地形数据质量需求

航空

2.2.1  简介

以下定义了为了满足已知最严格的应用要求而对原始数据提出的必要的地形数据质量需求。人们认识到随着数据质量的提升，目前的一些应用减少了相对苛刻的要求，而且可以提供增强的功能与服务。未来的应用可能会需要额外的需求。

这个文件中提出的关于完整性，精度和分辨率的要求以及所引致的数据库完整性对于主要导航手段来讲未必充分。所显示的数值并不能作为系统级或应用的具体要求的解释。系统级和应用的具体要求依赖于对整个系统的安全分析，而数据库只是其中的一个部分。以下是使用障碍物和/或地形数据的应用实例：

l  地形告知和警告系统（TAWS）

l  偏航时基于所需导航性能(RNP)的飘降保护

l  紧急落地选址

l  人造视景系统

l  最低安全高度告警（MSAW）

l  仪表程序设计

l  运营商引擎故障程序分析

l  模拟系统/终端空域内飞行机组的熟练化运行

l  高级场面活动

l  图表

l  障碍物的限制和移除

上面列出的应用（除高级场面活动和图表外）在附录A中提出。

 

2.2.2  覆盖范围

就本文件的目的，精度，完整性和分辨率信息需要提供给下列区域：

范围1：一个国家的全部区域；

范围2：终端管制空域；

范围3：机场/直升机机场区域；

范围4：二类/三类运行区域

2.2.2.1  区域1——国家

区域1包含整个国家。区域1内的地形数值需求是现有的有关航路障碍物的标准和建议措施经调整以反映数字要求而得来的，并可由当前和预期的调查技术所支持。

在区域1内地面高度以上等于或大于100米的每个障碍物必须按照表2-2指定的范围1内的数值要求被收集和记录在障碍物数据库中。

表2-2列出了在区域1-国家的地形数据数值要求：

表 2-2. 地形数据要求（区域1——国家）

地区/属性	区域1-国家
水平精度 数据完整性 垂直精度 垂直分辨率 置信度 柱距	50m 常规(10 -3) 30m 1.0m 90% 3弧度秒 (90 m)

2.2.2.2  区域2——终端管制区域

区域2是国家在航空资料汇编中对终端管制区域的定义，是指机场基准点周围45公里内的区域。对于未具有法律上定义的终端区范围的飞机场，区域2是指机场基准点的45公里半径范围内，不包括由于高地势或“禁飞区”条件而使飞行运行受到限制的分地区。

区域2地形

从机场基准点起10公里半径范围的地区内，必须按照表2-3中列出的区域2内数值要求收集地形数据。

从机场基准点周围10公里外到终端区边界或45公里半径（取较小者）间的区域内，穿透最低跑道标高以上120米水平面的地形必须按照表2-3中列出的区域2内数值要求进行收集和记录。

从机场基准点周围10公里外到终端区边界或45公里半径（取较小者）间的区域内，未穿透最低跑道标高以上120米水平面的地形必须按照表2-2中列出的区域1内数值要求进行收集和记录。

在区域2内，由于非常高的地势或者其他法规而禁止飞行运行的区域部分，必须只能按照表2-2中列出的区域1内数值要求进行收集和记录

表 2-3. 地形数据要求（区域2）

地区/属性	区域2-国家
水平精度 数据完整性 垂直精度 垂直分辨率 置信度 柱距	5.0m 必需(10 -5) 3.0m 0.1米 90% 1.0弧度秒 (30 m)

 

                  地形数据采集与区域1数值要求

                 

地形数据采集与区域2数值要求

2.2.2.3  区域3——机场/直升机机场区域

机场测绘在第四节中提出，此节确立了对机场数据库的需求。本节描述了在第四节所述的数字地形数据支持方面的应用所需的区域和地形数据数值要求。

2.2.2.4  对机场测绘的补充地形要求

当测量垂直的物体时，要测量的水平空间广度必须包含机场场面活动区加上一个50米或者最小间隔距离（取较大者）的缓冲区，如9157文件所述。

当从跑道测量垂直的物体时，要测量的水平空间广度必须覆盖从跑道边缘到距离跑道中心线90米范围内的区域。

在水平空间广度地域内超出穿越机场场面活动区最近点的水平面0.5米以上的所有垂直物体和地形，都可能对场面活动造成危险，因此必须被测绘。

在机场测绘区域内地形数据的数值要求在表2-4中列出。

表 2-4. 有利于机场测绘的地形数据数值要求

地区/属性	区域3-国家
水平精度 数据完整性 垂直精度 垂直分辨率 置信度 柱据	0.5m 必需(10 -5) 0.5m 0.01m 90% 0.6弧度秒 (20 m)

