第3章空間數(shù)據(jù)的采集與質(zhì)量控制課件

第3章空間數(shù)據(jù)的

采集與質(zhì)量控制第3章空間數(shù)據(jù)的

采集與質(zhì)量控制主要內(nèi)容3.1概述3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼3.4空間數(shù)據(jù)的采集3.5

GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量主要內(nèi)容3.1概述3.1概述現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源?如何采集?質(zhì)量如何?3.1概述現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測3.1概述一、數(shù)據(jù)源地圖數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)，文本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)，多媒體數(shù)據(jù)，已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)二、數(shù)據(jù)采集將現(xiàn)有的上述類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GIS可以處理與接收的數(shù)字形式，通常要經(jīng)過驗證、修改、編輯等處理。三、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量是指GIS中空間數(shù)據(jù)(幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù))的可靠性，通常用空間數(shù)據(jù)的誤差來度量。誤差是指數(shù)據(jù)與真值的偏離。研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對于評定GIS的算法、減少GIS設計與開發(fā)的盲目性都具有重要意義。精度越高，代價越大。GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對保證GIS產(chǎn)品的可靠性有重要意義。3.1概述一、數(shù)據(jù)源3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學建構(gòu)最自然的面包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，起伏不定，難以用一個簡潔的數(shù)學式描述。相對抽象的面，即大地水準面假設一個當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準面?？捎盟疁蕛x完成地球自然表面上任一點的高程測量。但地球的重力方向處處不同，處處與重力方向垂直的大地水準面顯然不可能是一個十分規(guī)則的表面，且不能用簡單的數(shù)學公式來表達，因此，大地水準面不能作為測量成果的計算面。橢球體模型為了測量成果計算的需要，選用一個同大地體相近的、可以用數(shù)學方法來表達的旋轉(zhuǎn)橢球來代替地球---三軸橢球體。abc3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學建構(gòu)abc3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系經(jīng)緯度坐標系（地理坐標）對空間定位有利，但難以進行距離、方向、面積量算。笛卡兒平面坐標系便于量算和進一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。高程系統(tǒng)描述空間點在垂直高度上的特性--高程——由高程基準面起算的地面點的高度。1956年黃海高程系，1985年國家高程基準地圖投影橢球體模型3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系地圖投影橢球體模型3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)三、GIS的地理基礎(chǔ)--控制基礎(chǔ)各種GIS的數(shù)據(jù)源、服務目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)。地理基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)統(tǒng)一的地理格網(wǎng)坐標系統(tǒng)（地理參照系）統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)三、GIS的地理基礎(chǔ)--控制基礎(chǔ)3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)四、GIS與地圖投影的關(guān)系

地理基礎(chǔ)(地圖投影)數(shù)據(jù)輸出（具有相應投影的地圖）數(shù)據(jù)獲?。ú煌队暗牡貓D）數(shù)據(jù)標準化預處理（按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)存儲（統(tǒng)一的坐標基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)處理（投影轉(zhuǎn)換）數(shù)據(jù)應用（檢索查詢、覆蓋分析等）3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)四、GIS與地圖投影的關(guān)系地理3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)五、GIS中地圖投影設計與配置的一般原則所配置的投影系統(tǒng)應與相應比例尺的國家基本圖（基本比例尺地形圖，基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致。系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種應用于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸出、輸入，另一種服務于小比例尺。所用投影以等角投影為宜。所用投影應能與網(wǎng)格坐標系統(tǒng)相適應，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)（特別是一級網(wǎng)格）在投影帶中應保持完整。3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)五、GIS中地圖投影設計與配置的3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)六、我國GIS常用的地圖投影配置我國基本比例尺地形圖(1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5、1：1萬、1：5000),除1：100萬外均采用高斯—克呂格投影為地理基礎(chǔ)；我國1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學會規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。我國大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影(正軸等面積割圓錐投影)；

Lambert投影中，地球表面上兩點間的最短距離(即大圓航線)表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中空間分析量度的正確實施。3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)六、我國GIS常用的地圖投影配置3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼一、空間數(shù)據(jù)的組織分層區(qū)域分塊空間數(shù)據(jù)庫GIS應用大范圍地理區(qū)域合理組織面向?qū)ο蠼M織矩形分塊經(jīng)緯度分塊3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼一、空間數(shù)據(jù)的組織分層區(qū)域分塊3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼二、地理數(shù)據(jù)的分層

