1、交通地理信息系统03_GIS中的数据来源2课课 题：题： GIS中的数据中的数据目的要求：目的要求：了解空间数据的来源及其基本特征，了解空间数据的定位参照系统,理解空间数据质量及其相关概念,了解空间数据质量评价的标准，并分析造成数据质量问题的来源，说明控制空间数据质量的措施，了解GIS标准化相关内容。教学重点：教学重点：空间数据来源及其基本特征、空间数据质量标准、评价、控制措施教学难点：教学难点：空间数据质量及评价教学课时：教学课时：2课时教学方法教学方法: 讲授本次课涉及的学术前沿：本次课涉及的学术前沿：GIS标准化内容、OGC3学习目标了解空间数据的来源及其基本特征了解空间数据的定位参照系
2、统理解空间数据质量及其相关概念了解空间数据质量评价的标准，并分析造成数据质量问题的来源说明控制空间数据质量的措施了解GIS标准化相关内容41 数据来源数据来源一、一、GISGIS中的空间数据来源中的空间数据来源 空间数据是代表着现实世界地理实体或现象在信息世界中的映射，其来源包括：地图数据：地图数据：来源于各种类型的普通地图和专题地图。影像数据：影像数据：来源于航空航天遥感，数据类型丰富，包括多平台、多时相、多光谱、多分辨率的遥感影象数据。地形数据：地形数据：来源于地形等高线图，已建立的数字高程模型和其他实测的地形数据。属性数据：属性数据：来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息。元数
3、据：元数据：“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，即数据的数据。用于描述要素、数据集或数据集系列的内容、覆盖范围、质量、管理方式、数据的所有者、数据的提供方式等有关的信息 51 数据来源数据来源专题地图61 数据来源数据来源专题地图71 数据来源数据来源南京地区彩色红外照片81 数据来源数据来源中国遥感卫星镶嵌图910下面以一幅交通图为例，来了解空间数据都有哪些特征?二、空间数据基本特征二、空间数据基本特征1 数据来源数据来源v空间特征空间特征v定位信息：定位信息：C1、C2、C3三条道路在不同的空间位置。v关联关系：关联关系：主干道与
4、次干道在结点N2处相联接，主干道的结点N1和N2相邻接，结点N2分别与三条路段C1、C2和C3相关联等，这些统称为拓扑关系拓扑关系；C3在C6的左边，称为方位关系方位关系；道路有一定的长度，称为度量关系。度量关系。v属性特征：属性特征：道路分别具有不同的等级v时间特征：时间特征：随着时间的推移，道路还将发生变化。 111 数据来源数据来源指地理实体的空间位置及相互关系：空间位置特征：实体在一定的坐标参考系中的空间位置，通常用地理坐标系、平面直角坐标系来表示。空间关系特征：实体之间存在的一些具有空间特性的关系。如：拓扑关系、方位关系、度量关系空空间间数数据据特特征征空间特征时间特征指实体随时间而
5、发生的相关变化。表示实际现象和特征，如地理实体的名称、类型和数量等。属性特征121 数据来源数据来源空间特征示意：空间特征示意：空间对象的位置、形状和大小等几何特征及相邻对象的空间拓扑关系131 数据来源数据来源三、空间数据的类型三、空间数据的类型按照空间数据的基本特征相应的空间数据的类型可分为： 空间特征数据 专题特征数据 时间特征数据一般地，空间数据还可以分为 类型数据、面域数据、网络数据、样本数据、曲面数据、文本数据、符号数据。141 数据来源数据来源n GPSGPS定位系统由三部分组成，即空间星座部分、地定位系统由三部分组成，即空间星座部分、地面监控部面监控部分和用户设备部分。分和用户
6、设备部分。四、全球定位系统（四、全球定位系统（GPS）151 1、空间星座部分、空间星座部分 （一）（一）GPSGPS卫星星座的构成卫星星座的构成 GPSGPS卫星星座由卫星星座由2424颗卫星构成（其中颗卫星构成（其中3 3颗备用卫星）。轨颗备用卫星）。轨道面相对赤道面相对赤道面倾角为道面倾角为5555度，卫星轨道为圆形，平均高度度，卫星轨道为圆形，平均高度20200km20200km，运行周期，运行周期1111小小时时5858分，每颗卫星对地球可见面积分，每颗卫星对地球可见面积为地表面积的为地表面积的37.92%37.92%，且发射信号达，且发射信号达到地表较平均。每颗卫星每天约有到地表较
7、平均。每颗卫星每天约有5 5小时在地平线以上，而且位于地平线小时在地平线以上，而且位于地平线以上的卫星数目是随时间和地点而异，最少为以上的卫星数目是随时间和地点而异，最少为4 4颗、最多可达颗、最多可达1111颗。颗。3 3颗颗备用卫星可在必要时根据指令代替发生故障的卫星，以保证备用卫星可在必要时根据指令代替发生故障的卫星，以保证GPSGPS空间部分空间部分正常高效地工作。正常高效地工作。1 数据来源数据来源1617n 四、全球定位系统n GPSGPS卫星的基本功能是：卫星的基本功能是： (1)(1)接收和储存由地面监控站发来的导航信息、执接收和储存由地面监控站发来的导航信息、执行监控站行监控
8、站的控制指令；的控制指令； (2)(2)由星载微处理机进行部分必要的数据处理；由星载微处理机进行部分必要的数据处理； (3)(3)通过星载的高精度原子钟提供精密的时间标准通过星载的高精度原子钟提供精密的时间标准； (4)(4)向用户发送定位信息；向用户发送定位信息； (5)(5)在地面监控站指令下调整卫星姿态和启用备用在地面监控站指令下调整卫星姿态和启用备用卫星。卫星。1 数据来源数据来源18四、全球定位系统四、全球定位系统2 2、 地面监控部分地面监控部分 一个主控站一个主控站 三个注入站三个注入站 五个监测站五个监测站 1 数据来源数据来源19夸贾林岛夸贾林岛迪戈加西亚迪戈加西亚203 3
9、、用户部分、用户部分 主要由主要由GPSGPS接收机构成。接收机构成。 GPSGPS接收机的基本结构：接收机的基本结构： 天线：带前置放大器，将接收到的天线：带前置放大器，将接收到的GPS GPS 卫星无线电信号进行放大；卫星无线电信号进行放大； 信号处理器：用于信号识别和处理；信号处理器：用于信号识别和处理； 微处理器：用于接收机的控制、数据采集和导航计算微处理器：用于接收机的控制、数据采集和导航计算 用户信息传输：包括操作板、显示板、数据存储器；用户信息传输：包括操作板、显示板、数据存储器； 振荡器：用于产生精密的标准频率；振荡器：用于产生精密的标准频率； 电源：为接收机工作提供电源电源：
10、为接收机工作提供电源21麦哲伦麦哲伦315手持手持GPS221 数据来源数据来源n 航空摄影测量在我国基本比例尺测图生产中起了关键作用，我国绝大部分1:1万和1:5万基本比例尺地形图使用摄影测量方法。n 解析测图仪和经过数字化改造的精密立体测图仪以及数字摄影测量工作站可以用于GIS的空间数据采集。n 其经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段n 摄影测量有效的方式是立体摄影测量。231 数据来源数据来源n 解析摄影测量除用于解析空中三角测量的像点坐标观测以外，主要用于数字线划图的生产。也是获取高精度数字高程模型的一个重要手段。n 解析摄影测量的像片是模拟的，数字摄影测量的像片是数
11、字的，并且不再有光学机械，所有的数据处理过程都在计算机内进行。n 当前用数字摄影测量方法生产数字高程模型和数字正射影像的技术已经成熟，并且我国在该领域处于领先地位。241 数据来源数据来源增大了观测范围能够提供大范围的瞬间静态图像能够进行大面积重复性观测，即使是人类难以到达的区域大大加宽了人眼所能观察的光谱范围。空间详细程度高点：点：251 数据来源数据来源 美国陆地卫星Landsat TM 诺阿气象卫星的高分率辐射仪（NOAA-AVHRR） 法国SPOT卫星的高分辨率传感器（HRV）数据 美国的IKONOS,Quik-bird的高分辨率数据 美国宇航局的中等分辨率成像光谱仪（MODIS）（可
12、以同时探测大气、云、水汽、臭氧、海洋、陆地冰雪表面的光谱特性，可以用提取到的大气特征信息，校正对地表覆盖敏感的光谱波段图像，从而使陆地表面制图与全球变化信息的提取更加可靠）261 数据来源数据来源 遥遥感感图图像像可可以以采采用用模模拟拟法法处处理理和和数数字字图图像像处处理，理，目目前前一一般般采采用用数数字字图图像像处处理理 处处理理系系统统中中遥遥感感数数据据的的流流程：程：（1）观观测测数数据据的的输输入入（2）再再生、生、校校正正处处理：理：辐辐射射校校正、正、几几何何校校正、正、（3）变变换换处处理：理：图图像像增增强，强，坐坐标标投投影影（4）分分类类处处理理（5）处处理理结结果
13、果的的输输出出271 数据来源数据来源n 七、地图数字化n 手扶跟踪数字化n 扫描数字化282 数据的测量尺度数据的测量尺度测量的尺度分为四个层次：命名、次序、间隔、比例测量的尺度分为四个层次：命名、次序、间隔、比例属性数据根据测量的尺度测量的尺度分为四类：命名（nominal ）量次序（ordinal ）量间隔（interval ）量比例（ratio ）量这类数据以文字或字符表示地理实体的类型等质量特征。在GIS中，命名量常以数字代码表示地理实体的类别表示地理实体按某种特性排列的次序或等级。在GIS中常以数字表示等级根据一个相对的基点以连续的量表示地理实体的数量特征，即间隔尺度数据可根据不同
14、的零点和不同的度量单位测量。根据一个绝对的基点以连续的量表示地理实体的数量特征，它具有一定的绝对零点间隔测量尺度与比例测量尺度相似，但是间隔尺度的测量值无真的零值间隔测量尺度与比例测量尺度相似，但是间隔尺度的测量值无真的零值292 数据的测量尺度数据的测量尺度根据测度标准划分的属性数据类型根据测度标准划分的属性数据类型比例数据或间隔数据可以比较容易的转变成次序或命名数据，而命名数据比例数据或间隔数据可以比较容易的转变成次序或命名数据，而命名数据则很难转化成次序、间隔或比例数据则很难转化成次序、间隔或比例数据303 地表定位参照系统地表定位参照系统地理数据第二个基本特征：地理数据第二个基本特征：
