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1、地理信息系统原理GIS第三章第三章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制3-13-1概述概述 3-2 3-2 空间数据的地空间数据的地理参照系和控制基础理参照系和控制基础 3-3-3 3 空间数据的分空间数据的分类和编码类和编码 3-3-4 4 空间数据的采集空间数据的采集 3-3-5 GIS5 GIS的数据质量的数据质量 3-3-6 6 空间数据标准空间数据标准一、一、GIS的数据源的数据源 二、空间数据采集的任务二、空间数据采集的任务三、研究数据质量的目的和意义三、研究数据质量的目的和意义 一、地理空间的定义一、地理空间的定义二、地理空间的数学建构二、地理空间的数学建构三、地理
2、参照系三、地理参照系四、四、GISGIS的地理基础的地理基础五、地图投影五、地图投影一、空间数据的组织一、空间数据的组织二、地理数据的分层二、地理数据的分层三、三、分类与编码分类与编码一、输入前准备一、输入前准备二、二、几何数据的采集几何数据的采集三、属性数据采集三、属性数据采集四、属性和几何数据的连接四、属性和几何数据的连接五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核一、一、GISGIS的数据质量的内容的数据质量的内容二、二、 GISGIS数据质量的评价方法数据质量的评价方法三、数字化误差评价和质量控制三、数字化误差评价和质量控制四、数据处理中的质量评价四、数据处理中的质量评价地理信息系
3、统原理GIS3-1 3-1 概述概述现实世界现实世界文字报告、文字报告、遥感图象遥感图象等等数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘键盘 等等编辑、接边、分层、图形与编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等属性连接、加注记等空间数据库空间数据库数据源数据源? ?如何采集如何采集? ?质量如何质量如何? ?地理信息系统原理GIS一、一、GISGIS的数据源：的数据源： 3-1 3-1 概述概述 地图数据地图数据 ，遥感数据，遥感数据， 文本数据，统计数据文本数据，统计数据 实测数据，多媒体数据，已有系统的数据实测数据，多媒体数据，已有系统的数据 GISGIS的数据质量是指的数据质量
4、是指GISGIS中空间数据中空间数据( (几何数据和属性数据几何数据和属性数据) )的的可靠性可靠性，通常用空间，通常用空间数据的数据的误差误差来度量。来度量。 误差是指数据与真值的偏离。误差是指数据与真值的偏离。 研究研究GISGIS数据质量对于数据质量对于评定评定GISGIS的算法的算法、减少减少GISGIS设计与开发的设计与开发的盲目性盲目性都具有重要意都具有重要意义。精度越高，代价越大。义。精度越高，代价越大。GISGIS数据质量对数据质量对保证保证GISGIS产品的可靠性产品的可靠性有重要意义。有重要意义。 二、空间数据采集的任务二、空间数据采集的任务三、研究三、研究GISGIS数据
5、质量的目的和意义数据质量的目的和意义 将现有的上述类型数据转换成将现有的上述类型数据转换成GISGIS可以处理与接收可以处理与接收的数字形式，通常要经过的数字形式，通常要经过验证、验证、修改、编辑修改、编辑等处理。等处理。地理信息系统原理GIS3-2 3-2 空间数据的地理参照系和控制基础空间数据的地理参照系和控制基础一、地理空间（一、地理空间（Geographic SpaceGeographic Space）的定义的定义 指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，具体包括地球上大气圈
6、、水圈、生物布方式和格局及其在时间上的延续，具体包括地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。地理空间具体被描述为：地理空间具体被描述为： 1 1）绝对空间）绝对空间: :具有属性描述的空间位置的集合，具有属性描述的空间位置的集合，一系列坐标值一系列坐标值组成。组成。2 2）相对空间相对空间: :是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系空间关系组成。组成。返回返回地理信息系统原理GIS二、地理空间的数学建构二、地理空间的数学建构-如何建立地球表面的几何模型如何建立地球表面的几何模型
7、包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，难以用一个简洁的数学式描述。难以用一个简洁的数学式描述。3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础1 1、最自然的面：、最自然的面：2 2、相对抽象的面、相对抽象的面，即，即大地水准面大地水准面 地球表面地球表面72%72%被海水覆盖，被海水覆盖，假设假设一个当海水处于一个当海水处于完全静止完全静止的平衡状态时从的平衡状态时从海平面海平面延伸到延伸到所有大陆下部所有大陆下部，而与地球重力方向，而与地球重力方向处处正交处处正交的一个的一个连续、闭合连续、闭合的水准面。的水准面
8、。可用可用水准仪水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向的重力方向处处不同处处不同，处，处处与重力方向垂直的大地水准面显然处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能不可能是一个十分规则的表面，且是一个十分规则的表面，且不能用不能用简单的简单的数学公式来表达，因此，大地水准面数学公式来表达，因此，大地水准面不能作为不能作为测量成果的测量成果的计算面计算面。为了测量成果计算的需要，选用为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以一个同大地体相近的、可以用数用数学方法学方法来表达的来表达的旋转椭球旋转椭球来代替来代替地球地球-三轴椭球体
