对航空情报“元数据”的分析和探讨

□ 民航局空管局 孙 瑶/文

2018年发布的国际民航组织公约附件15《航空情报服务》第十六版（以下简称“附件15”）首次对航空情报管理（AIM）的相关概念和内容进行了全面阐述，是各缔约国开展AIM各项工作的纲领性文件。在有关AIM的各项内容中，需要关注一个被多次提及的概念——元数据。航空情报领域中的元数据来源于地理信息行业，在航空情报服务（AIS）时期，其主要应用范围是地形和障碍物数据，而在AIM时期，其内容和作用均发生了较大变化，已成为AIM工作中不可或缺的重要内容。鉴于此，笔者通过梳理附件15和《空中航行服务程序—航空情报管理》（PANs-AIM，Doc10066）对元数据的要求，梳理AIM时期元数据的各项要点，并以元数据在AIM中的实际应用为例，说明元数据对于AIM工作的重要意义。

AIS阶段的元数据

元数据起源于计算机和信息系统科学领域，其定义是“描述数据的数据”。元数据在各个行业一直都有着广泛的应用，比较早期且成熟的应用是图书馆的图书管理和信息检索。

AIS时期，附件15对元数据的定义是“说明数据和用文件记录数据的数据”，作用是实现对数据的追溯。但因为AIS时期的航空情报产品内容单一，系统的自动化程度不高，对数据采取记录管理的方式就能实现对基本运行过程和数据的溯源，因此附件15仅在地形和障碍物产品中对元数据的应用有所要求，且内容基本只涵盖数据的一些管理性信息，比如数据的创建者、创建时间和创建内容等。

AIM时期的元数据

AIM时期，附件15中元数据的定义变更为“数据内容、质量、状况或其他特征的结构性说明”。元数据定义的变化，导致其适用范围、作用、类型和内容也发生了相应变化。

（一）AIM时期元数据的适用范围

附件15对元数据的范围进行了详细说明。分析发现，AIM时期元数据的范围，已经从“地形和障碍物产品”扩展为“航空情报管理要求”、“航空数据和航空情报的范围”、“航空情报产品和服务”等三个方面。

1.航空情报管理要求

AIM时期，航空情报管理的要求由数据质量规范、航空数据和航空情报的核实和验证、数据误差检测、自动化系统、质量管理和人为因素等7部分内容组成。是否完整准确地实施了这7部分内容是检验航空情报管理工作是否满足航空情报管理要求的准则。在质量管理部分，要求情报部门必须建立有关元数据使用的政策、流程和程序，保证可以在整个航空情报数据链中追溯航空数据，以便确定使用过程中发现的任何数据误差的根本原因，并能够对其加以改正并通知给受影响的用户。因此，元数据是AIM时期质量管理工作中的重要内容。

2.航空数据和航空情报的范围

AIM时期，航空情报部门收集和管理的航空数据包括国家法规、机场、空域、航路、仪表飞行程序、无线电助航设备、障碍物、地形和地理信息。这9类数据提供了支持航空情报产品和服务、航空导航数据库、空中导航应用和空中交通管理系统的最低要求。这些数据从签发直至传送给下一个预定用户的整个航空情报数据链中必须进行相应元数据的收集，同时要确保在所有的航空数据处理和交换点收集元数据。因此，在界定航空数据和航空情报范围时，必须将所有航空数据类别的元数据放入整个航空情报管理流程中予以考虑。

3.航空情报产品和服务

AIM时期，航空情报产品划分为标准方式的航空情报产品和数字数据集产品两大类，航空情报服务划分为分发服务、飞行前情报服务和飞行后情报服务三大类。AIM时期航空情报产品和服务的最大变化就是增加了数字数据集产品，并且每个数据集必须连同为确保可追溯性而满足最低要求的元数据一并提供给下一个预定用户。因此，通过元数据实现对数字数据集产品的管理将是AIM时期的产品和服务区别于AIS时期的重要标志。

