世界主要政府開放數據元數據方案比較與啟示

翟軍+于夢月+林巖

摘 要：元數據是各國政府開放數據行動計劃的重要組成部分。文章在介紹W3C元數據標準DCAT（Data Catalog Vocabulary）、美國的“開放數據項目”（Project Open Data，POD）和歐盟的DCAT應用綱要（DCAT-AP）方案基礎上，分析和總結了美國、歐盟和愛爾蘭政府開放數據元數據建設的成果和特點。通過對比我國北京、上海和浙江三個地方政府開放數據元數據建設情況，認為我國政府開放數據的元數據建設應在政策支持及法律保障、體系完整和語義化方面加強工作，以克服當前在規范化、標準化和互操作上的不足。

關鍵詞：政府開放數據；元數據；DCAT；開放數據項目；語義化

中圖分類號： D035-39 文獻標識碼： A DOI：10.11968/tsyqb.1003-6938.2017081

Abstract Metadata is an important part of Open Data Initiative across the world. Based on W3C metadata standard DCAT（Data Catalog Vocabulary）， American Project Open Data （POD） and DCAT-AP of EU， this paper analyzes the achievements and characteristics of the metadata in the United States， European Union and Ireland. By comparing metadata schemas of Chinese local governments such as Beijing， Shanghai and Zhejiang， this paper points out that the metadata construction of China's OGD should be strengthened from aspects of policy support， legal protection， system improvement and adoption of semantic technology so as to overcome the drawback in the normalization， standardization and interoperability.

Key words open government data； metadata； DCAT； DCAT-AP； semantization

1 引言

自2009年開始，全球興起了一場“開放政府數據”（Open Government Data， OGD）運動[1-2]。截至到2016年7月，“開放政府合作組織”（Open Government Partnership，OGP）的成員國已從2011年成立之初的8個發展到70個。根據世界銀行的統計，目前已有超過250個各級政府實施了“開放數據行動計劃”（Open Data Initiative）[3]。

與此同時，開放政府數據成為圖書情報、信息管理和電子政務等領域的研究熱點[4-5]。英國學者Tim Davies總結了“開放數據行動計劃”的十個障礙[6]：（1）領導和官員的支持；（2）開放數據集；（3）開放數據許可；（4）數據標準；（5）數據門戶；（6）第三方的數據應用；（7）推廣與普及（公眾參與）；（8）能力建設；（9）反饋機制；（10）政策和立法。其中（2）（4）（5）（6）（7）（8）六個障礙都涉及到元數據，包括數據集的元數據描述、元數據標準、數據門戶的元數據管理、基于元數據的數據查找和發布者提供高質量元數據的能力等。2014年，G8的《開放數據憲章》發起了“元數據映射”共同行動[7]；歐盟的“開放數據戰略”研究政府元數據的“語義互操作性”問題（ISA中的SEMIC.EU項目）[8]。隨著開放數據的逐步深入，元數據從提高開放數據集的可發現性[9]到幫助用戶理解、選擇數據集[10]，正在向規范化、標準化和機器可讀的方向發展。

在學術研究和政府實踐上，我國也已開始加快了追趕全球開放數據浪潮的腳步[11]。如鄭磊等[12]構建的“中國政府開放數據整體評估框架”中，元數據是13個評估維度之一；錢曉紅[13]、周志峰[14]等均認為元數據的建設和管理是“開放數據平臺”和“數據目錄門戶”的核心功能。從2012年開始，北京、上海、浙江和重慶等地方政府相繼推出了十余個開放數據的門戶網站。雖然這些網站都能提供基本的元數據信息[15]，但元數據對數據集的描述尚不全面、規范程度也不高，難以支撐大范圍的數據目錄互操作和用戶的查找需求，這將影響到數據開放的效果[9]。為此，本文通過比較國際上主要的政府開放數據元數據方案，概述與分析了我國地方政府開放數據元數據方案的不足，以期為我國政府開放數據的元數據體系建設提供一定的理論借鑒和參考。

