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

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。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

1.4 论文的组织结构

1.5 论文框架

2 OpenStreetMap与GIS专业测绘数据间的转换

2.1 OpenStreetMap数据简介

2.2 OpenStreetMap与GIS专业测绘数据的区别与联系

2.3 OpenStreetMap数据与专业测绘数据的映射关系

2.4 本章小结

3 OpenStreetMap与GIS专业测绘路网数据的匹配

3.1 同名道路基本相似性的特征

3.2 常用道路网匹配方法及存在的问题分析

3.3 OpenStreetMap路网非系统性变形的特点

3.4 基于格网多尺度道路网联动匹配与变换方法

3.5 本章小结

4 OpenStreetMap路网数据质量评价

4.1 道路网数据质量的评价内容

4.2 道路网评价指标的选取

4.3 OSM道路网位置精度的评价

4.4 道路网完整性的评价

4.5 本章小结

5 实验与分析

5.1 实验准备

5.2 OpenStreetMap路网与GIS专业测绘数据路网的映射

5.3 OpenStreetMap与专业测绘数据道路网的匹配实验与分析

5.4 道路位置精度比较实验与分析

5.5 道路完整性比较实验与分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文的工作总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献