2.2.2.5  区域4——二类/三类运行区域

区域4被定义为二/三类精密进近程序的雷达高度计区。该区域从跑道入口延伸到距跑道入口900米（3000英尺）处，宽120米（400英尺），并以跑道中线延长线为中心。

所有在跑道配备了二类或三类运行标准的机场，必须遵守表2-5中提供的地形数据要求：

表 2-5. 地形数据要求（区域4）

地区/属性	区域4-二类三类运行区域
水平精度 数据完整性 垂直精度 垂直分辨率 置信度 地形发布的及时性 柱据	2.5m 必需(10 -5) 1.0 0.1m 90% 视需要而定 0.3弧度秒 (9 m)

表2-6. 地形数据数值要求总结

区域/属性	区域1 国家	区域2 终端管制区	区域3 机场/直升机场区域	区域4 Ⅱ/Ⅲ类运行区域
水平精确性 数据完整性 垂直精确性 垂直分辨率 信度水平 柱距	50．0米 常规（10-3） 30.0米 1.0米 90% 3角秒 （90米）	5.0米 必需（10-5） 3.0米 0.1米 90% 1.0角秒 （30米）	0.5米 必需（10-5） 0.5米 0.01米 90% 0.6角秒 （20米）	2.5米 必需（10-5） 1.0米 0.1米 90% 0.3角秒 （9米）

 

2.3数据产品详细说明

 

2.3.1概论

地形数据库是地形在一些不相关的点的垂直拓展的数值表现。地形数据库也被称为数值标高模型（DEMs），数值地形模型（DTMs），数值表面模型（DSMs）。地形数据库由一个规律的或不规律的点的分配组成。

为了这个标准，地形被定义为“除去障碍物的自然地表面。”在实际术语中，这会以光秃地球连续表面来表现，植被林冠顶，或是其中间的一些东西。

 

2.3.2详细说明范围

一个地形数据产品在整个产品地理区域中是不同类的，但由许多子集组成。对于每一个这样的子集，必须确认范围。例如，每个子集可以由以下定义：

范围—一个子集可以被在整个数据产品中的空间的，垂直的，或暂时的范围来定义；

例子：这个产品包含以里诺国际机场区域为中心的连续标高模型，与区域1和区域2一致。

属性—一个子集可以被在数据产品中的一系列共同属性值来定义；

例子：区域1地形通过一个有三角秒立柱间距的DEM来表现。区域2地形通过一个有一角秒立柱间距的DEM来表现。

覆盖—一个子集可以被一系列数据产品内的覆盖来定义；

例子：这个产品包含两个以里诺国际机场区域为中心的连续标高模型，与区域1和区域2一致。

确认地形数据产品详细说明范围的要求在表2-7中列出了，同时UML模型在图2-8中给出。

 

表2-7.地形数据详细范围说明确认

项目名称	定义	义务/状况	多.	数据类型	领域
范围确认	为一个特定数据详细说明的范围确认	M	1	字符串	自由正文
水平	范围规定的数据等级水平	O	1	数组	MD范围码
水平名称	范围规定的数据等级水平名称	O	1	字符串	自由正文
范围	范围规定的数据空间，垂直和暂时范围信息	O	1	数组	EX范围
水平描述	范围规定的数据水平的详细说明	O	N	字符串	自由正文
覆盖	信息应用的覆盖	O	N	字符串	自由正文

 

2.3.3数据产品确认

确认地形数据产品的要求在表2-8中列出，同时UML模型在图2-9中给出。表2-8中列出的强制项目在下面描述了。

标题-数据产品的标题

例子：里诺国际机场终端区数字化标高模型。

摘要-一个简要的关于数据产品的总结

例子：此产品内包含的是两个从USGS国家标高数据设置获得获得的连续的光秃地面模型。

话题类型-数据产品的主题

例子：MD话题种类码006-标高。

地理描述-被数据产品覆盖的地理区域的描述

例子：以里诺国际机场为中心区域2地形产品模型子集覆盖了一个多边形区域测量24.3nmi(45km)。

 