2 W3C的開放數據元數據標準規范

由蒂姆·伯納斯-李領導的W3C是政府數據開放運動的積極推動者[16]。2014年1月16日，W3C政府關聯數據工作組（Government Linked Data Working Group）發布了由愛爾蘭國立大學DERI（Digital Enterprise Research Institute）起草、W3C電子政務興趣小組（eGovernment Interest Group）修改的政府開放數據元數據的正式推薦標準——DCAT（Data Catalog Vocabulary）[17]。據統計，DCAT及其應用綱要（Application Profile）已被歐盟、美國、英國、西班牙、愛爾蘭和意大利等政府機構、服務全球的數據目錄DataHub（datahub.io）和開放數據平臺DKAN等廣泛采用[18]。endprint

DCAT主要支持數據目錄之間的互操作性（interoperability），因此采取了本體的表述方式[19-20]。DCAT本體（也稱“詞匯表”）的命名空間是http：//www.w3.org/ns/dcat#（前綴是dcat），共定義了7個類和17個屬性，并復用了都柏林核心元數據（Dublin Core）、FOAF本體和SKOS本體的相關詞匯。

2.1 描述對象

DCAT元數據的描述對象主要是“數據目錄”、“數據集”和“數據資源”（見圖1），其分別對應圖中的類dcat：Catalog、dcat：Dataset和dcat：Distribution。dcat：Catalog類的實例是開放數據目錄的門戶網站，如美國的catalog.data.gov、英國的data.gov.uk、北京的bjdata.gov.cn及datahub.io等。截至2016年7月，DataPortals.org收集的數據目錄門戶網站已達519個。

一個數據目錄網站通常含有大量的“數據集”——數據目錄管理的基本單元，由一個機構或部門發布和維護的數據的集合。2013年全球43個國家以24種語言開放了1028054個數據集[7]，這一數字還在快速增長。因此，“數據集”是元數據描述的核心對象，以幫助用戶發現、理解和選擇適當的數據。一個數據集包含一個或多個“數據資源”——能被下載的數據文件、訪問數據的端點（endpoint）或RSS源（feed）等。顯然，用戶增值應用的對象是“數據資源”。

2.2 元數據元素

在三個主要描述對象中DCAT推薦的元數據見表1，帶下劃線的是被美國政府采用的，dcat：Catalog類有13個屬性，包括DCAT本體定義的3個新屬性；dcat：Dataset類有15個屬性，有5個新屬性；dcat：Distribution類有11個屬性，有4個新屬性，其中括號內的是來自都柏林核心元數據或FOAF的父屬性（見表2）。

3 美國的元數據方案

美國是開放政府數據的發起者和領跑者。從2009年5月21日發布了全球第一個國家數據門戶Data.Gov以來，到2016年7月各級政府（州、縣和市）的開放數據門戶網站已有88個[22]。Data.Gov上的數據集從幾百個發展到超過18萬個，涵蓋農業、教育、能源、氣候、財政、健康、公共安全、科學研究等14個主題群。2016年4月21日，由互聯網之父蒂姆·伯納斯·李（Tim Berners-Lee）創辦的萬維網基金會（World Wide Web Foundation）公布了其第三份“開放數據晴雨表”（Open Data Barometer）全球報告。 報告顯示：在納入評價的92個國家和地區中，英國的政府開放數據水平綜合得分居首，美國、法國、加拿大，丹麥緊隨其后[21]。

在元數據建設方面，美國也走在了前列。由白宮領導的“開放數據項目”（Project Open Data）于2013年9月20發布“元數據方案”1.0版[23]后，2014年11月6日發布了最新的1.1版（Project Open Data Metadata Schema V1.1，POD V1.1）[24]，并于2015年2月1日前完成了從V1.0到V1.1的轉換。目前，Data.Gov上的數據集不僅來自聯邦政府機構，也聚集了諸多地方政府數據門戶的數據集，這得益于各級政府廣泛使用了POD V1.1。

