歐洲地形數(shù)據(jù)管理的框架和要求

歐洲地形數(shù)據(jù)管理的框架和要求歐洲地形數(shù)據(jù)管理的框架和要求摘要：地形數(shù)據(jù)集合是通過國家測繪機構(gòu)（NMAS）得到的空間數(shù)據(jù)基礎設施（SDIs）的一個重要組成部分。全球和歐洲的發(fā)展都表明了國家制圖機構(gòu)將不得不采取新的戰(zhàn)略管理地形數(shù)據(jù)。本文將接納這些需求，并為地形數(shù)據(jù)管理提出了一個框架。這些都建立在對用戶需求、數(shù)據(jù)質(zhì)量和質(zhì)量管理的研究、地理信息數(shù)據(jù)庫管理和標準化的改變的基礎上。歐洲的地形數(shù)據(jù)管理的多層方法推斷出需要語義建模、統(tǒng)一和基于對象的數(shù)據(jù)框架。1.緒論地形圖自其18世紀誕生以來在歐洲不斷發(fā)展。國家測繪機構(gòu)制作了近20年的數(shù)字地形數(shù)據(jù)集。從模擬到數(shù)字形式的變化意味著人們可以對地形信息使用和建模。用戶和地形數(shù)據(jù)的用途也越來越多樣化。在芬蘭和歐洲其他國家，幾乎每個人都可以在互聯(lián)網(wǎng)上利用地形圖。在歐洲國家測繪機構(gòu)已采取了不同的策略來滿足用戶的需求。地理信息管理將基于通用的基于對象的結(jié)構(gòu)，而不是具體的簡單的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。如何管理在歐洲的地形信息的關鍵問題仍然存在。為此本文將介紹一些需求模型。1.1全國地形數(shù)據(jù)集大多數(shù)國家測繪機構(gòu)有不同的地形數(shù)據(jù)集，代表著不同的尺度。這反映了歷史上地理空間數(shù)據(jù)集如何使用不同的數(shù)據(jù)源和非同步的流程進行創(chuàng)建和更新。一個數(shù)據(jù)集可能已被復制和被編譯成幾個獨立的分支去創(chuàng)造新的產(chǎn)品，或在組織中支持不同的功能。與原始源的連接將會丟失，傳播這些更新就會出現(xiàn)問題。國家測繪機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了新的基于對象的策略。倡議的例子包括英國的數(shù)字國家框架和德國的ATKIS模型。數(shù)字國家框架將提供一個一致的、能夠維護國家基地，并且對GI可以參考使用的國家電網(wǎng)或獨特的標識符。標識符具有現(xiàn)實世界中的一些功能，如建筑物，道路和地塊。1.2歐洲的情況歐洲需要地理信息。GI2000失敗后，委員會開始使用一種新方法?？臻g信息基礎設施(INSPIRE)項目旨在使相關的，統(tǒng)一的和高質(zhì)量的地理信息能夠為制定，實施，監(jiān)測和評估社區(qū)決策所利用。主要任務之一是要確定所需的相關數(shù)據(jù)。這是基于由EteMII項目所描述的參考數(shù)據(jù)的理念：它是一系列的數(shù)據(jù)集，每個人都參與了地理信息用來引用自己的數(shù)據(jù)，作為其工作的一部分。它提供常見應用程序之間的鏈接，從而提供知識和人之間的信息共享機制。工作組參考的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)所描述地理參照數(shù)據(jù)必須履行的主要功能要求：提供一個明確的位置，用戶信息使各種來源的數(shù)據(jù)合并提供一個框架，讓別人更好地理解正在提交的信息。參考文獻數(shù)據(jù)的組件包括：大地測量參考系統(tǒng)，管理單位，產(chǎn)權單位（包裹，建筑物），地址，選擇的地形題材（水文，交通，高程），正射影像和地理名稱。國家空間數(shù)據(jù)基礎設施（NSDIs）也將在歐洲的發(fā)展中扮演一個重要的角色。他們應該支持歐洲方面。例如，地理信息部，農(nóng)業(yè)和林業(yè)的新的國民議會于2001年始于芬蘭。新一屆理事會將研究各種可能性用以增加生產(chǎn)者和使用者之間的合作。，這將為芬蘭國家空間數(shù)據(jù)基礎建設制定一個新的戰(zhàn)略。在歐洲，對于歐共體立法是否采取建立INSPIRE的建議，將會非常有趣。1.3標準化啟用更改在20世紀90年代，標準化GI在歐洲開展。該研究結(jié)果在1996年被作為標準進行發(fā)表。與此同時，國際標準化組織（ISO）開始運作。ISO19100系列現(xiàn)在有超過20個標準的GI，并且數(shù)量還在不斷增加。開放地理信息系統(tǒng)聯(lián)盟（OGC）是一個非營利性的會員制組織，成立于1994年，用以解決缺乏處理地理參考數(shù)據(jù)的系統(tǒng)之間的互操作性，以及這些系統(tǒng)之間的主流計算系統(tǒng)。2.方法本文基于對有關地形數(shù)據(jù)和質(zhì)量管理的幾項研究分析，如[1，10]。關于用戶需求的章節(jié)是基于Jakobsson，Vauglin對數(shù)據(jù)質(zhì)量問卷結(jié)果的分析，通過Jakobsson對用戶需求的移動地形圖的研究，制備出了實時數(shù)據(jù)集成和推廣地理空間信息移動服務項目。通過這個研究項目的開發(fā)和測試，為移動用戶提供地理空間數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)集成和推廣。關于地形信息的管理框架這一章的內(nèi)容是基于當前用戶提出的要求。CERCO質(zhì)量工作（現(xiàn)在為歐洲地理協(xié)會專家組）在1999年得到的研究結(jié)果用于表示歐洲的地形數(shù)據(jù)集的當前狀態(tài)。主要成果發(fā)表在Jakobsson，Vauglin和Jakobsson。調(diào)查問卷涉及17個歐洲國家制圖機構(gòu)，總共生產(chǎn)了226個數(shù)據(jù)集。根據(jù)分析，將空間數(shù)據(jù)基礎設施、國家制圖機構(gòu)和國家測繪局政策結(jié)合在一起。在地理信息管理標準化下允許更改。3.用戶需求地形數(shù)據(jù)有多種用途。