Насколько точны измерения? Насколько могут отклоняться координаты?

Фигура может иметь точные размеры и при этом находиться в неверном месте. Снимки, которые вы обводите, влияют на то, где окажутся экспортированные координаты.

В этой статье объясняется разница, показывается, как проверить собственную работу, и предлагаются два рабочих процесса для получения координат, на которые можно положиться.

Краткий ответ

Scribble Maps рассчитывает длину и площадь на основе нарисованных вами точек. То, насколько эти точки близки к реальному миру, зависит от двух вещей:

1. Снимки, которые вы обводите. Спутниковые и аэрофотоснимки на любой веб-карте могут быть смещены относительно истинного положения на местности, и величина этого смещения меняется от места к месту.
2. То, как вы обводите. Разрешение изображения и то, куда именно вы нажимаете при создании каждой вершины, ограничивают повторяемость вашей обводки.

Не существует единого процента точности или смещения, применимого к каждой карте. Чтобы узнать, насколько точна ваша карта, сравните ее с источником, которому вы доверяете.

Три разных вопроса

«Насколько это точно?» — на самом деле это три отдельных вопроса. Каждый из них измеряется по-разному.

• Измерения (% погрешности). Сравните с известной длиной или площадью. Погрешность зависит от исходных снимков, вашей обводки, масштаба и метода расчета. Один процент не может охарактеризовать каждую карту.
• Прецизионность (повторяемость). Повторите обводку и посмотрите, насколько разнятся результаты. Разрешение пикселей и размещение вершин ограничивают повторяемость. Большее количество знаков после запятой не доказывает более высокую точность.
• Положение (смещение в метрах). Сравните точки, которые вы можете идентифицировать на уровне земли, с доверенными контрольными точками и зафиксируйте смещение или горизонтальную среднеквадратическую ошибку (RMSE). Снимки Google не имеют единого смещения, применимого к каждому участку.

Самый частый сюрприз — это «прецизионно, но не точно». Каждое измерение совпадает с предыдущим, поэтому карта кажется правильной, но вся обводка смещена относительно реального местоположения.

Те же размеры, другое местоположение

Представьте себе прямоугольник размером 20 на 10 метров в его истинном положении. Теперь представьте тот же прямоугольник, обведенный на снимке, который смещен на 3 метра к востоку и на 4 метра к северу. Оба прямоугольника имеют размеры 20 на 10 метров. Но обведенный прямоугольник все равно находится в 5 метрах от истинного положения.

Подобное равномерное локальное смещение сохраняет размеры прежними. Искажения на снимках могут их изменить.

Эти рисунки приведены только для иллюстрации. Они не являются измеренными смещениями Google.

Почему снимки веб-карт могут быть неточными

Спутниковые и аэрофотоснимки обрабатываются и сшиваются вместе, прежде чем попасть на любую веб-карту. Несколько распространенных эффектов, на которые стоит обратить внимание:

• Наклон высоких объектов. Камера видит здания, башни и деревья под углом, поэтому их вершины могут казаться смещенными относительно места, где они стоят. Обводите место соприкосновения здания с землей, а не контур его крыши.
• Снимки представляют собой мозаику. Один вид может объединять изображения разных дат и поставщиков. В сведениях об авторских правах на снимки внизу карты часто указывается несколько источников. Выравнивание может меняться на стыке двух изображений.
• Разрешение ограничивает видимость. Вы не можете разместить вершину точнее, чем позволяют пиксели, по которым вы кликаете.

Как Scribble Maps рассчитывает измерения

Пошаговую инструкцию см. в статье по измерению площади и расстояния.

Scribble Maps не производит измерения на плоской карте, которую вы видите на экране. Веб-карты растягивают площади тем сильнее, чем дальше вы находитесь от экватора. Вместо этого Scribble Maps выполняет измерения на модели Земли, чтобы искажение не меняло ваши показатели.

• Модель Земли представляет собой сферу радиусом 6 378 137 м.
• Длина линий измеряется вдоль того же пути, по которому линия проходит на карте, сегмент за сегментом.
• Площади полигонов рассчитываются на сфере. Вырезы в полигоне вычитаются.
• Круги используют радиус от центра до края. Площадь равна π × радиус².

Геодезическое и настольное ГИС-ПО часто используют вместо этого эллипсоид или местную спроецированную систему координат. Их результаты могут незначительно отличаться от измерений на основе сферы, особенно на больших расстояниях.

Отображение достаточного количества знаков после запятой

Измерения отображают 2 знака после запятой. При настройке по умолчанию Auto длина отображается в километрах (Metric) или милях (Imperial). Линия длиной 37 м будет отображаться как «0.04 km». Такое округление может скрыть несколько метров на короткой линии.

