第八講空間元數(shù)據(jù)1、元數(shù)據(jù)的基本概念2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) 3、元數(shù)據(jù)的表達(dá)4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng)5、元數(shù)據(jù)應(yīng)用1、元數(shù)據(jù)的基本概念元數(shù)據(jù)(Metadata)是關(guān)于數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)集的說(shuō)明或描述。在地理信息系統(tǒng)中用于描述地理數(shù)據(jù)集的內(nèi)容，質(zhì)量等數(shù)據(jù)的一些特征。它可以幫助人們查找和理解數(shù)據(jù)。

1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——實(shí)例元數(shù)據(jù)并不是一個(gè)新的概念，以下各例均可以看成是元數(shù)據(jù)：傳統(tǒng)的圖書(shū)館卡片

出版圖書(shū)的版權(quán)說(shuō)明

磁盤(pán)的標(biāo)簽

紙制地圖的元數(shù)據(jù)表示為：地圖類型、地圖圖例、圖名、空間參照系統(tǒng)和圖廓坐標(biāo)地圖內(nèi)容說(shuō)明、比率尺和精度、編制出版單位日期或更新日期、銷(xiāo)售信息

…1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)我們所討論的元數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)的，這不同于以往的元數(shù)據(jù)。它應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，以便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)確、高效與充分的開(kāi)發(fā)與利用，不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)，其元數(shù)據(jù)的內(nèi)容會(huì)有很大差異。通過(guò)元數(shù)據(jù)可以檢索、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以有效利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理和二次開(kāi)發(fā)等。

科學(xué)界關(guān)于元數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)的共同點(diǎn)是：元數(shù)據(jù)的目的就是促進(jìn)數(shù)據(jù)集的高效利用，并為計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）服務(wù)。

1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——空間元數(shù)據(jù)空間元數(shù)據(jù)（GeoMetadata），是關(guān)于地理相關(guān)數(shù)據(jù)和信息資源的描述性信息。它通過(guò)對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件、位置和其他特征進(jìn)行描述與說(shuō)明，幫助和促進(jìn)人們有效地定位、評(píng)價(jià)、比較、獲取和使用地理相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)空間數(shù)據(jù)某一特征的描述，稱為一個(gè)空間元數(shù)據(jù)項(xiàng)。

空間元數(shù)據(jù)是一個(gè)由若干復(fù)雜或簡(jiǎn)單的元數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的集合?？臻g元數(shù)據(jù)是對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的一個(gè)抽象映射。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，空間元數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)是對(duì)地理空間實(shí)體不同抽象層次的描述，是對(duì)地理信息的不同深度的表達(dá)，它們統(tǒng)一于它們所反映的客觀內(nèi)容。

1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——空間元數(shù)據(jù)概念列舉空間數(shù)據(jù)(GeospatialData)：用于確定具有自然特征或者人工建筑特征的地理實(shí)體的地理位置、屬性及其邊界的信息；類型(Type)：在元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中，數(shù)據(jù)類型指該數(shù)據(jù)能接收的值的類型；對(duì)象(Object)：對(duì)地理實(shí)體的部分或整體的數(shù)字表達(dá)；實(shí)體類型(EntityType)：對(duì)于具有相似地理特征的地理實(shí)體集合的定義和描述；點(diǎn)(Point)：用于位置確定的零維地理對(duì)象；結(jié)點(diǎn)(Node)：拓?fù)溥B接兩個(gè)或多個(gè)鏈或環(huán)的一維對(duì)象；標(biāo)識(shí)點(diǎn)(LabelPoint)：顯示地圖后圖表時(shí)用于特征標(biāo)識(shí)的參考點(diǎn)；線(Line)：一維對(duì)象的一般術(shù)語(yǔ)；線段(LineSegment)：兩個(gè)點(diǎn)之間的直線段；串(String)：由相互連接的一系列線段組成的沒(méi)有分支線段的序列，它可與自身或與其它線相切；弧(Arc)：由數(shù)學(xué)表達(dá)式確定的點(diǎn)集組成的弧狀曲線；鏈(Link)：兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)；鏈環(huán)(Chain)：非相切線段或由結(jié)點(diǎn)區(qū)分的弧段構(gòu)成的有方向無(wú)分支序列；環(huán)(Ring)：封閉狀不相切鏈環(huán)或弧段序列；多邊形(Ploygon)：在二維平面中由封閉弧段包圍的區(qū)域；1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——空間元數(shù)據(jù)概念列舉（續(xù)一）外多邊形(UniversePolygon)：數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)最外側(cè)的多邊形，其面積是其它所有多邊形的面積之和；內(nèi)部區(qū)域(InteriorArea)：不包括其邊界的區(qū)域；格網(wǎng)(Grid)：組成一規(guī)則或近似規(guī)則的棋盤(pán)狀鑲嵌表面的格網(wǎng)集合，或者組成一規(guī)則或近似規(guī)則的棋盤(pán)狀鑲嵌的點(diǎn)集合；格網(wǎng)單元(GridCell)：表示格網(wǎng)最小分為要素的二維對(duì)象；矢量(Vector)：有方向線的組合；柵格(Raster)：同一格網(wǎng)或數(shù)字影像的一個(gè)或多個(gè)疊加層；像元(Pixel)：二維圖形要素，它是數(shù)學(xué)影像最小要素；柵格對(duì)象(RasterObject)：一個(gè)或多個(gè)影象或格網(wǎng)，每個(gè)影象或格網(wǎng)表示一個(gè)數(shù)據(jù)層，各層之間相應(yīng)的格網(wǎng)單元或像元一致且相互套準(zhǔn)；圖形(Graph)：與預(yù)定義的限制規(guī)則一致的零維（如node）、一維(link或chain)和二維(T多邊形)有拓?fù)湎嚓P(guān)的對(duì)象集；數(shù)據(jù)層(Layer)：集成到一起的面域分布空間數(shù)據(jù)集，它用于表示一個(gè)主體中的實(shí)體，或者有一公共屬性或?qū)傩灾档目臻g對(duì)象的聯(lián)合；層(Stratum)：在有序系統(tǒng)中數(shù)據(jù)層、級(jí)別或梯度序列；緯度(Latitude)：在中央經(jīng)線上度量，以角度單位度量離開(kāi)赤道的距離；經(jīng)度(Longitude)：經(jīng)線面到格林尼治中央經(jīng)線面的角度距離；1、元數(shù)據(jù)的基本概念 ——空間元數(shù)據(jù)概念列舉（續(xù)二）經(jīng)圈(Meridian)：穿過(guò)地球兩極的地球的大圓圈；坐標(biāo)(Ordinate)：在笛卡爾坐標(biāo)系中沿平行于X軸和Y軸測(cè)量的坐標(biāo)值；投影(Projection)：將地球球面坐標(biāo)中的空間特征（集）轉(zhuǎn)化到平面坐標(biāo)體系時(shí)使用的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化方法；投影參數(shù)(ProjectionParameters)：對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行投影操作時(shí)用于控制投影誤差、變形實(shí)際分布的參考特征；地圖(Map)：空間現(xiàn)象的空間表征，通常以平面圖形表示；現(xiàn)象(Phenomenon)：事實(shí)、發(fā)生的事件、狀態(tài)等；分辨率(Resolution)：由涉及到或使用的測(cè)量工具或分析方法能區(qū)分開(kāi)的兩個(gè)獨(dú)立測(cè)量或計(jì)算的值的最小差值；質(zhì)量(Quality)：數(shù)據(jù)符合一定使用要求的基本或獨(dú)特的性質(zhì)；詳述(Explicit)：由一對(duì)數(shù)或三個(gè)數(shù)分別直接描述水平位置和三維位置的方法；介質(zhì)(Media)：用于記錄、存儲(chǔ)或傳遞數(shù)據(jù)的物理設(shè)備。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的內(nèi)容元數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括：對(duì)數(shù)據(jù)集的描述；對(duì)數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)序代（數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史）等的說(shuō)明；對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、元數(shù)據(jù)的比例尺等；對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說(shuō)明，如量綱的轉(zhuǎn)換等；對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新、集成等的說(shuō)明。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——空間元數(shù)據(jù)的內(nèi)容

