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

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

摘要：數(shù)據(jù)對(duì)土地信息系統(tǒng)(LIS)來(lái)說(shuō)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(guò)程中有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)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)銩bstract：DataisveryimportantforLandInformationSystem，AkeytoLandinformationthesystem'sdevelopmentssuccessiswhetherthedataquantityisaccuracy.ThispaperwillStudythedataquantitytheprobleminLandinformationthesystemestablishtheprocess.Keywords：LandInformationSystems；DataQuality；Error；Accuracy；RemoteSensing；Digitize；Resolution；CoordinateTransformation；VectorData；RasterData；Topological.一、前言土地是人類(lèi)的寶貴財(cái)富，是人類(lèi)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(mén)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(lái)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(mén)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(mén)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[以宗地（地塊）為單位]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(xún)、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(guò)程中，還存在許多問(wèn)題，給土地信息系統(tǒng)的建設(shè)及發(fā)揮帶來(lái)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(wèn)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(wèn)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)仁止し治龅恼`差更大。這里除軟件、硬件的質(zhì)量問(wèn)題，計(jì)算方法上的問(wèn)題，以及分類(lèi)、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??；數(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[1]。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(wèn)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。數(shù)據(jù)庫(kù)（包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和非空間數(shù)據(jù)庫(kù)）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(wèn)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(lái)度量的?，F(xiàn)就土地信息系統(tǒng)建立過(guò)程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題作進(jìn)一步的探討。三、數(shù)據(jù)源質(zhì)量的問(wèn)題土地信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源指建庫(kù)中所需要的各種數(shù)據(jù)類(lèi)型的來(lái)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(lèi)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(lái)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(zhuān)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(guò)遙感影像可以快速、準(zhǔn)確地獲得大面積的、綜合的各種專(zhuān)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(lèi)、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(lèi)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(xún)信息(如：土地權(quán)利人姓名或單位各稱(chēng)、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(pán)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(wèn)題指數(shù)據(jù)的采集和錄入中可能產(chǎn)生的誤差，建庫(kù)所需的各種類(lèi)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(guò)程來(lái)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（RemoteSensing）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(lái)，傳送到地面，經(jīng)過(guò)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(mén)的規(guī)劃決策[2]。土地管理部門(mén)可以運(yùn)用遙感技術(shù)快速獲取現(xiàn)狀空間的信息。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(lái)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(lái)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(lái)考慮，為了保證各權(quán)屬單元之間的界線清晰，邊界無(wú)爭(zhēng)議，并且雙方都能接受而不損害他人和國(guó)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(kù)數(shù)據(jù)信息，則要通過(guò)對(duì)原圖數(shù)字化來(lái)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(lái)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(zhuān)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(lái)考慮，實(shí)地誤差將達(dá)到±10cm，由此可見(jiàn)，按傳統(tǒng)方法施測(cè)，則擬入庫(kù)的地籍要素信息很難達(dá)到規(guī)定的±5cm的精度標(biāo)準(zhǔn)[4]。