在地理信息系统中，数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法
1.原始资料误差
2.数字化制作误差
也就是说，有原始资料的配准精度和制图精度的双重影响。
减小实验误差的几种常用方法
1．减少环境误差 检查仪器的使用条件是否得到满足，如温度、压力是否符合要求，电磁场或光线有无干扰等，以及仪器设备使用状态是否满足设计要求，如水平、铅直、拉伸等状态是否调整好，光学仪器透镜器件等有否调整到共轴等高，电源电压供给是否达到要求值等。
2．相对测量法 相对测量法是利用已知其精确数据的标准样品，在同样条件下与待测样品进行对比实验，这样做可以消去一些已知或未知的系统误差。光谱分析中，把样品的光谱、色度与标准谱、标准色相比较，从而找出样品的成分就是这种方法。
3．直接替代法 直接替代法是直截了当地测定物理量的方法，如用天平测定质量，图（a）中，待测物A与平衡物B在天平上平衡．图（b）中，将砝码W替代A，重新达到平衡，W的质量即A的质量。不论天平等臂与否都可用。直接替代法的测量精确程度，取决于作为标准元件的准确度以及指示部件的分辨灵敏度。
4．交替测量法 把测量对象的位置相互交替，是交替测量方法中的一种。使用等臂天平时的复称法也是位置的交替，以此消除天平的不等臂误差。
1、表示坐标的计算机字长有限；
2、所有矢量输出设备包括绘图仪在内，尽管分辨率比栅格设备高，但也有一定的步长；
3、矢量法输入时曲线选取的点不可能太多；
4、人工输图中不可避免的定位误差。
减小误差的方法：
1、传统的手工方法
质量控制的人工方法主要是将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法，这要求操作人员具有较高水平的专业素质和一定的耐心。例如，在地图数字化过程中，不可避免地会出现空间点位丢失或重复、线段过长或过短、区域标识点遗漏等问题。几何数据错误如图所示，其中(a)为区域标识点遗漏，(b)为线段过长。为此,可采用目视检查逻辑检验和图形检验等方法进行检查与处理。
2、地理相关法
用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。例如，从地表自然特征的空间分布着手分析，山区河流应位于微地形的最低点，因此，叠加河流和等高线两层数据时，若河流的位置不在等高线的外凸连线上，则说明两层数据中必有一层数据质量有问题，如不能确定哪层数据有问题时，可以通过将它们分别与其他质量可靠的数据层叠加来进一步分析。因此，可以建立一个有关地理特征要素相关关系的知识库，以备各空间数据层之间地理特征要素的相关分析之用。
3、元数据方法
元数据(Metadata)是描述数据的数据.在地理界,最典型的元数据便是各种地图中的图例内容,如图名、比例尺、精度、生产者、出版单位和日期以及其它可以在地图图廓上找到的标识信息等。使用元数据的目的就是促进数据集的准确、高效利用，其内容包括对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明;对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、比例尺等；对数据处理信息的说明；对数据转换方法的描述;对数据库的更新、集成等的说明.通过使用元数据，可以检查数据质量,跟踪数据加工处理过程中精度质量的控制情况。例如在数据集成中，不同层次的元数据分别记录了数据格式、空间坐标、数据类型、数据使用的软硬件环境、数据使用规范、数据标准等信息，这些信息在数据集成的一系列处理中，如数据空间匹配、属性一致化处理、数据在各平台之间的转换使用等是必要的。这些信息能够使系统有效地控制系统中的数据流。
4、以地图数字化生成地图数据过程为例说明空间数据质量控制的方法
地图数字化是数据采集的重要手段。在地图数字化过程中，为了控制数字化过程的质量，我们应从数据预处理、数字化设备及软件的选用、地图配准、数字化方式以及数据精度检查等环节加以控制。
4.1数据预处理
首先对原始地图、表格等进行整理、誊清或清绘。对于质量不高的数据源，如散乱的文档和图面不清晰的地图，通过预处理工作不但可减少数字化误差，还可提高数字化工作的效率。对于扫描数字化的原始图形或图像，还可采用分版扫描的方法，以减少数字化误差，提高数字化的工作效率。为了减少图纸在数字化过程中变形对数据精度的影响，保证纸质地图存放环境有适宜的温度和湿度，以减小地图由于环境原因造成的变形，对质量不好的纸质地图应将其复印到变形小于0.2‰的聚脂薄膜上。另外，对地图上的封闭曲线或较长的线状要素应将其进行分段，因为大多数GIS软件能存贮的线状实体顶点数有限，而且对线状要素进行分段处理有利于减少数字化误差，提高数字化精度。
4.2正确选择数字化软件设备
