关于建立空间数据库元数据问题

cwj

地调局要求提交空间数据库成果时需要提交元数据，希望坛友就元数据的概念、元数据采用的标准、元数据录入软件等展开交流。谢谢。

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一剑隔世

2.5 空间数据的元数据

信息技术特别是GIS技术的迅速发展，导致了地理空间数据集的数量、复杂性和多样性的增加。为了便于数据的交换、更新、检索、数据库集成以及数据的二次开发等，不同类型数据的内容、格式、说明等必须符合一定的规范和标准，这一切都离不开元数据。例如：各应用领域的数据库不但要提供空间和属性数据，还应包括大量的引导信息以及由纯数据得到的推理、分析和总结等，这些都是由空间数据的元数据系统实现的。

2.5.1 元数据和空间数据元数据

1. 元数据概念

元数据（Metadata）并不是一个新的概念。实际上，传统的图书馆卡片、出版图书的版权说明、磁盘的标签等都是元数据。纸质地图的元数据主要表现为地图类型、地图图例，包括图名、空间参照系和图廓坐标、地图内容说明、比例尺和精度、编制出版单位和日期或更新日期、销售信息等。“Metadata”一词的原意是关于数据变化的描述，虽然目前科学界对元数据的概念还没有公认的定义，但一般都认为元数据是“关于数据的数据”。

使用元数据的目的就是促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程服务。其内容包括：①对数据集的描述。如对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据序代（数据生产历史）等的说明；②对数据质量的描述。如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、元数据的比例尺等；③对数据处理信息的说明。如量纲的转换等；④对数据转换方法的描述；⑤对数据库的更新、集成等的说明。

元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机系统资源，可以对数据进行加工处理和二次开发。

2. 空间数据元数据概念

空间数据用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的位置、属性及其相互关系的信息。空间数据元数据是关于空间数据的数据，即关于空间数据及其信息资源的描述性信息。它通过对空间数据的内容、质量、条件和其他特征进行描述与说明，以便人们有效的定位、评价、比较、获取和使用与地理空间相关的数据。

3. 空间数据元数据的标准

空间数据元数据标准的建立是空间数据标准化的前提和保证，只有建立起规范的空间数据元数据，才能有效地利用空间数据。目前，针对空间数据元数据，已经形成了一些区域性或部门性的标准（表2.10）。在所有的标准中，美国联邦空间数据委员会（Federal Geographical Data Committee ，FGDC）的空间数据元数据内容标准的影响较大。该标准用于确定地学空间数据库的元数据内容，于1992年7月开始起草，1994年7月8日FGDC正式确认新标准。该标准将地学领域中应用的空间数据元数据分为7大部分，它们分别是数据标识信息、数据质量信息、空间数据组织信息、空间参照系统信息、地理实体及属性信息、数据传播及共享信息和元数据参考信息（陈述彭等，1999）。

表2.10 空间数据元数据的几个现有标准

元数据标准名称	建立标准的组织
CSDGM地球空间数据元数据内容标准	FGDC，美国联邦空间数据委员会
GDDD数据库描述	MEGRIN，欧洲地图事物组织
CGSB空间数据库描述	CSC，加拿大标准委员会
CEN地学信息—数据标准—元数据	CEN/TC287
DIF目录交换格式	NASA
ISO地理信息	ISO/TC211

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2.5.2 空间数据元数据的作用

空间数据元数据的完整性对空间数据的使用具有重要的作用，而缺失元数据可能会导致空间数据使用的不便，甚至被错误使用。如一幅地图缺失比例尺这类元数据信息，可能导致图面的距离与实际距离换算错误，最终可能导致这一空间数据被错误使用。综合起来，空间数据元数据主要有以下几个方面的作用：

1）查询空间信息。例如，它可以按照不同的地理区间、指定的语言以及具体的时间段来查询空间信息资源。

2）组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。通过它可以在Intranet或Internet上准确地识别、定位和访问空间信息。

3）组织和维护一个机构对数据的投资。通过空间元数据内容，可以充分描述数据集的详细情况，便于数据使用者得到数据的可靠性保证。同时，当使用数据引起矛盾时，数据提供单位也可以利用空间元数据维护其利益。

4）提供数据转换方面的信息。为实现空间数据真正意义上的共享提供基础。

5）建立数据目录和数据交换中心，实现信息共享。通过数据目录、数据代理机、数据交换中心等提供的元数据内容，用户可以很容易地使用它们，达到空间信息的共享。

2.5.3 ArcGIS中的元数据

过去的空间元数据在表达上通常采用文本型的方式，直接用文字进行描述，因而具有通俗易懂、便于理解、易于编辑的优点。但它同时也具有结构松散、表达上容易产生冗余与歧义、文本和待描述数据间的连接不够紧密、不利于元数据的工程化应用等明显的缺点，阻碍了空间元数据标准化建设的推进。在ArcGIS平台下，元数据被存储为XML格式，它可以以文件的形式与地理数据存储在一起（如Shapefile），也可直接存储在地理数据库（Geodatabase）中。XML是可扩展标记语言，是一种基于SGML的简单灵活的语言，同时它还是一个元语言，允许用户设计自己的标记语言，因此采用XML进行存储元数据有利于元数据的标准化。

