第3章-數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的

第3章數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源研究3.1空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源與特征數(shù)據(jù)來源：基于行業(yè)的城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基于不同技術(shù)方法的城市空間數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)形式的城市空間數(shù)據(jù)1.基于行業(yè)的城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

主要包括：

勘測數(shù)據(jù)、國土資源與管理數(shù)據(jù)、市規(guī)劃及管理數(shù)據(jù)、房產(chǎn)及管理數(shù)據(jù)、勘界資料、調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)勘測數(shù)據(jù)：城市基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù):主要包括1:500、1:1000、1:2000、l:5000等比例尺的地形圖、航空和衛(wèi)星遙感資料、地下管線信息、高精度數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)。省級基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù):主要包括1:10000、1:50000、l:10萬等比例尺地形圖，中等精度的數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)。國家級基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù):1:25萬、1:50萬、l:100萬比例尺地形圖，低精度數(shù)字高程模型等。城市基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù):主要包括地貌數(shù)據(jù)、地層數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、地震地質(zhì)數(shù)據(jù)、地質(zhì)資源數(shù)據(jù)等。目前世界各地的形態(tài)分類并不統(tǒng)一。我國的陸地地貌習(xí)慣上劃分為平原、丘陵、山地、高原和盆地五大形態(tài)類型。根據(jù)外營力，通常劃分為流水地貌、湖成地貌、干燥地貌、風(fēng)成地貌、黃土地貌、喀斯特地貌、冰川地貌、冰緣地貌、海岸地貌、風(fēng)化與坡地重力地貌。根據(jù)實際需要，還可以進行專門的地貌分類，如有喀斯特地貌分類、風(fēng)沙地貌分類，以及直接為生產(chǎn)服務(wù)的應(yīng)用地貌分類。國土資源與管理數(shù)據(jù)：城市國土資源管理部門獲取和更新，包括城鎮(zhèn)地籍管理數(shù)據(jù)、農(nóng)村土地登記數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源管理數(shù)據(jù)等。城市規(guī)劃及管理數(shù)據(jù)：城市規(guī)劃及管理數(shù)據(jù)由城市規(guī)劃管理部門負責(zé)獲取和更新，主要包括:城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃、建設(shè)工程審批以及拆遷數(shù)據(jù)等。房產(chǎn)及管理數(shù)據(jù)：房產(chǎn)及管理數(shù)據(jù)由城市房產(chǎn)管理部門負責(zé)獲取和更新，主要包括房屋位置、面積、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)權(quán)等信息.勘界資料：勘界資料由城市的民政管理部門負責(zé)獲取和更新，它是行政邊界確定的依據(jù).調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)：由各相關(guān)的統(tǒng)計部門負責(zé)獲取和更新，為空間數(shù)據(jù)框架提供屬性信息。2.基于不同技術(shù)方法的城市空間數(shù)據(jù)

主要包括：地面測量、紙質(zhì)圖紙的數(shù)字化、航測與衛(wèi)星遙感、數(shù)據(jù)調(diào)查、理論推測與估算、數(shù)據(jù)集成數(shù)據(jù)地面測量：獲取大比例尺空間數(shù)據(jù)，用測距儀、全站儀、GPS、地面遙感等測盆設(shè)備到實地進行測量，獲取地物位置和相關(guān)屬性信息。紙質(zhì)圖紙的數(shù)字化：主要通過掃描后屏幕矢量化。航測與衛(wèi)星遙感：數(shù)字?jǐn)z影像機免去了傳統(tǒng)膠片沖洗、掃描等操作，處理更方便，更有利數(shù)據(jù)的采集。航天遙感影像的分辨率在不斷提高，目前民用Quickbirdk衛(wèi)星影像分辨率已經(jīng)達到0.61米。衛(wèi)星遙感影像每景覆蓋的范圍大，數(shù)據(jù)處理方便，成為地理空間數(shù)據(jù)的主要來源之一。數(shù)據(jù)調(diào)查：普查方法獲取的數(shù)據(jù)比統(tǒng)計數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，普查涉及社會、經(jīng)濟、自然環(huán)境各方面，如人口普查、工業(yè)普查、農(nóng)業(yè)普查、自然資源調(diào)查等。理論推測與估算數(shù)據(jù)：科學(xué)依據(jù)的理論推測獲取數(shù)據(jù)，依據(jù)現(xiàn)代地理特征和過程規(guī)律，如對城市演化、地貌演化、地質(zhì)過程、沙漠化進程等數(shù)據(jù)。集成數(shù)據(jù)：由己有的地理空間數(shù)據(jù)經(jīng)過合并、提取、布爾運算、過濾等操作得到新的數(shù)據(jù)，基于可靠的數(shù)學(xué)理論和地學(xué)相關(guān)知識。3.基于數(shù)據(jù)形式的城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