確定一套地理空間數(shù)據(jù)的存在性及其位置確定一套地理空間數(shù)據(jù)對(duì)某種應(yīng)用的適宜性確定獲取一套地理空間數(shù)據(jù)的手段確定成功地轉(zhuǎn)換一套地理空間數(shù)據(jù)的方法和途徑確定一套地理空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表達(dá)方法確定一套地理空間數(shù)據(jù)的使用方法

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2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的分類（按內(nèi)容劃分）科研型元數(shù)據(jù)：這類元數(shù)據(jù)的任務(wù)是幫助科研工作者高效獲取所需數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)源名稱、作者、主體內(nèi)容等傳統(tǒng)的、圖書(shū)管理式的元數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系。評(píng)估型元數(shù)據(jù)：主要服務(wù)于數(shù)據(jù)利用的評(píng)價(jià)，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)最初收集情況、收集數(shù)據(jù)所用的儀器、數(shù)據(jù)獲取的方法和依據(jù)、數(shù)據(jù)處理過(guò)程和算法、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、采樣方法、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的可信度、數(shù)據(jù)潛在應(yīng)用領(lǐng)域等。模型元數(shù)據(jù)：用于描述數(shù)據(jù)模型的元數(shù)據(jù)與描述數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)上大致相同，其內(nèi)容包括模型名稱、模型類型、建模過(guò)程、模型參數(shù)、邊界條件、作者、引用模型描述、建模使用軟件、模型輸出等。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的分類（按對(duì)象劃分）數(shù)據(jù)層元數(shù)據(jù)：指描述數(shù)據(jù)集中每個(gè)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括日期郵戳、位置戳、量綱、注釋、誤差標(biāo)識(shí)、縮略標(biāo)識(shí)、存在問(wèn)題標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)處理過(guò)程等。屬性元數(shù)據(jù)：是關(guān)于屬性數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括為表達(dá)數(shù)據(jù)及其含義所建的數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)處理規(guī)則（協(xié)議），如采樣說(shuō)明、數(shù)據(jù)傳輸線路及代數(shù)編碼等。實(shí)體元數(shù)據(jù)：是描述整個(gè)數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)集區(qū)域采樣原則、數(shù)據(jù)庫(kù)的有效期、數(shù)據(jù)時(shí)間跨度等。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的分類（按系統(tǒng)作用劃分）系統(tǒng)級(jí)別元數(shù)據(jù)：指用于實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)特征或管理文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的信息，如訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)間、數(shù)據(jù)的大小、在存儲(chǔ)級(jí)別中的當(dāng)前位置、如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊以保證服務(wù)控制質(zhì)量等。應(yīng)用層元數(shù)據(jù)：指有助于用戶查找、評(píng)估、訪問(wèn)和管理數(shù)據(jù)等與數(shù)據(jù)用戶有關(guān)的信息，如文本文件內(nèi)容的摘要信息、圖形快照、描述與其它數(shù)據(jù)文件相關(guān)關(guān)系的信息。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的分類（按作用劃分）說(shuō)明元數(shù)據(jù)：是為用戶使用數(shù)據(jù)服務(wù)的元數(shù)據(jù)。它一般用自然語(yǔ)言表達(dá)，如源數(shù)據(jù)覆蓋的空間范圍、源數(shù)據(jù)圖的投影方式及比例尺的大小、數(shù)據(jù)集說(shuō)明文件等，這類元數(shù)據(jù)多為描述性信息，側(cè)重于數(shù)據(jù)庫(kù)的說(shuō)明?？刂圃獢?shù)據(jù)：是用于計(jì)算機(jī)操作流程控制的元數(shù)據(jù)，這類元數(shù)據(jù)由一定的關(guān)鍵詞和特定的句法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索文件、檢索中與目標(biāo)匹配方法、目標(biāo)的檢索和顯示、分析查詢結(jié)果排列顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的集成、根據(jù)索引項(xiàng)把數(shù)據(jù)繪制成圖、數(shù)據(jù)模型的建設(shè)和利用等。這類元數(shù)據(jù)主要是與數(shù)據(jù)庫(kù)操作有關(guān)的方法。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——建立元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的必要性空間數(shù)據(jù)是一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。它涉及到對(duì)于空間特征的描述，也涉及到對(duì)于屬性特征及其它們之間關(guān)系的描述，所以空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立是項(xiàng)復(fù)雜的工作；由于種種原因，某些數(shù)據(jù)組織或數(shù)據(jù)用戶開(kāi)發(fā)出來(lái)的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)很難為地學(xué)界所廣泛接受。但空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的前提和保證，只有建立起規(guī)范的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)才能有效利用空間數(shù)據(jù)。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，人們對(duì)于空間元數(shù)據(jù)的研究已形成了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)聯(lián)邦數(shù)據(jù)委員會(huì)（FGDC）的空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO/TC211）的空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從不同側(cè)面對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較詳細(xì)的描述。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)(FederalCongraphicDataCommittee，F(xiàn)GDC)成立于1990年，由來(lái)自16個(gè)單位的17位專家組成。1994年8月FGDC通過(guò)并發(fā)布第一版CSDGM。此后，美國(guó)聯(lián)邦政府內(nèi)外的許多單位根據(jù)12906號(hào)總統(tǒng)令的要求，從1995年開(kāi)始執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。FDGC于1997年完成了第二版CSDGM，并于1998年6月認(rèn)可了該標(biāo)準(zhǔn)（FGDC－STD－001－1998）。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)最新的FGDC的用戶手冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)中定義了三類元素：子集（Sectoins）：標(biāo)準(zhǔn)中主要的章節(jié)被稱為子集，其實(shí)它也是復(fù)合元素。復(fù)合元素（CompoundElement）：一組相關(guān)的數(shù)據(jù)元素或者其它復(fù)合元素。

