第一版序言
當今時代是利用信息和信息技術精確調控物質和能量的時代。雲計算、物聯網、移動互聯網把越來越多的人和物接入網絡，智慧交通、智慧醫療、智慧社區、智慧城市都慢慢向我們走來。然而，受信息技術發展階段限制和需求多樣性影響，現有諸多信息繫統都獨自構建、獨立運維，數據重復采集、內容一致性差，繫統之間難以互聯互通，“信息煙囪”或“數據孤島”現像依然存在。
智慧化最基本的特征是信息繫統之間不僅能互聯互通，還要互操作。實現信息繫統互操作的一種基本方法是構建普遍的、通用的信息交換模型，用這個信息交換模型確定信息的結構和它在語義級別上代表的含義。學術界試圖采用語義網來解決信息繫統之間的互操作問題。但世界之大，各種概念及概念之間的關繫難以窮盡，很難構建一個完備的語義本體。另一種基本方法是建立信息繫統相互理解和認知的標準交換語言。美國為解決政府部門間信息交換而構建的國家信息交換模型（NIEM），就是建立標準交換語言的成功實踐，取得了較好成效。該模型通過把各業務領域普遍應用的時間（When）、地點（Where）、人物（Who）、事件（What）等進行語義和語法統一，各業務領域在此基礎上按需擴展，並以開放性、擴展性的語言來表示，形成信息繫統相互理解和認識的“五線譜”。在實施信息交換時，各業務領域參照這個“五線譜”，建立雙方都能理解的、描述所交換數據格式的交換模型，以更加簡潔的方式實現了信息交換中的語義表征。這種方法的最大優點就是不必整合數據庫，也不需要修改已有信息繫統。
戴劍偉、馮勤群、張海粟等同志長期從事信息交換方面的研究。本書對跨領域信息交換的原理、NIEM的技術方法進行了深入淺出的剖析，體現了作者對NIEM的理解和應用經驗。我相信，本書的出版對我國跨領域信息交換理論研究和工程建設具有有益的推動作用。
李德毅
中國工程院院士
2014年10月於北京
序言
人類自從有分工協作以來，就離不開信息交換。在農業時代和工業時代，人類通過語言或文字的形式交換生產活動中分工協作所需的信息。隨著信息時代的來臨，信息繫統成為人類生產活動必不可少的工具，滲透到各領域。但信息繫統之間的分工協作無法通過自然語言或文字交換的形式實現，而需要高效、準確的互操作作為支撐。
跨領域信息交換是目前最復雜的信息交換。它支持分布在廣域網絡中的大量信息繫統互換數據、互相操作，以完成復雜的協同任務。跨領域信息交換可以采用點對點的方式，但是存在擴展困難、靈活性不夠的問題，面對日益繁雜的信息交換需求，在實踐中存在諸多困難。與之相對，可以采用統一的信息交換模型標準，實現“一次轉換，處處交換”。美國國家信息交換模型（NIEM）是這類信息交換模型的典型代表。
2014年出版的《跨領域信息交換方法與技術（第一版）》是國內首部跨領域信息交換研究著作。戴劍偉教授團隊在書中詳盡地闡述了跨領域信息交換的原理，分享了對NIEM全面和深入的研究成果。過去6年，戴教授團隊堅持跨領域信息交換研究，並將最新研究成果整理再版，以饗讀者。
跨領域信息交換是一個復雜的繫統工程，戴教授團隊鑽研多年，其成果對中國國家信息交換模型建設具有重要的指導意義。值此專著再版之際，我向戴教授及其團隊在信息交換領域做出的貢獻致以由衷的感謝，並向信息交換領域的研究者與實踐者隆重推薦此書。
王鵬達
中國電科雲總經理
2020年6月於北京
前言
信息可以在時間和空間上實現最大限度的共享，是其區別於物質和能量的重要特征，信息共享範圍越大，其利用率越高，它的價值和作用體現得越明顯。
隨著信息技術滲透到人類社會活動的各領域，各行各業廣泛應用信息繫統來提高生產、管理和服務效率。但由於社會分工和組織管理等因素，不可避免地存在“數據孤島”現像。從經濟、社會領域看,“數據孤島”難以適應經濟、社會發展對跨部門、跨地區、跨層級信息聯動的深層次需求，難以適應宏觀調控、社會管理和公共服務對政府業務協同的現實需求；從軍事領域看，“數據孤島”難以適應聯合作戰對軍兵種信息共享、獲取信息優勢的基本需求，難以適應聯合作戰對軍兵種協同、軍地協同的客觀需求。從國家總體安全看，“數據孤島”難以滿足國家應對生物安全、經濟安全、生態安全、信息安全等非傳統安全威脅對一體化大情報信息體繫的迫切需要，難以適應預防和應對重大安全事件聯防、聯控、聯動機制建設的現實需要。
近年來，我國就加快信息繫統整合、數據共享作出了一繫列部署，明確要求破除“數據孤島”，實施“互聯網+政務服務”，大力推進信息共享，推動跨部門業務流、數據流的整合再造，在電子商務、征信體繫、並聯審批、城市應急指揮、社會保障等業務應用中，進行了跨領域信息交換應用實踐，對促進政府科學決策、提升監管能力、優化政務服務水平等發揮了重要作用。但受管理體繫條塊分割、法律法規相對滯後、標準規範不夠完善等客觀因素的影響，我國信息化建設特別是數據體繫建設，仍然存在信息資源孤立、業務協同困難、繫統重復建設等問題。信息共享內容有限，信息共享覆蓋面窄，信息交換實施困難，成為制約我國信息化建設的主要瓶頸。打通“數據孤島”，實現信息按需共享，將是我國今後一段時期內信息化建設的重要內容。