15、 实体的定位数据都是依据一定的地表定位参照系统实体的定位数据都是依据一定的地表定位参照系统基本概念基本概念 地理坐标系、经纬度、经线、纬线、首子午线地理坐标系、经纬度、经线、纬线、首子午线 地球椭球面：是地球不规则曲面的近似形状地球椭球面：是地球不规则曲面的近似形状 大地水准面大地水准面 ：是指在假设海水处于完全静止的状态下延伸到大陆内部：是指在假设海水处于完全静止的状态下延伸到大陆内部 所形成的一个处处与重力方向垂直的连续的闭合曲面所形成的一个处处与重力方向垂直的连续的闭合曲面 31地理坐标系统示意图首子午线经线纬线地面点的坐标系统高程系高程系大地坐标系大地坐标系/ /地理坐标系地理坐标系3
16、21：298.257 6 378 140 1980年国家大地坐标系1：298.36 378 2451954年北京坐标系椭圆扁率赤道半径（米）椭球体描述大地坐标系我国常用坐标系如表：我国的高程系：我国的高程系：1956年黄海高程系年黄海高程系1985年国家高程基准年国家高程基准世界上广泛使用的是世界上广泛使用的是1:298.257 223 5636 378 137WGS84（World Geodetic System of 1984）33地图投影地图投影地图投影即运用一定的数学法则，将地理坐标转换成平面直角坐地图投影即运用一定的数学法则，将地理坐标转换成平面直角坐标，在平面上建立与地球面上相对应
17、的经纬网点。标，在平面上建立与地球面上相对应的经纬网点。在数学上来说就是建立地图平面上的点（在数学上来说就是建立地图平面上的点（x,y)x,y)和地球表面上的点和地球表面上的点( ( , , ) )之间的函数关系。一般通式为：之间的函数关系。一般通式为：),(),(21fyfx34根据投影面与球面相关位置的分类图35地图投影的变形地图投影的变形n 长度变形长度变形n 面积变形面积变形n 角度变形角度变形地图投影中不可避免地存在着变形，在建立一个投影时地图投影中不可避免地存在着变形，在建立一个投影时不仅要建立（不仅要建立（x,y)x,y)与与( ( , , ) )之间的关系，而且要研究投影变之间
18、的关系，而且要研究投影变形的分布与大小。地图投影的变形主要体现在：形的分布与大小。地图投影的变形主要体现在：36地图投影变形的图解示例（摩尔维特投影等积伪圆柱投影）长度变形角度变形37地图投影变形的图解示例（UTM横轴等角割圆柱投影）面积变形和长度变形38GIS中地图投影的设计与配置中地图投影的设计与配置 一、地理信息系统与地图投影一、地理信息系统与地图投影二、地理信息系统中地图投影设计与配二、地理信息系统中地图投影设计与配 置的一般原则置的一般原则 39401）各国家的地理信息系统所采用的投影系统与该国的基本地图系列所用的投影系统一致；2）各比例尺的地理信息系统中的投影系统与其相应比例尺的主
19、要信息源地图所用的投影一致；3）各地区的地理信息系统中的投影系统与其所在区域适用的投影系统一致；4）各种地理信息系统一般以一种或两种投影系统为其投影坐标系统，以保证地理定位框架的统一。统一的坐标系统是地理信息系统建立的基础 41地理信息系统中地图投影配置的一般原则为：地理信息系统中地图投影配置的一般原则为： 1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图投影系统一致；2）系统一般地只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺；3）所用投影以等角投影为宜；4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。4243我国地理信
20、息系统中常用的地图投影配置与计算我国地理信息系统中常用的地图投影配置与计算1）我国基本比例尺地形图（1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5000万）除1：100万外均采用高斯-克吕格投影为地理基础；2）我国1：100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致；443）我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影（正轴等角割圆锥投影）和属于同一投影系统的Albers投影；4）Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为近于直线，这有利于地理信息系