數(shù)據(jù)元素（DataElement）：從邏輯上不可再分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

每個(gè)元素可以是必選的，可選的，或者是一定條件下可選的（如元數(shù)據(jù)的實(shí)例包含了某個(gè)子集、復(fù)合元素或具有了某個(gè)屬性，就必須提供信息）。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) FGDC元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)子集的示意圖

其中1到7是主要子集，而8到10屬于次要子集，它們不能單獨(dú)存在，只能在主要子集中被引用。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信息項(xiàng)說(shuō)明標(biāo)識(shí)信息(Identification)是關(guān)于數(shù)據(jù)集的基本信息。主要包括：引用，描述信息，狀態(tài)信息，空間范圍，關(guān)鍵詞，訪問(wèn)限制，使用限制等。數(shù)據(jù)質(zhì)量信息（DataQuality）

對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行總體評(píng)價(jià)的信息。包括屬性精度，邏輯可靠性報(bào)告，完整性報(bào)告，位置精度，繼承信息(數(shù)據(jù)源+處理步驟)等。

空間數(shù)據(jù)表示信息（SpatialDataOrganization）

數(shù)據(jù)集中空間信息的組織方法。由空間表示類型，矢量空間表示信息，柵格空間表示信息等組成。

空間參照系信息(SpatialReference)數(shù)據(jù)集中坐標(biāo)的參考框架以及編碼方式的描述，是反映現(xiàn)實(shí)世界和地理數(shù)字世界之間關(guān)系的通道。包括平面坐標(biāo)系定義和垂直坐標(biāo)系定義。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 信息項(xiàng)說(shuō)明實(shí)體和屬性信息（EntityandAttribute）

是關(guān)于數(shù)據(jù)集內(nèi)容的細(xì)節(jié)信息，包括實(shí)體類型，它們的屬性及屬性的值域。

發(fā)行信息（Distribution）

是關(guān)于數(shù)據(jù)發(fā)行和獲取的信息。包括發(fā)行部門(mén)，數(shù)據(jù)資源描述，發(fā)行部門(mén)責(zé)任，獲取手段等。

元數(shù)據(jù)參考信息（MetadataReference）

元數(shù)據(jù)當(dāng)前狀況及其負(fù)責(zé)部門(mén)的信息，包括元數(shù)據(jù)日期信息、聯(lián)系地址，制定元數(shù)據(jù)所使用的標(biāo)準(zhǔn)、版本、限制條件、安全信息以及元數(shù)據(jù)擴(kuò)展信息等，是當(dāng)前數(shù)據(jù)集所作元數(shù)據(jù)的描述的依據(jù)。引用信息（Citation）

引用和參考數(shù)據(jù)集時(shí)所需的簡(jiǎn)要信息。包括標(biāo)題、作者信息和參考時(shí)間等。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——FGDC空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 信息項(xiàng)說(shuō)明時(shí)間范圍信息（TimePeriod）

有關(guān)事件的日期和時(shí)間信息，被主要子集的元素引用。

聯(lián)系信息（Contact）

在主要子集中被引用的有關(guān)個(gè)人或組織的聯(lián)系信息?！咀ⅰ浚好绹?guó)FGDC元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)除在美國(guó)國(guó)內(nèi)廣泛使用外，加拿大、印度等國(guó)也同等采用，作為各自的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。ISO/TC211利用該標(biāo)準(zhǔn)文本作為基礎(chǔ)，正在制定相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——ISO/TC211空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO作為全球標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，對(duì)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題一直比較重視。1994年后期，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織面對(duì)地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)，成立了地理信息/地球信息業(yè)技術(shù)委員會(huì)，即ISO/TC211編號(hào)為15046，用于專門(mén)研究和建立一個(gè)處理與地球位置有直接或間接關(guān)系的地理對(duì)象或現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)體系。ISO/TC211的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以FGDC等現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則要求制定。其工作范圍是：定義說(shuō)明地理信息和服務(wù)所需要的信息。提供有關(guān)數(shù)字地理數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、覆蓋范圍、質(zhì)量、空間和時(shí)間模式、空間參照系統(tǒng)和發(fā)行信息。該標(biāo)準(zhǔn)適用于數(shù)據(jù)集編目、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，以及數(shù)據(jù)集的詳盡說(shuō)明。適用于地理數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)集系列、地理要素和屬性。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——ISO/TC211空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TC211于1998年9月發(fā)布了地理信息元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的草案TC21115046-15。標(biāo)準(zhǔn)

一共有400多個(gè)元素分為：必選、可選或一定條件下必選幾種，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)還提出了用戶自己擴(kuò)充元數(shù)據(jù)的方法。標(biāo)準(zhǔn)中定義了兩級(jí)元數(shù)據(jù)：一級(jí)元數(shù)據(jù)：主要用于支持?jǐn)?shù)據(jù)編目和空間信息交換中心的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)，包含了53個(gè)元數(shù)據(jù)元素。二級(jí)元數(shù)據(jù)：提供了更完全的數(shù)據(jù)集描述，包含了13種類型的元數(shù)據(jù)。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——ISO/TC211空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)元數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)信息(Identificationinformation)數(shù)據(jù)質(zhì)量信息（DataQualityinformation）譜系信息(Lineageinformation)空間數(shù)據(jù)表示(Spatialdatarepresentation)參考系統(tǒng)信息（Referencesysteminformation）

特征目錄信息（Featurecatalogueinformation）

發(fā)布信息(Distributioninformation)元數(shù)據(jù)參考信息(Metadatareferenceinformation)引用信息（Citationinformation）

數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)者信息（Responsiblepartyinformation）

地址信息（Addressinformation）

范圍信息(Extentinformation)在線資源信息（

On-lineresourceinformation）

其中前8個(gè)是元數(shù)據(jù)的子集而后5個(gè)是可重復(fù)的實(shí)體，它們不能單獨(dú)使用，總是作為一個(gè)單元出現(xiàn)在8個(gè)子集中。

