余 旭，郭海军，孔爱婷

（1.广东工业大学 测绘工程系，广东 广州 510006；2.包头市测绘院，内蒙古 包头 014030）

地理信息共享是指在政府宏观调控下，遵照一定的规则和法律，实现地理信息的流通和共用［1］。地理信息共享的概念自提出以来，国内外对其主要从4个方面进行研究［2］：政策法规体系、标准化和规范化、技术理论与实现、网络运行与管理体系。国际上，特别是北美、西欧等许多技术比较发达的国家以及众多的国际组织十分重视地理信息的统一技术标准、统一政策和统一技术体系问题，最终希望国家、区域甚至全球范围内的地理信息共享。中科院地理科学与资源研究所的地理信息共享和地理信息标准研究组（RGISS）自1983年以来，一直参与这方面的研究工作，特别是近十几年的研究、探索、示范与实践，认为一个比较完整的信息共享环境是实现地理信息共享的前提。为营造一个包括管理环境、标准环境和技术环境的地理信息共享环境，国内外从各个方面作了大量的研究。

1 地理信息共享管理研究

1.1 国际研究简况

发达国家的信息共享工作起步较早，多年来已形成相对完整的规章制度和管理办法，同时也在研究与实践此过程中积累了大量的经验和教训。总体上，在地理信息共享管理方面，大多数国家是采用分类管理模式。分类管理主要包括对地理信息资源的分类管理和对地理信息用户的分类管理。对地理信息资源进行分类的主要目的是根据每一类别的地理信息资源的经济属性来决定采用何种模式促进其共享，对地理信息用户进行分类的目的则是为了加强对地理信息共享过程的管理。

随着地理信息技术的飞速发展，在地理信息共享过程中，需要协调的问题日益增多。为此，许多国家在地理信息共享组织协调上，都成立了相关的机构［3］。如美国的联邦地理数据委员会，英国的国家地理空间数据框架委员会，日本的GIS部委机构联络委员会，等等。

随着美国提出国家空间基础设施计划，全球空间数据基础设施以及亚太地区、北美地区、欧洲空间数据基础设施等计划也相继被提出。从对部分跨国性组织空间数据基础设施活动及信息共享政策可以看出：所有行动计划的目的就是要形成符合统一标准要求的地理信息数据库体系，从而实现地理信息共享。国际上的一些跨国组织和机构对地理信息共享政策方面所关注的问题突出表现在两个方面：一是开放与限制之间的关系问题，包括版权、保密、价格、收费等具体内容；二是对隐私的保护问题。

此外，国外的一些学者还从组织管理学、组织行为学、社会心理学等视角对地理信息共享进行了相关研究，但总的来说这方面的研究较少。

1.2 我国地理信息共享管理研究状况与问题

在我国，1978年就有专家提出地理数据共享问题［4］，1983年原国家科委高技术与基础研究司立项，组织了一个跨部门的“资源与环境信息系统国家规范研究专家组”，正式展开了我国地理信息规范标准和共享问题的研究工作，在这个研究过程中，对地理信息共享管理方面进行过相关研究。从1983～1995年的10多年间，对地理信息共享管理的研究主要集中在标准化方面，而政策与法律法规上的研究较少，从国家层次上开展的研究基本没有。1996～2005年的10年中，我国对地理信息共享标准化进行了大量的研究与实践，取得了丰硕的成果；对地理信息共享政策与法律法规方面也开展了一定的研究。

为了协调地理信息共享及地理信息产业发展过程中的各种问题，需要建立高层次协调机构。1997年10月，经国务院批准，同意由原国家计委牵头，成立部际协调机构——国家地理信息协调委员会；2000年4月，更名为“国家地理空间信息协调委员会”，进一步明确了该委员会的组织形式、任务和职能。

在我国地理信息产业发展过程中，还存在诸多问题。从政策层面看，诸如市场机制、地理信息资源产权、地理信息安全与共享及标准化等问题，亟待逐步解决。业界对我国地理信息产业政策也提出过许多建议，国家测绘局高度重视地理信息产业政策问题，2006－04－10立项并启动了“我国地理信息产业发展政策研究”项目，由中国地理信息产业协会承担，组织有关专家开展研究，力图探讨发展我国地理信息产业的政策问题，提出政策建议［5］。

