Πόσο ακριβείς είναι οι μετρήσεις; Πόσο έξω μπορούν να πέσουν οι συντεταγμένες;

Ένα σχήμα μπορεί να έχει ακριβείς διαστάσεις και παρόλα αυτά να βρίσκεται σε λάθος θέση. Οι εικόνες που ιχνηλατείτε επηρεάζουν το πού θα καταλήξουν οι εξαγόμενες συντεταγμένες σας.

Αυτό το άρθρο εξηγεί τη διαφορά, δείχνει πώς να ελέγξετε τη δική σας εργασία και παρέχει δύο ροές εργασίας για τη λήψη συντεταγμένων στις οποίες μπορείτε να βασιστείτε.

Η σύντομη απάντηση

Το Scribble Maps υπολογίζει μήκη και εμβαδά από τα σημεία που σχεδιάζετε. Το πόσο κοντά βρίσκονται αυτά τα σημεία στον πραγματικό κόσμο εξαρτάται από δύο πράγματα:

1. Οι εικόνες που ιχνηλατείτε. Οι δορυφορικές και αεροπορικές εικόνες σε οποιονδήποτε διαδικτυακό χάρτη μπορεί να είναι μετατοπισμένες από την πραγματική θέση στο έδαφος, και το μέγεθος της μετατόπισης αλλάζει από μέρος σε μέρος.
2. Ο τρόπος που ιχνηλατείτε. Η ανάλυση της εικόνας και το σημείο όπου κάνετε κλικ σε κάθε κορυφή περιορίζουν το πόσο επαναλήψιμη είναι η ιχνηλάτησή σας.

Δεν υπάρχει ένα ενιαίο ποσοστό ακρίβειας ή μετατόπισης που να ισχύει για κάθε χάρτη. Για να μάθετε πόσο ακριβής είναι ο χάρτης σας, τον ελέγχετε σε σχέση με κάτι που εμπιστεύεστε.

Τρεις διαφορετικές ερωτήσεις

Το «Πόσο ακριβές είναι;» αποτελείται στην πραγματικότητα από τρεις ξεχωριστές ερωτήσεις. Κάθε μία μετριέται με διαφορετικό τρόπο.

• Μετρήσεις (% σφάλματος). Συγκρίνετε με γνωστά μήκη ή εμβαδά. Το σφάλμα εξαρτάται από την πηγή των εικόνων, την ιχνηλάτησή σας, την κλίμακα και τη μέθοδο υπολογισμού. Ένα μόνο ποσοστό δεν μπορεί να περιγράψει κάθε χάρτη.
• Ακρίβεια επαναληψιμότητας (precision). Επαναλάβετε την ιχνηλάτηση και δείτε πόσο αποκλίνουν τα αποτελέσματα. Η ανάλυση των pixel και η τοποθέτηση των κορυφών περιορίζουν την επαναληψιμότητα. Τα περισσότερα δεκαδικά ψηφία δεν αποδεικνύουν μεγαλύτερη ακρίβεια.
• Θέση (μετατόπιση σε μέτρα). Συγκρίνετε σημεία που μπορείτε να αναγνωρίσετε στο επίπεδο του εδάφους με αξιόπιστα σημεία ελέγχου και αναφέρετε τη μετατόπιση ή το οριζόντιο RMSE. Οι εικόνες της Google δεν έχουν μία ενιαία μετατόπιση που να ισχύει για κάθε τοποθεσία.

Η πιο συνηθισμένη έκπληξη είναι το «επαναλήψιμο, αλλά όχι ακριβές». Κάθε μέτρηση συμφωνεί με την προηγούμενη, οπότε ο χάρτης φαίνεται σωστός, αλλά ολόκληρη η ιχνηλάτηση είναι μετατοπισμένη από την πραγματική τοποθεσία.

Ίδιες διαστάσεις, διαφορετική τοποθεσία

Φανταστείτε ένα ορθογώνιο 20 μ. επί 10 μ. στην πραγματική του θέση. Τώρα φανταστείτε το ίδιο ορθογώνιο ιχνηλατημένο σε μια εικόνα που είναι μετατοπισμένη 3 μ. ανατολικά και 4 μ. βόρεια. Και τα δύο ορθογώνια είναι 20 μ. επί 10 μ. Αυτό που ιχνηλατήθηκε απέχει ακόμα 5 μ. από την πραγματική θέση.

