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GIS空间数据的精度与质量控制的研究
摘 要 简要论述了GIS空间数据的精度与质量控制的研究课题的近期所取得的主要成果和结论，包括直线不确定性模型的改进、曲线不确定性模型的建立；将平差理论引入GIS数据误差处理和质量控制，并提出了实用方法；对GIS数字化误差的性质、分布进行了深入研究；从抽样检验的理论出发，探讨了GIS 产品的质量控制技术和方法。关键词 地理信息系统 不确定性模型 误差分布 平差理论 质量控制Accuracy of Spatial Data and Quality Control Techniques in GISLiu Dajie, Tong Xiaohua(Dept. of Surveying and Geoinfomatics, Tongji University, Shanghai 200092)Abstract The main results and conclusions of the research on the accuracy of spatial data and quality control techniques in GIS, including improved uncertainty model of line primitives and new-developed curve uncertainty; introducing adjustment theory into error process and quality control in GIS, and presenting practical methods; systematic studying the error characteristics and error distribution for GIS digitization; discussing the quality control techniques and methods for GIS product based on sampling test theories are discussed.Key words GIS uncertainty error distribution adjustment theory quality control GIS 空间数据的质量优劣直接影响着GIS应用中分析结果的可靠程度及应用的真正实现，也影响着GIS产业的健康发展。因此，国内外越来越关注GIS数据的精度和质量控制的研究。GIS数据的质量控制问题涉及面很广，包括数据质量的衡量标准、表示方法［1］，数据误差的来源和性质，评价方法和控制方法等。近来，本课题主要从以下几个方面进行了探讨。 (1) 对Chrisman等人引入的线元不确定性模型—“ε-误差带”进行了深入分析，证明了在一般的线元不确定性模型中，线段中任一点坐标的方差是由两端点出发计算该点坐标的加权平均值的方差，并推求了最大方向的误差带［2，3］。在此基础上提出了建立圆曲线、缓和曲线以及其它拟合曲线的不确定性模型［2］；还进一步探讨了空间直线元的不确定性模型。提出了理论上更为严密、准确的误差带宽的不确定模型。 (2) 考虑到手工数字化和扫描数字化仍是目前GIS空间数据获取的主要手段，提出在应用最小二乘平差法对数字化数据进行平差作几何纠正的同时，利用残差进行精度评定的方法［4，5］，通过大量的实际验证，证明是正确、可靠的。课题组还导出了道路曲线的平差模型，平差迭代计算方法，提出了对复杂情况下无忧论文 【http://www.uklunwen.com】采用分级平差的方法［6］。试验表明，这些方法是实用的。 (3) 研究表明，数字化误差不一定服从正态分布。为了进一步探讨数字化得到的GIS数据的精度和质量控制方法，对这种误差的性质作了试验分析；结果表明，明显地物数字化误差很可能服从由正态分布误差和拉普拉斯分布误差组合的NL分布［7］，或者是p≈1.0～1.5的p-范分布［8］。对误差性质的研究有助于剔除粗差和建立更好的平差模型及其处理方法。 (4) GIS产品是一种新的产品，应根据GIS产品的质量特性建立其质量管理和质量控制体系。GIS数据的质量特性除包含位置精度外，还包括属性精度、逻辑一致性、完备性等。课题组认为，除进一步探讨它们的质量标准外，还需要探讨应用抽样检验的理论和方法建立适合于对GIS产品在建立过程、交付用户使用，以及在GIS维护中分别进行抽样检验的质量控制体系。国家自然科学基金(49671065)资助作者单位：刘大杰 童小华 （同济大学测量与国土信息工程系，上海 200092） 参考文献 1 阎正，等．城市地理信息标准化指南．北京：科学出版社，1998 2 刘大杰，童小华．GIS中直线与曲线不确定性模型的研究．第二届海峡两岸测绘学术研讨会，台南，1998 3 刘大杰，华慧．GIS线要素不确定性模型的进一步探讨．测绘学报，1998；27(1)：45-49 4 刘大杰，孟晓林．直角与直线元素数字化的数据处理．武汉测绘科技大学学报，1997；22(2)：125-128 5 童小华，刘大杰，杨东援．GIS数字化数据的平差模型及软件实现．同济大学学报(待发表) 6 童小华，刘大杰．GIS数字化数据的分级平差．中国GIS协会、CPGIS协会1998年年会论文集，北京，1998：176-181 7 孟晓林，刘大杰，朱照宏．地图数字化数据误差NL分布检验．同济大学学报(自然科学版)，1997；24(5)：525-529 8 童小华，孟晓林，杨东援，刘大杰．地图数字化数据误差的P-范分布检验．同济大学枫林学苑，上海：上海科学技术文献出版社，1997
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