主要包括：矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、表格與文本數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)：柵格數(shù)據(jù)是采用格網(wǎng)的形式來表示地理數(shù)據(jù).通過劃分格網(wǎng)，將整個研究區(qū)域劃分成離散的單元，每一個單元被賦予一個屬性，以表明該單元屬于哪個地理要素。對于空間數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)包括各種遙感數(shù)據(jù)、航測數(shù)據(jù)、航空雷達數(shù)據(jù)、各種攝影的圖像數(shù)據(jù)、以及通過網(wǎng)格化的地圖圖像數(shù)據(jù)如地質(zhì)圖、地形圖和其他專業(yè)圖像數(shù)據(jù)。從類型上看，又分為二值圖、灰度圖、256色索引和分類圖、64k高彩圖（索引圖、分類圖和整數(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)）、RGB真彩色圖、RGBP透明真彩色疊加圖等。特點：屬性明顯，位置隱含矢量數(shù)據(jù)：采用點、線、面來表示現(xiàn)實世界，一般由描述信息和位置信息組成。點狀要素為0維，采用(X,Y)或(X,Y,Z)單個坐標(biāo)來表示，常用來表示很小的地物，如井孔、界址點、獨立樹等；線狀要素為1維，采用一系列點坐標(biāo)對表示，起止點稱為節(jié)點，其他點稱為內(nèi)點，常用來表示道路、管線、鐵路等；面狀要素也稱為2維要素，由首尾相連的線組成，表示封閉區(qū)域的邊界，常用來表示房屋、湖泊等地物。同一地物，如居民地，在不同比例尺的空間數(shù)據(jù)庫中可能被描述為點或面，又如道路在大比例尺中表示為面狀地物。在三維GIS中還有體狀地物要素。復(fù)雜地物則可以是點、線、面、體的組合。特點：位置明顯，屬性隱含DEM數(shù)據(jù)：數(shù)字高程模型(DigtialElevatinoMdeel)是表示區(qū)域D上的三維向量有限序列，它是對地形起伏的一種有效的表達，用函數(shù)表示為Z=f(x，y)，其中:z為(x，y)處對應(yīng)的高程值，f為函數(shù)，(x，y)為地面某點處的坐標(biāo)。由于DEM具有精度高、易于使用等優(yōu)點，因此在景觀設(shè)計、交通線路規(guī)劃等方面發(fā)揮重要的作用。用DEM可以方便地生成坡度、坡向、剖面等數(shù)據(jù)。在得到區(qū)域較大比例尺DEM數(shù)據(jù)后，通過各格網(wǎng)單元的領(lǐng)域高程差等運算，可生成此區(qū)域的三維場景下的坡度與坡向圖。其用途較廣，如坡度圖一般用于退耕還林、土地適宜性評價等方面，坡向圖為輻照度等進一步的計算提供基礎(chǔ)。另外，坡度、坡向圖也應(yīng)用于自然條件下的水流分布、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等方面。三維模型數(shù)據(jù)：三維模型數(shù)據(jù)是對城市的三維表現(xiàn)，往往采用建模的方法得到，如根據(jù)航空攝影測量立體像對、利用三維建模軟件生成的城市建筑模型，采用LDIAR得到城市三維模型等.1998年，歐洲攝影測量實驗研究組織(EOEPR)專門就如何建立數(shù)碼城市進行了抽樣調(diào)查，結(jié)果表明了三維城市建模的重要性。在歐洲城市中，三維建筑物數(shù)據(jù)占95%，三維交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)占85%，三維植被信息占75%，從而引起了全世界對數(shù)碼城市建設(shè)的關(guān)注。

