1、第三章 空間數據的采集和質量控制學習要求：掌握以下基本內容：1、空間數據的參照系和控制基礎2、數據的編碼體系3、GIS數據的采集方式4、數據采集的質量與GIS數據質量的評價§3.1 概述一、GIS 的數據源地理信息系統的各種數據源中，地圖是最主要數據源，遙感數據是 GIS 數據更新的重要手段。二、空間數據采集的任務空間數據采集的任務是將現有的地圖、 外業觀測成果、 航空像片、 遙感 圖像、文本資料等轉換成GIS可以處理與接收的數字形式，通常要經過驗證、修 改、編輯等處理。三、研究 GIS 數據質量的目的和意義GIS的數據質量是指GIS中空間數據（幾何數據和屬性數據）的可靠性， 通常用

2、空間數據的誤差來度量。§3.2 空間數據的地理參照系和控制基礎一、空間數據的地理參照系介紹地球的形狀、 描述地球形狀的數學方法以及地理坐標系。 介紹地球 的形狀、 坐標系、高程系等的概念。、地圖投影介紹將不規則的地球表面用地球橢球面來替代， 進而將不可展曲面的地 球橢球面映射到地圖平面上來的方法地圖投影。 內容有地圖投影的實質、 投影 變形、 GIS 中的地圖投影、 高斯克呂格投影、 正等角圓錐投影 等。三、地理信息系統的地理空間通常是指經過投影變換放在笛卡兒平面直角坐標系中的地球表層特征 空間。它的理論基礎在于旋轉橢球體和地圖投影變換。§3.3 地理實體數據的編碼與 GI

3、S 數據庫一、地理實體的分類1、地理實體與地理目標的類型(1) 地理實體地理實體地理數據庫中的實體， 是一種在現實世界中不能再劃分為 同類現象的現象。 例如城市可看成一個地理實體， 并可劃分成若干部分， 但這些 部分不叫城市，只能稱為區、街道之類。地理目標實體在地理數據庫中的表示。 地理目標的表示方法隨比例 尺、目的等情況的變化而變化，例如，對于城市這個地理實體，在小比例尺上可 作為一個點目標， 而在大比例尺上將作為一個面目標。 地理目標在地圖上是以地 圖符號的形式來表示的。(2) 地理實體的類型1° 點狀實體實體點一一用于代表一個實體；注記點用于定位注記；內點一一用于負載相應多邊形

4、的屬性；結點一一表示線的終點和起點；節點線或弧段的內部點。2° 線狀實體長度從起點到終點的總長；曲率用于表示線狀實體的彎曲程度，如道路拐彎處； 方向如水流的方向等。3° 面狀實體面積面狀實體所占有的范圍的大小；周長面狀實體所占有區域的周長；獨立或相鄰是獨立存在，還是與其它面狀實體相鄰；島或洞面狀實體中是否有島或洞； 重疊面狀實體之間是否有重疊。4° 體狀實體體積島或洞表面積(3) 地理目標的類型0 維有位置無長度的目標，如點。1 維有長度的目標，一般由兩個或多個 0 維目標組成，如線。2 維有長和寬的目標，如多邊形。3 維有長、寬和高的目標，如三維立體。因此，地理

5、實體可以根據地理目標的類型分為點、 線、面、體 4種類型 (4) 地理實體的描述通常需要從如下方面對地理實體進行描述：編碼用于區別不同的實體， 有時同一個實體在不同的時間具有不同 的編碼， 如上行和下行的火車。 編碼通常包括分類碼和識別碼。 分類碼標識實體 所屬的類別，識別碼對每個實體進行標識，是唯一的，用于區別不同的實體。位置通常用坐標值的形式 （或其它方式 ） 給出實體的空間位置。類型指明該地理實體屬于哪一種實體類型，或由哪些實體類型組 成。行為指明該地理實體可以具有哪些行為和功能。屬性指明該地理實體所對應的非空間信息， 如道路的寬度、 路面質 量、車流量、交通規則等。說明用于說明實體數據

6、的來源、質量等相關的信息。關系與其它實體的關系信息。（5） 地理實體時間維的描述如果只是地理實體的屬性數據在變化， 那么，可以把不同時間的屬性數 據均記錄下來，作為該地理實體的屬性數據。二、地理實體的編碼地理實體數據的編碼指的是地理實體中屬性數據的編碼。 屬性數據是描述實體數據的屬性特征的數據。三、GIS數據庫1、GIS數據的基本組成地理信息系統的數據基礎由三部分構成： 空間數據、 非空間數據 （亦稱 屬性數據）和時間因素構成。2、GIS數據在計算機中的表示A 、圖形數據的表示：B 、非圖形數據的表示：3、GIS 數據在計算機中的構模A圖形數據的數據模型（1）矢量數據模型（2）柵格數據模型3）

