ISO 19156:2011

Geographic information - Observations and measurements

ISO 19156:2011 defines a conceptual schema for observations, and for features involved in sampling when making observations. These provide models for the exchange of information describing observation acts and their results, both within and between different scientific and technical communities. Observations commonly involve sampling of an ultimate feature-of-interest. ISO 19156:2011 defines a common set of sampling feature types classified primarily by topological dimension, as well as samples for ex-situ observations. The schema includes relationships between sampling features (sub-sampling, derived samples). ISO 19156:2011 concerns only externally visible interfaces and places no restriction on the underlying implementations other than what is needed to satisfy the interface specifications in the actual situation.

Information géographique — Observations et mesures

L'ISO 19156:2011 définit un schéma conceptuel pour l'observation et pour les entités relatives à l'échantillonnage des données dans le cadre des observations. Ceux-ci fournissent des modèles destinés à l'échange d'information décrivant les faits observés et leurs résultats, aussi bien entre les différentes communautés scientifiques et techniques qu'en leur sein. En général, les observations impliquent l'échantillonnage par une entité concernée finale. L'ISO 19156:2011 définit une série commune de types d'entités d'échantillonnage classées principalement par dimension topologique, ainsi que des échantillons pour les observations ex‑situ. Ce schéma comprend les relations entre les entités d'échantillonnage (sous-échantillonnage, échantillons dérivés). L'ISO 19156:2011 ne concerne que les interfaces visibles de l'extérieur et ne place aucune restriction quant aux implémentations sous-jacentes, autres que celles nécessaires pour satisfaire aux spécifications relatives aux interfaces dans le contexte actuel.

Geografske informacije - Opazovanja in meritve

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 14-Dec-2011
• ICS: 35.240.70 - IT applications in science
• Technical Committee: ISO/TC 211 - Geographic information/Geomatics
• Drafting Committee: ISO/TC 211/WG 9 - Information management
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 27-Apr-2023
• Completion Date: 13-Dec-2025
• Ref Project: oSIST ISO/DIS 19156:2010 - Geographic information - Observations and measurements

Relations

• Revised: ISO 19156:2023 - Geographic information - Observations, measurements and samples
• Effective Date: 04-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19156
First edition
2011-12-15
Geographic information — Observations
and measurements
Information géographique — Observations et mesures
Reference number
©
ISO 2011
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electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO’s
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Conformance . 1
2.1 Overview . 1
2.2 Conformance classes related to Application Schemas including Observations and
Measurements . 1
3 Normative references . 2
4 Terms and definitions . 3
5 Abbreviated terms and notation . 5
5.1 Abbreviated terms . 5
5.2 Schema language . 5
5.3 Model element names . 6
6 Dependencies . 6
7 Fundamental characteristics of observations . 6
7.1 The context for observations . 6
7.2 Observation schema . 8
7.3 Use of the observation model .15
8 Specialized observations .15
8.1 Classification of observation by result type .15
8.2 Observations whose result is constant .16
8.3 Observations whose result varies .17
9 Fundamental characteristics of sampling features .19
9.1 The context for sampling .19
9.2 Sampling Schema .20
10 Spatial sampling features .24
10.1 The context for spatial sampling features .24
10.2 Spatial sampling feature schema .24
10.3 Decomposition of extensive sampling features for observations .26
10.4 Common names for sampling features (informative) .26
11 Specimens .27
11.1 The context for specimens .27
11.2 Specimen schema .27
Annex A (normative) Abstract Test Suite .30
Annex B (informative) Mapping O&M terminology to common usage .35
Annex C (normative) Utility classes .38
Annex D (informative) Best practices in use of the observation and sampling models .40
Bibliography .46
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 19156 was prepared by Technical Committee ISO/TC 211, Geographic information/Geomatics, in
collaboration with the Open Geospatial Consortium, Inc. (OGC).
iv © ISO 2011 – All rights reserved

Introduction
This International Standard arises from work originally undertaken through the Open Geospatial Consortium’s
Sensor Web Enablement (SWE) activity. SWE is concerned with establishing interfaces and protocols that will
enable a “Sensor Web” through which applications and services will be able to access sensors of all types, and
observations generated by them, over the Web. SWE has defined, prototyped and tested several components
needed for a Sensor Web, namely:
— Sensor Model Language (SensorML).
— Observations & Measurements (O&M).
— Sensor Observation Service (SOS).
— Sensor Planning Service (SPS).
— Sensor Alert Service (SAS).
This International Standard specifies the Observations and Measurements schema, including a schema for
sampling features.
The content presented here derives from an earlier version published by Open Geospatial Consortium as
OGC 07-022r1, Observations and Measurements — Part 1 — Observation schema and OGC 07-002r3,
Observations and Measurements — Part 2 — Sampling Features. A technical note describing the changes
from the earlier version is available from the Open Geospatial Consortium (see http://www.opengeospatial.
org/standards/om).
INTERNATIONAL STANDARD ISO 19156:2011(E)
Geographic information — Observations and measurements
1 Scope
This International Standard defines a conceptual schema for observations, and for features involved in sampling
when making observations. These provide models for the exchange of information describing observation acts
and their results, both within and between different scientific and technical communities.
Observations commonly involve sampling of an ultimate feature-of-interest. This International Standard defines
a common set of sampling feature types classified primarily by topological dimension, as well as samples for
ex-situ observations. The schema includes relationships between sampling features (sub-sampling, derived
samples).
This International Standard concerns only externally visible interfaces and places no restriction on the underlying
implementations other than what is needed to satisfy the interface specifications in the actual situation.
2 Conformance
2.1 Overview
Clauses 7 to 11 of this International Standard use the Unified Modeling Language (UML) to present conceptual
schemas for describing Observations. These schemas define conceptual classes that
a) may be considered to comprise a cross-domain application schema, or
b) may be used in application schemas, profiles and implementation specifications.
This flexibility is controlled by a set of UML types that can be implemented in a variety of manners. Use of
alternative names that are more familiar in a particular application is acceptable, provided that there is a one-
to-one mapping to classes and properties in this International Standard.
The UML model in this International Standard defines conceptual classes; various software systems define
implementation classes or data structures. All of these reference the same information content. The same
name may be used in implementations as in the model, so that types defined in the UML model may be used
directly in application schemas.
Annex A defines a set of conformance tests that will support applications whose requirements range from the
minimum necessary to define data structures to full object implementation.
2.2 Conformance classes related to Application Schemas including Observations and
Measurements
The conformance rules for Application Schemas in general are described in ISO 19109:2005. Application
Schemas also claiming conformance to this International Standard shall also conform to the rules specified in
Clauses 7 to 11 and pass all relevant test cases of the Abstract Test Suite in Annex A.
Depending on the characteristics of an Application Schema, 18 conformance classes are distinguished. Table 1
lists these classes and the corresponding subclause of the Abstract Test Suite.
Table 1 — Conformance classes related to Application Schemas including Observations
and Measurements
Conformance class Subclause
Generic observation interchange A.1.1
Measurement interchange A.1.1, A.1.2
Category observation interchange A.1.1, A.1.3
Count observation interchange A.1.1, A.1.4
Truth observation interchange A.1.1, A.1.5
Temporal observation interchange A.1.1, A.1.6
Geometry observation interchange A.1.1, A.1.7
Complex observation interchange A.1.1, A.1.8
Discrete coverage observation interchange A.1.1, A.1.9
Point coverage observation interchange A.1.1, A.1.10
Time series observation interchange A.1.1, A.1.11
Sampling feature interchange A.2.1, A.2.2
Spatial sampling feature interchange A.2.1 to A.2.3
Sampling point interchange A.2.1 to A.2.4
Sampling curve interchange A.2.1 to A.2.3, A.2.5
Sampling surface interchange A.2.1 to A.2.3, A.2.6
Sampling solid interchange A.2.1 to A.2.3, A.2.7
Specimen interchange A.2.1 to A.2.3, A.2.8
3 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 19101:2002, Geographic information — Reference model
ISO/TS 19103:2005, Geographic information — Conceptual schema language
ISO 19107:2003, Geographic information — Spatial schema
ISO 19108:2002, Geographic information — Temporal schema
ISO 19109:2005, Geographic information — Rules for application schema
ISO 19111:2007, Geographic information — Spatial referencing by coordinates
ISO 19115:2003, Geographic information — Metadata
ISO 19115:2003/Cor.1:2006, Geographic information — Metadata — Technical Corrigendum 1
ISO 19123:2005, Geographic information — Schema for coverage geometry and functions
ISO 19136:2007, Geographic information — Geography Markup Language (GML)
ISO/IEC 19501:2005, Information technology — Open Distributed Processing — Unified Modeling Language
(UML) Version 1.4.2
1)
ISO 19157:— , Geographic information — Data quality
1) To be published.
2 © ISO 2011 – All rights reserved