歸納起來，美國在開放數據元數據的建設上呈現如下特點：

（1）政策保障。2013年5月，美國白宮行政管理和預算辦公室（OMB）發表的備忘錄《開放數據政策：將信息作為資產管理》是美國政府數據資產管理的綱領性文件[25-26]。備忘錄明確指出[27]：元數據是美國聯邦政府開放數據政策的一部分，“元數據方案”廣泛適用于中央政府和地方政府及非政府組織。

（2）標準化和規范化。基于DCAT建立1.0和1.1版的“通用核心元數據”（common core metadata）[2，23]，并映射到元數據標準DCAT、Schema.org、CKAN元數據、ISO 19115和 CSDGM[28]。方案采用JSON-LD定義元數據模式及機器可讀（machine readable）的標準化元數據記錄格式，如Data.gov提供了RDF和JSON兩種格式的元數據。方案明確規定各元素的取值類型，如將String 類型細化為IRI、URL和IANA Media Type等，而與時間有關的元素（如issued、modified和temporal等）的取值類型是ISO 8601 Date（www.iso.org/iso/home/standards/iso8601.htm）。

得益于這一系列的標準化和規范化方案要求，故在“數據創新中心”（Center for Data Innovation）2015年對G8各國的開放數據情況評估中，美國元數據標準化的得分是滿分（10分）[29]。

（3）本土化。美國結合政府信息化的發展情況，引進和構建了具有本土特點的元數據，以實現對數據集等對象的全面描述。主要體現在：①引進只適用于美國聯邦政府的元數據元素：bureauCode、programCode、dataQuality、primaryITInvestmentUII和systemOfRecords；②支持數據標準的元素conformsTo，支持數據字典或數據模式的元素describedBy；③將元素分為三類：必需的（Required）、一定條件下必需的（Required-if ）和擴展的（Expanded）。

3.1 數據目錄的元數據

PODV1.1對數據目錄設有6個元素：@context、@id、@type、conformsTo、describedBy和dct：dataset（dcat：dataset）（見表3）。其中，前三個元素取自JSON-LD規范定義的關鍵字[30]，接下來的兩個是美國獨有的，最后一個來自DCAT。endprint

3.2 數據集的元數據

描述數據集的元素有29個，其中17個來自DCAT（表1帶下劃線的元素），1個（dct：references）來自都柏林核心元數據，11個是自定義元素（見表4）。

3.3 數據資源的元數據

描述數據資源的元素有10個：@type、conformsTo、describedBy、describedByType、dct：title、dct：description、dct：format、dcat：downloadURL、dcat：accessURL和dcat：mediaType。除了復用DCAT的6個元素，有4個是自定義的元素（見表5）。

4 歐盟的元數據方案

開放數據是歐盟大數據戰略的主要內容之一[31]。2011年12月，歐盟明確提出開放數據戰略——《開放數據——創新、增長和透明治理的引擎》，以為實現歐盟2020目標提供新的路徑與動力。2016年，在歐盟28國和EFTA 4個國家（冰島、列支敦士登、挪威和瑞士）開放數據的直接市場規模將為553億歐元，2020年將增長36.9%達到757億歐元，2016-2020五年間累積的直接市場規模為3250億歐元[32]。

2014年12月，歐盟在連接歐洲設施（CEF）框架下，啟動了“歐盟數據門戶項目” （European Data Portal Project）。項目建設的歐盟28國統一的數據目錄門戶（www.europeandataportal.eu）已收集了來自70個數據目錄的58萬多個數據集。而做到這一點，依賴的是歐盟的開放數據元數據方案“歐盟數據門戶的DCAT應用綱要”（DCAT Application Profile for data portals in Europe，DCAT-AP）。