21、统中的空间分析和信息量度的正确实施。45高斯高斯克吕格投影克吕格投影高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为：1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；2）等角投影；3）中央经线上没有长度变形。由公式可分析出高斯投影变形具有以下特点：1）中央经线上无变形2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；3）同一条经线上，纬度越低，变形越大；4）等变形线为平行于中央经线的直线。4647正轴圆锥投影正轴圆锥投影 Lambert投影（正轴等角割圆锥投影）。4849地形图的分幅与编号地形图的分幅与编号50地形图的分幅与编号地形图的分幅与编号513、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量
22、一、空间数据质量的概念一、空间数据质量的概念 空间特征、属性特征和时间特征是空间数据的三个基本要素。而空间数据质量则是空间数据在表达这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性和完整性。与数据质量相关的几个概念与数据质量相关的几个概念（1）准确性准确性：测量值与真值之间的接近程度，可用误差来衡量。（2）精度精度：对现象描述的详细程度。数据的精度是指数据表示的有效位数。（3）空间分辨率空间分辨率：是两个可测量数值之间最小的可辨识的差异。可以看作是记录变化的最小距离。（4）比例尺比例尺：是地图上一个记录的距离和它所表现的“真实世界的”距离之间的一个比例。523、地理信息系统的数据质量、地理信息系统
23、的数据质量（5）误差误差：数据与真值之间的差异。是一种常用的衡量数据准确性的表达方式。（6）不确定性不确定性：当某现象不能精确测得，当真值不可测或无法知道时，我们就无法确定误差，因而用不确定性取代误差。不确定性是关于空不确定性是关于空间过程和特征不能准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有间过程和特征不能准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有的属性。的属性。在内容上以真值为中心的一个范围，这个范围越大，数据的不确定性也就越大。 包括空间位置的不确定性，属性不确定性，时域不确定性、逻辑上的不一致性和数据不完整性。533、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量二、空间数据质量问题
24、的来源二、空间数据质量问题的来源 根据空间数据自身存在的规律性，从几个方面阐述空间数据质量问题的来源： 空间现象自身存在的不稳定性（空间位置、时间及属性上的不确定性）空间现象的表达（测量方法和测量精度 对数据误差的影响）空间数据处理中的误差（各种处理）空间数据使用中的误差（1对数据的解释过程，2缺少文档，如元数据 ）543、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量三、空间数据误差分析三、空间数据误差分析 误差可分为随机和系统误差误差可分为随机和系统误差GIS中数据的误差主要有四大类：中数据的误差主要有四大类：逻辑误差逻辑误差：有助于发现不完整数据和其它三类误差，一般的质量控制都从这块下手
25、几何误差几何误差：点误差和线误差；线误差的分布模式： 折线误差分布模式（骨头型和车链型），曲线的误差分布（串肠型）属性误差属性误差时间误差时间误差 （一）、误差的类型（一）、误差的类型 GIS中的误差是指GIS中数据表示与其现实世界本身的差别。553、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量1 1 地图数据质量地图数据质量 地图数据是现有地图经过数字化或扫描后生成的数据。在地图数据质量问题中，不仅含有地图固有的误差，还包括图纸变形、图形数字化等误差。 指用于数字化的地图本身所带有的误差，包括控制点误差、投影误差等。由于这些误差间的关系很难确定，所以很难对综合误差做出准确评价。 (1)地图
26、固有误差（二（二 ）、主要空间数据的质量分析：）、主要空间数据的质量分析：563、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量(2)(2)材料变形产生的误差材料变形产生的误差 这类误差是由于图纸的大小受湿度和温度变化的影响而产生的。这类误差是由于图纸的大小受湿度和温度变化的影响而产生的。温度不变的情况下，若湿度由o增至25，则纸的尺寸可能改变1.6；纸的膨胀率和收缩度并不相同，即使温度又恢复到原来的大小，图纸也不能恢复原有的尺寸。基于聚脂薄膜的底图与纸质地图相比，材料变基于聚脂薄膜的底图与纸质地图相比，材料变形产生的误差相对较小。形产生的误差相对较小。 573、地理信息系统的数据质量、地理信