9、三轴椭球体。3 3、椭球体模型、椭球体模型 ab c返回返回地理信息系统原理GIS三、地理参照系三、地理参照系1 1、经纬度坐标系（地理坐标）、经纬度坐标系（地理坐标） 对对空间定位有利空间定位有利，但，但难以难以进行进行距离、方向、面积量算。距离、方向、面积量算。2 2、笛卡儿平面坐标系、笛卡儿平面坐标系 便于便于量算和进一步的空间数量算和进一步的空间数据处理和分析。据处理和分析。地地图图投投影影3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础椭椭球球体体模模型型返回返回地理信息系统原理GIS3 3、高程系统、高程系统采用采用不同的基准面不同的基准面表示地面点的高低所产生的几种不同的
10、高程表示地面点的高低所产生的几种不同的高程表示法，或者对水准测量数据采取不同的处理方法所产生的几种表示法，或者对水准测量数据采取不同的处理方法所产生的几种高程表示法。有正高、正常高、力高和大地高程等系统。高程表示法。有正高、正常高、力高和大地高程等系统。 高程基准面基本上有两种：一是高程基准面基本上有两种：一是大地水准面大地水准面，它是正高和力，它是正高和力高的基准面；二是高的基准面；二是椭球面椭球面，它是大地高程的基准面。此外，为了，它是大地高程的基准面。此外，为了克服正高不能精确计算的困难还采用正常高，以似大地水准面为克服正高不能精确计算的困难还采用正常高，以似大地水准面为基准面，它非常接
11、近大地水准面。基准面，它非常接近大地水准面。 地理信息系统原理GIS四、四、GISGIS的地理基础的地理基础-控制基础控制基础各种各种GISGIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但但均有均有自身统一自身统一的地理基础。的地理基础。 3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础3 3、统一的地图投影系统统一的地图投影系统的意义的意义： 为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，为各种地理信息的输入、输出及匹配处理统和网格坐标系统，为各种地理信息的输入、输出及匹配处理
12、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基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。和地理关系特征。 地理基础地理基础是地理信息是地理信息数据表示格式数据表示格式与与规范的规范的重要重要组成部分组成部分统一的地图投影系统统一的地图投影系统统一的地理格网坐标系统（地理参照系）统一的地理格网坐标系统（地理参照系）统一的地理编码系统统一的地理编码系统2 2、投影与坐标系、投影与坐标系： 每一种每一种投影都与投影都与一个一个坐坐标系统标系统相联系相联系。坐
13、标系。坐标系统是一套说明某一物体统是一套说明某一物体地理坐标的地理坐标的参数参数，参数，参数之一之一为投影。投影关系为投影。投影关系着着如何如何将图形物体显示将图形物体显示于平面上，而坐标系统于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在则显示出地形地物所在的的相对位置相对位置。1 1、地理基础的内容、地理基础的内容地理信息系统原理GIS五、地图投影五、地图投影 1 1、GISGIS与地图投影关系与地图投影关系 3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础 地理基础地理基础(地图投影地图投影)数据输出数据输出（具有相应投影的地图）（具有相应投影的地图）数据获取数据获取（不同投影的地图）（
14、不同投影的地图）数据标准化预处理数据标准化预处理（按某一参照系数字化）（按某一参照系数字化）数据存储数据存储（统一的坐标基础）（统一的坐标基础）数据处理数据处理（投影转换）（投影转换）数据应用数据应用（检索查询、覆盖分析等）（检索查询、覆盖分析等）地理信息系统原理GIS 2 2、GISGIS中地图投影设计与配置的一般原则中地图投影设计与配置的一般原则1 1）所配置的投影系统应与相应比例尺的所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图国家基本图（基本比例尺地形图，（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。2 2）系统一般只考虑至多采用两种投
15、影系统，一种应用于大比例尺的数据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。处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。3 3）所用投影以所用投影以等角投影等角投影为宜。等角投影为宜。等角投影-在一定范围内，在一定范围内，投影面投影面上任何上任何点上两个点上两个微分线微分线段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。也叫正形投影。是角度和形状保持正确的投影，也称正形投影。等角投影也叫正形投影。是角度和形状保持正确的投影，也称正形投影。等角投影的经纬线正交，即成的经纬线正交，即成9090，图上任意两个方向的夹