4.1 歐盟的DCAT-AP

歐盟項目“公共部門互操作性方案”（ISA）的行動計劃“提高歐盟電子政務系統的語義互操作性”于2013年9月2日發布DCAT-AP 1.01版，到2015年ISA2項目已將其修訂為V1.1版[33]。在W3C DCAT的基礎上，歐盟DCAT-AP將類和屬性分成強制的（Mandatory）、推薦的（Recommended）和可選的（Optional ）三組。其中22個類中，dcat：Catalog 、dcat：Dataset、skos：ConceptScheme、skos：Concept、foaf：Agent等7個類是強制類，dcat：Distribution為推薦類（dcat：Catalog 、dcat：Dataset和dcat：Distribution的部分屬性見表6），dct：Location、dct：Standard和v：VCard等14個類是可選的。對于強制類和屬性，發布者必須提供相應的描述信息。

為了解決分布式數據目錄的互操作和跨語言問題，歐盟DCAT-AP引進了受控詞匯表來規范元數據記錄的取值部分屬性和取值的受控詞匯表（見表7）。

作為標準規范，DCAT-AP已被歐盟各成員國通過，歐盟和14個國家（奧地利、法國、德國、希臘、愛爾蘭、意大利、荷蘭、挪威、羅馬尼亞、斯洛伐克、斯洛文尼亞、瑞典、西班牙、英國）的開放數據門戶網站已經采用DCAT-AP[34]。

4.2 愛爾蘭的元數據方案

愛爾蘭于2014年建立了國家數據門戶（data.gov.ie），其“成熟度”（Maturity）在歐盟處于中上水平[32]。愛爾蘭公共支出和改革部成立專門的工作組PBWG（Public Bodies Working Group）于2015年6月發布“開放數據技術框架”（Open Data Technical Framework），包括五部分：開放數據許可、數據格式、元數據方案、數據標準和標識符[35]。愛爾蘭的元數據方案在歐盟DCAT-AP的基礎上，增加了描述地理數據集的元數據（見表8）。

5 我國地方政府的元數據方案

不同于美國、英國、歐盟等從國家（或中央政府）層面到地方政府的發展路徑，我國的開放政府數據主要發端于地方政府。從2012年開始，在大數據戰略和智慧城市建設中一些地方政府率先推出了開放數據門戶網站[12]（網址參見參考文獻[7]和[12]）。

5.1 元數據方案

本研究在調查和分析各數據目錄實際使用的元數據基礎上，以北京、上海和浙江為代表，歸納出主要的

元數據元素，并建立了各元素到DCAT的映射（見表9）。

5.2 不足之處

雖然我國這些地方政府開放數據的元數據能滿足現階段開放數據的基本需求，但仍有不足，如：

（1）元數據規范程度低。2013年11月，上海市質量技術監督局發布上海市地方標準《政務信息資源共享與交換實施規范第1部分：目錄元數據》，用以規范政府部門數據資源開放清單的編制。但其他地方政府還沒有公布專門的開放數據元數據方案，也沒有聲明采用已有的元數據標準或規范（如《政務信息資源目錄體系第3部分：核心元數據》（GB/T 21063.3-2007）），這一直接后果是元數據規范程度低。如，北京市政務數據資源網（bjdata.gov.cn）上的“資源更新周期”取值有“一年”的、也有“每年”的，而“在線資源鏈接地址”的取值都是“WWW.BJDATA.GOV.CN”，造成用戶不能從元數據直接找到數據資源，也就失去了元數據的價值。

（2）對開放數據集的描述不全面。總結各網站普遍缺失的最基本和重要的元數據（見表10），可以發現“開放許可”、“修改日期”和“標識符”在開放數據晴雨表ODB的評價指標中分別占15、10和5分的權重[7]，是影響開放數據質量的核心元數據。中國在ODB 2015的綜合得分是21.16，在92個國家的排名是55，由此地方政府調查反映出來的元數據不完整則是分數不高的重要因素之一。endprint

（3）不支持分布式數據目錄的互操作。調查發現我國地方政府開放數據沒有描述數據目錄的元數據；各網站普遍沒有采用機器可讀的元數據格式；網站間的元數據差異較大，表現為元素的個數、名稱與格式上的不一致。因此，數據目錄間的互操作水平低，難以實現聚合多個數據門戶到統一入口和應用程序跨多個數據目錄讀取數據集的元數據。