多媒體數(shù)據(jù)：多媒體數(shù)據(jù)指采用聲音、圖片、錄像等多種方式獲得的關(guān)于城市空間基礎(chǔ)地理相關(guān)的數(shù)據(jù).表格與文本數(shù)據(jù)：采用表格、文本描述等方式表達城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如城市地、門牌號碼、對空間實體的文字描述以及綜合統(tǒng)計數(shù)據(jù)等4.空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的特征數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是對城市空間中地理現(xiàn)象和人文現(xiàn)象表達的基礎(chǔ)。它是一種空間數(shù)據(jù)，具有空間數(shù)據(jù)的一般特征;它又是一種城市的基礎(chǔ)設(shè)施，又具有城市基礎(chǔ)設(shè)施的墓本特征。特征如下：1）基礎(chǔ)性數(shù)字城市其它信息表達和應(yīng)用的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)性是它的一個顯著特征。2）共享性基礎(chǔ)設(shè)施的共享性是前提，基礎(chǔ)設(shè)施的目的是促進規(guī)模效益和社會各個領(lǐng)域或部門的交流和協(xié)作.共享共用是數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一個顯著特征。3）多語義性空間要素的幾何定位特征在空間中有唯一的地理位置，但對應(yīng)的語義是不相同的，如城市中的房屋，城市規(guī)劃管理部門主要關(guān)心其建筑規(guī)模、使用性質(zhì)、建筑形式等，而城市房產(chǎn)管理部門則關(guān)心建筑產(chǎn)權(quán)、房屋結(jié)構(gòu)、價格等。4）多源性數(shù)據(jù)的來源很廣泛，有采用實地測量得到的地形圖，采用航空、航天攝影得到的遙感影像數(shù)據(jù)，采用激光掃描得到的城市三維數(shù)據(jù)，有社會調(diào)查獲得的信息等。5）多尺度特征城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通常采用比例尺的概念表示地形，如1:500、1:1000、1:2000、1:10000等，同一地物在這些不同比例尺地形圖上的表達具有多尺度特征，各種形式、不同分辨率的遙感影像也表現(xiàn)多尺度的特征。6）分布式特征城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲、使用、維護等操作在物理上分布在不同的地理位置，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布式操作.7）空間拓撲特征空間要素之間的拓撲關(guān)系，包括空間要素之間的鄰接性、聯(lián)結(jié)性、連通性等。通過這些拓撲關(guān)系可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的各種運算，如進行空間登加、查找最優(yōu)、最短路徑等。8）海量數(shù)據(jù)特征矢量和柵格的地圖數(shù)據(jù)、航空航天影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等，有歷史的、現(xiàn)在的或?qū)?規(guī)劃)的數(shù)據(jù)，還有對同一現(xiàn)象的多尺度(不同細節(jié)層次)描述。3.2數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的尺度

尺度是地理空間分析的一個基本工具，也是空間數(shù)據(jù)的一個主要屬性，是空間分析和管理的主要因素之一。

從比例尺、分辨率、范圍和詳細程度4個方面來理解尺度概念。對圖形數(shù)據(jù)，直接沿用制圖學(xué)中的比例尺，它是指實地距離和圖上距離的比率。城市基礎(chǔ)地形圖的比例尺系列為l:500、l:1000、l:2000、l:5000、l:10000、1:2.5萬和1:5萬等。對于局部的房產(chǎn)圖有時還使用1:100、1:200等。隨著數(shù)字制圖技術(shù)的普遍應(yīng)用，為滿足不同用途的需要，有些城市也開始生產(chǎn)非常規(guī)比例尺的地形圖，如:1:3000、l:7000、l:8000等。

