GIS課件（2015）第八講 GIS中的數(shù)據(jù)質(zhì)量（3學(xué)時(shí)）

第五章GIS中的數(shù)據(jù)

第六章空間數(shù)據(jù)獲取與處理《地理信息系統(tǒng)》第八講思考題1、描述地理實(shí)體本身的大小、名稱等的數(shù)據(jù)為：（）A．屬性數(shù)據(jù)B．幾何數(shù)據(jù)C．關(guān)系數(shù)據(jù)D．統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2、theProjectionofAzimuth是指

。3、從圖中可以看出什么？本講提要第五章GIS中的數(shù)據(jù)第一節(jié)數(shù)據(jù)涵義與數(shù)據(jù)類型（二）第二節(jié)數(shù)據(jù)的測(cè)量尺度第三節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量第四節(jié)空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)第六章空間數(shù)據(jù)獲取與處理第一節(jié)地圖數(shù)字化

第一節(jié)

數(shù)據(jù)涵義與數(shù)據(jù)類型GIS第五章GIS中的數(shù)據(jù)此客機(jī)為廉價(jià)航空德國之翼運(yùn)營，24日在法國南部阿爾卑斯地區(qū)滑雪勝地附近墜毀。圖中紅色虛線為預(yù)定航線，紫線為實(shí)際航線。

中國淡水資源總量分布圖（2012）中國糧棉油產(chǎn)量分布圖（2012）揭示過去描述現(xiàn)在展望未來時(shí)間數(shù)據(jù)

三、空間數(shù)據(jù)的表示方法

表示地理現(xiàn)象的空間數(shù)據(jù)可細(xì)分為：

1、類型數(shù)據(jù)：如點(diǎn)、線、面、體數(shù)據(jù)；

2、面域數(shù)據(jù)：如農(nóng)作物種植區(qū)、湖泊等；

3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：如農(nóng)田、水系等；

4、樣本數(shù)據(jù)：氣象站、環(huán)境監(jiān)測(cè)站等；

5、曲面數(shù)據(jù)：如等高線和等值區(qū)域、梯田地形；

6、文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名稱等；

7、符號(hào)數(shù)據(jù)：如點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)等。圖

GIS

中各種數(shù)據(jù)以及其表現(xiàn)空間數(shù)據(jù)：平原微丘地形數(shù)據(jù)林木、茶葉、毛竹、板栗、稻米、有機(jī)魚等特產(chǎn)表1全國森林資源清查情況（1989-2013）

森林清查次序森林面積（億hm2）森林蓄積量（億m3）人均森林蓄積（m3）森林覆蓋率（%）第4次（1989-1993）1.34101.48.613.9第5次（1994-1998）1.59第6次（1999-2003）1.75124.69.418.2第7次（2004-2008）1.95第8次（2009-2013）2.08151.411.121.6數(shù)據(jù)來源：中國林業(yè)網(wǎng)（http:///）溧陽市瓦屋山林場(chǎng)林相圖

溧陽市瓦屋山林場(chǎng)喬木林地

溧陽市瓦屋山林場(chǎng)竹林

溧陽市瓦屋山林場(chǎng)湖泊

云臺(tái)山高程：624.4米江蘇云臺(tái)山古稱郁州山，唐宋時(shí)稱蒼梧山，位于連云港東北30多公里處。它從西到東分前、中、后云臺(tái)山，其中前云臺(tái)山范圍最大，地勢(shì)最高，山中有166座高峰。主峰玉女峰為江蘇最高山峰。

夫地形者，兵之助也。

——古代軍事家孫武《孫子·地形篇》孫武（約公元前545年—公元前470年），字長卿，齊國樂安人，春秋時(shí)期著名軍事家、政治家，尊稱兵圣。后人尊稱其為孫子、孫武子、百世兵家之師、東方兵學(xué)鼻祖。

第二節(jié)數(shù)據(jù)的測(cè)量尺度GIS第五章GIS中的數(shù)據(jù)

