空间数据质量控制与评价技术体系研究

随着信息技术的发展,地理信息系统(GIS)的应用日益广泛。在我国GIS发展初期,李德仁院士(1991)指出:如何建立GIS的质量模型、用什么尺度来度量GIS中的精确数据和非确定数据、定量数据与定性数据等是GIS发展必须解决的问题。GIS数据不确定性以及由此产生的GIS数据质量控制技术成了国内外GIS研究的热点问题之一。 近年来,空间数据位置不确定性成为研究热点,并已取得一些成果:点位不确定性采用一系列误差区间来度量,线位不确定性采用误差带来度量,采用构成面元边界线段的不确定性描述面元不确定性。以往研究的重点集中在建立位置不确定性模型及度量指标、遥感分类数据的不确定性等方面,对于如何在数据获取过程中进行质量控制以确保成果数据符合质量要求探讨较少,是值得深入研究的课题。 本文首先分析空间数据质量问题,归纳可能出现的质量问题,并以地形图扫描数字化为例,分析空间数据的误差来源;然后,建立统一的空间数据成果质量模型;接着,从GIS数据采集过程着手,研究如何在数据获取过程进行质量控制从而确保成果数据质量,以及研究空间数据质量指标的检验与评价方法,尤其是采用程序进行检验的方法:最后,开发相应的软件,实现空间数据质量控制与评价,从而建立完整的空间数据质量控制与评价技术体系。本文的主要研究成果包括: 1.分析了空间数据质量 分析了空间数据质量问题,并将其分为误差和错误两大类。针对GIS数据获取方式多、工序复杂,以地形图扫描数字化为例,分析空间数据误差来源,探讨各作业工序可能引入的误差、误差表现形式及其对成果数据质量的影响;通过误差分布检验,分析了地形图扫描数字化数据误差分布,为地形图扫描数字化数据质量控制提供依据。 2.建立了统一的空间数据质量模型 在提出的各种空间数据质量元素基础上,针对GIS数据格式、数据类型多种多样,目前尚无统一的数据质量模型,通过归纳、指标细分等方法,提出采用“精度”、“一致性”、“完整性与正确性”作为描述空间数据质量的一级质量元素,并详细列出了各个一级质量元素相应的二级质量元素、各个二级质量元素相应的三级质量元素,建立基于GIS数据内容的、统一的空间数据质量模型,作为GIS数据质量控制、质量评价的依据。然后,以统一的空间数据质量模型为基础,建立了数字线划图(DLG)、数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)的质量评价模型,作为产品质量检验与评价的标准。 3.提出了空间数据质量控制方法 提出了空间数据质量总体控制方法,并以地形图扫描数字化为例,探讨了如何从选择数据源、地图扫描、扫描图像几何纠正、图纸定向、屏幕数字化、数据编辑、成果数据位置精度限差规定、位置精度检测时检测点个数的确定等方面进行工序质量控制,确保获得高质量的DLG成果数据、应用相关软件生成高质量的DEM成果数据。 4.提出了空间数据质量检验与评价方法 首先,根据GIS数据质量模型,研究了需要检验的质量指标,探讨了不同质量指标的检查方法;进一步区分出可以采用程序检查的质量指标;最后,研究质量检查、质量评价的实现方法。主要成果包括: