Стандарты в ипд
Стандарты – одна из ключевых составляющих Инфраструктуры пространственных данных (ИПД). Они задают язык и правила взаимодействия участников, без которых это взаимодействие невозможно. Для Российской ИПД и ее пользователей актуальны три системы стандартов – Международной организации по стандартизации (ISO), Консорциума открытых ГИС (Open Geospatial Consortium, OGC) и российские стандарты.
О реализации упоминаемых здесь стандартов в продуктах и технологиях ESRI рассказано в отдельной статье в ArcReview №2 (37) за 2006 г.
Международные стандарты iso
Международная организация по стандартизации является официальной межправительственной организацией, стандарты которой нацелены на обеспечение международного сотрудничества и сокращение технических барьеров (политические, социальные и др. – вне ее компетенции). Членами ISO являются национальные органы стандартизации стран-участниц. Использование стандартов ISO является обязательным для стран-членов Всемирной торговой организации (ВТО), в которую собирается вступать и Россия.
В области геоинформатики стандарты ISO создаются Техническим комитетом 211 (ISO/TC211) "Географическая информация / Геоматика". Все стандарты этого направления объединены в общую серию под названием ISO 19100 (некоторые из них до этого имели другие номера). Сейчас в этой серии 43 "номерных" проекта (191101–19143), среди которых 27 действующих международных стандартов и официальных отчетов (на январь 2006 г.), остальные – в разработке, за исключением нескольких отмененных проектов (поэтому в нумерации имеются пробелы).
Надо сразу отметить, что стандарты ISO являются необходимой, но не достаточной основой для построения ИПД и ее частей. Они описывают концепции геоинформатики, но не описывают методы кодирования информации, структуру данных и протоколы взаимодействия. Они определяют общие принципы, а не конкретные решения. Можно сказать, что они говорят, что надо делать, а не как делать. Вторую же задачу решают стандарты реализации, в разработке которых наиболее преуспел OGC, спецификации которого признаны самой ISO. Здесь мы видим пример успешного разделения труда между государственным и частным сектором: межгосударственная ISO занимается общими вопросами, а объединение коммерческих производителей OGC – вопросами программной реализации и взаимодействия программного обеспечения.
Основополагающими документами являются ISO 19101:2002 Geographic information – Reference model (модель стандартизации) (В дальнейших упоминаниях стандартов серии ISO 19100 слова "Geographic information" и префикс "ISO" для краткости опущены.), 19103 Conceptual schema language (язык концептуальных схем (UML), используемый в текстах стандартов), 19106 Profiles (правила создания профилей стандартов), 19109 Rules for application schema (правила концептуального моделирования и построения схем приложений ГИС). Согласование терминологии в рамках серии 19100 осуществлялось в проекте 19104 Terminology, закрытом в конце 2005 г.
Наиболее известным стандартом серии 19100 является ISO 19115:2003 Metadata (Метаданные). Этот стандарт наиболее широко используется в ГИС-сообществе и принят в большинстве стран как национальный стандарт содержания метаданных пространственной информации, а также в международных организациях. Запись метаданных с помощью языка XML будет определяться будущим стандартом 19139 Metadata - XML schema implementation. О метаданных – см. отдельную статью в ArcReview №2 (37) за 2006 г.
Принципы компьютерного представления географической информации задаются стандартами 19107 Spatial schema (пространственные характеристики объектов), 19108 Temporal schema (временные характеристики объектов), 19111 Spatial referencing by coordinates (пространственная привязка посредством координат), 19112 Spatial referencing by geographic identifiers (пространственная привязка посредством географических идентификаторов). Эти стандарты описывают не форматы и структуры географических данных, а гораздо более общие вопросы. Хотя для специалистов в области ГИС очевидно использование таких понятий как широта и долгота, проекция, точки, линии и полигоны, – правильно построенная система стандартов обязана явным образом определить все эти понятия и задать правила их использования для моделирования реального мира. Именно эта задача решается в этих стандартах.
В серии 19100 лучше всего разработаны концепции, связанные с объектным (векторным) представлением пространственной информации. Традиционно векторной ("дискретной") модели данных в ГИС противопоставляется растровая ("сплошная"). Но в серии 19100 вводится более общее понятие "покрытий", т.е. сплошного (непрерывного) представления, которое может быть реализовано разными способами. Среди них – полигональные покрытия, аналогичные покрытиям ARC/INFO, триангулированные сети (TIN) и собственно растры. Большинство стандартов этой области сейчас находятся в стадии разработки: 19101-2 Reference model -- Part 2: Imagery (модель стандартизации для изображений), 19115-2 Metadata - Part 2: Extensions for imagery and gridded data (дополнительные метаданные для изображений ДЗ и растров), 19129 Imagery, gridded and coverage data framework, 19130 Sensor and data models for imagery and gridded data (модели данных для изображений и растровых данных). Эти разработки ведутся на основе утвержденного в 2000 г. технического отчета 19121 Imagery and gridded data (изображения и растры), и к началу 2006 г. был утвержден только базовый стандарт 19123 Schema for coverage geometry and functions (схема для геометрии и функций покрытий).
