GIS教案第五講空間數(shù)據(jù)質(zhì)量和元數(shù)據(jù)

第五講空間數(shù)據(jù)質(zhì)量和元數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量元數(shù)據(jù)2第一節(jié)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價三、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源與分析四、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制3一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念所謂空間數(shù)據(jù)質(zhì)量是指空間數(shù)據(jù)在表達(dá)實體空間位置、特征和時間所能達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性和三者統(tǒng)一性的程度，以及數(shù)據(jù)適用于不同應(yīng)用的能力?！鲩T嘴是路’的俗語，目前還沒有被科技完全取代，這是因為空間數(shù)據(jù)的精確度還達(dá)不到應(yīng)用的要求，使得地理信息系統(tǒng)不夠完善?？臻g數(shù)據(jù)的質(zhì)量具有相對性。4空間數(shù)據(jù)質(zhì)量已成為一個世界各國高度關(guān)注的科學(xué)熱點、難題。關(guān)于空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的研究，盡管國際上只是近年才興起并引起高度關(guān)注，但史文中早于1991年在德國和荷蘭攻讀博士學(xué)位時就已在這個領(lǐng)域開始探討。通過全面和深入的研究，他系統(tǒng)地提出了“空間數(shù)據(jù)與空間分析的不確定性原理”，后又首次提出了未來地理信息科學(xué)的發(fā)展方向之一是“基于不確定性的地理信息科學(xué)”，基于此，史文中被認(rèn)為是這個領(lǐng)域的國際領(lǐng)跑人。中國對空間數(shù)據(jù)質(zhì)量與不確定理論亦高度重視。據(jù)悉，國家自然科學(xué)基金委、國家測繪局等部門都有意向?qū)⒌乩硇畔⒉淮_定性及空間數(shù)據(jù)質(zhì)量列入未來科學(xué)研究與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的主要研究領(lǐng)域之一。

地理信息科學(xué)中,主要理論基礎(chǔ)有地理現(xiàn)象的認(rèn)知與表達(dá)地學(xué)編碼與地理坐標(biāo)系理論空間數(shù)據(jù)組織方法與空間分析理論不確定性理論本書從理論研究角度深入介紹了其中一個主題--空間數(shù)據(jù)與空間分析的不確定性原理內(nèi)容包括:不確定性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)線狀目標(biāo)的位置誤差模型數(shù)字地面模型的不確定性屬性不確定性模型位置與屬性不確定性集成模型空間目標(biāo)間拓?fù)潢P(guān)系的不確定性理論空間疊置分析的不確定性建模,空間緩沖區(qū)分析的不確定性模型空間數(shù)據(jù)與分析不確定性的可視化元數(shù)據(jù)模型基于不確定性的空間數(shù)據(jù)挖掘地籍?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量控制。

6二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的幾個概念（1）誤差（2）準(zhǔn)確度（3）精度（4）不確定性誤差反映了數(shù)據(jù)與真實值或大家公認(rèn)的真值之間的差異。結(jié)果、計算值、估計值與真實值之間的差異。數(shù)據(jù)表示的精密程度，亦即數(shù)據(jù)表示的有效位數(shù)。關(guān)于空間過程和特征不能被準(zhǔn)確確定的程度。7空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要素數(shù)據(jù)情況說明屬性精度時間精度數(shù)據(jù)完整性表達(dá)形式的完整性邏輯一致性位置精度8數(shù)據(jù)情況說明要求對地理數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容及其處理過程等做出準(zhǔn)確、全面和詳盡的說明。9位置精度

指空間實體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與實體真實位置的接近程度，通常表現(xiàn)為空間三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度。它包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)精度、平面精度、高程精度、接邊精度、形狀再現(xiàn)精度、像元定位精度。平面精度又分為相對精度和絕對精度。10屬性精度指空間實體的屬性與其真值相符的程度。通常取決于地理數(shù)據(jù)的類型，且常常與位置精度有關(guān)，包括要素分類與標(biāo)準(zhǔn)的正確性、要素屬性值的準(zhǔn)確性、名稱的正確性等。11時間精度指數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)更新的時間和頻度來表現(xiàn)。12邏輯一致性指地理數(shù)據(jù)關(guān)系上的可靠性，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及拓?fù)湫再|(zhì)上的內(nèi)在一致性。13數(shù)據(jù)完整性指地理數(shù)據(jù)在范圍、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)等方面滿足所有要求的完整程度，包括數(shù)據(jù)范圍、空間實體類型、空間關(guān)系分類、屬性特征分類等方面的完整性。14表達(dá)形式的合理性主要指數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)表達(dá)與真實地理世界的吻合性，包括空間特征、專題特征、時間特征表達(dá)的合理性。15空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價矩陣表

數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)要素空間特征時間特征專題特征世系(繼承性)