表2-8.地形数据确认信息

项目名称	定义	义务/状况	多.	数据类型	领域
标题	数据产品标题	M	1	字符串	自由正文
备用标题	数据产品已知的的另一个名称	O	N	字符串	自由正文
摘要	数据产品内容的简要总结	M	1	字符串	自由正文
目的	数据产品发展意图的总结	O	1	字符串	自由正文
话题种类	数据设置的主题	M	N	数组	MD话题种类码
空间表现类型	空间表现的形式	O	N	数组	MD空间表现类型码
空间解决	数据设置中对空间数据密度提供一个普遍理解的因素	O	N	数组	MD解决
地理描述	对数据可用的地理区域的描述	M	N	数组	EX地理描述
补充信息	其它任何有关数据设置的描述性信息	O	1	字符串	自由正文

 

2.3.4数据内容和构成

地形数据模块是一个覆盖范围的概念。一个板块是具有一定功能型的一类数据，并且具有共同属性的地形特征。在覆盖范围介绍了时空领域。一个范围是属性值。时空域是一组在特点空间内对应限定范围的一组几何对象，直接立场程度的覆盖面。数据产品信息的内容实例可以在ISO 19123中找到。为了保证地形DPS的可用性，范围内容中必须包括下面的项目：    范围ID---由数据设置项具体定义的区域

例如: KRNO_Area2

范围描述 –范围的技术性定义

例如: 区域2是航行资料汇编中定义的以机场位置参考点为半径45公里范围内的终端区空域，对于未被定义终端区域的机场，区域2指的是以机场位置参考点为半径45公里范围内除去由于地形过高或不具备飞行条件的飞行活动受限区域的分地区。

范围类型----维度中使用的几何模型。如果可能的话应该注明维度大小和插入值类型。

例如：连续性覆盖

格式（对象名称）----维度补充信息

例如: 在选定的地理范围内,由于相对接近一个机场，地形范围内受机场管理方管制的区域的范围将会因流量和时间而有差异。

识别地形信息范围的使用要求在表2-9中有描述，而UML模型将在图2-10中介绍。

 

表2-9.地形数据的范围识别

项目名称	定义	限制/条件	倍数	数据类型	域
范围ID	独特的标识符	M	1	字符串	自由文本
范围描述	范围的技术性定义	M	1	字符串	自由文本
范围类型	维度中使用的几何模型	M	1	字符串	自由文本
格式	维度补充信息	M	1	字符串	CV_覆盖

 

2.3.5 参考系统

DPS系统必须包括用于定义数据产品的参考信息系统。该系统必须包括以下组件：

空间参考系统

例如：水平位置以十进制的经、纬度坐标来表示（84坐标系）；垂直位置用米制单位基于NAVD-88.标准。

时间参考系统

例如：时间与日期是按照世界协调时和Gregorian历来计量。

如ISO 19111定义，空间参考系统是一个协调的参照系统。坐标参考系统可以定义横向和纵向基准面的。按照附件15，水平基准是WGS-84（84坐标系），而海平面垂直数据是使用适当的大地水准面，如EGM-96。时间参考系统可以为地形设定限定生效，和过期时间。地形数据系统产品中的时间参考系统必须采用Gregorian历法和世界协调时这一个标准。参考系统识别组件必须能够识别参考系统。即识别以下之一：参考系统的名称（84坐标系），参考系统的代码以及相关代码说明（【欧洲石油调查组】代码EPSG:4326,【国家地理空间情报局和ARINC - 424】的WGE码）

地形数据产品的识别参考系统需求列于表2-10，UML模型在图2-13中说明。

 

表2-10.参考地形数据系统辨识

项目名称	定义	限制/条件	倍数	数据类型	域
空间参考系统	辨识空间参考系统	M	1	CLASS	MD_参照系统
时间参考系统	辨识时间参考系统	N	1	CLASS	TM_参照系统

2.3.6数据质量

现有地形数据集质量的信息对选择一个数据集的过程是非常重要的，因为该数值直接关系到其质量。为了评估数据集的质量，必须以一致的方式使用明确定义的程序。对一套数据集质量的完整描述将鼓励人们分享，交流和使用适当的地理数据集数据。这能够使数据生产者表达他们的产品符合基于产品分类的标准到什么程度，同时能够使数据用户建立一个能满足其需求程度的数据集。

