1、第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,一、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容和類型 1. GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容 GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量包含如下五個方面： 位置精度：如數(shù)學基礎、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 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。 邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結點匹配精度、拓撲關系的正確性等。 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、注記的完整性等 現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的采集時間、數(shù)據(jù)的更新時間等 2. 誤差產(chǎn)生的主要原因 空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性 空間現(xiàn)象的表達 空間數(shù)據(jù)處理中的誤差 空間數(shù)據(jù)使用中的誤差,第5節(jié)

2、GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,一、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容和類型 3. 空間數(shù)據(jù)的誤差類型 GIS空間數(shù)據(jù)的誤差可分為源誤差和處理誤差： (1)源誤差，是指數(shù)據(jù)采集和錄入中產(chǎn)生的誤差，包括： 遙感數(shù)據(jù)：攝影平臺、傳感器的結構及穩(wěn)定性、分辯率等 測量數(shù)據(jù)：人差(讀數(shù)誤差等)、儀差(儀器不完善等)、環(huán)境(干擾等) 屬性數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)庫的操作等 GPS數(shù)據(jù)：信號的精度、接收機精度、定位方法、處理算法等 地圖：控制點精度，編繪、清繪、制圖綜合等的精度 地圖數(shù)字化精度：紙張變形、數(shù)字化儀精度、操作員的技能等 (2)處理誤差，是指GIS對空間數(shù)據(jù)進行處理時產(chǎn)生的誤差，如： 幾何糾正； 坐標變換； 幾何數(shù)據(jù)的編輯；

3、 屬性數(shù)據(jù)的編輯； 空間分析(如多邊形疊置等)； 圖形化簡(如數(shù)據(jù)壓縮)； 數(shù)據(jù)格式轉換； 計算機截斷誤差； 空間內(nèi)插； 矢量柵格數(shù)據(jù)的相互轉換。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,二、研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法 1. GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法 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。如可以檢測編碼是否正確等。 2隨機抽樣檢測 在確定抽樣方案時，應考慮數(shù)據(jù)的空間相關性 間接評價法，是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)

4、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。 非定量描述法，是指通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的各組成部分的評價結果進行的綜合分析來確定 數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量的方法。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,二、研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法 2. 研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的常用方法 敏感度分析法，通過人為地在輸入數(shù)據(jù)中加上擾動值來檢驗輸出結果對這些擾動值的敏感 程度。然后根據(jù)適合度分析，由置信域來衡量由輸入數(shù)據(jù)的誤差所引起的 輸出數(shù)據(jù)的變化。敏感度分析法是一種間接測定GIS產(chǎn)品可靠性的方法。 尺度不變空間分析法， 地理數(shù)據(jù)的分析結果應與所采用的空間坐標系統(tǒng)無關，即為尺度 不變空間分析，包括比例不變和平移不變。尺度不變是數(shù)理

5、統(tǒng)計中常用的 一個準則，一方面在能保證用不同的方法能得到一致的結果，另一方面又 可在同一尺度下合理地衡量估值的精度。 Monte Carlo實驗仿真，首先根據(jù)經(jīng)驗對數(shù)據(jù)誤差的種類和分布模式進行假設，然后利用 計算機進行模擬試驗，將所得結果與實際結果進行比較，找出與實際結果 最接近的模型。 空間濾波 ，可從含有噪聲的數(shù)據(jù)中分離出噪聲信息或者從含有噪聲的數(shù)據(jù)中提取信號， 然后用隨機過程理論等方法求得數(shù)據(jù)的誤差。 對GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的研究，傳統(tǒng)的概率論和數(shù)理統(tǒng)計是其最基本的理論基礎，同時還需要信息論、模糊邏輯、人工智能、數(shù)學規(guī)劃、隨機過程、分形幾何等理論與方法的支持。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,三、數(shù)

6、據(jù)采集中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 GIS中數(shù)據(jù)采集的方法： 直接方法直接從野外采集，以獲取觀測數(shù)據(jù)、圖象等 受人、儀器和環(huán)境影響，但已有傳統(tǒng)方法可解決 間接方法從已有的圖件上進行采集 除受直接方法中誤差影響外，還有展繪控制點誤差、編繪誤差、 制圖綜合 誤差、數(shù)字化誤差等 地圖數(shù)字化是獲取矢量數(shù)據(jù)的主要方法之一， 也是GIS的重要誤差源，是GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量研究的重點。 地圖數(shù)字化中，原圖固有誤差和數(shù)字化過程中引入的誤差是兩個主要的誤差源,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,三、數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 A. 地圖固有誤差的來源和類型 除了含有控制點和碎部點引入誤差外，還至少存在下列誤差： 控制點展繪誤差 編繪誤差 繪

7、圖誤差 綜合誤差 地圖復制誤差和分版套合誤差 繪圖材料變形誤差 特征的定義誤差,展繪控制點是成圖的第一步。當?shù)貓D的精度要求不高時，該誤差可不考慮,通常點狀特征的編繪精度優(yōu)于線狀特征的編繪精度，即使是線狀特征， 分辨率和寬度不同，編繪精度也不同,繪圖過程中產(chǎn)生的，其誤差范圍為0.060.18mm,其大小取決于特征的類型和復雜程度，有取決于采用的制圖綜合方法， 如取舍、夸大等，因此，綜合誤差極難量化,地圖印刷中產(chǎn)生的誤差，如地圖復制誤差的均方差為0.10.2mm,環(huán)境條件變化，地圖圖紙也會發(fā)生變化,自然界的許多特征并無明確的界限，但在地圖上卻有明確的位置,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,三、數(shù)據(jù)采集中的

8、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 B. 數(shù)字化誤差的評價方法 數(shù)字化的精度主要受數(shù)字化儀、數(shù)字化的方式、操作員的水平、數(shù)字化軟件的 算法等影響。常用下列方法進行評價 自動回歸法，由于跟蹤數(shù)字化的數(shù)據(jù)是一個隨機序列，存在序列相關性，同時還是一個時 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。 Band法，又稱誤差帶方法，即在一條數(shù)字化線的兩側，各定義寬為的范圍，作為 該數(shù)字化線的誤差帶，用的值來說明誤差的范圍，以及處理多邊形疊置等 的誤差。該方法適用于任何類型的GIS數(shù)據(jù)，關鍵是如何給出合理的值。 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

9、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。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,四、數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 數(shù)字高程模型(DEM)的精度 原始資料的精度 影響因素： 內(nèi)插的精度 DEM精度的評價方法： 原始等高線與再生等高線疊合評價的方法。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,四、數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 矢量數(shù)據(jù)柵格化的誤差 屬性誤差：象元越大，屬性誤差越大。 幾何誤差：幾何誤差的大小與象元的大小成正比。 其中矢量數(shù)據(jù)表示的多邊形網(wǎng)用象元逼近時會產(chǎn)生較嚴重的拓撲匹配問題。 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。 理想地圖是根本不存在的，但在這一假設下，可以提供一種僅利用柵格地圖本身來估算矢 量數(shù)據(jù)柵格化的精度的方法。,第5節(jié) GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量,四、數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價 多邊形疊置產(chǎn)生的誤差 包括：拓撲匹配誤差、幾何誤差和屬性