關(guān)于土地信息系統(tǒng)建立過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的探討

關(guān)于土地信息系統(tǒng)建立過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的探討

摘要：數(shù)據(jù)對(duì)土地信息系統(tǒng)(LIS)來說是至關(guān)重要的，數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞是土地信息系統(tǒng)建設(shè)成敗的關(guān)鍵。本文將對(duì)土地信息系統(tǒng)建立過程中有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：土地信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、誤差、分辨率、坐標(biāo)變換、矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、拓?fù)?/P>

Abstract：Data is very important for Land Information System，A key to Land information the system's developments success is whether the data quantity is accuracy. This paper will Study the data quantity the problem in Land information the system establish the process.

Key words：Land Information Systems；Data Quality；Error；Accuracy；Remote Sensing；Digitize；Resolution；Coordinate Transformation；Vector Data；Raster Data；Topological.

一、前言

土地是人類的寶貴財(cái)富，是人類社會(huì)進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)所必需的基本條件和自然基礎(chǔ)。如何科學(xué)、合理地利用有限的土地資源，如何及時(shí)了解與掌握土地利用變化數(shù)量和空間特點(diǎn)，對(duì)于保持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡和土地持續(xù)利用具有十分重要的意義。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日趨多樣化，土地部門的業(yè)務(wù)工作及范圍也在不斷擴(kuò)大，原有的靠手工操作，圖紙管理的模式已經(jīng)越來越不能滿足高效率的需求。為強(qiáng)化土地管理,滿足社會(huì)對(duì)土地資源信息更多、更細(xì)、更完善的服務(wù)要求，各土地管理部門紛紛加入信息化、數(shù)字化的改革大潮。特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，因土地管理部門工作的嚴(yán)肅性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性和規(guī)范化要求，管理中任何規(guī)定的確定和變更都需要完成大量的信息收集、分析、綜合、決策和評(píng)估等工作，土地管理也只有強(qiáng)有力的信息技術(shù)（IT）的支持下，才能做到真正的科學(xué)決策和管理。

土地信息系統(tǒng)（LIS）是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)分支，是一種基于宗地的計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)。是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及其屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、管理、查詢、分析、應(yīng)用和維護(hù)更新的空間信息系統(tǒng)，是土地管理的現(xiàn)代化工具，是土地規(guī)劃和管理定量化、科學(xué)化的方法、手段。但是，在土地信息系統(tǒng)的建設(shè)過程中，還存在許多問題，給土地信息系統(tǒng)的建設(shè)及發(fā)揮帶來一定困難。這里僅對(duì)土地信息系統(tǒng)建設(shè)中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題進(jìn)行探討。

二、對(duì)LIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的認(rèn)識(shí)

數(shù)據(jù)是一種未經(jīng)加工的原始資料，是客觀對(duì)象的表示，它可以是數(shù)字、文字、符號(hào)、圖像，數(shù)據(jù)是信息的具體表達(dá)形式。一個(gè)LIS系統(tǒng)包括空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。

人們往往以為計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量是可靠的，很少懷疑利用信息系統(tǒng)產(chǎn)生的分析結(jié)果在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面會(huì)有問題，但事實(shí)遠(yuǎn)非如此。在某些情況下，由于多種原因，計(jì)算機(jī)分析的結(jié)果甚至?xí)�比手工分析的誤差更大。這里除軟件、硬件的質(zhì)量問題，計(jì)算方法上的問題，以及分類、編碼、輸入、操作的明顯疏忽外，數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量是重要的原因。

眾所周知，數(shù)據(jù)是LIS的“血液”，是組成系統(tǒng)的重要元素。數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞是土地信息系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵所在；數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低優(yōu)劣，都直接影響到土地信息系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，決定了系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的大�。粩�(shù)據(jù)的可靠，質(zhì)量的好壞將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。系統(tǒng)如果不能提供正確、可靠的信息，這個(gè)系統(tǒng)也就失去了存在的價(jià)值。

數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞是一個(gè)相對(duì)概念，并具有一定的針對(duì)性。衡量其好壞主要有以下幾個(gè)指標(biāo)：誤差、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)的精度和不確定性。數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)整體性能的綜合體現(xiàn)。

