第一版序言
当今时代是利用信息和信息技术精确调控物质和能量的时代。云计算、物联网、移动互联网把越来越多的人和物接入网络，智慧交通、智慧医疗、智慧社区、智慧城市都慢慢向我们走来。然而，受信息技术发展阶段限制和需求多样性影响，现有诸多信息系统都独自构建、独立运维，数据重复采集、内容一致性差，系统之间难以互联互通，“信息烟囱”或“数据孤岛”现象依然存在。
智慧化最基本的特征是信息系统之间不仅能互联互通，还要互操作。实现信息系统互操作的一种基本方法是构建普遍的、通用的信息交换模型，用这个信息交换模型确定信息的结构和它在语义级别上代表的含义。学术界试图采用语义网来解决信息系统之间的互操作问题。但世界之大，各种概念及概念之间的关系难以穷尽，很难构建一个完备的语义本体。另一种基本方法是建立信息系统相互理解和认知的标准交换语言。美国为解决政府部门间信息交换而构建的国家信息交换模型（NIEM），就是建立标准交换语言的成功实践，取得了较好成效。该模型通过把各业务领域普遍应用的时间（When）、地点（Where）、人物（Who）、事件（What）等进行语义和语法统一，各业务领域在此基础上按需扩展，并以开放性、扩展性的语言来表示，形成信息系统相互理解和认识的“五线谱”。在实施信息交换时，各业务领域参照这个“五线谱”，建立双方都能理解的、描述所交换数据格式的交换模型，以更加简洁的方式实现了信息交换中的语义表征。这种方法的最大优点就是不必整合数据库，也不需要修改已有信息系统。
戴剑伟、冯勤群、张海粟等同志长期从事信息交换方面的研究。本书对跨领域信息交换的原理、NIEM的技术方法进行了深入浅出的剖析，体现了作者对NIEM的理解和应用经验。我相信，本书的出版对我国跨领域信息交换理论研究和工程建设具有有益的推动作用。
李德毅
中国工程院院士
2014年10月于北京
序言
人类自从有分工协作以来，就离不开信息交换。在农业时代和工业时代，人类通过语言或文字的形式交换生产活动中分工协作所需的信息。随着信息时代的来临，信息系统成为人类生产活动必不可少的工具，渗透到各领域。但信息系统之间的分工协作无法通过自然语言或文字交换的形式实现，而需要高效、准确的互操作作为支撑。
跨领域信息交换是目前最复杂的信息交换。它支持分布在广域网络中的大量信息系统互换数据、互相操作，以完成复杂的协同任务。跨领域信息交换可以采用点对点的方式，但是存在扩展困难、灵活性不够的问题，面对日益繁杂的信息交换需求，在实践中存在诸多困难。与之相对，可以采用统一的信息交换模型标准，实现“一次转换，处处交换”。美国国家信息交换模型（NIEM）是这类信息交换模型的典型代表。
2014年出版的《跨领域信息交换方法与技术（第一版）》是国内首部跨领域信息交换研究著作。戴剑伟教授团队在书中详尽地阐述了跨领域信息交换的原理，分享了对NIEM全面和深入的研究成果。过去6年，戴教授团队坚持跨领域信息交换研究，并将最新研究成果整理再版，以飨读者。
跨领域信息交换是一个复杂的系统工程，戴教授团队钻研多年，其成果对中国国家信息交换模型建设具有重要的指导意义。值此专著再版之际，我向戴教授及其团队在信息交换领域做出的贡献致以由衷的感谢，并向信息交换领域的研究者与实践者隆重推荐此书。
王鹏达
中国电科云总经理
2020年6月于北京
前言
信息可以在时间和空间上实现最大限度的共享，是其区别于物质和能量的重要特征，信息共享范围越大，其利用率越高，它的价值和作用体现得越明显。
随着信息技术渗透到人类社会活动的各领域，各行各业广泛应用信息系统来提高生产、管理和服务效率。但由于社会分工和组织管理等因素，不可避免地存在“数据孤岛”现象。从经济、社会领域看,“数据孤岛”难以适应经济、社会发展对跨部门、跨地区、跨层级信息联动的深层次需求，难以适应宏观调控、社会管理和公共服务对政府业务协同的现实需求；从军事领域看，“数据孤岛”难以适应联合作战对军兵种信息共享、获取信息优势的基本需求，难以适应联合作战对军兵种协同、军地协同的客观需求。从国家总体安全看，“数据孤岛”难以满足国家应对生物安全、经济安全、生态安全、信息安全等非传统安全威胁对一体化大情报信息体系的迫切需要，难以适应预防和应对重大安全事件联防、联控、联动机制建设的现实需要。
近年来，我国就加快信息系统整合、数据共享作出了一系列部署，明确要求破除“数据孤岛”，实施“互联网+政务服务”，大力推进信息共享，推动跨部门业务流、数据流的整合再造，在电子商务、征信体系、并联审批、城市应急指挥、社会保障等业务应用中，进行了跨领域信息交换应用实践，对促进政府科学决策、提升监管能力、优化政务服务水平等发挥了重要作用。但受管理体系条块分割、法律法规相对滞后、标准规范不够完善等客观因素的影响，我国信息化建设特别是数据体系建设，仍然存在信息资源孤立、业务协同困难、系统重复建设等问题。信息共享内容有限，信息共享覆盖面窄，信息交换实施困难，成为制约我国信息化建设的主要瓶颈。打通“数据孤岛”，实现信息按需共享，将是我国今后一段时期内信息化建设的重要内容。
