经典：7.数字高程模型数据质量分析与控制

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DEM构造误差
对于一些特殊地形、地貌并没有输入错误, 但是也可能出现较大误差。对于这种情况,必 须实施一些专业的技术处理。
对“陡崖”地貌的表示
遇到陡崖的时候,地形图上一般都会有特定的符号表示。这种情况 若按照地形图上等高线的画法来数字化等高线,即使将等高线正确赋值、 没有遗漏,也不能够把实际地貌表现出来。必须对陡崖出现的地方进行 专业化处理,把断掉的等高线按照实际走向连接起来,并且密集一些。至 于陡崖符号,只是一种表示符号,不能把它当作等高线连接起来
涉及DEM原始数据质量的重要因素是 数据点自身的精度。
主要方法
1、滤波法：分离数据集合中人们感兴趣的主要信息与其余
的作为随机噪声的信息。
2、基于趋势面及三维可视化的粗差检测与剔除 3、基于坡度信息的格网数据粗差检测与剔除 4、基于等高线拓扑关系的粗差检测与剔除
基于趋势面及三维可视化
对于一个特定的研究区域，在三维透视图上 可疑点是否表现为粗差非常直观，很容易据此作 出正确判定。
系统误差一般为常数，也可以互相抵消。
偶然误差
对同一目标的量测由于观测误差的存在，其测量值会 有所不同，且不表现出任何必然规律。
粗差
实质是一种错误。同随机误差和系统误差相比，它们 在测量中出现的可能性一般较小。
原始数据误差处理
DEM原始数据的质量可使用原始数据的三个属 性(即精度、密度和分布)的质量来衡量。
指空间实体的属性与其真值相符的程度。 通常取决于地理数据的类型，且常常与位置 精度有关，包括要素分类与标准的正确性、 要素属性值的准确性、名称的正确性等。
时间精度
指数据的现势性。可以通过数据更新 的时间和频度来表现。
逻辑一致性
指地理数据关系上的可靠性，包括数 据结构、数据内容，以及拓扑性质上 的内在一致性。
2）采点设备误差：测图仪的误差和计算机计算有效位数； 3）人为误差：测标切地面的误差(采用数字影像相关时为
影像的相关误差)； 4）坐标转换误差：相对定向和绝对定向的误差。
高程内插误差
不管采用哪种内插算法，内插点的计算高程与 实际量测高程之间总存在差值。高程内插的误 差一方面和选用的数学方法(内插算法)有关，另 一方面和采点的方式有关。
数据完整性
指地理数据在范围、内容和结构等方 面满足所有要求的完整程度，包括数 据范围、空间实体类型、空间关系分 类、属性特征分类等方面的完整性。
表达形式的合理性
主要指数据抽象、数据表达与真实地 理世界的吻合性，包括空间特征、专 题特征、时间特征表达的合理性。
误差来源
原始数据的采集误差
1）原始资料误差：航片的误差(包含航摄的各种误差的 综合)、定向点误差；
整体效果
数据情况说明
要求对地理数据的来源、数据内容及 其处理过程等做出准确、全面和详尽 的说明。
位置精度
指空间实体的坐标数据与实体真实位置的 接近程度，通常表现为空间三维坐标数据精 度。它包括数学基础精度、平面精度、高程 精度、接边精度、形状再现精度、像元定位 精度。平面精度又分为相对精度和绝对精度。
属性精度
基于坡度信息的格网数据
主要步骤
1、坡度阀值检测：检测P点周围的(八个)坡度值，判断其是 否正常，也即坡度值是否超过某一预先设定的阀值；
2、局部邻域坡度一致性检测：检查横跨P点的四对坡度差值 的绝对值，以确定是否有差值超过给定的阀值；
3、远邻域坡度一致性检测：检测跨越P点周围八邻域点的每 个点的坡度差值是否超过给定的阀值。
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常见的人为误差
漏输或错输高程注记点
矢量化过程中由于要在效果并不太好、密密麻 麻的底图上寻找大量高程注记点及其高程值,很容 易使矢量化人员错输或者漏输山头上的高程注记 点,这样造成的影响是产生许多错误地形,如平顶山。 因此,在数字化过程中要特别留意对高程注记点的 全面、正确赋值。
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常见的人为误差
空间数数据据质量质是量空间及数据其在精表达度空分间位析置、专题
特征以及时间这三个基本要素时，所能够达到的 准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统 一性的程度。 （1）误差(Error) （2）数据的准确度(Accuracy) （3）数据的精密度(Resolution) （4）不确定性(Uncertainty)
等高线赋值误差
等高线赋值误差是一个比较常见的问题。将A、B两 条等高线的值由200和250错赋值为1000和750，使得 原来平缓的山坡变为有陡崖,地形非常复杂的山坡。将 等高线由280错赋值为100,使得原来凸出来的台地变为 凹下去的台地。
这种对实际地形、地貌的错误描述严重影响DEM 的精度。减少这种误差除了需要加倍仔细外,提高识 图技能,掌握必要的地形、地貌知识也是很重要的。
几个概念
➢误差—— 误差反映了数据与真实值或大家公
认的真值之间的差异。
➢数据的准确度 ——结果、计算值、估计值与
真实值之间的差异。
➢数据的精密度——数据表示的精密程度,亦即
数据表示的有效位数。
➢不确定性——关于空间过程和特征不能被准确
确定的程度。
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空间数据质量评价
数据情况说明 时间精度(现势性) 位置精度(几何精度) 分类精度(属性精度) 可靠性 逻辑的一致性、完整性 数据采集与编码方法
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数据质量分析与控制
影响DEM精度的因素是多种多样的，其中DEM原始数 据的质量是最主要的因素.
不管采用何种测量方法，测量数据总会包含各种各样 的误差，DEM数据也不例外，这些误差从不同方面影响 了DEM原始数据的质量，而DEM原始数据的质量又将严 重影响最终DEM产品及其派生产品的精度或保真度，因 此必须予以专门的处理。
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DEM构造误差
消除“平顶山”
地形图中有一些山头有高程注记点,但是仍然有许多小山包没有加高程 注记点,遇到这种情况应该人为添加高程值不超过一个等高距的高程注记点, 或者借用大比例尺地形图上的有效高程点,否则插值得出的DEM会出现平顶 山。
误差分类（观察的角度）
系统误差
跟物理方面的因素有关，也即它们可能源于摄影胶片 的温度变化或测量仪器本身。另外，测量仪器在使用前缺 乏必要的校正，或者因为观测者自身的限制(如观测立体的 敏锐度或未能进行正确的绝对定向等)，也有可能产生。