第3章空间数据的采集和质量控制.ppt

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1、地理信息系统教研室,第1节 概述 第2节 空间数据的地理参照系和控制基础第3节 地理实体数据的编码第4节 空间数据的采集第5节 GIS的数据质量第6节 空间数据标准,第 三 章 空间数据的采集和质量控制,教学要求 教学重点 教学活动 作 业,教学要求 1.理解地理空间的地理参照系和控制基础。2.掌握空间数据组织与编码方法。3.了解空间数据和属性数据的采集和集成方法。4.理解空间数据的质量问题。教学重点 1.空间数据控制基础 2.空间实体组织和编码方法 3.空间数据的采集和质量控制 教学活动 在学校图书馆或网络上查阅相关的地理信 息系统教材和杂志,进一步理解空间数据组 织、编码、采集和质量控制的

2、相关问题。,返回上一页,第1节 概 述,一、GIS的数据源,第1节 概 述,二、空间数据采集的主要任务 将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图象、文本资料等 转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常需要经过验证、修改、编辑等处理,第1节 概 述,三、研究GIS数据质量的目的和意义 1.什么是GIS的数据质量 GIS的数据质量，是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空 间数据的误差来度量。误差是指数据与真值的偏离。2.GIS数据质量研究的目的 建立一套空间数据的分析和处理的体系，包括误差源的确定、误差的鉴别和度 量方法、误差传播的模型、控制和削弱误差的方法等，使未来的

3、GIS在提供 产品的同时，附带提供产品的质量指标，即建立GIS产品的合格证制度。3.研究GIS数据质量的意义 研究GIS数据质量对于评定GIS的算法、减少GIS设计与开发的盲目性都具有重 要意义。如果不考虑GIS的数据质量，那么当用户发现GIS的结论与实际的 地理状况相差较大时，GIS会失去信誉。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,一、地理空间的数学建构如何建立地球表面的几何模型 1）地球表面形态最自然的地球表面 包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，难以用一个简洁的数学式描述。2）相对抽象的面大地水准面 假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部，而与 地球

4、重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。与重力方向垂直的大地水准面不可能是一个十分规则的表面，且不能用简单的数学 公式来表达，大地水准面不能作为测量成果的计算面。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,一、地理空间的数学建构如何建立地球表面的几何模型 3）地球椭球体模型 为了测量成果计算的需要，选用一个同大地球体相近的、可以用数学方法来 表达的旋转椭球来代替地球三轴椭球体。,1952年前采用的海福特椭球1953年起改用克拉索夫斯基椭球1978年后开始采用1975年国际椭球，并以此建立了我国新的、独立的大地坐标系(大地原点在陕西径阳县永乐镇)a=6378140.0000000000mb=63

5、56755.2881575287mf=(a-b)/a=1/298.257,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,二、地理参照系平面系统 坐标系确定地面点或空间目标位置所采用的参考系。与测量相关的主要有地理坐标系和平面坐标系。地理坐标系直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置。对空间定位有利，但难以进行距离、方向、面积量算。笛卡儿平面坐标系建立在平面上的直角坐标系统，用(x,y)表达地理对 象位置 便于量算和进一步的空间数据处理和分析。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,二、地理参照系高程系统 坐标系确定地面点或空间目标位置所采用的参考系。与测量相关的主要有地理坐标系和平

6、面坐标系。高程系统描述空间点在垂直高度上的特性 高程由高程基准面起算的地面点的高度。,1956年黄海高程系1985年国家高程基准在采用新的高程基准后，对已有地图的等高线高程的影响可忽略不计,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,三、GIS的地理控制基础 各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理控制基础 1）地理控制基础的内容 地理控制基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分,2)投影与坐标系：每一种投影都与一个坐标系统相联系。投影关系着如何将图形物体显示于平面上，坐标系统显示出地形地物所在的相对位置。,3)统一的地图投影系统的意义：为地理信息的输入、输出及匹