经过几十年的发展，我国已经拥有相当丰富的地理信息资源，数字化地理信息资源总量和可供网上共享的地理信息资源总量也在不断增加。但是从信息共享的角度看，还存在许多问题：不同种类的地理信息被不同的部门所持有，各个部门之间相互封闭，相互之间缺少应有的沟通，信息共享较少，也没有稳定的高层协调和信息共享机制［6］。分析其中的原因，主要在3个方面：第一方面是“怕”，即地理信息资源产权问题；第二方面是“缺”，即缺少维护、更新地理信息资金投入的稳定渠道，或者说投资渠道不清；第三方面是“散”，即缺乏统一计划和规划。

2 地理信息共享标准研究

2.1 国际发展简况

地理信息标准化和规范化是实现地理信息共享的前提条件之一。地理信息涉及到多学科和多部门，而不同学科和部门之间，甚至是同一个学科内部，都没有明确的或唯一的地理信息标准和规范，这样生产出的地理信息主要以本学科或本部门的应用为基本出发点，通用性差，共享困难［7］。因此，建立统一的地理信息标准和规范对实现地理信息共享尤为重要。在国际上，许多国家和组织都开展了地理信息共享标准的研究、开发和制定，较为有影响力的组织主要有ISO/TC211（International Organization for Standardization/Technical Committee 211）、OGC（Open GIS Consortium）、USGS（United States Geological Survey）、FGDC（Federal Geographic Data Committee）、CEN/TC287（Committee of European Normalization/Technical Committee）和WDC（World Data Center）等。

ISO/TC211的主要任务是针对与空间位置相关的目标或现象信息，制定出一套系列标准，即ISO 19100系列标准，用于以结构化的形式来定义、描述和管理地理信息。该工作与相关信息技术及数据标准相联系，并为使用地理空间数据进行各种开发和应用提供标准框架。ISO/TC211的标准化活动主要围绕两个核心内容：地理数据集的标准化和地理信息服务的标准化。为了实现此目标，ISO/TC211近20年来已先后确立了50多项国际标准制订项目，范围涉及到地理信息管理的方法、工具及服务等。

OGC是一个非营利的国际组织，主要致力于开放式地理信息互操作规范的研究，制定了一套空间数据表达的规范化模型，鼓励软件开发商和系统集成者坚持实施OGC的系列标准，并逐步开发出一系列符合规范的工具、数据库及其他地理信息互操作的产品，用以最大限度共享资源及信息交互［8］。为把地理信息统一到标准的应用环境中，OGC为此做了大量的工作，特别是1999年提出的地理标记语言（Geographic Markup Language，简称GML）已逐渐成为业界在未来共同遵循的标准。

USGS主要通过描述规范实现空间信息分类标准和空间数据转换标准（Spatial Data Transfer Standard，SDTS），其中SDTS是按照支持全部类型的空间数据格式来设计的。描述规范说明了有效实现SDTS的方法，它主要考虑两个实现目标：①地理空间数据的编码和解码；②完全转换所有有意义信息。

2.2 我国地理信息共享标准研究历程及问题

为解决各种地理信息生产、GIS建设和GIS应用中的矛盾，实现有效且高效的地理信息共享，地理信息标准化是极为重要的。早在20世纪80年代初，我国的GIS研究起步时，就吸取了一些国家忽视地理信息标准化的教训，将地理信息标准化和规范化作为GIS研究和发展的重要组成部分，并做了大量研究与实践工作，取得了一定的成果。多年来，我国地理信息标准化工作大体大致可分为两个主要阶段，即“七五”、“八五”期间以制定空间数据标准为核心，“九五”、“十五”、“十一五”期间则以地理信息共享标准化为主要内容，进行地理信息标准的研究与制订工作，取得了一定的进展，在一定程度上缓解了地理信息产业快速发展与地理信息国家标准制定滞后的矛盾［9］。

地理信息标准体系是地理信息标准研制中的一项非常重要的基础建设，我国从1983年以来，在部门和国家标准工作中进行过多次立项研究，终于在2007年，由国家基础地理信息中心李莉研究员主持的研究工作组，完成并通过了我国地理信息标准体系框架和我国地理信息标准体系，它对推动国家地理信息标准化将产生重要的影响［10］。虽然我国的地理信息标准化工作取得了较大的进展，但仍然存在一定的不足，主要表现在：①标准制修订仍然滞后；②标准化管理与协调机制亟待完善；③标准管理工具较少。