27、息系统的数据质量 跟踪数字化时由于数字化操作人员技术与经验不同，常引入不同量的数字化误差。这主要表现在最佳采点点位的选择、十字丝与目标重叠程度的判断能力等方面。另外，数字化操作人员的疲劳程度和数字化的速度也会影响数字化的质量。 数字化仪操作中采点方式和采点密度等也会影响到数字化数据的质量。 数字化仪分辨率和精度对数字化的质量产生影响。通常，数字化仪的实际分辨率和精度比标称的分辨率和精度都要低一些。 扫描数字化时影响扫描数字化数字质量的因素包括原图质量(如清晰度)、扫描精度、扫描分辨率、配准精度、校正精度等。(3)(3)图形数字化误差图形数字化误差和要素对象和要素对象作业员作业员数字化仪数字化仪
28、 有关有关583、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量 遥感数据的质量问题，一部分来自遥感仪的观测过程，另一部分来自遥感图像处理和解译过程。遥感观测过程本身存在着精确度和准确度，其产生的误差主要表现为空间分辨率、几何畸变和辐射误差，这些误其产生的误差主要表现为空间分辨率、几何畸变和辐射误差，这些误差将影响遥感数据的位置和属性精度。差将影响遥感数据的位置和属性精度。遥感数据的误差积累过程可以分为：遥感数据的误差积累过程可以分为：数据获取误差数据预处理误差人工判读误差2 2遥感数据的质量遥感数据的质量593、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量测量数据主要指使用大地测量、GPS
29、、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。这部分数据质量问题，主要是空间数据的位置误差。通常考虑的是系统误差、操作误差和偶然误差。 3 3测量数据的质量测量数据的质量(1)(1)系统误差系统误差系统误差的发生与一个确定的系统有关，它受环境因素(如温度、湿度和气压等)、仪器结构与性能以及操作人员技能等方面的因素影响。系统误差不能通过重复观测加以检查或消除，只能用数字模型模拟和估计。 603、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量(2) (2) 操作误差操作误差 是操作人员在使用设备、读数或记录观测值时，因粗心或操作不当粗心或操作不当而产生的。应采用各种
30、方法检查和消除操作误差应采用各种方法检查和消除操作误差。一般地，操作误差可通过简单的几何关系或代数检查验证其一致性，或通过重复观测检查并消除操作误差。 (3) (3) 偶然误差偶然误差 是一种随机的误差，由一些不可预料和不可控制的因素引入是一种随机的误差，由一些不可预料和不可控制的因素引入。这种误差具有一定的特征，如正负误差出现频率相同、大误差少、小误差多等。偶然误差可采用随机模型进行估计和处理。613、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量四、空间数据质量评价和控制四、空间数据质量评价和控制 空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据，数据质量是数据整体性能的综合体现。空间数据
31、质量标准的建立必须考虑空间过程和现象的认知、表达、处理、再现等全过程。（1 1）、）、 空间数据质量标准要素及其内容空间数据质量标准要素及其内容数据情况说明 要求对数据的来源、数据内容及其处理工程等作出准确、全面和详尽的说明。623、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量位置精度或称为定位精度 为空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度，常常表现为空间三为空间实体的坐标数据与实体真实位置的接近程度，常常表现为空间三维坐标数据精度维坐标数据精度。包括数学基础精度、平面精度、形状保真度、像元定位精度（图像分辨率）。平面精度和高程精度又可分为相对精度和绝对精度。属性精度 指空间实体的属性值
32、与其真值相符程度。通常取决于地理数据的类型，且常常与位置精度有关，包括要素分类与代码正确性，要素属性值的准确性及其名称的正确性。时间精度 指数据的现实性。可以通过数据更新的时间和频度来表现。633、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量逻辑一致性 指地理数据关系上的可靠性，包括数据结构、数据内容（包括空间特征、专题特征和时间特征），以及拓扑性质。数据完整性 指地理数据在范围、内容及结构方面的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、专题特征和时间特征表达的