空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層（Coverage）。1、空間數(shù)據(jù)分層方法：專題分層每個圖層對應一個專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。時間序列分層即把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。地面垂直高度分層把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。Z時間序列專題分層3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼二、地理數(shù)據(jù)的分層Z時間序列專3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼分類、編碼點、線、面特征碼、坐標信息世界3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼分類、三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼1.屬性數(shù)據(jù)編碼在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示密切有關(guān)的。例如，道路的等級、類型等，決定著道路符號的形狀、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把這部分屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理起來。編碼是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。代碼是一個或一組有序的易于被計算機或人識別與處理的符號，是計算機鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼的基礎(chǔ)。三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼1.屬性數(shù)據(jù)編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼2.分類編碼分類是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程。分類是人類思維所固有的一種活動，是認識事物的一種方法。分類的基本原則：科學性、系統(tǒng)性、可擴性、實用性、兼容性、穩(wěn)定性、不受比例尺限制、靈活性三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼2.分類編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼3、分類碼和標識碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼3、分類碼和標識碼分類碼示例分類碼示例標識碼示例標識碼示例一、輸入前準備1、

資料準備，區(qū)域標定基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)的確定數(shù)據(jù)分類項目的確定數(shù)據(jù)標準的準確性的確定2、進行三個統(tǒng)一：即確定投影、比例尺、分類分級編碼3、所用軟件的檢查、試用菜單準備及其它輔助工作。4、硬件檢查。5、精度試驗。6、試驗，樣區(qū)、單項試驗。3.4空間數(shù)據(jù)的采集一、輸入前準備3.4空間數(shù)據(jù)的采集3.4空間數(shù)據(jù)的采集二、幾何圖形數(shù)據(jù)的采集手工數(shù)字化數(shù)字化儀數(shù)字化掃描數(shù)字化解析測圖法已有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入3.4空間數(shù)據(jù)的采集二、幾何圖形數(shù)據(jù)的采集掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖屏幕跟蹤矢量化矢量圖合成、接邊矢量圖編輯紙質(zhì)地圖空間數(shù)據(jù)庫掃描數(shù)字化流程掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖屏幕跟蹤矢量化矢量圖合成、接邊矢量屏幕跟蹤矢量化流程準備掃描圖像柵格圖像配準新建數(shù)字化圖層屏幕跟蹤矢量化地圖選擇投影和單位輸入控制點編輯控制點屏幕跟蹤矢量化流程準備掃描圖像柵格圖像配準新建數(shù)字化圖層屏幕三、屬性數(shù)據(jù)采集1、鍵盤，人機對話方式2、程序批量輸入。a1a2001002001002程序空間數(shù)據(jù)庫四、屬性和幾何數(shù)據(jù)的連接1、可手工輸入2、由系統(tǒng)自動生成(如用順序號代表標識符)標識碼屬性數(shù)據(jù)幾何數(shù)據(jù)3.4空間數(shù)據(jù)的采集三、屬性數(shù)據(jù)采集1、鍵盤，人機對話方式a1a20010020五、空間數(shù)據(jù)的編輯和檢核1、空間數(shù)據(jù)輸入的誤差1）幾何數(shù)據(jù)的不完整或重復。2）幾何數(shù)據(jù)的位置不正確。3）比例尺不正確。4）變形。5）幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接有誤。6）屬性數(shù)據(jù)錯誤、不完整。鍵盤輸入錯誤，漏輸數(shù)據(jù)或?qū)傩藻e誤分類、編碼等。2.空間數(shù)據(jù)的檢查1）通過圖形實體與其屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復、不匹配等錯誤；2）在屏幕上用地圖要素對應的符號顯示數(shù)字化的結(jié)果，對照原圖檢查錯誤；3）把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯漏；4）對等高線，通過確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來檢查高程的賦值是否正確；5）對于面狀要素，可在建立拓撲關(guān)系時，根據(jù)多邊形是否閉合來檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點的匹配來檢查等；6）對于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查，也可打印出來檢查；7）對于屬性數(shù)據(jù)還可編寫檢核程序，如有無字符代替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等8）對于圖紙變形引起的誤差，應使用幾何糾正來進行處理。3.4空間數(shù)據(jù)的采集五、空間數(shù)據(jù)的編輯和檢核3.4空間數(shù)據(jù)的采集1、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量1）位置（幾何）精度：如數(shù)學基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的誤差。2)屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3)邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點匹配精度、拓撲關(guān)系的正確性等，由幾何或?qū)傩哉`差也會引起邏輯誤差。4)完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性，數(shù)據(jù)層完整性，檢驗完整性等。5)現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的采集時間、數(shù)據(jù)的更新時間等。一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3.5

GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量1、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3.5GIS的邏輯誤差資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)實習教程》所配光盤邏輯誤差資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)實習教程》所配光盤2、誤差產(chǎn)生的主要原因具體分析原因一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容2、誤差產(chǎn)生的主要原因具體分析原因一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3、誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集

實測誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識別要素）誤差）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)字化過程中操作員和設備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差（地類界）

數(shù)據(jù)存貯

數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計算機字長引起，單精度、雙精度類型）空間精度不能滿足數(shù)據(jù)操作

類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起）多層數(shù)據(jù)疊加誤差多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形）各種內(nèi)插引起的誤差

數(shù)據(jù)輸出比例尺誤差、輸出設備誤差、媒質(zhì)不穩(wěn)定（如圖紙伸縮）成果使用

用戶錯誤理解信息、不正確使用信息一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3、誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集實測誤差，地圖制圖誤4、誤差傳播

誤差傳播可分為三類：1）代數(shù)（算術(shù)）關(guān)系如差、倍數(shù)、線性關(guān)系，有一套成熟的經(jīng)典測量誤差理論處理。2）邏輯關(guān)系a、布爾邏輯關(guān)系：GIS中存在大量的邏輯運算，如

疊置分析。b、不精確推理關(guān)系：如專家系統(tǒng)中的不精確推理。邏輯關(guān)系下的誤差傳播正處于研究中，需要借用信息論，模糊數(shù)學、人工智能、專家系統(tǒng)等學科有望解決。一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容4、誤差傳播誤差傳播可分為三類：一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容二、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法

1、直接評價法1）用計算機程序自動檢測某些類型的錯誤可以用計算機軟件自動發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中不符合要求的數(shù)據(jù)項的百分率或平均質(zhì)量等級也可由計算機軟件算出。此外，還可檢測文件格式是否符合規(guī)范、編碼是否正確、數(shù)據(jù)是否超出范圍等。2）隨機抽樣檢測

2、間接評價法-----（地理相關(guān)法和元數(shù)據(jù)法）指通過外部知識或信息進行推理來確定空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量的方法。用于推理的外部知識或信息如用途、數(shù)據(jù)歷史記錄、數(shù)據(jù)源的質(zhì)量、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方法、誤差傳遞模型等。3、非定量描述法通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的各組成部分的評價結(jié)果進行的綜合分析來確定數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量的方法。二、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法1、直接評價法三、數(shù)字化的誤差評價和質(zhì)量控制1）自動回歸法由于跟蹤數(shù)字化不僅是一個隨機序列，而且是一個時間序列，因此可用數(shù)理統(tǒng)計中的時間序列分析法來確定數(shù)字化的誤差。2）ε－Band法該方法適用于任何類型的GIS數(shù)據(jù)，關(guān)鍵是如何給出合理的ε值。1、評價數(shù)字化誤差的方法3）對比法把數(shù)字化后的數(shù)據(jù)，用繪圖機繪出，與原圖疊合，選擇明顯地物點進行量測，以確定誤差。除了幾何精度外，屬性精度、完整性、邏輯一致性等也可用對比法進行對照檢查。ε－Band三、數(shù)字化的誤差評價和質(zhì)量控制1）自動回歸法1、評價數(shù)字化誤2、數(shù)字化過程中的質(zhì)量控制1）數(shù)字化預處理工作：包括對原始地圖、表格等的整理、清繪。2）數(shù)字化設備的選用：根據(jù)手扶數(shù)字化儀、掃描儀等設備的分辨率和精度等有關(guān)參數(shù)的進行挑選，這些參數(shù)不應低于設計的數(shù)據(jù)精度要求。3）數(shù)字化對點精度（準確性）：數(shù)字化時數(shù)據(jù)采集點與原始點的重合程度，一般要求對點誤差小于0.1mm。4）數(shù)字化限差：包括：采點密度（0.2mm）、接邊誤差（0.02mm）、接合距離(0.02mm)、懸掛距離(0.007mm)等。5）數(shù)據(jù)的精度檢查：輸出圖與原始圖之間的點位誤差，一般要求對直線地物和獨立地物，誤差小于0.2mm，對曲線地物和水系，誤差小于0.3mm，對邊界模糊的要素應小于0.5mm。三、數(shù)字化的誤差評價和質(zhì)量控制2、數(shù)字化過程中的質(zhì)量控制1）數(shù)字化預處理工作：包括對原始四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價