16、角与实地相对应的角度，图上任意两个方向的夹角与实地相对应的角度相等。等角投影的缺点是面积变形比其他投影大，只有在小面积内可保持相等。等角投影的缺点是面积变形比其他投影大，只有在小面积内可保持形状和实际相似。用等角投影编制的地图有航海图、形状和实际相似。用等角投影编制的地图有航海图、洋流图洋流图等。等。 4 4）所用投影应能与所用投影应能与网格坐标系统网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是相适应，即所采用的网格系统（特别是一级网格）在投影带中一级网格）在投影带中应保持完整应保持完整。 3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础地理信息系统原理GIS3 3、我国、我国GISG
17、IS常用的地图投影配置常用的地图投影配置采用与我国基本图系列一致的地图投影系统：采用与我国基本图系列一致的地图投影系统：我国我国常用的地图投影的情况为：常用的地图投影的情况为： 1)1)、我国我国基本比例尺地形图基本比例尺地形图(1(1：100100万、万、1 1：5050万、万、1 1：2525万、万、1 1：1010万、万、1 1：5 5万、万、1 1：2.52.5、1 1：1 1万、万、1 1：5000),5000),除除1 1：100100万万外外均采用高斯均采用高斯克吕格投影克吕格投影为地理基础；为地理基础；2)2)、我国、我国1：100万地形图采用了万地形图采用了Lambert投影
18、，其分幅原则与国际地理学投影，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。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。3)3)、我国大部分省区图以及大多数比例尺的地图也多采用、我国大部分省区图以及大多数比例尺的地图也多采用LambertLambert投影和投影和属于同一投影系统的属于同一投影系统的AlbersAlbers投影投影( (正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影) )； 4)4)、LambertLambert投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为近于直线，投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析量度
19、的正确实施。这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。 。 3-2 3-2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础地理信息系统原理GIS3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码分层分层区域分块区域分块空间数据库空间数据库GISGIS应用应用大范围大范围 地理区域地理区域合理组织合理组织面向对面向对象组织象组织矩形分块矩形分块经纬度分块经纬度分块一、空间数据的组织一、空间数据的组织返回返回地理信息系统原理GIS二、地理数据的分层二、地理数据的分层 空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为空间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（CoverageCov
20、erage）。）。1、空间数据分层方法：空间数据分层方法：1 1）专题分层）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、居民地层等。层、居民地层等。2 2）时间序列分层）时间序列分层即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。3 3）地面垂直高度分层）地面垂直高度分层把距离地表不同高度的数据作为一个数据层。把距离地表不同高度的数据作为一个数据层。 专题分层专题分层时间序列时间序列Z Z3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码地理信
21、息系统原理GIS2 2、空间数据分层的目的、空间数据分层的目的便于空间数据的便于空间数据的管理、查询、显示、分析管理、查询、显示、分析等。等。1 1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单；也相对较小，管理起来就相对简单；2 2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询
22、即可，因而可加快查询速度；只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可加快查询速度；3 3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增）分层后的空间数据，由于便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；加了图形显示的灵活性；4 4）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。 3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码返回返回地理信息系统原理GIS三、三、空间数据的分类与编码空间数据的分类与编码分类、编码分类、编码点、线、面点、线、面特征码特征码、坐标、坐标信息世界信息世界3-3 3-3 空间数据的分类
