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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 空空间间数据的地数据的地理参照系和控制基理参照系和控制基础础 3-3-3 3 空空间间数据的分数据的分类类和和编码编码 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、地理空一、地理空间间的定的定义义二、地理空间的数学建构二、地理空间的数学建构三、地理参
2、照系三、地理参照系四、四、GISGIS的地理基础的地理基础五、地五、地图图投影投影一、空一、空间间数据的数据的组织组织二、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统原
3、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 GIS GIS的数据质量是指的数据质量是指GISGIS中
4、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数据质量的目的和意义数据质量的目的和
5、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、修验证、修改、编辑改、编辑等处理。等处理。地理信息系统原理GIS3-2 3-2 空空间间数据的地理参照系和控制基数据的地理参照系和控制基础础一、地理空一、地理空间间（Geographic SpaceGeographic Space）的定）的定义义 指物指物质质、能量、信息的存在形式在形、能量、信息的存在形式在形态态、结结构构过过程、功能关系上的分程、功能关系上的分布方式和格局及其在布方式和格局及其在时间时间上的延上的延续续，具体包括地球上大气圈、水
6、圈、生物，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）相相对对空空间间:是具有空是具有空间间属性特征的属性特征的实实体的集合，由不同体的集合，由不同实实体之体之间间的的空空间间关系关系组组成。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包包括括海海洋洋底底部部、高高山山、高高原原
7、在在内内的的固固体体地地球球表表面面，起起伏伏不不定定，难难以用一个以用一个简洁简洁的数学式描述。的数学式描述。3-2 3-2 地理参照系和控制基地理参照系和控制基础础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延伸到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。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
8、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-三轴椭球体三轴椭球体。3 3、椭球体模型、椭球体模型abc返回
9、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地理参照系和控制基础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
10、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
11、GIS四、四、GISGIS的地理基础的地理基础-控制基控制基础础各种各种GISGIS的数据源、服的数据源、服务务目的和各自特征可以不同，目的和各自特征可以不同，但但均有均有自身自身统统一一的地理基的地理基础础。3-2 3-2 地理参照系和控制基地理参照系和控制基础础3 3、统统一的地一的地图图投影系投影系统统的意义的意义：为为地理信息系地理信息系统选择统选择和和设计设计一种或几种适用的地一种或几种适用的地图图投影系投影系统统和网格坐和网格坐标标系系统统，为为各种地理信息的各种地理信息的输输入、入、输输出及匹配出及匹配处处理理提供一个提供一个统统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能一的定位
12、框架，使各种来源的地理信息和数据能够够具有共同的地理基具有共同的地理基础础，并在，并在这这个基个基础础上反映出它上反映出它们们的地理位置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
13、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、地五、地图图投影投影 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地理参照系和控制基础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）（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
14、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）所所配配置置的的投投影影系系统统应应与与相相应应比比例例尺尺的的国国家家基基本本图图（基基本本比比例例尺尺地地形形图图，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）系系统统一一般般只只考考虑虑至至多多采采用用两两种种投投影影系系统统，一一种种应应用用于于大大比比例例尺尺的
15、的数数据据处理与输出、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）所所用用投投影影以以等等角角投投影影为为宜宜。等等角角投投影影-在在一一定定范范围围内内，投投影影面面上上任任何何点点 上上 两两 个个 微微 分分 线线 段段 组组 成成 的的 角角 度度 投投 影影 前前 后后 保保 持持 不不 变变 的的 一一 类类 投投 影影。也也叫叫正正形形投投影影。是是角角度度和和形形状状保保持持正正确确的的投投影影，也也称称正正形形投投影影。等等角角投投影影的的经经纬纬线线正正交交，即即成成9090，图图上上任任意意两两个个方方向向的的夹夹角角与与实实地地相相对对应
16、应的的角角度度相相等等。等等角角投投影影的的缺缺点点是是面面积积变变形形比比其其他他投投影影大大，只只有有在在小小面面积积内内可可保保持持形状和实际相似。用等角投影编制的地图有航海图、洋流图等。形状和实际相似。用等角投影编制的地图有航海图、洋流图等。4 4）所用投影所用投影应应能与能与网格坐网格坐标标系系统统相适相适应应，即所采用的网格系，即所采用的网格系统统（特（特别别是是一一级级网格）在投影网格）在投影带带中中应应保持完整保持完整。3-2 3-2 地理参照系和控制基地理参照系和控制基础础地理信息系统原理GIS3 3、我国、我国GISGIS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
17、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)、我我国国基基本本比比例例尺尺地地形形图图(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 1：100100万万外外均均采采用用高高斯斯克克吕吕格格投投影影为地理基础；为地理基础；2)2)、我我国国1：100万万地地形形图图采采用用了了Lambert投投影影，其其分分幅幅原原则则与与国国际际地地理理学学会规定的全球统一使用的
