Wie genau sind Messungen? Wie weit können Koordinaten abweichen?

Eine Form kann genaue Abmessungen haben und sich dennoch an der falschen Stelle befinden. Das Bildmaterial, das Sie nachzeichnen, beeinflusst, wo Ihre exportierten Koordinaten landen.

Dieser Artikel erklärt den Unterschied, zeigt Ihnen, wie Sie Ihre eigene Arbeit überprüfen, und bietet zwei Workflows, um Koordinaten zu erhalten, auf die Sie sich verlassen können.

Die kurze Antwort

Scribble Maps berechnet Längen und Flächen aus den von Ihnen gezeichneten Punkten. Wie nah diese Punkte an der realen Welt liegen, hängt von zwei Dingen ab:

Das Bildmaterial, das Sie nachzeichnen. Satelliten- und Luftbilder auf jeder Webkarte können von der tatsächlichen Bodenposition abweichen, und das Ausmaß ändert sich von Ort zu Ort.
Wie Sie nachzeichnen. Die Bildauflösung und die Stelle, an der Sie auf jeden Scheitelpunkt (Vertex) klicken, begrenzen die Wiederholbarkeit Ihrer Nachzeichnung.

Es gibt keinen einheitlichen Genauigkeitsprozentsatz oder Versatz, der für jede Karte gilt. Um zu wissen, wie genau Ihre Karte ist, überprüfen Sie sie anhand von Daten, denen Sie vertrauen.

Drei verschiedene Fragen

„Wie genau ist es?“ sind eigentlich drei separate Fragen. Jede wird auf eine andere Weise gemessen.

Messungen (% Fehler). Vergleichen Sie mit bekannten Längen oder Flächen. Der Fehler hängt vom Quellbildmaterial, Ihrer Nachzeichnung, dem Maßstab und der Berechnungsmethode ab. Ein einziger Prozentsatz kann nicht jede Karte beschreiben.
Präzision (Wiederholbarkeit). Wiederholen Sie die Nachzeichnung und sehen Sie, wie stark die Ergebnisse streuen. Pixelauflösung und Platzierung der Scheitelpunkte begrenzen die Wiederholbarkeit. Mehr Dezimalstellen beweisen keine größere Genauigkeit.
Position (Versatz in Metern). Vergleichen Sie Punkte, die Sie auf Bodenniveau identifizieren können, mit vertrauenswürdigen Kontrollpunkten und geben Sie die Verschiebung oder den horizontalen RMSE an. Google-Bildmaterial hat keinen einheitlichen Versatz, der für jeden Standort gilt.

Vier Zielscheiben, die genau und präzise, präzise aber nicht genau, genau aber nicht präzise und keines von beidem zeigen

Die häufigste Überraschung ist „präzise, aber nicht genau“. Jede Messung stimmt mit der vorherigen überein, sodass die Karte richtig aussieht, aber die gesamte Nachzeichnung ist gegenüber dem tatsächlichen Standort versetzt.

Gleiche Abmessungen, anderer Ort

Stellen Sie sich ein 20 m mal 10 m großes Rechteck an seiner tatsächlichen Position vor. Stellen Sie sich nun dasselbe Rechteck vor, das auf Bildmaterial nachgezeichnet wurde, das um 3 m nach Osten und 4 m nach Norden verschoben ist. Beide Rechtecke sind 20 m mal 10 m groß. Das nachgezeichnete ist jedoch 5 m von der tatsächlichen Position entfernt.

Ein blaues 20 m mal 10 m großes Rechteck an der tatsächlichen Position und eine gold gestrichelte Kopie, die um 3 m nach Osten und 4 m nach Norden verschoben ist, was einen Positionsfehler von 5 m ergibt

Eine gleichmäßige lokale Verschiebung wie diese behält die Abmessungen bei. Verzerrungen im Bildmaterial können diese jedoch verändern.

Links: Eine gleichmäßige Verschiebung bewegt die Form, ohne sie zu verändern. Rechts: Verzerrung verändert die Längen und die Fläche der Form

Diese Abbildungen dienen nur zur Veranschaulichung. Es handelt sich nicht um gemessene Google-Abweichungen.

Warum Webkarten-Bilder abweichen können

Satelliten- und Luftbilder werden verarbeitet und zusammengesetzt, bevor sie auf einer Webkarte erscheinen. Einige häufige Effekte, auf die Sie achten sollten:

Hohe Objekte neigen sich. Die Kamera sieht Gebäude, Türme und Bäume aus einem Winkel, sodass deren Spitzen gegenüber ihrem tatsächlichen Standort verschoben erscheinen können. Zeichnen Sie dort nach, wo ein Gebäude auf den Boden trifft, nicht dessen Dachumriss.
Bildmaterial ist ein Mosaik. Eine Ansicht kann Bilder aus verschiedenen Daten und von unterschiedlichen Anbietern kombinieren. Die Bildnachweise am unteren Rand der Karte listen oft mehrere auf. Die Ausrichtung kann sich dort ändern, wo zwei Bilder aufeinandertreffen.
Die Auflösung schränkt ein, was Sie sehen können. Sie können einen Scheitelpunkt nicht präziser platzieren als die Pixel, auf die Sie klicken.