2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——ISO/TC211空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO/TC211空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是至今最完整、也是最為復(fù)雜的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方案。另外，還有一個(gè)英國(guó)Dublin元數(shù)據(jù)核心標(biāo)準(zhǔn)。它是1995年3月由有關(guān)圖書(shū)館、數(shù)字圖書(shū)館、標(biāo)記語(yǔ)言等方面的專家們制定的一個(gè)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)電子資源的發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2413）。有關(guān)這一標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)室張穎碩士論文。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——我國(guó)元數(shù)據(jù)的發(fā)展與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)地理信息元數(shù)據(jù)的研究以及對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施剛剛起步。按照國(guó)家“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃“中國(guó)可持續(xù)發(fā)展信息共享示范”和“國(guó)土資源與地區(qū)經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)和國(guó)家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)研究”兩個(gè)項(xiàng)目的相關(guān)專題設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)前兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的研究分析，初步制定了項(xiàng)目?jī)?nèi)部使用的《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》和《NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)草案》。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)在元數(shù)據(jù)方面的標(biāo)準(zhǔn)主要是參考美國(guó)的FGDC地理空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是有代表性的一個(gè)。在該標(biāo)準(zhǔn)中，各個(gè)元素的選擇主要基于以下四方面來(lái)考慮:數(shù)據(jù)集的可用性數(shù)據(jù)集的適用性如何獲取數(shù)據(jù)集如何使用數(shù)據(jù)集2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)：章節(jié)部分 標(biāo)明該標(biāo)準(zhǔn)是由何樣層狀結(jié)構(gòu)組織元數(shù)據(jù)元素和復(fù)合元素。復(fù)合元素 由數(shù)據(jù)元素和其它符合元素組成，表示較高層次的概念。元素 元數(shù)據(jù)的最基本信息單元，包括元素名、定義、類型、值域、域名縮寫(xiě)。類型有integer、real、text、date、time五種。域名縮寫(xiě)由少于八個(gè)字符組成。值域指明了元素的取值范圍。日期 用不同的時(shí)間格式表示不同的公元時(shí)間段。如，公元元年到公元9999年12月31日，用YYYYMMDD表示。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)：時(shí)間 有地方時(shí)、帶時(shí)差的地方時(shí)和統(tǒng)一時(shí)三種表示。例如帶時(shí)差的地方時(shí)可以表示為HHMMSSSSshhmm，其中HHMMSSSS表示地方時(shí)，s表示時(shí)間差符號(hào)（＋/-），hhmm表示時(shí)間差的時(shí)和分。經(jīng)緯度 用十進(jìn)制小數(shù)表示經(jīng)緯度。維度在赤道以北，用＋標(biāo)明，以南用－標(biāo)明；經(jīng)度在主子午線以東用＋（或不加符號(hào)）標(biāo)明，以西用－標(biāo)明。網(wǎng)址和文件名 文件名和網(wǎng)址遵循Internet的URL規(guī)定。元素的可選條件 包括必選（Mandatory）、條件必選（Mandatory-if-Applicable）和可選（Optional）。2、元數(shù)據(jù)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn) ——NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

NREDIS信息共享元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)：產(chǎn)生規(guī)則 用于確定一個(gè)復(fù)合元素和它的下一級(jí)的數(shù)據(jù)元素和復(fù)合元素之間的關(guān)系。例如：

a=b+c：a由b和c組成；

a=[b|c]：a由b或c組成；

a=46：a由b重復(fù)4到6次組成。擴(kuò)展性 數(shù)據(jù)集生產(chǎn)者和共享用戶可以定義擴(kuò)展元素，它是不包括在標(biāo)準(zhǔn)中的元素。定義時(shí)，必須符合標(biāo)準(zhǔn)的繼承結(jié)構(gòu)，不能改變標(biāo)準(zhǔn)元素的名稱、定義。類型和域，可以定義為符合元素，也可以包括擴(kuò)展和標(biāo)準(zhǔn)元素。3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——XML和元數(shù)據(jù)現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，XML即將成為網(wǎng)上信息交換的基本格式。XML本身具有的特點(diǎn)使它很自然的成為元數(shù)據(jù)表達(dá)的基本方式（我們假定大家對(duì)XML本身已經(jīng)有了一定了解）：純文本表示，具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性

信息的內(nèi)容與信息的表示是分開(kāi)的，可滿足各種不同的需求

系統(tǒng)可以利用XML來(lái)方便地表達(dá)元數(shù)據(jù)

系統(tǒng)可以利用XML的樣式語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換和顯示

可以方便地查詢系統(tǒng)元數(shù)據(jù)

業(yè)界對(duì)XML技術(shù)有廣泛的支持

3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——DTD和XMLSchema上面已經(jīng)提到，XML的優(yōu)勢(shì)之一在于數(shù)據(jù)和描述的分離。而用來(lái)描述XML數(shù)據(jù)本身的DTD（DocumentTypeDefinition）和XMLSchema成為元數(shù)據(jù)定義的主要表達(dá)方式。DTD（DocumentTypeDefinition）

由XML1.0規(guī)范提出，它是XML文檔的文檔類型聲明段。它規(guī)定了元素的結(jié)構(gòu)和屬性列表以及元素間的邏輯關(guān)系，以對(duì)XML文檔進(jìn)行有效性檢查。

XMLSchema XMLSchema是定義XML標(biāo)記集合和應(yīng)用的元語(yǔ)言，它的功能就類似于XML1.0中的文檔類型定義(DTD)。

但是給出了更多的擴(kuò)展，而且本身也用XML表達(dá)。3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——DTD和XMLSchema數(shù)據(jù)XML數(shù)據(jù)文件Schema文件XML1.0DTD或XMLSchema內(nèi)容信息結(jié)構(gòu)和限制信息保證文檔是格式良好的保證文檔的有效性DTD、XMLSchema對(duì)XML的格式定義3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——DTD對(duì)XML文檔的定義帶有DTD定義的XML數(shù)據(jù)文件3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——XMLSchemaXMLSchema是定義XML標(biāo)記集合和應(yīng)用的元語(yǔ)言，它的功能就類似于XML1.0中的文檔類型定義(DTD)。XMLSchema中增加許多新的機(jī)制，包括可以規(guī)定元素和屬性的數(shù)據(jù)類型(比如整型，日期類型)、可以明確地支持名域，以及比DTD更為強(qiáng)大的內(nèi)容模型（包括簡(jiǎn)單類型和復(fù)雜類型）等。XMLSchema在聲明的時(shí)候使用的也是XML，而不是其它特殊的記法。這就意味著XMLSchema文檔可以被普通的XML軟件所處理，而不象DTD那樣需要特殊的工具。

3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——XMLSchema的一些概念

類型定義：簡(jiǎn)單類型定義（SimpleTypeDefinition）

復(fù)雜類型定義（ComplexTypeDefinition）

類型繼承：限制性繼承(DrivingComplexTypesfromRestriction

)

擴(kuò)展性繼承(DrivingTypesfromExtention)

元素聲明屬性聲明（AttributeDeclarations）

模型組（ModelGroup）：Sequence，Choice，All元素重復(fù)次數(shù)：minoccur

和maxoccur返回一個(gè)較為復(fù)雜的XML數(shù)據(jù)文件該數(shù)據(jù)文件的XMLSchema文件3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——XML、RDF和元數(shù)據(jù)

XML和元數(shù)據(jù)