33、合理性。643、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量（2 2） 空间数据质量评价空间数据质量评价 就是用空间数据质量标准对数据所描述的空间特征、专题属性特征和时间特征进行评价。 具体可采用空间数据质量评价矩阵来进行空间数据描述空间数据要素653、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量（3 3） 空间数据质量控制空间数据质量控制 数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节人手，以减少误差。质量控制的人工方法 主要是将数字化数据与数据源进行比较。通常图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较；属性部分的检查采用与原属性逐个对比或
34、其他比较方法。(1)(1)空间数据质量控制常见的方法空间数据质量控制常见的方法663、地理信息系统的数据质量、地理信息系统的数据质量元数据方法数据集的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化。通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。地理相关法用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。例如，从自然特征的分布分析，发现山区河流在山脊线上，则说明必有数据存在质量问题。为帮助分析，可建立有关地理特征要素相关关系的知识库，以便对地理特征要素进行相关分析。674、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化与GIS软件工具开发有
35、关的各种标准化活动与GIS数据库建设有关的活动与GIS数据共享的标准化工作n 1983年，在原科委的主持下，我国编制了第一部地理信息系统的标准化文件资源与环境信息系统国家规范研究报告684、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化促进空间数据的使用与交换促进地理信息共享694、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n （1）促进空间数据的使用与交换所包含的内容： 数据质量数据质量：数据生产的精度、属性特征的识别质量 数据库设计数据库设计：数据模型设计、数据库结构和功能设计、数据建库的工艺流程设计 数据档案数据档案：对GIS中元数据的研究及其标准的制定工作 数据格式数据格式：GIS软件中输
36、入和输出功能的实现 数据可视化数据可视化：GIS标准符号库的建设 数据产品的测评数据产品的测评：对GIS产品的质量、等级及性能等方面进行测试与评价，对GIS项目工程的有效管理。704、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化（2）促进地理信息共享： 三个基本要求：要正确的向用户提供信息；用户无歧义无错误的三个基本要求：要正确的向用户提供信息；用户无歧义无错误的接收并正确使用信息；要保障数据供需双方的权力不受侵害。接收并正确使用信息；要保障数据供需双方的权力不受侵害。 数据共享技术涉及四个方面：数据共享技术涉及四个方面：（1）面向地理系统过程语义的数据共享概念模型的建立）面向地理系统过程语义的
37、数据共享概念模型的建立 传统的概念模型是以几何目标为主要模拟传统的概念模型是以几何目标为主要模拟 对象对象（2）地理数据的技术标准：用户界面的标准化、）地理数据的技术标准：用户界面的标准化、（3）数据安全技术：）数据安全技术：数据的完整性约束条件、包含数据库免受非授权的泄露、更改或破坏714、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化（2）促进地理信息共享：数据共享技术涉及四个方面：数据共享技术涉及四个方面： （4）数据的互操作性）数据的互操作性其两个方面的体现：其两个方面的体现：在不同在不同GIS数据库管理系统之间数据的自由传输数据库管理系统之间数据的自由传输不同的用户可以自由操作使用同一数
38、据集，并且保证不会导致不同的用户可以自由操作使用同一数据集，并且保证不会导致错误的结论错误的结论数据的互操作性在数据共享所有环节中是最重要的，技术要求数据的互操作性在数据共享所有环节中是最重要的，技术要求也是最高的。也是最高的。724、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n 三、GIS标准化的内容地理信息内容地理信息的分类与编码地理信息的记录格式与转换地理信息规范及标准的制定n 细分有以下内容：统一的名词术语内涵；统一的数据采集统一的名词术语内涵；统一的数据采集原则；统一的空间定位框架；统一的数据分类标准；统一原则；统一的空间定位框架；统一的数据分类标准；统一的数据编码系统；统一的数据组
