淺析GIS空間數據處理與質量控制系統

姚亞麗

寧波市正源測繪有限公司 浙江 寧波 315000

前言

空間數據是GIS研究的主要對象和內容。空間數據是指空間實體或時間信息，空間位置和專題特征的數據記錄中的現象。空間數據質量表達的三個基本要素是空間數據的準確性，一致性和完整性。空間數據質量通常以誤差來衡量，增加數量精度是減少空間數據錯誤的根本途徑。GIS空間數據質量研究與地理信息系統的最終運作效果直接相關，后者又與地理信息有關系統各種宏觀決策的正確制定和信息化進程的推進息息相關[1]。

1 空間數據的內容與基本特征

時間間隔數據是空間數據庫中管理和處理的主要對象。它使用基于地球表面空間位置的自然社會和人類經濟景觀數據作為圖形、圖像、文本、表單和數字。

1.1 空間數據的內容

在GIS中，空間數據主要包括：在已知坐標系中的位置，即“where”的問題；實體之間的空間關系主要是指拓撲關系，這是對空間關系的一個明確定義。與幾何位置無關的屬性的數學方法和內容。

1.2 空間數據的基本特征

空間數據通常具有三個基本特征：空間特征、時間特征和專題特征。

（1）空間特征：也稱為定位特征，指幾何特征，例如空間物體的位置，形狀，大小以及與鄰近物體的拓撲關系。人類對空間目標的定位通常不是由存儲空間的坐標決定的，而是由某個目標與其他更為熟悉的目標之間的空間位置關系決定的。這種關系通常也是一種拓撲關系。

（2）時間特征：也稱為縮放特征，意味著空間數據總是在特定的時間或時間段被采集或計算。因此，GIS數據是必須動態更新和維護的動態空間數據。

（3）主題特征：也稱為非定位特征，是指除空間和時間特征以外的其他空間現象特征，即事物或現象的“特征”是什么。它可以分為定性和定量兩種。前者是事物或現象的名稱、類型和特征，后者則包括數量、等級和地位[2]。

2 基于GIS空間數據挖掘存在問題

基于GIS的數據挖掘主要是空間數據和屬性數據的綜合挖掘模型。它是比通過查詢方法獲得的傳統知識更深層次的數據處理分析。目前，該領域的研究取得了一些成果。然而，在未來的發展中還有許多理論和方法需要進一步研究。

2.1 提高挖掘算法和效率

基于GIS數據挖掘，由于其自身的領域知識，不僅增加了挖掘算法的搜索空間，而且增加了盲目搜索的可能性。因此，必須結合GIS數據和場自身的特點來改進算法，提高算法效率，設計出更好的相關挖掘算法。

2.2 綜合式挖掘模式

在挖掘基于GIS的隱式知識規則時，使用單一方法往往缺乏挖掘知識。因此，為了挖掘更多的GIS數據，必須將多種開采技術與綜合開采模式并行使用，挖掘更有用的知識。

2.3 G1S軟件、空間數據庫與數據挖掘技術的集成

目前的GIS軟件和空間數據庫不能有效地支持數據挖掘。相反，它會提取相關數據，然后使用挖掘技術挖掘數據[3]。

3 空間數據的質量標準

空間數據質量是指空間數據的可靠性和準確性，通常由空間數據的誤差來衡量。空間數據質量控制基于空間數據的基本特征，可以概括為空間特征精度，時間特征精度和主題特征精度。

3.1 空間特征精度

空間特征精度主要是指標精度和關系精度。數學精度是空間數據精度的空間因素。它指的是GIS數據庫中描述的對象的坐標數據與真實地面位置的接近程度，包括基本精度、平面精度、仰角精度、邊緣精度等。

3.2 時間特征精度

時間特征的準確性主要是指空間數據的現狀。它應該反映數據表示的時間信息的正確性。例如，20世紀50年代的湖泊數據和20世紀90年代的湖泊數據有很大不同。

3.3 專題特征精度

主題特征精度主要指空間數據的空間和時間精度，包括屬性精度和元數據精度[4]。

4 GIS空間數據質量研究階段與控制

GIS空間數據質量可以分為三個階段。第一階段是在20世紀六七十年代GIS誕生時，在開發地理信息系統作為數字地圖制作工具時，要注意地理信息系統的質量。本研究主要運用數理統計的原理對圖形和圖形操作進行操作。分析質量和精度;在第二階段，在20世紀80年代，GIS數據的質量得到了真正的重視。研究主要集中在解釋過程中的空間數據誤差模型，圖像分類和誤差分析;第三階段，自20世紀90年代以來，越來越多的專家學者開始從事GIS空間數據質量的研究和應用。現階段的研究開發非常迅速，取得了許多顯著成果。

空間數據質量控制的含義主要是指在數據生產過程中可能引入錯誤的步驟和過程的控制，以達到保證數據質量的目的。數據質量控制是一個復雜的過程，反映在數據生產和處理的各個方面。為了控制數據質量，從所有生成和傳播數據質量的流程和鏈接開始。使用適當的方法來減少錯誤。

空間數據質量控制的常用方法有以下三種：

（1）元數據方法：數據集的元數據中包含了大量的有關數據質量的信息，通過它檢查數據質量，了解跟蹤元可以了解數據質量的狀況和變化；

傳統的手工方法：將數字化數據與數據源進行比較，圖形部分的檢查包括目視方法、繪制到透視圖上與原圖疊加比較，屬性部分的檢查采用與原屬性逐個對比或其他比較方法；

地理相關法：用空間數據的地理特征要素自身的相關性分析數據的質量[5]。

5 結束語

綜上所述，隨著信息技術的不斷發展和進步，GIS空間數據處理技術也將更加成熟，通過建立可靠的質量控制系統，大大提高了數據的處理能力。

[1] 毋河海,龔健雅.地理信息系統(GIS)空間數據結構與處理技術[M].北京:測繪出版社,2016:297.

[2] 胡鵬,吳艷蘭,李圣權,等.GIS遠程教育[M].北京:高等教育出版社,2015:107.

[3] 徐衛,張艷玲.關于地理信息系統(GIS)數據精度與質量探討[J].吉林地質,2016,23(3):98-101.

[4] 宋軍林.地圖對GIS空間數據誤差的影響初探[J].寶雞文理學院學報(自然科學版),2017,(3):70-72.

[5] 韓李濤,趙軍.空間數據質量相關問題探討[J].東北測繪,2017,26(11):11-14.