ArcGIS中的元数据包含数据源的特性和描述文档，其中属性信息由ArcCatalog自动存储在每个要素的元数据中，如空间范围、投影定义、要素的数目等；而文档则是由用户添加到元数据中的信息，它通常描述数据的性质和内容，如字段描述、代码的定义、联系信息等。

1. 元数据样式表

元数据的样式表（Stylesheet）是表达元数据的预设样式，通过它可以确定什么样的元数据元素将被显示，以及如何被显示。为满足不同用户的使用目的及视觉习惯，ArcGIS提供了多个样式表供用户选择。在ArcCatalog中，元数据工具条上包含有FGDC、FGDC Classic、FGDC ESRI、FGDC FAQ、FGDC Geography Network、ISO、ISO 19139、ISO Geography、XML等元数据样式表（图2.34）。

FGDC样式表显示符合FGDC标准的元数据，ISO样式表显示符合ISO标准的元数据。如果用户扩展了FGDC标准或者ISO标准，自行设计了元数据的标准，为了显示额外的元数据信息，需要对样式表进行定制。另外，用户也可以根据自己的喜好定制样式表，包括过滤某些不需要的元数据，对元数据的值进行替换（比如关键词的中英文替换）、界面美工等。

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2. 元数据的管理

元数据管理主要包括对元数据的创建、更新、编辑、附件添加等操作。

默认的情况下，在ArcCatalog中查看元数据的时候，元数据会自动建立或更新。如果在数据的属性对话框（Properties）中修改了数据属性，可以点击元数据工具条上的Create/Update metadata按钮 ，手工更新正在浏览的数据的元数据。

在ArcCatalog中，点击菜单Tools>Options…，打开选项对话框，点击Metadata标签，可以设置浏览元数据时使用的样式表以及元数据的编辑器，还可以设置元数据的生成和更新方式（一般情况下，可以将其设置为自动方式）。当空间数据及其元数据全部生成后，可以点击元数据工具条上的Metadata Properties按钮 ，在其对话框的选项（Options）标签中关闭自动更新功能。

元数据编辑是元数据管理中的重要内容。不同样式的元数据在编辑时采用的编辑器不同。ArcGIS中有FGDC和ISO两种元数据编辑器（图2.35）。使用FGDC编辑器，可以建立或编辑与FGDC兼容的元数据。如果完成了ArcCatalog提示输入的文档，这时的元数据已满足了FGDC的最低需求。使用ISO元数据编辑器，可以建立或编辑符合ISO标准的元数据。目前，ISO元数据编辑器仅支持ISO元数据标准中的核心成分，还不能创建一个完整的ISO元数据记录。根据ISO标准，必需输入的信息在编辑器中将被明确的标识出来，提示没有添加到元数据中，因此，在任何时间对元数据内容表快速浏览，都可以发现还有多少必需的信息项没有被添加。与FGDC编辑器类似，ISO编辑器可以在任何时候停止对元数据的编辑或重新编辑。

在Metadata Properties对话框中，可以绑定有关的文档作为元数据的附件。例如，可以将一个描述数据生产详细过程的Word文档作为元数据附件进行绑定。绑定之后，文件中的内容就被复制到元数据中，并随该数据一起移动。必要时，在Metadata Properties对话框中双击该附件，即可在相应的应用程序中打开它。

3. 元数据的输入输出

在实际工作中，常常会遇到这样的情况：一是需要将其他元数据工具建立的元数据转换为ArcGIS的元数据；二是需要将ArcGIS管理的元数据转换为其他系统的元数据。这就需要对ArcGIS中的元数据进行输入和输出。

若其他工具建立的元数据为文本文件、XML文件或FGDC元数据剖析器mp定义的SGML格式文件，则可以直接将该类元数据输入到ArcCatalog中，并通过输入转换器重写空间数据的所有元数据。

由于ArcCatalog使用mp对其支持的结果文件进行输入和输出，因此可以将ArcCatalog维护的元数据直接发布到NSDI的地理空间数据交换中心。当输出到FGDC CSDGM格式时，在ESRI协议中定义的元数据成分将被排除；当输出到HTML格式，就创立一个能完全表现选择项目元数据的文件；要输入到XML格式，就创建一个新的复制了项目元数据的XML文件。通过元数据的输出，就可以脱离开ArcCatalog而对元数据进行操作。

ArcGIS中有多种方式实现元数据的输入和输出。一是采用ArcCatalog中的元数据编辑工具条进行元数据输入和输出；二是采用ArcToolbox中的Conversion toolbox中的Metadata工具集进行输入、发布、转换；三是将用户自己的元数据输入输出工具添加到ArcCatalog以实现输入和输出。

——以上参考自《地理信息系统基础与实验教程》，田永中等著，科学出版社

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谢谢“一剑隔世”关注此议题，并奉献很好的资料。

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提供地调局数据库建库标准供参考。

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再提供一个元数据采集的工具。

文弱书生

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两只小丽蜂

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