Стандартизация в области дзз и гис

Органами стандартизации в области создания ГИС являются:

• Международная организация по стандартизации (ISO), главными стандартами ISO является серия 19100 (27 действующих стандартов), разработанная Техническим комитетом 211 (ISO/TC211) "Географическая информация / Геоматика";

• Открытый консорциум по геоинформационным технологиям - Open GIS Consortium Inc.- OGC, (http://www.opengeospatial.org), основными стандартами OGC являются картографические сервисы (WMS, WFS, др.);

• Международный комитет по ДЗЗ CEOS (Committee on Earth Observation Satellites) - CEOS ICF, 2002; CEOS WGD 1989;

• Международное общество по дистанционному зондированию и фотограмметрии ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing) - ISPRS-ITS;

• В России - Федеральная служба по техническому регулированию (Ростехрегулирование) комитеты ТК 394 «Географическая информация/Геоматика» как аналог комитета ISO/TC 211 «Geographic information/Geomatics» (функционирует на базе Госгисцентра в области цифрового картографирования и создания ГИС), ТК 22 «Информационные технологии» (НИИ «Восход») и ТК 404 «Геодезия и картография» (ЦНИИГАиК), подкомитет 51 "Геоинформационные технологии" Технического комитета 22 "Информационные технологии" (29 НИИ Министерства обороны РФ).

Перечень стандартов включает:

1. ISO 19101-2 Reference model - Part 2: Imagery (модель стандартизации для изображений);

2. ISO 19105 Conformance and testing. ГОСТ Р ИСО 19105-2003 "Географическая информация. Соответствие и тестирование";

3. ISO 19107 Spatial schema - принципы компьютерного представления географической информации (пространственные характеристики объектов);

4. ISO 19108 Temporal schema (временные характеристики объектов);

5. ISO 19111 Spatial referencing by coordinates (пространственная привязка посредством координат);

6. ISO 19112 Spatial referencing by geographic identifiers (пространственная привязка посредством географических идентификаторов);

7. ISO 19113 Quality principles. ГОСТ Р ИСО 19113-2003 "Географическая информация. Принципы оценки качества";

8. ISO 19114 Quality evaluation procedures (процедуры оценки качества);

9. ISO 19115-2 - Metadata - Part 2: Extensions for imagery and gridded data (дополнительные метаданные для изображений и растров);

10. ISO 19115-3 - Metadata - Part 3: Raster classes and elements;

11. ISO 19121 - Imagery and gridded data (изображения и растр);

12. ISO 19122 Qualification and Certification of Personnel (квалификация и сертификация персонала в области геоинформатики).

13. ISO 19123 Schema for coverage geometry and functions - базовый стандарт (схема для геометрии и функций покрытий);

14. ISO 19129 Imagery, gridded and coverage data framework;

15. ISO 19130 Sensor and data models for imagery and gridded data (модели данных для изображений и растровых данных);

16. ISO 19136 Geography Markup Language (GML) — словарь XML, определенный OGC для описания географических данных;

17. ISO 19138 Data quality measures (меры качества данных);

18. ISO 19139 Metadata - XML schema implementation - запись метаданных с помощью XML;

19. FGDC-STD-012-2002 Content Standard for Digital Geospatial Metadata: Extensions for Remote Sensing Meta-data;

20. HDF-EOS (Hierarchical Data Format - Earth Observing System) - формат пространственных данных;

21. ГОСТ Р 50828 95 "Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования";

22. ГОСТ Р 51353-99 "Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание";

23. ГОСТ Р 51605 2000 "Карты цифровые топографические. Общие требования";

24. ГОСТ Р 51606-2000 "Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации. Общие требования";

25. ГОСТ Р 51607-2000 "Карты цифровые топографические. Правила цифрового описания картографической информации. Общие требования";

26. ГОСТ Р 51608-2000 "Карты цифровые топографические. Требования к качеству";

27. ГОСТ Р 51833-2001 "Фотограмметрия. Термины и определения";

28. ГОСТ Р 52055-2003 "Геоинформационное картографирование. Пространственные модели местности. Общие требования";

29. ГОСТ Р 52155-2003 "Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования";

30. ГОСТ Р 52293-2004 "Геоинформационное картографирование. Система электронных карт. Карты электронные топографические. Общие требования";

31. ГОСТ Р 52438-2005 Географические информационные системы. Термины и определения;

32. ГОСТ Р 52439-2005 Модели местности цифровые. Каталог объектов местности. Требования к составу;

33. ГОСТ Р 52440-2005 Модели местности цифровые. Общие требования;

34. ГОСТ Р 52571-2006 Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования;

35. ГОСТ Р 52572-2006 Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования;

36. ГОСТ Р 52573-2006 Географическая информация. Метаданные.