位置精度

屬性精度

邏輯一致性

完整性

表現(xiàn)形式準(zhǔn)確性

16空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性空間數(shù)據(jù)處理中的誤差空間數(shù)據(jù)使用中的誤差空間現(xiàn)象的表達(dá)17空間現(xiàn)象的表達(dá)定義變量概念理解的不一致性導(dǎo)致 數(shù)據(jù)測量誤差。表達(dá)方式圖形的不合理表達(dá)產(chǎn)生誤差。物理介質(zhì)的變化測量測量儀器本身有一定的設(shè)計精度。18數(shù)據(jù)處理中的誤差投影變換地圖數(shù)字化和掃描后的矢量化處理數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)抽象建立拓?fù)潢P(guān)系與主控數(shù)據(jù)層的匹配數(shù)據(jù)疊加操作和更新數(shù)據(jù)集成處理數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)數(shù)據(jù)處理過程中誤差的傳遞和擴散19空間數(shù)據(jù)使用中的誤差對數(shù)據(jù)的解釋過程缺少文檔20常見空間數(shù)據(jù)源的誤差分析地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題21地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題地圖固有誤差如控制點誤差、投影物差材料變形誤差熱脹冷縮圖形數(shù)字化誤差跟蹤數(shù)字化1、數(shù)字化要素對象2、數(shù)字化儀3、數(shù)字化操作掃描數(shù)字化原圖質(zhì)量、掃描精度等22遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題遙感儀器遙感圖像的處理和解譯空間位置和屬性方面的誤差23測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題系統(tǒng)誤差受環(huán)境因素、儀器結(jié)構(gòu)、操作人員的技能等影響。它不能通過重復(fù)觀測以檢查或消除。操作誤差操作誤差可通過幾何或代數(shù)關(guān)系檢查其一致性，或通過重復(fù)觀測檢查并消除操作誤差。偶然誤差它由不可預(yù)料、不可控制的因素引起?？刹捎秒S機模型進(jìn)行估計和處理。24空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制傳統(tǒng)手工方法圖形：目視方法等屬性：逐個檢查元數(shù)據(jù)方法元數(shù)據(jù)包含大量有關(guān)數(shù)據(jù)的信息，通過跟蹤元數(shù)據(jù)可以了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的狀況和變化。地理相關(guān)法用空間數(shù)據(jù)的地理特征要素自身的相關(guān)性來分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。如山區(qū)河流應(yīng)當(dāng)位于微地形的最低點。25數(shù)字化過程的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)預(yù)處理工作數(shù)字化設(shè)備的選用數(shù)字化對點的精度（<0.1mm）數(shù)字化限差數(shù)據(jù)的精度檢查(直<0.2mm;曲<0.3mm)26元數(shù)據(jù)概念

Metadata，原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述，即關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。目的1、促進(jìn)數(shù)據(jù)集的高效利用2、為計算機輔助軟件工程(CASE)服務(wù)。內(nèi)容對數(shù)據(jù)集的描述；對數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)所有者、數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明；對數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述；對數(shù)據(jù)處理信息的說明；對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明。性質(zhì)元數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能多地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律。作用通過元數(shù)據(jù)可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效的利用計算機資源，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理和二次開發(fā)等。27元數(shù)據(jù)的類型（1）分類標(biāo)準(zhǔn)類型