4 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
4.1
application schema
conceptual schema for data required by one or more applications
[ISO 19101:2002, definition 4.2]
4.2
coverage
feature that acts as a function to return values from its range for any direct position within its spatial, temporal
or spatiotemporal domain
[ISO 19123:2005, definition 4.17]
4.3
data type
specification of a value domain with operations allowed on values in this domain
[ISO/TS 19103:2005, definition 4.1.5]
EXAMPLE Integer, Real, Boolean, String, Date (conversion of a date into a series of codes).
NOTE Data types include primitive predefined types and user-definable types. All instances of a data type lack
identity.
4.4
domain feature
feature of a type defined within a particular application domain
NOTE This may be contrasted with observations and sampling features, which are features of types defined for
cross-domain purposes.
4.5
ex-situ
referring to the study, maintenance or conservation of a specimen or population away from its natural
surroundings
NOTE Opposite of in-situ.
4.6
feature
abstraction of real-world phenomena
[ISO 19101:2002, definition 4.11]
NOTE A feature may occur as a type or an instance. In this International Standard, feature instance is meant unless
otherwise specified.
4.7
feature type
class of features having common characteristics
4.8
measurand
particular quantity subject to measurement
[ISO/TS 19138:2006, definition 4.5]
NOTE Specialization of observable property type.
4.9
measure
value described using a numeric amount with a scale or using a scalar reference system
[ISO 19136:2007, definition 4.1.41]
4.10
measurement
set of operations having the object of determining the value of a quantity
[ISO/TS 19101-2:2008, definition 4.20]
4.11
observation
act of measuring or otherwise determining the value of a property
4.12
observation procedure
method, algorithm or instrument, or system of these, which may be used in making an observation
4.13
observation protocol
combination of a sampling strategy and an observation procedure used in making an observation
4.14
observation result
estimate of the value of a property determined through a known observation procedure
4.15
property
facet or attribute of an object referenced by a name
[ISO 19143:2010, definition 4.21]
EXAMPLE Abby’s car has the colour red, where “colour red” is a property of the car.
4.16
property type
characteristic of a feature type
EXAMPLE Cars (a feature type) all have a characteristic colour, where “colour” is a property type.
NOTE 1 The value for an instance of an observable property type can be estimated through an act of observation.
NOTE 2 In chemistry-related applications, the term “determinand” or “analyte” is often used.
NOTE 3 Adapted from ISO 19109:2005.
4.17
sampling feature
feature which is involved in making observations concerning a domain feature
EXAMPLE Station, transect, section or specimen.
NOTE A sampling feature is an artefact of the observational strategy, and has no significance independent of the
observational campaign.
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4.18
value
element of a type domain
[ISO/IEC 19501:2005]
NOTE 1 A value considers a possible state of an object within a class or type (domain).
NOTE 2 A data value is an instance of a datatype, a value without identity.
NOTE 3 A value can use one of a variety of scales including nominal, ordinal, ratio and interval, spatial and temporal.
Primitive datatypes can be combined to form aggregate datatypes with aggregate values, including vectors, tensors and
images.
5 Abbreviated terms and notation
5.1 Abbreviated terms
GFM General Feature Model
GML Geography Markup Language
O&M Observations and Measurements
OGC Open Geospatial Consortium
SensorML Sensor Model Language
SOS Sensor Observation Service
SWE Sensor Web Enablement
UML Unified Modeling Language
XML Extensible Markup Language
1-D One Dimensional
2-D Two Dimensional
3-D Three Dimensional
5.2 Schema language
The conceptual schema specified in this International Standard is in accordance with the Unified Modelling
Language (UML) ISO/IEC 19501, following the guidance of ISO/TS 19103.
The UML is conformant with the profile described in ISO 19136:2007, Annex E. Use of this restricted idiom
supports direct transformation into a GML Application Schema. ISO 19136 introduces some additional
stereotypes. In particular «FeatureType» implies that a class is an instance of the «metaclass» GF_FeatureType
(ISO 19109), and therefore represents a feature type.
The prose explanation of the model uses the term “property” to refer to both class attributes and association
roles. This is consistent with the General Feature Model described in ISO 19109. In the context of properties,
the term “value” refers to either a literal (for attributes whose type is simple), or to an instance of the class
providing the type of the attribute or target of the association. Within the explanation, the property names
(property types) are sometimes used as natural language words where this assists in constructing a readable
text.
5.3 Model element names
This International Standard specifies a model for observations using terminology that is based on current
practice in a variety of scientific and technical disciplines. It is designed to apply across disciplines, so the
best or “most neutral” term has been used in naming the classes, attributes and associations provided. The
terminology does not, however, correspond precisely with any single discipline. As an aid to implementors,
a mapping from the element names specified in this International Standard to common terminology in some
application domains is provided in Annex B.
6 Dependencies
Some model elements used in the schema described in Clauses 7 to 11 are defined in other International
Standards. By convention within ISO/TC 211, names of UML classes, with the exception of basic data type
classes, include a two or three letter prefix that identifies the International Standard and the UML package
in which the class is defined. Table 2 lists the standards and packages in which UML classes used in this
International Standard have been defined. UML classes defined in this International Standard have the prefix of
CVT, GFI, OM and SF. The prefix GFI is used for classes defined in this International Standard, but which are
associated with the GF package in ISO 19109. The prefix CVT is used for classes defined in this International
Standard, but which are associated with the CV package in ISO 19123:2005.
Table 2 — Sources of UML classes
Prefix International Standard Package
CVT This International Standard (Annex C) Temporal coverage
CV ISO 19123:2005 Coverage
GFI This International Standard (Annex C) General Feature Model general instance
DQ ISO 19115:2003 Data Quality
GF ISO 19109:2005 General Feature Model
GM ISO 19107:2003 Geometry
LI ISO 19115:2003, ISO 19115:2003/Cor.1:2006 Data Quality
MD ISO 19115:2003/Cor.1:2006 Metadata Entity
OM This International Standard Observations and Measurements
SC ISO 19111:2007 Coordinate reference systems
SF This International Standard Sampling features
TM ISO 19108:2002 Temporal Schema
7 Fundamental characteristics of observations
7.1 The context for observations
7.1.1 Property evaluation
Properties of a feature fall into two basic categories:
a) Value (e.g. name, price, legal boundary) assigned by some authority. These are exact.
b) Value (e.g. height, classification, colour) determined by application of an observation procedure. These
are estimates, with a finite error associated with the value.
The observation error typically has a systematic component, which is similar for all estimates made using
the same procedure, and a random component, associated with the particular application instance of the
observation procedure. If potential errors in a property value are important in the context of a data analysis or
6 © ISO 2011 – All rights reserved

processing application, then the details of the act of observation which provided the estimate of the value are
required.
7.1.2 Observation
An observation is an act associated with a discrete time instant or period through which a number, term or other
[2]
symbol is assigned to a phenomenon . It involves application of a specified procedure, such as a sensor,
instrument, algorithm or process chain. The procedure may be applied in-situ, remotely, or ex-situ with respect
to the sampling location. The result of an observation is an estimate of the value of a property of some feature.
Use of a common model allows observation data using different procedures to be combined unambiguously.
The observation itself is also a feature, since it has properties and identity.
Observation details are important for data discovery and for data quality estimation.
The observation could be considered to carry “property-level” instance metadata, which complements the
dataset-level and feature-level metadata that have been conventionally considered (e.g. ISO 19115).
NOTE ISO 19115-2:2009 provides MI_Event, which plays a similar role to OM_Observation in the context of image
capture.
7.1.3 Observation properties
An observation results in a value being assigned to a phenomenon. The phenomenon is a property of a
feature, the latter being the feature-of-interest of the observation. The observation uses a procedure, which is
[1][2]
often an instrument or sensor , but may be a process chain, human observer, an algorithm, a computation
or simulator. The key idea is that the observation result is an estimate of the value of some property of the
feature-of-interest, and the other observation properties provide context or metadata to support evaluation,
interpretation and use of the result.
The relationship between the properties of an observation and those of its feature-of-interest is key to the
semantics of the model. This is further elaborated in D.3.
7.1.4 Observation location
The principal location of interest is usually associated with the ultimate feature-of-interest.
However, the location of the feature-of-interest may not be trivially available. For example: in remote sensing
applications, a complex processing chain is required to geolocate the scene or swath; in feature-detection
applications the initial observation may be made on a scene, but the entity to be detected, which is the ultimate
feature-of-interest, occupies some location within it. The distinction between the proximate and ultimate
feature-of-interest is a key consideration in these cases.
Other locations appear in various scenarios. Sub-sampling at locations within the feature-of-interest may occur.
The procedure may involve a sensor located remotely from the ultimate feature-of-interest (e.g. remote sensing;
or where specimens are removed from their sampling location and observations made ex-situ). Furthermore,
the location of the feature-of-interest may be time-dependent.
The model is generic. The geospatial location of the feature-of-interest may be of little or no interest for some
observations (e.g. live specimens, observations made on non-located things like chemical species).
For these reasons, a generic Observation class does not have an inherent location property. Relevant location
information should be provided by the feature-of-interest, or by the observation procedure, according to the
specific scenario.
NOTE In contrast to spatial properties, some temporal properties are associated directly with an observation (7.2.2.2;
7.2.2.3). This is a consequence of the fact that an observation is a kind of ‘event’ so its temporal characteristics are
fundamental, rather than incidental.
7.1.5 Result types
Observation results may have many datatypes, including primitive types like category or measure, but also
more complex types such as time, location and geometry. Complex results are obtained when the observed
property requires multiple components for its encoding. Furthermore, if the property varies on the feature-of-
interest, then the result is a coverage, whose domain extent is the extent of the feature. In a physical realization,
the result will typically be sampled discretely on the domain, and may be represented as a discrete coverage.
The result type may be used as a basis for defining specialized observation types.
7.1.6 Measurements
[1][5][10][11][19]
In conventional measurement theory (e.g. ) the term “measurement” is used. However, a distinction
[2][12][21]
between measurement and category-observation has been adopted in more recent work so the term
“observation” is used here for the general concept. “Measurement” may be reserved for cases where the result
is a numerical quantity.
7.2 Observation schema
7.2.1 Packaging
The observation schema is organized in one package containing eleven leaf packages corresponding to the
conformance classes defined in 2.2, with dependencies on several other packages from International Standards
covering geographic information, on the General Feature Instance package (C.2) and the Temporal Coverage
package (C.3). The inter-package dependencies are shown in Figure 1. The core observation package is
documented in this subclause. The specialized observations are documented in Clause 8.
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ISO 19115:2003 Metadata (Corrigendum)
ISO 19108:2002 Temporal Schema
ISO 19109 Application Schema
ISO 19107:2003 Spatial Schema
General Feature Instances
ISO 19123:2005 Coverages
ISO/TS 19103:2005 Schema Language
Temporal Coverages
Observation schema
observation
measurement temporalObservation
categoryObservation geometryObservation
countObservation coverageObservation
pointCoverageObservation
truthObservation
timeSeriesObservation
complexObservation
Figure 1 — Package dependencies of the observation schema
7.2.2 OM_Observation
7.2.2.1 General
The class OM_Observation (Figure 2) is an instance of the «metaclass» GF_FeatureType (ISO 19109), which
therefore represents a feature type. OM_Observation shall support five attributes and six associations, and
shall be subject to four constraints.
« m e ta cl a ss»
« Fe a tu re T yp e »
MD_Metadata
GF_FeatureType OM_Process
1 + p ro ce d u re
0 .1
+ m e ta d a ta
« i n sta n ce O f»
+ th e G F_ Fe a tu re T yp e 1 P ro ce ssUse d
M e ta d a ta
« Fe a tu re T yp e »
GFI_Feature
+ g e n e ra te d O b se rva ti o n 0 .*
+ fe a tu re O fIn te re st « Fe a tu re T yp e »
Do m a i n OM_Observation
+ p a ra m e te r: Na m e d V a l u e [0 .*]
+ p ro p e rtyV a l u e P ro vi d e r + p h e n o m e n o n T i m e : T M _ O b j e ct
+ re su l tQ u a l i ty: DQ _ E l e m e n t [0 .*]
0 .*
+ re su l tT i m e : T M _ In sta n t
+ ca rri e rO fCh a ra cte ri sti cs + va l i d T i m e : T M _ P e ri o d [0 .1 ]
0 .*
P h e n o m e n o n
constraints
+ o b se rve d P ro p e rty {o b se rve d P ro p e rty sh a l l b e a p h e n o m e n o n
« m e ta cl a ss»
GF_PropertyType a sso ci a te d wi th th e fe a tu re O fIn te re st}
{p ro ce d u re sh a l l b e su i ta b l e fo r o b se rve d P ro p e rty}
{ro o t}
{re su l t typ e sh a l l b e su i ta b l e fo r o b se rve d P ro p e rty}
{a p a ra m e te r.n a m e sh a l l n o t a p p e a r m o re th a n
o n ce }
+ re l a te d O b se rva ti o n
0 .*
0 .*
Ra n g e
+ re su l t
« Da ta T yp e »
NamedValue
ObservationContext
« typ e »
+ n a m e : G e n e ri cNa m e Any
+ ro l e : G e n e ri cNa m e
+ va l u e : A n y
{ro o t}
Figure 2 — The basic Observation type
7.2.2.2 phenomenonTime
The attribute phenomenonTime:TM_Object shall describe the time that the result (7.2.2.9) applies to the
property of the feature-of-interest (7.2.2.7). This is often the time of interaction by a sampling procedure (9.1.3)
or observation procedure (7.2.2.10) with a real-world feature.
NOTE The phenomenonTime is the temporal parameter normally used in geospatial analysis of the result.
If the observedProperty of an observation is ‘occurrence time’ then the result should be the same as the
phenomenonTime.
7.2.2.3 resultTime
The attribute resultTime:TM_Instant shall describe the time when the result became available, typically when
the procedure (7.2.2.10) associated with the observation was completed. For some observations, this is
identical to the phenomenonTime. However, there are important cases where they differ.
EXAMPLE 1 Where a measurement is made on a specimen in a laboratory, the phenomenonTime is the time the
specimen was retrieved from its host, while the resultTime is the time the laboratory procedure was applied.
EXAMPLE 2 The resultTime also supports disambiguation of repeat measurements made of the same property of a
feature using the same procedure.
EXAMPLE 3 Where sensor observation results are post-processed, the resultTime is the post-processing time, while
the phenomenonTime is the time of initial interaction with the world.
EXAMPLE 4 Simulations can estimate the values for phenomena in the future or past. The phenomenonTime is the
time that the result applies to, while the resultTime is the time that the simulation was executed.
10 © ISO 2011 – All rights reserved

7.2.2.4 validTime
If present, the attribute validTime:TM_Period shall describe the time period during which the result is intended
to be used.
NOTE This attribute is commonly required in forecasting applications.
7.2.2.5 parameter
If present, the attributes parameter:NamedValue shall describe an arbitrary event-specific parameter. This
might be an environmental parameter, an instrument setting or input, or an event-specific sampling parameter
that is not tightly bound to either the feature-of-interest (7.2.2.7) or to the observation procedure (7.2.2.10). To
avoid ambiguity, there shall be no more than one parameter with the same name.
NOTE Parameters that are tightly bound to the procedure can be recorded as part of the procedure description.
In some contexts, the Observation::procedure (7.2.2.10) is a generic or standard procedure, rather than an
event-specific process. In this context, parameters bound to the observation act, such as instrument settings,
calibrations or inputs, local position, detection limits, asset identifier, operator, may augment the description of
a standard procedure.
EXAMPLE A time sequence of observations of water quality in a well might be made at variable depths within the
well. While these can be associated with specimens taken from the well at this depth as the features-of-interest, a more
common approach is to identify the well itself as the feature-of-interest, and add a “samplingDepth” parameter to the
observation (Figure 3). The sampling depth is of secondary interest compared to the temporal variation of water quality at
the site.
W e ll BH5 6 7
+ fe a tu re O fIn te re st + fe a tu re O fIn te re st
+ fe a tu re O fIn te re st
W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -1 :
W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -2 : W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -3 :
O M _ O bs e rv a tion
O M _ O bs e rv a tion O M _ O bs e rv a tion
p a ra m e te r = "d e p th = 3 ,5 m "
p a ra m e te r = "d e p th = 5 ,6 m " p a ra m e te r = "d e p th = 7 ,1 m "
Figure 3 — (Example) Observation instances in the same well at different depths,
described using the ‘parameter’ attribute
7.2.2.6 resultQuality
If present, the attributes resultQuality:DQ_Element shall describe the quality of the result (7.2.2.9). This
instance-specific description complements the description of the observation procedure (7.2.2.10), which
provides information concerning the quality of all observations using this procedure. The quality of a result may
be assessed following the procedures in ISO 19157. Multiple measures may be provided.
7.2.2.7 Domain
The association Domain shall link the OM_Observation to the GFI_Feature (C.2.1) that is the subject of the
observation and carries the observed property. This feature has the role featureOfInterest with respect to
the observation. This feature is the real-world object whose properties are under observation, or is a feature
intended to sample the real-world object, as described in Clause 9 of this International Standard. An observation
instance serves as a propertyValueProvider for its feature-of-interest.
7.2.2.8 Phenomenon
The association Phenomenon shall link the OM_Observation to the GF_PropertyType for which the OM_
Observation:result (7.2.2.9) provides an estimate of its value. The property type has the role observedProperty
with respect to the observation.
The observed property shall be a phenomenon associated with the feature-of-interest.
An observed property may be, but need not be, modelled as a property (in the sense of the General Feature
Model) in a formal application schema that defines the type of the feature-of-interest.
An instance of GF_PropertyType shall describe a property that is either assignable or observable (7.1.2), such
as “temperature”, “height”, “colour”, “material”. A property type may be an operation or function such as a
spatiotemporal coverage. Property-type definitions may be organized into a hierarchy or ontology and managed
in a register and catalogued to support discovery functions. The observed property supports semantic or
thematic classification of observations, which is useful for discovery and data fusion.
NOTE In general, the value of a specific observedProperty can be associated with different feature types in different
observations, thus allowing the results of observations made in different projects or campaigns, and even from different
disciplines, to be combined when required. A property-type register used in observations is most useful if each property
type is not tied to a single feature type, or if equivalence relationships between similar property types from different feature
types are provided.
7.2.2.9 Range
The association Range shall link the OM_Observation to the value generated by the procedure. The value has
the role result with respect to the observation. The type of the result is shown as “Any”, since it may represent
the value of any feature property.
[20]
NOTE 1 OGC SWE Common provides a model suitable for describing many kinds of observation results.
The type of the observation result shall be consistent with the observed property, and the scale or scope for
the value shall be consistent with the quantity or category type. If the observed property (7.2.2.8) is a spatial
operation or function, the type of the result may be a coverage.
NOTE 2 In some contexts, particularly in earth and environmental sciences, the term “observation” is used to refer to
the result itself.
7.2.2.10 ProcessUsed
The association ProcessUsed shall link the OM_Observation to the OM_Process (7.2.3) used to generate the
result. The process has the role procedure with respect to the observation. A process might be responsible for
more than one generatedObservation.
The OM_Process shall be suitable for the observed property. As a corollary, details of the observed property
are constrained by the procedure used.
EXAMPLE Observed radiance wavelength is determined by the response characteristics of the sensor.
A description of the observation procedure provides or implies an indication of the reliability or quality of the
observation result.
7.2.2.11 Metadata
If present, the association Metadata shall link the OM_Observation to descriptive metadata.
7.2.2.12 Constraints — Consistency with domain model
The type of the feature-of-interest is defined in an application schema (ISO 19109). This may be part of a
domain model, or may be from a cross-domain model, such as Sampling Features (Clause 9). The feature type
12 © ISO 2011 – All rights reserved