18、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)、我我国国大大部部分分省省区区图图以以及及大大多多数数比比例例尺尺的的地地图图也也多多采采用用LambertLambert投投影影和和属属于同一投影系统的于同一投影系统的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
19、控制基地理参照系和控制基础础地理信息系统原理GIS3-3 3-3 空空间间数据的分数据的分类类和和编码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、空一、空间间数据的数据的组织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（CoverageCoverage）。）。1、空间数据分层方法：、空间数据分层方法：1 1）专题分层）专题分层每每个个
20、图图层层对对应应一一个个专专题题，包包含含某某一一种种或或某某一一类类数数据据。如如地地貌貌层层、水水系系层层、道道路路层、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）地面垂直高度分层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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码编码地理信息系统原理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
21、示、分析管理、查询、显示、分析等。等。1 1）空空间间数数据据分分为为若若干干数数据据层层后后，对对所所有有空空间间数数据据的的管管理理就就简简化化为为对对各各数数据据层层的的管管理理，而而一一个个数数据据层层的的数数据据结结构构往往往往比比较较单单一一，数数据据量量也相对较小，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）对对分分层层的的空空间间数数据据进进行行查查询询时时，不不需需要要对对所所有有空空间间数数据据进进行行查查询询，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；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）分分层层后后的的空空间间数数
22、据据，由由于于便便于于任任意意选选择择需需要要显显示示的的图图层层，因因而而增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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码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 空空间间数据的分数据的分类类
23、和和编码编码 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
24、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
25、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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码编码资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程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 空空间间数据的分数据的分类类和和编码编码资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘地理信息系统原理GIS5
26、5、标识码示例标识码示例3-3 3-3 空空间间数据的分数据的分类类和和编码编码C1492资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程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：、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
27、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（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
28、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地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘三、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、手工矢量数字化、手工矢量数字化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地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所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
29、字化手工数字化资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程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地理信息资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光盘系统实习教程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 3.4 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
30、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
31、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
32、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。键盘输键盘输入入错误错误，漏，漏输输数据或属性数据或属性错误错误分分类类、编码编码等。等。3.4 3.4 空间数据的采集空间数据的采集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）通通过过图图形形实实体体与
33、与其其属属性性的的联联合合显显示示，发发现现数数字字化化中中的的遗遗漏漏、重重复复、不不匹匹配配等等错错误；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
34、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）对对于于属属性性数数据据还还可可编编写写检检核核程程序序，如如有有无无字字符符代代替替了了数数字字，数数字字是是否否超超出出了了范范围，等等；围，等等；8）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
35、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
36、：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、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