数字化仪的分辨率和精度对数字化的质量有着决定性的影响。所以在选用数字化设备时应考虑其分辨率和精度等参数不应低于设计的精度要求。一般数字化仪的分辨率应达到0.025 mm，精度达到0.2 mm，扫描仪的分辨率不低于0.083 mm。此外，软件误差也是影响矢量化精度的一个极重要因素。现在通常采用半自动矢量化方式，进行人机交互操作。因此在选择软件时不应仅仅关心自动化程度，还要特别注意是否具有以下功能：智能去斑、裁剪、扭曲校正、比例控制、水平校正、光栅编辑和交互式矢量化等。
4.3地图定向
地图数字化时数字化跟踪头采集地图上点的坐标是数字化仪平面坐标，这种坐标定义取决于数字化仪的精度和配置，同时这些点还有其地理坐标意义。因此在数字化过程中，还需要将地图上点的数字化仪平面坐标转换为该点的实际地理坐标，也就是地图定向。地图定向实现了地图的数学法则及设备坐标到实际地理坐标的转换，同时它对控制数据采集的精度有重要的意义。实际操作中，在图面上均匀选取适当的控制点，控制点的选取应不少于4个，标准分幅地图在内图廓四角上的4个图廓点可作为控制点并标有相应的实际地理坐标，图面上往往还有大地测量控制点可共选择。当没有现成可供选择的控制点或需要增加控制点时，控制点的选取应尽可能选取在明显地物点上，如线状地物的交点，最好是正交的点上，并在图幅上大致均匀分布，这样有利于提高数字化的精度。例如在Super Map软件的支持下，导入一幅泰安市政区图进行矢量化。首先确定投影方式，这是保证数据精度的数学法则；其次进行地图配准，选取图廓的4个内角点或政区图的4个方向的最远点即四至点为控制点，系统称之为参考点，其坐标为设备坐标，再输入控制点实际坐标即大地坐标，确定后就实现了精确的地图定向。
4.4数字化方式
跟踪数字化一般有点方式和流方式。所谓点方式是指操作员每按键一次，获取并向计算机发送一个点的坐标数据；流方式是指操作员按下按键，沿曲线移动游标时，能自动记录经过点的坐标。实践证明，点方式所产生的误差要比流方式小得多，实际应用中多采用点方式。数字化时，地理要素图形本身的宽度、密度、复杂程度对数字化结果的质量有显著影响，如粗线比细线更易引起误差，复杂曲线比平直线更易引起误差，密集要素比稀疏要素易引起误差。这就要求数字化操作者有熟练的技术和丰富的经验，注意适当的采集密度,兼顾数据量的大小和精度。
4.5数字化的精度检查
数字化的误差可以被定义为数字化点、线对原地图上点、线的偏差，其图形部分的检查可通过目视检查：将数字化的结果打印到透明图上与原图叠加，属性数据与原图逐个对比。要求直线地物和独立地物的误差小于0.2 mm，曲线地物和水系一般小于0.3 mm，边界模糊的要素小于0.5 mm；接边误差小于0.3 mm时可改动其中一个要素，使两者吻合；当接边差为0.3～0.6 mm时，两要素各改一半；当误差大于0.6 mm时，查找原因并记录。其中，点状地物主要检查其中心位置是否与原图重合；线状地物主要检查其中心线位置是否与原图重合；面状地物是由线划围成的空间填充而成，其精度的检查主要是核对其边界线是否与原地物的边界线重合。
4.1空间数据质量控制常见的方法有： 4.1.1传统的手工方法 质量控制的人工方法主要是将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法，这要求操作人员具有较高水平的专业素质和一定的耐心。例如，在地图数字化过程中，不可避免地会出现空间点位丢失或重复、线段过长或过短、区域标识点遗漏等问题。几何数据错误如图所示，其中(a)为区域标识点遗漏，(b)为线段过长。为此,可采用目视检查逻辑检验和图形检验等方法进行检查与处理。 4.1.2地理相关法 用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。例如，从地表自然特征的空间分布着手分析，山区河流应位于微地形的最低点，因此，叠加河流和等高线两层数据时，若河流的位置不在等高线的外凸连线上，则说明两层数据中必有一层数据质量有问题，如不能确定哪层数据有问题时，可以通过将它们分别与其他质量可靠的数据层叠加来进一步分析。因此，可以建立一个有关地理特征要素相关关系的知识库，以备各空间数据层之间地理特征要素的相关分析之用。 4.1.3元数据方法 元数据(Metadata)是描述数据的数据.在地理界,最典型的元数据便是各种地图中的图例内容,如图名、比例尺、精度、生产者、出版单位和日期以及其它可以在地图图廓上找到的标识信息等。使用元数据的目的就是促进数据集的准确、高效利用，其内容包括对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据生产历史等的说明;对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、比例尺等；对数据处理信息的说明；对数据转换方法的描述;对数据库的更新、集成等的说明.通过使用元数据，可以检查数据质量,跟踪数据加工处理过程中精度质量的控制情况。