7、配处理提供一个统一的定位框架 使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理空间基础,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 1）地图投影的概念及目的 将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算 地球椭球体为不可展曲面 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空 间分析,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 2）地图投影的实质,建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（，）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函数关系：当

8、给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 3）地图投影变形 将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被 拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。长度变形 面积变形 角度变形,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 4）地图投影方法,变形分类：等角投影：投影前后角度不变 等面积投影：投影前后面积不变；任意投影：角度、面积、长度均变形 投影面：横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面 投影面位置：正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴

9、与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直 相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 5）GIS与地图投影的关系,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 5）GIS与地图投影的关系 GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须 通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空 间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。GIS中，地理数据的显示可根据用户的需

10、要而指定投影方式，但当所显示的地 图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的 投影。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 6）GIS中地图投影的设计与配置一般原则 与相应比例尺的国家基本图投影系统一致。系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理 与输出、输入，另一种服务于小比例尺。所用投影以等角投影为宜。所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中 应保持完整。,第2节 空间数据的地理参照系和控制基础,四、地图投影 7）我国常用的地图投影配置 我国基本比例尺地形图(1:100万到1:5000),除1:100万外均

11、采用高斯克 吕格投影 为地理基础；我国1:100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球 统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同 一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投影)；Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线。,第3节 地理实体数据的编码,一、属性数据的定义 地理实体数据的编码指的是地理实体中属性数据的编码 1、属性数据的含义是指描述实体数据的属性特征的数据 如道路的宽度、等级、表面类型、建筑方法、建筑日期、特殊的交通规则、车流量等 当

12、属性数据的数据量较大时，通常与几何数据分开输入，并存储在数据库 中，通过惟一的标识符与相应的几何数据联系起来 在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的（如道路的等级、类型等，它们决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等），在G1S中，通常把 这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程，前提是首先要对需表示的信息进行分类分级,第3节 地理实体数据的编码,二、属性数据的分类分级 分类，是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程 分级，对事物或现象的数量或特征进行等级的划分，主要包括确定分级数和分级界

13、线。1、分类的基本原则 分类的基本原则是：科学性 选择事物或现象最稳定的属性和特征作为分类的依据。系统性 应形成一个分类体系，低级的类应能归并到高级的类中。可扩性 应能容纳新增加的事物和现象，而不至于打乱已建立的分类系统。实用性 应考虑对信息分类所依据的属性或特征的获取方式和获取能力。兼容性 应与有关的标准协调一致。,第3节 地理实体数据的编码,二、属性数据的分类分级2、分类的基本方法 线分类法（层次分类法）面分类法,线分类法将初始的分类对象按所选定的若干个属性或特征依次分成若干个层级 目录，并编排成一个有层次的、逐级展开的分类体系。其中，同层级类目之间存在并列关系，不同层级类目之间存在隶属关

14、系，同层类目互不重复、互不交叉。优点：容量较大，层次性好，使用方便；缺点：分类结构一经确定，不易改动，分类层次较多时，代码位数较长。,面分类法将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成彼此互不依赖、互不 相干的若干方面(简称面)，每个面中又可分成许多彼此独立的若干个类 目。该的分类结果在应用时，可根据需要将面中的类目组合在一起，形成复合类目 优点：是具有较大的弹性，一个面内类目的改变，不会影响其他面，且适应性强，易于添加和修改类目 缺点：是不能充分利用容量。,第3节 地理实体数据的编码,二、属性数据的分类分级 3、分级的基本原则 分级数应符合数值估计精度的要求 分级数多，数值估计的精度就高。

15、分级数应顾及可视化的效果 等级的划分要以图形的方式表示出来，根据人对符号等级的感受，分级数应在47级。分级数应符合数据的分布特征 对于呈明显聚群分布的数据，应以数据的聚群数作为分级数。在满足精度的前提下，应尽可能选择较少的分级数,第3节 地理实体数据的编码,二、属性数据的分类分级 4、确定分级界线的基本原则 保持数据的分布特征 使级内差异尽可能小，各级代表值之间的差异应尽可能大。在任何一个等级内都必须有数据，任何数据都必须落在某一个等级内 尽可能采用有规则变化的分级界线 分级界线应当凑整,第3节 地理实体数据的编码,二、属性数据的分类分级 5、分级的基本方法 在分级时，大多采用数学方法，如数列

