地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)SpatiallyrelatedCanbeassignedcoordinatesoranyspatialreference.Onthesurfaceoftheearth.Involveslocationandorganization.ScaleCanbefromgeneraltospecific.Simpletocomplex.Asatellitecangenerateoneterabyte(1012bytes)ofinformationperday.DynamicsSpatialdynamics(variationsinspace).Temporaldynamics(variationsintime).CoordinatesystemScaleTime1Time2第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的三個(gè)側(cè)面空間特征：表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱為幾何特征或定位特征，一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示，例如笛卡爾坐標(biāo)等。屬性特征：表示實(shí)際現(xiàn)象或特征，例如變量、級(jí)別、數(shù)量特征和名稱等等。時(shí)間特征：指現(xiàn)象或物體隨時(shí)間的變化，其變化的周期有超短期的、短期的、中期的、長(zhǎng)期的等等。第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日三個(gè)側(cè)面第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間特征是GIS區(qū)別于其它的軟件的根本特征是由于地物或現(xiàn)象的空間分布所帶來通常是通過特定空間參照系下的坐標(biāo)直接表達(dá)基于坐標(biāo)的派生數(shù)據(jù)定量的度量信息：面積、周長(zhǎng)、質(zhì)心、距離等定性的空間關(guān)系：拓?fù)潢P(guān)系、方位關(guān)系CB-GIS和PB-GIS第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日時(shí)間特征空間數(shù)據(jù)涉及時(shí)間特征的幾個(gè)方面地物的生命周期（產(chǎn)生、消亡）地物的移動(dòng)（移動(dòng)點(diǎn)）屬性的時(shí)效性相關(guān)的問題時(shí)間關(guān)系時(shí)空關(guān)系時(shí)態(tài)GIS數(shù)據(jù)模型是其關(guān)鍵（時(shí)空立方體模型等）第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日專題屬性特征地物所固有的，不是由于地物空間分布所帶來的特征如某地的年降雨量、土地酸緘類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。這類特征在其它類型的信息系統(tǒng)中均可存儲(chǔ)和處理專題屬性特征通常以數(shù)字、符號(hào)、文本和圖像等形式來表示第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)特征第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)的測(cè)量尺度(1/2)命名(Nominal)量定性而非定量，不能進(jìn)行任何算術(shù)運(yùn)算，如一個(gè)城市的名字次序(Ordinal)量線性坐標(biāo)上不按值的大小，而是按順序排列的數(shù)，例如，事故發(fā)生危險(xiǎn)程度的級(jí)別由大到小被標(biāo)為1，2，3，…間隔(Interval)量不參照某個(gè)固定點(diǎn)，而是按間隔表示相對(duì)位置的數(shù)。按間隔量測(cè)的值相互之間可以比較大小，并且它們之間的差值大小是有意義的比率(Ratio)量比率測(cè)量尺度的測(cè)量值指那些有真零值而且測(cè)量單位的間隔是相等的數(shù)據(jù)。第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)的測(cè)量尺度(2/2)GIS數(shù)據(jù)測(cè)量尺度示例PointLineAreaQuantitativeOrdinalQualitative51015Eachdotrepresents500personsProportionalsymbolsLargeMediumSmallQTownAirportFlowContour304050HighwayRoadStreetRoadBoundaryRiver10020PopulationdensityHighimpactLowimpactSwampDesertForrest第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日不同測(cè)量尺度數(shù)值可以進(jìn)行的運(yùn)算命名量==,!=…次序量==,!=,>,<…間隔量==,!=,>,<,+,-…比率量==,!=,>,<,+,-,*,/…第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量在GIS的幾個(gè)主要因素中，數(shù)據(jù)是一個(gè)極為重要的因素。在計(jì)算機(jī)軟件、硬件環(huán)境選定之后，GIS中數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣，決定著系統(tǒng)分析質(zhì)量以及整個(gè)應(yīng)用的成敗。GIS提供的空間數(shù)據(jù)的分析方法被廣泛用于各種領(lǐng)域，用于決策領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，其質(zhì)量要求應(yīng)該是可知的或可預(yù)測(cè)的。研究空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的在于加強(qiáng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性GeographicDatabaseQueryandAnalysisSpatialDataInputandManagementOutput:DisplayHelpPrevent“Garbagein，Garbageout！”GIS第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(1/7)準(zhǔn)確性（Accuracy）精度（Precision）空間分辨率（SpatialResolution）比例尺（Scale）誤差（Error）不確定性（Uncertainty）第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(2/7)準(zhǔn)確性（Accuracy）一個(gè)記錄值（測(cè)量或者觀察值）與它的真實(shí)值之間的接近程度；空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性通常是根據(jù)所指的位置、拓?fù)浠蛘叻强臻g屬性來分類的； 可以誤差（Error）來衡量空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(3/7)精度（Precision）數(shù)據(jù)精度表示數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度數(shù)據(jù)精度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的區(qū)別：精度低的數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確度也低；數(shù)據(jù)精度如果超出了測(cè)量?jī)x器的已知準(zhǔn)確度，這樣的紀(jì)錄數(shù)字在效率上是冗余的；