根據(jù)Jakobsson和Vauglin所進行的一項調(diào)查可以看出，地形基本數(shù)據(jù)的主要用戶是政府機關，直轄市，環(huán)保機構(gòu)，電信，公共事業(yè)和運輸。如果這是相對小規(guī)模的地形數(shù)據(jù)集，那么緊急情況和公眾安全就是主要的用戶群。最近的一項關于用戶對移動地形圖的需求的研究表明了應用這種地形信息的新途徑。幾個用戶組確定了一般和特定的應用領域。GiMoDig項目確定了14個不同的用戶方案。通過分析地形信息的使用并且用幾個標準評估其重要性，他們得出的結(jié)論是，用戶需要移動的地形信息以保證安全或應對緊急情況，另一方面，也可以在荒野中徒步旅行以及進行其他有關自然的愛好。使用地形信息的主要原因是安全和危機管理。舉幾個近期的例子，比如2002年歐洲的洪水和美國的國土安全政策，都表明即使在偏遠地區(qū)也需要當前的地形信息。然而，地形信息只有當鏈接到相關的應用程序或服務的其他信息時，才具有價值。圖1.由國家測繪機構(gòu)提供的地形信息的主要用戶在芬蘭進行的一項關于地理數(shù)據(jù)集的使用及其重要性研究，確定了地圖數(shù)據(jù)庫（TDB）作為芬蘭最重要的地圖數(shù)據(jù)集，而且，用戶利用它與其他數(shù)據(jù)集結(jié)合。即使是研究集中在地圖上的數(shù)據(jù)集，回應者的數(shù)量是相當小（n=27），該研究說明TDB扮演著基準數(shù)據(jù)集的作用。參考主題分別是（按重要性排列）：元數(shù)據(jù)，建筑物，高程，地名，地籍信息，大地測量基準，地址，正射影像，水域的深度，水文，交通，導航，衛(wèi)星圖像和其他。該研究也發(fā)現(xiàn)一些開發(fā)項目的現(xiàn)實意義和緊迫性。在列出的8個開發(fā)項目中，前三名包括：描述數(shù)據(jù)質(zhì)量需求，描述內(nèi)容并協(xié)調(diào)參考的數(shù)據(jù)集和組織元數(shù)據(jù)服務。3.1如何設置要求在歐洲范圍內(nèi)，歐盟在設置要求方面起著一個重要的作用。在INSPIRE項目的目標如下：應收集數(shù)據(jù)一次，并保持最高效的水平它應該可以在整個歐洲與其他來源不同的空間信息進行無縫結(jié)合，并且實現(xiàn)用戶和應用程序之間的共享在一個層面上的信息收集應該可以實現(xiàn)不同層次之間的共享，詳細的調(diào)查一般出于戰(zhàn)略目的為實現(xiàn)好各級的治理所需要的地理信息應該是豐富的，而且必須允許無限廣泛的使用發(fā)現(xiàn)所提供的地理信息應該是容易的，它適合特定用途的需要，并且滿足信息被獲得和使用的條件地理數(shù)據(jù)應易于理解和解釋，因為它可以在適當?shù)姆秶鷥?nèi)選擇一個方便用戶的方式實現(xiàn)可視化雖然上面的列表僅是關于歐洲要求的一個示例，它有效地總結(jié)了目前地理信息管理的一般趨勢。標準化的作用已經(jīng)進行了討論。它使數(shù)據(jù)管理和轉(zhuǎn)讓使用新的模式。但是，仍然有一些公開的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者必須解決的問題。表1列出了其中的一些問題。表1.地形數(shù)據(jù)管理的要求要求的數(shù)據(jù)內(nèi)容問題可能的答案決議如何設置詳細級別？在城鄉(xiāng)山區(qū)對自然和社會結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的地理區(qū)域分類數(shù)據(jù)主題和對象應涵蓋什么樣的主題？使用地理區(qū)域的用戶需求的分類：歐洲-國家-區(qū)域-地方。什么代表現(xiàn)實世界？三個層次上的協(xié)調(diào)：國家、歐洲國家和全球2D-3D-4D模型的類型取決于應用程序和用戶的要求數(shù)據(jù)規(guī)范建模應該是什么模式？基于對象關系的數(shù)據(jù)庫標準建模語言（UML和XML）數(shù)據(jù)模型規(guī)范的結(jié)構(gòu)是什么？使用ISO標準（ISO19109，ISO19110，ISO19131）元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集？生成元數(shù)據(jù)，使分散的元數(shù)據(jù)元素更新什么是數(shù)據(jù)集的質(zhì)量？設置數(shù)據(jù)質(zhì)量要求、定義數(shù)據(jù)質(zhì)量措施和評估數(shù)據(jù)質(zhì)量流程管理如何產(chǎn)生和更新數(shù)據(jù)集？常見的程序?qū)崿F(xiàn)所需的數(shù)據(jù)質(zhì)量一般化技術數(shù)據(jù)存取如何訪問數(shù)據(jù)集？使用國際標準化組織（ISO）和OpenGIS規(guī)范（如XML，GML）增量更新嗎？使用對象標識符4.歐洲的地形數(shù)據(jù)集的管理框架地形數(shù)據(jù)的管理框架是在這一章中提出的。該框架包括RASE等所描述的參考數(shù)據(jù)主題。被提出了一些對當前全球、歐洲、國家、區(qū)域和地方一級的數(shù)據(jù)庫。當前許多全球性的、歐洲國家、區(qū)域和地方各級的數(shù)據(jù)庫都被提出。各級代表的是地理范圍或數(shù)據(jù)集的覆蓋面。在這種情況下，該水平并不代表分辨率。目前的狀況是基于由不同組織管理的單獨的數(shù)據(jù)集的觀念。國家測繪機構(gòu)通常都擁有國家一級的數(shù)據(jù)集。根據(jù)CRECO質(zhì)量工作組的問卷調(diào)查結(jié)果，我們可以推導出以下特點：基于矢量的國家地形數(shù)據(jù)庫（國家測繪機構(gòu)的90％）小比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫（國家測繪機構(gòu)的71％，基于矢量的61％）地理名稱（71％）行政邊界（76％）DEM/DTM（71％）地籍數(shù)據(jù)（52％）在歐洲層面有一些商業(yè)數(shù)據(jù)集（如道路數(shù)據(jù)）和一些歐洲的數(shù)據(jù)集（即SABE，歐洲行政邊界）。