23、和编码空间数据的分类和编码地理信息系统原理GIS1 1、属性数据编码、属性数据编码3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的。例如，道路的在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的。例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在在GISGIS中，通常把这部分属性数据用中，通常把这部分属性数据用编码编码的形式表示，并与几何数据一起管理的形式表示，并与几何数据一起管理起来。起来。 编码：编码：是指确定属性数据的代码的方法和过程。是指确定属性数据的代码的方法和
24、过程。 代码：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。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。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。地理信息系统原理GIS2 2、分类编码的原则、分类编码的原则 分类是将分类是将具有共同具有共同的属性或特征的事物或现象的属性或特征的事物或现象归并在一起归并在一起，而把，而把不同不同属属性或特征的事物或现象性或特征的事物或现象分开分开的过程。的过程。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的
25、一种方法。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。分类的分类的基本原则基本原则是：是：科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性稳定性、不受比例尺限制、灵活性3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码地理信息系统原理GIS3 3、分类码和标识码分类码和标识码3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS4 4、分类码示例分类码示例3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据
26、的分类和编码资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS5 5、标识码示例标识码示例3-3 3-3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码C1492资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集1 1、 资料准备，区域标定资料准备，区域标定1 1）基础原始数据的确定）基础原始数据的确定2 2）数据分类项目的确定）数据分类项目的确定3 3）数据标准的准确性的确定）数据标准的准确性的确定2 2、进行三个统一：
27、、进行三个统一： （地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）3 3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。4 4、硬件检查、硬件检查。5 5、精度试验、精度试验。6 6、试验，样区、单项试验。、试验，样区、单项试验。一、输入前准备一、输入前准备返回返回地理信息系统原理GIS二、二、几何图形数据的采集几何图形数据的采集（三）三）扫描矢量化扫描矢量化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集（四）（四）解析测图法解析测图法（五）已有数据转入（五）已有数据转入（一）（一）手工数字化手工数字化
28、（二）数字化仪数字化二）数字化仪数字化地地图图数数字字化化地理信息系统原理GIS地图数字化地图数字化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集确定数字化路线确定数字化路线地图预处理地图预处理返回返回等等资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘三、属性三、属性数据的采集数据的采集地理信息系统原理GIS1 1、手工矢量数字、手工矢量数字化化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集2 2、手工栅格数字化、手工栅格数字化（一）（一）手工数字化手工数字化资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所
29、配光盘地理信息系统原理GIS2 2、手手工工栅栅格格数数字字化化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集返回返回（一）（一）手工数字化手工数字化资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS（二）（二）数字化仪数字化数字化仪数字化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集用用数数字字化化软软件件进进行行数数字字化化1 1、流程：、流程：资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息地理信息系统实习教程系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS2 2、用数字化软件进行数字化、用数字化软件进行数字化3.4 3.