XML的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是具有自說(shuō)明性，因?yàn)橥ㄟ^(guò)文件的DTD和XMLSchema就可以了解數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)信息――可以說(shuō)，雖然沒(méi)有直接說(shuō)DTD和XMLSchema是元數(shù)據(jù)，其實(shí)它在功能上講就是一種元數(shù)據(jù)——是關(guān)于數(shù)據(jù)集關(guān)系和數(shù)據(jù)元素限制條件的元數(shù)據(jù)，所以用它們來(lái)表示數(shù)據(jù)集間的關(guān)系顯得很自然。

RDF和元數(shù)據(jù)

RDF（ResourceDefineFramework）是一種用來(lái)描述網(wǎng)上資源的元數(shù)據(jù)描述框架，而RDFSchema可以定義RDF所須的標(biāo)簽詞匯，通過(guò)subClassOf和subPropertyOf等概念，RDFSchema不僅可以描述對(duì)象類之間的派生關(guān)系，也可以描述屬性成員上的約束關(guān)系。由于目前對(duì)RDFSchema的支持軟件明顯不如DTD和XMLSchema，在這里不再過(guò)多介紹RDF。

3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——用XML表示元數(shù)據(jù)XML1.0規(guī)范(包含了DTD的說(shuō)明)XMLSchemaRDF標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)共識(shí)元數(shù)據(jù)用戶自定義元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)利用XML來(lái)表示元數(shù)據(jù)3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——元數(shù)據(jù)表示實(shí)例下面給出了一段關(guān)于圖層元數(shù)據(jù)的DTD表達(dá)<!--空間元數(shù)據(jù)DTD表示--><!--0.空間元數(shù)據(jù)--><!ELEMENTmetadata(idinfo，dataqual?，spdoinfo?，spref?，eninfo?，distinfo?，metainfo，locate?)><!--標(biāo)識(shí)信息部分--><!--1.標(biāo)識(shí)信息：

是關(guān)于數(shù)據(jù)集的基本信息--><!ELEMENTidinfo(citeinfo，descript，timeinfo，status，spdom，keywords，accconst，useconst，ptcontac?，secinfo?)><!--1.1引用

在citeinfo中有描述--><!--1.2描述信息--><!ELEMENTdescript(EMPTY)><!ATTLISTdescriptabstractCDATA#IMPLIEDpurposeCDATA#IMPLIED>

3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——元數(shù)據(jù)表示實(shí)例（續(xù)）<!--1.3內(nèi)容時(shí)間信息--數(shù)據(jù)集內(nèi)容相應(yīng)與參考時(shí)間的時(shí)間信息，在timeinfo中有描述--><!--1.4狀態(tài)--數(shù)據(jù)集的狀態(tài)和維護(hù)信息--><!ELEMENTstatusEMPTY)><!ATTLISTstatusprogress(Complete|Inwork|Planned)“Planned”update(Continually|Daily|Weekly|Monthly|Annually|Unknown|Asneeded|Irregular|Noneplanned)“Unknown”><!--1.5空間范圍--數(shù)據(jù)集中的地理區(qū)域--><!ELEMENTspdomEMPTY><!ATTLISTspdomwestbcCDATA#REQUIREDeastbcCDATA#REQUIREDnorthbcCDATA#REQUIRED

3、元數(shù)據(jù)的表達(dá) ——元數(shù)據(jù)表示實(shí)例（續(xù)）southbcCDATA#REQUIRED><!--1.6關(guān)鍵詞—概括數(shù)據(jù)集某一方面特性的詞或短語(yǔ)--><!ELEMENTkeywordsEMPTY><!ATTLISTkeywordsthemeCDATA#IMPLIEDplaceCDATA#IMPLIEDstratumCDATA#IMPLIEDtemporalCDATA#IMPLIED><!--1.7訪問(wèn)限制--存取數(shù)據(jù)集的必要的限制和規(guī)定--><!ELEMENTaccconst(#PCDATA)><!--1.8聯(lián)系信息--可知的關(guān)于數(shù)據(jù)集的個(gè)體或團(tuán)體的聯(lián)系信息--><!ELEMENTuseconst(#PCDATA)>

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——元數(shù)據(jù)系統(tǒng)和GeoMeta

雖然利用目前一些現(xiàn)成的免費(fèi)軟件很快就可以搭建一個(gè)元數(shù)據(jù)系統(tǒng)，比如說(shuō)國(guó)內(nèi)的用戶就可以直接到國(guó)家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)站下載I-Site的相關(guān)軟件包，但其無(wú)論是在對(duì)元數(shù)據(jù)的描述能力還是存儲(chǔ)和查詢的支持都十分有限。

考慮到上面我們使用XML作為元數(shù)據(jù)的表達(dá)工具，一個(gè)能夠使用XML來(lái)描述各種層次的元數(shù)據(jù)以及基于XML進(jìn)行元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換和查詢的元數(shù)據(jù)系統(tǒng)將能夠反映基本的元數(shù)據(jù)集成操作的主要特征。以下我們將重點(diǎn)介紹實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的GeoMeta——一個(gè)基于XML的地理信息元數(shù)據(jù)系統(tǒng)。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta體系結(jié)構(gòu)Z39.50查詢處理器Z39.50服務(wù)器元數(shù)據(jù)管理器查詢處理器GeoMeta服務(wù)器文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)管理工具元數(shù)據(jù)查詢工具Z39.50客戶端GeoMeta通訊協(xié)議WEB服務(wù)器網(wǎng)關(guān)元數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器Z39.50協(xié)議Z39.50協(xié)議GeoMeta通訊協(xié)議系統(tǒng)配置工具數(shù)據(jù)庫(kù)WWWHTTPHTTPGeoMeta服務(wù)端GeoMeta客戶端通訊協(xié)議網(wǎng)關(guān)GeoMeta系統(tǒng)在參考了FGDC提供的用于建設(shè)空間信息交換中心（ClearingHouse）

的I-Site系列軟件和由BlueAngelTechnologies公司開(kāi)發(fā)的MetaStar系列產(chǎn)品后設(shè)計(jì)并部分實(shí)現(xiàn)的。主要包括服務(wù)器端的GeoMeta服務(wù)器、元數(shù)據(jù)管理器、查詢處理器和系統(tǒng)配置工具，客戶端的元數(shù)據(jù)查詢工具和元數(shù)據(jù)管理工具。為了方便用戶使用，服務(wù)器還提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)使得用戶可以通過(guò)WWW網(wǎng)在瀏覽器中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行查詢和管理。由于通過(guò)Z39.50協(xié)議不容易表達(dá)XQuery查詢，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的通訊協(xié)議――GeoMeta協(xié)議。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)簡(jiǎn)介4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的服務(wù)器端

