OGC于2021年前后发布的API系列标准之一，ISO19177-1:2026与OGC的技术成果保持紧密协同，旨在实现国际标准组织间的协调一致。2.2研制历程ISO19177-1:2026的研制过程遵循ISO标准制定的七个阶段：|阶段|时间节点|主要工作内容||------|----------|--------------||立项提案（NP）|2021年|由ISO/TC211成员国提出新工作项目提案，经投票通过后正式立项||工作组草案（WD）|2022年|成立项目组，编写工作草案，确定标准范围和技术框架||委员会草案（CD）|2023年|草案分发至各成员国征求意见，经委员会审议修订||国际标准草案（DIS）|2024年|形成国际标准草案，开展正式投票，汇总处理各国意见||最终国际标准草案（FDIS）|2025年|经最终投票通过后进入出版准备阶段||正式出版|2026年|由ISO中央秘书处正式发布|该标准从立项到正式发布历时五年，其间经历了多轮技术讨论和意见征询，充分反映了全球地理信息领域对图块API标准化需求的高度关注与广泛共识。三、标准主要内容3.1适用范围ISO19177-1:2026规定了地理空间图块数据API的核心概念、资源模型、接口操作和行为要求。该标准适用于以下应用场景：-地理空间数据的Web在线服务与共享交换；-地图可视化应用的瓦片数据加载与缓存管理；-地理空间分析应用的按需数据接入；-物联网和传感器数据的空间化组织与服务发布；-数字孪生、智慧城市等新兴应用场景下的空间数据底座建设。该标准不限定具体的数据格式和实现技术，允许符合标准要求的多种编码方式共存，以适配不同应用需求。3.2核心概念标准明确界定了以下核心概念：-图块（Tile）：将地理空间数据按照规则的空间网格划分后生成的、具有唯一标识的数据单元。每个图块对应一个确定的空间范围，可独立编码、传输和缓存。-图块矩阵集（TileMatrixSet）：一组具有不同分辨率的图块矩阵的集合，每一级别的矩阵对应特定的缩放级别和空间分辨率。图块矩阵集定义了图块层级间的地理范围、像素尺寸及切片原点等参数。-图层（Layer）：一组具有相同主题或属性特征的地理空间数据的逻辑集合，可关联一个或多个图块矩阵集。-样式（Style）：定义图块数据可视化呈现方式的规则集合，包括符号化、色彩映射、标注配置等。3.3技术要点（1）API资源模型该标准采用RESTful架构风格，定义了层级化的资源模型。核心资源包括：服务器级资源（Server-levelResource）用于获取服务能力信息；图层集合资源（LayerCollectionResource）用于获取可用图层及其元数据；图块资源（TileResource）用于获取特定图块的实际数据内容；样式资源（StyleResource）用于获取和配置图块的渲染样式。所有资源均通过统一的HTTPSURL进行标识和访问，支持标准的HTTP方法（GET用于获取资源，POST/PUT用于创建和更新资源等）。（2）图块矩阵集定义标准规定图块矩阵集必须声明以下参数：坐标系信息、图块矩阵集标识符、图块像素尺寸、图块矩阵的缩放级别范围及各级别对应的比例尺分母、图块矩阵原点坐标和每一级的图块行列数范围。这些参数的标准化定义确保不同服务提供者发布的图块数据具有明确的空间语义，可被客户端正确解析和拼接。（3）数据格式与内容协商标准支持多种图块数据格式，包括栅格格式（如PNG、JPEG、WebP）和矢量格式（如GeoJSON、MapboxVectorTile、TopoJSON等）。通过标准的HTTP内容协商机制（ContentNegotiation），客户端可以根据自身能力和应用需求，在请求中声明期望的数据格式和坐标参考系，服务器据此返回适当编码的图块数据，从而实现灵活的数据交换。（4）坐标参考系支持标准遵循ISO19111对坐标参考系的规定，要求图块矩阵集必须明确声明其坐标参考系，支持WGS84经纬度坐标（EPSG:4326）、Web墨卡托投影（EPSG:3857）等常用坐标参考系，并允许扩展其他坐标参考系，以覆盖全球范围不同区域的应用需求。（5）安全性与访问控制标准明确了API服务的身份认证和访问授权要求，支持基于HTTPS的传输加密、APIKey认证、OAuth2.0授权框架等技术方案，并允许在服务能力文档中声明所支持的认证方式，从而兼顾数据安全保护和开放共享的平衡需求。四、与相关标准的关系ISO19177-1:2026与ISO/TC211框架下的其他标准以及OGC相关规范存在紧密的关联与协同关系：|标准/规范|关系说明||-----------|----------||ISO19111（坐标参考系）|引用并严格遵循其坐标参考系定义和表达规则||ISO19123（覆盖的几何与函数模式）|图块矩阵集概念与覆盖模型存在概念映射关系||ISO19128（地图Web服务）|在功能上互补，ISO19177-1侧重于API范式下的服务实现||OGCAPI-Tiles|与OGC采用协调一致性研制策略，两套规范在核心概念和技术要求上保持一致||OGCAPI-Features|作为OGCAPI系列的并行标准，ISO19177-1与OGCAPI-Features在API设计风格和资源组织模式上具有一致性，共同构成OGCAPI标准家族|这种多标准协同的关系确保了ISO19177-1:2026在国际地理信息标准生态系统中具有良好的兼容性和可扩展性，避免了标准的重复制定和矛盾冲突。