內(nèi)容1、科研型元數(shù)據(jù)2、評估型元數(shù)據(jù)3、模型元數(shù)據(jù)描述對象1、數(shù)據(jù)層元數(shù)據(jù)2、屬性元數(shù)據(jù)3、實體元數(shù)據(jù)28元數(shù)據(jù)的類型（2）分類標(biāo)準(zhǔn)類型在系統(tǒng)中的作用1、系統(tǒng)級別元數(shù)據(jù)2、應(yīng)用層元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的作用1、控制層元數(shù)據(jù)2、說明元數(shù)據(jù)29元數(shù)據(jù)在數(shù)字地球中的重要作用元數(shù)據(jù)是實現(xiàn)數(shù)字地球中地理空間信息共享的前提條件和基本保障是整理數(shù)字地球所需地理空間數(shù)據(jù)的重要指導(dǎo)原則是組織和管理數(shù)字地球中數(shù)據(jù)的重要手段,元數(shù)據(jù)最本質(zhì)的特性之一就是它具有目錄索引的作用,類似于一本書中目錄的功效是維護(hù)數(shù)字地球中的數(shù)據(jù)的重要工具。數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位通過建立所生產(chǎn)數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)文檔,可以保證即使其主要工作人員退休或調(diào)離時,也不會失去對所生產(chǎn)數(shù)據(jù)集情況的了解,這樣可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)集的維護(hù)、更新,保證數(shù)據(jù)生產(chǎn)者對數(shù)據(jù)的投資30是數(shù)字地球中數(shù)據(jù)交流中心的核心內(nèi)容是數(shù)據(jù)使用者從數(shù)字地球的海量數(shù)據(jù)中獲取滿足其特殊需求的數(shù)據(jù)或信息的預(yù)覽器提供數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分類以及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息,這樣便于數(shù)據(jù)使用者查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)在數(shù)字地球中的重要作用31地理空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)32中國地理空間元數(shù)據(jù)分類33地理空間元數(shù)據(jù)建立地理空間元數(shù)據(jù)建立依據(jù)34WebGIS中的元數(shù)據(jù)管理ArcIMS中的元數(shù)據(jù)管理模式35空間元數(shù)據(jù)的概念和標(biāo)準(zhǔn)名稱概念空間數(shù)據(jù)Geospatialdata用于確定具有自然特征或者人工建筑特征的地理實體的地理位置、屬性及其邊界的信息。類型Type數(shù)據(jù)類型指該數(shù)據(jù)能接受的值的類型。對象Object指地理實體的部分或整體的數(shù)字表達(dá)。實體類型Entitytype對于具有相似地理特征的地理實體集合的定義和描述。點Point確定位置的0維地理對象。結(jié)點Node拓?fù)溥B接兩個或多個鏈或環(huán)的一維對象。標(biāo)識點Labelpoint顯示地圖或圖表時用于特征標(biāo)識的參考點。36名稱概念線Line一維對象的一般術(shù)語；線段Linesegment兩個點之間的直線段；線String由相互連接的一系列線段組成的沒有分支線段，線可以自身或與其他線相切；弧Arc由數(shù)學(xué)表達(dá)式確定的點集組成的弧狀曲線；鏈Link兩個結(jié)點之間的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)；環(huán)Ring封閉狀不相切鏈環(huán)或弧段序列；鏈環(huán)Chain非相切線段或由結(jié)點區(qū)分的弧段構(gòu)成的有方向無分支序列；37名稱概念多邊形Polygon在二維平面中由封閉弧段包圍的區(qū)域；外多邊形UniversePolygon數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)最外側(cè)的多邊形；內(nèi)部區(qū)域Interiorarea不包括其邊界的區(qū)域；格網(wǎng)Grid組成一規(guī)則或近似規(guī)則的棋盤狀鑲嵌表面的格網(wǎng)或表面的點的集合；格網(wǎng)單元Gridcell表示格網(wǎng)最小可分要素的二維對象；矢量Vector有方向線的組合；柵格Raster同一格網(wǎng)或數(shù)字影像的一個或多個疊加層；38名稱概念像元Pixel二維圖形要素，它是數(shù)字影像最小要素；柵格對象Rasterobject一個或多個影像或格網(wǎng)，每一個影像或格網(wǎng)表示一個數(shù)據(jù)層，各層之間的格網(wǎng)單元或像元一致且相互套準(zhǔn)。圖形Graph與預(yù)定義的限制規(guī)則一致的0維、一維、二維有拓?fù)湎嚓P(guān)的對象集；數(shù)據(jù)層Layer集成到一起的面域分布空間數(shù)據(jù)集，它用于表示一個主體中的實體，或者有一公共屬性或?qū)傩灾档目臻g對象的聯(lián)合；層Stratum在有序系統(tǒng)中數(shù)據(jù)層、級別或梯度系列；經(jīng)度Longitude經(jīng)線面到格林尼治中央經(jīng)線面的角度距離；緯度Latitude在中央經(jīng)線上度量，以角度為單位度量離開赤道的距離；39名稱概念中央經(jīng)線Meridian穿過地球兩極的地球的大圓圈；坐標(biāo)Ordinate在笛卡爾坐標(biāo)系中沿平行于X軸和Y軸測量的坐標(biāo)值。投影Projection將地球球面坐標(biāo)系中的空間特征（集）轉(zhuǎn)化到平面坐標(biāo)系時使用的數(shù)學(xué)方法；投影參數(shù)ProjectionParameters對數(shù)據(jù)集進(jìn)行投影操作時用于控制投影誤差、變形實際分布的參考特征；地圖Map空間現(xiàn)象的空間表征，通常以平面圖形表示；現(xiàn)象Phenomenon事實、發(fā)生的事件、狀態(tài)等；40名稱概念分辨率Resolution由涉及到或使用的測量工具或分析方法能區(qū)分的兩個獨立測量或計算的值的最小差異；質(zhì)量Quality數(shù)據(jù)符合一定要求的基本或獨特的性質(zhì)；詳述Explicit由一對或三個數(shù)分別直接描述水平位置和三位位置的方法介質(zhì)Media用于記錄、存貯或傳遞數(shù)據(jù)的物理設(shè)備；9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2月-252月-25Sunday,February2,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。14:31:2614:31:2614:312/2/20252:31:26PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。2月-2514:31:2614:31Feb-2502-Feb-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。14:31:2614:31:2614:31Sunday,February2,202513、志不立，天下無可成之事。2月-252月-2514:31:2614:31:26February2,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thavekn