16、分级、最优分割分级等 对于有统一的标准的分级方法时，应采用标准的分级方法 如按人口数把城市分为特大城市、大城市、中等城市、小城市等 也可以定性地分级，如国家、省、市、县、镇等,第3节 地理实体数据的编码,三、属性数据的编码确定属性数据代码的方法和过程 代码，是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。1、代码的功能 鉴别 代码代表对象的名称，是鉴别对象的惟一标识。分类 当按对象的属性分类并分别赋予不同的类别代码时，代码又可作为区分分类对象类别的标识。排序 当按对象产生的时间、所占的空间或其他方面的

17、顺序关系排列 并分别赋予不同的代码时，代码又可作为区别对象排序的标识。,第3节 地理实体数据的编码,三、属性数据的编码确定属性数据代码的方法和过程 2、编码的基本原则 惟一性 一个代码只惟一地表示一类对象。合理性 代码结构要与分类体系相适应。可扩性 必须留有足够的备用代码，以适应扩充的需要。简单性 结构应尽量简单，长度应尽量短。适用性 代码应尽可能反映对象的特点，以助记忆。规范性 代码的结构、类型、编写格式必须统一。,第3节 地理实体数据的编码,三、属性数据的编码确定属性数据代码的方法和过程 3、代码的类型是指代码符号的表示形式，有数字型、字母型、数字和字母混合型三类 数字型代码，是用一个或若

18、干个阿拉伯数字表示对象的代码。特点：结构简单、使用方便、易于排序，但对对象的特征描述不直观 字母型代码，是用一个或若干个字母表示对象的代码。特点：比同样位数的数字型代码容量大，还可提供便于识别的信息，易于记忆，但比同样位数的数字型代码占用更多的计算机空间。数字、字母混合型代码，是由数字、字母、专用符组成的代码。特点：代码兼有数字型和字母型的优点，结构严密，直观性好，但组成形式复杂，处理麻烦。,第3节 地理实体数据的编码,三、属性数据的编码确定属性数据代码的方法和过程 4、GIS中代码的种类可以分为两种，一种是分类码，另一种是标识码。分类码，是根据地理信息分类体系设计出的各专业信息的分类代码，用

19、以 标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查询出所需类别的 全部数据。标识码(亦称识别码)，是在分类码的基础上，对每类数据设计出其全部或主 要实体的识别代码，用以对某一类数据中的某个实体(如一个居民 地、一条河流等)进行个体查询检索，从而弥补分类码不能进行个体 分离的缺陷。标识码是联系实体的几何信息和属性信息的关键字。,第3节 地理实体数据的编码,三、属性数据的编码确定属性数据代码的方法和过程 5、编码方法举例 行政区划代码(GB226091)是一种识别码 用 6 位数字代码按层次分别表示:例如，南京市的代码为320101 连云港市的代码为320701 东海县320722 灌云县320723

20、赣榆县320721 灌南县320822,第3节 地理实体数据的编码,GIS的核心是地理数据库 GIS的数据采集就是将空间实体的几何数据和属性数据输入到地理数据库中 这是建立GIS的第一步 GIS需要输入两方面的数据：几何数据 属性数据 而拓扑数据可在已有的几何数据基础上重新建立 GIS地理数据库的建立需进行三方面的工作：几何数据的采集 属性数据的采集 几何数据与属性数据的连接,第4节 空间数据的采集,一、地理目标数据的分层 地理目标数据，可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层。图层，是描述某一地理区域的某一(有时也可以是多个)属性特征的数据集。某一区域的地理目标数据可以看成是若干图层的集