1.比例尺地圖比例尺的形式有3種：數(shù)字比例尺、文字比例尺和圖解比例尺。（1）數(shù)字比例尺數(shù)字比例尺是指用阿拉伯?dāng)?shù)字形式表示的比例尺。一般用分子為1、分母為10的倍數(shù)的分?jǐn)?shù)形式表示，也可寫成比的形式，例如1:100000、1:10萬、1／100000等。數(shù)字比例尺的優(yōu)點是簡單易讀、便于運算、有明確的縮小概念。（2）文字比例尺文字比例尺也叫說明式比例尺，是用文字注釋方式表示的比例尺，如“五萬分之一”，“圖上lcm相當(dāng)于實地1km"等。文字比例尺單位明確，計算方便，較大眾化。（3）圖解比例尺圖解比例尺是用圖形加注記的形式表示的比例尺。它分為直線比例尺、斜分比例尺和復(fù)式比例尺（即小比例尺地理圖上的經(jīng)緯線比例)3種。1）直線比例尺：以直線段形式標(biāo)明圖上線段長度所對應(yīng)的地面距離的比例尺形式。直線比例尺具有能直接讀出長度值而無需計算及避免因圖紙伸縮而引起誤差等優(yōu)點。但是直線比例尺只能量到基本單位長度的1／10，要量測到基本單位長度的1／100，需要采用斜分比例尺。2）斜分比例尺：是根據(jù)相似三角形原理用金屬或塑料制成的一種量算地圖微分線段的工具，又稱微分比例尺。使用該尺時，先在圖上用兩腳規(guī)卡出欲量線段的長度，然后再到斜分比例尺去比量。比量時應(yīng)注意：每上升一條水平線，斜線的偏值將增加0.01基本單位；兩腳規(guī)的兩個腳務(wù)必位于同一條水平線上。例如圖中兩腳規(guī)①量測的數(shù)據(jù)=100+80=180（m），兩腳規(guī)②量測的數(shù)據(jù)=100+60+3=163（m）。3）復(fù)式比例尺：是為了消除投影變形的影響按投影特性繪制的比例尺。它是一種由主比例尺的尺線與局部比例尺的尺線組合而成的比例尺，分經(jīng)線比例尺和緯線比例尺兩種。這種比例尺的圖形和單位長度隨地圖投影不同而異，故又叫投影比例尺地圖上通常采用幾種形式的比例尺配合來表示比例尺的概念，最常見的是數(shù)字比例尺和圖解比例尺中的直線比例尺配合使用。由于基礎(chǔ)測繪的生產(chǎn)、管理和更新仍然是以系列比例尺為特征的，它含有一整套的詳盡程度(取舍和綜合)、精度和表達方式的規(guī)范、規(guī)定。城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用常常需要比例尺的概念，加之空間信息數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為圖紙時也要求特定的比例尺，因此，比例尺仍然是描述城市空間數(shù)據(jù)尺度的一個非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。城市建設(shè)和管理不同的任務(wù)需要不同比例尺的地形圖。如區(qū)域規(guī)劃需要1:50000~1:l10萬地形圖，城市總體規(guī)劃需要1:10000~1:50000地形圖，城市建設(shè)項目選址需要1:2000~1:10000地形圖，建筑方案設(shè)計、地籍調(diào)查、地下管線管理需要1:500地形圖。圖給出了同一范圍數(shù)據(jù)在不同比例尺地形圖上的表達。

對圖像(影像或DEM)直接用分辨率，它是指能詳細區(qū)分的最小單元的尺寸和大小?，F(xiàn)有技術(shù)可以得到的衛(wèi)星遙感影像的分辨率常用的有30m、10m、5m、2.5m、1m以及0.61m等。城市DEM的格網(wǎng)分辨率一般分為10mxlom、smxsm和2.5mx2.5m等3種。航空影像的分辨率則主要取決于攝影比例尺以及相片掃描和處理的精度，攝影比例尺一般為1:2萬、1:10000、1:8000、1:3000等，掃描的分辨率一般為12.5μm、25μm和50μm等。2.分辨率