Μια ομοιόμορφη τοπική μετατόπιση όπως αυτή διατηρεί τις διαστάσεις ίδιες. Η παραμόρφωση στην εικόνα μπορεί να τις αλλάξει.

Αυτά τα σχήματα αποτελούν μόνο απεικόνιση. Δεν αποτελούν μετρημένες μετατοπίσεις της Google.

Γιατί οι εικόνες των διαδικτυακών χαρτών μπορεί να είναι μετατοπισμένες

Οι δορυφορικές και αεροπορικές εικόνες υφίστανται επεξεργασία και συρραφή προτού φτάσουν σε οποιονδήποτε διαδικτυακό χάρτη. Μερικά κοινά φαινόμενα που πρέπει να προσέχετε:

• Τα ψηλά αντικείμενα γέρνουν. Η κάμερα βλέπει κτίρια, πύργους και δέντρα από γωνία, οπότε οι κορυφές τους μπορεί να φαίνονται μετατοπισμένες από το σημείο όπου στέκονται. Ιχνηλατήστε εκεί όπου ένα κτίριο συναντά το έδαφος, όχι το περίγραμμα της στέγης του.
• Οι εικόνες είναι μωσαϊκό. Μια προβολή μπορεί να συνδυάζει εικόνες από διαφορετικές ημερομηνίες και παρόχους. Τα πνευματικά δικαιώματα των εικόνων στο κάτω μέρος του χάρτη συχνά αναφέρουν αρκετούς. Η ευθυγράμμιση μπορεί να αλλάξει στο σημείο όπου ενώνονται δύο εικόνες.
• Η ανάλυση περιορίζει αυτό που μπορείτε να δείτε. Δεν μπορείτε να τοποθετήσετε μια κορυφή με μεγαλύτερη ακρίβεια από τα pixel στα οποία κάνετε κλικ.

Πώς το Scribble Maps υπολογίζει τις μετρήσεις

Για βοήθεια βήμα προς βήμα, δείτε το άρθρο σχετικά με τη μέτρηση εμβαδού και απόστασης.

Το Scribble Maps δεν μετράει στον επίπεδο χάρτη που βλέπετε στην οθόνη. Οι διαδικτυακοί χάρτες παραμορφώνουν τις περιοχές όσο περισσότερο απομακρύνεστε από τον ισημερινό. Αντίθετα, το Scribble Maps πραγματοποιεί μετρήσεις σε ένα μοντέλο της Γης, έτσι ώστε αυτή η παραμόρφωση να μην αλλάζει τα νούμερά σας.

• Το μοντέλο της Γης είναι μια σφαίρα με ακτίνα 6.378.137 μ.
• Τα μήκη των γραμμών μετριούνται κατά μήκος της ίδιας διαδρομής που ακολουθεί η γραμμή στον χάρτη, τμήμα προς τμήμα.
• Τα εμβαδά των πολυγώνων υπολογίζονται πάνω στη σφαίρα. Οι τρύπες σε ένα πολύγωνο αφαιρούνται.
• Οι κύκλοι χρησιμοποιούν την ακτίνα από το κέντρο προς την άκρη. Το εμβαδόν είναι π × ακτίνα².

Τα λογισμικά τοπογραφίας και επιτραπέζιων GIS χρησιμοποιούν συχνά ένα ελλειψοειδές ή ένα τοπικό προβεβλημένο σύστημα συντεταγμένων. Τα αποτελέσματά τους μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς από μια μέτρηση που βασίζεται σε σφαίρα, ειδικά σε μεγάλες αποστάσεις.

Εμφάνιση επαρκών δεκαδικών ψηφίων

Οι μετρήσεις εμφανίζουν 2 δεκαδικά ψηφία. Με την προεπιλεγμένη ρύθμιση Auto, τα μήκη εμφανίζονται σε χιλιόμετρα (Metric) ή μίλια (Imperial). Μια γραμμή 37 μ. εμφανίζεται ως «0.04 km». Αυτή η στρογγυλοποίηση μπορεί να κρύψει αρκετά μέτρα σε μια μικρή γραμμή.

