3.2.1 地理信息元数据标准
3.2.1.1 地理信息元数据概念
地理数据生产者和使用者通常不是同一个人或者单位，这就需要适当的文档资料来帮助不熟悉数据的人来更好地了解数据，并恰当地使用数据。但是在这个海量信息的时代，数据量越来越大，这也对数据的生产和管理提出了更高的要求:
(1)数据生产者需要元数据管理和维护好海量数据，以便提高效率，且不受工作人员变动的影响。
(2)用户需要元数据提供查询可用数据的方便简捷的途径，以便确定在何处能找到自己需要的数据。
(3)用户需要利用元数据提供的数据的技术文件信息获得所需数据。
(4)当数据格式对于应用而言直接使用时，用户需要元数据来理解数据和转换数据。
(5)在不知道有关联系信息时，用户需要元数据实现远程访问数据资源。
为了满足这种需求，地理信息元数据的概念就产生了。元数据是描述数据的数据。在地理信息中，元数据就是地理空间相关数据集和信息资源的描述信息，即描述地理空间数据的数据。通过元数据可以实现数据生产者与数据使用者之间的交流，用户可以通过元数据信息方便地确定数据是否符合其需求。
元数据的主要作用可以归纳为以下几点(龚健雅等，2009):
(1)帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档，并保证即使其主要工作人员退休或调离时，也不会失去对数据情况的了解。
(2)提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换站(Clearinghouse)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据。
(3)提供通过网络对数据进行查询和检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息。
(4)帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求做出正确的判断。(5)提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
3.2.1.2 地理信息元数据标准
国际地理信息元数据标准有美国联邦地理数据委员会(FGDC)的数字地球空间元数据内容标准(CSDGM)和国际标准化组织地理信息标准化委员会ISO/TC 211的ISO19115地理信息元数据标准。国内有《中国可持续发展信息共享元数据标准》 、国家基础地理信息系统(NFGIS)元数据、《地质调查元数据内容与格式标准》 、《地理信息元数据》(GB/T 19710—2005)等。其中国家标准《地理信息元数据》(GB/ T19710—2005)采用的是ISO/TC 211制定的《地理信息—元数据》国际标准。
参照ISO19115地理信息元数据标准，地理信息元数据内容可以分为三个部分:元数据实体集信息、元数据包、数据类型信息。元数据具体内容框架见图3.12。
图3.12 地理信息元数据内容框架(ISO/TC211，2003)
元数据实体集信息包含引用各个元素子集和数据类型信息的根实体。
数据类型信息包括覆盖范围信息和引用及负责单位信息。
元数据包中包括标识信息、内容信息、分发信息、数据质量信、图示表达目录信息、应用模式信息、空间表示信息和参照系信息以及地理信息元数据的限制信息和维护信息等。
(1)元数据实体集信息。元数据实体集信息包含引用各个元数据子集和数据类型信息的根实体，描述了元数据的标识、限制、数据质量、维护信息、空间表示、参照系、内容信息、图示表达目录信息、分发、元数据扩展信息和应用模式等。
(2)标识信息。标识信息包含唯一标识空间信息资源的信息，包括有关资源的引用、数据摘要、目的、可信度、状态和联系办法等信息。空间信息资源包含数据标识(MD_DataIdentification)和服务标识(MD_ServiceIdentification)两个方面的内容。数据标识定义了识别数据集所需的信息，包括空间表示类型、空间分辨率、数据集语种、数据集字符集、专题类型、环境说明、覆盖范围和补充信息等。服务标识提供有关服务的概略说明，详见《ISO19119地理信息服务》(Geographic information-Services)。
(3)限制信息。限制信息包含对数据施加的限制信息。限制信息定义为法律限制和安全限制。法律限制描述了访问和使用数据集时的限制信息;安全限制描述了为了国家安全或类似的安全考虑，对资源或元数据施加的限制，包括安全限制分级、用户注意事项、分级系统和处理说明。
(4)数据质量信息。数据质量信息包含对数据集质量的一般评价信息，是数据志信息Ll_Lineage和元素信息DQ_Element的聚集。其中数据志描述的是数据产生的有关事件、数据源信息或需要了解的其他数据志信息。数据志同时又是处理步骤LI_ProcessStep和数据源LI_Source的聚集。处理步骤描述数据集生命周期中有关事件或转换信息，包括为维护数据集进行的处理;数据源描述确定的数据生产所用的数据源信息。元素信息描述的是定量的质量信息，它又定义为完整性DQ_Completeness、逻辑一致性DQ_LogicalConsistency、位置准确度DQ_PositionalAccuracy、专题准确度DQ_ThematicAccuracy和时间准确度DQ_TemporalAccuracy。这5个实体表示数据质量元素，可以进一步细分数据质量子元素。
