Các phép đo chính xác đến mức nào? Tọa độ có thể lệch bao xa?

Độ chính xác đo lường và độ chính xác vị trí là hai điều khác nhau. Một hình có thể có kích thước chính xác trong khi tọa độ xuất ra của nó bị lệch do ảnh nguồn.

Bài viết này giải thích cách Scribble Maps tính toán các phép đo và cách kiểm tra kích thước, độ chuẩn xác và sự căn chỉnh vị trí.

Hiểu về độ chính xác đo lường

Scribble Maps tính toán chiều dài và diện tích từ các điểm bạn vẽ. Mức độ gần đúng của các điểm đó với thế giới thực phụ thuộc vào hai yếu tố:

1. Ảnh bạn dùng để vẽ theo. Ảnh vệ tinh và ảnh chụp trên không trên bất kỳ bản đồ web nào cũng có thể bị lệch so với vị trí thực trên mặt đất, và mức độ lệch thay đổi tùy theo từng nơi.
2. Cách bạn vẽ. Độ phân giải ảnh và vị trí bạn nhấp cho mỗi điểm đỉnh sẽ giới hạn khả năng lặp lại của nét vẽ.

Không có một tỷ lệ chính xác hay độ lệch duy nhất nào áp dụng cho mọi bản đồ. Kiểm tra bản đồ của bạn so với các phép đo tham chiếu hoặc điểm kiểm soát đáng tin cậy để đánh giá độ chính xác của nó.

Độ chính xác, độ chuẩn xác và vị trí

Đánh giá các phép đo, độ chuẩn xác và vị trí một cách riêng biệt:

• Phép đo (% sai số). So sánh với các chiều dài hoặc diện tích đã biết. Sai số phụ thuộc vào ảnh nguồn, cách bạn vẽ, tỷ lệ và phương pháp tính toán. Một tỷ lệ phần trăm không thể mô tả cho mọi bản đồ.
• Độ chuẩn xác (khả năng lặp lại). Lặp lại nét vẽ và xem kết quả phân tán bao nhiêu. Độ phân giải điểm ảnh và vị trí đặt đỉnh giới hạn khả năng lặp lại. Nhiều chữ số thập phân hơn không chứng minh độ chính xác cao hơn.
• Vị trí (độ lệch tính bằng mét). So sánh các điểm bạn có thể nhận diện ở mặt đất với các điểm kiểm soát đáng tin cậy, và báo cáo độ dịch chuyển hoặc RMSE theo chiều ngang. Ảnh Google không có một độ lệch duy nhất áp dụng cho mọi địa điểm.

Một nét vẽ có thể chuẩn xác mà không chính xác về vị trí. Các phép đo lặp lại có thể đồng nhất trong khi toàn bộ nét vẽ vẫn bị lệch khỏi vị trí thực của nó.

Cùng kích thước, khác vị trí

Ví dụ, một hình chữ nhật 20 m x 10 m được vẽ trên ảnh bị dịch 3 m về phía đông và 4 m về phía bắc vẫn giữ nguyên kích thước nhưng bị lệch 5 m so với vị trí thực của nó.

Một sự dịch chuyển cục bộ đồng đều như vậy giữ nguyên kích thước. Sự biến dạng trong ảnh có thể làm thay đổi chúng.

Các số liệu này chỉ mang tính minh họa. Chúng không phải là các độ lệch Google đã được đo lường.

Tại sao ảnh bản đồ web có thể bị lệch

Ảnh vệ tinh và ảnh chụp trên không được xử lý và ghép lại trước khi hiển thị trên bất kỳ bản đồ web nào. Các nguồn sai số phổ biến bao gồm:

• Vật thể cao nghiêng. Máy ảnh nhìn thấy các tòa nhà, tháp và cây cối theo một góc, vì vậy đỉnh của chúng có thể xuất hiện lệch khỏi vị trí thực của chúng đứng. Hãy vẽ theo điểm tòa nhà tiếp xúc với mặt đất, không phải đường viền mái nhà.
• Ảnh là một bức khảm. Một khung nhìn có thể kết hợp ảnh từ nhiều ngày và nhiều nhà cung cấp khác nhau. Thông tin ghi nhận ảnh ở phía dưới bản đồ thường liệt kê nhiều nguồn. Sự căn chỉnh có thể thay đổi tại điểm hai ảnh gặp nhau.
• Độ phân giải giới hạn những gì bạn có thể thấy. Bạn không thể đặt một đỉnh chính xác hơn các điểm ảnh mà bạn đang nhấp vào.