3 地理信息共享技术研究

3.1 概 述

随着信息技术发展，地理信息获取手段和方式有了极大进步，对异源异构的地理信息管理和共享成为当前的研究热点之一。在技术上，如何使不同的GIS软件能够迅速快捷地获取异源地理信息，并将其集成起来进行各种分析，如何使集成信息在不同系统下可互操作，以及在异构分布式数据库获取所需要的信息对于充分利用地理信息资源是非常重要的［11］。

Goodchild等强调了地理信息共享中的两个重要问题［12］：一是地理信息共享问题；二是GIS服务共享问题。从共享方式来看共享技术研究的发展，地理信息共享大致经过了“空间数据格式转换―空间数据共享平台―地理信息系统互操作－地理信息服务”几个发展阶段。

3.2 地理信息共享技术研究分析

在GIS发展早期，地理信息共享以空间数据格式转换为主。空间数据转换的内容主要包括3方面的信息［13］：①空间定位信息（实体的坐标）；②空间关系（如一条弧段的起结点、终结点、左多边形、右多边形等）；③属性数据。空间数据格式转换是最基本的地理信息共享方式，它经历了中间数据格式转化方法和标准空间数据交换格式转换方法。具广泛适用范围的数据交换标准则包括著名的SDTS、DIGEST（Digital Geographic Information Exchange Standard）、SAIF（Spatial Archive and Interchange Format）等，我国也制定了地球空间数据交换格式的国家标准CNSDTF（Chinese National Spatial Data Transfer Format）。业界还流行着一些著名软件厂商制定的交换格式，如AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等，由于广为大众所接受，也就成为了事实上的标准。此外，ISO和OGC推出的GML数据格式，也可以作为空间数据交换格式的标准，该标准成为近年来的研究热点。

空间数据共享平台的共享方式主要是指应用部门都采用一个空间数据库管理系统，这样可避免因数据转换而造成的信息损失问题。这种结构的优点是：任何一个应用程序所作的数据更新都及时地反映在数据库中，避免了数据的不一致问题［13］。目前这种共享方式实现起来比较困难。

空间数据转换方法仅从数据角度去考虑共享，是数据的集成，而没有考虑空间数据处理功能方面。地理信息系统互操作对系统而言，系统要能够彼此更安全地获取和处理对方的数据；对用户而言，用户则能够方便地查询到所需的信息，并能方便地使用各种不同类型和格式的数据；对信息管理者来说，他们要能够很好地管理信息，并将资源充分地提供给用户［14］。GIS的互操作要处理很多一致性问题，并且存在很多地理信息标准化问题［15］，如用数据定义语言对地理数据的描述与建模、地理数据的查询与操作、地理数据的转换与共享、元数据、参考系统、空间模型、拓扑模型、空间功能描述等［16－17］。为此，UCGIS（University Consortium for Geographic Information Science）为GIS的互操作性研究提出短期和长远计划［18］。NCGIA（National Center of Geographic Information Analysis）也致力于研讨GIS的互操作性问题［19］。

地理信息服务要求地理信息系统由面向数据转变为面向服务，将地理信息系统划分为若干个完成特定功能的服务，这些服务可以独立存在，需要时可以任意组合，以适应地理信息系统集成的要求［20］。地理信息服务将地理信息的复杂性封装起来，通过接口向用户提供各种数据或处理服务。进入21世纪以来，Web Services技术获得了巨大的发展，面 向 服 务 的 架 构（Service－Oriented Architecture，SOA）的Web Services技术使得Internet不再仅是传输数据的平台，而且也是传递服务的平台，并由此导致了GIS Web服务的诞生。W3C（World Wide Web Consortium）将SOA定义为：“一种应用程序体系结构，在这种体系结构中，所有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程”。从概念的角度，IBM对SOA的定义是最为全面的，即SOA是一种构造分布式系统的方法，它将业务应用功能以服务的形式提供给最终用户应用或其他服务。基于Web Services的SOA体系结构基于3种角色：服务提供者（Service Provider）、服务注册中心（Service Registry）、服务请求者（Service Requestor），角色之间交互涉及发布、查找和绑定操作，和操作一起作用于Web Services组件，即Web Services软件模块及其描述。