6 對我國元數據建設的啟示

2015年9月5日，國務院印發了《促進大數據發展行動綱要》，明確在2018年底前要建成國家政府數據統一開放平臺[36-37]。2014 年12月2日，全國信標委成立大數據標準工作組，啟動了大數據領域（含開放數據）標準的研制工作[38]。開放政府數據元數據的建設已日益緊迫，結合我國的本土情況，可多方面借鑒國外的先進經驗。

6.1 政策支持和法律、法規保障

在開放數據行動計劃中，各國都出臺了一批新的政策、法律和法規[6，11，25，39]，明確了元數據的重要性。除了上面介紹的美國和歐盟，英國的開放數據原則第十四條規定：“公共機構應該發布數據集的相關元數據”。正是政策的支持和法律、法規的保障，促進了實踐中元數據的標準化和規范化。

我國還沒有國家層面專門的政府數據開放法規，政府信息版權法規政策體系中也沒有“開放許可”的內容[39]。研究表明，開放許可相關法規的缺失是實踐中普遍沒有“開放許可”這一核心元數據項的主要原因[12]。

6.2 構建完整的元數據標準體系

開放政府數據將重塑政府信息管理體系[40]，包括元數據標準體系。愛爾蘭“開放數據技術框架”的五部分是一個有機的整體，是一個廣義的“元數據標準體系”的雛形。其中的開放數據許可、數據格式、數據標準和標識符不僅適用于開放的原始數據，也適用于元數據。

在遵循標準化和本土化的原則下，我國應構建完整的元數據標準體系進而實現：（1）既支持各層次的開放政府數據，也支持非政府機構的開放數據；（2）將“數據目錄”作為重要的描述對象，支持目錄間的互操作；（3）既有核心的通用元數據，也有專門領域（如地理數據集等）的元數據標準；（4）技術上保障元數據的開放共享性，如機器可讀的數據格式標準和模式定義標準等；（5）規范元數據取值的分類體系（如主題詞表）、編碼體系（如受控詞表）和數據字典等。

6.3 重視元數據的語義化

Web是開放數據的第一渠道，正在向語義Web和數據Web（即關聯數據）的方向發展，顯著特征是出現了大量的本體/詞匯表和關聯開放數據集。為實現開放數據目錄的語義互操作，W3C、美國和歐盟等均采用了語義Web和本體技術。

實現元數據語義化的途徑主要有：（1）開發核心詞匯表（如DC、FOAF等），它們是設計元數據方案的基礎；（2）通過本體建立元數據的概念模型；（3）利用RDF/XML、JSON-LD等編碼元數據；（4）通過SKOS等本體形式化表示受控詞表；（5）復用和擴展已有本體和元數據，構建應用綱要。

7 結語

開放數據是政府信息公開在大數據時代的發展和深化，元數據對于用戶查找和選擇適當的數據集和聚合數據目錄具有重要意義，而我國政府開放數據的元數據建設尚處于起步階段。

本文介紹了國際上主流的元數據方案：W3C DCAT、美國的POD v1.1和歐盟的DCAT-AP，總結了美國和愛爾蘭在元數據建設上的本土化等特點。進而對照國際上最佳實踐的發展趨勢，指出我國的元數據建設應在政策支持及法律保障、體系完整和語義化方面加強工作，以克服當前在規范化、標準化和互操作上的不足。

本研究進一步的工作是在政務信息資源元數據和DCAT的基礎上構建開放數據的元數據方案和規范、研究元數據的質量測度和評價方法等。

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作者簡介： 翟軍，男，大連海事大學交通運輸管理學院教授，博士生導師，研究方向：開放數據、關聯數據；于夢月，女，大連海事大學交通運輸管理學院碩士研究生； 林巖，男，大連海事大學交通運輸管理學院副教授。endprint