美国政府在“9?11”事件之后，深切体会到有效的信息共享对国家安全的重要性。为解决不同政府部门之间的信息共享问题，美国国土安全部和司法部共同发起，并联合其他政府部门提出了国家信息交换模型（National Information Exchange Model，NIEM），从国家层面提出了一个能被各级政府部门理解的数据模型标准，并建立了技术、运用和管理的完整体系，能有效促进跨领域信息共享的实施，为解决“数据孤岛”问题提供了可行的思路。经不断完善和推广应用，NIEM目前已成为美国司法、公共安全、应急和灾难管理、情报和国土安全等领域之间，以及领域内不同层次之间共享关键信息的有效手段。日本、欧盟、北约等国家和国际组织为了提高信息系统的互操作性、促进数据的交换共享、充分发挥数据的价值，也开展了相应的信息交换模型建设及应用。世界发达国家和国际组织信息交换模型建设对解决我国跨领域信息交换难题，具有重要的参考和借鉴价值。
在疫情期间，笔者深刻体会到高效、可靠的信息共享对政府机构应急决策和管理的重要性，联系到国家治理体系和治理能力现代化建设对跨领域信息交换共享体系建设的迫切需求，我们再次系统、深入地研究了跨领域信息交换理论和技术，对2014年10月出版的《跨领域信息交换方法与技术（第一版）》进行了修订完善。一是对跨领域信息交换面临的问题及解决办法进行了更加深入的剖析，深化了对跨领域信息交换基本原理的研究；二是对NIEM的发展历程、应用情况、体系架构、工作原理进行了更加详细的阐述；三是增加了信息交换数据模型描述及校验方法的解读，补充了大量示例；四是增加了对日本多层互操作框架通用词汇表和欧盟电子政务核心词汇表的介绍，较详细地阐述了它们的组成、描述方法及应用方法。
全书共11章。第1章概述，阐述跨领域信息交换的相关概念，分析跨领域信息交换存在的问题及解决思路，研究跨领域信息交换体系的组成。第2章跨领域信息交换技术体系，主要从数据描述方法、面向服务的软件架构、跨领域信息交换安全技术3个方面，研究跨领域信息交换相关技术的原理及应用。第3章美国国家信息交换模型简介，介绍NIEM的发展、作用、主要组成和应用，总结NIEM的主要特点。第4章美国国家信息交换模型体系架构，分析NIEM运用的基本原理，介绍NIEM数据模型组成、管理体系和技术支持体系。第5章信息交换数据模型描述及其校验方法，重点介绍基本数据类型、扩展数据类型、术语与命名空间等的形式化描述方法，以及数据模型的校验方法。第6章信息交换建模方法，重点介绍信息交换包文档组成及元数据、信息交换建模过程，并以NoMagic公司的MagicDraw、Sparx Systems公司的Sparx EA建模工具为例，介绍基于NIEM的信息交换建模的方法。第7章信息交换实现框架，介绍LEXS消息框架的主要功能，以海事态势报告为例，运用LEXS消息框架实现海事态势报告的发布、检索、显示和处理。第8章日本多层互操作框架通用词汇表及其应用，详细介绍日本多层互操作框架通用词汇表的组成、描述方法，以及基于IMI通用词汇表的信息交换实现方法。第9章欧盟电子政务核心词汇表及其应用，详细介绍欧盟电子政务数据模型描述及构建方法、电子政务核心词汇表的组成、应用情况及应用方法。第10章案例剖析，以海事信息共享环境为例，详细介绍海事信息共享环境的体系结构、工作原理和服务调用方法。第11章附录，列举了NIEM 4.2核心数据模型的主要数据类型及关系，并举例说明了可信结构文档和SAML断言的内容和格式。
在本书编写过程中，我们借鉴和采用了NIEM、美国海事信息共享环境、美国信息共享环境、日本多层互操作框架通用词汇表和欧盟电子政务核心词汇表等项目的研究成果，还得到了CIO时代学院姚乐院长、中国航空综合技术研究所潘华研究员、中国电子科技集团公司第二十八研究所严红研究员、电科云科技有限公司王鹏达总经理及创新实验室副主任戴永恒博士、中电太极（集团）有限公司贾宏研究员、中国电子科技集团公司电子科学研究院张岱高级工程师、广东数字政府研究院赵大航高级研究员、东北石油大学袁满教授等专家的大力支持和帮助，在此一并表示诚挚的谢意。特别感谢冯勤群副教授在《跨领域信息交换方法与技术（第一版）》中所做的大量工作，以及硕士研究生丁麒麟、付清涛在第8章、第9章撰写中所做的工作。
由于作者水平有限，书中难免存在错误与不妥之处，敬请读者不吝批评指正。欢迎读者通过电子邮件djw@sohu.com或者zhanghaisu@nudt.edu.cn，随时与我们交流。
作 者
2020年3月