Για λεπτομερή εργασία, επιλέξτε μια μικρότερη μονάδα:

1. Επιλέξτε το εικονίδιο με το γρανάζι στην κάτω αριστερή γωνία του χάρτη για να ανοίξετε το Editor Settings.
2. Στην ενότητα Unit Types / Measurement, επιλέξτε Metric ή Imperial.
3. Ορίστε το Length Unit σε Metre ή Feet, για παράδειγμα.
4. Ορίστε το Area Unit σε Square Metre ή Square Foot εάν χρειάζεστε ακριβή εμβαδά. Στο Auto, τα εμβαδά εναλλάσσονται μεταξύ τετραγωνικών μέτρων, εκταρίων και τετραγωνικών χιλιομέτρων (ή τετραγωνικών ποδιών, εκταρίων γης και τετραγωνικών μιλίων) ανάλογα με το μέγεθος.

Συντεταγμένες: ο επεξεργαστής δείχνει το γεωγραφικό πλάτος και μήκος με 5 δεκαδικά ψηφία, που αντιστοιχεί σε περίπου 1 μ. Οι εξαγωγές GeoJSON διατηρούν 9 δεκαδικά ψηφία. Τα περισσότερα δεκαδικά ψηφία περιγράφουν το σημείο στο οποίο κάνατε κλικ με μεγαλύτερη ακρίβεια. Δεν φέρνουν όμως αυτό το σημείο πιο κοντά στον πραγματικό κόσμο.

Έλεγχος σε σχέση με ένα ήδη γνωστό μήκος

Ο ευκολότερος έλεγχος ακρίβειας είναι κάτι με γνωστό μέγεθος. Ένα γήπεδο αμερικανικού ποδοσφαίρου είναι 100 γιάρδες (91,44 μ.) από τη μία γραμμή τέρματος στην άλλη. Εδώ είναι μια ιχνηλάτηση ενός γηπέδου (το Rose Bowl στην Pasadena, σε δορυφορική εικόνα της Google), που εμφανίζεται με δύο διαφορετικές ρυθμίσεις Length Unit.

• Με το Auto, το αναδυόμενο παράθυρο (tooltip) δείχνει 0.09 km. Αυτό είναι σωστό, αλλά στρογγυλοποιημένο στα πλησιέστερα 10 μ., οπότε είναι πολύ γενικό για να κρίνει κανείς την ακρίβεια.
• Με το Metre, δείχνει 91.46 m, με απόκλιση μόλις 0,02 μ. από το γνωστό μήκος.

Αυτή είναι μία ιχνηλάτηση ενός γηπέδου. Δείχνει πώς να ελέγχετε τη δική σας εργασία. Δεν αποτελεί εγγυημένη ακρίβεια. Επαναλάβετε την ιχνηλάτηση μερικές φορές για να δείτε πόσο αποκλίνουν τα αποτελέσματά σας (επαναληψιμότητα) και ελέγξτε ένα γνωστό σημείο για να δείτε εάν η εικόνα είναι μετατοπισμένη (θέση).

Ένα πρακτικό παράδειγμα ποσοστού (όχι ανοχή προϊόντος)

Υποθέστε ότι κάθε άκρο μιας γραμμής βρίσκεται εντός 0,25 μ. από την πραγματική του θέση. Το σφάλμα ιχνηλάτησης στη χειρότερη περίπτωση είναι:

• Περίπου 0.5% στα 100 μ.
• Περίπου 2.5% στα 20 μ.

Ο τύπος είναι 2 × 0.25 ÷ μήκος × 100.

Το ίδιο σφάλμα ιχνηλάτησης αποτελεί μεγαλύτερο ποσοστό σε μια μικρή γραμμή. Τα σφάλματα εικόνας και υπολογισμού πρέπει να ελέγχονται ξεχωριστά. Το σφάλμα εμβαδού εξαρτάται από το σχήμα και από το πού τοποθετείται το όριο.