Seitenansicht einer Kamera, die ein Gebäude in einem Winkel erfasst, sodass das Dach daneben erscheint, und eine Draufsicht, die das Dach gegenüber dem Grundriss auf Bodenniveau verschoben zeigt

Wie Scribble Maps Messungen berechnet

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung finden Sie im Artikel über das Messen von Flächen und Entfernungen.

Scribble Maps misst nicht auf der flachen Karte, die Sie auf dem Bildschirm sehen. Webkarten verzerren Flächen umso mehr, je weiter Sie sich vom Äquator entfernen. Scribble Maps misst stattdessen auf einem Modell der Erde, damit diese Verzerrung Ihre Zahlen nicht verändert.

Das Erdmodell ist eine Kugel mit einem Radius von 6.378.137 m.
Linienlängen werden Segment für Segment entlang desselben Pfades gemessen, dem die Linie auf der Karte folgt.
Polygonflächen werden auf der Kugel berechnet. Löcher in einem Polygon werden abgezogen.
Kreise verwenden den Radius von der Mitte bis zum Rand. Die Fläche beträgt π × Radius².

Vermessungs- und Desktop-GIS-Software verwenden stattdessen oft ein Ellipsoid oder ein lokales projiziertes Koordinatensystem. Ihre Ergebnisse können sich geringfügig von einer kugelbasierten Messung unterscheiden, insbesondere über große Entfernungen.

Genügend Dezimalstellen anzeigen

Messungen zeigen 2 Dezimalstellen. Mit der Standardeinstellung Auto werden Längen in Kilometern (Metric) oder Meilen (Imperial) angezeigt. Eine 37 m lange Linie wird als „0,04 km“ angezeigt. Diese Rundung kann bei einer kurzen Linie mehrere Meter verbergen.

Wählen Sie für detaillierte Arbeiten eine kleinere Einheit:

Wählen Sie das Zahnrad-Symbol in der unteren linken Ecke der Karte, um die Editor Settings zu öffnen.
Wählen Sie unter Unit Types / Measurement die Option Metric oder Imperial.
Stellen Sie beispielsweise Length Unit auf Metre oder Feet ein.
Stellen Sie Area Unit auf Square Metre oder Square Foot ein, wenn Sie genaue Flächen benötigen. Bei Auto wechseln die Flächen je nach Größe zwischen Quadratmetern, Hektar und Quadratkilometern (oder Quadratfuß, Acre und Quadratmeilen).

Das Panel Editor Settings mit ausgewähltem Metric und den Dropdowns Length Unit und Area Unit auf Auto eingestellt

Koordinaten: Der Editor zeigt Breitengrad und Längengrad mit 5 Dezimalstellen an, was etwa 1 m entspricht. GeoJSON-Exporte behalten 9 Dezimalstellen bei. Mehr Dezimalstellen beschreiben den Punkt, auf den Sie geklickt haben, genauer. Sie bringen diesen Punkt der realen Welt jedoch nicht näher.

Gegenüber einer bereits bekannten Länge prüfen

Die einfachste Genauigkeitsprüfung ist ein Objekt mit bekannter Größe. Ein Football-Spielfeld ist von Torlinie zu Torlinie 100 Yards (91,44 m) lang. Hier ist eine Nachzeichnung eines Spielfelds (das Rose Bowl in Pasadena auf Google-Satellitenbildern), dargestellt mit zwei verschiedenen Einstellungen für Length Unit.

Dieselbe Nachzeichnung von Torlinie zu Torlinie, die eine Länge von 0,09 km bei der Length Unit Auto und eine Länge von 91,46 m bei der Length Unit Metre zeigt

Bei Auto zeigt der Tooltip 0,09 km an. Das ist korrekt, aber auf die nächsten 10 m gerundet, also zu ungenau, um die Genauigkeit zu beurteilen.
Bei Metre zeigt er 91,46 m an, was innerhalb von 0,02 m der bekannten Länge liegt.

Dies ist eine einzelne Nachzeichnung eines Spielfelds. Sie zeigt, wie Sie Ihre eigene Arbeit überprüfen können. Es handelt sich nicht um eine garantierte Genauigkeit. Wiederholen Sie die Nachzeichnung einige Male, um zu sehen, wie stark Ihre Ergebnisse streuen (Präzision), und überprüfen Sie einen bekannten Punkt, um festzustellen, ob das Bildmaterial verschoben ist (Position).

