数据源及其质量控制

4.2.1　数据源及其质量控制

1.土地管理GIS的数据源

GIS的数据源，是指建立GIS的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图数据、遥感数据、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。

1)地图数据

地图是GIS的主要数据源，因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据不仅可以用做宏观的分析(用小比例尺地图数据)，而且可以用做微观的分析(用大比例尺地图数据)。在使用地图数据时，应考虑到地图投影所引起的变形，必要时要进行投影变换或地理坐标转换。

地图数据通常用点、线、面及注记来表示地理实体及实体间的关系，如:

点——居民点、采样点、高程点、控制点等。

线——河流、道路、构造线等。

面——湖泊、海洋、植被等。

注记——地名注记、高程注记等。

2)遥感数据

遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。

3)文本资料

文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等，这些也属于GIS的数据。

4)统计资料

国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。

5)实测数据

野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时分析和进一步应用。GPS(全球定位系统)所获取的数据也是GIS的重要数据源。

(1)野外实地测量

野外实地测量是传统的测量方法，这种方法获得的资料具体、准确，但花费人工多，工作周期长。一般是测得资料后制成地图，再输入土地管理GIS的数据库中。对数据库的局部数据作修改时，则可将实测资料直接输入，而不必经过先制图这一环节。

(2)全球定位系统(GPS)

GPS技术是依靠导航卫星来决定地球上某一位置坐标的技术，它已经成为目前既便宜又精确的一种数据采集技术。目前GPS技术已经用在航海、汽车导航、登山、滑雪等业务或娱乐方面。GPS精度可达到毫米级。

在管线管理信息系统中，常使用高精度GPS来测量各管线上各种部件(水表、接口、阀门等的位置)，以精确给定管线的真实位置。这种数据可以随时收集，数据也具现势性，同时用户可以用来完成采集工作。

GPS所采集的数据X，Y，Z坐标点，这些点的信息可以文本的形式存储，然后根据数据库和GIS软件的要求，使用一些很简单的程序便能够将其转换成有拓扑关系的图形。

(3)摄影测量

航空摄影测量已普遍用于地图的制作。经过专门训练的操作员可以用一种称为立体解析测图仪的光学、电子仪器，直接在航空照片上读取坐标，传输到计算机中。最近，已出现了用软件取代立体解析图仪的新技术，这种技术有良好的推广应用前景。

(4)CCD数字摄影测量在野外数据快速采集中的应用

由于面阵CCD摄影机的像幅不大，机载对地观测受到了一定的限制。为了快速地采集城市的大量数据，并克服传统摄影测量和普通测量所遇到的困难，加拿大卡尔加里大学的研究人员研制成功了一种新型的数据采集系统VISAT(Video Inertial and Satellite)。该系统集全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)和CCD成像技术于一体，装备有GPS、INS和CCD设备的测量车负责野外数据的采集，计算机工作站则用于处理所获取的数据并建立数据库。VISAT系统为进行城市测量数据的采集、专题地图数据的提取和数据库的建立与管理提供了一种崭新的方法。利用VISAT系统，当测量车以50～70km/h的速度行驶时，可使摄影距离在50m范围内的物体的绝对精度达到30cm，相对精度达到10cm，这个精度基本上能满足城市地籍图的要求。这套系统包括:

①野外数据采集系统野外数据采集系统由GPS、INS和CCD设备集成，组装在一台测量车上。GPS用来确定测量车在任一时刻的位置。INS用来确定摄影平台在三维坐标系中的姿态(定向)参数，两台CCD相机用来摄取地面物体的图像。当INS中心与CPS中心(天线)的相对位置、摄影中心与INS中心或GPS中心的相对位置、相机内方位元素和相对定向参数经过检校确定之后，则摄影中心在任一时刻的位置和图像的定向参数可由GPS和INS数据计算得到，而位于图像重叠区内的任一目标点的三维坐标可根据摄影测量原理解算出来，各元素(点、弧段和多边形)的几何属性可在测量目标时获得。

系统内各子系统的时间都以GPS时间为准，GPS接收机可每隔1s提供相应的位置和速度信息，即使在某一地段无法收到GPS信息的情况下，依据INS数据也能推算出测量车的定位信息，使得系统在任一时刻所获取的图像都能以足够的精度进行定位和定向。两台CCD相机每隔0.6s可获取两幅图像(0.5～0.7Mb)，并暂存于硬盘上，然后转录到磁带上。

②量测系统量测系统的功能就是应用数字摄影测量技术确定图像中的物体并确定其空间位置。量测功能在工作站上实现。全景窗口用于显示测区基本图、测量车路线和对物体量测的结果。图像窗口显示立体像时，进行目标量测并进入数据库。

6)多媒体数据

多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通信接口传入GIS的地理数据库中。其主要功能是辅助GIS的分析和查询。

7)已有系统的数据

GIS还可以从其他已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强，这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。

2.土地管理GIS的数据质量控制

数据质量是空间数据在表达空间位置、专题特性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。由于现实世界的复杂性和模糊性以及人类认识和表达能力的局限性，用于对现实世界中的空间特征和过程进行抽象表达的空间数据总是不可能完全达到真值，而只能在一定程度上接近真值，因此，数据质量发生问题不可避免。另外，对空间数据的处理也会导致出现一定的质量问题。

空间数据质量的好坏是一个相对概念，并具有一定程度的针对性。可从空间数据存在的客观规律性出发来对空间数据的质量进行评价和控制。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入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控制常见的方法有:

1)传统的手工方法

质量控制的传统手工方法主要是将数字化数据与数据源进行比较，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其他比较方法。

2)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。

3)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。如从地表自然特征的空间分布着手分析，山区河流应位于微地形的最低点，因此，叠加河流和等高线两层数据时，如河流的位置不在等高线的外凸连线上，则说明两层数据中必有一层数据有质量问题，如不能确定哪层数据有问题时，可以通过将它们分别与其他质量可靠的数据层叠加来进一步分析。因此，可以建立一个有关地理特征要素相关关系的知识库，以备各空间数据层之间地理特征要素的相关分析之用。