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(lái)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(lái)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(zhǎng)取100m，按點(diǎn)位誤差精度估算公式m2=來(lái)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(wèn)題土地信息系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)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(lái)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(kāi)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(kù)奠定基礎(chǔ)。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(chēng)為共用宗[5]。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(xiě)。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(shū)、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(jiàn)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(xiě)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(xiě)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(kù)時(shí)，這些內(nèi)部點(diǎn)是不能當(dāng)界址點(diǎn)錄入進(jìn)庫(kù)的。如進(jìn)庫(kù)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(shū)、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(wèn)題。在建庫(kù)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(zhǎng)、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(zhǎng)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(lái)自于建庫(kù)過(guò)程中的數(shù)字化過(guò)程。建庫(kù)過(guò)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%[6]。因?yàn)榧埖呐蛎浡屎褪湛s率不相同，即使溫度回到原來(lái)的大小，圖紙也不能恢復(fù)原來(lái)的尺寸。因此在數(shù)字化時(shí)要適當(dāng)?shù)谋壤蜃?，通過(guò)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(lèi)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)。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：[7]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（directfeed）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(guò)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(xiāo)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(guò)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(kù)。在柵格數(shù)據(jù)矢量的過(guò)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(zhǎng)。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(zhǎng)。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(guò)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[8]。四、數(shù)據(jù)處理質(zhì)量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(chēng)。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[9]?？臻g分析賴(lài)以進(jìn)行的基礎(chǔ)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)，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(hù)經(jīng)常用以提取數(shù)據(jù)的手段之一。通過(guò)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(guò)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(wèn)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(wú)意義多邊形。對(duì)這些無(wú)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(lái)的誤差。2、坐標(biāo)變換土地信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)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(xún)，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(lái)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(guò)程中，大量的數(shù)據(jù)坐標(biāo)并不一定屬于系統(tǒng)用戶(hù)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(méi)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(guò)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(lái)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(zhuān)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(chēng)六參數(shù)變換，其變換公式為：[10]x′=Ax+By+C(Ⅰ)y′=Dx+Ey+F(Ⅱ)其中，x′、y′為地圖輸出坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)；x、y為輸入坐標(biāo)中的坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)；A，B，C，D，E，F(xiàn)為方程參數(shù)。參數(shù)在坐標(biāo)系空間上的幾何意義為：A和A分別確定點(diǎn)（x，y）在輸出坐標(biāo)中x方面和y方向上的縮放尺度。B和D確定旋轉(zhuǎn)角度，C和F分別確定在x方向和y方向上的水平移尺寸。二是相似變換：當(dāng)式（Ⅰ）、（Ⅱ）中的參數(shù)滿足條件A=E=Scos@，B=-D=Ssin@時(shí)，則得到四參數(shù)的相似變換公式：x′=Ax+By+B（Ⅲ）y′=-Bx+Ay+D