Ein praktisches Prozentbeispiel (keine Produkttoleranz)

Angenommen, jedes Ende einer Linie liegt innerhalb von 0,25 m von seiner tatsächlichen Position entfernt. Der ungünstigste Nachzeichnungsfehler beträgt:

Etwa 0,5 % über 100 m
Etwa 2,5 % über 20 m

Die Formel lautet 2 × 0,25 ÷ Länge × 100.

Ein Diagramm des ungünstigsten Längenfehlers im Verhältnis zur Linienlänge, das 2,5 % bei 20 m und 0,5 % bei 100 m

Derselbe Nachzeichnungsfehler macht bei einer kurzen Linie einen größeren Prozentsatz aus. Bild- und Berechnungsfehler müssen separat überprüft werden. Der Flächenfehler hängt von der Form und der Platzierung der Grenze ab.

Zwei Workflows für eine zuverlässige Ausrichtung

Workflow 1: Exportieren, Koordinatensystem prüfen, mit Kontrollpunkt vergleichen, dann um einen verifizierten Versatz verschieben oder neu nachzeichnen. Workflow 2: Georeferenziertes Bildmaterial abrufen, GeoTIFF laden, Ausrichtung prüfen, nachzeichnen und exportieren

1) In Ihrer GIS-Software korrigieren

Bereits auf einer Basiskarte nachgezeichnet?

Exportieren Sie Ihre Features aus Scribble Maps. Öffnen Sie das Menu, dann Import & Export, dann Export As und wählen Sie ein Format wie GeoJSON, Shapefile (.SHP), GeoPackage (.GPKG), KML oder DXF. Für den Export ist ein kostenpflichtiges Abonnement erforderlich.
Überprüfen Sie zuerst das Koordinatensystem und das Datum. GeoJSON und die meisten Export As-Formate verwenden WGS84-Breiten- und Längengrade (EPSG:4326). DXF- und DGN-Dateien werden in die UTM-Zone im Zentrum Ihrer Daten projiziert. Wenn Sie DXF exportieren und Illustrator wählen, wird stattdessen Web Mercator verwendet.
Vergleichen Sie Ihre Features in Ihrer GIS-Software mit vertrauenswürdigem Bildmaterial oder Kontrollpunkten.
Wenn der Versatz überall gleich ist, verwenden Sie die Verschiebewerkzeuge Ihrer GIS-Software, um den von Ihnen verifizierten Versatz anzuwenden.
Wenn der Fehler von Ort zu Ort variiert, müssen die Features weiter korrigiert oder neu nachgezeichnet werden.

2) Auf einem GeoTIFF nachzeichnen

Benötigen Sie von Anfang an ausgerichtete Koordinaten?

Verwenden Sie das Bildmaterial Ihrer Organisation oder bestellen Sie orthorektifiziertes, georeferenziertes Bildmaterial mit dokumentierter Positionsgenauigkeit.
Wählen Sie in Scribble Maps das Image Tool in der Symbolleiste. Das Panel Image Overlay öffnet sich. Sie müssen angemeldet sein, um Bildmaterial hochzuladen.
Wählen Sie Ihr GeoTIFF mit Choose Files aus oder ziehen Sie es auf Drag image here. Wenn die Datei georeferenziert ist, liest Scribble Maps deren Position aus der Datei und projiziert sie neu, damit sie auf die Karte passt. Die Felder North, South, East und West werden automatisch für Sie ausgefüllt.
Verwenden Sie den Schieberegler Opacity, um die Basiskarte durch Ihr Bild hindurchzusehen, und überprüfen Sie die Ausrichtung anhand bekannten Punkte.
Wählen Sie Place On Map, zeichnen Sie auf Ihrem Bildmaterial nach und exportieren Sie es dann in Ihre GIS-Software.

Das Panel Image Overlay mit Upload file, Choose Files, Drag image here und Place On Map

Wichtigste Erkenntnis

Genaue Abmessungen bedeuten nicht automatisch genaue Koordinaten. Verwenden Sie vertrauenswürdiges Bildmaterial, überprüfen Sie die Ausrichtung und validieren Sie diese anhand von Bodenkontrollpunkten.

Dieser Artikel nennt keinen einzigen verifizierten Genauigkeitsprozentsatz für Scribble Maps oder eine Google-Positionstoleranz, da kein universeller Wert gilt. Ein GeoTIFF enthält einen räumlichen Bezug, aber keine Genauigkeitsgarantie. Validieren Sie für jedes Projekt das Bildmaterial, die Bodenkontrollpunkte, die Datumstransformation und die Messmethode.