数字区地理空间框架建设技术大纲.docx

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数字区地理空间框架建设技术大纲

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数字省区地理空间框架建设技术大纲

国家测绘局

二〇〇九年五月

目　录

第一章概述

一、定义与构成

二、定位与联系

三、建设原则

第二章基础地理信息数据体系

一、测绘基准

二、基础地理信息数据

三、面向服务的产品数据

四、管理系统

五、支撑环境

第三章目录与交换体系

一、元数据与目录

二、专题数据

三、交换管理系统

四、支撑环境

第四章公共服务体系

一、地图与数据提供

二、在线服务系统

三、支撑环境

第五章基础地理信息数据库建设

一、基础地理信息数据生产

二、管理系统建设

三、支撑环境搭建

第六章地理信息公共平台建设

一、数据集的整合

二、交换管理系统建设

三、在线服务系统建设

四、支撑环境搭建

第一章　概　述

数字省区地理空间框架（以下简称“省区框架”）是省级重要的空间数据基础设施，是数字中国地理空间框架的重要组成部分，不仅能够直接服务政府部门，提高公共管理、突发事件应急、科学决策能力及共享服务水平，也能服务企事业单位和社会公众。

为指导全国各省区框架建设，加强国家、省和市（县）三级间的衔接，促进相邻省区框架间的集成，推进与部门专题信息间的关联，特制定本技术大纲。

一、定义与构成

省区框架是省区地理信息数据及其采集、加工、交换、服务所涉及的政策、法规、标准、技术、设施、机制和人力资源的总称，是省区国民经济和社会信息化的基础支撑平台。

它是数字中国地理空间框架的有机组成部分，与数字中国地理空间框架在体系架构、数据体系、标准体系、网络体系和运行平台等方面是统一的和不可分的。

省区框架由基础地理信息数据体系、目录与交换体系、公共服务体系、政策法规与标准体系和组织运行体系五部分构成（见图1）。

其中，基础地理信息数据体系是核心，包括测绘基准、基础地理信息数据、面向服务的产品数据、管理系统和支撑环境；目录与交换体系是共建共享的关键，包括目录与元数据、专题数据、交换管理系统和支撑环境；公共服务体系是对省区框架应用服务功能的具体实现，包括地图与数据提供、在线服务系统和支撑环境；政策法规与标准体系和组织运行体系是省区框架建设与服务的支撑和保障。

本技术大纲的重点是基础地理信息数据体系、目录与交换体系和公共服务体系。

图1省区框架构成

二、定位与联系

（一）作为数字中国地理空间框架统一的和不可分割的有机组成部分，省区框架要能够实现纵向上和横向上的贯通。

纵向上是指承上启下，实现国家、省区和市（县）三级框架的上下联通，构成数字中国从宏观到微观信息流的主干。

横向上，一是指空间域上畅通，实现相邻省区或特殊区域（如数字流域、数字功能区等）之间基础地理信息的联通；二是指属性域上的畅通，实现基础地理信息与专题信息之间的有机集成和叠加。

（二）省区框架从实际建设角度可近似地归结为：

基础地理信息数据库和地理信息公共平台。

根据测绘行业标准《地理空间框架基本规定》（CH/T9003-2009），基础地理信息数据库由基础地理信息数据体系中基础地理信息数据、管理系统以及支撑环境组成；地理信息公共平台由基础地理信息数据体系中面向服务的产品数据、目录与交换体系全部内容和公共服务体系中的在线服务系统和支撑环境组成（见图2）。