主要受原始資料的精度(采樣密度、測量誤差、地形類別、控制點等)和內(nèi)插的精度(內(nèi)插方法、地形類型、原始數(shù)據(jù)的密度等)的影響。

DEM的內(nèi)插精度主要受原始采樣點的采樣密度的影響，與不同的插值方法的關(guān)系不很大。但在DEM精度評定的標準方面、地貌逼真度方面、DEM的粗差探測等方面仍沒有得到圓滿的解決。目前,對DEM精度的評價常采用原始等高線與再生等高線疊合評價的方法。1、數(shù)字高程模型(DEM)的精度原始等高線DEM重新生成等高線原始等高線與重新生成等高線疊加內(nèi)插自動追蹤四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價主要受原始資料的精度2、矢量數(shù)據(jù)柵格化的誤差屬性誤差：在矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)后，柵格數(shù)據(jù)中的每個象元只含有一個屬性數(shù)據(jù)值，它是象元內(nèi)多種屬性的一種概括。象元越大，屬性誤差越大。幾何誤差：是指在矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)后所引起的位置的誤差，以及由位置誤差引起的長度、面積、拓撲匹配等的誤差。幾何誤差的大小與象元的大小成正比。誤差分析的一種方法：假設存在一幅理想的矢量地圖，圖上不同屬性的制圖單元由很細的線分開；對理想地圖進行觀測采樣得到一幅具有規(guī)則格網(wǎng)的柵格地圖，把這兩幅圖進行疊置比較。ABC行政區(qū)劃BA四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價2、矢量數(shù)據(jù)柵格化的誤差屬性誤差：在矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)后3、多邊形疊置產(chǎn)生的誤差

行政區(qū)劃街區(qū)線高度相關(guān)：+統(tǒng)計獨立性：土地利用行政區(qū)劃四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價1）拓撲匹配誤差多邊形疊置往往是不同類型的地圖、不同的圖層，甚至是不同比例尺的地圖進行疊置，因此，同一條邊界線往往是不同的數(shù)據(jù)，這樣在疊置時必然會出現(xiàn)一系列無意義的多邊形。所疊置的多邊形的邊界越精確，越容易產(chǎn)生無意義的多邊形。這就是拓撲匹配誤差。多邊形疊置所形成的多邊形的數(shù)量與原多邊形邊界的復雜程度有關(guān)。如果多邊形之間具有統(tǒng)計獨立性時，產(chǎn)生中等數(shù)量的多邊形；如果是高度相關(guān)的，則產(chǎn)生大量無意義的多邊形。-----需要合并無意義的多邊形3、多邊形疊置產(chǎn)生的誤差行政區(qū)劃街區(qū)線高度相關(guān)：+統(tǒng)計獨立3、多邊形疊置產(chǎn)生的誤差

四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價2）幾何誤差：新邊界可能會偏離已制圖的邊界位置（或真實位置）。為了保證人們習慣上認為重要的邊界線的精度，如境界、河流、主要道路等，處理時應對這些邊界上的點加權(quán)使他們能盡可能地不被移動。3）屬性誤差：實際上每個進行疊置的多邊形本身的屬性就是有誤差的，因為屬性值是分類的結(jié)果(如把植被分為不同的類別)，而分類就會產(chǎn)生誤差。多幅圖的疊置會使誤差急劇增加，以至使疊置出的結(jié)果不可信。

3、多邊形疊置產(chǎn)生的誤差四、數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價2）幾第3章結(jié)束第3章結(jié)束第3章空間數(shù)據(jù)的