測(cè)量尺度可分四個(gè)層次，由粗至細(xì)依次為：

（1）命名量

（2）次序量

（3）間隔量

（4）比例

一、命名（Nominal）量

定性而非定量，不能進(jìn)行任何算術(shù)運(yùn)算。只有“等于”或“不等于”兩種形式。

如可用不同數(shù)值（1，2……）表示不同土地利用類型、植被類型或巖石類型。

二、次序（Ordinal）量

線性坐標(biāo)上不按值的大小，而是按順序排列的數(shù)，如事故發(fā)生危險(xiǎn)程度級(jí)別由大到小被標(biāo)為1，2，3，…，級(jí)別序號(hào)越低，其危險(xiǎn)性越大。

序數(shù)值相互之間可比較大小，但不能進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算。暴雪預(yù)警信號(hào)藍(lán)色（12小時(shí)內(nèi)降雪量將達(dá)4毫米以上）黃色（12小時(shí)內(nèi)降雪量將達(dá)6毫米以上）橙色（6小時(shí)內(nèi)降雪量將達(dá)10毫米以上）紅色（6小時(shí)內(nèi)降雪量將達(dá)15毫米以上）

三、間隔（Interval）量

按間隔表示相對(duì)位置的數(shù)。其相互之間可比較大小，且差值大小有意義。

其無真的零值，如溫度、海拔等。而降水量是比例數(shù)據(jù)，有真的零值。

間隔數(shù)據(jù)可用于加、減、乘、除等運(yùn)算，且可求算術(shù)平均。

攝氏→華氏:

F=（9/5）×C+32

華氏→攝氏:

C=（5/9）×（F-32）

40℃=104F

150F=65.6℃

75F=23.9℃主要城市月平均氣溫單位：攝氏度市名1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年平均

氣溫南京市18.721.427.628.726.824.817.413.63.816.3無錫市18.521.227.529.614.94.917.1徐州市-27.425.722.215.911.01.514.9常州市18.020.927.329.127.525.317.514.03.916.4蘇州市3.04.19.318.321.027.029.528.226.418.715.04.917.1南通市16.920.526.728.827.625.418.414.84.616.5連云港市0.51.07.116.620.426.627.225.922.416.811.92.014.8淮安市0.01.07.316.725.622.816.3鹽城市15.419.426.027.225.923.116.411.71.914.6揚(yáng)州市

18.021.227.428.526.824.416.0鎮(zhèn)江市17.520.826.928.326.724.617.413.63.716.0泰州市17.020.526.927.826.423.916.913.03.115.6宿遷市-17.020.426.627.025.221.815.311.11.514.4

四、比例

比例測(cè)量尺度的測(cè)量值指那些有真零值且測(cè)量單位間隔是相等的數(shù)據(jù)。如年降雨量、人口密度、發(fā)病率等。

與某一固定點(diǎn)的比值計(jì)算，支持多種算術(shù)操作，如加、減、乘、除等。主要城市月降水量單位：毫米市名1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年累計(jì)南京市25.571.143.880.958.663.6235.9214.985.837.962.911.4992.3無錫市49.6100.133.674.869.171.5120.2174.6114.838.188.413.4948.2徐州市6.631.725.922.117.885.9526.9190.9185.821.438.49.51162.9常州市129.395.238.5107.2171.185.448.731.821.0889.6蘇州市70.9134.137.683.4119.633.7133.4195.198.31019.5南通市46.384.532.257.123.930.291.3248.3110.549.935.413.5823.1連云港市25.549.2149.0303.0333.2239.310.923.09.71200.3淮安市16.024.5131.9312.4449.3133.610.915.522.71216.8鹽城市26.954.941.742.039.350.3274.5359.4174.816.719.520.91120.9揚(yáng)州市27.065.958.8114.927.1112.8224.5352.2110.337.430.721.21182.8鎮(zhèn)江市33.377.939.6103.351.9172.4157.5195.289.240.745.317.51023.8泰州市32.266.953.888.626.5162.8140.9180.7144.020.316.116.3949.1宿遷市10.038.640.221.729.190.9306.5285.1116.87.437.112.8996.2