Δύο ροές εργασίας για αξιόπιστη ευθυγράμμιση

1) Διόρθωση στο λογισμικό GIS σας

Έχετε ήδη κάνει ιχνηλάτηση σε έναν βασικό χάρτη;

1. Εξαγάγετε τα στοιχεία σας από το Scribble Maps. Ανοίξτε το Menu, μετά Import & Export, μετά Export As και επιλέξτε μια μορφή αρχείου όπως GeoJSON, Shapefile (.SHP), GeoPackage (.GPKG), KML ή DXF. Η εξαγωγή απαιτεί αναβαθμισμένο πρόγραμμα.
2. Ελέγξτε πρώτα το σύστημα συντεταγμένων και το datum. Το GeoJSON και οι περισσότερες μορφές Export As χρησιμοποιούν γεωγραφικό πλάτος και μήκος WGS84 (EPSG:4326). Τα αρχεία DXF και DGN προβάλλονται στη ζώνη UTM στο κέντρο των δεδομένων σας. Όταν εξάγετε DXF, η επιλογή Illustrator χρησιμοποιεί αντ' αυτού το Web Mercator.
3. Στο λογισμικό GIS σας, συγκρίνετε τα στοιχεία σας με αξιόπιστες εικόνες ή σημεία ελέγχου.
4. Εάν η μετατόπιση είναι η ίδια παντού, χρησιμοποιήστε τα εργαλεία μετακίνησης του λογισμικού GIS σας για να εφαρμόσετε τη μετατόπιση που επαληθεύσατε.
5. Εάν το σφάλμα διαφέρει από μέρος σε μέρος, τα στοιχεία χρειάζονται περαιτέρω διόρθωση ή επαναιχνηλάτηση.

2) Ιχνηλάτηση σε GeoTIFF

Χρειάζεστε ευθυγραμμισμένες συντεταγμένες από την αρχή;

1. Χρησιμοποιήστε τις εικόνες του οργανισμού σας ή παραγγείλτε ορθοδιορθωμένες, γεωαναφερμένες εικόνες με τεκμηριωμένη ακρίβεια θέσης.
2. Στο Scribble Maps, επιλέξτε το Image Tool στη γραμμή εργαλείων. Ανοίγει το παράθυρο Image Overlay. Πρέπει να έχετε συνδεθεί για να ανεβάσετε εικόνες.
3. Επιλέξτε το GeoTIFF σας με το Choose Files ή σύρετέ το στο Drag image here. Όταν το αρχείο είναι γεωαναφερμένο, το Scribble Maps διαβάζει την τοποθεσία του από το αρχείο και το επαναπροβάλλει για να ταιριάζει στον χάρτη. Τα πεδία North, South, East και West συμπληρώνονται αυτόματα για εσάς.
4. Χρησιμοποιήστε το ρυθμιστικό Opacity για να δείτε τον βασικό χάρτη μέσα από την εικόνα σας και ελέγξτε την ευθυγράμμιση της σε σχέση με γνωστά σημεία.
5. Επιλέξτε Place On Map, κάντε ιχνηλάτηση πάνω στην εικόνα σας και, στη συνέχεια, εξαγάγετε στο λογισμικό GIS σας.

Βασικό συμπέρασμα

Οι ακριβείς διαστάσεις δεν σημαίνουν αυτόματα και ακριβείς συντεταγμένες. Χρησιμοποιείτε αξιόπιστες εικόνες, ελέγχετε την ευθυγράμμιση και κάνετε επαλήθευση με βάση επίγεια σημεία ελέγχου.

Αυτό το άρθρο δεν αναφέρει ένα συγκεκριμένο επαληθευμένο ποσοστό ακρίβειας του Scribble Maps ή μια ανοχή θέσης της Google, επειδή δεν ισχύει κανένα καθολικό νούμερο. Ένα GeoTIFF φέρει χωρική αναφορά, όχι εγγύηση ακρίβειας. Για κάθε έργο, επαληθεύετε τις εικόνες, τα επίγεια σημεία ελέγχου, τον μετασχηματισμό datum και τη μέθοδο μέτρησης.

Σχετικά άρθρα

• Πώς να μετρήσετε εμβαδόν και απόσταση
• Πώς να βρείτε συντεταγμένες