defines its set of properties. For consistency, the feature-of-interest shall carry the observed property as part
of the definition of its type (e.g. Figure 4).
EXAMPLE A feature type “Pallet” might be defined as having the attribute “mass” of type “Measure”. An observation
providing the value of this property shall have observedProperty=“mass”, the result shall be of the type “Measure” and the
scale (unit of measure) shall be suitable for mass measurements.
P a lle t
+ m a ss: M e a su re
« i n sta n ce O f»
S 9 9 8 :O M _ P roc e s s
P 5 7 8 9 :P a lle t
d e scri p ti o n = sca l e s
+ fe a tu re O fIn te re st + p ro ce d u re
M P 5 7 8 9 :
O M _ O bs e rv a tion
+ re su l t
+ o b se rve d P ro p e rty
m a s s :
4 5 k g :M e a s ure
G FI_ P rope rtyType
Figure 4 — (Example) An observation with consistent properties: the observed property (mass)
is a phenomenon associated with the type of the feature-of-interest (Pallet) and the procedure
and result type are also suitable
In the case of a feature property with internal structure (e.g. feature associations), the observed property
may be of one component, or of a subset of elements, of the complete feature property. Hence, the observed
property might not appear directly as a first-order property in the type definition for the feature-of-interest, but
shall appear within the structure of the feature type definition at some level (e.g. Figure 5).
W e ll
+ sa m p l e d Fe a tu re
« i n sta n ce O f»
Aquife r
W 7 3 T5 :W e ll
+ fe a tu re O fIn te re st
+ co n te n t
W a te rBody
:O M _ O bs e rv a tion
+ sa l i n i ty: M e a su re
+ o b se rve d P ro p e rty
+ re su l t
s a linity : 7 6 0 m g/l :M e a s ure
G FI_ P rope rtyType
Figure 5 — (Example) An observation where the observed property is not a direct member
of the type of the feature-of-interest
Other consistency constraints are that
— the procedure shall be suitable for the observed property, and
— the result type shall be consistent with the observed property (e.g. Figure 4).
7.2.3 OM_Process
The class OM_Process (Figure 2) is an instance of the «metaclass» GF_FeatureType (ISO 19109), which
therefore represents a feature type. OM_Process is abstract, and has no attributes, operations or associations.
It serves as the base class for observation processes. The purpose of an observation process is to generate an
observation result. An instance of OM_Process is often an instrument or sensor, but may be a human observer,
a simulator, or a process or algorithm applied to more primitive results used as inputs.
NOTE ISO 19115-2 provides MI_Instrument, LE_Processing and LE_Algorithm, which could all be modelled as
[16]
specializations of OM_Process. OGC SensorML provides a model which is suitable for many observation procedures.
7.2.4 ObservationContext
7.2.4.1 General
Some observations depend on other observations to provide a context which is important, sometimes essential,
in understanding the result. These dependencies are stronger than mere spatiotemporal coincidences,
requiring explicit representation. If present, the association class ObservationContext (Figure 2) shall link an
OM_Observation to another OM_Observation, with the role name relatedObservation for the target. It shall
support one attribute.
EXAMPLES Some examples include the conditions associated with experimental replicates (e.g. experimental plots
and treatments used), biotic factors (e.g. ecological community), interactions among features (e.g. predator-prey), or other
temporary relationships occurring at the time of observation that are not inherent to the observed features themselves (i.e.
they change over time), or the related observation may provide input to a process that generates a new result.
This association complements the Intention association (9.2.2.1, 9.2.2.4) which describes relationships
between a sampling feature and domain features.
14 © ISO 2011 – All rights reserved

7.2.4.2 role
The attribute role:GenericName shall describe the relationship of the target OM_Observation to the source
OM_Observation.
7.2.5 NamedValue
7.2.5.1 General
The class NamedValue provides for a generic soft-typed parameter value. NamedValue shall support two
attributes.
7.2.5.2 name
The attribute name:GenericName shall indicate the meaning of the named value. Its value should be taken
from a well-governed source if possible.
EXAMPLE When used as the value of an Observation:;parameter, the name might take values like ‘procedureOperator’,
‘detectionLimit’, ‘amplifierGain’, ‘samplingDepth’.
7.2.5.3 value
The attribute value:Any shall provide the value. The type “Any” should be substituted by a suitable concrete
type, such as CI_ResponsibleParty or Measure.
7.3 Use of the observation model
The Observation model takes a data-user-centric viewpoint, emphasizing the semantics of the feature-of-
interest and its properties. This contrasts with Sensor-oriented models, which take a process- and thus
provider-centric viewpoint.
An observation is a property-value-provider for a feature-of-interest. Aside from the result, the details of the
observation event are primarily of interest in applications where an evaluation of errors in
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19156
Première édition
2011-12-15
Information géographique —
Observations et mesures
Geographic information — Observations and measurements
Numéro de référence
©
ISO 2011
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Conformité . 1
2.1 Aperçu . 1
2.2 Classes de conformité liées aux schémas d’application comprenant les observations et
les mesures . 1
3 Références normatives . 2
4 Termes et définitions . 3
5 Termes abrégés et notation . 5
5.1 Termes abrégés . 5
5.2 Langage de schéma . 5
5.3 Noms des éléments du modèle . 6
6 Dépendances . 6
7 Caractéristiques fondamentales des observations . 6
7.1 Contexte des observations . 6
7.2 Schéma d’observation . 8
7.3 Utilisation du modèle d’observation .15
8 Observations spécialisées .15
8.1 Classification de l’observation par type de résultat .15
8.2 Observations dont le résultat est constant .16
8.3 Observations dont le résultat varie .17
9 Caractéristiques fondamentales des entités d’échantillonnage .19
9.1 Contexte d’échantillonnage .19
9.2 Schéma d’échantillonnage .20
10 Entités d’échantillonnage spatiales .24
10.1 Contexte d’entités d’échantillonnage spatiales .24
10.2 Schéma spatial des entités d’échantillonnage .24
10.3 Décomposition d’entités étendues d’échantillonnage destinées aux observations .26
10.4 Noms courants attribués aux entités d’échantillonnage (informatif) .26
11 Spécimens .27
11.1 Contexte des spécimens .27
11.2 Schéma des spécimens .27
Annexe A (normative) Suite d’essais abstraits .30
Annexe B (informative) Correspondance de terminologie O&M destinée à un usage habituel .35
Annexe C (normative) Classes d’utilité .38
Annexe D (informative) Bonnes pratiques d’usage de l’observation et modèles d’échantillonnage .40
Bibliographie .47
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 19156 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 211, Information géographique/Géomatique, en
collaboration avec l’Open Geospatial Consortium, Inc. (OGC).
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés

Introduction
La présente Norme internationale découle du travail initialement entrepris dans le cadre de l’activité d’exploitation
de capteurs web, ou Sensor Web Enablement (SWE), de l’Open Geospatial Consortium. L’exploitation SWE
vise à établir des interfaces et des protocoles à travers lesquels les applications et services pourront accéder
aux capteurs de tous types grâce au web, ainsi qu’aux observations qu’ils auront générées. SWE a défini,
établi le prototype et soumis à essai plusieurs éléments nécessaires à un capteur web, principalement:
— Modèle de langage pour les capteurs (SensorML).
— Observations et mesures (O&M).
— Service d’observations de capteurs (SOS).
— Service de planification de capteurs (SPS).
— Service d’alertes de capteurs (SAS).
La présente Norme internationale spécifie le schéma d’observations et mesures, y compris un schéma des
entités d’échantillonnage.
Le contenu présenté ici provient d’une version antérieure publiée par l’Open Geospatial Consortium sous les
références OGC 07-022r1 (Observations et mesures — Partie 1 — Schéma d’observation) et OGC 07-002r3
(Observations et mesures — Partie 2 — Entités d’échantillonnage). Une note technique détaillant les
modifications apportées par rapport à la version antérieure est disponible auprès de l’Open Geospatial
Consortium (voir http://www.opengeospatial.org/standards/om).
NORME INTERNATIONALE ISO 19156:2011(F)
Information géographique — Observations et mesures
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit un schéma conceptuel pour l’observation et pour les entités relatives
à l’échantillonnage des données dans le cadre des observations. Ceux-ci fournissent des modèles destinés
à l’échange d’information décrivant les faits observés et leurs résultats, aussi bien entre les différentes
communautés scientifiques et techniques qu’en leur sein.
En général, les observations impliquent l’échantillonnage par une entité concernée finale. La présente Norme
internationale définit une série commune de types d’entités d’échantillonnage classées principalement par
dimension topologique, ainsi que des échantillons pour les observations ex-situ. Ce schéma comprend les
relations entre les entités d’échantillonnage (sous-échantillonnage, échantillons dérivés).
La présente Norme internationale ne concerne que les interfaces visibles de l’extérieur et ne place aucune
restriction quant aux implémentations sous-jacentes, autres que celles nécessaires pour satisfaire aux
spécifications relatives aux interfaces dans le contexte actuel.
2 Conformité
2.1 Aperçu
Les Articles 7 à 11 de la présente Norme internationale présentent les schémas conceptuels destinés à décrire
les observations à l’aide du langage de modélisation unifié (UML). Ces schémas définissent des classes
conceptuelles qui
a) peuvent comprendre un schéma d’application inter-domaines, ou
b) peuvent être utilisées dans les schémas d’application, les profils et les spécifications de mise en œuvre.
Cette souplesse est contrôlée grâce à une série de types UML pouvant être mis en œuvre de multiples manières.
L’utilisation de noms alternatifs plus familiers dans le cadre d’une application particulière est acceptable, à
condition qu’il existe transposition bijective aux classes et aux propriétés de la présente Norme internationale.
La modélisation UML de la présente Norme internationale définit des classes conceptuelles, et divers logiciels
définissent les classes de mise en œuvre ou les structures de données. Elles se réfèrent toutes au même
contenu d’information. Il est possible d’utiliser un même nom dans une mise en œuvre, comme dans la
modélisation. Les types définis dans la modélisation UML peuvent ainsi directement servir dans les schémas
d’application.
L’Annexe A définit une série d’essais de conformité, représentant les applications dont les exigences vont du
minimum nécessaire pour définir les structures de données jusqu’à la mise en œuvre complète d’un objet.
2.2 Classes de conformité liées aux schémas d’application comprenant les observations et
les mesures
Les règles de conformité des schémas d’application généraux sont décrites dans l’ISO 19109:2005. Les
schémas d’application déclarant également conformité à la présente Norme internationale doivent aussi se
conformer aux règles spécifiées dans les Articles 7 à 11 et réussir tous les cas d’essais de la suite d’essais
abstraits spécifiés dans l’Annexe A.
En fonction des caractéristiques du schéma d’application, on distingue 18 classes de conformité. Le Tableau 1
présente une liste de ces classes, ainsi que des paragraphes correspondants dans l’annexe des suites d’essais
abstraits.
Tableau 1 — Classes de conformité liées aux schémas d’application,
comprenant les observations et les mesures
Classe de conformité Paragraphe
Échange général des observations A.1.1
Échange de mesures A.1.1, A.1.2
Échange d’observations de catégorie A.1.1, A.1.3
Échange d’observations de comptage A.1.1, A.1.4
Échange d’observations de la réalité A.1.1, A.1.5
Échange d’observations temporelles A.1.1, A.1.6
Échange d’observations de géométrie A.1.1, A.1.7
Échange d’observations complexes A.1.1, A.1.8
Échange d’observations issues d’une couverture discrète A.1.1, A.1.9
Échange d’observations issues d’une couverture de points A.1.1, A.1.10
Échange d’observations issues d’une série temporelle A.1.1, A.1.11
Échange d’entités d’échantillonnage A.2.1, A.2.2
Échange d’entités d’échantillonnage spatiales A.2.1 à A.2.3
Échange de points d’échantillonnage A.2.1 à A.2.4
Échange de courbes d’échantillonnage A.2.1 à A.2.3, A.2.5
Échange de surfaces d’échantillonnage A.2.1 à A.2.3, A.2.6
Échange de solide d’échantillonnage A.2.1 à A.2.3, A.2.7
Échange de spécimens A.2.1 à A.2.3, A.2.8
3 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables à l’application du présent document. Pour les
références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 19101:2002, Information géographique — Modèle de référence
ISO/TS 19103:2005, Information géographique —Langage de schéma conceptuel
ISO 19107:2003, Information géographique — Schéma spatial
ISO 19108:2002, Information géographique — Schéma temporel
ISO 19109:2005, Information géographique — Règles de schéma d’application
ISO 19111:2007, Information géographique — Système de références spatiales par coordonnées
ISO 19115:2003, Information géographique — Métadonnées
ISO 19115:2003/Cor.1:2006, Information géographique — Métadonnées — Rectificatif technique 1
ISO 19123:2005, Information géographique — Schéma de la géométrie et des fonctions de couverture
ISO 19136:2007, Information géographique — Langage de balisage géographique (GML)
ISO/CEI 19501:2005, Technologies de l’information — Traitement distribué ouvert — Langage de modélisation
unifié (UML), version 1.4.2
1)
ISO 19157:— , Information géographique — Qualité de données
1) À publier.
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés

4 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
4.1
schéma d’application
schéma conceptuel pour les données requises par une ou plusieurs applications
[ISO 19101:2002, définition 4.2]
4.2
couverture
entité (4.6) qui agit comme une fonction en retournant des valeurs (4.18) de son domaine à toute position
directe dans son domaine spatial, temporel ou spatio-temporel
[ISO 19123:2005, définition 4.17]
4.3
type de donnée
spécification d’un domaine de valeurs (4.18) avec les opérations admises sur les valeurs de ce domaine
[ISO/TS 19103:2005, définition 4.1.5]
EXEMPLE Entier, réel, booléen, chaîne de caractères, date (conversion d’une date en une série de codes).
NOTE Les types de données comprennent des types de base prédéfinis et des types définissables par l’utilisateur.
Les instances d’un type de données sont toutes dépourvues d’identité.
4.4
entité de domaine
entité (4.6) d’un type défini dans un domaine d’application particulier
NOTE Il est nécessaire de faire une distinction avec les observations (4.11) et les entités d’échantillonnage (4.17),
qui sont des entités de types définis dans le cadre d’inter-domaines.
4.5
ex-situ
<étude, entretien ou conservation d’un échantillon ou d’une population> loin de son environnement naturel
NOTE Contraire à in situ.
4.6
entité
abstraction des phénomènes du monde réel
[ISO 19101:2002, définition 4.11]
NOTE Une entité peut se présenter comme un type ou une instance. Dans la présente Norme internationale,
l’instance d’entité est utilisée, sauf spécification contraire.
4.7
type d’entité
classe d’entités (4.6) présentant des caractéristiques communes
4.8
mesurande
quantité particulière soumise au mesurage (4.10)
[ISO/TS 19138:2006, définition 4.5]
NOTE Spécialisation du type de propriété (4.16) observable.
4.9
mesure
valeur (4.18) décrite par une quantité numérique sur une échelle ou à l’aide d’un système de référence scalaire
[ISO 19136:2007, définition 4.1.41]
4.10
mesurage
série d’opérations ayant pour but de déterminer la valeur (4.18) d’une quantité
[ISO/TS 19101-2:2008, définition 4.20]
4.11
observation
action de mesurer ou encore de déterminer la valeur (4.18) d’une propriété (4.15)
4.12
procédure d’observation
méthode, algorithme ou instrument, ou système composé de ceux-ci, pouvant être utilisé pour réaliser une
observation (4.11)
4.13
protocole d’observation
combinaison d’une stratégie d’échantillonnage et d’une procédure d’observation (4.12) utilisée pour réaliser
une observation (4.11)
4.14
résultat d’observation
estimation de la valeur (4.18) d’une propriété (4.15) déterminée par le biais d’une procédure d’observation
(4.12) connue
4.15
propriété
facette ou attribut d’un objet référencé par un nom
[ISO 19143:2010, définition 4.21]
EXEMPLE La voiture d’Abby est de couleur rouge, «couleur rouge» est une propriété de l’instance voiture.
4.16
type de propriété
caractéristique d’un type d’entité (4.7)
EXEMPLE Les voitures (un type d’entité) ont toutes une caractéristique de couleur, où «couleur» est un type de
propriété.
NOTE 1 La valeur (4.18) d’une instance d’un type de propriété peut être évaluée à l’aide d’un acte d’observation (4.11).
NOTE 2 Dans les applications concernant la chimie, les termes «déterminand» ou «analyte» sont souvent utilisés.
NOTE 3 Adapté de l’ISO 19109:2005.
4.17
entité d’échantillonnage
entité (4.6) impliquée dans la réalisation des observations (4.11) concernant une entité de domaine (4.4)
EXEMPLE Station, coupe, section ou échantillon.
NOTE Une entité d’échantillonnage est un artéfact de la stratégie observationnelle et n’a aucune signification
indépendante de la campagne d’observation.
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4.18
valeur
élément appartenant à un domaine lié à un type
[ISO/CEI 19501:2005]
NOTE 1 Une valeur est considérée comme l’état possible d’un objet au sein de sa classe ou de son type (domaine).
NOTE 2 Une valeur est une instance d’un type de données (4.3), une valeur sans identité.
NOTE 3 Une valeur peut utiliser une échelle comprise dans un ensemble d’échelles, à savoir nominale, ordinale, ratio
et intervalle, spatiale et temporelle. Les types de données de base peuvent être combinés pour former des types de
données agrégés avec des valeurs d’agrégat permettant de définir les vecteurs, les tenseurs et les images.
5 Termes abrégés et notation
5.1 Termes abrégés
GFM General Feature Model (modèle sémantique)
GML Geography Markup Language (langage de balisage géographique)
O&M Observations and Measurements (observations et mesures)
OGC Open Geospatial Consortium (consortium définissant des standards pour le géospatial)
SensorML Sensor Model Language (modèle de langage pour les capteurs)
SOS Sensor Observation Service (service d’observations de capteurs)
SWE Sensor Web Enablement (exploitation de capteurs web)
UML Unified Modeling Language (langage de modélisation unifié)
XML Extensible Markup Language (langage de balisage extensible)
1-D Unidimensionnel
2-D Bidimensionnel
3-D Tridimensionnel
5.2 Langage de schéma
Le schéma conceptuel spécifié dans la présente Norme internationale est en accord avec le langage de
modélisation unifié (UML) de l’ISO/CEI 19501, suivant les lignes directrices de l’ISO/TS 19103.
L’UML est conforme au profil décrit dans l’ISO 19136:2007, Annexe E. L’utilisation de cette restriction à un
idiome est destinée à une transformation directe en un schéma d’application GML. L’ISO 19136 intègre certains
stéréotypes supplémentaires. En particulier, «FeatureType» implique qu’une classe soit une instance de la
«métaclasse» GF_FeatureType (ISO 19109), qui représente par conséquent un type d’entité.
La description du modèle utilise le terme «propriété» pour faire référence tant aux attributs de classe qu’aux
rôles d’association. Cela reste en cohérence avec le modèle sémantique décrit dans l’ISO 19109. Dans le
contexte des propriétés, le terme «valeur» fait référence soit à une valeur littérale (pour les attributs dont le
type est simple), soit à une instance de la classe à l’origine du type d’attribut ou de la cible de l’association.
Dans l’explication, les noms des propriétés (types de propriété) sont parfois utilisés comme les mots du langage
naturel pour permettre de construire un texte lisible.
5.3 Noms des éléments du modèle
La présente Norme internationale spécifie un modèle d’observations utilisant la terminologie basée sur la
pratique actuelle dans de nombreuses disciplines scientifiques et techniques. Il est destiné à être appliqué dans
diverses disciplines, c’est pourquoi le meilleur terme pour désigner les classes, les attributs et les associations
fournis est le «plus neutre». La terminologie ne correspond toutefois pas précisément à une seule discipline.
Pour aider les implémenteurs dans leur mise en œuvre, une correspondance des noms d’éléments spécifiés
dans la présente Norme internationale avec la terminologie commune de certains domaines d’application est
disponible dans l’Annexe B.
6 Dépendances
Certains éléments de modèles utilisés dans le schéma décrit dans les Articles 7 à 11 sont définis dans d’autres
Normes internationales. Par convention établie par le comité technique ISO/TC 211, les noms des classes
UML, à l’exception des classes de types de données de base, comprennent un préfixe de deux ou trois lettres
qui identifie la Norme internationale et le paquet UML dans lequel la classe est définie. Le Tableau 2 fournit
un récapitulatif des normes et des paquets pour lesquels les classes UML utilisées dans la présente Norme
internationale sont définies. Les classes UML définies dans la présente Norme internationale ont le préfixe
CVT, GFI, OM et SF. Le préfixe GFI est utilisé pour les classes qui sont définies dans la présente Norme
internationale, mais qui sont associées au paquet GF de l’ISO 19109. Le préfixe CVT est utilisé pour les
classes qui sont définies dans la présente Norme internationale, mais qui sont associées au paquet CV de
l’ISO 19123.
Tableau 2 — Sources des classes UML
Préfixe Norme internationale Paquet
CVT La présente Norme internationale (Annexe C) Couverture temporelle
CV ISO 19123:2005 Couverture
GFI La présente Norme internationale (Annexe C) Instance générale du modèle sémantique
DQ ISO 19115:2003 Qualité des données
GF ISO 19109:2005 Modèle sémantique
GM ISO 19107:2003 Géométrie
LI ISO 19115:2003, ISO 19115:2003/Cor.1:2006 Qualité des données
MD ISO 19115:2003/Cor.1:2006 Entité des métadonnées
OM La présente Norme internationale Observations et mesures
SC ISO 19111:2007 Système de référencement spatial
SF La présente Norme internationale Entités d’échantillonnage
TM ISO 19108:2002 Schéma temporel
7 Caractéristiques fondamentales des observations
7.1 Contexte des observations
7.1.1 Évaluation des propriétés
Les propriétés d’une entité se répartissent en deux catégories de base:
a) valeur (par exemple le nom, le prix, la limite de légalité) attribuée par une autorité; elle est exacte;
b) valeur (par exemple la hauteur, la classification, la couleur) déterminée par l’application d’une procédure
d’observation; elle est une estimation, qui s’accompagne d’un taux d’erreur fini associé à la valeur.
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L’erreur d’observation est en général constituée d’une composante systématique, qui est fixe pour toutes les
estimations réalisées à l’aide de la même procédure, et d’une composante aléatoire, associée à l’instance
