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数据的不确定性


3)理论上是测得准的,但实际上是测不准的。 如太复杂的、动态的科学数据是测不准的。如全国 耕地面积数据,全国农作物的产量、甚至全国人口 数,不论是逐个调查,或统计抽样,都具有概率、 统计特征。
4)定义或概念的不确定性,导致一系列数据的 不确定性。如城市的定义(城乡结合带、农民工) 不确定性,导致城市化率(目前我国为40%左右) 等数据的不确定性,又如耕地的定义也是模糊的, 导致了总产量、平均产量的不确定性。 5)不同的对象有不同的确定性与不确定性问题, 或不同的精度问题,不同的问题有不同的精度要求, 不能千篇一律要求。
地学空间数据不确定性的度量:
• (1)点位置的不确定性度量: 点位误差的标准 椭园模型。 • (2)线位置的不确定性度量: Epsilon 带模型; 误差带(熵,E-带、H-带)模型。 • (3)面位置的不确定性度量,可由线状导出。 • (4)GIS属性数据的不确定性度量:多边形(区 域)边界属性(湖水边界、土地边界)的不确定 性描述;区域内部属性(树种、庄稼)不确定性 的描述。
** 确定性:有规律性或无规律性,可预测性
** 不确定性:规律性不明显,时有时无,可

2)近年来的讨论 1996年,在UCGISCI(地理信息科学大学研 究中心)中,在《地理信息科学的优先研究领域》 的文件中:把“地理数据和基于地理信息系统分 析中的不确定性”问题作为重中之重。 1998年,NCGIA(地理信息和分析国家中 心)提出了“21世纪三大前沿研究问题”: ①空间数据精度和不确定性 ②空间认知 ③GIS建模与表达 M.Goodchild(1987):“没有以准确数据为 基础的GIS分析的结论是不正确的,至少是不健 全的。”
一般不确定性理论要点:
• (1)不确定性是客观世界固有的特征或现象。 • (2)共性与个性并存是普遍现象,但个性即差异性 是主要的。 • (3)运用不同的时、空分辨率去观测(察)客观世 界所得的结果通常是不同的,因 此,对复杂的大事物 (过程)不能仅用 一种时空尺度去观察。 • (4)其确定性的一面使之可将复杂问题简单化、科 学化。
空间数据不确定性研究进展
提 纲
1. 2. 3. 4. 问题的提出与意义 地球空间数据的不确定性问题 遥感数据中的不确定性问题 模糊数学建模方法
1.问题的提出与意义
1)基本概念:
客观世界的现象或过程中,存在以下两种基本 情况: 强,解释的唯一性,只有一种可能;有的测得准. 预测性差,多种解释,多种可能,有的测不准.
• (5)(数字、物理)模拟产品与真实世界之间 不可能 完全一致。 • (6)观测误差总是存在,真值极难获得。 • (7)不同观测对象、不同目的要求的量测数据的精 度要求不同。Km,m,cm,mm,n, 年、 日、时、分、 秒、毫秒等。 • (8)认识、研究事物的长期性、局限性、不完整性。 • (9)非线性及系统工程属不确定性科学的领 域,如 1+1=2; 1+1>2,1+1<2。
第一届 1994年美国Virginia的Williamsburg 第二届 1996年美国的Colorado 第三届 1998年加拿大的Quebec City 第四届 2000年荷兰的Amsterdam 第五届 2002年澳大利亚Melbourne 第六届 2004年美国 第八届 2008年上海交通大学 第九届 2010年7月20-23日在英国莱斯特大学
4)问题的核心
M.Goodchild(1998)等认为空间数据质 量标准(Spatial Data Quality Standard) 的评估要素包括以下七个方面:
(1)数据的产生过程(Lineage) (2)位置精度(Positional Accuracy) (3)属性精度(Attribute Accuracy) (4)完整性(Completeness) (5)逻辑的一致性(Logical Consistency) (6)语义精度(Semantic Accuracy):指图形、 关系或属性序列的语义正确性 (7)现时性(Currentness):指数据的观测日
• (5)位置和属性综合的不确定性度量: S带模型;场模型。 • 空间数据不确定性的分析方法: • (1)基于误差传播定律的不确定性分析。 • (2)Monte Carlo模拟法。 • (3)灵敏度(输入数据对输出结果的影响) 分析。
不确定性的一些概念:
• 不确定性是与“复杂性科学” (complexity science)密切相关,是指 处于混沌(chaos )边缘或模糊边缘的现 象。混沌边缘是指介于有序与无序之间的、 或有序与序并存的现象。模糊边缘则是指 介于清楚与模糊之间的、或清楚与模糊并 存的现象。即无序、模糊、差错、异常或 噪声等现象。 • 社会经济范畴的事件、过程,其不确定性 特征更突出、预测时准确率往往很低。如 股市行情、交通事故等。
2. 空间数据的确定性与不确定性
地球科学中的确定性和不确定性并存且不对称 是客观存在的,是符合对立统一法则的。 与地球科学有关的现象和过程中的数据也具有 相应的确定性,同时不确定性或不对称性也是客观 存在的。 1)地球自转、公转、季节变化,自然带的分布 规律是存在的。但大气过程、水文过程、尤其是地 震、火山喷发的随机性、混沌现象也是客观存在的, 确定性与不确定性并存的,也是不对称的。 2)测得准与测不准是并存的。如气象、海洋、 水文观测数据是准确的,以外的地方用插值法或计 算所得的数据存在误差,具有不确定性。
3)国际会议
①数据质量会议(The International Symposium on Spatial Data Quality) 共进 行了三次
第一届:1999年在香港 第二届:2003年在香港 第三届:2004年在奥地利维也纳 第四届:2005年8月在北京大学召开
②自然资源与环境科学中的空间精度评估国 际会议(The International Symposium on Spatial Accuracy Assessment in Natural Resources and Environment Science)已开过 八届:
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