圖各種數(shù)據(jù)測(cè)量尺度以及其制圖表現(xiàn)豐縣沛縣銅山邳州睢寧新沂東海贛榆連云港市灌云灌南宿豫沭陽泗陽泗洪徐州市宿遷市淮陰漣水響水濱海盱眙洪澤楚州淮安市金湖阜寧射陽建湖鹽都大豐東臺(tái)鹽城市寶應(yīng)高郵儀征邗江江都揚(yáng)州市興化姜堰泰州市泰興靖江六合江浦江寧溧水高淳南京市海安如東如皋通州南通市海門啟東句容丹徒揚(yáng)中丹陽鎮(zhèn)江市張家港常熟太倉吳縣蘇州市昆山吳江江陰錫山無錫市宜興溧陽金壇武進(jìn)常州市蘇北灌溉總渠（淮河）長江口春季氣溫上升快，秋季降溫較早；春秋兩季光照充足，晝夜溫差大；夏季炎熱雨水集中，冬季寒冷干燥?；幢庇?軟)白冬中筋強(qiáng)筋麥區(qū)1600萬畝占50％,年產(chǎn)近600萬噸碟形洼平原，自然生態(tài)條件優(yōu)越，氣候溫暖濕潤，土壤肥沃,栽培條件好。里下河硬紅冬優(yōu)質(zhì)中筋麥區(qū)600萬畝占16％,年產(chǎn)200多萬噸熱量資源和降水豐富，丘陵土質(zhì)和土壤肥力較差，易脫力早衰。太湖地區(qū)土壤條件好，但地下水位高，降水較多，濕害嚴(yán)重。太湖、丘陵硬紅冬兼作軟紅冬中筋弱筋麥區(qū)300萬畝占近10％,年產(chǎn)近100萬噸小麥生長后期溫度偏低，溫差偏小，降水相對(duì)較多，土壤沙性強(qiáng)，鹽分含量高，保肥供肥能力差。沿江沿海軟紅冬優(yōu)質(zhì)弱筋麥區(qū)800萬畝占25％,年產(chǎn)近300萬噸江蘇優(yōu)質(zhì)專用小麥種植區(qū)域基本穩(wěn)定

？？？

第三節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量GIS第五章GIS中的數(shù)據(jù)

一、數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)涵

（一）準(zhǔn)確性（Accuracy）

即一個(gè)測(cè)量值與真實(shí)值間的接近程度。可用誤差來衡量。如判定模擬值與實(shí)測(cè)值的擬合程度，可用RRMSE≤5%來衡量。

（二）精度（Precision）

即對(duì)現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度。如對(duì)同樣兩點(diǎn)，精度低的數(shù)據(jù)并不一定準(zhǔn)確度也低。表

不同土種不施氮空白區(qū)水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量模型及其模擬值與實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)土類土種不施氮空白區(qū)水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量模型R2平均相對(duì)誤差MRE（%）RMSE（kg·hm-2）RRMSE（%）潮土腰黑砂土Y=1659.63243+349.83061x1-2811.77008x2+9.97892x3+25.60743x4+8.10509x50.6690*0.0580356.16.70擾動(dòng)砂土Y=86.31878+271.93082x1-625.91667x2+22.19290x3-37.39121x4+19.16958x50.7157**0.0085330.86.07砂土Y=1579.18782+399.45272x1+161.55226x2-26.93049x3-41.89660x4+6.09515x50.8961**0.0064191.23.64薄層砂土Y=82.03110+512.25685x1+71.27776x2-3.58481x3-15.70972x4-19.41612x50.9174**0.0018255.15.00水稻土小粉漿土Y=740.05784+183.77308x1-828.71950x2+13.23665x3-21.46484x4+10.46487x50.9248**0.0021167.33.00腰黑勤泥土Y=1828.46233+228.10532x1+233.13204x2-23.51262x3+45.34464x4+7.65570x50.7827**0.0017237.43.94勤泥土Y=48.28059+170.51688x1+183.48971x2+15.47069x3-5.39287x4-0.01206x50.7918**0.0006297.94.88底黑勤泥土Y=1220.62761+214.47783x1-27.89279x2-2.22676x3+11.44843x4+0.06312x50.8352**0.0040156.02.63