21、合。分层的目的 是为了便于空间数据的 管理对所有地理目标的管理就简化为对各数据层的管理。查询对地理目标数据进行查询，只需要对某一层地理目标数据进行 查询即可，因而可加快查询速度。显示不需要分层后的地理目标数据由于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性 分析对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析,第4节 空间数据的采集,一、地理目标数据的分层 分层的方法 A.按专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层等。对于不同的研究目的，地理目标数据可以根据不同的专题分成不同的数据层。B.按时间序列分层 把不同时间或不同时期的数据分别构成各个数据层。

22、,第4节 空间数据的采集,二、几何数据的采集 已有几何数据的转换及装载；实测几何数据的直接装载；扫描获取的栅格直接装载；遥感专题信息的提取 矢量数据的采集地图跟踪数字化，地图扫描数字化,第4节 空间数据的采集,二、几何数据的采集地图跟踪矢量化 地图跟踪数字化，是通过记录数字化板上点的平面坐标来获取矢量数据。基本过程是：将需数字化的图件(地图、航片等)固定在数字化板上，然后设定数字化范围、输入有关参数、设置特征码清单、选择数字化方式(点方式和流方式等)，按地图要素的类别分别实施图形数字化了。地图跟踪数字化时数据的可靠性主要取决于：操作员的技术熟练程度，操作员的情绪 跟踪数字化本身几乎不需要GIS

23、的其它计算功能，所以跟踪数字化软件往往可 以与整个GIS系统脱离开，可单独使用。,第4节 空间数据的采集,二、几何数据的采集地图扫描矢量化 扫描数字化，是目前较为先进的地图数字化方式，也是今后的发展方向，但要实现完全自动化还要做大量艰苦工程 目前所能提供的扫描数字化软件是半自动化的，还需做相当一部分的人机交互工作。地图扫描数字化的基本思想是：首先通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系，自动给矢量数据赋以属性值。,第4节 空间数据的采集,三、属性数据的采集 属性数据的录人主要采用键盘输入的方法，有时也

24、可以辅助于字符识别软件。当属性数据的数据量较小时，可以在输入几何数据的同时，用键盘输入；当数据量较大时，一般与几何数据分别输入，并检查无误后转人到数据库中。,第4节 空间数据的采集,四、空间数据与属性数据的连接 实体几何数据与属性数据的连接纽带公共标识符(关键字)标识符可以在输入几何数据或属性数据时手工输人，也可以由系统自动生成(如用顺序号代表标识符)。当几何数据或属性数据没有公共标识码时，只有通过人机交互的方法，确定两者之间的关系，同时自动生成公共标识码。空间实体的几何数据与属性数据连接起来之后，就可进行各种GIS的操作与运算 不论是在几何数据与属性数据连接之前或之后，GIS都应提供灵活而方

25、便的手段 以对属性数据进行增加、删除、修改等操作。,第4节 空间数据的采集,五、空间数据的检核 1、空间数据输入的误差(1)几何数据的不完整或重复；(2)几何数据的位置不正确；(3)比例尺不正确；(4)变形；(5)几何数据与属性数据的连接有误；(6)属性数据错误,第4节 空间数据的采集,五、空间数据的检核 2、空间数据的检查常见的检查方法(1)通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误；(2)在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误；(3)把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以便发现错漏；(4)通过确定最低和最高等高线的高程及等高

26、距，编制软件来检查等高线高程赋值是否正确；(5)对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等；(6)对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印出来检查；(7)对于属性数据还可编写检核程序，如有无字符代替了数字，数字是否超出范围等；(8)对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正进行处理。,第4节 空间数据的采集,六、图形数据采集、入库之前的预处理(1)几何纠正 纠正由纸张变形所引起的数字化数据的误差，直接关系到GIS数据的质量。几何纠正要以控制点的理论坐标和数字化坐标为依据来进行，最后应显示平差结果。(2)投影变换 为保证GIS地理数