（二）AIM时期元数据的作用

AIM时期，元数据的作用依然是实现对数据的追溯，但因航空情报工作流程更为完善，需要涵盖数据的质量控制、核实和验证、数据误差检测等过程；航空情报运行模式更为系统，要求数据处理链中的有关各方能够数字化交换航空数据；航空情报产品种类更为丰富，增加了各类数字数据集产品。以上这些航空情报工作流程、运行模式和产品种类的变化，要求AIM时期的数据管理方式必须从记录管理转变为结构管理，才能够实现对所有过程、数据和产品的追溯，而元数据则是实现结构管理惟一有效的方式（图1）。因此，AIM时期元数据的主要作用有三点：一是满足航空情报质量管理的要求；二是实现航空数据链中的各方在创建、传输和处理等航空情报运行过程中所有数据的可追溯性；三是确保航空情报部门公布的产品能够反映数据多方面的信息（如提供者、有效期和使用限制等）。

（三）AIM时期元数据的内容

许多文献在介绍元数据的内容时，都会用到“5W-1H”模 型，也 即what、why、how、who、when和where来描述元数据。在国际民航组织PANs-AIM（Doc10066）文件中，也对元数据的内容进行了详细说明。根据说明可以看出，航空情报元数据的内容只涵盖了who（主体）、what（内容）和when（时间）这三个方面。对于why（创建原因）、how（创建方法）和where（获取途径）等则不做要求。因此，必须在AIM的生产流程和运行环节中收集元数据的各项内容，同时，在航空情报产品中体现规定的元数据内容。

（四）AIM时期元数据的类型

通过上文对元数据范围、作用和内容的总结，可以将AIM时期的元数据归纳为管理性、结构性和过程性等三个类型（图2）。通过这些元数据，航空情报部门可以了解航空数据的管理和权限信息（管理型元数据）、内部结构和关系（结构性元数据）以及生产运行过程信息（过程性元数据）。

1.管理性元数据

主要用于记录对象的管理信息，包括创建时间、方式和类型、访问权限以及其他信息等。在航空情报领域，管理性元数据用于管理航空数据的来源，它的信息范围主要包括数据在提交给航空情报部门时的创建时间、文件类型和数据权限等。

2.结构性元数据

主要用于描述对象的内部结构和关系，包括顺序、位置、层次关系等信息。在航空资料汇编（AIP）中，各部分内容组合成不同章节的方式是一种结构性元数据，在数据集产品（比如AIXM5.1）中，则体现为各个数据属性之间以及数据和数据之间的关系。

3.过程性元数据

主要用于描述收集、处理或产生各类数据的过程，这种元数据也可称为统计性元数据。过程性元数据是航空情报领域中最重要的元数据，它反映了航空情报工作流程中人的所有活动以及对自动化系统的所有操作。下文将主要以过程性元数据为例来介绍元数据在航空情报管理工作中的应用。

元数据在航空情报管理工作中的应用

（一）航空数据处理过程

PANs-AIM（Doc10066）规定，航空情报管理必须包括收集、处理、质量控制和发布等4个过程，并且AIM时期对数据质量的要求更高，对航空情报数据的处理和质量控制与AIS时期相比更为系统和全面，比如需要在处理过程中增加对数据的核实和验证环节，需要应用逻辑、语义和比较检查等质量控制技术，过程越多越复杂，产生的过程性元数据就越多。结合航空情报管理流程，可以得到航空数据处理的一般过程（图3）。

在这个过程中，需要正确应用元数据，才能实现航空数据处理过程从“暗箱”到“透明”的转变，实现对处理过程中所有数据的可追溯。笔者以某机场跑道入口位置发生变化为例，对航空情报部门在“产品修订”这个环节包含的相关步骤进行说明（表1）。

表1： 产品修订环节中的各个步骤

（二）通过元数据实现对数据的可追溯

通过表1可以看到，将“跑道入口位置”放入“产品修订”环节后，每个步骤都会产生此项数据对应的过程性元数据，因此，“跑道入口位置”在“产品修订”这个步骤的元数据内容包含：who（A/B/C/D员工），what（对数据的检查/提交/审核/接收/修订工作）和when（开始和完成各项工作的时间）。通过收集这些元数据的内容，将能够实现对“产品修订”中各个步骤的追溯。

以上列举的是一个机场某个数据内容变化的例子，若修订内容包括多个机场和多项数据，那么通过元数据，还可以实现对全年航空情报数据变化情况、某个机场全年修订情况、某项数据全年操作情况等的统计和分析。

总之，元数据是航空情报管理中一个非常重要的概念，深刻理解元数据在航空情报质量管理、生产运行以及产品和服务中的含义、内容和使用方法，对于提升航空情报管理工作质量，实现运行数据和过程的可追溯具有重要意义。