統(tǒng)而言之，數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是數(shù)據(jù)是否及時(shí)反映了現(xiàn)實(shí)世界；二是數(shù)據(jù)是否保持了一致性和完整性。

土地信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)來源廣，數(shù)據(jù)采集的任務(wù)重，在數(shù)據(jù)庫建立過程中會(huì)出現(xiàn)許多人為和系統(tǒng)的誤差，甚至還有可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，最后采集的數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確反映規(guī)劃和管理的實(shí)際狀況，建立在此數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的系統(tǒng)往往也就達(dá)不到管理自動(dòng)化輔助決策的目的，而只不過是“看看而已”的一種“擺設(shè)”罷了。

數(shù)據(jù)庫（包括空間數(shù)據(jù)庫和非空間數(shù)據(jù)庫）是土地信息系統(tǒng)最基本、最重要的組成部分，也是投資比重最大的部分。數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞，直接影響系統(tǒng)的功能和應(yīng)用。不僅要根據(jù)技術(shù)規(guī)程衡量數(shù)據(jù)質(zhì)量，還要從數(shù)據(jù)使用角度分析數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。數(shù)據(jù)質(zhì)量通常是指數(shù)據(jù)的可靠性和精度，它主要用數(shù)據(jù)的誤差來度量的。現(xiàn)就土地信息系統(tǒng)建立過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題作進(jìn)一步的探討。

三、數(shù)據(jù)源質(zhì)量的問題

土地信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源指建庫中所需要的各種數(shù)據(jù)類型的來源。它是土地信息系統(tǒng)最基本、最重要的組成部份。土地信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源多種多樣，主要包括有：地圖，地圖是系統(tǒng)最主要的數(shù)據(jù)源，因?yàn)榈貓D是地理數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)描述形式，是具有共同參考坐標(biāo)系統(tǒng)的點(diǎn)、線、面的二維平面形式的表示，內(nèi)容豐富，圖上實(shí)體間的空間關(guān)系直觀，而且實(shí)體的類別和屬性可以用各種不同的符號(hào)加以識(shí)別和表示。土地信息系統(tǒng)其圖形數(shù)據(jù)大部分都來自地圖，土地信息系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)主要有地籍圖、宗地圖、土地詳查圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、專題圖、乃至地形圖等各種圖件的矢量化地圖數(shù)據(jù)。二是遙感影像數(shù)據(jù),遙感影像數(shù)據(jù)是一個(gè)極其重要的信息源。通過遙感影像可以快速、準(zhǔn)確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息，航天遙感影像還可以取得周期性的資料，這些都為土地信息系統(tǒng)提供了豐富的信息。三是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括土地的分類、面積、權(quán)屬、分布及質(zhì)量、等級(jí)狀況、利用狀況、非法占地等統(tǒng)計(jì)資料。四是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，包括GPS點(diǎn)位數(shù)據(jù)、地籍測(cè)量數(shù)據(jù)等。五是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，包括數(shù)字圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)主要有地籍號(hào)、檔案卷宗號(hào)、地類號(hào)、圖號(hào)、手簿號(hào)、宗地界址點(diǎn)點(diǎn)號(hào)及坐標(biāo)控制點(diǎn)坐標(biāo)，宗地面積，面積中誤差、年代、日期等等。屬性數(shù)據(jù)包括圖形、圖像以外的各種文字、數(shù)字信息。其中文字信息主要是與宗地檔案，文件檔案組成相關(guān)的各種檢索和查詢信息(如：土地權(quán)利人姓名或單位各稱、土地座落，文件檔案的標(biāo)題、發(fā)文機(jī)關(guān)、公文字號(hào)等等)，以及土地登記、地籍調(diào)查、權(quán)屬審核、登記發(fā)證各辦公流程中的各種鍵盤輸入信息。六是各種立法文件和文字檔案，主要有地籍檔案、文件檔案等具有法律效力或需要經(jīng)常查閱的原始文件材料，它們是土地信息的重要組成部分，在土地的規(guī)劃管理中起著很大的作用。