27、据库中空间数据的一致性，须将原图投影下的矢量数据转换为地理坐标或指定投影下的数据。(3)图形接边 在相邻地图的接合处可能会产生裂隙。包括几何裂隙和属性裂隙。在自动接边无法处理时，需要人机交互进行。(4)图形编辑 图形编辑功能应能对点、线、面进行增加、删除、移动、修改等(5)拓扑关系的建立 拓扑关系是强大的查询与分析功能的基础。建立拓扑是在已矢量化的数据的基础上，自动建立起点、线、面的拓扑关系。,第4节 空间数据的采集,第5节 GIS的数据质量,一、GIS数据质量的内容和类型 1.GIS数据质量的基本内容 GIS数据质量包含如下五个方面：位置精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数

28、据的质量。属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映属性 数据的质量。逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等。完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性等 现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等 2.误差产生的主要原因 空间现象自身存在的不稳定性 空间现象的表达（如由椭球体到平面必然产生误差）空间数据处理中的误差 空间数据使用中的误差,第5节 GIS的数据质量,一、GIS数据质量的内容和类型 3.空间数据的误差类型 GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差：(1)源误差，是指数据采集和录入中产生的误

29、差，包括：遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辩率等 测量数据：人差(读数误差等)、仪差(仪器不完善等)、环境(干扰等)属性数据：数据的录入、数据库的操作等 GPS数据：信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等 地图：控制点精度，编绘、清绘、制图综合等的精度 地图数字化精度：纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等(2)处理误差，是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差，如：几何纠正；坐标变换；几何数据的编辑；属性数据的编辑；空间分析(如多边形叠置等)；图形化简(如数据压缩)；数据格式转换；计算机截断误差；空间内插；矢量栅格数据的相互转换。,第5节 GIS的数据质量,第5节 GIS的

30、数据质量,二、研究GIS数据质量的方法 1.GIS数据质量的评价方法 直接评价法 1用计算机程序自动检测 某些类型的错误可以用计算机软件自动发现，数据中不符合要求的数据项的百分率或 平均质量等级也可由计算机软件算出。如可以检测编码是否正确等。2随机抽样检测 在确定抽样方案时，应考虑数据的空间相关性 间接评价法（地理相关法和元数据法），是指通过外部知识或信息进行推理来确定空间数据的质量的方法。用于推理的外部知识或信息如用途、数据历史记录、数据源的质量、数据生产的方 法、误差传递模型等。非定量描述法，是指通过对数据质量的各组成部分的评价结果进行的综合分析来确定 数据的总体质量的方法。,第5节 GI

31、S的数据质量,二、研究GIS数据质量的方法 2.研究GIS数据质量的常用方法 敏感度分析法，通过人为地在输入数据中加上扰动值来检验输出结果对这些扰动值的敏感 程度。然后根据适合度分析，由置信域来衡量由输入数据的误差所引起的 输出数据的变化。敏感度分析法是一种间接测定GIS产品可靠性的方法。尺度不变空间分析法，地理数据的分析结果应与所采用的空间坐标系统无关，即为尺度 不变空间分析，包括比例不变和平移不变。尺度不变是数理统计中常用的 一个准则，一方面在能保证用不同的方法能得到一致的结果，另一方面又 可在同一尺度下合理地衡量估值的精度。Monte Carlo实验仿真，首先根据经验对数据误差的种类和分

32、布模式进行假设，然后利用 计算机进行模拟试验，将所得结果与实际结果进行比较，找出与实际结果 最接近的模型。空间滤波，可从含有噪声的数据中分离出噪声信息或者从含有噪声的数据中提取信号，然后用随机过程理论等方法求得数据的误差。对GIS数据质量的研究，传统的概率论和数理统计是其最基本的理论基础，同时还需要信息论、模糊逻辑、人工智能、数学规划、随机过程、分形几何等理论与方法的支持。,第5节 GIS的数据质量,三、数据采集中的数据质量评价 GIS中数据采集的方法：直接方法直接从野外采集，以获取观测数据、图象等 受人、仪器和环境影响，但已有传统方法可解决 间接方法从已有的图件上进行采集 除受直接方法中误差