采集與質(zhì)量控制第3章空間數(shù)據(jù)的

采集與質(zhì)量控制主要內(nèi)容3.1概述3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼3.4空間數(shù)據(jù)的采集3.5

GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量主要內(nèi)容3.1概述3.1概述現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源?如何采集?質(zhì)量如何?3.1概述現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測3.1概述一、數(shù)據(jù)源地圖數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)，文本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)，多媒體數(shù)據(jù)，已有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)二、數(shù)據(jù)采集將現(xiàn)有的上述類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GIS可以處理與接收的數(shù)字形式，通常要經(jīng)過驗證、修改、編輯等處理。三、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量是指GIS中空間數(shù)據(jù)(幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù))的可靠性，通常用空間數(shù)據(jù)的誤差來度量。誤差是指數(shù)據(jù)與真值的偏離。研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對于評定GIS的算法、減少GIS設計與開發(fā)的盲目性都具有重要意義。精度越高，代價越大。GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對保證GIS產(chǎn)品的可靠性有重要意義。3.1概述一、數(shù)據(jù)源3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學建構(gòu)最自然的面包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，起伏不定，難以用一個簡潔的數(shù)學式描述。相對抽象的面，即大地水準面假設一個當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準面。可用水準儀完成地球自然表面上任一點的高程測量。但地球的重力方向處處不同，處處與重力方向垂直的大地水準面顯然不可能是一個十分規(guī)則的表面，且不能用簡單的數(shù)學公式來表達，因此，大地水準面不能作為測量成果的計算面。橢球體模型為了測量成果計算的需要，選用一個同大地體相近的、可以用數(shù)學方法來表達的旋轉(zhuǎn)橢球來代替地球---三軸橢球體。abc3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學建構(gòu)abc3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系經(jīng)緯度坐標系（地理坐標）對空間定位有利，但難以進行距離、方向、面積量算。笛卡兒平面坐標系便于量算和進一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。高程系統(tǒng)描述空間點在垂直高度上的特性--高程——由高程基準面起算的地面點的高度。1956年黃海高程系，1985年國家高程基準地圖投影橢球體模型3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系地圖投影橢球體模型3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)三、GIS的地理基礎(chǔ)--控制基礎(chǔ)各種GIS的數(shù)據(jù)源、服務目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)。地理基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)統(tǒng)一的地理格網(wǎng)坐標系統(tǒng)（地理參照系）統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)三、GIS的地理基礎(chǔ)--控制基礎(chǔ)3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)四、GIS與地圖投影的關(guān)系

地理基礎(chǔ)(地圖投影)數(shù)據(jù)輸出（具有相應投影的地圖）數(shù)據(jù)獲?。ú煌队暗牡貓D）數(shù)據(jù)標準化預處理（按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)存儲（統(tǒng)一的坐標基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)處理（投影轉(zhuǎn)換）數(shù)據(jù)應用（檢索查詢、覆蓋分析等）3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)四、GIS與地圖投影的關(guān)系地理3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)五、GIS中地圖投影設計與配置的一般原則所配置的投影系統(tǒng)應與相應比例尺的國家基本圖（基本比例尺地形圖，基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致。系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種應用于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸出、輸入，另一種服務于小比例尺。所用投影以等角投影為宜。所用投影應能與網(wǎng)格坐標系統(tǒng)相適應，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)（特別是一級網(wǎng)格）在投影帶中應保持完整。3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)五、GIS中地圖投影設計與配置的3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)六、我國GIS常用的地圖投影配置我國基本比例尺地形圖(1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5、1：1萬、1：5000),除1：100萬外均采用高斯—克呂格投影為地理基礎(chǔ)；我國1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學會規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。我國大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影(正軸等面積割圓錐投影)；

Lambert投影中，地球表面上兩點間的最短距離(即大圓航線)表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中空間分析量度的正確實施。3.2地理參照系和控制基礎(chǔ)六、我國GIS常用的地圖投影配置3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼一、空間數(shù)據(jù)的組織分層區(qū)域分塊空間數(shù)據(jù)庫GIS應用大范圍地理區(qū)域合理組織面向?qū)ο蠼M織矩形分塊經(jīng)緯度分塊3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼一、空間數(shù)據(jù)的組織分層區(qū)域分塊3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼二、地理數(shù)據(jù)的分層