政策法规与标准体系和组织运行体系是基础地理信息数据库和地理信息公共平台建设的支撑和保障。

公共服务体系中的地图与数据提供属于传统离线的地理信息服务模式。

图2省区框架与基础地理信息数据库、地理信息公共平台的关系

三、建设原则

（一）统筹规划、加强协调。

做好总体规划，明确职责分工，避免重复建设；加强部门之间的联合协作，防止各自为政。

（二）需求导向、深化应用。

以满足本省区国民经济和社会信息化需求为宗旨，不断丰富基础地理信息资源，提高信息应用的深度、广度和效益，以应用促发展。

（三）完善标准、共建共享。

加强标准宣传和贯彻落实，加快补充、扩展和统一地理信息标准规范；完善信息交流交换机制，促进资源整合和信息共享。

（四）注重服务、保障安全。

正确处理应用服务与保障安全的关系，积极推动基础地理信息的社会化服务，务求取得实效；依据国家相关安全保密的政策法规，加强信息安全监管，确保信息安全。

第二章基础地理信息数据体系

在国家规定的测绘基准下，建设多比例尺、多分辨率、多数据源、多时相、标准化和基础性的数据集，按需加工形成面向服务的产品数据集，以及管理系统和支撑环境。

一、测绘基准

省区测绘基准建设应遵照国家规定，立足现有基础，建立适量卫星定位连续运行基准站，完善三等大地控制网和三、四等水准网，构建并精化省级似大地水准面，满足省区1:

10000或1:

5000国家基本比例尺测图和空间导航定位服务需要。

二、基础地理信息数据

基础地理信息数据按类型分为：

大地测量数据、数字线划图（DLG）数据、数字正射影像（DOM）数据、数字高程模型（DEM）数据和数字栅格地图（DRG）数据。

数学基础应符合国家有关规定。

1:

1000000采用正轴等角圆锥投影，其它比例尺采用高斯-克吕格投影，1:

250000、1:

50000按6分带，1:

10000、1:

5000、1:

2000、1:

1000、1:

500按3分带，确有必要时，按1.5°分带。

若以图幅为单元，分幅与编号按《国家基本比例尺地形图分幅和编号》（GB/T13989）执行。

（一）大地测量数据

大地测量数据包括三角（导线）测量成果、水准测量成果、重力测量成果、GPS测量成果以及似大地水准面精化成果等。

（二）数字线划图数据

数字线划图数据根据比例尺分1:

1000000、1:

250000、1:

50000、1:

10000、1:

5000、1:

2000、1:

1000和1:

500，分别涵盖测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌和植被与土质等要素层。

其中1:

5000或1:

10000是省区框架建设重点。

（三）数字正射影像数据

数字正射影像数据的地面分辨率应为30m～0.2m，其中1m～0.5m是省区框架建设重点。

（四）数字高程模型数据

数字高程模型数据的格网间距应为1000m～2.5m，其中12.5m～5m是省区框架建设重点。

（五）数字栅格地图数据

数字栅格地图数据的分辨率应不低于600dpi，根据比例尺分1:

1000000、1:

250000、1:

50000、1:

10000、1:

5000、1:

2000、1:

1000和1:

500，各省区可根据实际需要建立。

三、面向服务的产品数据

面向服务的产品数据是对基础地理信息数据经过数据提取、扩充和重组等加工过程形成的，包括地理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据和三维景观数据。

（一）地理实体数据

为方便整合社会经济和自然信息，适应网络化运行，在基础地理信息数据基础上经过面向对象的数据重组和模型重构等处理，形成地理实体数据。

（二）影像数据

在基础地理信息数据基础上，通过影像的拼接、匀色、反差、重影和镶嵌等处理以及影像金字塔构建，形成影像数据。

（三）地图数据

地图数据包括普通地图、政务电子地图和公众电子地图。

普通地图是对基础地理信息数据经过符号化处理和图面整饰后形成的，用来满足一般用户需求。

政务电子地图是依托基础地理信息数据，通过数据提取、扩充和重组等加工，整合了政府关注的且具有应用需求的社会经济信息，用来满足政府及其部门的要求，主要内容包括水系、交通、居民地、地貌等基础地理信息以及行政机关、公共服务设施等专题信息。

公众电子地图是依托基础地理信息数据，通过数据提取、扩充和重组等加工，增加了公众兴趣信息，如学校、医院、宾馆酒店、体育场馆等，经过保密技术处理，能够用于满足社会公众基于位置服务的需要。

（四）地名地址数据

文字描述性的地名地址通过规范化处理，建立与空间位置之间一一对应的关系，形成带有空间位置坐标的地名地址数据，以满足各种专题信息空间定位的要求。

地名地址包括自然地名和人文地名。

自然地名包括山脉、山峰、河流、湖泊等名称，人文地名包括行政区域、街巷、小区、门（楼）址等名称，其规范化描述及编码参照相关标准进行。

（五）三维景观数据

在影像数据、数字高程模型数据和地名地址数据集成的基础上，扩充各类政府或企业、公众的兴趣信息，形成三维景观数据，以直观形式满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息的一般性需求。