（Ⅳ）式中，x′、y′為輸出地圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)；x、y為輸入地圖坐標(biāo)中的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)；A、B、C、D為方程參數(shù)，相似變換實(shí)質(zhì)上也是坐標(biāo)系間的平移，旋轉(zhuǎn)和縮放尺度的變換，式中C和D分別為坐標(biāo)在x軸和y軸上的平移大小，為縮放比例，＠＝arctg(B/A)為旋轉(zhuǎn)角度。為了求出以上公式中的參數(shù)，建立兩種坐標(biāo)之間的仿射（或相似）轉(zhuǎn)換關(guān)系，至少需要三個(gè)（或兩個(gè)）已知的控制點(diǎn)坐標(biāo)。而實(shí)際上，應(yīng)選擇多于三個(gè)（或兩個(gè)）控制點(diǎn)，方能按照最小二乘法原理進(jìn)行平差，得出系數(shù)值，代入上述方程即建立輸入和輸出坐標(biāo)系之間的仿射（或相似）變換數(shù)學(xué)模型。可以看出，仿射變換和相似變換都為線性函數(shù)變換模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)原圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，相比較而言，相似變換不能進(jìn)行x軸、y軸不均勻縮放的變換，而仿射變換能保證更高的數(shù)據(jù)精度。3、數(shù)據(jù)變換(1)CAD向GIS的轉(zhuǎn)換對(duì)于傳統(tǒng)模擬圖或難以返成信息的所謂數(shù)字圖只能采用原圖數(shù)字化，形成數(shù)字信息后方可加以利用，但其精度丟失是不可避免的。對(duì)于采用了編碼技術(shù)，也能返成信息的數(shù)字圖，其數(shù)字信息可以通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但由于CAD與GIS圖形數(shù)據(jù)之間其數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)內(nèi)容甚至數(shù)據(jù)概念都有很大差異，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：[11]①數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。不同的軟件有不同的數(shù)據(jù)格式，有些可以通過(guò)通用數(shù)據(jù)格式如DXF實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，但轉(zhuǎn)換過(guò)程中的數(shù)據(jù)丟失也的確令人煩惱。②數(shù)據(jù)元素轉(zhuǎn)換。CAD與GIS兩者之間的圖形元素不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，CAD圖形中的圖形元素種類(lèi)要比GIS圖形文件中的圖形元素種類(lèi)多，GIS中只有點(diǎn)、線、面三類(lèi)基本圖形元素，而CAD中包括有點(diǎn)、線、面、注記、矩形等多種圖形元素，在具體轉(zhuǎn)換中，CAD的圖形元素哪些轉(zhuǎn)換成GIS的點(diǎn)，哪些元素轉(zhuǎn)換面面，什么元素需要轉(zhuǎn)換成GIS的屬性數(shù)據(jù)，什么元素則不需要轉(zhuǎn)換到GIS中去等。CAD與GIS圖形元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，都需要認(rèn)真細(xì)致地加以技術(shù)處理，使空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在輸入系統(tǒng)后正確地連接起來(lái)。③拓?fù)潢P(guān)系的形成。因?yàn)镃AD的圖形元素之間沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)CAD向GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要內(nèi)容就是要將轉(zhuǎn)換后的圖形數(shù)據(jù)按照一定的技術(shù)要求經(jīng)過(guò)編輯，在GIS環(huán)境下建立幾何元素的拓?fù)潢P(guān)系。在實(shí)際轉(zhuǎn)換中，還會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的技術(shù)問(wèn)題，會(huì)影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換質(zhì)量，有待進(jìn)一步解決。(2)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換土地信息系統(tǒng)的建設(shè)中，許多數(shù)據(jù)如行政邊界，交通干線，土地利用類(lèi)型、土壤類(lèi)型等都是用矢量數(shù)字化的方法輸入計(jì)算機(jī)或以矢量的方式存在計(jì)算機(jī)中，表現(xiàn)為點(diǎn)、線、多邊形數(shù)據(jù)。然而，矢量數(shù)據(jù)直接用于多種數(shù)據(jù)的復(fù)合分析等處理將比較復(fù)雜，特別是不同數(shù)據(jù)要在位置上一一配準(zhǔn)，尋找交點(diǎn)并進(jìn)行分析。相比之下利用柵格數(shù)據(jù)模式進(jìn)行處理則容易得多。加之土地覆蓋的疊置復(fù)合分析更需要把其從矢量數(shù)據(jù)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闁鸥駭?shù)據(jù)的形式。矢量數(shù)據(jù)的基本坐標(biāo)是直角坐標(biāo)(x，y)，其坐標(biāo)原點(diǎn)一般取圖的左下角。網(wǎng)格數(shù)據(jù)的基本坐標(biāo)是行和列(i，j)，其坐標(biāo)原點(diǎn)一般取圖的左上角。兩種數(shù)據(jù)變換時(shí)，令直角坐標(biāo)x和y分別與行與列平行。由于矢量數(shù)據(jù)的基本要素是點(diǎn)、線、面，因而只要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面的轉(zhuǎn)換，各種線劃圖形的變換問(wèn)題基本上都可以解決[12]。矢量數(shù)據(jù)變成柵格數(shù)據(jù)的原理與方法并不困難，但由于矢量數(shù)據(jù)的記錄方式各不相同，也會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。如多邊形之間公共邊原來(lái)只有一條交界線，轉(zhuǎn)變成網(wǎng)格后成為有一定寬度的界線，產(chǎn)生了一定的近似性。特別是幾條線交叉處，一個(gè)網(wǎng)格元素中包括了相鄰的幾種類(lèi)別，轉(zhuǎn)換時(shí)只能用其中的一種類(lèi)別作為交叉點(diǎn)所在的元素的類(lèi)別，這種誤差應(yīng)在允許的范圍以?xún)?nèi)。而減小網(wǎng)格尺寸，雖提高了精度，但大大提高了數(shù)據(jù)的冗余量。