（三）空間分辨率（SpatialResolution）

分辨率是兩個(gè)可測(cè)量數(shù)值間最小可辯識(shí)差異。地圖上線很少以小于0.1mm寬度來畫。

米、分米、厘米、毫米、絲米、忽米、微米、納米（10億分之一米，4倍原子大小）級(jí)

（四）比例尺（Scale）—有哪些類型？

比例尺是地圖上一個(gè)記錄的距離和它所表現(xiàn)的“真實(shí)世界”的距離之間的一個(gè)比例。

（五）誤差（Error）

位置誤差，即點(diǎn)、線或多邊形位置誤差；屬性誤差；位置和屬性誤差間的關(guān)系。

（六）不確定性（Uncertainty）

包括空間位置的不確定性、屬性不確定性、時(shí)域不確定性、邏輯上的不一致性及數(shù)據(jù)的不完整性。我國自行研制的國際標(biāo)準(zhǔn)電子海圖

顯示系統(tǒng)頁面截圖

二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源

（一）空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性

海嘯海島位移經(jīng)緯度變化

（二）空間現(xiàn)象的表達(dá)

如由橢球體到平面投影轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生誤差。

GPS儀有設(shè)計(jì)精度之別（米級(jí)、亞米級(jí)、毫米級(jí)）。靜態(tài)定位：毫米級(jí)動(dòng)態(tài)定位：厘米級(jí)時(shí)間測(cè)量：毫微秒級(jí)速度測(cè)量：厘米級(jí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間：1min±

（三）空間數(shù)據(jù)處理中的誤差

1、投影變換：長度、面積、角度變形

2、地圖數(shù)字化和掃描后矢量化處理（拼接）

3、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（MapInfo通用轉(zhuǎn)換器）

4、建立拓?fù)潢P(guān)系

5、數(shù)據(jù)疊加操作和更新

6、各種數(shù)據(jù)集互操作

7、數(shù)據(jù)處理過程中誤差的傳遞和擴(kuò)散等

（四）空間數(shù)據(jù)使用中的誤差

一是對(duì)數(shù)據(jù)的解釋過程。如元數(shù)據(jù)。

二是缺少文檔。如缺少取樣測(cè)定方法、數(shù)據(jù)定義等描述信息。表數(shù)據(jù)的主要誤差來源數(shù)據(jù)處理過程

誤差來源數(shù)據(jù)搜集野外測(cè)量誤差：儀器誤差、記錄誤差遙感數(shù)據(jù)誤差：輻射和幾何糾正誤差、信息提取誤差地圖數(shù)據(jù)誤差：原始數(shù)據(jù)誤差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、制圖綜合及印刷數(shù)據(jù)輸入數(shù)字化誤差：儀器誤差、操作誤差不同系統(tǒng)格式轉(zhuǎn)換誤差：柵格-矢量轉(zhuǎn)換、三角網(wǎng)(TIN)-等值線轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)值精度不夠：經(jīng)緯度空間精度不夠：每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)太大、地圖最小制圖單元太大數(shù)據(jù)處理分類間隔不合理：樣本大小與組數(shù)（如樣本數(shù)50，5-10組）多層數(shù)據(jù)疊合引起的誤差傳播：插值誤差、多源數(shù)據(jù)綜合分析誤差比例尺太小引起的誤差數(shù)據(jù)輸出輸出設(shè)備不精確引起的誤差輸出的媒介不穩(wěn)定造成的誤差數(shù)據(jù)使用對(duì)數(shù)據(jù)所包含的信息的誤解對(duì)數(shù)據(jù)信息使用不當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)過少導(dǎo)致空間插值誤差SpatialinterpolationAprocessofusingpointswithknownvaluestoestimatevaluesatotherpoints.Spatialinterpolationisthereforeameansofcreatingsurfacedatafromsamplepointssothatthesurfacedatacanbeusedforanalysisandmodeling.Thiessen/inversedistanceweighted/