particulière de l’application dans la procédure d’observation. Si les éventuelles erreurs sur la valeur d’une
propriété sont importantes dans le contexte de l’analyse des données ou dans l’application de traitement, les
détails de l’action d’observation qui fournissent l’estimation de la valeur sont requis.
7.1.2 Observation
Une observation est une action associée à une période ou à un instant discret, lors desquels un numéro,
[2]
un terme ou tout autre symbole est assigné à un phénomène . Elle implique l’application d’une procédure
spécifiée, telle qu’un capteur, un instrument, un algorithme ou une suite de processus. Il est possible d’appliquer
la procédure in situ, à distance ou ex-situ en fonction du lieu d’échantillonnage. Le résultat d’une observation
est une estimation de la valeur d’une propriété d’une certaine entité. L’utilisation d’un modèle commun permet
d’obtenir des données d’observation à l’aide de différentes procédures combinées de façon univoque.
L’observation en elle-même est également une entité, étant donné qu’elle a des propriétés et une identité.
Les détails de l’observation sont importants pour la découverte des données et pour l’estimation de la qualité
des données.
L’observation peut être considérée comme étant porteuse d’instance de métadonnées «de niveau de propriété»,
qui sert de complément aux métadonnées relatives au niveau de jeu de données et au niveau de l’entité, qui
sont prises en compte par convention (voir par exemple l’ISO 19115).
NOTE L’ISO 19115-2 propose le MI_Event, qui joue un rôle similaire à l’OM_Observation dans le contexte de la
capture de l’image.
7.1.3 Propriétés d’observation
Une observation aboutit à une valeur à attribuer à un phénomène. Le phénomène est une propriété d’une
entité, celle-ci étant l’entité concernée de l’observation. L’observation utilise une procédure, qui souvent
[1][2]
est un instrument ou un capteur , mais qui peut être un enchaînement de processus, un observateur
humain, un algorithme, un calcul ou le résultat d’une simulation. Le concept clé réside dans le fait que le
résultat d’observation est une estimation de la valeur d’une certaine propriété de l’entité concernée et les
autres propriétés d’observation fournissent un contexte ou des métadonnées servant à étayer l’évaluation,
l’interprétation et l’utilisation du résultat.
La relation entre les propriétés d’une observation et celles de son entité concernée est fonction de la sémantique
du modèle. Ce sujet est développé plus en détail en D.3.
7.1.4 Lieu d’observation
Le lieu principal concerné est en général associé à l’entité concernée finale.
Cependant, le lieu de l’entité concernée peut ne pas être facilement disponible. Par exemple, dans les
applications d’acquisition à distance, un enchaînement de processus complexes est requis pour géolocaliser
la scène ou le couloir d’acquisition; dans les applications de détection de l’entité, l’observation initiale peut être
réalisée sur une scène, mais l’entité à détecter, qui est l’entité finale concernée, y occupe une certaine place.
La distinction entre l’entité concernée proche et l’entité concernée finale est un sujet clé dans ces cas.
D’autres localisations apparaissent dans divers scénarios. Le sous-échantillonnage au niveau des localisations
dans l’entité concernée peut survenir. La procédure peut impliquer un capteur situé à distance de l’entité
concernée finale (par exemple l’acquisition à distance; ou lorsque des spécimens sont retirés de leur localisation
d’échantillonnage et leurs observations effectuées ex-situ). De plus, il est possible que la localisation de l’entité
concernée soit dépendante du temps.
Le modèle est générique. La localisation géospatiale de l’entité concernée peut être sans grand intérêt, voire
sans aucun intérêt pour certaines observations (par exemple les spécimens vivants, les observations réalisées
sur des objets non localisés, tels que des espèces chimiques).
Pour ces raisons, une classe d’observation générique ne possède pas de propriété de localisation inhérente.
Il convient qu’une bonne information concernant la localisation soit fournie par l’entité concernée, ou par une
procédure d’observation, en fonction du scénario spécifique.
NOTE Contrairement aux propriétés spatiales, certaines propriétés temporelles sont associées directement à
une observation (7.2.2.2, 7.2.2.3). Cela est la conséquence du fait qu’une observation est un type d’«événement», ses
caractéristiques temporelles sont donc fondamentales, plutôt qu’accessoires.
7.1.5 Types de résultats
Les résultats d’observation peuvent avoir de nombreux types de données, dont les types basiques, tels que
la catégorie ou la mesure, mais également des types plus complexes, tels que le temps, la localisation et la
géométrie. Les résultats complexes sont obtenus lorsque la propriété observée requiert des éléments multiples
pour son encodage. De plus, si la propriété varie dans l’entité concernée, alors le résultat est une couverture,
dont l’étendue de domaine est l’étendue de l’entité. Dans une réalisation physique, le résultat sera en général
représenté de façon discrète dans le domaine et peut se représenter comme une couverture discrète.
Le type de résultat peut être utilisé comme une base pour définir les types d’observation spécialisés.
7.1.6 Mesures
[1][5][10][11][19]
Dans la théorie de mesure conventionnelle (par exemple ), le terme «mesure» est utilisé.
[2][12][21]
Cependant, dans des travaux plus récents on a adopté une distinction entre mesure et observation-
catégorie. Le terme «observation» est donc utilisé ici pour le concept général. «Mesure» peut être réservé pour
les cas où le résultat est une quantité numérique.
7.2 Schéma d’observation
7.2.1 Paquets
Le schéma d’observation est organisé en un paquet contenant onze sous-paquets correspondant aux classes
de conformité définies en 2.2, présentant des dépendances vis-à-vis de plusieurs autres paquets issues de
Normes internationales sur l’information géographique, du paquet General Feature Instance (instance de
modèle sémantique) (C.2) et du paquet Temporal Coverage (couverture temporelle) (C.3). Les dépendances
entre les paquets sont présentées à la Figure 1. Le paquet Core Observation (noyau d’observation) est décrit
dans le présent article. Les paquets Specialized Observation sont décrits dans l’Article 8.
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ISO 19115:2003 Metadata (Corrigendum)
ISO 19108:2002 Temporal Schema
ISO 19109 Application Schema
ISO 19107:2003 Spatial Schema
General Feature Instances
ISO 19123:2005 Coverages
ISO/TS 19103:2005 Schema Language
Temporal Coverages
Observation schema
observation
measurement temporalObservation
categoryObservation geometryObservation
countObservation coverageObservation
pointCoverageObservation
truthObservation
timeSeriesObservation
complexObservation
Figure 1 — Dépendance entre les paquets du schéma d’observation
7.2.2 OM_Observation (observation OM)
7.2.2.1 Généralités
La classe OM_Observation (Figure 2) est une instance de la «métaclasse» GF_FeatureType (ISO 19109),
qui représente par conséquent un type d’entité. OM_Observation doit prendre en charge cinq attributs et six
associations et doit être soumis à quatre contraintes.
« m e ta cl a ss»
« Fe a tu re T yp e »
MD_Metadata
GF_FeatureType OM_Process
1 + p ro ce d u re
0 .1
+ m e ta d a ta
« i n sta n ce O f»
+ th e G F_ Fe a tu re T yp e 1 P ro ce ssUse d
M e ta d a ta
« Fe a tu re T yp e »
GFI_Feature
+ g e n e ra te d O b se rva ti o n 0 .*
+ fe a tu re O fIn te re st « Fe a tu re T yp e »
Do m a i n OM_Observation
+ p a ra m e te r: Na m e d V a l u e [0 .*]
+ p ro p e rtyV a l u e P ro vi d e r + p h e n o m e n o n T i m e : T M _ O b j e ct
+ re su l tQ u a l i ty: DQ _ E l e m e n t [0 .*]
0 .*
+ re su l tT i m e : T M _ In sta n t
+ ca rri e rO fCh a ra cte ri sti cs + va l i d T i m e : T M _ P e ri o d [0 .1 ]
0 .*
P h e n o m e n o n
constraints
+ o b se rve d P ro p e rty {o b se rve d P ro p e rty sh a l l b e a p h e n o m e n o n
« m e ta cl a ss»
GF_PropertyType a sso ci a te d wi th th e fe a tu re O fIn te re st}
{p ro ce d u re sh a l l b e su i ta b l e fo r o b se rve d P ro p e rty}
{ro o t}
{re su l t typ e sh a l l b e su i ta b l e fo r o b se rve d P ro p e rty}
{a p a ra m e te r.n a m e sh a l l n o t a p p e a r m o re th a n
o n ce }
+ re l a te d O b se rva ti o n
0 .*
0 .*
Ra n g e
+ re su l t
« Da ta T yp e »
NamedValue
ObservationContext
« typ e »
+ n a m e : G e n e ri cNa m e Any
+ ro l e : G e n e ri cNa m e
+ va l u e : A n y
{ro o t}
Figure 2 — Le type d’observation de base
7.2.2.2 phenomenonTime (temps de phénomène)
L’attribut phenomenonTime:TM_Object doit décrire le moment auquel le résultat (7.2.2.9) s’applique à la propriété
de l’entité concernée (7.2.2.7). Il s’agit souvent du temps d’interaction par une procédure d’échantillonnage
(9.1.3) ou une procédure d’observation (7.2.2.10) en présence d’une entité du monde réel.
NOTE phenomenonTime est le paramètre temporel normalement utilisé dans l’analyse géospatiale du résultat.
Si le paramètre observedProperty d’une observation est un «temps d’occurrence», il convient que le résultat
soit le même que pour phenomenonTime.
7.2.2.3 resultTime (instant de résultat)
