作者：叶雁玲

摘要：针时地理信息系统中空间数据的质量问题，分析了空间数据缺陷的特性，描述了空间数据质量评价的方法。

    关键词：地理信息系统 空间数据 质量 

    中图分类号：P23  文献标识码：A    文章编号：1674一3695一（2009)03一26一02 

    1 引言

    当今人类社会正步人信息时代，信息产业已逐步成为经济增长的新的驱动力。随着计算机技术和信息技术的发展，地理信息系统在国民经济建设和人们生活中正发挥越来越重要的作用。空间数据是地理信息系统最基本和最重要的组成部分，空间数据的规范、完整和正确是地理信息系统能够可靠应用的前提，也就是说空间数据质量的好坏直接影响到地理信息系统所带来的经济效益和社会效益，影响到所有基于该空间数据库的应用、分析、决策的正确性和可靠性。因此，研究空间数据的质量控制和评价对地理信息系统的应用是非常有必要的。空间数据质量评价是根据空间数据质量特性，研究和查找空间数据缺陷，从而建立空间数据质量控制和质量评价的方法。 

    2 空间数据缺陷的产生和分类

    地理信息系统空间数据缺陷指的是地理信息系统的空间数据与真实数据的差异，空间数据缺陷的产生是人们在对空间数据进行数字化的过程中由于人为的或者非人为的原因使生产的数据总会与真实数据产生偏差，并且数据加工的过程中由于误差传播会进一步地扩大误差。空间数据缺陷主要表现有三种类型：

   1、图形数据缺陷：也称作空间位置精度，主要是指数据的地理定位精度，即空间数据库实体的坐标信息与真实地理位置的几何误差。由于通常以具有三维地理坐标的点、线、面作为研究对象并进一步表达空间实体，因此定位精度常表现为空间三维坐标数据的精度。

   2、属性数据缺陷：是指空间实体的属性值与真实值的相符程度。空间实体的属性数据与地理数据的类型和定位精度紧密相关，属性精度包括要素分类和编码的准确性、要素名称的准确性、属性字段和属性值的准确性等。

   3、逻辑关系缺陷：是指地理数据元素之间逻辑关系的一致性，包括数据结构、拓扑关系、空间特征、时间特征以及属性特征的一致性。 

    3 空间数据质量评价方法

    在地理信息系统的空间数据质量评价中，面对多种类型的空间数据缺陷，直接进行整体质量评价很容易受人为因素的影响，为保证评价结果科学、客观、公平、公正，关键是将空间数据缺陷量化，根据不同类型的缺陷对系统影响的程度设定不同的权，再加权平均得出质量的评价结果。

    3.1 图形数据缺陷的质量评价

   图形数据缺陷的质量评价有两个方面，一方面是矢量数据的错漏，另一方面是图形点位精度的评价。矢量数据的错漏检查采用空间数据与源数据比较，通过统计错漏的数量得到矢量数据的质量评价。图形点位精度检查是检查点位的精度满不满足精度要求，检查方法是采集一定数量的检测点和检测边长与空间数据中相应的点或边长比对，将比对的差值统计，从而得到图形点位精度的质量评价。

   矢量数据缺陷计算式为：

    式中：N为矢量数据的错漏数量；Di为错漏矢量数据单元。

    图形点位精度包括平面和高程误差计算。

    平面误差计算式为：

    式中：。为检测点坐标值；为空间数据中同名点的坐标值；n为检测点个数；mx、my、以及Mp分别为在坐标轴方向上的误差和点位误差。

   相对边长误差的计算式为：

    式中：m，为空间数据边长中误差：S，】和51分别为检测边长和空间数据中相应的同一边长值；n为检测边数。

   高程位置误差的计算式为：

式中：为检测点高程误差：分别为检测点高程和空间数据中同名点的高程；n为检测点个数。 

    3.2属性数据缺陷的质量评价

   属性数据缺陷的质量评价也有两个方面，一方面是属性数据的合法性，另一方面是属性数据的完整性。属性数据合法性检查是检查属性数据是否非法，属性数据一般有合法的值域，如编码的范围、高程值、字符长度等，用属性数据的值去和这个有效值域对比，从而判断出属性数据是否非法，通过统计非法数据的数量得到属性数据合法性的质量评价。属性数据完整性检查是检查不该有空值的属性有空值了，属性值不能非法重复等，通过统计非法数据的数量得到属性数据完整性的质量评价。

   属性数据合法性检查计算式为：

   式中：N为非法数据的数量；Vi为属性数据；Vmin和Vmax分别为合法值域的最小值和最大值。

   属性数据完整性检查计算式为：

   式中：N为非法空值的数量；Vi为属性数据。

    3  .3 逻辑关系缺陷的质量评价

   逻辑关系缺陷的质量评价主要是矢量数据拓扑关系检查，检查方法是根据空间数据的性质建立拓扑规则，使用地理信息系统的拓扑检查功能，实现基于规则的拓扑检查，通过统计拓扑关系错误的数量得到逻辑关系缺陷的质量评价。

   拓扑关系错误数量的计算式为：

   式中：N为拓扑关系错误的数量；Ti为拓扑关系错误单元。

    4  结束语

    空间数据质量评价主要采用百分制的方法，综上所述，首先根据各种类型的空间缺陷对系统影响程度的不同设定不同的权，并满足所有的权之和等于1,然后计算各种类型空间缺陷的量化值，将量化值按百分制折算为质量评价子值，再加权平均得出空间数据整体质量的评价值：

   式中：Pi为各种类型的空间缺陷的权；Zi为各种类型的空间缺陷的质量评价子值；z为空间数据整体质量的评价值。

   可以直接用整体质量的评价值给出空间数据的质量评定，也可以根据整体质量评价值的区间作等级评定，如优、良、合格或不合格评定等。

   各种地理信息系统都有不同的空间数据集，空间数据缺陷也不尽相同，只要能将每个空间数据缺陷量化，通过加权统计就能客观地给出质量评价结果，避免人为因素的影响。

参考文献：
[l］吴芳华．矢量地图数据质量控制的理论与实践硕士论文2002年
[2］ 沈涛，李成名，赵园春．城市基础空间数据质量检查技术研究测绘科学2005.10
[3] 吴芳华，金澄．矢量地图数据属性精度的检查与控制测绘学院学报 2003.3