四、管理系统

管理系统是实现基础地理信息数据的管理、维护与分发的软件，应具有安全、海量数据高效管理、可扩展、可维护、可移植和运行稳定等特点，功能包括数据输入输出、编辑处理、显示浏览、查询统计、数据更新、安全管理以及历史数据管理等。

五、支撑环境

支撑环境是支持基础地理信息数据管理和维护的软硬件及网络，包括操作系统、数据库软件、服务器设备、数据存储备份设备、外围设备、网络环境和场地环境等。

第三章目录与交换体系

目录与交换体系包括目录与元数据、专题数据、交换管理系统和支撑环境，通过提供空间数据的统一搜索入口和共享交换途径，实现地理信息数据共享和交换。

一、元数据与目录

元数据包括编目信息、标识信息、内容信息、限制信息、数据说明信息、发行信息、范围信息、空间参考系信息、继承信息、数据质量信息等内容。

目录是基于元数据面向不同类型需要生成的树形结构信息，用于展现信息资源之间的相互关系。

二、专题数据

专题数据是由其他部门或单位按照统一标准规范、在业务数据基础上整合形成的可用于共享的数据，以扩展图层的形式提供服务。

数据可采用物理集中的方式，也可以部署在各部门数据分中心，但其目录与元数据需统一注册。

目录与交换体系通过整合交换来的各相关部门元数据和专题数据，经确认后统一管理，并提供服务。

同时，将验证后的数据用于反向更新基础地信息数据。

三、交换管理系统

交换管理系统用以实现面向服务的产品数据和专题数据的集中管理以及相互之间的交换。

包括目录与元数据检索、连接设置、数据发送、数据接收、数据处理和数据同步等交换功能以及数据管理、运行维护和安全管理等功能。

四、支撑环境

支撑环境是支持目录与交换体系运行和维护的软硬件及网络，包括操作系统、数据库软件、服务器设备、数据存储备份设备、安全设备等。

在部署运行网络时，严格按照国家相关保密政策的要求，涉密的数据只能在涉密网中共享与交换，非涉密的数据才可在非涉密的政务网中运行。

第四章公共服务体系

公共服务体系包括地图与数据提供、在线服务系统和支撑环境，地图与数据提供以数据拷贝和提供模拟地图等传统方式对外服务，在线服务系统通过在线方式向用户提供经过组合与封装的地理信息及其服务，满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息和空间定位、分析的多层次需求。

一、地图与数据提供

地图与数据提供是指以离线的方式，向用户提供模拟地图，或者借助硬盘、光盘、磁带等存储介质通过拷贝对外提供基础地理信息数据。

二、在线服务系统

在线服务系统通过门户网站为用户提供一站式地理信息服务，门户网站是公共服务体系对用户在线提供数据和服务的出口，也是用户在线获取数据和服务的入口。

为了满足用户在线获取与应用地理信息，以及快速分布式构建其专题系统的需求，在线服务系统在保密处理、地理编码等关键技术支撑下，应具备认证服务、目录服务、元数据服务、地图应用服务、地理编码服务、数据接口服务、定制服务、数据发布服务、服务注册管理服务和二次开发服务等功能。

三、支撑环境

支撑环境是支持公共服务体系运行和维护的软硬件及网络，包括操作系统、服务器设备、安全设备等。

在部署运行网络时，严格按照国家相关保密政策的要求，涉密的数据只能在涉密网中提供服务，非涉密的数据才可在政务网、公网等非涉密网中运行。

第五章基础地理信息数据库建设

根据测绘行业标准《基础地理信息数据库基本规定》（CH/T9005-2009），基础地理信息数据库是基础地理信息数据及实现其输入、编辑、浏览、查询、统计、分析、表达、输出、更新等管理、维护与分发功能的软件和支撑环境的总称，主要包括基础地理信息数据、管理系统和支撑环境，体系结构如图3所示。