遙感影像的分辨率有空間分辨率、輻射分辨率、光譜分辨率和時間分辨率。傳感器瞬時視場內(nèi)所觀察到的地面的大小稱為空間分辨率，如TM影像分辨率為30x30m，spots衛(wèi)星多光譜圖像為10x10m，全色為2.5x2.5m等，空間分辨率的大小并不等于判讀像片時能可靠地觀測到像元尺寸的地物。輻射分辨率是指傳感器能區(qū)分兩種輻射強度最小差別的能力。光譜分辨率為探測光譜輻射能量的最小波長間隔，包括傳感器總的探測波段的寬度、波段數(shù)、各波段的波一長范圍和間隔。時間分辨率是指對同一地區(qū)重復(fù)獲取圖像所需的時間間隔。給出了兩幅同一范圍不同分辨率的兩幅影像，圖3-3給出了同一分辨率(QuicBkidr0.61m)在不同比例尺下顯示的狀況。從人類對目標(biāo)識別的模式看，針對不同目標(biāo)的識別，其分辨率存在很大的差異。對城市輪廓的識別可采用較粗的分辨率，識別植被分布的分辨率可以遠遠低于識別城市居民建筑物所需的分辨率。環(huán)境科學(xué)家在多空間和多時間尺度下給出了不同應(yīng)用領(lǐng)域中的遙感數(shù)據(jù)空間分辨率的選擇，如圖3-4所示。幾種基于高分辨率遙感影像分類技術(shù)1基于光譜信息及相關(guān)監(jiān)測模型綜合分類技術(shù)應(yīng)用多時相數(shù)據(jù)融合利用歸一化植被指數(shù)（NDVI）及農(nóng)作物生長模型的綜合應(yīng)用

2利用高程信息輔助分類技術(shù)3面向?qū)ο蟮奶卣飨嚓P(guān)屬性分類技術(shù)4面向?qū)ο蟮奶卣飨嚓P(guān)屬性分類技多分辨率多尺度的影像分割

利用特征相關(guān)屬性進行分類

1）多時相數(shù)據(jù)融合：可以利用不同時期的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行多時相數(shù)據(jù)融合、濾波處理迅速得到植被變化區(qū)域或變化程度，便于宏觀決策。如下多時相數(shù)據(jù)融合圖。2）利用歸一化植被指數(shù)（NDVI）及農(nóng)作物生長模型的綜合應(yīng)用NDVI：遙感影像中，近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差比上兩者之和，即(NIR-R)/(NIR+R)

NIR為近紅外波段的反射值R為紅光波段的反射值歸一化植被指數(shù)（NDVI）在農(nóng)業(yè)或林業(yè)監(jiān)測方面應(yīng)用十分廣泛。水稻生長期模型曲線圖：

對地理環(huán)境研究、綜合統(tǒng)計等，直接用研究范圍。范圍可以依次為區(qū)(縣)、街(鄉(xiāng)鎮(zhèn))、社區(qū)(村)、街坊(組、人口普查單元)、宗地直至單棟的房屋等。也可以是按地理格網(wǎng)逐級劃分區(qū)域，形成用多級格網(wǎng)表達的研究和統(tǒng)計范圍。3.范圍

1）以行政管理單位為基礎(chǔ)的范圍。區(qū)(縣)、街(鄉(xiāng)鎮(zhèn))、社區(qū)(村)是城市管理最基本的行政單元，向下再延伸到街坊(組、人日普查單元)、宗地直至每一棟房屋。第五次人日普杳工作就是以每棟房子為基礎(chǔ)調(diào)查到戶，然后再按“普查小區(qū)—街坊(組)—社區(qū)(村)—街(鄉(xiāng)鎮(zhèn))—區(qū)(縣)—市”逐級匯總?；诳臻g信息的戶籍管理、房產(chǎn)管理也都是以每棟房子為基本單元。經(jīng)濟普查的單元是從社區(qū)(村組)，再到街(鄉(xiāng)鎮(zhèn))、區(qū)(縣)和市。圖是某行政區(qū)到街道的尺度變化。2）以地理格網(wǎng)為基礎(chǔ)的范圍。最新的對城市研究范圍的劃分是按地理格網(wǎng)逐級劃分，即按照一定的規(guī)則將城市范圍劃分成若干小的區(qū)域，這種劃分可以逐級劃分，直至滿足所關(guān)注目的的需要。分級格網(wǎng)是在一級或多級模型面上將空間填充進行循環(huán)細分而成的，最常見的分級格網(wǎng)正方形格網(wǎng)，它每一級的分辨率比上一級擴大了2倍，網(wǎng)格數(shù)量是4倍的關(guān)系。圖和圖給出了格網(wǎng)細分及細分后的尺度變化。對研究對象的細節(jié)直接用詳盡程度。如道路交通從單線、雙線到面，居民地從點、街區(qū)到建構(gòu)筑物，房屋從基底、三維表面到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，地下管線從管線的空間位置到閘門、接頭、材料、流速、流向等細節(jié)。