五、主要参与研制单位ISO19177-1:2026的研制工作由ISO/TC211（地理信息技术委员会）主持，中国、美国、英国、德国、加拿大、日本等成员体的技术专家深度参与。该标准的编制汇集了全球地理信息领域顶尖科研机构、企业和技术组织的智慧。作为标准研制的重要参与力量，中国电子科技集团公司第二十八研究所（以下简称“二十八所”）在该标准的制定过程中发挥了积极作用。二十八所是中国电子科技集团有限公司旗下的核心骨干研究所，长期从事指挥信息系统、空中交通管理系统和地理空间信息系统的论证、研制与生产，在地理信息标准化领域具有深厚的积累。二十八所自2008年起即参与ISO/TC211国内技术对口工作，是ISO/TC211国内技术归口单位——全国地理信息标准化技术委员会（SAC/TC230）的重要成员单位。在ISO19177-1:2026的研制过程中，二十八所的技术专家团队全程参与了项目立项论证、工作组会议研讨、标准草案编制和DIS阶段投票意见处理等关键环节。该所依托在军事地理信息系统和民用地理空间信息服务领域积累的丰富工程实践经验，在标准IPraxis图块矩阵集的参数定义、API资源模型的层级设计以及多坐标系支持等核心技术议题上提出了多项建设性技术建议，多项建议被标准编制组采纳并纳入正式文本。此外，二十八所还积极推动该标准在国内的试点应用验证，组织相关研发团队将ISO19177-1:2026的技术要求应用于空管地理信息服务和城市级地理信息共享平台的示范项目中，从而为标准在国内的推广应用积累了实践经验，为标准的持续改进和国际协同发展提供了一手的应用反馈。六、标准的应用价值与产业影响6.1推动地理空间数据服务架构升级ISO19177-1:2026的发布实施，为地理空间信息服务从传统紧耦合的SOAP/XML架构向现代松耦合的RESTfulAPI架构转型提供了标准化指引。基于该标准构建的地理信息服务系统，能够天然适配云计算、微服务、容器化部署等现代IT基础设施，显著提升系统的可伸缩性和弹性和应对高并发访问的能力。同时，API资源的精细化拆分使得服务端可以更精准地进行缓存策略设计和流量管控，有效降低运营成本。6.2促进地理信息跨系统互操作标准化API接口的最大价值在于消除了系统间的技术壁垒。ISO19177-1:2026通过统一图块资源标识规则、请求参数语义和响应内容格式，使得不同厂商、不同平台、不同技术栈的地理信息系统之间能够实现即插即用的互联互通。这对于跨国界、跨部门的地理信息共享协作具有重要意义，可大幅降低数据集成和系统对接的成本与周期。6.3支撑新兴应用场景在智慧城市建设中，城市级三维数字底图、实时交通态势、环境监测数据可视化等应用均需要高效的地图瓦片服务能力。在自动驾驶领域，高精度地图的按需更新与分发对图块级的数据管理提出了极高要求。在应急管理场景下，多源异构地理空间数据需要快速汇聚并发布为统一的图块服务以支撑指挥决策。ISO19177-1:2026为上述场景提供了标准化的技术支撑和合规路径，有望成为地理信息基础设施建设的核心参考标准。七、结论与展望ISO19177-1:2026《地理信息图块的地理空间应用程序编程接口（API）第1部分：核心》的正式发布，是国际地理信息标准化进程中具有里程碑意义的重要成果。该标准立足全球地理信息产业发展趋势，以现代Web技术架构为基础，系统定义了图块化地理空间数据API的资源模型、操作语义和交互规则，有效填补了国际标准体系中地理空间API核心规范的空白。展望未来，随着ISO19177系列标准的持续推进和各扩展部分的陆续发布，地理空间API标准化体系将更加完整和成熟。可以预见，该系列标准将在全球范围内引领地理空间信息服务的技术变革，推动地理信息数据更加高效、便捷、安全地融入数字经济和智慧社会的各个领域。对于我国而言，积极推动ISO19177-1:2026的等同采用和国内应用落地，将有助于提升我国地理信息产业的技术水平和国际竞争力，为数字中国建设和国家空间信息基础设施建设提供强有力的标准化支撑。参考文献[1]ISO19177-1:2026,Geographicinformation—Geospatialapplicationprogramminginterface(API)fortiles—Part1:Core.InternationalOrganizationforStandardization,2026.[2]ISO19101-1:2014,Geographicinformat