图3基础地理信息数据库体系结构

一、基础地理信息数据生产

省区框架基础地理信息数据的比例尺从1:

1000000～1:

500。

其中，1:

5000或1:

10000是省区框架建设的重点，其他比例尺1:

1000000～1:

50000、1:

2000～1:

500的数据通过与国家、市（县）测绘行政主管部门分建共享的方式获得。

（一）大地测量数据

1．卫星定位连续运行基准站网

以国家卫星定位连续运行基准站网为基础，根据省区实际需要和现有技术状况，建立卫星定位连续运行基准站网，作为省区最高等级的大地控制，用于构成省区高精度、连续运行的区域坐标参考框架。

有条件的省区应实现基准站网的全区域覆盖，基准站平均间距不超过80公里。

卫星定位连续运行基准站网应通过数据共享机制连接到国家卫星定位连续运行基准站网数据中心。

2．大地控制网

在省区卫星定位连续运行基准站网的基础上，采用全球定位系统（GPS）测量技术，根据需要布测、复测或更新GPS网点，建立省区范围内的三等大地控制网，满足省级似大地水准面精化和1:

10000或1:

5000国家基本比例尺测图的需求。

三等大地控制网点的布设应与省级基础测绘服务、现有技术状况、应用水平及省区似大地水准面精化等目标相一致，并应尽可能布设在三、四等水准线路上，相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±10mm，垂直分量的中误差应不大于±20mm；各控制点的相对精度应不低于1×10-6，其点间平均距离应不超过20km。

3．水准网

根据省区实际需要对三、四等水准网进行布测、复测或更新，保持与国家高程控制网的统一，满足省区范围内地形测图、工程建设以及省级似大地水准面建立和精化的需求。

三、四等水准网可在一、二等水准网上进一步加密，根据需要在一、二等水准网内布设符合路线、环线或结点网。

三、四等水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应分别不大于±3.0mm和±5.0mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应分别不大于±6.0mm和±10.0mm。

4．省级似大地水准面

似大地水准面是获取地理信息的高程基准面，建立和精化省级似大地水准面是省区建立现代高程基准的主要任务。

建立和精化省级似大地水准面，一般利用省区域较密集的重力点成果、高分辨率数字地形模型、高阶次的重力场模型及分布较均匀的、现势性较好的GPS水准成果，利用移去-恢复技术和GPS水准拟合方法，获取高精度、高分辨率的区域似大地水准面。

省级似大地水准面的分辨率应不低于5＇×5＇，其精度在平地、丘陵地应不低于±0.1m，在山地、高山地应不低于±0.3m。

省级似大地水准面的相邻高程异常控制点，其高程异常差的精度在平地、丘陵地不低于±0.1m，在山地、高山地不低于±0.3m。

（二）数字线划图数据

常用的作业方法包括航空摄影测量法、航天遥感测量法、地形图扫描矢量化法和数字线划图缩编法。

各省区可根据实际情况选择使用，也可在满足数据质量要求的前提下，采用新技术和新方法。

但基础标准和产品标准应符合现行的相关国家标准，有明确要求的作业方法，应遵循相关规定。

航空摄影测量：

包括像片控制点测量和像片调绘等外业工作内容和影像扫描、数字空三加密、定向建模和数据采集等内业内容，所需数据源包括航摄资料、大地测量资料、地形图资料、专题资料等。

航天遥感测量：

包括正射纠正、数据采集、核查补调等作业流程，所需数据源包括卫星遥感影像或其正射影像数据、比例尺与成图比例尺相同的地形图或DRG数据等。

地形图扫描矢量化：

包括扫描定向纠正、数据采集与更新、数据编辑以及图幅接边等作业流程，所需数据源包括出版年代最新的、比例尺与成图比例尺相同或更大的地形图、最新的DOM数据、专题资料等。