例如在数据集成中，不同层次的元数据分别记录了数据格式、空间坐标、数据类型、数据使用的软硬件环境、数据使用规范、数据标准等信息，这些信息在数据集成的一系列处理中，如数据空间匹配、属性一致化处理、数据在各平台之间的转换使用等是必要的。这些信息能够使系统有效地控制系统中的数据流。 4.2以地图数字化生成地图数据过程为例说明空间数据质量控制的方法 地图数字化是数据采集的重要手段。在地图数字化过程中，为了控制数字化过程的质量，我们应从数据预处理、数字化设备及软件的选用、地图配准、数字化方式以及数据精度检查等环节加以控制。 4.2.1数据预处理 首先对原始地图、表格等进行整理、誊清或清绘。对于质量不高的数据源，如散乱的文档和图面不清晰的地图，通过预处理工作不但可减少数字化误差，还可提高数字化工作的效率。对于扫描数字化的原始图形或图像，还可采用分版扫描的方法，以减少数字化误差，提高数字化的工作效率。为了减少图纸在数字化过程中变形对数据精度的影响，保证纸质地图存放环境有适宜的温度和湿度，以减小地图由于环境原因造成的变形，对质量不好的纸质地图应将其复印到变形小于0.2‰的聚脂薄膜上。另外，对地图上的封闭曲线或较长的线状要素应将其进行分段，因为大多数GIS软件能存贮的线状实体顶点数有限，而且对线状要素进行分段处理有利于减少数字化误差，提高数字化精度。 4.2.2正确选择数字化软件设备 数字化仪的分辨率和精度对数字化的质量有着决定性的影响。所以在选用数字化设备时应考虑其分辨率和精度等参数不应低于设计的精度要求。一般数字化仪的分辨率应达到0.025 mm，精度达到0.2 mm，扫描仪的分辨率不低于0.083 mm。此外，软件误差也是影响矢量化精度的一个极重要因素。现在通常采用半自动矢量化方式，进行人机交互操作。因此在选择软件时不应仅仅关心自动化程度，还要特别注意是否具有以下功能：智能去斑、裁剪、扭曲校正、比例控制、水平校正、光栅编辑和交互式矢量化等。 4.2.3地图定向 地图数字化时数字化跟踪头采集地图上点的坐标是数字化仪平面坐标，这种坐标定义取决于数字化仪的精度和配置，同时这些点还有其地理坐标意义。因此在数字化过程中，还需要将地图上点的数字化仪平面坐标转换为该点的实际地理坐标，也就是地图定向。地图定向实现了地图的数学法则及设备坐标到实际地理坐标的转换，同时它对控制数据采集的精度有重要的意义。实际操作中，在图面上均匀选取适当的控制点，控制点的选取应不少于4个，标准分幅地图在内图廓四角上的4个图廓点可作为控制点并标有相应的实际地理坐标，图面上往往还有大地测量控制点可共选择。当没有现成可供选择的控制点或需要增加控制点时，控制点的选取应尽可能选取在明显地物点上，如线状地物的交点，最好是正交的点上，并在图幅上大致均匀分布，这样有利于提高数字化的精度。例如在Super Map软件的支持下，导入一幅泰安市政区图进行矢量化。首先确定投影方式，这是保证数据精度的数学法则；其次进行地图配准，选取图廓的4个内角点或政区图的4个方向的最远点即四至点为控制点，系统称之为参考点，其坐标为设备坐标，再输入控制点实际坐标即大地坐标，确定后就实现了精确的地图定向。 4.2.4数字化方式 跟踪数字化一般有点方式和流方式。所谓点方式是指操作员每按键一次，获取并向计算机发送一个点的坐标数据；流方式是指操作员按下按键，沿曲线移动游标时，能自动记录经过点的坐标。实践证明，点方式所产生的误差要比流方式小得多，实际应用中多采用点方式。数字化时，地理要素图形本身的宽度、密度、复杂程度对数字化结果的质量有显著影响，如粗线比细线更易引起误差，复杂曲线比平直线更易引起误差，密集要素比稀疏要素易引起误差。这就要求数字化操作者有熟练的技术和丰富的经验，注意适当的采集密度,兼顾数据量的大小和精度。 4.2.5数字化的精度检查 数字化的误差可以被定义为数字化点、线对原地图上点、线的偏差，其图形部分的检查可通过目视检查：将数字化的结果打印到透明图上与原图叠加，属性数据与原图逐个对比。要求直线地物和独立地物的误差小于0.2 mm，曲线地物和水系一般小于0.3 mm，边界模糊的要素小于0.5 mm；接边误差小于0.3 mm时可改动其中一个要素，使两者吻合；当接边差为0.3～0.6 mm时，两要素各改一半；当误差大于0.6 mm时，查找原因并记录。其中，点状地物主要检查其中心位置是否与原图重合；线状地物主要检查其中心线位置是否与原图重合；面状地物是由线划围成的空间填充而成，其精度的检查主要是核对其边界线是否与原地物的边界线重合。
数字化误差来源：1、表示坐标的计算机字长有限；2、所有矢量输出设备包括绘图仪在内，尽管分辨率比栅格设备高，但也有一定的步长；3、矢量法输入时曲线选取的点不可能太多；4、人工输图中不可避免的定位误差。减小误差的方法：良好的原始录用数据是首要的。
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