GeoMeta服務(wù)器：是元數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)外的接口。主要負(fù)責(zé)接收來(lái)自客戶端的按GeoMeta通訊協(xié)議組織的消息，經(jīng)過(guò)解析后調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，然后將結(jié)果組織好后返回給客戶端。元數(shù)據(jù)管理器：負(fù)責(zé)管理各種元數(shù)據(jù)的模式文件(DTD或XMLSchema)以及它們的元數(shù)據(jù)記錄。用戶可以通過(guò)元數(shù)據(jù)管理工具來(lái)編輯元數(shù)據(jù)的模式文件并加入到系統(tǒng)中，還可以建立一些系統(tǒng)元數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系，以及各種數(shù)據(jù)的輸入輸出格式與系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的映射關(guān)系從而方便地導(dǎo)入和導(dǎo)出不同格式的元數(shù)據(jù)文件。它還負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)記錄的添加、刪除和修改。查詢處理器：負(fù)責(zé)處理由GeoMeta服務(wù)器傳過(guò)來(lái)的各種查詢要求（例如支持最簡(jiǎn)單的關(guān)鍵詞查詢，結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的帶限制的XQuery查詢語(yǔ)句）。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的服務(wù)器端

Z39.50服務(wù)器：負(fù)責(zé)接收來(lái)自Z39.50客戶端的查詢請(qǐng)求。將請(qǐng)求重新組織后交給Z39.50查詢處理器，得到結(jié)果后將其按用戶要求組織，返回給客戶端。

Z39.50查詢處理器：根據(jù)用戶的請(qǐng)求查詢請(qǐng)求，參照系統(tǒng)的檢索屬性映射表和系統(tǒng)的實(shí)際存儲(chǔ)策略來(lái)構(gòu)造查詢語(yǔ)句，得到結(jié)果后返回給Z39.50服務(wù)器。

系統(tǒng)配置工具：負(fù)責(zé)配置元數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的系統(tǒng)參數(shù)，比如GeoMeta服務(wù)器的監(jiān)聽(tīng)端口、文件管理目錄等等。還負(fù)責(zé)維護(hù)為支持Z39.50協(xié)議而保存的檢索屬性映射表和屬性與元數(shù)據(jù)元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的客戶端元數(shù)據(jù)查詢工具：查詢工具由用戶界面模塊和協(xié)議處理傳輸模塊構(gòu)成，可以是基于GeoMeta通訊協(xié)議的應(yīng)用程序、嵌入式構(gòu)件(COM)或JavaApplet。由于系統(tǒng)所支持的查詢語(yǔ)言不是一般用戶能書(shū)寫(xiě)的，所以要由用戶界面模塊來(lái)負(fù)責(zé)與用戶交互，輸入查詢條件和呈現(xiàn)查詢結(jié)果。而協(xié)議處理傳輸模塊負(fù)責(zé)將用戶界面模塊收集到的查詢參數(shù)組織成查詢語(yǔ)句，再根據(jù)GeoMeta協(xié)議產(chǎn)生系統(tǒng)消息，通過(guò)TCP/IP協(xié)議發(fā)送給GeoMeta服務(wù)器。接受到返回結(jié)果后拆包，將查詢結(jié)果交用戶界面模塊顯示。如果是在瀏覽器上做查詢界面，只需在HTML的表單中收集到查詢的參數(shù)，發(fā)送給WEB服務(wù)器就可以取得以HTML格式返回的數(shù)據(jù)了。

元數(shù)據(jù)管理工具：結(jié)構(gòu)同上，主要是要提供給用戶一個(gè)友好的界面來(lái)管理元數(shù)據(jù)模式信息、元數(shù)據(jù)記錄以及各種映射關(guān)系，包括增、刪、改和顯示。它也是既可以走GeoMeta通訊協(xié)議也可以通過(guò)瀏覽器來(lái)處理。不同的是它需要先登錄，才能進(jìn)行權(quán)限內(nèi)的一些操作，還需要對(duì)前面的操作有所記錄，以便做日志或支持取消操作。

Z39.50客戶端：幫助用戶構(gòu)造基于Z39.50協(xié)議的查詢并呈現(xiàn)返回結(jié)果。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的客戶端

HTTP協(xié)議：為了讓用戶能通過(guò)瀏覽器來(lái)進(jìn)行各種操作，系統(tǒng)必須支持HTTP協(xié)議。

GeoMeta通訊協(xié)議：GeoMeta系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)的基于XML的通訊協(xié)議。協(xié)議通過(guò)XMLSchema文件描述了不同種類的服務(wù)以及服務(wù)參數(shù)和返回結(jié)果。這樣就可以由GeoMeta服務(wù)器統(tǒng)一接收消息，經(jīng)過(guò)解釋器處理以后發(fā)送到相應(yīng)的功能模塊。這樣系統(tǒng)服務(wù)的添加和修改就顯得比較簡(jiǎn)單，只需雙方都有該服務(wù)的那部分Schema就可以通訊了，而且由于消息是純文本格式，還避免了不同平臺(tái)的字符編碼問(wèn)題。

39.50協(xié)議：是一種在客戶/服務(wù)器環(huán)境下計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的通訊協(xié)議。它的出版及使用解決了不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交流的問(wèn)題，克服了信息檢索網(wǎng)絡(luò)化的障礙。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的協(xié)議

GeoMeta系統(tǒng)包括GeoMeta網(wǎng)關(guān)和Z39.50網(wǎng)關(guān)。它在某個(gè)意義上相當(dāng)于客戶端的協(xié)議處理傳輸模塊的工作。它的主要功能是將用戶通過(guò)HTTP協(xié)議傳過(guò)來(lái)的一系列參數(shù)轉(zhuǎn)化為滿足協(xié)議的系統(tǒng)消息，然后發(fā)送到服務(wù)器，最后將結(jié)果以HTML格式的形式返回給瀏覽器。系統(tǒng)使用CGI程序來(lái)做GeoMeta網(wǎng)關(guān)，對(duì)于Z39.50網(wǎng)關(guān)使用現(xiàn)成的免費(fèi)軟件。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——基于XML的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略用XML來(lái)表達(dá)和傳輸元數(shù)據(jù)已為大家普遍接受，所以如何有效地管理基于XML的元數(shù)據(jù)（特別是海量的元數(shù)據(jù)）以方便用戶查詢必然是元數(shù)據(jù)系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題。由于目前還沒(méi)有出現(xiàn)可用的XML數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然XML文件有諸多優(yōu)勢(shì)，但并沒(méi)有表現(xiàn)在存儲(chǔ)上。盡管我們希望數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和表達(dá)能有比較好的對(duì)應(yīng)，但在真正有效的XML數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)以前，任何存儲(chǔ)策略只需通過(guò)接口服務(wù)程序使得在用戶看來(lái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是按XML的模式來(lái)存儲(chǔ)的，并且可以將滿足這些模式的XML數(shù)據(jù)文件存入系統(tǒng)，同時(shí)可以要求結(jié)果按某種XML模式返回就可以了(當(dāng)然能支持XQuery更好)。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——基于XML的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略Wrapper(包裝)自己格式的數(shù)據(jù)XML數(shù)據(jù)庫(kù)XMLVIEWXMLVIEW示意圖4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略GeoMeta的突出特點(diǎn)之一是給出了比較完備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略。它支持以下類型的元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)：無(wú)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