Рекомендации OGS являются стандартами «де факто». OGS разрабатывает стандарты в следующих направлениях:

• Web Processing Service (WPS) – веб-службы геообработки;

• Web 3D Service (Web3D) – веб-службы трехмерной визуализации;

• Imagery Metadata (IMGM) – стандартное XML-кодирование метаданных изображений;

• Geospatial Portal Reference Architecture (Portal Architecture) – стандартная архитектура геоинформационных порталов;

• Geolinking Service (GLS) – географическое связывание, позволяющее в реальном времени отображать на картах WMS данные из непространственных БД, содержащих ссылки на географические объекты;

• GML in JPEG 2000 for Geographic Imagery (GMLJPEG) – встраивание информации на GML в файлы формата JPEG 2000;

GML это словарь XML данных для инфраструктуры GeoWeb, дающий устройствам, подключенным к Интернет, доступ к географической информации. GML имеет набор примитивов, который используется для создания схем, этот набор включает в себя свойства, геометрию, систему ссылок на координаты, время, динамические особенности, слои, единицы измерения, правила описания стилей карты.

OGC работает над следующими направлениями развития картографических сервисов [http://www.opengeospatial.org/standards/requests/74]:

• обнаружение, отслеживание и создание закладок движущихся объектов на видео с помощью Sensor Web Enablement (SWE) и других стандартов OGC;

• использование наблюдений за поверхностью Земли;

• поддержка синхронизации и обновления геопространственных данных по иерархической инфраструктуре пространственных данных;

• использование KML (Google);

• предоставление, фильтрация и обновление аэронавигационной информации;

• использование покрытий для прогнозов погоды и радиолокационных данных;

• управление единицами измерений.

Язык KML является дополнением GML. GML лишь описывает географические данные, в то время как KML отвечает за их отображение, поэтому KML может нести в себе GML данные. Свойства отображения GML можно настроить и без KML.

ОАО "НИИ точных приборов" разработало "Профиль метаданных Единого банка географических данных (ЕБГД) на основе стандартов ISO 19115, ISO 19115-2 и ISO 19139". Он предназначен для описания данных ДЗЗ и других пространственных данных. Профиль метаданных ЕБГД применяется при организации хранения метаданных, а также при реализации протоколов обмена метаданными между центрами Единой территориально-распределенной информационной системы дистанционного зондирования земли (ЕТРИС ДЗЗ) и информационными системами других организаций, рис.1. Профиль метаданных ЕБГД позволяет описывать (каталогизировать) такие пространственные данные, как космические и авиационные снимки, электронные карты в различных формах представления, цифровые модели рельефа и матрицы высот, текстовые документы, цифровые и аналоговые видеоматериалы и т.д. Также состав профиля может быть расширен аспектами, отсутствующими в стандарте, но необходимыми для его применения [http://www.niitp.ru/component/content/article/41-ebgd, 1-3].

Рисунок 1 - Модель метаданных ЕБГД

FGDC (США) разработал стандарт Spatial Data Transfer Standard (SDTS), включающий профиль растровых данных. Стандарт SDTS утвержден FGDC как официальный формат обмена пространственными данными. Этот стандарт специфицирует не только типы пространственных объектов, их структуру и отношения, но и значения отдельных атрибутов. Такая подробная спецификация обеспечивает возможность прямого обмена данными при их однозначной интерпретации.

Обменные форматы должны ориентироваться не на скорость чтения/записи, а на полноту всестороннего описания пространственных явлений и объектов. Обменных форматов должно быть два, один для данных в векторном представлении и другой для данных в растровом представлении.

Примером спецификации для обмена векторными данными является формат Shape-файла фирмы ESRI. Это спецификация формата для хранения простых пространственных объектов. Благодаря открытости и простоте эта спецификация приобрела широкую популярность и часто используется для обмена пространственными данными в векторном представлении. Двоичный формат записи обеспечивает быстродействие работы с данными, благодаря чему он используется как внутренний формат в некоторых продуктах. Shape-файл не играет роль основного обменного формата, поскольку он не поддерживает многие концепции организации пространственных данных, например, топологию.

Для растровых данных стандартом обмена де-факто стал формат GeoTIFF. Этот формат позволяет хранить данные любого типа (целочисленные, с плавающей точкой) с любым числом каналов. GeoTIFF основан на спецификации Tagged Image File Format (TIFF), разработанной консорциумом ведущих производителей аппаратного и программного обеспечения для получения и работы с изображениями. Спецификация GeoTIFF добавляет к базовому формату TIFF теги географической привязки изображения. В спецификации TIFF выделены следующие классы изображений: — бинарные — Class B, черно-белые графические элементы; — в градациях серого — Class G, черно-белые фотоснимки; — индексные — Class P, цветные графические элементы; — полноцветные — Class R, цветные фотоснимки; — факсимильные — Class F, факсы; — цветоделенные — Class S, полиграфические данные; — цветоразностные — Class Y, видеоэлементы. Для ДДЗ используются классы G (панхроматические снимки) и R (многозональные снимки). Заметным ограничением формата является предельный размер файла изображения 4 Гбайт, отсутствие поддержки атрибутов и стандартных метаданных. Преимущества формата в гибкости, возможности непосредственного использования в программных пакетах (без импорта), интеграции со средствами обработки изображений негеографического назначения.