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存來(lái)存貯和處理數(shù)據(jù)，才能達(dá)到與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同的空間分辨率，而矢量結(jié)構(gòu)在某些特定形式的處理中，如象多邊形疊置，空間均值處理等尚有大量的技術(shù)問(wèn)題來(lái)解決。值得注意的是，無(wú)論采用哪種轉(zhuǎn)換方法，轉(zhuǎn)換的結(jié)果都會(huì)不同程度地引起原始信息的損失。4、空間數(shù)據(jù)的編輯通過(guò)矢量數(shù)字化或掃描數(shù)字化所獲取的原始空間數(shù)據(jù)，都不能避免地存在錯(cuò)誤或誤差。屬性數(shù)據(jù)在建庫(kù)時(shí)，也難免會(huì)存在錯(cuò)誤。諸如：空間數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)，空間點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)的丟失或重復(fù)，區(qū)域中心點(diǎn)的遺漏，柵格數(shù)據(jù)矢量化時(shí)引起的斷線等，空間數(shù)據(jù)位置的不準(zhǔn)確、線段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，線段的斷裂、相鄰多邊形結(jié)點(diǎn)的不重合及空間數(shù)據(jù)的變形等。因此，必須對(duì)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的編輯。在數(shù)據(jù)的編輯過(guò)程中，由可能產(chǎn)生一些新的問(wèn)題。如：線段的相關(guān)與延伸出現(xiàn)的問(wèn)題，圖形的平移與旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)的問(wèn)題，刪除“細(xì)部多邊形”時(shí)產(chǎn)生的誤差，數(shù)值計(jì)算與變化的誤差；文件的合并以及形成新文件的問(wèn)題；屬性數(shù)據(jù)的重新定義和更新的問(wèn)題。有的問(wèn)題時(shí)可能避免的，有的問(wèn)題則無(wú)法避免。因此，必須進(jìn)行檢核。通過(guò)耐心細(xì)致的檢查，主要誤差都能從數(shù)據(jù)中尋找出來(lái)，并有效消除誤差。一般采用疊合比較法，目視檢查法和邏輯法。疊合比較法是空間數(shù)字化正確與否的最佳檢核方法，按與原圖相同的比例尺把數(shù)字化的內(nèi)容繪在透明材料上，此后與原圖疊合在一起，在透光桌上仔細(xì)的觀察和比較。一般。對(duì)于空間數(shù)據(jù)的比例尺不準(zhǔn)確和空間數(shù)據(jù)的變形馬上就可以觀察出來(lái)，對(duì)于空間數(shù)據(jù)的位置不完整和不準(zhǔn)確則須把遺漏、位置錯(cuò)誤的地方明顯地標(biāo)注出來(lái)。目視檢查指在屏幕上用目視檢查的方法，檢查一些明顯的數(shù)字化誤差與錯(cuò)誤，包括線段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等。5、由計(jì)算機(jī)引起的問(wèn)題在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是由一定字長(zhǎng)的編輯數(shù)碼表示的，由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)可能引起一種誤差。這種誤差出現(xiàn)在各種數(shù)值運(yùn)算和模型分析中，由這種誤差引起的問(wèn)題很多[13]，例如LIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)中整數(shù)編碼對(duì)面積和周長(zhǎng)計(jì)算的影響，比例尺變換和旋轉(zhuǎn)變換對(duì)拓?fù)潢P(guān)系的影響等。削弱誤差影響的主要方法有：改變數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式，采用合適的算法等。除了數(shù)據(jù)處理精度外，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)精度也與計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)有關(guān)。16位的計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)低分辨率的柵格圖像時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，但存儲(chǔ)高精度的控制點(diǎn)坐標(biāo)或點(diǎn)位精度要求高的地理數(shù)據(jù)時(shí)，則不能勝任。五、數(shù)據(jù)應(yīng)用質(zhì)量土地信息數(shù)據(jù)在使用過(guò)程中往往出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，這些問(wèn)題包括數(shù)據(jù)的完備程度，時(shí)間的有效性，拓?fù)潢P(guān)系的正確等。1、數(shù)據(jù)的完備程度數(shù)據(jù)的完備程度指地理數(shù)據(jù)在范圍、內(nèi)容、及結(jié)構(gòu)方面滿足所有要求的完整程度。包括數(shù)據(jù)范圍、空間實(shí)體類(lèi)型、空間關(guān)系分類(lèi)、屬性特征分類(lèi)等方面的完整性。一般來(lái)說(shuō)，空間范圍越大，數(shù)據(jù)的完整性就越差。在土地信息系統(tǒng)的建庫(kù)過(guò)程中，數(shù)據(jù)不完整最簡(jiǎn)單的例子是缺少數(shù)據(jù)。如計(jì)算機(jī)從GPS接收機(jī)傳輸位置數(shù)據(jù)時(shí)，由于軟件受干擾或其它因素的緣故，只記錄下經(jīng)度而丟失緯度，以至造成數(shù)據(jù)不完整。另外由于GPS接收機(jī)無(wú)法收到四顆或更多的衛(wèi)星信號(hào)而無(wú)法計(jì)算高程數(shù)據(jù)也會(huì)造成數(shù)據(jù)的不完整。又如某個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目需要1:5000的基礎(chǔ)底圖，但現(xiàn)在的地圖數(shù)據(jù)只覆蓋項(xiàng)目區(qū)的一部分，底圖數(shù)據(jù)便不完整。在土地信息系統(tǒng)底建庫(kù)中，涉及大量的地籍檔案。地籍檔案來(lái)源于土管機(jī)關(guān)的地籍部門(mén)，數(shù)量大、形式多、浩繁、零亂，隨著時(shí)間地推移，以及人為和自然的各種因素地影響，有可能遭到損壞。如檔案老化，書(shū)寫(xiě)材料低劣、地籍檔案變到污染，變色、蟲(chóng)蛀等現(xiàn)象，進(jìn)而影響到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。2、數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)指數(shù)據(jù)反映客觀現(xiàn)象目前狀況的程度。數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)差，反映的客觀現(xiàn)象就可能不準(zhǔn)確。不同現(xiàn)象的變化頻率是不同的。如地形的變化一般來(lái)說(shuō)比人類(lèi)建設(shè)要緩慢，地形可能會(huì)由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部區(qū)域改變。但由于地圖制作周期較長(zhǎng)，局部的變化往往不能及時(shí)地反映在地形圖上，