splines/kriging

三、常見空間數(shù)據(jù)誤差分析

（一）誤差類型

1、幾何誤差：地理測(cè)繪誤差；

2、屬性誤差：設(shè)備試劑、人為誤差等；

3、時(shí)間誤差：時(shí)鐘準(zhǔn)確度、時(shí)差問題；

4、邏輯誤差：區(qū)域多邊形重疊等。

圖

各種

邏輯誤差出口重疊歸并時(shí)間

圖曲線的誤差分布（二）地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題

包括地圖固有誤差及圖紙變形、圖形數(shù)字化等誤差。

無錯(cuò)不成書，國家圖書獎(jiǎng)，1/10000錯(cuò)別字，6西格瑪管理6理念（零缺陷思想）：

不同水平下的殘次品的概率

水平（生產(chǎn)能力）每100萬個(gè)產(chǎn)品的次品數(shù)量2308537（合格69.146%)366807（合格93.319%)46210(合格99.379%）5233（合格99.977%）63.4（合格99.99966%）思考題1、蒙牛公司采用瑞典利樂無菌枕包裝：每1萬袋牛奶產(chǎn)品可能有1件是次品（破袋、牛奶變質(zhì)——可調(diào)換）。請(qǐng)問其西格瑪水平。2、中華人民共和國種子標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，種子純度98%以上（雜株2%）。請(qǐng)問其西格瑪水平。

（三）RS數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題

1、遙感觀測(cè)過程存在精確度和準(zhǔn)確度限制，主要表現(xiàn)為空間分辨率、幾何畸變和輻射誤差。

2、遙感圖像處理和解譯過程，主要產(chǎn)生空間位置和屬性誤差。

（四）外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題

是指使用大地測(cè)量、GPS（易測(cè)：對(duì)講機(jī)+GPS）、攝影測(cè)量等方法得到的空間位置信息。

主要存在空間數(shù)據(jù)的位置誤差，包括系統(tǒng)誤差、操作誤差和偶然誤差。泰山水準(zhǔn)測(cè)量

在恒山架設(shè)儀器

易測(cè)——打造中華測(cè)量精品第一劍莫問（即裝即用）第二劍游龍（進(jìn)攻）——超遠(yuǎn)通訊第三劍青干（防守）第四劍競(jìng)星（性能優(yōu)越）第五劍日月（無所不在）第六劍舍神（無所不能）第七劍天瀑（無畏，來去自如）

第四節(jié)空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)GIS第五章GIS中的數(shù)據(jù)

Metadata譯成元數(shù)據(jù)，是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。具有共享性，確保數(shù)據(jù)一致性。

地理空間數(shù)據(jù)中，元數(shù)據(jù)是說明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息。

紙質(zhì)地圖的元數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為地圖類型、地圖圖例，包括圖名、空間參照系和圖廓坐標(biāo)、地圖內(nèi)容說明、比例尺和精度、編制出版單位和日期或更新日期、銷售信息等。

條碼由一組黑白或彩色間隔的條形符號(hào)組成，是一種利用光電掃描閱讀設(shè)備給計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)的特殊代碼。我國國別代碼為690-695，中國香港489，中國澳門958，中國臺(tái)灣471，美國和加拿大00-13，德國40-44，日本45、49，英國50。一般，企業(yè)及其商品的識(shí)別代碼（標(biāo)準(zhǔn)版，由13位數(shù)字組成）分別由前綴碼（即國別代碼）、企業(yè)代碼、商品代碼和校驗(yàn)碼組成。

元數(shù)據(jù)的主要作用可歸納為如下方面：

1、幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)文檔，并保證后續(xù)人員對(duì)數(shù)據(jù)情況了解；

2、提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分類、內(nèi)容、質(zhì)量、交換網(wǎng)絡(luò)等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)；

3、幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確判斷；