数字线划图缩编：

包括资料分析、制作缩编底图、缩编更新以及编辑接边等作业流程，所需数据源包括供缩编直接使用的大比例尺DLG数据、最新的DOM数据、专题资料等。

图4数字线划图数据常用的生产方法

数据处理包含统一分类及代码、合理设计属性结构、建立拓扑关系和拼接处理等步骤。

数据分类及代码：

应严格执行《基础地理信息标准数据基本规定》（GB21139）和《基础地理信息要素分类与代码》（GB/T13923）。

属性结构设计：

应严格执行《基础地理信息要素数据字典》（GB/T20258）。

结构描述的属性内容包括要素名称、要素描述、要素分类代码、要素属性表、几何表示、几何表示示例与制图表示示例、相关要素和关系等，确有需要扩展属性项内容，也可在此基础上扩充。

拓扑关系建立：

同一比例尺的要素数据间应建立正确拓扑关系，包括线段相交或相接无悬挂或过头现象、连续地物保持连续、无错误的伪节点现象、有方向要求的线要素其起止顺序正确、闭合要素保持封闭、辅助线正确、应断开的要素处理符合要求等。

拼接处理：

包括相邻图幅要素属性及几何图形之间的物理接边或逻辑接边，应保证同比例尺数据的逻辑无缝、关系正确和要素属性一致。

（三）数字正射影像数据

常用的作业方法包括航空摄影测量法和航天遥感测量法。

航空摄影测量：

包括像片控制点测量等外业内容和影像扫描、数字空中三角测量、定向建模和DEM数据采集、DOM数据采集等内业内容，所需数据源包括航摄资料、大地测量资料、地形图资料、专题资料等。

航天遥感测量：

包括控制点的布设和获取、影像的正射纠正、影像融合、影像镶嵌、影像处理及影像图幅裁切等作业流程，所需数据源包括时相较新、倾角较小的全色或多光谱卫星影像、相应比例尺的地形图或DRG数据、相应的DEM数据、影像控制点成果等。

图5数字正射影像数据常用的生产方法

数据处理主要是拼接处理，应保证影像无明显拼接痕迹、无重影、无纹理断裂，色调应均衡等。

（四）数字高程模型数据

常用的作业方法包括航空摄影测量法和地形图扫描矢量化法。

航空摄影测量：

包括像片控制点测量等外业工作和影像扫描、数字空中三角测量、定向建模和DEM数据采集等内业步骤，所需数据源包括航摄资料、大地测量资料、地形图资料、专题资料等。

地形图扫描矢量化：

包括扫描定向纠正、高程要素数据采集、内插DEM数据等作业流程，所需数据源包括出版年代最新的、比例尺与成图比例尺相同或更大的地形图、测区范围内流域、水系内水文站的分布及丰水期平均水位高程等。

图6数字高程模型数据常用的生产方法

数据处理主要是拼接处理，包括相邻图幅间等高线、高程点拼接，应保证要素属性及几何图形之间的物理接边或逻辑接边。

（五）数字栅格地图数据

常用的作业方法包括地形图扫描数字化法和数字线划图矢栅变化法。

地形图扫描数字化法：

包括地形图扫描、定向纠正、图像处理等作业流程，所需数据源为同比例尺的地形图。

数字线划图矢栅变化法：

包括DLG数据符号化、数据编辑处理、数据矢栅变换等作业流程，所需数据源为同比例尺、现势性较强的数字线划图。

图7数字栅格地图数据常用的生产方法

（六）元数据

基础地理信息数据在生产过程中应采用国家标准或测绘行业标准建立相应的元数据。

元数据应涵盖编目信息、数据集所属项目标识信息、数据集内容信息、限制信息、数据说明信息、发行信息、范围信息、空间参考系信息、数据集继承信息、数据质量（数据精度、数据评价）信息等内容，分为数据库级、图幅级、要素级三个层次。

数据库级元数据属于目录信息，是对数据库内容的总体描述；图幅级元数据是对数据库中各图幅（区块）内容的具体描述，用于查询图幅的详细情况；要素级元数据是对数据库中重要地理要素实体数据的描述，用于各类重要地理要素的查询。

（七）质量控制

基础地理信息数据生产的全过程应加强质量控制。

1．前期准备

制定有关技术文件，包括设计书、生产技术规定、质量标准等，设计书应依据充分、格式规范，并经主管部门审批认可，利用的资料和数据源应符合设计书的要求，有标准的应符合相应标准，使用的仪器设备应按照国家有关规定进行检定或校准。