39、织结构；统一的数据记录的数据编码系统；统一的数据组织结构；统一的数据记录格式；统一的数据质量含义。格式；统一的数据质量含义。734、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化地理信息标准化的制定：地理信息标准化的制定：国际标准化组织的任务国际标准化组织的任务:/；/；（；（CEN/TC287为欧洲标准化委员会为欧洲标准化委员会/地理信息地理信息技术委员会。成立于技术委员会。成立于1992年，其秘书处设在法国标准化研究所。年，其秘书处设在法国标准化研究所。其标准化任务基于以下决议：数字地理信息领域的标准化包括一其标准化任务基于以下决议：数字地理信息领域的标准化包括一整套结构化规范，它包括能详细地
40、说明、定义、描述和转化现实整套结构化规范，它包括能详细地说明、定义、描述和转化现实世界的理论和方法，使现实世界的任何位置信息都可被理解和使世界的理论和方法，使现实世界的任何位置信息都可被理解和使用。用。 ）744、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化地理信息标准化的制定：地理信息标准化的制定：国际标准化组织的任务国际标准化组织的任务:；（美国联邦地理数据委员会）；（美国联邦地理数据委员会）；(开放地理信息系统协会开放地理信息系统协会)；(欧洲地图事务组织欧洲地图事务组织 )；(加拿大标准委员会加拿大标准委员会)754、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n 四、四、ISO/TC21
41、1地理信息标准地理信息标准n ISO/TC211地理信息/地球信息科学专业委员会成立于1994年3月，其目的是为了促进全球地理信息资源的开发、利用和共享，即制定ISO/TC211地理信息/地球信息科学标准。n 它是对与地球上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。n 该标准共分为25个部分。764、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n ISO/TC211地理信息标准地理信息标准25个部分由个部分由5个工作组个工作组负责负责 第一组，负责框架和参考模型，15，21，24部分，由美国召集 第二组，负责空间数据模型和算子即79，23部分，由澳大利亚召集 第三组，负责地理空间数据管理即
42、1015部分，由英国召集 第四组，负责地理空间数据服务即1619，24部分，由挪威召集 第五组，由加拿大召集，负责第6，20部分，第22部分由加拿大另一组负责77ISO/TC211地理信息标准（一）地理信息标准（一） n 1）参考模型）参考模型(Reference Model) n 2）综述）综述(Overview) n 3）概念化模式语言）概念化模式语言(Conceptual Schema Language) n 4）术语定义）术语定义(Terminology) n 5）一致性和测试）一致性和测试(Conformance and Testing)n 6）专用标准）专用标准(Profiles)
43、 n 7）空间模式）空间模式(Spatial Shema) 8）时间尺度子模式时间尺度子模式(Temporal Subshema)n 9）应用模式规则）应用模式规则(Rules for Application Schema) n 10）要素分类方法）要素分类方法(Feature cataloguing methodology) n 11）坐标空间参照系统）坐标空间参照系统(Spatial referencing by coordinates) n 12）基于地理标识的间接参考系统）基于地理标识的间接参考系统(Spatial referencing by geographic identifie
44、rs)n 13）质量原则）质量原则(Quality principles)n 14）质量评价过程）质量评价过程(Quality Evaluation Procedures)4、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化784、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n 15）元数据）元数据(Metadata) 16）空间）空间信息定位服务信息定位服务(Positioning Service)n 17）地理信息描述）地理信息描述(Portrayal) n 18）编码）编码(Encoding) n 19）服务）服务(Service) n 20）功能标准）功能标准(Functional stand