數(shù)據(jù)源質(zhì)量問題指數(shù)據(jù)的采集和錄入中可能產(chǎn)生的誤差，建庫所需的各種類型的數(shù)據(jù)的可靠性和精度。

從土地信息系統(tǒng)建立的過程來看，它的主要因素有：各種測(cè)量數(shù)據(jù)，地圖和遙感數(shù)據(jù)等的誤差；調(diào)查和統(tǒng)計(jì)造成的屬性數(shù)據(jù)誤差，以及文檔數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤等，數(shù)字化前的預(yù)處理、手扶踀自動(dòng)化的分辨率和矢量化精度。

1、遙感數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)、遙感和計(jì)算機(jī)輔助制圖是現(xiàn)代地理學(xué)的重要技術(shù)手段。遙感作為一種獲取和更新空間數(shù)據(jù)的強(qiáng)有力手段，能及時(shí)地提供準(zhǔn)確、綜合和大范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的各種資源與環(huán)境的信息，因此遙感數(shù)據(jù)是土地信息系統(tǒng)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)源。

所謂遙感（Remote Sensing）就是遙遠(yuǎn)感知的意思，也就是不直接接觸目標(biāo)物和現(xiàn)象，在距離地物幾公里到幾百里、甚至上千里的飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星上，使用光學(xué)或電子儀器接受地面物體或發(fā)射的電磁波信號(hào)，并從圖像膠片或數(shù)據(jù)磁帶形式記錄下來，傳送到地面，經(jīng)過信息處理，判讀分析和野外實(shí)地驗(yàn)證，最終服務(wù)于有關(guān)部門的規(guī)劃決策 。土地管理部門可以運(yùn)用遙感技術(shù)快速獲取現(xiàn)狀空間的信息。

盡管遙感技術(shù)有很多好處，但因其自身特性，獲取的遙感數(shù)據(jù)可能存在一些誤差。如：不同的高度引起的問題，由于傳感器的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性產(chǎn)生的問題，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化產(chǎn)生的誤差。傳感器在航線、航向上出現(xiàn)的誤差，大氣輻射產(chǎn)生的誤差，地形和地貌等因素產(chǎn)生的誤差等等。在遙感資料的獲取時(shí)，有些誤差是可以控制的，有些則不可控。因此必須對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括利用地面控制對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，圖像增強(qiáng)和分類。對(duì)獲取的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜校正，特征提取，自動(dòng)識(shí)別分類、自動(dòng)成圖等處理。

2、測(cè)量數(shù)據(jù)

各種原始的測(cè)量數(shù)據(jù)是土地信息系統(tǒng)的主要來源之一。包括宗地的權(quán)屬界線、位置、形狀、數(shù)量、面積、各級(jí)行政界線、地形圖測(cè)量等。由于人和環(huán)境的因素，測(cè)量數(shù)據(jù)不可避免地受到人為誤差（對(duì)中、讀數(shù)、平分等誤差）、儀器、環(huán)境的影響。來源于地面測(cè)量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中含有控制測(cè)量和碎部測(cè)量誤差。其中控制點(diǎn)誤差又受控制網(wǎng)的參考基準(zhǔn)、網(wǎng)形和觀測(cè)精度以及觀測(cè)費(fèi)用等因素的影響。碎部點(diǎn)誤差除了繼承了控制點(diǎn)的誤差外，還受自身觀測(cè)方法，觀測(cè)精度和地界的人為判斷，以及地物地貌的取舍等因素的影響。當(dāng)然原始數(shù)據(jù)誤差受觀測(cè)儀器、觀測(cè)者和外界環(huán)境三種因素影響。除此之外，還有測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)老化，采集數(shù)據(jù)的密度不合理，或概括取舍不合理，選取測(cè)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不一致或精度等級(jí)不一致造成測(cè)量數(shù)據(jù)的不一致的影響。

地籍要素是構(gòu)建土地信息系統(tǒng)極為關(guān)鍵的一步，其測(cè)量數(shù)據(jù)的精度高低決定了系統(tǒng)功能能否得到正確和充分發(fā)揮。

