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)?/strong>
 
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)了解與把握土地利用變化數(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,圖紙治理的模式已經(jīng)越來越不能滿足高效率的需求。為強(qiáng)化土地治理,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,各土地治理部門紛紛加入信息化、數(shù)字化的改革大潮。非凡是在市場經(jīng)濟(jì)條件下,因土地治理部門工作的嚴(yán)厲性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性和規(guī)范化要求,治理中任何規(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,土地治理也只有強(qiáng)有力的信息技術(shù)(IT)的支持下,才能做到真正的科學(xué)決策和治理。
 
      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)治理信息系統(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、治理、查詢、分析、應(yīng)用和維護(hù)更新的空間信息系統(tǒng),是土地治理的現(xiàn)代化工具,是土地規(guī)劃和治理定量化、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)量的熟悉
      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)仁止し治龅恼`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)假如不能提供正確、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)劃和治理的實(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)不到治理自動(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,F(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)測數(shù)據(jù),包括GPS點(diǎn)位數(shù)據(jù)、地籍測量數(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)劃治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。
 
      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 [2]。土地治理部門可以運(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[3]。
 
2、測量數(shù)據(jù)
      各種原始的測量數(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、外形、數(shù)量、面積、各級(jí)行政界線、地形圖測量等。由于人和環(huán)境的因素,測量數(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。來源于地面測量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點(diǎn)誤差又受控制網(wǎng)的參考基準(zhǔn)、網(wǎng)形和觀測精度以及觀測費(fèi)用等因素的影響。碎部點(diǎn)誤差除了繼續(xù)了控制點(diǎn)的誤差外,還受自身觀測方法,觀測精度和地界的人為判定,以及地物地貌的取舍等因素的影響。當(dāng)然原始數(shù)據(jù)誤差受觀測儀器、觀測者和外界環(huán)境三種因素影響。除此之外,還有測量數(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,選取測量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不一致或精度等級(jí)不一致造成測量數(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。
 
      從地籍測量成果的有效性和土地治理的可能性來考慮,為了保證各權(quán)屬單元之間的界線清楚,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量的基礎(chǔ)上,用解析法測量出權(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:測站點(diǎn)誤差m1,量距誤差m2,在測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,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)[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定坐標(biāo)法,即將全站儀或測距儀置于測站點(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角誤差mβ和測距誤差mD,測角中誤差角保守為±5″,測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,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,把握土地利用狀況,獲得宗地位置、外形及其面積的準(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。