30、4 空间数据的采集空间数据的采集返回返回（二）（二）数字化仪数字化数字化仪数字化资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS（三）（三）扫描矢量化扫描矢量化3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集扫描扫描转换转换拼接子拼接子图块图块裁剪裁剪地图地图屏屏幕幕跟跟踪踪矢矢量量化化矢量图合矢量图合成、接边成、接边矢量图矢量图编辑编辑纸纸质质地地图图空间空间数据库数据库1、扫描矢量化处理流程扫描矢量化处理流程：地理信息系统原理GIS2、屏幕跟踪矢量化流程、屏幕跟踪矢量化流程：3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集准备扫
31、描图像准备扫描图像栅格图像配准栅格图像配准新建数字化图层新建数字化图层屏幕跟踪矢量化地图屏幕跟踪矢量化地图选择投影和单位选择投影和单位输入控制点输入控制点编辑控制点编辑控制点（三）（三）扫描矢量化扫描矢量化地理信息系统原理GIS三、属性数据采集三、属性数据采集1 1、键盘、键盘，人机对话方式，人机对话方式2 2、程序批量输入、程序批量输入。3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集a1a2001002001002程序程序空间空间数据库数据库四、属性和几何数据的连接四、属性和几何数据的连接1 1、可手工输入、可手工输入2 2、由系统自动生成、由系统自动生成( (如用顺序号代表标识符如用顺序号代
32、表标识符) ) 标识码标识码属性数据属性数据几何数据几何数据地理信息系统原理GIS五、五、空间数据的编辑和检核空间数据的编辑和检核1 1、空间、空间数据输入数据输入的误差的误差。1 1）几何数据的不完整或重复。几何数据的不完整或重复。2 2）几何数据的位置不正确。）几何数据的位置不正确。3 3）比例尺不正确。）比例尺不正确。4 4）变形。）变形。5 5）几何数据与属性数据的连接有误。）几何数据与属性数据的连接有误。6 6）属性数据错误、不完整。）属性数据错误、不完整。键盘输入错误，漏输数据或属性错误分类、编码等。键盘输入错误，漏输数据或属性错误分类、编码等。 3.4 3.4 空间数据的采集空间
33、数据的采集2 2、空间数据的检查、空间数据的检查地理信息系统原理GIS2 2、空间数据的检查、空间数据的检查1 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；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；）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，然后与原图叠加以发现错漏；）把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以发现错漏；4）对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程）对
34、等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确；的赋值是否正确；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）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；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；）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，数字是否超出了范）对于属性数据还可编写检核程序，如有无字符代替了数字，数字是否超出了范围，等等；围，等等；8）
35、对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正来进行）对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正来进行处理。处理。3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集目标检核目标检核 机器检核机器检核图形叠合比较图形叠合比较属性数据检核属性数据检核各种方法反复进行各种方法反复进行地理信息系统原理GIS3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量1 1、GISGIS数据质量的基本内容数据质量的基本内容1 1）位置（几何）精度位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述几何数据的误差几何数据的误差。2) 2) 属性精度属性精度：如要素分类的正确性、属性编码
36、的正确性、注记的正确性：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等，用以反映等，用以反映属性数据的质量属性数据的质量。3) 3) 逻辑一致性逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性等，由几何或属性误差也会引起性等，由几何或属性误差也会引起逻辑误差逻辑误差。4) 4) 完备性完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备：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，性、注记的完整性，数据层完整性，检验完整性等。数据层完整性，检验完整性等。5) 5) 现势性：如数据的采集时间、