從地籍測(cè)量成果的有效性和土地管理的可能性來考慮，為了保證各權(quán)屬單元之間的界線清晰，邊界無爭議，并且雙方都能接受而不損害他人和國家的利益,地籍測(cè)量要達(dá)到一定精度。因此，必須要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集方法作為保證。地籍要素的采集方法目前主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的模擬式外業(yè)測(cè)圖方法，另一種是野外全數(shù)字化數(shù)據(jù)采集方法。傳統(tǒng)方法的主要作法是在地籍控制測(cè)量的基礎(chǔ)上，用解析法測(cè)量出權(quán)屬界址點(diǎn)坐標(biāo)，以控制點(diǎn)或以界址點(diǎn)為基礎(chǔ)施測(cè)成地籍圖，要形成入庫數(shù)據(jù)信息，則要通過對(duì)原圖數(shù)字化來實(shí)現(xiàn)。用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法形成地籍要素?cái)?shù)字信息其誤差影響因素較多，主要誤差來源為：測(cè)站點(diǎn)誤差m1，量距誤差m2，在測(cè)圖板上描繪方向線誤差為m3，刺點(diǎn)誤差m4，數(shù)字化儀采點(diǎn)誤差m5等。按有關(guān)專著論述，一般情況下，m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,這四項(xiàng)誤差為野外采集誤差。數(shù)字化m5的影響因素比較復(fù)雜，誤差產(chǎn)生首先與圖形要素有關(guān)，要素本身的復(fù)雜程度對(duì)數(shù)字化精度有顯著影響，數(shù)字化儀本身的精度更應(yīng)引起重視。正常情況下，用常規(guī)數(shù)字化儀進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，精度一般可達(dá)到±0.13mm。綜合上述得，地籍要素采集精度m采 為：

m采 =±
=±
=±0.02mm

按1：500比例尺來考慮，實(shí)地誤差將達(dá)到±10cm，由此可見，按傳統(tǒng)方法施測(cè)，則擬入庫的地籍要素信息很難達(dá)到規(guī)定的±5cm的精度標(biāo)準(zhǔn)。

采用野外全數(shù)字化方法，界址點(diǎn)野外數(shù)據(jù)采集一般采用直接測(cè)定坐標(biāo)法，即將全站儀或測(cè)距儀置于測(cè)站點(diǎn)上，對(duì)界址點(diǎn)上的移動(dòng)棱鏡進(jìn)行水平角和距離測(cè)定，電子手薄記錄計(jì)算。此種方法的主要誤差來源為水平角測(cè)角誤差mβ和測(cè)距誤差mD，測(cè)角中誤差角保守為±5″，測(cè)距誤差主要來自移動(dòng)棱鏡偏離界址點(diǎn)位置誤差，其偏離值按2cm考慮。測(cè)距平均邊長取100m，按點(diǎn)位誤差精度估算公式m2= 來計(jì)算，則m≈±2cm,即便考慮測(cè)站誤差和其他偶然的聯(lián)合影響，點(diǎn)位精度也肯定在規(guī)定范圍內(nèi)，所以地籍要素信息數(shù)據(jù)的野外全數(shù)字化有利于提高界址點(diǎn)精度，從而保證地籍?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量。

3、調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、文檔數(shù)據(jù)問題

土地信息系統(tǒng)的建設(shè)過程中，涉及大量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這些資料尚存在許多不足之處，為土地信息系統(tǒng)的建設(shè)帶來了一定困難。

建立土地信息系統(tǒng)，必須首先進(jìn)行土地基本信息的搜集，開展地籍調(diào)查工作，核實(shí)宗地權(quán)屬，掌握土地利用狀況，獲得宗地位置、形狀及其面積的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為建庫奠定基礎(chǔ)。