4 结论与展望

对于地理信息共享的研究，国内外均从地理信息共享的管理、标准和技术方面进行了大量的研究，在理论上和实践上均取得了许多成果。虽然各个国家在如何形成一个良好的地理信息共享环境上都做出了不懈的努力，但在这方面的研究大多是关注某个特定的方面，而没有进行全面的研究。目前，许多国家投资的科研和信息化项目完成之后，作为项目成果一部分的数据成为个人或小集体财产的现象不乏存在。数据“壁垒”导致许多重复性的工作，既造成浪费，又延误时间，这些都严重妨碍了社会、经济和科技现代化的进程。为了解决这些问题，就需要全面综合地对地理信息共享进行研究，即必须为地理信息共享营造一个新的环境和基础。这个环境包括政策、法律与管理、标准和以网络化为特点的技术手段，或者称作由地理信息共享的政策、法律与管理环境（或统称为管理环境）、标准环境和技术环境3部分所组成的地理信息共享的整体环境。营造这个环境，就是为地理信息在部门间、区域间、全国范围乃至全球的共享，准备了必要的前提和关键的基础条件。因此，实现地理信息共享的最关键一步是营造一个良好的地理信息共享环境，它包括管理、标准和技术的共享环境。不具备这个信息共享的环境，地理信息共享仅是一个概念，不可能成为现实。基于此，笔者认为地理信息共享的研究趋势主要有：①地理信息共享标准体系；②智能化的地理信息自动综合；③自发地理信息（Volunteered Geographic Information，VGI）的数据清理、质量控制与数据管理；④异构网络环境下多源多维地理信息的快速获取、集成与应用；⑤按需服务的地理信息共享模式研究；⑥地理信息共享的非技术理论基础框架；⑦地理信息共享过程中的权、责、利的深入研究；⑧地理信息共享行为研究。

［1］何建邦，柯正谊，吴平生，等.国家地理信息共享政策框架意见［J］.资源科学，2001，23（1）：17－22.

［2］余旭.基于GML3.1的空间数据共享研究［D］.武汉：武汉大学，2005.

［3］闾国年，张书亮，王永君，等.地理信息共享技术［M］.北京：科学出版社，2007.

［4］何建邦，吴平生，胡志勇，等.对制定我国地理信息系统政策的建议［J］.地理信息世界，1999（3）：1－5.

［5］中国地理信息产业政策研究组.中国地理信息产业政策研究［M］.北京：测绘出版社，2007.

［6］陈常松.地理信息共享的理论与政策研究［M］.北京：科学出版社，2003.

［7］蒋景曈，刘若梅.国外GIS标准化进展和我国的对策［J］.遥感信息，1996（3）：19－22.

［8］韩海洋，龚健雅.开放地理信息系统的内涵与地理信息互操作性的实现［J］.测绘通报，1999（6）：22－28.

［9］何建邦，蒋景曈.我国地理信息标准化工作的回顾与思考［J］.测绘科学，2006，31（5）：9－12.

［10］余旭，张兴福，王国辉，等.我国地理信息标准化综述［J］.测绘工程，2010，19（6）：1－3.

［11］龚健雅.当代地理信息系统进展综述［J］.测绘与空间地理信息，2004，27（1）：5－11.

［12］GOODCHILD M F，EGENHOFER M J，FEGEAS R，et al.Interoperating Geographic Information Systems［M］.Boston：Kluwer Academic Publishers，1999.

［13］龚健雅，杜道生，李清泉，等.当代地理信息技术［M］.北京：科学出版社，2004.

［14］陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论［M］.北京：科学出版社，1999.

［15］BARTELME N.Geoinformatik：Modelle，Strukturen，Funktionen［M］.Berlin：Springer Verlag，1995.

［16］HUBER M，SCHNEIDER D.Spatial data standards in view of models of space and the functions operating on them［J］.Computers ＆Geosciences，1999，25：25－38.

［17］KELLER SF.Modeling and sharing geographic data with INTERLIS［J］.Computers ＆Geosciences，1999，25：49－59.

［18］UCGIS.Interoperability of Geographic Information［EB/OL］.http://www.ucgis.org/，1998.

［19］NCGIA.International Conference and Workshop on Interoperating Geographic Information Systems－in－terop’97［EB/OL］.http://www.ncgia.ucsb.edu，1997.

［20］贾文珏.分布式GIS服务链集成关键技术［D］.武汉：武汉大学，2005.