Для детальной работы выберите меньшую единицу измерения:

1. Нажмите на иконку шестеренки в левом нижнем углу карты, чтобы открыть Editor Settings.
2. В разделе Unit Types / Measurement выберите Metric или Imperial.
3. Установите для параметра Length Unit значение Metre или Feet, например.
4. Установите для параметра Area Unit значение Square Metre или Square Foot, если вам нужны точные площади. В режиме Auto единицы площади переключаются между квадратными метрами, гектарами и квадратными километрами (или квадратными футами, акрами и квадратными милями) в зависимости от размера.

Координаты: редактор показывает широту и долготу с точностью до 5 знаков после запятой, что составляет около 1 м. Экспорт в GeoJSON сохраняет 9 знаков после запятой. Большее количество знаков после запятой более точно описывает точку, по которой вы кликнули. Они не делают эту точку ближе к реальному миру.

Проверка по уже известной длине

Самый простой способ проверки точности — использовать объект известного размера. Футбольное поле имеет длину 100 ярдов (91,44 м) от линии ворот до линии ворот. Вот один из примеров обводки поля (стадион Rose Bowl в Пасадине на спутниковых снимках Google), показанный с двумя разными настройками Length Unit.

• В режиме Auto во всплывающей подсказке отображается 0.09 km. Это правильно, но округлено до ближайших 10 м, поэтому слишком грубо для оценки точности.
• В режиме Metre отображается 91.46 m, что находится в пределах 0,02 м от известной длины.

Это всего лишь одна обводка одного поля. Она показывает, как проверить собственную работу. Это не гарантированная точность. Повторите обводку несколько раз, чтобы увидеть, насколько разнятся ваши результаты (прецизионность), и проверьте известную точку, чтобы узнать, смещены ли снимки (положение).

Практический пример в процентах (не является допуском продукта)

Предположим, что каждый конец линии находится в пределах 0,25 м от своего истинного положения. Погрешность обводки в худшем случае составляет:

• Около 0.5% на расстоянии 100 м
• Около 2.5% на расстоянии 20 м

Формула: 2 × 0,25 ÷ длина × 100.

Одна и та же погрешность обводки дает больший процент на короткой линии. Погрешности снимков и расчетов необходимо проверять отдельно. Погрешность площади зависит от формы фигуры и от того, где проведена граница.

Два рабочих процесса для надежного выравнивания

1) Корректировка в вашем ГИС-ПО

Уже обвели на базовой карте?

1. Экспортируйте свои объекты из Scribble Maps. Откройте Menu, затем Import & Export, далее Export As и выберите формат, например GeoJSON, Shapefile (.SHP), GeoPackage (.GPKG), KML или DXF. Для экспорта требуется платный тарифный план.
2. Сначала проверьте систему координат и датум. GeoJSON и большинство форматов Export As используют широту и долготу WGS84 (EPSG:4326). Файлы DXF и DGN проецируются в зону UTM в центре ваших данных. При экспорте в DXF выбор варианта Illustrator вместо этого использует Web Mercator.
3. В своем ГИС-ПО сравните ваши объекты с доверенными снимками или контрольными точками.
4. Если смещение везде одинаково, используйте инструменты перемещения вашего ГИС-ПО, чтобы применить проверенное смещение.
5. Если погрешность варьируется от места к месту, объекты требуют дополнительной корректировки или повторной обводки.

2) Обводка на GeoTIFF

Нужны выровненные координаты с самого начала?

1. Используйте снимки вашей организации или закажите ортотрансформированные геопривязанные снимки с документированной точностью позиционирования.
2. В Scribble Maps выберите Image Tool на панели инструментов. Откроется панель Image Overlay. Для загрузки снимков необходимо войти в систему.
3. Выберите ваш GeoTIFF с помощью кнопки Choose Files или перетащите его в область Drag image here. Если файл геопривязан, Scribble Maps считывает его местоположение из файла и перепроецирует его в соответствии с картой. Поля North, South, East и West заполнятся автоматически.
4. Используйте ползунок Opacity, чтобы видеть базовую карту сквозь ваше изображение, и проверьте его выравнивание по известным точкам.
5. Выберите Place On Map, обведите объекты на ваших снимках, а затем экспортируйте их в свое ГИС-ПО.

Главный вывод

Точные размеры не означают автоматически точные координаты. Используйте проверенные снимки, проверяйте выравнивание и сверяйте данные с наземными контрольными точками.

В этой статье не приводится единый проверенный процент точности Scribble Maps или допуск позиционирования Google, поскольку универсального показателя не существует. GeoTIFF содержит пространственную привязку, а не гарантию точности. Для каждого проекта проверяйте снимки, наземные контрольные точки, преобразование датума и метод измерения.

Связанные статьи

• Как измерить площадь и расстояние
• Как найти координаты