目前歐洲地理協(xié)會正在制作一些全球地圖，包括1:1000000地圖數(shù)據(jù)集和1:250000地圖數(shù)據(jù)集。國家地形數(shù)據(jù)集，通常是由國家測繪機構(gòu)收集的數(shù)據(jù)集，是最重要的。測繪機構(gòu)一般包含不同的數(shù)據(jù)集以滿足用戶的要求。這種情況因國家的不同而不同。大多數(shù)的國家測繪機構(gòu)編制的地形數(shù)據(jù)庫使用攝影測量編譯地形數(shù)據(jù)庫，野外數(shù)據(jù)采集已實現(xiàn)數(shù)字化。一些國家測繪機構(gòu)沒有使用字段集合來收集信息，國家測繪機構(gòu)沒有使用數(shù)字化信息。修訂計劃包括每隔5年并且每年更新某些對象的類型的總修訂。生產(chǎn)全歐洲的數(shù)據(jù)集時，有至少兩個選項。傳統(tǒng)上，它將用于不同目的，意味著生產(chǎn)的單獨的數(shù)據(jù)集。在這些方法中的問題是他們需要大量的投資、生產(chǎn)和更新。我們可以將這種方法作為地圖延續(xù)的范例。下一步的選擇可以是直接使用國家、區(qū)域或地方的數(shù)據(jù)集。這里的問題是在歐洲概念模型、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量不一致。有必要統(tǒng)一語義建模的數(shù)據(jù)集?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些在國家一級統(tǒng)一數(shù)據(jù)集的例子。在德國，AAA項目中發(fā)展中國家共同參與規(guī)范大地測量參考數(shù)據(jù)、地籍和地形數(shù)據(jù)。歐洲地形數(shù)據(jù)集管理的建議的框架如圖2所示。它包括的多層統(tǒng)一的全球、歐洲、國家、區(qū)域和地方一級的數(shù)據(jù)集。這些被要求確定的實施方案在前面的章節(jié)之中，包括用戶需求研究、數(shù)據(jù)集的語義建模和規(guī)格統(tǒng)一。圖2.多層統(tǒng)一主題和基于對象的框架在國家一級，這種方法可以利用基于對象的框架來實現(xiàn)。這種方法已經(jīng)在Jakobsson，Salo-Merta和圖3中被詳細說明。一個基于對象的框架，包括語義模擬數(shù)據(jù)集成為一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。在一些國家，例如，直轄市有一些當?shù)氐牡匦螖?shù)據(jù)集，或不同部門可能區(qū)域地形數(shù)據(jù)集（即德國）。一個基于對象利用的框架是一個統(tǒng)一的所有的組織可以為參考數(shù)據(jù)對象管理的數(shù)據(jù)庫。每個組織都有自己的對象類型，但核心對象將是協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理。圖3.在芬蘭的國家級對象框架的一個例子5.討論如果利用地理標準，主要技術問題即目前抑制不同的數(shù)據(jù)集相結(jié)合將被刪除。地理數(shù)據(jù)集和語義建模的協(xié)調(diào)需要確保在不同國家、不同數(shù)據(jù)集的特征類型在現(xiàn)實中是相同的。然而，這可能不是唯一的可感知的選擇。如果數(shù)據(jù)集的質(zhì)量可以被管理，我們可以不同程度地滿足了用戶的要求。圖4說明了從現(xiàn)實世界到用戶的數(shù)據(jù)流程。這是來自數(shù)據(jù)質(zhì)量ISO19113中描述的概念。這個過程包括概念或模擬現(xiàn)實世界的整體的話語（D1）。數(shù)據(jù)是根據(jù)使用不同的方法收集數(shù)據(jù)規(guī)范。用戶的構(gòu)思過程描述用戶的需求（R），其中包括另一個說法（D2）。用戶要求通常遇到無論是分析或表示的數(shù)據(jù)集。在試圖消除在構(gòu)思過程的不確定性，該數(shù)據(jù)集的語義建模已被使用。如果我們能進入現(xiàn)實很容易作為數(shù)據(jù)集就可以建立一個概念的相關誤差模型的過程C和R。例如，一個對象在一個數(shù)據(jù)集和一路的道路對象在其他數(shù)據(jù)集可以自動整合到一個新的數(shù)據(jù)集，滿足了用戶的要求。圖4.模型的不確定性（或質(zhì)量）的地理數(shù)據(jù)朗利等人描述了不確定性的概念視圖。他們認為這是不可能給世界一個完美的表現(xiàn)，所以不確定性是不可避免的。張等人把不定性描述為數(shù)據(jù)和附加到當前用戶的數(shù)據(jù)之間差異的一種測量。另一方面，質(zhì)量在ISO9000:2000標準被描述為“程度的一組固有特性滿足要求”。根據(jù)這些定義，不確定性和質(zhì)量似乎在精度相同的方式是同一現(xiàn)象的反義詞和誤差。如果我們考慮過程如圖4所示，從GIS的角度有三個階段：（1）地理“現(xiàn)實化”；（2）形式化；（3）計算的實現(xiàn)。在這一過程中信息通過抽象丟失，有作為地理現(xiàn)象的現(xiàn)實主義概念的認識論的破壞被形式化轉(zhuǎn)化為內(nèi)部調(diào)節(jié)的整體。在這樣的背景下，一個務實的方法是，假定數(shù)據(jù)模型的本體可以配對地形信息。考慮到模型可以合理的管理為主題數(shù)據(jù)，這就意味著不需要國家一級的國家地形數(shù)據(jù)庫。作者提出了一個基本的地形模型，在不同的組織或演員能產(chǎn)生任何主題或全國地形數(shù)據(jù)的一些地理范圍，仍需要芬蘭的一個聯(lián)合的參考數(shù)據(jù)。目前，芬蘭的全國土地調(diào)查是唯一的確保所有數(shù)據(jù)的收集和保存主題的權威。幾種技術可以用來實現(xiàn)所提出的模型。代理框架和多重表達數(shù)據(jù)庫可以被國家和歐洲的水平數(shù)據(jù)管理利用。薩羅梅爾達進行了建筑物的多重面向?qū)ο蠓椒ǖ陌咐芯俊Ｈ鐖D5所示，在國家層面，多分辨率管理需要至少在大、中型范圍內(nèi)。