現(xiàn)就地籍調(diào)查工作加以探討，眾所周知，權(quán)屬調(diào)查的工作之一是填寫地籍調(diào)查表。由于權(quán)屬調(diào)查技術(shù)性強(qiáng)，工作量大，參與人員多且水平不同等原因，填寫后的地籍調(diào)查表或多或少會(huì)出現(xiàn)下面一些問題。在填土地使用者名稱時(shí)，單位本應(yīng)填寫全稱，可出現(xiàn)了類似這樣的情況：某林業(yè)局有3宗地，而在3份地籍調(diào)查表上出現(xiàn)了xx林業(yè)局、縣林業(yè)局、林業(yè)局等名稱。按這樣的名稱錄入建立信息系統(tǒng)，將導(dǎo)致不能正確地自動(dòng)的歸戶。在填寫土地使用者性質(zhì)時(shí)，本應(yīng)該寫“全民”或“集體”或“個(gè)體”或“個(gè)人”，而出現(xiàn)了“國營”或“國有”或“私營”這樣的名詞。在填寫宗地四至?xí)r應(yīng)說明權(quán)屬界線所經(jīng)地物名稱及歸屬、位置、與誰接壤。但出現(xiàn)了東（南、西、北）至xx，而未填出接xx。且有的四至填寫錯(cuò)誤，如兩宗地共用一堵墻時(shí)，則只能出現(xiàn)兩宗都至墻中，或一宗至墻內(nèi)另一宗至墻外，但填出了兩宗都至墻外或墻內(nèi)等情況。在填寫界址標(biāo)示處的界址線位置時(shí)也有類似錯(cuò)誤，有的表填寫字跡潦草，或使用簡化字，讓人難以辨認(rèn)。有的內(nèi)容還可以猜出，但戶主的姓名、調(diào)查員、勘丈員的簽名等內(nèi)容實(shí)在難辯；有的表中該填的內(nèi)容而未填，任意涂改。

共用宗的處理，一個(gè)地塊被幾個(gè)權(quán)屬單位共同使用，而其間又難以劃清權(quán)屬界線，這樣的地塊稱為共用宗。不少縣（市）是這樣處理的：有多少土地使用者就填多少份地籍調(diào)查表，表上的內(nèi)容按各分宗填寫。這樣做的好處是所填的內(nèi)容詳細(xì)，調(diào)查表和土地登記申請(qǐng)書、審批表形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。但其弊端也是顯而易見的，其一較大地增大了填表的工作量，其二增大了復(fù)雜程度，在填寫四至?xí)r，如遇一個(gè)土地使用者使用幾個(gè)地塊則不得不寫清幾個(gè)地塊的四至；為填清界址指標(biāo)，又得設(shè)置內(nèi)部界址點(diǎn)，增加了宗地草圖和地籍圖的負(fù)荷量，填表時(shí)如不小心還會(huì)造成表與表之間的相互矛盾。為了和地調(diào)表統(tǒng)一，有的在形成宗地界址點(diǎn)成果表時(shí)，除了有宗地界址點(diǎn)成果表外，還有分宗的界址點(diǎn)成果表。如果內(nèi)部界址點(diǎn)是在紙圖上圖解的，則將該宗地的宗地界址點(diǎn)和內(nèi)部界址點(diǎn)和計(jì)算機(jī)展點(diǎn)后，會(huì)出現(xiàn)界址線混亂的情況。在土地信息系統(tǒng)建庫時(shí)，這些內(nèi)部點(diǎn)是不能當(dāng)界址點(diǎn)錄入進(jìn)庫的。如進(jìn)庫則在面積統(tǒng)計(jì)時(shí)，這種內(nèi)部界址點(diǎn)所圍成的區(qū)域的面積就被多統(tǒng)計(jì)了一次。

建立完備的信息系統(tǒng)，必須具備這樣的條件：大比例的地形圖或地籍圖；野外測(cè)量的界址點(diǎn)數(shù)據(jù)；宗地的屬性數(shù)據(jù)（土地登記申請(qǐng)書、地籍調(diào)查表、審批表等）。全省在進(jìn)行大大規(guī)模的城鎮(zhèn)地籍時(shí)，由于受當(dāng)時(shí)的條件限制，自動(dòng)化程度低，各作業(yè)單位作業(yè)水平的不同，或多或少出現(xiàn)一些問題。在建庫時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問題主要是界址點(diǎn)的坐標(biāo)成果與地籍上的位置不吻合；相鄰宗的同一界址點(diǎn)坐標(biāo)不同；界址邊長、宗地面積計(jì)算有誤。某些縣（市）為了進(jìn)行土地登記，由于多方面的原因，在進(jìn)行初始地籍調(diào)查時(shí)，只作權(quán)屬調(diào)查，不作規(guī)范的地籍測(cè)量。為了計(jì)算面積，用皮尺或鋼尺丈量界址邊長及相關(guān)尺寸，用幾何圖形法計(jì)算出宗地面積，而不測(cè)址點(diǎn)坐標(biāo)和地籍圖。這樣做不利于信息化的管理。