(5)维护信息。维护信息包含有关数据更新范围和更新频率信息，包括维护和更新频率、下次更新日期、用户要求的维护频率、更新范围、更新范围说明、维护注释以及与维护方联系的相关信息。其中，对于更新范围的说明，主要从属性、要素、要素实例、属性实例、数据集等方面进行了描述。
(6)空间表示信息。空间表示信息包含数据类型信息包括覆盖范围信息和引用及负责单位信息。数据集中用于表示空间信息的机制信息。空间表示信息又分为格网空间表示信息(MD_GridSpatialRepresentation)和矢量空间表示信息(MD_VectorSpatialRepresentation)。
格网空间表示信息描述数据集中有关格网空间对象的内容，并且为了满足进一步说明的需要，格网空间表示信息又包含了地理校正(MD_Georectified)和/或地理可参照性元素(MD_Georeferenceable)。地理校正描述的是在空间参照系(SRS)中定义的地理(即经纬度)坐标系或地图坐标系中规则分布格网单元的格网，以便格网的任何格网单元能够进行地理定位，确定它的格网坐标和格网原点、格网单元间隔和定向。地理可参照性描述的是任何给定的地理/地图投影的相关信息。
(7)参照系信息。参照系包含某数据集中使用的空间和时间参照系的描述。参照系元数据识别所使用的参照系的元素，可细分为坐标参照系MD_ProjectionParameters(投影参数和椭球参数的聚合)和椭球参数MD_EllipsoidParameters(斜线方位角和斜线点的聚合)。
坐标参照系信息是关于坐标系的元数据，该坐标系的属性源自于ISO19111基于坐标的空间参照系定义的坐标参照系。坐标参照系信息除了包含自身的标识信息(投影、椭球体和大地基准)外，它还是包含投影参数信息和椭球参数信息。
投影参数信息是描述地图投影的参数集，包括带号、标准纬线、中央经线、直角坐标系原点的纬度、东偏和西偏及其它们的值、比例尺等。
椭球参数信息除了描述椭球体大小和形状的参数集(长半轴及其单位、短半轴及其单位/扁率)外，它还包含斜线方位角参数和斜线点参数。斜线方位角信息包括从正北方向顺时针量测并以度为单位的角度(方位角)和地图投影原点的经度;斜线点参数包括定义该斜线的一个点(接近图廓)的纬度和经度;它们用于描述斜轴墨卡托地图投影中央经线的方法。
(8)内容信息。内容信息包含与数据集内容相关的说明信息。内容信息又分为要素目录信息(MD_FeatureCatalogueDescription)和覆盖数据层说明信息(MD_CoverageDescription)。要素目录信息是描述标识要素目录或概念模式的信息。覆盖数据层说明信息是描述有关格网数据格网单元内容的信息，它还包含影像说明信息和量纲范围信息。影像说明信息用于描述有关影像适用性的内容;量纲范围信息描述格网单元度量值每个量纲的范围。量纲范围还包含一个子类——波段信息，用于描述电磁光谱波长的范围。
(9)图示表达目录信息。图示表达目录信息包含数据集使用的图示表达目录的信息。
(10)分发信息。分发信息包含有关资源分发者和获取资源的途径的有关信息。分发信息是数字传送信息(MD_DigitalTransferOptions)、分发者信息(MD_Distributor)和格式信息(MD_Format)的聚集。数字传送信息描述从分发者获取资源的技术方法和介质，分发者信息描述有关分发者的联系信息、分发订购程序等，格式信息描述数据对象在记录、文件、通信、存储设备和传送通道中的表示方法。
(11)元数据扩展信息。元数据扩展信息包含有关用户定义的扩展元数据的信息。它描述地理数据所需要的、该标准中没有的新元数据元素(MD_ExtendedElementInformation)的信息，包括新元数据元素的名称、缩写名、域代码、定义、约束条件、条件、数据类型、最大出现次数、域值、父实体、规则、理由和来源等。
(12)应用模式信息。应用模式信息包含有关用于建立数据集的应用模式信息。
空间信息元数据标准一般将公共引用的元数据实体归类为元数据类型实体，通常包括覆盖范围信息Extent information(EX_Extent)、引用和负责单位信息Citation and responsible party information(CI_Citation and CI_ResponsibleParty)。
覆盖范围信息描述有关实体的平面、垂向和时间覆盖范围信息。覆盖范围信息一般包含地理覆盖范围、时间覆盖范围和垂向覆盖范围，分别描述有关对象覆盖范围的地理、时间和垂向组成部分。
引用和负责单位信息提供引用资源(数据集、要素、原始资料、出版物等)的标准方法，以及资源的负责单位信息等联系信息。
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