美國政府在“9?11”事件之後，深切體會到有效的信息共享對國家安全的重要性。為解決不同政府部門之間的信息共享問題，美國國土安全部和司法部共同發起，並聯合其他政府部門提出了國家信息交換模型（National Information Exchange Model，NIEM），從國家層面提出了一個能被各級政府部門理解的數據模型標準，並建立了技術、運用和管理的完整體繫，能有效促進跨領域信息共享的實施，為解決“數據孤島”問題提供了可行的思路。經不斷完善和推廣應用，NIEM目前已成為美國司法、公共安全、應急和災難管理、情報和國土安全等領域之間，以及領域內不同層次之間共享關鍵信息的有效手段。日本、歐盟、北約等國家和國際組織為了提高信息繫統的互操作性、促進數據的交換共享、充分發揮數據的價值，也開展了相應的信息交換模型建設及應用。世界發達國家和國際組織信息交換模型建設對解決我國跨領域信息交換難題，具有重要的參考和借鋻價值。
在疫情期間，筆者深刻體會到高效、可靠的信息共享對政府機構應急決策和管理的重要性，聯繫到國家治理體繫和治理能力現代化建設對跨領域信息交換共享體繫建設的迫切需求，我們再次繫統、深入地研究了跨領域信息交換理論和技術，對2014年10月出版的《跨領域信息交換方法與技術（第一版）》進行了修訂完善。一是對跨領域信息交換面臨的問題及解決辦法進行了更加深入的剖析，深化了對跨領域信息交換基本原理的研究；二是對NIEM的發展歷程、應用情況、體繫架構、工作原理進行了更加詳細的闡述；三是增加了信息交換數據模型描述及校驗方法的解讀，補充了大量示例；四是增加了對日本多層互操作框架通用詞彙表和歐盟電子政務核心詞彙表的介紹，較詳細地闡述了它們的組成、描述方法及應用方法。
全書共11章。第1章概述，闡述跨領域信息交換的相關概念，分析跨領域信息交換存在的問題及解決思路，研究跨領域信息交換體繫的組成。第2章跨領域信息交換技術體繫，主要從數據描述方法、面向服務的軟件架構、跨領域信息交換安全技術3個方面，研究跨領域信息交換相關技術的原理及應用。第3章美國國家信息交換模型簡介，介紹NIEM的發展、作用、主要組成和應用，總結NIEM的主要特點。第4章美國國家信息交換模型體繫架構，分析NIEM運用的基本原理，介紹NIEM數據模型組成、管理體繫和技術支持體繫。第5章信息交換數據模型描述及其校驗方法，重點介紹基本數據類型、擴展數據類型、術語與命名空間等的形式化描述方法，以及數據模型的校驗方法。第6章信息交換建模方法，重點介紹信息交換包文檔數據、信息交換建模過程，並以NoMagic公司的MagicDraw、Sparx Systems公司的Sparx EA建模工具為例，介紹基於NIEM的信息交換建模的方法。第7章信息交換實現框架，介紹LEXS消息框架的主要功能，以海事態勢報告為例，運用LEXS消息框架實現海事態勢報告的發布、檢索、顯示和處理。第8章日本多層互操作框架通用詞彙表及其應用，詳細介紹日本多層互操作框架通用詞彙表的組成、描述方法，以及基於IMI通用詞彙表的信息交換實現方法。第9章歐盟電子政務核心詞彙表及其應用，詳細介紹歐盟電子政務數據模型描述及構建方法、電子政務核心詞彙表的組成、應用情況及應用方法。第10章案例剖析，以海事信息共享環境為例，詳細介紹海事信息共享環境的體繫結構、工作原理和服務調用方法。第11章附錄，列舉了NIEM 4.2核心數據模型的主要數據類型及關繫，並舉例說明了可信結構文檔和SAML斷言的內容和格式。
在本書編寫過程中，我們借鋻和采用了NIEM、美國海事信息共享環境、美國信息共享環境、日本多層互操作框架通用詞彙表和歐盟電子政務核心詞彙表等項目的研究成果，還得到了CIO時代學院姚樂院長、中國航空綜合技術研究所潘華研究員、中國電子科技集團公司第二十八研究所嚴紅研究員、電科雲科技有限公司王鵬達總經理及創新實驗室副主任戴永恆博士、中電太極（集團）有限公司賈宏研究員、中國電子科技集團公司電子科學研究院張岱高級工程師、廣東數字政府研究院趙大航高級研究員、東北石油大學袁滿教授等專家的大力支持和幫助，在此一並表示誠摯的謝意。特別感謝馮勤群副教授在《跨領域信息交換方法與技術（第一版）》中所做的大量工作，以及碩士研究生丁麒麟、付清濤在第8章、第9章撰寫中所做的工作。
由於作者水平有限，書中難免存在錯誤與不妥之處，敬請讀者不吝批評指正。歡迎讀者通過電子郵件djw@sohu.com或者zhanghaisu@nudt.edu.cn，隨時與我們交流。
作 者
2020年3月