Cách Scribble Maps tính toán các phép đo

Để được hướng dẫn từng bước, xem bài viết về đo diện tích và khoảng cách.

Scribble Maps không đo trên bản đồ phẳng mà bạn thấy trên màn hình. Bản đồ web kéo giãn diện tích nhiều hơn khi càng xa đường xích đạo. Thay vào đó, Scribble Maps đo trên một mô hình của Trái Đất, để sự kéo giãn đó không làm thay đổi các con số của bạn.

• Mô hình Trái Đất là một hình cầu có bán kính 6.378.137 m.
• Chiều dài đường được đo dọc theo chính đường đi mà đoạn thẳng theo trên bản đồ, từng đoạn một.
• Diện tích đa giác được tính toán trên hình cầu. Các lỗ trong một đa giác được trừ đi.
• Vòng tròn dùng bán kính từ tâm đến cạnh. Diện tích là π × bán kính².

Phần mềm GIS khảo sát và trên máy tính để bàn thường dùng một ellipsoid hoặc một hệ tọa độ chiếu cục bộ thay thế. Kết quả của chúng có thể hơi khác so với phép đo dựa trên hình cầu, đặc biệt là ở các khoảng cách dài.

Hiện đủ số chữ số thập phân

Các phép đo hiện 2 chữ số thập phân. Với cài đặt mặc định Tự động, chiều dài được hiện theo kilômét (Hệ mét) hoặc dặm (Hệ đo lường Anh). Một đường dài 37 m sẽ hiện "0,04 km". Việc làm tròn đó có thể che giấu vài mét trên một đường ngắn.

Đối với công việc chi tiết, chọn một đơn vị nhỏ hơn:

1. Chọn biểu tượng bánh răng ở góc dưới bên trái bản đồ để mở Thiết lập trình biên tập.
2. Trong mục Kiểu đơn vị/ đo, chọn Hệ mét hoặc Hệ đo lường Anh.
3. Đặt Đơn vị Chiều dài thành Mét hoặc Feet, chẳng hạn.
4. Đặt Đơn vị diện tích thành Mét vuông hoặc Foot vuông nếu bạn cần diện tích chính xác. Ở chế độ Tự động, diện tích chuyển đổi giữa mét vuông, héc-ta và kilômét vuông (hoặc foot vuông, mẫu Anh và dặm vuông) tùy theo kích thước.

Tọa độ: trình chỉnh sửa hiện vĩ độ và kinh độ với 5 chữ số thập phân, tương đương khoảng 1 m. Tệp xuất GeoJSON giữ 9 chữ số thập phân. Nhiều chữ số thập phân hơn mô tả điểm bạn đã nhấp một cách chính xác hơn. Chúng không làm cho điểm đó gần hơn với thế giới thực.

Kiểm tra với một chiều dài bạn đã biết

Cách kiểm tra độ chính xác dễ nhất là dùng một thứ có kích thước đã biết. Một sân bóng đá dài 100 yard (91,44 m) từ vạch cầu môn đến vạch cầu môn. Đây là một nét vẽ của một sân (sân Rose Bowl ở Pasadena, trên ảnh vệ tinh Google), được hiện với hai cài đặt Đơn vị Chiều dài khác nhau.

• Với Tự động, chú thích công cụ hiện 0,09 km. Điều này chính xác, nhưng được làm tròn đến 10 m gần nhất, nên quá thô để đánh giá độ chính xác.
• Với Mét, nó hiện 91,46 m, trong phạm vi 0,02 m so với chiều dài đã biết.

Đây là một nét vẽ của một sân. Nó cho thấy cách kiểm tra công việc của riêng bạn. Đây không phải là độ chính xác được đảm bảo. Lặp lại nét vẽ vài lần để xem kết quả của bạn phân tán bao nhiêu (độ chuẩn xác), và kiểm tra một điểm đã biết để xem liệu ảnh có bị dịch chuyển hay không (vị trí).