2．生产过程

采用的基础标准和产品标准应为现行的国家标准，有明确要求的作业方法，应遵循相关规定，可采用工序检查制度，对生产过程中每一个环节进行质量控制，检查可以为自查、互查、抽查、专查等方式。

3．数据检查与验收

严格执行两级检查一级验收制度。

数据成果上交前应进行100%二级检查，第一级检查为过程检查，由测绘单位的作业部门实施，第二级检查为最终检查，由测绘单位质量管理部门实施；验收工作由省级测绘行政主管部门组织实施。

各级检查工作应独立进行，不应省略或代替。

二、管理系统建设

（一）数据组织

基础地理信息数据库包括大地测量数据、数字线划图数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据和数字栅格地图数据五个分库，各分库又根据比例尺和分辨率的变化细化为子库，子库也可根据要素分成若干层。

大地测量数据按类别分层分等级组织。

数字线划图数据采用物理上分幅、分区块或按要素分层来组织。

分幅、分区块组织时应通过接边处理确保数据库逻辑无缝；按要素分层组织时同一类数据放在同一层，每层通过拼接处理确保物理无缝，用于制图的辅助点、线、面数据应单独放在同一层。

不同比例尺的同类要素数据应建立垂直关联，同一比例尺的要素数据间应建立正确拓扑关系。

数字正射影像数据按分幅、分块或分区组织管理，通过接边处理确保数据逻辑无缝，建立多级金字塔索引结构以提高存取速度，并以对象关系数据库的方式存放金字塔各级影像数据。

数字高程模型数据按分幅、分块或分区组织管理，可建立多级金字塔索引结构以提高存取速度，并以对象关系数据库的方式存放金字塔各级数据。

数字栅格地图数据一般以图幅为单元组织，并建立区域索引。

元数据的组织应与描述对象的数据组织方式（图幅、图层或区块）保持一致。

历史数据库的结构与其同源的现势数据库相同，数据组织可以采取修改对象加注时间标识和版本管理两种方式，或者两者的有机结合。

（二）功能要求

管理系统具备数据输入输出、处理、表达、查询统计、更新以及元数据管理、历史数据管理和安全管理等功能。

输入输出：

输入功能包括对入库数据的检查、录入、添加和确认；输出功能包括按照产品标准或用户需求所进行的产品制作、导出和分发。

数据处理：

具有坐标及投影变换、高程换算、数据裁切、数据格式转换以及影像数据的对比度、灰度（色彩）、饱和度一致性调整等功能。

数据表达：

具有将数据组合、叠加、符号化显示和放大、缩小、漫游、前视图、后视图等浏览功能。

查询统计：

具有以不同的查询条件对各种数据进行单独的、组合的、相互的查询与检索，并能依据查询结果提取数据和对数据进行统计功能。

数据更新：

具有实现包括数据库中各子库、要素、属性和其它信息的更新与维护，可采用直接编辑或批量导入等方法实现数据的更新。

历史数据管理：

具有采取修改对象加注时间标识和版本管理方式，或者两者的有机结合方式实现历史数据库的建立、删除、修改，以及历史数据查询、统计和分析等功能。

元数据管理：

具有元数据注册、编辑、修改和元数据查询、统计、分析、输出等功能，元数据与其对应的基础地理信息数据应建立关联，应能实现与其对应的基础地理数据同步更新，更新后的元数据应备份，并建立历史元数据库。

安全管理：

具有系统用户管理、权限管理、日志管理、事务管理、数据库备份与恢复功能。

数据库备份包括数据的备份和系统软件的备份，备份可采用全备份或增量备份方式，定期检查数据库备份的可用性。

（三）数据更新

基础地理信息数据更新应遵循及时性、一致性和安全性原则。

及时性是根据实际需求或发展需要及时更新，保证数据库的现势性；一致性是更新数据应保证与原有数据在空间关系、属性结构、分类与代码等方面一致；安全性是数据的更新不应降低数据库系统安全保密等级。

更新数据入库前应做好历史数据的备份工作，可根据需要建立相应历史数据库。

数据更新可选择局部更新、要素更新或整体更新方式。

数字线划图数据根据要素变化频率和社会需求，采用要素更新、局部更新相结合的方式；数字正射影像