Проекты Яндекса используют для обмена географическими данными формат YMapsML. основанный на XML. Данные в формате YMapsML могут быть обработаны программными средствами, работающими с GML третьей версии. Для получения данных в формате GML можно использовать сервис экспорта Яндекс (YMapsML).

Компания Google предложила использовать новый графический формат - WebP (.webp), позволяющий сжимать изображения более эффективно по сравнению с наиболее популярным на сегодняшний день форматом JPEG. WebP использует кодирование с предсказанием. В процессе обработки компьютер берет данные с соседних блоков пикселей изображения для того, чтобы рассчитать (спрогнозировать) значения для следующих блоков. Затем выполняется кодирование разницы между реальными и рассчитанными значениями. Данная разница, как правило, содержит большое число нулей и легко поддается компрессии. Формат WebP способен обеспечить 40-процентную экономию по сравнению с форматом JPEG.

Для обмена пространственными данными можно использовать формат GeoRSS. Пример готового документа GeoRSS представлен ниже:

<feed xmlns="http://www.w3.org/2005/Atom"

xmlns:georss="http://www.georss.org/georss">

<title>scribble</title>

<id>http://example.com/atom</id>

<author><name>Christopher Schmidt</name></author>

<entry>

<id>http://example.com/19.atom</id>

<link href="http://example.com/19.html"/>

<title>Feature #19</title>

<content type="html">Some content.</content>

<georss:line>

23.1811523438 -159.609375

22.5 -161.564941406

20.654296875 -160.422363281

18.4350585938 -156.247558594

18.3471679688 -154.731445312

19.951171875 -153.588867188

21.8188476562 -155.983886719

23.02734375 -158.994140625

23.0932617188 -159.631347656

</georss:line>

</entry>

</feed>

RSS, включенный в GML c привязкой ко времени, представляется с.о.:

<item>

<title>FLIGHT 1003</title>

<link>http://flightdata/...</link>

<description>FLIGHT 1003 to BOS</description>

<guid isPermaLink="false">dl1003</guid>

<pubDate>Wed, 06 Jun 2007 18:53:36 GMT</pubDate>

<gml:TimePeriod>

<gml:relatedTime>

<gml:TimePeriod gml:id="time-0A05000263007CS.0.0.TKF">

<gml:beginPosition>2006-06-16T07:45:00.000Z</gml:beginPosition>

<gml:endPosition>2006-06-16T07:45:00.000Z</gml:endPosition>

</gml:TimePeriod>

</gml:relatedTime>

<gml:relatedTime>

<gml:TimePeriod gml:id="time-0A05000263007CS.0.1.ORB">

<gml:beginPosition>2006-06-16T08:00:00.000Z</gml:beginPosition>

<gml:endPosition>2006-06-16T09:00:00.000Z</gml:endPosition>

</gml:TimePeriod>

</gml:relatedTime>

<gml:relatedTime>

<gml:TimePeriod gml:id="time-0A05000263007CS.0.2.LND">

<gml:beginPosition>2006-06-16T09:13:00.000Z</gml:beginPosition>

<gml:endPosition>2006-06-16T09:13:00.000Z</gml:endPosition>

</gml:TimePeriod>

</gml:relatedTime>

<gml:beginPosition>2006-06-16T07:45:00.000Z</gml:beginPosition>

<gml:endPosition>2006-06-16T09:13:00.000Z</gml:endPosition>

</gml:TimePeriod>

<georss:where>

<gml:LineString>

<gml:pointProperty>

<gml:Point gml:id="point-0A05000263007CS.0.0.TKF">

<gml:pos srsName="WGS84(DD)">36.235 -115.03333333333333</gml:pos>

</gml:Point>

</gml:pointProperty>

<gml:pointProperty>

<gml:Point gml:id="point-0A05000263007CS.0.1.ORB">

<gml:pos srsName="WGS84(DD)">37.65356495497155 -114.5048399056895</gml:pos>

</gml:Point>

</gml:pointProperty>

<gml:pointProperty>

<gml:Point gml:id="point-0A05000263007CS.0.2.LND">

<gml:pos srsName="WGS84(DD)">36.235 -115.03333333333333</gml:pos>

</gml:Point>

</gml:pointProperty>

</gml:LineString>

</georss:where>

</item>