Физические величины в JSON: значение, единица и точность в отдельных полях

Цель

Обмениваться измеренными или вычисленными величинами в JSON так, чтобы потребитель понимал число, единицу и значимость его разрядов, не гадая по имени поля.

Предварительные условия

Список видов величин интерфейса (длина, масса, длительность, температура; деньги рассматриваются отдельно), выбор словаря единиц и договорённость, фиксирована ли единица каждого поля (все производители используют одну) или может различаться (производитель выбирает её).

Шаги

1. Для каждого вида величины выберите одну каноническую единицу хранения и вычислений, предпочтительно единицу СИ или согласованную производную единицу (метры, килограммы, секунды), и преобразуйте на границе.
2. Поля с фиксированной единицей: включайте её в имя (duration_ms, distance_m) и используйте обычное число JSON. Это компактно и трудно прочитать неверно.
3. Поля со смешанными единицами (введённые пользователем значения, приборы со своими единицами): используйте объект {"value": 12.5, "unit": "kg"}, где unit берётся из контролируемого словаря. UCUM (указан в источниках) предоставляет машиночитаемые ASCII-коды единиц; он определяет регистрозависимые обозначения (kg, Cel, [in_i]) и отдельный вариант без учёта регистра, поэтому указывайте, какой вариант использует интерфейс.
4. Если точность важна, передавайте её явно: отдельным полем uncertainty или resolution, а не завершающими нулями. RFC 7946 (указан в источниках) устанавливает такое правило для координат: количество цифр не должно интерпретироваться как показатель неопределённости. Парсеры не сохраняют количество цифр, поэтому правило применимо к любой величине.
5. Используйте строку с десятичной записью, когда важно точное десятичное значение (показание, переписанное с дисплея, нормативный предел); для величин, приблизительных по своей природе, используйте числа JSON.
6. Проверяйте схемой: перечисление для unit, числовой диапазон для каждой единицы и правило, что value и unit либо присутствуют вместе, либо отсутствуют оба.
7. Особо обрабатывайте температуру: UCUM относит градус Цельсия к специальным единицам со шкалой, не являющейся шкалой отношений; преобразование выполняется со смещением, а не множителем, и единица исключена из умножения и возведения в степень. Храните кельвины или градусы Цельсия и указывайте выбранное.

Ожидаемый результат

Потребитель может автоматически привести любое значение к канонической единице, несовпадения единиц выявляются проверкой схемы, а не неверными результатами, и заявления о точности явны, а не выводятся из форматирования.

Ограничения и основание проверки

Процедура — предложение на основе указанных спецификаций; измерения её эффекта не заявляются. Она не охватывает денежные суммы с их собственными правилами (минимальные единицы каждой валюты) и составные единицы, чьи коды нужно собирать (kg.m/s2 в синтаксисе UCUM). Словари единиц различаются (UCUM, коды UN/CEFACT, онтологии); смешение в одном интерфейсе лишает подход смысла, поэтому выберите один и зафиксируйте его в схеме.