37、数据的更新时间等。现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。 一、一、GISGIS的数据质量的内容（类型）的数据质量的内容（类型）2 2、误差产生的主要原因、误差产生的主要原因地理信息系统原理GIS逻辑误差逻辑误差3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量返回返回资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光盘地理信息系统原理GIS2 2、误差产生的主要原因误差产生的主要原因3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量具体分析具体分析原因原因资料来源于张超主编的资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程地理信息系统实习教程所配光盘所配光
38、盘地理信息系统原理GIS3、误差的具体来源、误差的具体来源3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量阶段阶段误差来源误差来源数据采集数据采集 实测实测误差，误差，地图制图地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），误差（制作地图的每一过程都有误差），航测航测遥感数据遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）别要素）误差）数据输入数据输入 数字化过程数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有没有明显边界明显边界引起的误差（地类界）引起的误差（地类界） 数据存贮数据存贮 数字存贮数字存
39、贮有效位有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）精度类型）空间精度不能满足空间精度不能满足数据操作数据操作 类别间类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）多层数据多层数据叠加叠加误差误差多边形叠加产生的多边形叠加产生的裂缝裂缝（无意义多边形）（无意义多边形） 各种各种内插内插引起的误差引起的误差 数据输出数据输出比例尺比例尺误差、误差、输出设备输出设备误差、误差、媒质媒质不稳定（如图纸伸缩）不稳定（如图纸伸缩）成果使用成果使用 用户用户错误理解错误理解信息、信息、不正确不正确使用信息使用信
40、息地理信息系统原理GIS4 4、误差传播、误差传播 误差传播可分为三类：误差传播可分为三类：1 1）代数（算术）关系）代数（算术）关系 如差、倍数、线性关系，有一套成熟的如差、倍数、线性关系，有一套成熟的经典测量误差经典测量误差理论处理。理论处理。2 2）逻辑关系）逻辑关系a、布尔逻辑关系布尔逻辑关系：GISGIS中存在大量的逻辑运算，如中存在大量的逻辑运算，如 叠置分析。叠置分析。b b、不精确不精确推理关系推理关系： 如专家系统中的不精确推理。如专家系统中的不精确推理。 逻辑关系下的误差传播逻辑关系下的误差传播正处于研究正处于研究中，需要借用信息论，模糊数学、人工智能、中，需要借用信息论，
41、模糊数学、人工智能、专家系统等学科专家系统等学科有望解决有望解决。3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量返回返回地理信息系统原理GIS二、二、 GISGIS数据质量的评价方法数据质量的评价方法 1 1、直接评价法直接评价法1 1）用计算机程序自动检测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某些类型的错误可以用计算机软件自动发现自动发现，数据中不符合要求的数据项的百，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分率或平均质量等级也可由计算机软件算出软件算出。此外，还可检测文件格式是否符合规。此外，还可检测文件格式是否符合规范、编码是否正确、数据是否超出范围等。
42、范、编码是否正确、数据是否超出范围等。2 2）随机抽样检测）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。在确定抽样方案时，应考虑数据的空间相关性。2 2、间接评价法、间接评价法-（地理相关法和元数据法）（地理相关法和元数据法） 指通过外部知识或信息指通过外部知识或信息进行推理进行推理来确定空间数据的质量的方法。用于推理的外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。模型等。3 3、非定量描述法、非定量描述法 通过对数据质量的通过对数据质