Một ví dụ phần trăm thực tế (không phải dung sai sản phẩm)

Giả sử mỗi đầu của một đường nằm trong phạm vi 0,25 m so với vị trí thực của nó. Sai số vẽ xấu nhất là:

• Khoảng 0,5% trên 100 m
• Khoảng 2,5% trên 20 m

Công thức là 2 × 0,25 ÷ chiều dài × 100.

Cùng một sai số vẽ là một tỷ lệ phần trăm lớn hơn trên một đường ngắn. Sai số ảnh và sai số tính toán phải được kiểm tra riêng biệt. Sai số diện tích phụ thuộc vào hình dạng và vị trí ranh giới được đặt.

Hai quy trình làm việc để căn chỉnh đáng tin cậy

1) Hiệu chỉnh trong phần mềm GIS của bạn

Dùng quy trình làm việc này cho các đối tượng đã được vẽ trên một bản đồ nền.

1. Xuất các đối tượng của bạn từ Scribble Maps. Mở Menu, sau đó Nhập & Xuất, sau đó Xuất dạng, và chọn một định dạng như GeoJSON, Shapefile (.SHP), GeoPackage (.GPKG), KML hoặc DXF. Việc xuất yêu cầu một gói nâng cấp.
2. Kiểm tra hệ tọa độ và datum trước. GeoJSON và hầu hết các định dạng Xuất dạng dùng vĩ độ và kinh độ WGS84 (EPSG:4326). Tệp DXF và DGN được chiếu vào vùng UTM ở tâm dữ liệu của bạn. Khi bạn xuất DXF, chọn Illustrator sẽ dùng Web Mercator thay thế.
3. Trong phần mềm GIS của bạn, so sánh các đối tượng của bạn với ảnh hoặc điểm kiểm soát đáng tin cậy.
4. Nếu sự dịch chuyển giống nhau ở mọi nơi, dùng công cụ di chuyển của phần mềm GIS để áp dụng độ lệch bạn đã xác minh.
5. Nếu sai số thay đổi tùy theo từng nơi, các đối tượng cần được hiệu chỉnh thêm hoặc vẽ lại.

2) Vẽ trên một tệp GeoTIFF

Dùng quy trình làm việc này để vẽ các đối tượng trên ảnh được tham chiếu địa lý.

1. Dùng ảnh của tổ chức bạn, hoặc đặt mua ảnh đã nắn chỉnh trực giao, được tham chiếu địa lý với độ chính xác vị trí được ghi lại.
2. Trong Scribble Maps, chọn Công cụ ảnh trên thanh công cụ. Bảng Lớp phủ ảnh sẽ mở ra. Bạn cần đăng nhập để tải ảnh lên.
3. Chọn tệp GeoTIFF của bạn bằng Choose Files, hoặc thả nó vào Kéo ảnh vào đây. Khi tệp đã được tham chiếu địa lý, Scribble Maps sẽ đọc vị trí của nó từ tệp và chiếu lại để khớp với bản đồ. Các ô Bắc, Nam, Đông và Tây sẽ được điền sẵn cho bạn.
4. Dùng thanh trượt Độ mờ để nhìn thấy bản đồ nền qua ảnh của bạn, và kiểm tra sự căn chỉnh của nó so với các điểm đã biết.
5. Chọn Đặt trên bản đồ, vẽ trên ảnh của bạn, sau đó xuất sang phần mềm GIS của bạn.

Xác thực tọa độ trước khi sử dụng

Kích thước chính xác không tự động có nghĩa là tọa độ chính xác. Dùng ảnh đáng tin cậy, kiểm tra sự căn chỉnh, và xác thực so với điểm kiểm soát mặt đất.

Bài viết này không nêu một tỷ lệ phần trăm độ chính xác Scribble Maps đã được xác minh duy nhất hay một dung sai vị trí Google, vì không có con số phổ quát nào áp dụng. Một tệp GeoTIFF mang tham chiếu không gian, không phải là một đảm bảo về độ chính xác. Đối với mỗi dự án, hãy xác thực ảnh, điểm kiểm soát mặt đất, phép chuyển đổi datum và phương pháp đo lường.

Xem thêm

• Cách đo diện tích và khoảng cách
• Cách tìm tọa độ