不同比例尺、不同分辨率、不同的尺度范圍，都反映了詳盡程度的不同，這里所指的詳盡程度除了指上述三種尺度概念所反映的詳細程度外，還指上述尺度標(biāo)準(zhǔn)無法反映的細節(jié)程度，如道路的人行道、斑馬線要不要反映，建筑要不要反映三維模型、房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)等細節(jié)，要不要反映文物歷史建筑等。.4.詳盡程度

精度(percision)、準(zhǔn)確度(accuacry)、誤差(eorrr)和不確定性(unecartniyt)都是描述可靠程度但又各有側(cè)重的概念，在USDI中更多的是指空間數(shù)據(jù)與實際情況的差異程度，有幾何精度、屬性精度等。分辨率也反映了表達地理目標(biāo)的精度，因此，分辨率既是尺度的一個指標(biāo)，也是精度的一個指標(biāo)?？臻g數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)精度包括幾何精度和屬性精度，幾何精度又包含平面位置精度和高程精度。3.3數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精度1）制測量的精度對于城市高等級平面控制網(wǎng)，主要用最弱邊相對中誤差來衡量，較低等級的控制點用點位中誤差來表示.《城市測量規(guī)范》規(guī)定，四等平面控制網(wǎng)中最弱相鄰點的相對點位中誤差不大于5cm，四等以下平面控制網(wǎng)中最弱相鄰點的點位中誤差(相對于起算點)不大于5cm。對于高程控制點，各等水準(zhǔn)網(wǎng)中最弱點的高程中誤差(相對于起算點)不大于士2cm。1.主要城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測量精度及其指標(biāo)

2）地形圖測繪的精度國家和城市的地形測量規(guī)范在規(guī)定測圖比例尺的同時，也規(guī)定了不同比例尺下的精度指標(biāo)?！冻菧y量規(guī)范》規(guī)定了1:500、1:2000比例尺地形圖的平面和高程精(表3-1)。3）地籍測量的精度地籍信息中地形、地物的精度一般與相應(yīng)比例尺地形圖的測繪精度相一致，但對于地籍要素如界址點，其精度要求遠遠高于一般地形、地物的精度。《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》規(guī)定了不同條件下界址點的測量精度(表3-2)。4）遙感影像的精度遙感影像的地面定位精度是根據(jù)遙感確定地面點位置所能達到的精度指標(biāo)，它與影像的空間分辨率、影像幾何畸變、影像質(zhì)里以及圖像處理的方法有關(guān)。遙感影像的空間分辨率又稱地面分辨率，是反映衛(wèi)星影像精度的一個重要指標(biāo)。分辨率越高，所拍攝地表單位內(nèi)所含像素越多，信息越豐富，可以分辨地面細小物體的能力越強。表3-3列出了目前可以通過商業(yè)集道獲得的部分衛(wèi)星遙感及其分辨率。

5）數(shù)字高程模型的精度DBM的精度主要受到地形表面的特征、DEM建立的原始數(shù)據(jù)的精度、分布、密度、DEM表面建模的方法、DEM表面自身的特性的影響。地形表面的特征決定了地形表面表達的難度，從而影響最終DEM的精度，DEM數(shù)據(jù)往往是根據(jù)有限的高程點和特征點、線，采用一定的內(nèi)插處理得到的，因此建模的方法也直接影響到DEM表面的精度。原始數(shù)據(jù)的誤差將通過建模方法傳遞到最終DEM表面。地形等高距、地面坡度和等價DEM的分辨率之間有如下關(guān)系。2.數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精度分級體系