33、影响外，还有展绘控制点误差、编绘误差、制图综合 误差、数字化误差等 地图数字化是获取矢量数据的主要方法之一，也是GIS的重要误差源，是GIS数据质量研究的重点。地图数字化中，原图固有误差和数字化过程中引入的误差是两个主要的误差源,第5节 GIS的数据质量,三、数据采集中的数据质量评价 A.地图固有误差的来源和类型 除了含有控制点和碎部点引入误差外，还至少存在下列误差：控制点展绘误差 编绘误差 绘图误差 综合误差 地图复制误差和分版套合误差 绘图材料变形误差 特征的定义误差,展绘控制点是成图的第一步。当地图的精度要求不高时，该误差可不考虑,通常点状特征的编绘精度优于线状特征的编绘精度，即使是线状

34、特征，分辨率和宽度不同，编绘精度也不同,绘图过程中产生的，其误差范围为0.060.18mm,其大小取决于特征的类型和复杂程度，有取决于采用的制图综合方法，如取舍、夸大等，因此，综合误差极难量化,地图印刷中产生的误差，如地图复制误差的均方差为0.10.2mm,环境条件变化，地图图纸也会发生变化,自然界的许多特征并无明确的界限，但在地图上却有明确的位置,第5节 GIS的数据质量,三、数据采集中的数据质量评价 B.数字化误差的评价方法 数字化的精度主要受数字化仪、数字化的方式、操作员的水平、数字化软件的算法等影响。1)评价数字化误差的方法 自动回归法，由于跟踪数字化的数据是一个随机序列，存在序列相关

35、性，同时还是一个时 间序列，因此可用数理统计中的时间序列分析法来确定数字化的误差。Band法，又称误差带方法，即在一条数字化线的两侧，各定义宽为的范围，作为 该数字化线的误差带，用的值来说明误差的范围，以及处理多边形叠置等 的误差。该方法适用于任何类型的GIS数据，关键是如何给出合理的值。对比法，把数字化后的数据，用绘图机绘出，与原图叠合，选择明显地物点进行量测，以确定误差。除了几何精度外，属性精度、完整性、逻辑一致性等也可用对比 法进行对照检查。,第5节 GIS的数据质量,三、数据采集中的数据质量评价 B.数字化误差的评价方法 数字化的精度主要受数字化仪、数字化的方式、操作员的水平、数字化软

36、件的算法等影响。2)数字化过程中的质量控制 数字化预处理工作 包括对原始地图、表格等的整理、清绘。数字化设备的选用 根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的分辨率和精度等有关参数的 进行挑选，这些参数不应低于设计的数据精度要求。数字化对点精度（准确性）数字化时数据采集点与原始点的重合程度，一般要求 对点误差小于0.1mm。数字化限差 包括：采点密度（0.2mm）、接边误差（0.02mm）、接合距离(0.02mm)、悬挂距离(0.007mm)等。数据的精度检查 输出图与原始图之间的点位误差，一般要求对直线地物和独立地物，误差小于0.2mm，对曲线地物和水系，误差小于0.3mm，对边界模糊的要素应小于0.

37、5mm,第5节 GIS的数据质量,四、数据处理中的数据质量评价 数字高程模型(DEM)的精度 原始资料的精度 影响因素：内插的精度 DEM精度的评价方法：原始等高线与再生等高线叠合评价的方法。,第5节 GIS的数据质量,四、数据处理中的数据质量评价 矢量数据栅格化的误差 属性误差：像元越大，属性误差越大。几何误差：几何误差的大小与象元的大小成正比。其中矢量数据表示的多边形用像元逼近时会产生较严重的拓扑匹配问题。误差分析的一种方法：假设存在一幅理想的矢量地图，图上不同属性的制图单元由很细的线分开；对理想地图进 行观测采样得到一幅具有规则格网的栅格地图，把这两幅图进行叠置比较。理想地图是根本不存在