37、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地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程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地理信息系统实习教程所配光盘资料来源于张超主编的地理信息系统实习教程所配光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
38、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（识别分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素）误差）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，某些地理属性没有明没有明显边界显边界引起的误差（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贮有效位有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）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
39、、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
40、，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。逻逻辑辑关关系系下下的的误误差差传传播播正正处处于于研研究究中中，需需要要借借用用信信息息论论，模模糊糊数数学学、人人工工智智能能、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
41、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 某某些些类类型型的的错错误误可可以以用用计计算算机机软软件件自自动动发发现现，数数据据中中不不符符合合要要求求的的数数据据项项的的百百分分率率或或平平均均质质量量等等级级也也可可由由计计算算机机软软件件算算出出。此此外外，还还可可检检测测文文件件格格式式是是否否符符合合规规范、编码是否正确、数据是否超出范围等。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
42、数据法）（地理相关法和元数据法）指指通通过过外外部部知知识识或或信信息息进进行行推推理理来来确确定定空空间间数数据据的的质质量量的的方方法法。用用于于推推理理的的外外部部知知识识或或信信息息如如用用途途、数数据据历历史史记记录录、数数据据源源的的质质量量、数数据据生生产产的的方方法法、误误差差传传递递模型等。模型等。3 3、非定量描述法、非定量描述法通通过过对对数数据据质质量量的的各各组组成成部部分分的的评评价价结结果果进进行行的的综综合合分分析析来来确确定定数数据据的的总总体体质质量量的方法。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
43、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）自动回归法由由于于跟跟踪踪数数字字化化不不仅仅是是一一个个随随机机序序列列，而而且且是是一一个个时时间间序序列列，因因此此可可用用数数理理统统计计中中的的时时间间序序列列分分析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。除了几何精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
44、、完整性、逻辑一致性等也可用对比度外，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。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）数字化设备的选用）数字化设备的选用根根据据手手扶扶数数字字化化仪仪、扫扫描描仪仪等等设设备备的的分分辨辨率率和和精精度度等等有有关关参参数数的的进进行行挑挑选选，这这些些参参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
45、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）数字化限差包包括括：采采点点密密度度（0.2mm0.2mm）、接接边边误误差差（0.02mm0.02mm）、接接合合距距离离(0.02mm)(0.02mm)、悬悬挂挂距距离离(0.007mm)(0.007mm)等。等。5 5）数据的精度检查）数据的精度检查 输输出出图图与与原原始始图图之之间间的的点点位位误误差差，一一般般要要求求对对直直线线地地物物和和独独立立地地物物，误误差差小小于
46、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(DigitalElevationModel),简称简称DEM。它是用一组有它是用一组有序数值阵列形式表示地序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(DigitalTerrainModel，简称，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。均可由此派生。一般认为
47、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、坡向、坡度、坡向、坡度变化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是零是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在性可在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主要要受受原原始始资资料料的的精精度度(采采样样密密度度、测
48、测量量误误差差、地地形形类类别别、控控制制点点等等)和和内内插插的的精精度度(内内插插方方法法、地地形形类类型型、原原始始数据的密度等数据的密度等)的影响。的影响。DEMDEM的的内内插插精精度度主主要要受受原原始始采采样样点点的的采采样样密密度度的的影影响响，与与不不同同的的插插值值方方法法的的关关系系不不很很大大。但但在在DEMDEM精精度度评评定定的的标标准准方方面面、地地貌貌逼逼真真度度方方面面、DEMDEM的的粗粗差差探探测测等等方方面面仍仍没没有有得到圆满的解决。得到圆满的解决。目目前前,对对DEMDEM精精度度的的评评价价常常采采用用原原始始等等高高线线与与再再生生等等高高线叠合
49、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。在在矢矢量量数数据据转转换换为为栅栅格格数数据据后后，栅栅格格数数据据中中的的每每个个象象元元只只含含有有一一个个属属性性数数据据值值，它它是是象象元元内内多多种种属属性性的的一一种种概
50、概括括。象象元越大，属性误差越大。元越大，属性误差越大。几几何何误误差差是是指指在在矢矢量量数数据据转转换换成成栅栅格格数数据据后后所所引引起起的的位位置置的的误误差差，以以及及由由位位置置误误差差引引起起的的长长度度、面面积积、拓拓扑扑匹匹配配等等的的误差。几何误差的大小与象元的大小误差。几何误差的大小与象元的大小成正比。成正比。其其中中矢矢量量数数据据表表示示的的多多边边形形网网用用象象元元逼逼近近时时会会产产生生较较严严重重的拓扑匹配问题。的拓扑匹配问题。ABC3.5 GIS3.5 GIS的数据质量的数据质量行政区划行政区划B B A A 误差分析的一种方法误差分析的一种方法：假设存在一