空间数据与数据质量

第四章空间数据与数据质量

空间数据是对现实世界对象(地理特征)的空间信息和专题属性信息描述，它具有诸如数据量巨大，结构复杂多样、操作是计算密集型的，具有自相关性等特征。空间数据是地理信息系统不可缺少的组成部分，其质量在很大程度上影响和制约着地理信息系统的可用性，为地理信息系统用户提供满足质量要求的空间数据是地理信息系统建设的关键任务之一。

4.1空间数据

4.1.1空间数据的来源

地理信息系统的数据源是指建立地理信息系统数据库所需要的各种类型数据的来源。地理信息系统的数据源是多种多样的，并随系统功能的不同而不同，通常包括以下几种：

（1）地图数据：各种类型的地图是GIS最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式，是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示，内容丰富，图上实体间的空间关系直观，而且实体的类别或属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。

（2）遥感数据：遥感数据是GIS中一个极其重要的信息源。通过遥感影象可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息，航天遥感影象还可以取得周期性的资料，这些都为GIS提供了丰富的信息。

（3）测量数据：测量数据主要指使用大地测量、GPS、城市测量、摄影测量和其他一些测量方法直接量测所得到的测量对象的空间位置信息。各种实测数据特别是一些GPS点位数据、地籍测量数据常常是GIS的一个很准确和很现势的资料。（4）国民经济的各种统计数据常常也是GIS的数据源。如人口数量、人口构成、国民生产总值等等。各种文字报告和立法文件在一些管理类的GIS系统中，有很大的应用，如在城市规划管理信息系统中，各种城市管理法规及规划报告在规划管理工作中起着很大的作用。

4.1.2空间数据的基本特征

地理数据一般具有三个基本特征：属性特征（非定位数据）,描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。空间特征（定位数据）：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标表示，后者如交通学院与电力学院相邻等。时间特征（时间尺度）：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的

等等。

4.1.3空间数据的组织方法

大部分GIS软件以分层的方式组织地理景观，将地理景观按主题分层提取，例如地块、水井、建筑物、正射影像以及基于栅格的数字高程模型（DEM），同一地区的整个数据层集表达了该地区地理景观的内容。

GIS专题信息集合使用层来组织，这样的思想也是GIS数据集一个关键的思想。通过层之间共同的地理位置，我们可以很容易地得到多个层之间的空间关系。ArcGIS以四种类型来分别描述现实世界中不同的地理特征：点(Point)：一个x 和y坐标对；线(Line)：x和y坐标对点集的有序集合；面(Polygon)：具有相同起点和终点坐标的x和y坐标对点集的有序集合；表面(Surface)：与每一对x和y坐标对相对应的点都有一个描述该空间位置上某种属性的值的集合。

4.2数据质量

数据质量是指数据的可靠性和精度，在测量学中通常用误差来度量，在地理空间信息数据库更新与建库过程中，有许多生产环节，每个环节均产生一定的误差。根据数据质量的特性，数据质量检查的主要是：位置精度检查，属性精度检查，逻辑一致性与完整性的检查。

1.位置精度检查

位置精度即定位精度，它包括数学基础、平面精度、高程精度、接边精度等。

2.属性精度检查

属性精度主要包括要素分类与代码的正确性，要素属性值的正确性，要素注记的正确性。

3.逻辑一致性与完整性的检查

逻辑一致性的检查的主要包括：多边形闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系的正确性。完整性的检查包括：数据分层的完整性、实体类型的完整性、属性数据的完整性、注记的完整性等。

目前，测绘行业已由传统的测绘方式与手段转变到了数字化测绘体系，对空间数据质量要求越来越高。但是，对如何处理误差，目前没有成熟的规范可行，在使用空间数据时，既要看到数据误差的不可避免性，也要重视数据误差的危害性。根据对空间数据的要求确定数据质量控制的内容和制订相应的数据质量控制策略。总之，空间数据的质量控制是一件非常庞杂的工程，没有质量作保证，所有的劳动都可能是白费。

4.3 元数据

元数据的英文名称是“metadata"，“meta”是一希腊语词根，意思是“改

变”，“Metadata”一词的原意是关于数据变化的描述。一般都认为元数据就是“关于数据的数据”。在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，它是实现地理空间信息共享的核心标准之一。

空间元数据标准内容分两个层次。第一层是目录信息，主要用于对数据集信息进行宏观描述，它适合在数字地球的国家级空间信息交换中心或区域以及全球范围内管理和查询空间信息时使用。第二层是详细信息，用来详细或全面描述地理空间信息的空间元数据标准内容，是数据集生产者在提供空间数据集时必须要提供的信息。

元数据主要有下列几个方面的作用：(1)用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源，这正是数字地球的特点和优点所在；(2)帮助数据使用者查询所需空间信息；(3)组织和维护一个机构对数据的投资；(4)用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心；(5)提供数据转换方面的信息。

目前，国际上对空间元数据标准内容进行研究的组织主要有三个，分别是欧洲标准化委员会(CEN/TC 287)、美国联邦地理数据委员会(FGDC)和国际标准化组织地理信息/地球信息技术委员会(ISO/TC 211)。

4.4 本章小结

“数据质量是GIS的灵魂”，GIS 空间数据的质量直接影响GIS 的分析和应用，影响了GIS 的生存和发展。对空间数据质量的研究已经成为GIS理论主要研究领域之一。