38、的，但在这一假设下，可以提供一种仅利用栅格地图本身来估算矢 量数据栅格化的精度的方法。,第5节 GIS的数据质量,四、数据处理中的数据质量评价 多边形叠置产生的误差 包括：拓扑匹配误差、几何误差和属性误差 拓扑匹配误差 叠置的多边形的边界越精确，越容易产生无意义的多边形。多边形叠置所形成的多边形的数量与原多边形边界的复杂程度有关。合并无意义的多边形 A、用人机交互的方法把无意义的多边形合并到大多边形中；B、根据无意义多边形的临界值，自动合并到大多边形中；C、用拟合后的新边界进行合并。,第5节 GIS的数据质量,五、空间数据质量控制常见的方法 传统的手工方法 将数字化数据与数据源进行比较，图形部

39、分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与 原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法 元数据方法 数据集的元数据中包含了大量有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量 的状况和变化 地理相关法 用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。,第6节 空间数据标准,一、概述 目前影响数据共享的因素 体制上：行业数据保密政策。技术上：不同系统对空间数据采用的数据结构和数据格式不同。网络化程度：资源共享是网络主要功能之一，用户可共享网络分散在不同地点的各种软硬件 空间数据标准概念 是指空间数据的名称

40、、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标准形式。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准 空间数据标准的状况 如果只针对某一地理信息系统设计空间数据标准，并不困难；若所建立的空间数据标准能为大家所承认，为大多数系统所接受和使用，就比较复杂和困难 目前，我国已有一些与GIS有关的国家标准，内容涉及:数据编码、数据格式、地理格网、数据采集技术规范、数据记录格式等。空间数据标准的制定对于地理信息系统的发展具有重要意义，但目前空间数据标准的研究仍然落后于地理信息系统的发展。,第6节 空间数据标准,二、空间数据分类标准 空间数据的分类体系，是设计数据标准的前提 分类体系应考虑专业领域专家的

41、意见，并根据地理信息系统的要求来制定，尽可能反映分类的合理性。在GIS中，空间数据必须按统一的标准进行分类。通常应遵循以下原则：(1)遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。(2)遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。(3)遵循各领域中普遍使用和认同的数据标准。(4)当各种数据标准相互矛盾时，应遵循由上而下的原则进行处理。(5)制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。中华人民共和国行政区划代码(GB 2260-1995)国土基础信息数据分类与代码(GB/T 13923-92)公路路线命名编号和编码规则(GB 917.1917.2-89)其他相关资料参考国家基础地理信息中心(N

42、FGIS)网站,第6节 空间数据标准,三、空间数据交换标准 由于空间数据模型的不同，空间数据的定义、表达和存储方式也不同，因而数据交换也需要统一的标准。空间数据交换的主要方式有：外部数据交换标准 这类标准通常是ASCII码文件，用户可以通过阅读说明书来直接读写这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包括：矢量数据交换格式 栅格数据交换格式 数字高程模型交换格式 特点：自动化程度不高，速度较慢等，但它可解决不同GIS之间的数据转换问题。它仍然是实现数据共享的主流方式。,第6节 空间数据标准,三、空间数据交换标准 空间数据互操作协议 制定一套各方都能接受的标准空间数据操纵函数，通过调用这些函

43、数以互相操作对方的数据。特点：比外部数据交换标准方便，但由于各种软件存储和处理空间数据的方式不同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不能解决所有问题。,第6节 空间数据标准,三、空间数据交换标准 空间数据共享平台 服务器存放空间数据，采用客户机/服务器体系结构，各种GIS通过一个公共的平台在 服务器存取所有数据，以避免数据的不一致性。特点：思路较好，但现有的GIS软件各有自己的底层，要统一平台目前难以实现,第6节 空间数据标准,三、空间数据交换标准 统一数据库接口 在对空间数据模型有共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口。特点：这

44、种方式的前提，首先要求对现实世界进行统一的面向对象的数据理解，这不易实现的 目前：外部数据交换标准仍是实现数据共享的主流方式,第6节 空间数据标准,四、我国空间数据交换格式 我国已发布了GIS的外部数据交换格式，包括:1）矢量数据交换格式 2）栅格数据交换格式 3）数字高程模型交换格式标准,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的定义 元数据(Metadate)：关于数据的数据，也即是描述数据和信息资源的数据。空间元数据(Geospatial Metadata)：地理的数据和信息资源的描述性信息。是通过 对地理空间数据的内容、质量、条件 和其他特征进行描述与 说明，以便人们有效