對城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精度的劃分，既取決于應(yīng)用的需求，也取決于采集的技術(shù)和方法。對于同一種數(shù)據(jù)，應(yīng)用的場合不同，所需要的精度可能不一樣;也有可能應(yīng)用所需要的一種精度，目前的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)還不能完全滿足。因此，在現(xiàn)有條件下，如何根據(jù)需求確定合理的精度等級，以滿足可能的各種應(yīng)用的需要，是數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)中必須解決的問題。王丹(2001)從城市空間數(shù)據(jù)獲取與應(yīng)用的目標(biāo)(快、準(zhǔn)、全、廉)出發(fā)，提出了城市空間數(shù)據(jù)按三級劃分方案(見表3-5)。這種劃分揭示了不同用戶群對城市空間數(shù)據(jù)的需求在時效性、經(jīng)濟性和精度等層次上的差異。但在實際工作中如何操作，“準(zhǔn)”到何種程度，進行深入具體地研究。另外，不管是面向公眾、面向管理，還是面向特殊應(yīng)用，其對空間數(shù)據(jù)精度的要求也不是單一的，既有高精度的，也有低精度的。城市空間數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)的精度指標(biāo)可分為兩類:一類是直接提出了特征點(線)的地面精度，另一類是提出了在相應(yīng)比例尺下的圖面精度。城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的信息的精度必須統(tǒng)一到地面精度上來，且還需考慮數(shù)據(jù)采集的比例尺。從而，對數(shù)字城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的平面精度提出了10級劃分的方案(見表3-6)。在USDI數(shù)據(jù)生產(chǎn)、加工和提供時，可以從某一數(shù)據(jù)源中生產(chǎn)出滿足不同尺度精度要求的USDI數(shù)據(jù)，不一定將傳統(tǒng)的比例尺和精度概念完全匹配.如，可以用1:2000的地形圖的精度標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)1:2.5萬標(biāo)準(zhǔn)的USDI框架數(shù)據(jù)，以滿足不同社會用戶的需求。1.分辨率與比例尺的關(guān)系與協(xié)調(diào)比例尺越小、分辨率越低，其抽象程度越高，反映的細節(jié)層次越少。分辨率并不等于比例尺，但我們可以建立起比例尺與分辨率的對應(yīng)關(guān)系，以便在實際應(yīng)用中處理好圖形數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)的關(guān)系和協(xié)調(diào)。目前獲得遙感影像的渠道主要有3種:一是利用傳統(tǒng)的航空攝影方法獲得膠片后進行數(shù)字掃描;二是利用最新發(fā)展起來的數(shù)字航攝像機直接獲得數(shù)字航空影像;三是采用衛(wèi)星獲得數(shù)字影像數(shù)據(jù)。3.4不同尺度和精度條件下城市空間數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)

1）傳統(tǒng)航空攝影影像數(shù)據(jù)的比例尺與分辨率的對應(yīng)關(guān)系

在中大比例尺航空攝影測t中，航攝比例尺分母比成圖比例尺分母一般大4~6倍，但對于中小比例尺成圖(如1:50000)的航空攝影，為了確保對一些重要的細小點狀或線狀地物的分辨能力，這種比例尺可能變?yōu)?07~1.6倍.航空攝影采用光學(xué)膠片成像，沒有直接給出影像空間分辨率的指標(biāo)，但可通過對航攝比例尺和成圖比例尺之間的關(guān)系以及膠片影像的綜合分辨率來揭示這種聯(lián)系。經(jīng)分析，膠片的綜合分辨率為20μm。數(shù)字掃描的分辨率一般采用20μm，由此可列出航攝比例尺、影像地面分辨率與成圖比例尺之間的大致對應(yīng)關(guān)系(表3-7)。2）數(shù)字航空攝影影像數(shù)據(jù)的分辨率與比例尺的對應(yīng)關(guān)系數(shù)字航空攝影系統(tǒng)能獲取高精度、高分辨率的航攝圖像，同時免去了由于膠片沖洗、掃描等作業(yè)環(huán)節(jié)帶來的幾何變形.如DMc像機像元孔徑為12μm，每個像元輻射分辨率為12bit。DMC像機系統(tǒng)由于具有較高的像元分辨率和輻射分辨率，因此攝影比例尺一般是成圖比例尺的6~8倍。表3-8給出了數(shù)字航空攝影影像數(shù)據(jù)的分辨率與比例尺的對應(yīng)關(guān)系以及適合的成圖比例尺。3）衛(wèi)星遙感影像與成圖比例尺的對應(yīng)關(guān)系遙感影像的地面定位精度是根據(jù)遙感確定地