7、矢柵合一的數據模型B、專題屬性數據的數據模型管理專題屬性的數據模型很多，最為常用的是：表格、層次、網狀和關系模型。關系式的DBMS已經成為當前主導的商用數據庫管理系統。§3.4 空間數據的采集一、幾何數據的采集地圖跟蹤數字化基本功能：1° 圖幅信息錄入和管理功能2° 特征碼清單設置3° 數字化鍵值設置4° 數字化參數定義5° 數字化方式的選擇6° 控制點輸入功能二、屬性數據的采集屬性數據的錄入主要采用鍵盤輸入的方法，有時也可以輔助于字符識別軟 件。為了把空間實體的幾何數據與屬性數據聯系起來， 必須在幾何數據與屬性數 據之間有

8、一公共標識符。 當空間實體的幾何數據與屬性數據連接起來之后， 就可 進行各種 GIS 的操作與運算了。三、空間數據的檢核一） 空間數據輸入的誤差1° 幾何數據的不完整或重復。2° 幾何數據的位置不正確。3° 比例尺不正確。4° 變形。5° 幾何數據與屬性數據的連接有誤。6° 屬性數據錯誤。二）空間數據的檢查1° 通過圖形實體與其屬性的聯合顯示，發現數字化中的遺漏、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字化的結果， 對照原圖檢查 錯誤；3° 把數字化的結果繪圖輸出在透明材料上， 然后

9、與原圖疊加以發現錯 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，可在建立拓撲關系時， 根據多邊形是否閉合來檢查， 或根據多邊形與多邊形內點的匹配來檢查等；6° 對于屬性數據， 通常是在屏幕上逐表、 逐行檢查， 也可打印出來檢 查；7° 對于屬性數據還可編寫檢核程序， 如有無字符代替了數字， 數字是 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。）圖形顯示和數據處理1° 符號設計與符號庫建立功能2° 符號設置功能。3

10、76; 注記配置功能。4° 圖形顯示功能。5° 查詢功能。6° 繪圖輸出功能。§3.5 GIS 的數據質量、GIS 的數據質量的內容和類型一）GIS數據質量的基本內容 1° 位置精度2° 屬性精度 3° 邏輯一致性4° 完備性5° 現勢性二、空間數據的誤差類型（1） 源誤差 ：1° 遙感數據：攝影平臺、傳感器的結構及穩定性、分辯率等。2° 測量數據：人差 （ 對中誤差、讀數誤差等 ）、儀差 （儀器不完善、缺 乏校驗、未作改正等 ） 、環境（氣候、信號干擾等 ）。3° 屬性數據

11、：數據的錄入、數據庫的操作等。4° GPS數據：信號的精度、接收機精度、定位方法、處理算法等。5° 地圖：控制點精度，編繪、清繪、制圖綜合等的精度。6° 地圖數字化精度：紙張變形、數字化儀精度、操作員的技能等。（2） 處理誤差3、GIS中的誤差傳播1° 代數關系下的誤差傳播2° 邏輯關系下的誤差傳播3° 推理關系下的誤差傳播、研究GIS數據質量的方法1、GIS數據質量的評價方法（1）直接評價法1 °用計算機程序自動檢測2°隨機抽樣檢測（2） 間接評價法(3) 非定量描述法 2、研究 GIS 數據質量的常用方法(1)

12、敏感度分析法(2)尺度不變空間分析法( 3) Monte Carlo 實驗仿真(4) 空間濾波三、數據采集中數據質量的評價1、地圖固有誤差的來源和類型(1) 控制點展繪誤差(2) 編繪誤差(3) 繪圖誤差(4) 綜合誤差(5) 地圖復制誤差和分版套合誤差(6) 繪圖材料的變形誤差(7) 特征的定義2、數字化的誤差1°、自動回歸法2° Band 法3°、對比法 四、數據處理中數據質量的評價1數字高程模型(DEM)的精度對DEM內插精度的估算方法有多種，但結論是相同的，即DEM的內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系不很大。 但在DEM精度

13、評定的標準方面、地貌逼真度方面、DEMI勺粗差探測等方面仍沒有得 到圓滿的解決2、矢量數據柵格化的誤差 矢量數據柵格化的誤差可分為屬性誤差和幾何誤差兩種。3、多邊形疊置產生的誤差 多邊形疊置誤差計算的思路是， 先計算單幅圖或單層圖的誤差， 再 計算疊置圖的誤差。因此，下面僅簡要討論單數據層的疊置問題。§3.6 空間數據標準一、空間數據分類標準從技術的角度看， 空間數據標準是指空間數據的名稱、 代碼、分類編碼、 數據類型、精度、單位、格式等的標準形式?？臻g數據標準涉及到復雜的科學理 論和技術方法問題?？臻g數據標準的制定對于地理信息系統的發展具有重要意 義，但目前空間數據標準的研究仍然落后于地理信息系統的發展。二、空間數據交換標準隨著地理信息系統的發展， 數據共享已越來越重要。 由于空間數據模型 的不同，空間數據的定義、 表達和存儲方式也不同， 因而數據交換就不那么簡單 必須制定一定的標準。三、GIS空間元數據空間元數據( Geosp