45、地定位、评价、比较、获取和使用与地理 相关数据的数据。空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项组成的集合。空间元数据是对地理空间数据的一个抽象映射。空间元数据和地理空间数据是对地理空间实体不同层次的描述，是对地理信息的不同深度的表达,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的主要作用（1）确定一套地理空间数据的存在性及其位置和其对于某种应用的适宜性，确定空间数据的存储方法、表达方法和使用方法（2）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源 通过它可以在Intranet或Internet上准确地识别、定位和访问空间信息。（3）帮助数据使用者查询所需空间信息 如可以按照不同的地理区

46、间、指定的语言以及具体的时间段来查找空间信息资源。（4）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心 通过数据目录和数据交换中心等提供的空间元数据内容，用户可以共享空间信息、维护数据结果，以及对它们进行优化等。（5）提供数据转换方面的信息 通过空间元数据，人们便可以接受并理解数据集，并可以与自己的空间信息集成在 一起，进行不同方面的分析决策，使地理空间信息实现真正意义上的共享，发挥其 最大的潜力。,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的分类,数据集系列Metadata，描述整个数据集的元数据，包括数据集区域采样原则，数据库的有效期，数据的时间跨度、分辨率以及方法等。是用户用于概括

47、性查询数据集的主要内容。,数据集Metadata，既可以作为数据集系列Metadata的组成部分，也可以作为后面数据集属性以及要素等内容的父Metadata数据集系列。全面反映数据集的内容。,要素、属性的类型和实例Metadata，如最近更新日期，位置纲量，存在问题标识，数据处理过程等。是元数据体系中详细描述现实世界的重要部分,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,对空间元数据所要描述的一般内容进行层次化和范式化，指定出可供参考与遵循的空间元数据标准的内容框架。,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,(1)标识信息是关于地理空间数据集系列的基本信

48、息。通过标识信息，数据生产者可以对有关数据集的基本信息进行详细的描述，诸如数据集的名称、作者信息、所采用的语言、数据集环境、专题分类、访问限制等，同时用户也可以根据这些内容对数据集有一个总体了解。,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,（2）数据质量信息是对空间数据集质量进行总体评价的信息。可获得数据集的几何精度和属性精度等方面的信息可知道数据集在逻辑上是否一致以及它的完备性是用户对数据集进行判断以及决定数据集是否满足需要的主要判断依据数据生产者通过这部分内容对数据集质量评价的方法和过程进行详细的描述,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,（3）

49、数据集继承信息是建立该数据集时所涉及的有关事件、参数、数据源等的信息，以及负责这些数据集的组织机构信息。可对建立数据集的中间过程有一个详细的描述，如当一幅数字专题地图的建立经过了航片判读、清绘、扫描、数字地图编辑以及验收等过程时，应对每一过程有一个简要描述，使用户对数据集的建立过程比较清晰，也使数据集每一过程的责任比较清楚,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,（4）空间数据表示信息是数据集中用来表示空间信息的方式的描述，如空间数据类型、空间数据结构、矢量对象描述、栅格对象描述等内容，它是决定数据转换以及数据能否在用户计算机平台上运行的必须信息。利用空间数据表示信息，用

50、户便可以在获取该数据集后对它进行各种处理或分析了。,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,（5）空间参考系信息是关于空间数据集地理参考系统与编码规则的描述，它是反映现实世界与地理数字世界之间关系的通道，诸如地理标识码参照系统、水平坐标系统、垂直坐标系统以及大地模型等。通过空间参考系中的各元素，可以知道地理实体转换成数字对象的过程以及各相关的计算参数，使数字信息成为可以度量和决策的依据。,第6节 空间数据标准,五、GIS空间元数据 空间元数据的内容,（6）实体和属性信息是关于数据集信息内容的信息，包括实体类型及其属性、属性值、域值等方面的信息。通过该部分内容，数据集生产者