45、ards) n 21）图像和栅格数据）图像和栅格数据(Imagery and gridded data)n 22）职员的资格认证）职员的资格认证(Qualifications and Certification of Personnel) n 23）覆盖几何和功能的模式）覆盖几何和功能的模式(Schema for coverage geometry and functions) n 24）图像和栅格数据的成分）图像和栅格数据的成分(Imagery and gridded data components) n 25）简单要素的访问）简单要素的访问SQL选项选项(Simple feature ac
46、cess - SQL option)ISO/TC211地理信息标准（二）地理信息标准（二）79ISO/TC 211标准前标准前20个部分之间的关系个部分之间的关系 804、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n 五、开放的地理数据互操作规范Open GISOpenGIS(Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC(OpenGIS协会，OpenGIS Consortium)提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作性(Interoperablity)。8
47、14、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n 五、开放的地理数据互操作规范Open GISOpenGIS规范主要定义的三个模型：n 1）开放的地理数据）开放的地理数据(Open Geodata)模型模型n 2）OpenGIS服务服务n 3）信息团体模型）信息团体模型82OpenGIS 定义的模型1）开放的地理数据(Open Geodata)模型n 定义了一个概括的、公用的基本地理信息类型集合，该集合可以被应用于特定领域的地理数据建模。 4、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化83OpenGIS 定义的模型2）OpenGIS服务服务模型中的主要组成为：n 要素实例(Feature I
48、nstance)的创建过程n 获取地理数据的方法n 时空参照系统的获取和转换n 语义转换4、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化84OpenGIS 定义的模型3）信息团体模型n 信息团体模型的目的是建立一种途径，使得信息团体或用户维护对数据进行分类和共享所遵循的定义；实现一种有效的、更为精确的方式，使不同信息团体之间可以共享数据。4、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化85OpenGIS抽象规范各个主题之间的依赖关系抽象规范各个主题之间的依赖关系OGC要素几何体元数据要素集合空间参照系位置几何体要素之间关系要素功能和插值语义和信息团体质量覆盖类型地球影象OpenGIS 服务体系结构
49、目录服务图象使用服务图象坐标转换服务86遵循遵循OpenGIS规范，规范，地理信息处理的在不同分布计算地理信息处理的在不同分布计算“场景场景”上实现上实现OGC874、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化n FGDC(美美国国联联邦邦地地理理数数据据委委员员会会)是是美美国国政政府府机机构构的的一一个个协协调调性性组组织，织，其其主主要要目目的的是是在在全全国国范范围围内内促促进进对对地地理理数数据据的的共共同同开开放、放、使使用、用、共共享享和和传传播。播。n FGDC制制定定了了美美国国空空间间数数据据元元数数据据标标准准和和空空间间数数据据转转换换标标准。准。n FGDC的的任任务
50、务之之一一是是致致力力于于美美国国国国家家地地理理空空间间数数据据标标准准的的研研究究制制定，定，以以便便使使数数据据生生产产商商与与数数据据用用户户之之间间实实现现数数据据共共享，享，从从而而支支持持国国家家空空间间数数据据基基础础设设施施建建设设组组织织和和标标准准88表表 空间信息元数据标准情况空间信息元数据标准情况894、地理信息系统的标准化、地理信息系统的标准化其中其中FGDC的空间数据元数据标准影响最大，它确定的空间数据元数据标准影响最大，它确定了地学空间数据集的元数据内容。了地学空间数据集的元数据内容。该标准于1992年7月开始起草，于1994年7月8日正式确认。它将地学领域中应
