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自发地理信息与专业数据的转换、匹配及质量评价方法研究

罗路长  
【摘要】:随着Web2.0技术和传感技术的发展,以及全球信息化、数字化的高速发展,基于用户创建地理数据的平台逐渐地兴起,各种类型的地理数据被公众收集并共享到一些公众服务平台,如OpenStreetMap(简称OSM),Wikimapia,Flickr等,这些由公众参与数据共享平台中的地理数据被称为自发地理信息(Volunteered Geographic Information,VGI)。VGI在数据采集与更新方式方面,与GIS专业测绘数据所采用的方式存在较大差异,全球志愿者不需要掌握复杂的GIS专业技能就可以及时的上传和更新地理数据,因此其数据具有更新速度快、现势性强和免费获取等优点。但由于VGI的自愿者不具备GIS专业技能,造成VGI具有数据组织不符合标准规范、数据拓扑关系丢失等缺点。而近年来正是我国信息化发展的高速阶段,对地理空间数据的需求量不断增大,对数据的现势性要求不断增高,考虑到VGI数据所具有的优势,分析VGI的优缺点,扬长避短,将VGI数据处理成规范的地理信息进行相应的应用,对我国地理空间信息的产业化发展具有极其重要的意义。为了研究VGI能否被合理利用,本文以VGI中较为成功的案例——OpenStreetMap平台为例,首先对OSM的数据组织形式展开研究,分析其数据的组织结构,给出了OSM与专业测绘数据间的映射与转换关系;其次研究OSM路网与专业路网之间的匹配方法,从而提高OSM路网的位置精度;最后从数据完整性、位置精度等方面,对OSM路网的数据质量进行评价。论文所做的主要工作体现在以下几个方面:1)建立了OSM数据与专业测绘数据的映射关系。为了实现OSM与GIS专业测绘数据的比较,首先分析OSM路网组织形式,依据GIS专业测绘数据的格式,参考(GB/T13923—2006基础地理信息要素分类与代码)国家标准,根据Tag的分类将OSM数据映射为专业测绘数据所属的专题类别,得到OSM数据与专业测绘数据的居民及其设施、水系、交通、管线、地貌、植被与土质等6大要素层的映射关系成果。2)提出基于格网多尺度道路网联动匹配与变换方法。与GIS专业路网数据相比,OSM路网存在位置偏差较大,非系统性变形等问题。为了提高OSM路网位置精度,减小非系统形变等问题,本文在分析OSM道路网特征的基础上,建立道路网的多尺度结构,使复杂的道路网空间特征的表达具备了丰富的层次化特征,从而提出基于格网多尺度道路网联动匹配与变换方法,并用实际道路网数据进行匹配实验。通过实验验证,本文方法对OSM道路匹配具有更高的匹配精度和更强的适应能力。3)OSM路网的数据质量评价方法。以ISO地理信息数据质量国际标准19113为参考依据,给出了数据长度完整性、道路名称属性完整性及道路的位置精度3个定量质量要素的描述方法,选取国内外大、中、小4个城市作为实验区,与专业测绘数据和Baidu地图从长度和道路名称属性完整性、道路定位精度方面进行比较、分析;通过实验验证,与专业测绘数据路网相比,赣州市实验区OSM定位精度较高,长度和道路名称属性完整性较低;与Baidu地图数据路网相比,OSM的路网数据完整性和现势性在国内的2个城市整体上相当,但在国外具有较明显的优势,如果对OSM路网数据做进一步的处理,可以作为专业路网数据,进一步提高其应用价值。


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