L’attribut resultTime:TM_Instant doit décrire le moment où le résultat est devenu disponible, généralement
lorsque la procédure (7.2.2.10) associée à l’observation a été achevée. Pour certaines observations, il est
identique au phenomenonTime. Cependant, il existe d’importants cas où ils diffèrent.
EXEMPLE 1 Lorsqu’un mesurage est réalisé sur un spécimen en laboratoire, le phenomenonTime est le moment où le
spécimen est prélevé de son hôte, alors que le resultTime est le moment où la procédure de laboratoire a été appliquée.
EXEMPLE 2 L’attribut resultTime prend en charge également un éclaircissement des mesurages répétés composés de
la même propriété d’une entité en utilisant la même procédure.
EXEMPLE 3 Lorsque les résultats d’observation du capteur sont traités a posteriori, resultTime est le moment de
traitement a posteriori, alors que phenomenonTime est le moment d’interaction initiale avec le monde.
EXEMPLE 4 Des simulations peuvent estimer les valeurs des phénomènes futurs ou passés. L’attribut phenomenonTime
est le moment auquel le résultat s’applique, alors que l’attribut resultTime est le moment où la simulation a été exécutée.
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7.2.2.4 validTime (temps valide)
S’il est présent, l’attribut validTime:TM_Period doit décrire l’intervalle de temps pendant lequel le résultat est
destiné à être utilisé.
NOTE Cet attribut est généralement requis dans les applications de prévisions.
7.2.2.5 parameter (paramètre)
S’il est présent, l’attribut parameter:NamedValue doit décrire un paramètre quelconque spécifique d’un
événement. Il peut s’agir d’un paramètre environnemental, de l’ajout ou du paramétrage d’un instrument ou
d’un paramètre d’échantillonnage spécifique d’un événement qui n’est pas strictement lié à l’entité concernée
(7.2.2.7) ou à la procédure d’observation (7.2.2.10). Pour éviter toute ambiguïté, il ne doit pas y avoir plus d’un
paramètre ayant le même nom.
NOTE Les paramètres qui sont strictement liés à la procédure peuvent être enregistrés comme faisant partie de la
description de procédure.
Dans certains contextes, l’Observation::procedure (7.2.2.10) est une procédure générique ou standard, plutôt
que le processus spécifique d’un événement. Dans ce contexte, les paramètres liés à l’acte d’observation,
tels que le paramétrage d’un instrument, les étalonnages ou les entrées, une position locale, des limites de
détection, un identifiant d’actif, un opérateur, peuvent augmenter la description d’une procédure standard.
EXEMPLE Une séquence temporelle d’observations de la qualité de l’eau d’un puits peut se faire à différentes
profondeurs dans le puits. Alors que celles-ci peuvent être associées aux spécimens extraits du puits à cette profondeur
en tant qu’entités concernées, une approche plus commune consiste à identifier le puits lui-même comme étant une entité
concernée et à ajouter un paramètre «samplingDepth» à l’observation (Figure 3). La profondeur d’échantillonnage est
d’intérêt secondaire par comparaison à la variation temporelle de la qualité de l’eau sur le site.
W e ll BH5 6 7
+ fe a tu re O fIn te re st + fe a tu re O fIn te re st
+ fe a tu re O fIn te re st
W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -1 :
W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -2 : W Q -BH5 6 7 -2 0 0 9 -8 -3 :
O M _ O bs e rv a tion
O M _ O bs e rv a tion O M _ O bs e rv a tion
p a ra m e te r = "d e p th = 3 ,5 m "
p a ra m e te r = "d e p th = 5 ,6 m " p a ra m e te r = "d e p th = 7 ,1 m "
Figure 3 — Instances d’observation dans le même puits, à différentes profondeurs,
décrites à l’aide de l’attribut «parameter» (figure fournie à titre d’exemple)
7.2.2.6 resultQuality (qualité du résultat)
S’ils sont présents, les attributs resultQuality:DQ_Element doivent décrire la qualité du résultat (7.2.2.9). Cette
description spécifique d’une instance complète la description de la procédure d’observation (7.2.2.10), qui
fournit des informations concernant la qualité de toutes les observations utilisant cette procédure. La qualité
d’un résultat peut être évaluée en suivant les procédures de l’ISO 19157. De nombreux mesurages peuvent
être réalisés.
7.2.2.7 Domain (Domaine)
L’association Domain doit lier l’attribut OM_Observation à l’entité GFI_Feature (C.2.1) qui est le sujet de
l’observation et achemine la propriété observée. Cette entité a le rôle de featureOfInterest dans le cadre de
l’observation. Cette entité est l’objet du monde réel, dont les propriétés sont sous observation, ou est une entité
destinée à l’échantillonnage de l’objet du monde réel, comme décrit dans l’Article 9 de la présente Norme
internationale. Une instance d’observation sert de propertyValueProvider pour son entité concernée.
7.2.2.8 Phenomenon (Phénomène)
L’association Phenomenon doit lier l’attribut OM_Observation au type GFI_PropertyType pour lequel l’OM_
Observation:result (7.2.2.9) fournit une estimation de sa valeur. Le type de propriété a le rôle observedProperty
dans le cadre de l’observation.
La propriété observée doit être un phénomène associé au type de l’entité feature-of-interest.
Une propriété observée peut, mais ne doit pas, être modélisée comme une propriété (dans le sens du Modèle
sémantique) dans un schéma d’application formel qui définit le type de l’entité concernée.
Une instance de GFI_PropertyType doit décrire une propriété attribuable ou observable (7.1.2), telle que la
«température», la «hauteur», la «couleur», le «matériau». Un type de propriété peut être une opération ou
une fonction telle qu’une couverture spatio-temporelle. Les définitions de types de propriété peuvent être
organisées dans une hiérarchie ou une ontologie et gérées dans un registre et cataloguées pour prendre en
charge les fonctions de découverte. La propriété observée prend en charge la classification sémantique ou
thématique des observations et est utile à la découverte et à la fusion des données.
NOTE En général la valeur d’un observedProperty spécifique peut être associée à différents types d’entités dans
différentes observations, permettant de ce fait les résultats d’observations effectués dans différents projets ou campagnes,
et même à partir de différentes disciplines, pour être combinés si besoin est. Un registre de type de propriété utilisé dans
les observations est plus utile si chaque type de propriété n’est pas attaché à un simple type d’identité, ou si des rapports
d’équivalence entre les types de propriété semblables de différents types d’identité sont fournis.
7.2.2.9 Range (Plage)
L’association Range doit lier l’OM_Observation à la valeur générée par la procédure. Cette valeur a le rôle de
result dans le cadre de l’observation. Le type de résultat est représenté par «Any», lorsqu’il peut représenter la
valeur de toute propriété d’entité.
[20]
NOTE 1 OGC SWE Common fournit un modèle adapté à la description de nombreux types de résultats d’observation.
Le type de résultat d’observation doit être cohérent avec la propriété observée, et l’échelle ou le domaine
d’application de la valeur doit être cohérent avec la quantité ou le type de catégorie. Si la propriété observée
(7.2.2.8) est une opération ou une fonction spatiale, le type de résultat peut être une couverture.
NOTE 2 Dans certains contextes, en particulier dans les sciences de la terre et de l’environnement, le terme
«observation» est utilisé pour se référer au résultat lui-même.
7.2.2.10 ProcessUsed (processus utilisé)
L’association ProcessUsed doit lier OM_Observation à OM_Process (7.2.3) utilisé pour générer le résultat.
Le processus a le rôle de procedure dans le cadre de l’observation. Un processus peut être responsable de
plusieurs generatedObservation.
L’OM_Process doit être adapté à la propriété observée. En conséquence, les détails de la propriété observée
sont limités par la procédure utilisée.
EXEMPLE La longueur d’onde observée de la luminance est déterminée par les caractéristiques de réponse du
capteur.
Une description de la procédure d’observation fournit ou implique une indication de la fiabilité ou de la qualité
du résultat de l’observation.
7.2.2.11 Metadata (métadonnées)
Si elle est présente, l’association Metadata doit lier OM_Observation aux métadonnées descriptives.
7.2.2.12 Contraintes — Cohérence avec le modèle de domaine
Le type de l’entité concernée est défini dans un schéma d’application (ISO 19109). Il peut faire partie d’un
modèle de domaine ou provenir d’un modèle d’inter-domaines, comme dans les Entités d’échantillonnage
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(Article 9). Le type d’entité définit son jeu de propriétés. Pour la cohérence, l’entité concernée doit acheminer
la propriété observée comme faisant partie de la définition de son type (voir par exemple la Figure 4).
EXEMPLE Le type d’entité «Pallet» peut être définie comme possédant l’attribut «mass» du type «Measure». Une
observation fournissant la valeur de cette propriété doit être observedProperty=“mass”, le résultat doit être du type
«Measure» et l’échelle (unité de mesure) doit être adaptée aux mesurages de masse.
P a lle t
+ m a ss: M e a su re
« i n sta n ce O f»
S 9 9 8 :O M _ P roc e s s
P 5 7 8 9 :P a lle t
d e scri p ti o n = sca l e s
+ fe a tu re O fIn te re st + p ro ce d u re
M P 5 7 8 9 :
O M _ O bs e rv a tion
+ re su l t
+ o b se rve d P ro p e rty
m a s s :
4 5 k g :M e a s ure
G FI_ P rope
...