基于線性域段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

基于結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略無(wú)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

將元數(shù)據(jù)文件直接存到文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)的長(zhǎng)二進(jìn)制域段中，在Oracle8i以上版本中還可以用

CLOB（characterLOBs’）、BLOB（binaryLOBs’）或者BFILE（binaryfiles’）來(lái)保存文件。這樣做對(duì)于數(shù)據(jù)文件的存取十分簡(jiǎn)單有效，但對(duì)查詢的支持比較有限。如果文件很多的話，基本上只能通過(guò)關(guān)鍵詞檢索。在查詢要求不高或數(shù)據(jù)本來(lái)就無(wú)結(jié)構(gòu)時(shí)此方法比較有效。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略基于線性域段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

一般來(lái)說(shuō)，元數(shù)據(jù)從邏輯結(jié)構(gòu)上講都是樹(shù)狀的。如果沒(méi)有可重復(fù)多次的節(jié)點(diǎn)，可以利用節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽的唯一性（如果不唯一的話還可以通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的XPath來(lái)做標(biāo)記）將整個(gè)樹(shù)壓扁了存儲(chǔ)在一個(gè)關(guān)系表中，取數(shù)據(jù)的時(shí)候再恢復(fù)過(guò)來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中，一般只需將用戶檢索時(shí)用到的節(jié)點(diǎn)提出來(lái)存放到關(guān)系表中并且建立索引，把源文件直接按無(wú)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)策略存放就可以了。如果需要返回的部分是整個(gè)記錄或者記錄的大部分內(nèi)容，并且可能出現(xiàn)在查詢條件中的元素沒(méi)有重復(fù)結(jié)構(gòu)時(shí)，這種存儲(chǔ)策略還是比較有效的。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略...11.2.2將樹(shù)形結(jié)構(gòu)存放到關(guān)系表中4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略基于結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

基于結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)大致有兩種方式：按節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)

利用對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略

按節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)先周游整個(gè)Schema結(jié)構(gòu)，找出所有可能的XPath，然后將數(shù)據(jù)文件的元素按不同的XPath存放它們的數(shù)據(jù)（相當(dāng)于把基于XPath的索引信息也保存了），必要時(shí)可將它們?cè)俳M合起來(lái)。該方式對(duì)系統(tǒng)的要求不高，用文件系統(tǒng)或關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都可以，而且可以比較好地支持XQuery查詢，就是實(shí)現(xiàn)工作比較復(fù)雜。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略利用對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)

隨著XML技術(shù)的廣泛使用，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)通過(guò)它來(lái)傳輸和表達(dá)，人們自然而然的會(huì)想到直接X(jué)ML數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。如果需要結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，最終實(shí)用的可能還是各大數(shù)據(jù)庫(kù)廠商提供的支持產(chǎn)品。事實(shí)上各大數(shù)據(jù)庫(kù)廠商都緊密關(guān)注XML發(fā)展，紛紛推出幫助用戶使用和管理(不單單是存儲(chǔ))XML數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。因?yàn)槊嫦驅(qū)ο箨P(guān)系數(shù)據(jù)提供了復(fù)雜類型和面向?qū)ο蟮囊恍┲С?，比如?/p>

對(duì)象類型，對(duì)象類型的集合，對(duì)象類型的引用，繼承。從而使我們可以在一定程度上結(jié)構(gòu)化地存儲(chǔ)XML數(shù)據(jù)文件?！纠靠梢钥紤]XMLSchema的結(jié)構(gòu)信息

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略GeoMeta系統(tǒng)的另外一個(gè)特點(diǎn)在于它多方面的數(shù)據(jù)查詢策略的支持。在元數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)策略的選擇是由實(shí)際要求來(lái)決定的，而其中最關(guān)鍵的因素是對(duì)查詢的支持。因?yàn)榻⒃獢?shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)重要目的就是為了用戶能夠讓用戶方便有效地得到自己需要的數(shù)據(jù)。從實(shí)現(xiàn)的技術(shù)角度講，元數(shù)據(jù)的查詢和一般數(shù)據(jù)的查詢并沒(méi)有什么差別。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略搜索(search)和查詢(query)

”search”是指在用戶不是很清楚自己要找的數(shù)據(jù)具體在什么位置時(shí)通過(guò)搜索引擎(相當(dāng)于元數(shù)據(jù)庫(kù)的工作)幫助用戶定位數(shù)據(jù)的位置，然后用戶就可以獲?。ā眗etrieve”）數(shù)據(jù)。它強(qiáng)調(diào)的是如何通過(guò)自己要找數(shù)據(jù)的特征來(lái)定位它（可能還需要通過(guò)第三方，而且一般是非結(jié)構(gòu)化查詢）”query”是指在知道數(shù)據(jù)位置和格式的情況下，按照一定的條件得到自己想要的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)然在實(shí)際情況中它們分得并不是那么很清楚（以后我們所用的查詢也包含了搜索的含義）。它直接針對(duì)數(shù)據(jù)，通過(guò)查詢條件和查詢結(jié)果的構(gòu)造來(lái)提取數(shù)據(jù)(一般是結(jié)構(gòu)化查詢)。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略GeoMeta支持以下的數(shù)據(jù)查詢策略：非結(jié)構(gòu)化的查詢

結(jié)構(gòu)化的查詢

半結(jié)構(gòu)化查詢

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

非結(jié)構(gòu)化的查詢

直接利用數(shù)據(jù)庫(kù)的全文檢索功能，在保存元數(shù)據(jù)文件的域段上建立interMedia文本索引，通過(guò)“Contains（XML文件所在域段，“關(guān)鍵詞”）”來(lái)查找就可以了。如果用戶對(duì)返回的格式有所要求，可以根據(jù)某個(gè)映射文件將其轉(zhuǎn)換后再返回。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢

Z39.50客戶端傳過(guò)來(lái)的查詢：它一般是一個(gè)二叉查詢樹(shù)結(jié)構(gòu)（由服務(wù)器將客戶端傳來(lái)的經(jīng)過(guò)BER編碼的逆波蘭(RPN)查詢表達(dá)式轉(zhuǎn)換而得）。一般的元數(shù)據(jù)系統(tǒng)用的是基于線性域段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)，根據(jù)查找相關(guān)的注冊(cè)屬性集（如Bib-1）中用戶屬性和相關(guān)操作對(duì)應(yīng)的編碼以及所用的屬性表，就可以構(gòu)造一條帶有選擇字段、查詢的表名和條件子句的完整的SELECT語(yǔ)句。將它提交給數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以得到查詢結(jié)果了。GeoMeta目前在這方面的實(shí)現(xiàn)不多。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢

