《數(shù)據(jù)的不確定性》PPT課件

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1、空間數(shù)據(jù)不確定性研究進(jìn)展提綱1.問(wèn)題的提出與意義2.地球空間數(shù)據(jù)的不確定性問(wèn)題3.遙感數(shù)據(jù)中的不確定性問(wèn)題4.模糊數(shù)學(xué)建模方法1.問(wèn)題的提出與意義1)基本概念:客觀世界的現(xiàn)象或過(guò)程中,存在以下兩種基本情況:**確定性:有規(guī)律性或無(wú)規(guī)律性,可預(yù)測(cè)性強(qiáng),解釋的唯一性,只有一種可能;有的測(cè)得準(zhǔn).**不確定性:規(guī)律性不明顯,時(shí)有時(shí)無(wú),可預(yù)測(cè)性差,多種解釋,多種可能,有的測(cè)不準(zhǔn).2)近年來(lái)的討論1996年,在UCGISCI(地理信息科學(xué)大學(xué)研究中心)中,在《地理信息科學(xué)的優(yōu)先研究領(lǐng)域》的文件中:把“地理數(shù)據(jù)和基于地理信息系統(tǒng)分析中的不確定性”問(wèn)題作為重中之重。1998

2、年,NCGIA(地理信息和分析國(guó)家中心)提出了“21世紀(jì)三大前沿研究問(wèn)題”:①空間數(shù)據(jù)精度和不確定性②空間認(rèn)知③GIS建模與表達(dá)M.Goodchild(1987):“沒(méi)有以準(zhǔn)確數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的GIS分析的結(jié)論是不正確的,至少是不健全的。”3)國(guó)際會(huì)議①數(shù)據(jù)質(zhì)量會(huì)議(TheInternationalSymposiumonSpatialDataQuality)共進(jìn)行了三次第一屆:1999年在香港第二屆:2003年在香港第三屆:2004年在奧地利維也納第四屆:2005年8月在北京大學(xué)召開(kāi)②自然資源與環(huán)境科學(xué)中的空間精度評(píng)估國(guó)際會(huì)議(TheInternationalSy

3、mposiumonSpatialAccuracyAssessmentinNaturalResourcesandEnvironmentScience)已開(kāi)過(guò)八屆:第一屆1994年美國(guó)Virginia的Williamsburg第二屆1996年美國(guó)的Colorado第三屆1998年加拿大的QuebecCity第四屆2000年荷蘭的Amsterdam第五屆2002年澳大利亞Melbourne第六屆2004年美國(guó)第八屆2008年上海交通大學(xué)第九屆2010年7月20-23日在英國(guó)萊斯特大學(xué)M.Goodchild(1998)等認(rèn)為空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(SpatialDataQ

4、ualityStandard)的評(píng)估要素包括以下七個(gè)方面:(1)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過(guò)程(Lineage)(2)位置精度(PositionalAccuracy)(3)屬性精度(AttributeAccuracy)(4)完整性(Completeness)(5)邏輯的一致性(LogicalConsistency)(6)語(yǔ)義精度(SemanticAccuracy):指圖形、關(guān)系或?qū)傩孕蛄械恼Z(yǔ)義正確性(7)現(xiàn)時(shí)性(Currentness):指數(shù)據(jù)的觀測(cè)日期和更新日期4)問(wèn)題的核心2.空間數(shù)據(jù)的確定性與不確定性地球科學(xué)中的確定性和不確定性并存且不對(duì)稱是客觀存在的,是符合對(duì)立統(tǒng)一

5、法則的。與地球科學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象和過(guò)程中的數(shù)據(jù)也具有相應(yīng)的確定性,同時(shí)不確定性或不對(duì)稱性也是客觀存在的。1)地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、季節(jié)變化,自然帶的分布規(guī)律是存在的。但大氣過(guò)程、水文過(guò)程、尤其是地震、火山噴發(fā)的隨機(jī)性、混沌現(xiàn)象也是客觀存在的,確定性與不確定性并存的,也是不對(duì)稱的。2)測(cè)得準(zhǔn)與測(cè)不準(zhǔn)是并存的。如氣象、海洋、水文觀測(cè)數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的,以外的地方用插值法或計(jì)算所得的數(shù)據(jù)存在誤差,具有不確定性。3)理論上是測(cè)得準(zhǔn)的,但實(shí)際上是測(cè)不準(zhǔn)的。如太復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的科學(xué)數(shù)據(jù)是測(cè)不準(zhǔn)的。如全國(guó)耕地面積數(shù)據(jù),全國(guó)農(nóng)作物的產(chǎn)量、甚至全國(guó)人口數(shù),不論是逐個(gè)調(diào)查,或統(tǒng)計(jì)抽樣,都具有概率

6、、統(tǒng)計(jì)特征。4)定義或概念的不確定性,導(dǎo)致一系列數(shù)據(jù)的不確定性。如城市的定義(城鄉(xiāng)結(jié)合帶、農(nóng)民工)不確定性,導(dǎo)致城市化率(目前我國(guó)為40%左右)等數(shù)據(jù)的不確定性,又如耕地的定義也是模糊的,導(dǎo)致了總產(chǎn)量、平均產(chǎn)量的不確定性。5)不同的對(duì)象有不同的確定性與不確定性問(wèn)題,或不同的精度問(wèn)題,不同的問(wèn)題有不同的精度要求,不能千篇一律要求。不確定性的一些概念:不確定性是與“復(fù)雜性科學(xué)”(complexityscience)密切相關(guān),是指處于混沌(chaos)邊緣或模糊邊緣的現(xiàn)象。混沌邊緣是指介于有序與無(wú)序之間的、或有序與序并存的現(xiàn)象。模糊邊緣則是指介于清楚與模糊之間的、

7、或清楚與模糊并存的現(xiàn)象。即無(wú)序、模糊、差錯(cuò)、異?;蛟肼暤痊F(xiàn)象。社會(huì)經(jīng)濟(jì)范疇的事件、過(guò)程,其不確定性特征更突出、預(yù)測(cè)時(shí)準(zhǔn)確率往往很低。如股市行情、交通事故等。一般不確定性理論要點(diǎn):(1)不確定性是客觀世界固有的特征或現(xiàn)象。(2)共性與個(gè)性并存是普遍現(xiàn)象,但個(gè)性即差異性是主要的。(3)運(yùn)用不同的時(shí)、空分辨率去觀測(cè)(察)客觀世界所得的結(jié)果通常是不同的,因此,對(duì)復(fù)雜的大事物(過(guò)程)不能僅用一種時(shí)空尺度去觀察。(4)其確定性的一面使之可將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、科學(xué)化。(5)(數(shù)字、物理)模擬產(chǎn)品與真實(shí)世界之間不可能完全一致。(6)觀測(cè)誤差總是存在,真值極難獲得。(7)不同觀

8、測(cè)對(duì)象、不同目的要求的量測(cè)數(shù)據(jù)的精度要求不同。Km,

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