先前解釋的GiMoDig可能被用于在歐洲的水平，但如果用戶想連接到他們的數(shù)據(jù)的地形參考和利用更新，有面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫在大中型水平的需要。在數(shù)據(jù)的變化在小尺度上不如此頻繁并且傳統(tǒng)的方法可以利用至少在1:1000000級。圖5.需要基于對象的數(shù)據(jù)集6.結(jié)論歐洲和各國家進行合作，以求達到最好的效果。NMA在這里起到重要作用。地理信息標準是建立在歐洲空間數(shù)據(jù)基礎設施的基礎上。不同規(guī)格和程序等的關系將成為一個關鍵問題。歐洲協(xié)調(diào)將不僅有利于那些需要跨境數(shù)據(jù)或大的地理范圍的用戶（即幾個國家）。共同的原則，也將有利于應用程序開發(fā)人員和最終的公民，即在他們的日常生活中使用不同的應用受益于地形信息的河南研究所。求出需要的最低要求是未來的研究，從而產(chǎn)生最大的利益。這可能會導致優(yōu)先更新某些地區(qū)，主題和對象類型的數(shù)據(jù)過程。質(zhì)量管理原則必須滿足使用要求。參考文獻1.DassonvilleL.,VauglinF.,JakobssonA.,LuzetC.:QualityManagement,DataQualityandsers,MetadataforGeographicalInformation,InSpatialDataQuality,editedbyWenzhongShiet.al.,Taytlor&Francis(2002)313p.,202-2152.GI2000:/copygi2000/(accessedinApril1st,2003)3.Hancock,T.:ReferenceDataWhitePaper(v.1.1a).ETeMIIprojectconsortium(2001),48p.4.Harbeck,R.:DieModellierungderGeobasisdatendesamtlichenVermessungwesensAFISALKIS-ATKIS,EinführungindieThematik.PowerpointpresentationatWorkshopAFISALKIS-ATKIS-Modellierung,Hannover,athttp://www.advonline.de/english/publications/index.htm(2002),(inGerman)(accessedinFebruary10th,2003)5.HarrieL.:AnoptimisationApproachtoCartographicGeneralisation.DoctoralDissertation,Lunduniversity,(2001)204p.6.INSPIRE:INSPIREDataPolicy&LegalIssuesWorkingGroupPositionPaper.DPLIworkinggroup,EnviromentAgencyforEnglandandWales,athttp://inspire.jrc.it/reports/position_papers/inspire_dpli_pp_v12_2_en.pdf(2002)45p.(accessedinJanuary6th2003)7.Jakobsson,A.:UserRequirementsforMobileTopographicMaps.ReportoftheGiMoDigproject,athttp://gimodig.fgi.fi/deliverables.php(2003)93p.(accessedFebruary10th2003)8.Jakobsson,A.2002DataQualityandQualityManagement–ExamplesofQualityEvaluationProceduresandQualityManagementinEuropeanNationalMappingAgencies,InSpatialDataQuality,editedbyWenzhongShiet.al.,Taylor&Francis(2002)313p.,216-229.9.Jakobsson,A.,Salo-Merta,L.:.DefinitionofaBasicTopographicFrameworkforNationalGIPolicy–OneDatabaseforAllBasicTopographicData.InProceedingofthe20thInternationalCartographicConference,Volume4(2001)2197-220510.Jakobsson,A.,TakalaP.(eds.)UseandimportanceofgeographicdatasetsinFinland,Reportofnationalcouncilongeographicinformation(2003),inFinnish11.Jakobsson,A.,Vauglin,F(eds.):Reportofaquestionnaireondataqual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representingdifferentscales.Thisreflectsthehistoryofhowgeospatialdatasetswerecreatedandupdatedusingdifferentdatasourcesandnon-synchronizedprocesses.Onedatasetmighthavebeencopiedandcompiledintoseveralindependentbranchestocreatenewproductsortosupportdifferentfunctionsintheorganization.Theconnectiontotheoriginalsourcewouldhavebeenlost,andpropagatingtheupdateswouldbeproblematic.Nationalmappingagencieshavedevelopednewobject-basedstrategies.ExamplesofinitiativesincludetheOrdnanceSurvey’sMastermap(DigitalNationalFramework)inGreatBritainandtheAmtlichesTopographisch-KartographischesInformationssystem(ATKIS)modelinGermany.MastermapwillprovideaconsistentandmaintainednationalbaseagainstwhichGIcanbereferencedusingtheNationalGridoruniqueidentifiers.Theidentifiersaregiventoreal-worldfeaturessuchasbuildings,roadsandlandparcels[28].1.2EuropeanscenarioEuropeneedsgeographicinformation.AfterthefailureofGI2000[2],theCommissionstartedwithanewapproach.TheINSPIRE(InfrastructureforSpatialInformation)projectaimstomakerelevant,harmonizedandqualitygeographicinformationavailableforthepurposeofformulating,implementing,monitoringandevaluatingCommunitypolicy-making.Oneofthemajortasksistodeterminetherelevantdataneeded.ThisisbasedontheideaofreferencedatadescribedbytheEteMIIproject[3]:·Itisaseriesofdatasetsthateveryoneinvolvedwithgeographicinformationusestoreferencehis/herowndataaspartoftheirwork.·Itprovidesacommonlinkbetweenapplicationsandtherebyprovidesamechanismforthesharingofknowledgeandinformationamongstpeople.Theworkinggrouponreferencedataandmetadata[22]hasdescribedthemainfunctionalrequirementsthatgeographicalreferencedatamustfulfil:·Provideanunambiguouslocationforuserinformation·Enablethemergingofdatafromvarioussources·Provideacontexttoallowotherstobetterunderstandtheinformationthatisbeingpresented.Referencedatacomponentsinclude:Geodeticreferencesystem,unitsofadministration,unitsofpropertyrights(parcels,buildings),addresses,selectedtopographicthemes(hydrography,transport,height),orthoimageryandgeographicnames[22].NationalSpatialDataInfrastructures(NSDIs)willalsoplayamajorroleinthedevelopmentinEurope[18].TheyshouldsupporttheEuropeancontext.Forexample,anewnationalcouncilforgeographicinformationintheMinistryofAgricultureandForestrywasinitiatedinFinlandin2001.Thenewcouncilwillstudydifferentpossibilitiesforincreasingtheco-operationbetweenproducersandusers.ItwilldefineanewstrategyfortheFinnishNationalSpatialDataInfrastructure.InEuropeitwillbeinterestingtoobserve,whethertheEClegislationwillbeestablishedasaresultofINSPIREproposals.1.3StandardizationtoenablethechangeDuringthe1990s,standardizationofGIwasinitiatedinEurope.Theresultswerepublishedin1996aspre-standards.AtthesametimetheInternationalOrganizationforStandardization(ISO)beganitsoperations.TheISO19100seriesnowhasover20standardsforGIandthenumberisincreasing.TheOpenGISConsortium,Inc.(OGC)isanot-profitmembershiporganizationfoundedin1994toaddressthelackofinteroperabilityamongthesystemsthatprocessgeoreferenceddata,andbetweenthesesystemsandmainstreamcomputingsystems.2MethodsThispaperisbasedontheanalysisofseveralstudiesrelatedtotopographicdataandqualitymanagemente.g.