XQuery結(jié)構(gòu)化的查詢：系統(tǒng)的工作重點(diǎn)在于如何將一段XQuery語(yǔ)句用

SQL語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。XQuery所要求的XMLQueryDataModel，與對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象關(guān)系模型有很好的對(duì)應(yīng)：其中元素節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于對(duì)象類型或表，屬性節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表或類型的域段，而文本節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是以文本方式存儲(chǔ)的無(wú)結(jié)構(gòu)的域段(可能是一個(gè)XML文件)。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢EEETTAAE元素節(jié)點(diǎn)A屬性節(jié)點(diǎn)T文本節(jié)點(diǎn)一個(gè)查詢數(shù)據(jù)模型的實(shí)例4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢XQuery和SQL語(yǔ)句的對(duì)應(yīng)：

XPath表達(dá)式在XQuery中一個(gè)XPath表達(dá)式代表了原文件的Model(XMLQueryDataModel)中的一個(gè)或多個(gè)有序的節(jié)點(diǎn)（包含它們各自的子節(jié)點(diǎn)）。很多情況下一個(gè)XPath表達(dá)式就可以代表一個(gè)查詢。如一個(gè)XPath：document(“zoo.XML”)/chapter[2]//figure[caption=“TreeFrogs”]，它就包含了SQL查詢中的三個(gè)重要部分1)域段選擇：Chapter[2].figure，2)查詢表：zoo.xml，3)查詢條件：figure的屬性caption=’TreeFrogs’。相應(yīng)的SQL語(yǔ)句為“selectzoo.capter[2].figurefromzoowherezoo.chapter[2].figure.caption=’TreeFrogs’”。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢?cè)貥?gòu)造表達(dá)式

通過(guò)元素構(gòu)造表達(dá)式我們可以基于原來(lái)的XML文件構(gòu)造出新的XML文件。它由開(kāi)始標(biāo)簽，結(jié)束標(biāo)簽和由其它表達(dá)式得到的內(nèi)容組成。它不好直接對(duì)應(yīng)到SQL語(yǔ)句，但是通過(guò)對(duì)其它表達(dá)式的支持，不難構(gòu)造出該元素的實(shí)例。

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢

FLWR表達(dá)式FLWR(FOR，LET，WHERE，RETURN)表達(dá)式，從它的數(shù)據(jù)流可以看出其結(jié)構(gòu)很像SQL的SELECT語(yǔ)句，因而可以很自然地建立它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其FOR部分相當(dāng)于SQL中的From部分，WHERE部分相當(dāng)于SQL中的Where部分，RETURN部分是一個(gè)可不帶標(biāo)簽的元素構(gòu)造表達(dá)式，相當(dāng)于SQL中SELECT后面的結(jié)果組織部分。雖然SQL中沒(méi)有與LET的直接對(duì)應(yīng)，但“LET$a=XPath表達(dá)式”相當(dāng)于將XPath表達(dá)式對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)與變量a綁定，我們?cè)赟ELECT語(yǔ)句中直接用XPath表達(dá)式對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)就可以了。4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢FLWR表達(dá)式的數(shù)據(jù)流4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

結(jié)構(gòu)化的查詢一個(gè)XQuery查詢[35]到SQL語(yǔ)句的對(duì)應(yīng)：FOR$bINdocument("bib.xml")//bookWHERE$b/publisher="MorganKaufmann"AND$b/year="1998"RETURN$b/title

selectb.titlefrombib.bookasb

whereb.publisher='MorganKaufmann'andb.year='1998'

4、元數(shù)據(jù)系統(tǒng) ——GeoMeta的數(shù)據(jù)查詢策略

半結(jié)構(gòu)化的查詢

半結(jié)構(gòu)化的查詢大致可以分為兩類：

第一類情況：如果查詢中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)node(x)、node(y)在判斷條件中都沒(méi)有涉及到它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系：比如node(x)在node(y)前出現(xiàn)，node(x)是node(y)的后代等等。這時(shí)我們就可以基于一定策略先找到所有這種的節(jié)點(diǎn)，分別判斷，然后在根據(jù)它們之間的and、or、not關(guān)系，組合起來(lái)作為條件判斷的依據(jù)。比如“要查1950年以后出版的一本老舍寫(xiě)的書(shū)”，就可以用“node(author)contains(“老舍”)andnode(pub_year)>1950”作為查詢的判斷條件。第二類情況：涉及了節(jié)點(diǎn)間結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，一般需要周游Model樹(shù)來(lái)判斷，這就得先將XML文件讀入內(nèi)存，通過(guò)解釋器將其構(gòu)造成Model實(shí)例樹(shù)，但這樣做在數(shù)據(jù)量大時(shí)效率很差。

5、元數(shù)據(jù)應(yīng)用 ——空間元數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和局限由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，元數(shù)據(jù)已經(jīng)由一種數(shù)據(jù)描述與索引的方法擴(kuò)展到包括數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)使用的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息過(guò)程中不可缺少?gòu)?qiáng)有力的工具和方法之一。但是依據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)建立的各種地理空間元數(shù)據(jù)庫(kù)，都是以文本形式提供給人使用的，由人去確定如何使用元數(shù)據(jù)，來(lái)定位、評(píng)價(jià)、比較、獲取和使用地理相關(guān)數(shù)據(jù)的。并且，每個(gè)地理空間元數(shù)據(jù)庫(kù)都是針對(duì)一個(gè)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)描述的，而不同地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)之間的聯(lián)系、網(wǎng)絡(luò)上地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的分布情況和如何支持地理空間數(shù)據(jù)快速查找等在已有的研究中都沒(méi)有涉及到。

5、元數(shù)據(jù)應(yīng)用 ——空間元數(shù)據(jù)庫(kù)框架

鑒于以上元數(shù)據(jù)應(yīng)用的局限性，下面將簡(jiǎn)要介紹一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的元數(shù)據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目：一個(gè)基于Agent的地理空間數(shù)據(jù)搜索獲取的策略。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的多層次的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)框架，以組織和管理網(wǎng)絡(luò)上分布式地理空間數(shù)據(jù)，并且以該空間元數(shù)據(jù)庫(kù)框架為基礎(chǔ)，提供一種面向用戶的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)請(qǐng)求描述方式。在此之上，結(jié)合Agent實(shí)體的智能搜索和協(xié)作特性，得到最終的數(shù)據(jù)搜索獲取的策略。5、元數(shù)據(jù)應(yīng)用 ——空間元數(shù)據(jù)庫(kù)框架

空間元數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容之一就是地圖（圖層）的管理信息。地圖（圖層）的基本要素就是專題、空間范圍、地層和時(shí)間，其中最主要的是專題和

空間范圍。因此，每一幅地圖（圖層）的管理信息都要包括專題、空間范圍、地層和時(shí)間，而且一幅地圖（圖層）都可以用一個(gè)四元組<專題，空間范圍，地層，時(shí)間>