例如：在設(shè)計(jì)精度為0.1mm的數(shù)字化儀上測(cè)量返回的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為（10.11mm,12.233mm），其中就含有冗余的數(shù)據(jù)；第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(4/7)空間分辨率（SpatialResolution）分辨率是兩個(gè)可測(cè)量數(shù)值之間最小的可辨識(shí)的差異；空間分辨率可以看作是記錄變化的最小幅度；空間分辨率示例：地圖上最細(xì)線寬度對(duì)應(yīng)的地理范圍，遙感圖像上一個(gè)像素代表的實(shí)際地理范圍大小空間分辨率∝?cái)?shù)據(jù)精度第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間分辨率示例RealWorldVectorDataRasterData1pixel=10mX10m分辨率=10m10M10M1Pixel第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(5/7)比例尺（Scale）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；如右圖中，這幅地圖的比例尺=10cm:1000m=1:10000比例尺是刻畫數(shù)據(jù)精度的量（如最小線寬為地圖的空間分辨率）；第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(6/7)誤差（Error）描述測(cè)量值和真實(shí)值之間的差別；在大部分情況下，誤差的大小是很不準(zhǔn)確的，因?yàn)榇郎y(cè)量的真實(shí)值往往無法得到；研究如何給出誤差大小的最佳估計(jì)以及誤差傳播規(guī)律，是很有用的；誤差的分析包括:位置誤差（如點(diǎn)、線、多邊形的位置誤差）；屬性誤差；位置和屬性誤差之間的聯(lián)系；第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念(7/7)不確定性（Uncertainty）對(duì)于空間信息科學(xué)技術(shù)來說，數(shù)據(jù)的正確性與錯(cuò)誤并存，正常與異常并存，精確與粗糙并存，質(zhì)量高與質(zhì)量低并存，什么時(shí)候是正確的，什么時(shí)候不正確的，這些都屬于不確定性現(xiàn)象；GIS中數(shù)據(jù)的不確定性包括：位置的不確定性、屬性的不確定性、時(shí)域的不確定性、邏輯上的不一致性以及數(shù)據(jù)的布完整性；研究不確定性可以更好的了解測(cè)量數(shù)據(jù)的性質(zhì)？？第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源（1/2）空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性分布的不確定性、屬性類型劃分和表達(dá)多樣性等；空間現(xiàn)象的表達(dá)測(cè)量誤差、地圖投影、數(shù)值采樣和量化等；空間數(shù)據(jù)處理中的誤差投影轉(zhuǎn)換、地圖數(shù)字化與掃描矢量化、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽象（聚類、歸并等）、空間分析、可視化等；空間數(shù)據(jù)使用中的誤差：生產(chǎn)者和使用者對(duì)數(shù)據(jù)的解釋和理解不同，可通過空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)來溝通；第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的來源（2/2）P99表5-1空間數(shù)據(jù)誤差的主要來源數(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)-等值線轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)值精度不夠空間精度不夠：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)?shù)诙捻?，共三十三頁?022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的誤差分析（1/3）空間數(shù)據(jù)誤差的類型（1）空間數(shù)據(jù)誤差分為：幾何誤差、屬性誤差、時(shí)間誤差和邏輯誤差；邏輯誤差和幾何誤差為GIS特有邏輯誤差：語義角度判斷數(shù)據(jù)的合理性第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的誤差分析（2/3）空間數(shù)據(jù)誤差的類型（2）幾何誤差：空間數(shù)據(jù)表達(dá)的位置信息誤差，在二維平面上主要反映在點(diǎn)（位置）誤差和線（位置）誤差上；線誤差分布可以用Epsilon模型（等寬）或者誤差帶模型（不等寬）來描述圖：折線誤差的分布（誤差帶模型）圖：折線和曲線的誤差

圖：曲線的誤差分布（誤差帶模型）第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)的誤差分析（3/3）其他數(shù)據(jù)質(zhì)量問題地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題地圖固有誤差、地圖材料變形、地圖掃描及數(shù)字化誤差；遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題遙感儀器觀測(cè)過程誤差（表現(xiàn)為空間分辨率、光譜分辨率、幾何畸變以及輻射誤差等）、圖像處理和解譯過程誤差（校正匹配、解譯判讀、分類等）測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題選定的大地坐標(biāo)系及投影、環(huán)境影響、測(cè)量?jī)x器精度、操作誤差、偶然誤差等第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制應(yīng)從數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生和擴(kuò)散的所有過程和環(huán)節(jié)入手，分別用一定的方法減少誤差；常見的數(shù)據(jù)質(zhì)量空間方法有：傳統(tǒng)的手工方法

與原始地圖或者屬性數(shù)據(jù)比較；元數(shù)據(jù)方法

閱讀元數(shù)據(jù)了解數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息；地理相關(guān)法利用空間數(shù)據(jù)描述的地理特征要素自身的相關(guān)性第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)（Metadata）是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息；常見的元數(shù)據(jù)：圖書館卡片、磁盤的標(biāo)簽、地圖的制圖元素（圖名、圖例、比例尺、制圖單位、制圖時(shí)間等）等；元數(shù)據(jù)的內(nèi)容：對(duì)數(shù)據(jù)集的描述、數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述、數(shù)據(jù)處理信息的說明、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述、數(shù)據(jù)更新、集成等說明第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容及示例。。。數(shù)據(jù)生產(chǎn)者數(shù)據(jù)生產(chǎn)時(shí)間數(shù)據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)組織空間參照系數(shù)據(jù)內(nèi)容以及其他屬性。。。第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日元數(shù)據(jù)的主要作用幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)者管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)；便于數(shù)據(jù)用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)；幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能夠滿足其需求做出這功能的判斷；提供有關(guān)信息，以便用戶或者GIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換；在空間數(shù)據(jù)及其應(yīng)用迅速發(fā)展的今天，元數(shù)據(jù)成