Судя по темпам и темам работ в области растровых данных и покрытий, это направление не является приоритетным в TC211 и ориентировано, главным образом, на стандартизацию в области обмена данными дистанционного зондирования. В мире не так уж много поставщиков этих данных, и проблема взаимосовместимости не стоит так остро как области традиционных ГИС.
С самого начала серии разрабатывались стандарты качества. Сейчас утверждены 19105 Conformance and testing (соответствие и тестирование) и 19113 Quality principles (принципы оценки качества), 19114 Quality evaluation procedures (процедуры оценки качества), готовится 19138 Data quality measures (меры качества данных). Взаимосвязанным с качеством можно также считать стандарт 19122 Qualification and Certification of Personnel (квалификация и сертификация персонала в области геоинформатики).
Новое и быстро развивающееся направление в серии 19100 – услуги, связанные с местоположением (Location Based Services). Утверждены стандарты 19116 Positioning services (средства получения координат объектов) и 19133 LBS -- Tracking and navigation (слежение и навигация на основе веб-служб), готовятся 19132 LBS -- Reference model (модель стандартизации LBS), 19134 LBS -- Multimodal routing and navigation (интермодальная маршрутизация и навигация), 19141 Schema for moving features (схема для движущихся объектов).
Веб-службы – важная составляющая ИПД, и в серии 19100 также есть несколько посвященных им стандартов: утвержденные 19119 Services (веб-службы) и 19128 Web Map server interface (картографические веб-службы) и разрабатываемые 19136 Geography Markup Language (язык представления геоданных для обмена с веб-службами), 19142 Web Feature Service (векторные картографические веб-службы) и 19143 Filter encoding (фильтры отбора данных). Надо отметить, что эти проекты во многом следуют за аналогичными разработками OGC, причем соответствующие спецификации OGC уже утверждены и используются в коммерческом ПО ГИС. Поэтому для ознакомления со стандартами в области географических веб-служб лучше сначала обратиться к работам OGC как более приоритетным и актуальным.
Прямой доступ к базам пространственных данных стандартизован в 19125 Simple feature access (доступ к простым объектам). Первая часть 19125-1 Common architecture описывает общую архитектуру, вторая, 19125-2 SQL option, – расширение языка SQL для работы с пространственными данными. Стандарт 19125 используется в современных коммерческих СУБД и реализуется многими производителями ПО ГИС для хранения геоданных в СУБД сторонних производителей.
Для полноты изложения упомянем прочие стандарты серии: утвержденные 19110 Feature cataloguing methodology (методика построения каталога объектов местности), 19117 Portrayal (принципы отображения геоданных в виде карт), 19118 Encoding (кодирование), 19120 Functional standards (технический отчет о функциональных стандартах), 19127 Geodetic codes and parameters (геодезические коды и параметры), 19135 Procedures for item registration (процедуры регистрации и уникальной идентификации объектов) и разрабатываемый 19131 Data product specifications.
Среди стандартов ISO, не входящих в серию 19100, но тоже актуальных для ГИС-сообщества следует упомянуть:
ISO 6709:1983 Standard representation of latitude, longitude and altitude for geographic point locations (стандартное представление географических координат).
ISO 8601:2000 Data elements and interchange formats -- Information interchange -- Representation of dates and times (стандартное представление дат и времен) – именно этот стандарт задает всё чаще встречающийся глобальный формат дат, в котором "31 декабря 2005 г." выглядит как "2005-12-31". Российский эквивалент – ГОСТ ИСО 8601-2001 "СИБИД. Представление дат и времени. Общие требования."
ISO 23950:1998 Information and documentation. Information retrieval (Z39.50). Application service definition and protocol specification (эквивалент американского стандарта Z39.50, о котором говорится см. в статье о Сервере метаданных ArcIMS, ArcReview №2 (37) за 2006 год).
Кроме TC 211 в ISO есть и другие технические комитеты, разработки которых имеют отношение к географической информации: TC 204 Intelligent Transport Systems (маршрутизация, навигация, управление парком транспортных средств), TC 20 Aircraft and space vehicles (воздушные и космические летательные аппараты), TC 23 Tractors and machinery for agriculture and forestry (лесное и сельское хозяйство), TC 69 Applications of statistical methods (геостатистика), TC 82 Mining (горное дело и геология), TC 154 Processes, data elements and documents in commerce, industry and administration (бизнес-процессы и документооборот), TC 184 Industrial automation systems and integration (системы управления производством). Помимо прикладных направлений, разработки TC 211 увязываются со стандартами компьютерных технологий вообще (комитеты JTC 1, TC 46, TC 130).
Дополнительную информацию о деятельности технических комитетов, списки и описания разработанных ими стандартов, планы разработки новых стандартов можно найти на официальном сайте ISO http://www.iso.org.