4、圖形數(shù)字化

影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素是多方面的，有相當(dāng)一部分來自于建庫過程中的數(shù)字化過程。建庫過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量，包括數(shù)字化前的預(yù)處理，紙張變形、手扶跟蹤數(shù)字化精度或掃描數(shù)字化的分辨率和矢量化精度。

(1)數(shù)字化前的預(yù)處理

用于數(shù)字化作業(yè)的地形圖（工作底圖）一般采用聚酯薄膜圖，其變形一般小于0.2‰。采用紙質(zhì)圖紙時(shí)，圖紙的尺寸隨濕度和溫度的變化而變化，溫度不變的情況下，溫度由0%增至25%，則紙的尺寸可能改變1.6%。因?yàn)榧埖呐蛎浡屎褪湛s率不相同，即使溫度回到原來的大小，圖紙也不能恢復(fù)原來的尺寸。因此在數(shù)字化時(shí)要適當(dāng)?shù)谋壤�因子，通過仿射變換進(jìn)行幾何糾正，以減小工作底圖變形產(chǎn)生的位置誤差，達(dá)到相應(yīng)的精度。

對(duì)不同種類和比例的工作底圖進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，應(yīng)注意它的投影方式是否一致，比例是否匹配。對(duì)于不同投影方式應(yīng)在數(shù)字化后及時(shí)變換為系統(tǒng)要求的投影方式。對(duì)于不同比例應(yīng)將比例尺和精度記錄到元數(shù)據(jù)中，以便估記由此可能產(chǎn)生的誤差。

(2)跟蹤數(shù)字化

手扶跟蹤數(shù)字是一種自動(dòng)化精度較低的數(shù)字化方式，其數(shù)字化精度也因操作員及其工作的疲勞程度而異，操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度較高。隨著大幅面掃描儀的成本不斷降低，掃描和矢量化技術(shù)不斷完善，這種數(shù)字化方式可能成為自動(dòng)掃描數(shù)字化的一種補(bǔ)充。

手扶數(shù)字化是從地形圖輸入空間數(shù)據(jù)的最廣泛采用的輸入方法。把地形圖放置于數(shù)字化桌上，用手持設(shè)備，跟蹤每一個(gè)地圖特征、數(shù)字化設(shè)備精確量測(cè)鼠標(biāo)的位置，產(chǎn)生數(shù)據(jù)形式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

影響跟蹤數(shù)字化數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素很多；主要有：數(shù)字化底圖中地理要素的寬度、密度和復(fù)雜程度對(duì)數(shù)字化結(jié)果的質(zhì)量有著顯著影響。數(shù)字化儀的分辨率和精度對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)質(zhì)量有著直接的決定性的影響�！兜匦螆D數(shù)字化規(guī)范》規(guī)定，數(shù)字化儀的分辨率不能小于每厘米394線(約1000dpi)，精度不低于0.127mm（0.005英寸）。常見數(shù)字化儀在分辨率方面通常能滿足要求，而在精度方面卻有相當(dāng)一部分不能達(dá)到要求。在選擇數(shù)字化儀時(shí)要特別注意其精度指標(biāo)，以滿足LIS工程的需要。數(shù)字化操作員的技能與經(jīng)驗(yàn)不同而引入的人為因素誤差是不同的，由于操作員視力、操作習(xí)慣，熟練程度和疲勞程度的不同，最佳采樣點(diǎn)位值判斷，十字絲與目標(biāo)點(diǎn)重合程度的判斷會(huì)有一定程度的差異，影響數(shù)字化的質(zhì)量。操作方式（如曲線采點(diǎn)方式和采點(diǎn)數(shù)目）也會(huì)影響數(shù)字化數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