对于地形数据，第2.2节规定的质量参数。这些措施包括：

水平精度

水平分辨率

置信度水平

垂直精度

垂直分辨率

垂直的信心水平

»数据源标识符

»数据完整性

»时间戳

第2,2部的注解规定了了机场活动区域内高在50米以内3类运行区（区域3）、在终端区空域内（区域2）、世界范围内（区域1）的障碍物的质量要求和注意事项。

数据文件必须得到CRC 的保护（见附件15），以确保在数据交换的过程不受损坏。分销链中的每家制造商，或客户，应负责核查这些数据使用CRC获取和写入。

用以鉴别产品地形数据质量的资料于表2-11列出，而UML的模型在图2-14给出。如需更多有关质量一致性的报告和一般性讨论，参阅此文档的附录C。

表2-11.地形数据的质量识别

项目名称	定义	限制/条件	倍数	数据类型	域
数据质量	与数据产品相关质量信息	M	N	CLASS	DQ_数据质量

2.3.7数据采集

这个数据交换标准的范围不包括数据采集过程，尽管人们认识到一个地形数据产品的内容和质量与数据采集的过程息息相关。地形数据采集指导在附录B中规定。

DPS中定义了能够使数据采集方法结果传递给地形数据的属性和元数据。此外，如何采集真实世界的地理空间现象和真实世界现象的特征有关的数据必须被列出说明。包含于DPS中的这部分数据包括数据广义的数据获取说明，必须简要说明数据的获取过程。

符合性质量水平需要被提供给中间数据，这也是数据生产所需要的。

对于地形数据结果的获取方法要求在表2-12中列出，而UML模型在图2-15给出。

 

表2-12.地形数据的数据获取识别

项目名称	定义	限制/条件	倍数	数据类型	域
数据获取说明	数据获取过程的一般性描述	M	1	字符串	自由文本

例子：USGS为公共绘图和建模的不同的需求(航空安全就是其中之一)，汇编了国家海拔信息集。地形数据来源于地图和空中光源材料，地形数据坐标由最初的北美1983坐标系转换为世界84坐标系。之后合并后，重新采样，经质量检测和板式编排构成了USGS DEM格式交付使用。

 

2.3.8 数据维护

 

地形数据组逐渐地被用于动态的环境：分享，相互交换，和为需要准确性和当时的中肯的目的。连续的维护和及时的更新对最终使用者申请的程序地形数据库是至关重要的。地形数据产品识别维护方法的需求在表 2-13列出,同时UML模型在图 2-16 给出。对于关于维护的比较一般的讨论，参照这份文件的附录 D。

表 2-13. 地形数据的维护识别

项目名称	定义	责任/情况	多种.	数据类型	范围
维护和更新频率	产品发生更改和添加的频率	M	1	Class	MD_维护频率代码 <代码列表>

示例：MD_维护频率代码010反映一个不规则的更新周期

              

2.3.9 描绘

 

地形DPS可能提供关于数据是如何当做图片输出的信息。如果描绘数据被提供，可适用需求在表2-14给出，同时UML模型在图 2-17 给出。

表2-14 地形数据的描绘信息

项目名称	定义	责任/情况	多种.	数据类型	范围
描绘目录引证	关于描绘目录的著书目录的的参考	C/如果提供	N	Class	CI_引用

示例：被设定描绘目录的国家海拔数据在2003年12月产生了。

 

2.3.10 数据产品递送

这个DPS没有包含为数据产品递送的特定的需求，然而，DPS的适应的物理执行应该证明下列的元素：格式名称、版本、规格、文件结构、语言、个性组、递送的单位，传送大小，媒体命名，和其他的递送信息。

如果数据产品递送信息被提供，可适用需求在表 2-15和2-16给出,同时UML模型在图2-18给出。

 

表2-15. 地形数据的递送格式信息

项目名称	定义	责任/情况	多种	数据类型	范围
格式名称	数据格式的名称	M	1	字符串	自由文本
版本	格式的版本 （数据，编号等）	O	1	字符串	自由文本
规格	格式的一个子集，描绘或产品规格的名称	O	1	字符串	自由文本
文件结构	递送文件的结构	O	1	字符串	自由文本
语言	数据设定 使用的语言	M	N	字符串	ISO 639-2, 其他部分也许使用
个性组	编码作为数据的标准的个性的全名设定	O	1	Class	MD_特性设置代码

 

 

表 2-16. 地形数据的传递介质信息

项目名称	定义	责任/情况	多种	数据类型	范围
递送单位	递送的单位描述（如，砖瓦，层，地理的区域）	M	1	字符串	自由文档
传送大小	在指定格式中一个单位的估计大小，以兆字节为单位	O	1	Real	>0
媒体名称	数据媒体的名称	O	1	字符串	自由文档
其他传送信息	关于递送的其他信息	O	1	字符串	自由文档

 

 

 

2.3.11 额外的信息

DPS的这一个部分可能包括在此说明中没被提供其他地方的数据产品的任何其他的方面。

sim0610

数据质量是个沉重的话题