空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層（Coverage）。1、空間數(shù)據(jù)分層方法：專題分層每個圖層對應一個專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。時間序列分層即把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。地面垂直高度分層把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)層。Z時間序列專題分層3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼二、地理數(shù)據(jù)的分層Z時間序列專3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼分類、編碼點、線、面特征碼、坐標信息世界3.3空間數(shù)據(jù)的分類和編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼分類、三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼1.屬性數(shù)據(jù)編碼在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示密切有關(guān)的。例如，道路的等級、類型等，決定著道路符號的形狀、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把這部分屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理起來。編碼是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。代碼是一個或一組有序的易于被計算機或人識別與處理的符號，是計算機鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼的基礎(chǔ)。三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼1.屬性數(shù)據(jù)編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼2.分類編碼分類是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程。分類是人類思維所固有的一種活動，是認識事物的一種方法。分類的基本原則：科學性、系統(tǒng)性、可擴性、實用性、兼容性、穩(wěn)定性、不受比例尺限制、靈活性三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼2.分類編碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼3、分類碼和標識碼三、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼3、分類碼和標識碼分類碼示例分類碼示例標識碼示例標識碼示例一、輸入前準備1、

資料準備，區(qū)域標定基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)的確定數(shù)據(jù)分類項目的確定數(shù)據(jù)標準的準確性的確定2、進行三個統(tǒng)一：即確定投影、比例尺、分類分級編碼3、所用軟件的檢查、試用菜單準備及其它輔助工作。4、硬件檢查。5、精度試驗。6、試驗，樣區(qū)、單項試驗。3.4空間數(shù)據(jù)的采集一、輸入前準備3.4空間數(shù)據(jù)的采集3.4空間數(shù)據(jù)的采集二、幾何圖形數(shù)據(jù)的采集手工數(shù)字化數(shù)字化儀數(shù)字化掃描數(shù)字化解析測圖法已有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入3.4空間數(shù)據(jù)的采集二、幾何圖形數(shù)據(jù)的采集掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖屏幕跟蹤矢量化矢量圖合成、接邊矢量圖編輯紙質(zhì)地圖空間數(shù)據(jù)庫掃描數(shù)字化流程掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖屏幕跟蹤矢量化矢量圖合成、接邊矢量屏幕跟蹤矢量化流程準備掃描圖像柵格圖像配準新建數(shù)字化圖層屏幕跟蹤矢量化地圖選擇投影和單位輸入控制點編輯控制點屏幕跟蹤矢量化流程準備掃描圖像柵格圖像配準新建數(shù)字化圖層屏幕三、屬性數(shù)據(jù)采集1、鍵盤，人機對話方式2、程序批量輸入。a1a2001002001002程序空間數(shù)據(jù)庫四、屬性和幾何數(shù)據(jù)的連接1、可手工輸入2、由系統(tǒng)自動生成(如用順序號代表標識符)標識碼屬性數(shù)據(jù)幾何數(shù)據(jù)3.4空間數(shù)據(jù)的采集三、屬性數(shù)據(jù)采集1、鍵盤，人機對話方式a1a20010020五、空間數(shù)據(jù)的編輯和檢核1、空間數(shù)據(jù)輸入的誤差1）幾何數(shù)據(jù)的不完整或重復。2）幾何數(shù)據(jù)的位置不正確。3）比例尺不正確。4）變形。5）幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接有誤。6）屬性數(shù)據(jù)錯誤、不完整。鍵盤輸入錯誤，漏輸數(shù)據(jù)或?qū)傩藻e誤分類、編碼等。2.空間數(shù)據(jù)的檢查1）通過圖形實體與其屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復、不匹配等錯誤；2）在屏幕上用地圖要素對應的符號顯示數(shù)字化的結(jié)果，對照原圖檢查錯誤；3）把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯漏；4）對等高線，通過確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來檢查高程的賦值是否正確；5）對于面狀要素，可在建立拓撲關(guān)系時，根據(jù)多邊形是否閉合來檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點的匹配來檢查等；6）對于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查，也可打印出來檢查；7）對于屬性數(shù)據(jù)還可編寫檢核程序，如有無字符代替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等8）對于圖紙變形引起的誤差，應使用幾何糾正來進行處理。3.4空間數(shù)據(jù)的采集五、空間數(shù)據(jù)的編輯和檢核3.4空間數(shù)據(jù)的采集1、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量1）位置（幾何）精度：如數(shù)學基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的誤差。2)屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3)邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點匹配精度、拓撲關(guān)系的正確性等，由幾何或?qū)傩哉`差也會引起邏輯誤差。4)完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性，數(shù)據(jù)層完整性，檢驗完整性等。5)現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的采集時間、數(shù)據(jù)的更新時間等。一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3.5

GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量1、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3.5GIS的邏輯誤差資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)實習教程》所配光盤邏輯誤差資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)實習教程》所配光盤2、誤差產(chǎn)生的主要原因具體分析原因一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容2、誤差產(chǎn)生的主要原因具體分析原因一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3、誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集

實測誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識別要素）誤差）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)字化過程中操作員和設備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差（地類界）

數(shù)據(jù)存貯

數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計算機字長引起，單精度、雙精度類型）空間精度不能滿足數(shù)據(jù)操作

類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起）多層數(shù)據(jù)疊加誤差多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形）各種內(nèi)插引起的誤差

數(shù)據(jù)輸出比例尺誤差、輸出設備誤差、媒質(zhì)不穩(wěn)定（如圖紙伸縮）成果使用

用戶錯誤理解信息、不正確使用信息一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容3、誤差的具體來源階段誤差來源數(shù)據(jù)采集實測誤差，地圖制圖誤4、誤差傳播

誤差傳播可分為三類：1）代數(shù)（算術(shù)）關(guān)系如差、倍數(shù)、線性關(guān)系，有一套成熟的經(jīng)典測量誤差理論處理。2）邏輯關(guān)系a、布爾邏輯關(guān)系：GIS中存在大量的邏輯運算，如

疊置分析。b、不精確推理關(guān)系：如專家系統(tǒng)中的不精確推理。邏輯關(guān)系下的誤差傳播正處于研究中，需要借用信息論，模糊數(shù)學、人工智能、專家系統(tǒng)等學科有望解決。一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容4、誤差傳播誤差傳播可分為三類：一、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容二、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法

1、直接評價法1）用計算機程序自動檢測某些類型的錯誤可以用計算機軟件自動發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中不符合要求的數(shù)據(jù)項的百分率或平均質(zhì)量等級也可由計算機軟件算出。此外，還可檢測文件格式是否符合規(guī)范、編碼是否正確、數(shù)據(jù)是否超出范圍等。2）隨機抽樣檢測

2、間接評價法-----（地理相關(guān)法和元數(shù)據(jù)法）指通過外部知識或信息進行推理來確定空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量的方法。用于推理的外部知識或信息如用途、數(shù)據(jù)歷史記錄、數(shù)據(jù)源的質(zhì)量、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方法、誤差傳遞模型等。3、非定量描述法通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的各組成部分的評價結(jié)果進行的綜合分析來確定數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量的方法。二、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法1、直接評價法三、數(shù)字化的誤差評價和質(zhì)量控制1）自動回歸法由于跟蹤數(shù)字化不僅是一個隨機序列，而且是一個時間序列，因此可用數(shù)理統(tǒng)計中的時間序列分析法來確定數(shù)字化的誤差。2）ε－Band法該方法適用于任何類型的GIS數(shù)據(jù)，關(guān)鍵是如何給出合理的ε值。1、評價數(shù)字化誤差的方法3）對比法把數(shù)字化后的數(shù)據(jù)，用繪圖機繪出，與原圖疊合，選擇明顯地物點進行量測，以確定誤差。除了幾何精度外，屬性精度、完整性、邏輯一致性等也可用對比法進行對照檢查。ε－Band三、數(shù)字化的誤差評價和質(zhì)量控制1）自動回歸法1、評價數(shù)字化誤2、數(shù)字化過程中的質(zhì)量控制1）數(shù)字化預處理工作：包括對原始地圖、表格等的整理、清繪。2）數(shù)字化設備的選用：根據(jù)手扶數(shù)字化儀、掃描儀等設備的分辨率和精度等有關(guān)參數(shù)的進行挑選，這些參數(shù)不應低于設計的數(shù)據(jù)精度要求。3）數(shù)字化對點精度（準確性）：數(shù)字化時數(shù)據(jù)采集點與