假定各種誤差影響符合誤差傳播規(guī)律，手扶跟蹤數(shù)字化的綜合精度應(yīng)按下式求得：

m數(shù)＝±
其中：m數(shù) 表示手扶跟蹤數(shù)字化的綜合精度；m定 表示工作底圖定向誤差，m儀 表示數(shù)字化儀精度，m人 表示人為因素誤差。

(3)、掃描數(shù)字化

掃描數(shù)字化用高精度掃描儀將圖像等掃描并形成柵格數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，將之轉(zhuǎn)化矢量圖形數(shù)據(jù)。規(guī)范規(guī)定：圖形定位控制點(diǎn)掃描誤差不大于0.1mm，相對(duì)于工作底圖，矢量化后的掃描點(diǎn)誤差不大于0.15mm，線劃誤差不大于0.2mm。影響掃描數(shù)字化質(zhì)量的因素除原圖質(zhì)量外，還包括：掃描精度、定向精度、矢量化精度損失等。

①掃描儀的分辨率和精度

掃描儀的分辨率和精度對(duì)掃描數(shù)字化質(zhì)量的影響是至關(guān)重要的。因此，要根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)膾呙鑳x。目前，大幅面掃描儀大致有，滾筒式（drum），平板式（flatebed），直進(jìn)式（direct feed）３種。這些掃描儀能夠輸出一種或多種形式柵格數(shù)據(jù)文件（二值、灰度和彩色）。

滾筒式掃描儀精度較高價(jià)格較貴，能以較高的分辨率掃描AO或更大的圖紙。

平板式掃描儀與滾筒式一樣精度高、價(jià)格貴、分辨率很高，但一般幅面不會(huì)超過A1幅面。由于平板式掃描儀幅面小，掃描后多需進(jìn)行拼接，從而增加了工作難度，引入了更多的誤差源。LIS工程一般不選用這種掃描儀。

直接式掃描儀精度較低，價(jià)格也較便宜。通常能夠滿足一般LIS工程的需要。

目前，需要的大幅面掃描儀品牌有：CONTEX、VIDER、ANATECH等。

在選擇掃描儀時(shí)，應(yīng)注意其是否采用硬件消藍(lán)。光學(xué)分辨率代表了掃描儀的分辨率能力，而經(jīng)銷商往往只是給出插值分辨。同時(shí)，應(yīng)注意掃描儀的歪斜失真，歪斜失真的大小與掃描儀的走紙方式有關(guān)。

②柵格數(shù)據(jù)矢量化的精度損失

在土地信息系統(tǒng)中，柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)各具特點(diǎn)與適用性，為了在一個(gè)系統(tǒng)中可以兼容這兩種數(shù)據(jù)，以便有利于進(jìn)一步分析處理，常常需要實(shí)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。

柵格的矢量轉(zhuǎn)換處理的目的，是為了將柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，通過矢量繪圖裝置輸出，或者為了數(shù)據(jù)壓縮的需要，將大量的面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由少量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界，但是主要目的是為了能將自動(dòng)掃描儀獲取的柵格數(shù)據(jù)加入矢量形式的數(shù)據(jù)庫。

在柵格數(shù)據(jù)矢量的過程中的細(xì)化、跟蹤等均可能引入一些誤差。復(fù)雜圖形全自動(dòng)化矢量化效果極差，會(huì)產(chǎn)生眾多的交叉線，導(dǎo)致多邊形跟蹤錯(cuò)誤。對(duì)此，應(yīng)采用交互式矢量化方法。因此在選擇矢量化軟件時(shí)不應(yīng)僅僅關(guān)心自動(dòng)化程度（全自動(dòng)矢量化軟件價(jià)格往往很高）。還要特別注意是否具有以下功能：智能去斑，裁剪，扭曲較正，比例控制，水平校正，光柵編輯和交互式矢量化等。