[1,10].ThechapteronuserrequirementsisbasedontheanalysisoftheresultsofthedataqualityquestionnairebyJakobsson,Vauglin[11],andthereportonUserRequirementsforMobileTopographicMapsbyJakobsson[7],whichwaspreparedaspartoftheGiMoDig(Geospatialinfo-mobilityservicebyrealtimedataintegrationandgeneralisation)project.GiMoDigisaresearchproject,whichisdevelopingandtestingmethodsfordeliveringgeospatialdatatothemobileuserbymeansofreal-timedata-integrationandgeneralisation[26].Thechapterontheframeworkforthemanagementoftopographicinformationisbasedontheuserrequirementspresented.Theresultsofthestudy[11]carriedoutbytheCERCOworkinggrouponquality(nowEuroGeographicsExpertGrouponQuality)in1999,areusedtorepresentthecurrentstateofthetopographicdatasetsinEurope.ThemainresultsarepublishedinJakobsson,Vauglin[12]andJakobsson[8].Thequestionnairedealtwith17EuropeanNMAsproducingatotalof226datasets.ThebasisfortheanalysiswillbeSDIs(national,Europeanandglobal)togetherwiththeroleofNMAs(i.e.Rhind[23])andnationalmappingpolices(i.e.USA[29]andFinland[30,31]).Standardization(i.e.ISOandOpenGIS)willallowthechangeingeographicinformationmanagement.3UserrequirementsTopographicdatahasmanyuses.AccordingtoasurveybyJakobssonandVauglin[11,12],themainusersofthetopographicbasedata(theNMAs’mostaccuratedatasets)aregovernmentalagencies,municipalities,environmentalagencies,telecommunications,utilitiesandtransportation.Ifthisiscomparedwiththesmallscaletopographicdatasets,thenemergencyandpublicsafetyaremainusergroups.Arecentstudyoftheuserrequirementsformobiletopographicmapsshowthenewways,inwhichtopographicinformationisused.Severalusergroupswereidentifiedingeneralandspecificapplicationdomains.TheGiMoDigprojectidentified14differentuserscenarios.Theimportancewasevaluatedusingseveralcriteriabyanalysingtheuseoftopographicinformation,theyconcludedthatuserswouldneedmobiletopographicinformationinsafetyoremergencysituationsand,ontheotherhand,hikinginthewildernessaswellasotherhobbiesrelatedtonature.Majorreasonsforusingtopographicinformationaresecurityandcrisismanagement.RecentexamplesinEurope(floodsintheCzechRepublicandGermany,2002)andtheHomelandSecuritypolicyintheUSA,demonstratethatcurrenttopographicinformationisneededeveninremoteareas.However,topographicinformationonlyhasvaluewhenlinkedtootherinformationrelevanttotheapplicationorservice.AstudycarriedoutinFinland[10]ontheuseandimportanceofgeographicdatasetsidentifiedtheTopographicDatabase(TDB)asthemostimportantmapdatasetinFinland,andusersutilizeditinconjunctionwithotherdatasets(thematic,orthoimagery).Eventhestudyconcentratedonmapdatasetsandthenumberofrespondantswasquitesmall(n=27),thestudyillustratestheroleoftheTDBasareferencedataset.Thereferencethemeswere(inorderofimportance):hydrography,transportation,metadata,buildings,height,geographicnames,cadastralinformation,geodeticreference,addresses,orthoimagery,depth(ofwaters),navigation,satelliteimageryandothers.Thestudyalsoidentifiedtherelevanceandurgencyofsomeofthedevelopmentprojects.Of8developmentprojectslisted,thetopthreecomprised:describingthedataqualityrequirements,describingthecontentandharmonizationofreferencedatasetsandorganizingmetadataservices.3.1HowtosetrequirementsIfweconsidertheEuropeancontext,theEUhasamajorroleinsettingtherequirements.ThegoalssetintheINSPIREproject[16]areasfollows:·Datashouldbecollectedonceandmaintainedatthelevelatwhichthiscanbedonemosteffectively·ItshouldbepossibletocombineseamlessspatialinformationfromdifferentsourcesacrossEuropeandshareitbetweenmanyusersandapplications·Itshouldbepossibleforinformationcollectedatoneleveltobesharedbetweenthedifferentlevels:detailedfordetailedinvestigationsandgeneralforstrategicpurposes·Geographicinformationneededforgoodgovernanceatalllevelsshouldbeabundantandmustallowunlimitedextensiveuse·Itshouldbeeasytodiscoverthegeographicinformationavailable,whichfitstheneedsofaparticularuseandunderconditionswhichallowtheinformationtobeacquiredandused·Geographicdatashouldbeeasytounderstandandinterpretbecauseitcanbevisualizedwithintheappropriatecontextselectedinauser-friendlyway.WhilethelistaboveisonlyoneexampleoftheEuropeanrequirements,iteffectivelysummarizesthecurrenttrendingeographicinformationmanagementingeneral.Theroleofstandardizationhasalreadybeendiscussed.Itenablesnewmodelsfordatamanagementandtransfertobeused.However,therearestillsomeopenquestionsthatdataproducersmustresolve.Table1listssomeoftheissues.Table1.Requirementsfortopographicdatamanagement4FrameworkforthemanagementoftopographicdatasetsinEuropeAframeworkforthemanagementoftopographicdataispresentedinthischapter.TheframeworkincludesthereferencedatathemesdescribedbyRaseetal.[21].Anumberofcurrentdatabasesataglobal,European,national,regionalandlocallevelarepresented.Thelevelsrepresenteitherthegeographicextentorcoverageofthedatasets.Inthiscontext,thelevelsdonotrepresentresolution.Thepresentsituationisbasedontheconceptofseparatedatasetsmanagedbydifferentorganizations.TheNMAsusuallyhaveallthedatasetsatthenationallevel.WecandeducethefollowingcharacteristicsbasedontheresultsofthequestionnairebytheCERCOworkinggrouponquality(nowEurogeographics’ExpertGrouponQuality)[11]:·Nationalvector-basedtopographicdatabase(90%oftheNMAs)·Small-scaletopographicdatabase(71%oftheNMAs,vector-based61%)·Geographicalnames(71%)·Administrativeboundaries(76%)·DEM/DTM(71%)·Cadastraldata(52%)Therearesomecommercialdatasets(i.e.roaddata)andsomeEuropeandatasets(i.e.SABE,Europeanadministrativeboundaries)attheEuropeanlevel.EuroGeographicsiscurrentlyproducingsomedatasetsi.e.theGlobalMap,whichisa1:1000000mapdatasetandtheEuroRegionalmap,a1:250000mapdataset.Ofthetopographicdatasets,thenationaltopographicdatasets,whichareusuallygatheredbytheNMAsaremostimportant.TheNMAstypicallyincludecombinationofdifferentdatasetstomeetuserrequirements.Thesituationdiffersfromcountrytocountry.ThemajorityoftheNMAsusephotogrammetry(eitherdigitaloranalytical),fieldcollection,andoldmaps,whichhavebeendigitized,forcompilingthetopographicdatabase(11/19).SomeNMAsdidn’tusefieldcollectiontocollectinformation(5/19)and3NMAsdidn’tusedigitzedinformation.Therevisionschemescomprisetotalrevisionevery5yearsandtheannualupdateofsomeobjecttypes[11].ThereareatleasttwooptionswhenproducingEuropean-widedatasets.Traditionally,itwouldmeantheproductionofseparatedatasetsfordifferentpurposes(e.g.theEuroRegionalandGlobalmapprojects).Problemintheseapproachesisthattheyrequiresignificantinvestmentsinproductionandupdating.Wecanidentifythisapproachasacontinuationofmapparadigm.Thenextchoicecouldbetousenational,regionalorlocaldatasetsdirectly.Theproblemhereisthatconceptualmodels,resolutionofdataanddataqualityarenotconsistentinEurope.Theharmonizationandsemanticmodellingofdatasetswouldbenecessary.Therearealreadysomeexamplesofharmonizationofdatasetsatthenationallevel.InGermany,theAAA(AFIS-ALKIS-ATKIS)projectisdevelopingacommonspecificationforgeodeticreferencedata,cadastralandtopographicdata[3].ThesuggestedframeworkforthemanagementofEuropeantopographicdatasetsisillustratedinFigure2.Itcomprisesofthemulti-tierharmonizationofdatasetsattheglobal,European,national,regionalandlocallevel.Thisincludestheimplementationoftherequirementsidentifiedinthepreviouschapter,userrequirementsstudies,thesemanticmodellingofdatasetsandtheharmonizationofspecifications.Atthenationallevel,thisapproachcouldbeimplementedbyusinganobject-basedframework.ThisapproachhasbeenexplainedindetailinJakobsson,Salo-Merta[9]andillustratedinFigure3.Anobject-basedframeworkcomprisesofthesemanticmodellingofdatasetsintoaunifieddatabase.Insomecountries,forexample,municipalitieshavesomelocaltopographicdatasets,ordifferentauthoritiesmighthaveregionaltopographicdatasets(i.e.Germany).Utilizationofanobject-basedframeworkwouldmeanaunifieddatabasethatallorganizationscouldutilizeforthemanagementofreferencedataobjects.Eachorganizationcouldhaveownobjecttypesbutcoreobjectswouldbeharmonizedandmanagedbytheunifieddatabase.Fig.3.Anexampleofanobject-basedframeworkatthenationallevelinFinland5DiscussionThemajortechnicalproblemsthathavecurrentlyinhibitedthecombinationofdifferentdatasetswillberemovedifgeographicstandardsareutilized.Theharmonizationofgeographicdatasetsandsemanticmodellingisrequiredtoensurethatthesamef