43、量的各组成部分各组成部分的评价结果进行的的评价结果进行的综合分析综合分析来确定数据的来确定数据的总体质总体质量量的方法。的方法。3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量返回返回地理信息系统原理GIS三、数字化的误差评价和质量控制三、数字化的误差评价和质量控制1 1）自动回归法自动回归法 由于跟踪数字化不仅是一个随机序列，而且是一由于跟踪数字化不仅是一个随机序列，而且是一个时间序列，因此可用数理统计中的个时间序列，因此可用数理统计中的时间序列分析时间序列分析法法来确定数字化的误差。来确定数字化的误差。3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量1 1、评价数字化误差的方法、评价数字化
44、误差的方法2 2）对比法）对比法 把数字化后的数据，用绘图机绘出，把数字化后的数据，用绘图机绘出，与原图叠合与原图叠合，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。对比法进行对照检查。2 2、数字化过程中的质量控制、数字化过程中的质量控制地理信息系统原理GIS2 2、数字化过程中的质量控制、数字化过程中的质量控制1 1）数字化预处理工作）数字化预处理工作包括对原始地图、表格等的整理、清绘。包括对原始地图、表格等的整理、清绘。2 2）数字化设备的
45、选用）数字化设备的选用 根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的根据手扶数字化仪、扫描仪等设备的分辨率分辨率和和精度精度等有关参数的进行挑选，这些参等有关参数的进行挑选，这些参数数不应低于不应低于设计的数据精度要求。设计的数据精度要求。3 3）数字化对点精度数字化对点精度（准确性）（准确性） 数字化时数据采集点与原始点的数字化时数据采集点与原始点的重合重合程度，一般要求对点误差小于程度，一般要求对点误差小于0.1mm0.1mm。4 4）数字化限差数字化限差 包括：采点密度（包括：采点密度（0.2mm0.2mm）、）、接边误差（接边误差（0.02mm0.02mm）、）、接合距离接合距离(0.02mm)(
46、0.02mm)、悬挂距离悬挂距离(0.007mm)(0.007mm)等。等。5 5）数据的精度检查）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直线地物和独立地物，误差小于，误差小于0.2mm，对曲线地物和水系对曲线地物和水系，误差小于，误差小于0.3mm，对边界模糊的要素对边界模糊的要素应小于应小于0.5mm。3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量返回返回地理信息系统原理GIS 数字高程模型数字高程模型(Digital Elevation Model),简称简称DEM。它是用一组有序它是用一组有序数值阵列形式表示
47、地数值阵列形式表示地 面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。可由此派生。 一般认为一般认为,DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡坡度、坡向、坡度变化向、坡度变化率等因子率等因子 在内的线性和非线性组合的空间分布，其中在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡 度、坡向及坡度变化度、坡向及坡
48、度变化率等地貌特性可在率等地貌特性可在DEM的基础上派生。的基础上派生。四、数据处理中数据质量的评价四、数据处理中数据质量的评价地理信息系统原理GIS四、数据处理中数据质量的评价四、数据处理中数据质量的评价 主要受主要受原始资料的精度原始资料的精度( (采样密度、测量误差、地形类采样密度、测量误差、地形类别、控制点等别、控制点等) )和和内插的精度内插的精度( (内插方法、地形类型、原始内插方法、地形类型、原始数据的密度等数据的密度等) )的影响。的影响。 DEMDEM的内插精度主要受原始采样点的采样密度的影响，的内插精度主要受原始采样点的采样密度的影响，与不同的插值方法的关系不很大。但在与不
49、同的插值方法的关系不很大。但在DEMDEM精度评定的标精度评定的标准方面、地貌逼真度方面、准方面、地貌逼真度方面、DEMDEM的粗差探测等方面仍没有的粗差探测等方面仍没有得到圆满的解决。得到圆满的解决。 目前目前, ,对对DEMDEM精度的评价常采用精度的评价常采用原始等高线原始等高线与与再生等高再生等高线叠合线叠合评价的方法。评价的方法。1 1、数字高程模型、数字高程模型(DEM)(DEM)的精度的精度原始等高线原始等高线DEMDEM重新生成等高线重新生成等高线原始等高线与原始等高线与重新生成等高线重新生成等高线叠加叠加内插内插自动追踪自动追踪3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量
50、地理信息系统原理GIS2 2、矢量数据栅格化的误差矢量数据栅格化的误差包括包括属性误差属性误差和和几何误差几何误差两种。两种。 在矢量数据转换为栅格数据后，栅格数据中的每个象元只在矢量数据转换为栅格数据后，栅格数据中的每个象元只含有一个属性数据值，它是象元内多种属性的一种概括。象含有一个属性数据值，它是象元内多种属性的一种概括。象元越大，属性误差越大。元越大，属性误差越大。 几何误差是指在矢量数据转换成栅格数据后所引起的几何误差是指在矢量数据转换成栅格数据后所引起的位置位置的误差的误差，以及由位置误差引起的，以及由位置误差引起的长度、面积、拓扑匹配长度、面积、拓扑匹配等的等的误差。几何误差的大