③掃描數(shù)字化方法誤差

掃描數(shù)字化的幾何分辨率是掃描數(shù)字化方法誤差中最重要的誤差源，減小這種誤差的唯一方法就是提高掃描儀的幾何分辨率。但是，隨著分辨率的提高，柵格數(shù)據(jù)量以平方級(jí)速度增長。這往往造成計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)資源耗盡，數(shù)據(jù)處理時(shí)間平方級(jí)延長。以300dpi（約每mm12個(gè)點(diǎn)）的分辨率掃描時(shí)，獨(dú)立點(diǎn)間距離的相對(duì)精度為1.4／1000左右。全自動(dòng)矢量化細(xì)化過程所產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差為１～２個(gè)像素點(diǎn)，而交互跟蹤矢量化最大點(diǎn)位誤差可以控制在一個(gè)像素點(diǎn)。按300dpi計(jì)，每個(gè)像素點(diǎn)相當(dāng)于圖上0.01mm。掃描數(shù)字化綜合精度可按下式計(jì)算：

M掃＝±
其中：M掃 表示掃描數(shù)字化的綜合精度；M定 表示底圖定向誤差；M儀 表示掃描儀精度；M矢 表示矢量化誤差。這里，M定取±0.12mm，按300dpi計(jì)算M儀取±0.09mm，M矢取±0.1mm。則M掃=±0.180。

四、數(shù)據(jù)處理質(zhì)量

土地信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建立后，其中已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)庫建庫所引入的誤差。數(shù)據(jù)庫中的多源數(shù)據(jù)，經(jīng)過系統(tǒng)的各種分析處理后，在形成新的數(shù)據(jù)和最后產(chǎn)品的過程中還會(huì)產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。這些問題包括：幾何改正，坐標(biāo)變換和比例變換，幾何數(shù)據(jù)的編輯、屬性數(shù)據(jù)的編輯、空間分析，數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。

1、空間分析

空間分析是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)的技術(shù)的通稱。從客觀上區(qū)分，可歸納為：空間的圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)溥\(yùn)算；非空間屬性數(shù)據(jù)的運(yùn)算；空間和非空間屬性的聯(lián)合運(yùn)算等�？臻g分析賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)是空間數(shù)據(jù)庫，土地信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析，是實(shí)現(xiàn)土地資源信息系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用的重點(diǎn)途徑。

空間分析中的疊加分析是土地信息系統(tǒng)中十分常用的一種分析方法，是用戶經(jīng)常用以提取數(shù)據(jù)的手段之一。通過同一地區(qū)不同內(nèi)容的多幅地圖的疊加組合，產(chǎn)生新的圖形和屬性信息。在這個(gè)過程中往往產(chǎn)生拓?fù)淦ヅ�、位置和屬性方面的�?shù)據(jù)質(zhì)量問題。由于疊加時(shí)多邊形的邊界可能不完全重合，從而產(chǎn)生若干無意義多邊形。對(duì)這些無意義多邊形進(jìn)行處理的結(jié)果往往會(huì)改變界線的位置，疊加后形成的新的多邊形的屬性值也可能存在由于屬性組合帶來的誤差。

2、坐標(biāo)變換

土地信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源較多，各種數(shù)據(jù)輸入信息系統(tǒng)應(yīng)便于系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形顯示，疊加查詢，統(tǒng)計(jì)分析處理。LIS要實(shí)現(xiàn)這些功能，一個(gè)首要和基本的前提就是各種不同來源的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)必須在一致的地形圖坐標(biāo)系下。但是，在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集過程中，大量的數(shù)據(jù)坐標(biāo)并不一定屬于系統(tǒng)用戶所要求的坐標(biāo)系，原始數(shù)據(jù)為一種坐標(biāo)系，系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)為另一種地圖坐標(biāo)系，有的數(shù)據(jù)坐標(biāo)根本沒有地理意義，對(duì)此情況，必須提供從一種地圖坐標(biāo)系到另一中坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換。

在具體的操作過程中，有可能產(chǎn)生新的誤差。在不同比例尺下對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的重新設(shè)立產(chǎn)生誤差，進(jìn)行投影變換和／或基準(zhǔn)面變換時(shí)產(chǎn)生的誤差。生產(chǎn)實(shí)踐中為提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精度和可靠性，通常用仿射變換和相似變換等模型來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以減小或消除誤差。

坐標(biāo)變換的實(shí)質(zhì)是建立兩個(gè)平面點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)有一般GIS（LIS是GIS的專題）軟件大都提供了以下兩種模型實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換。

一是仿射變換：仿射變換也稱六參數(shù)變換，其變換公式為：

x

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