測量的精確度如何?座標最多可能偏差多少?

測量精確度與位置精確度是不同的概念。一個圖形的尺寸可能很精確,但由於來源影像的緣故,其匯出的座標仍可能有偏移。

本文說明 Scribble Maps 如何計算測量值,以及如何檢查尺寸、精密度與位置對齊情況。

了解測量精確度

Scribble Maps 根據您繪製的點來計算長度與面積。這些點與真實世界的接近程度取決於兩件事:

1. 您所描繪的影像。任何網頁地圖上的衛星與空拍影像,都可能與實際地面位置有偏移,且偏移量會因地而異。
2. 您描繪的方式。圖片解析度以及您點選每個頂點的位置,會限制您描繪結果的可重複性。

沒有任何單一的精確度百分比或偏移量適用於所有地圖。請對照可信的參考測量值或控制點來檢查您的地圖,以評估其精確度。

精確度、精密度與位置

請分別評估測量值、精密度與位置:

• 測量值(% 誤差)。與已知的長度或面積比較。誤差取決於來源影像、您的描繪方式、比例尺與計算方法。單一百分比無法描述所有地圖。
• 精密度(可重複性)。重複描繪並觀察結果的離散程度。像素解析度與頂點放置會限制可重複性。更多的小數位數並不能證明更高的精確度。
• 位置(以公尺為單位的偏移)。將您能在地面上辨識的點與可信的控制點比較,並回報位移量或水平 RMSE。Google 影像沒有適用於每個地點的單一偏移量。

描繪結果可能很精密,但位置並不精確。重複的測量值可能彼此吻合,但整個描繪結果仍與其真實位置有偏移。

尺寸相同,位置不同

例如,在向東偏移 3 公尺、向北偏移 4 公尺的影像上描繪的 20 公尺 × 10 公尺矩形,尺寸不變,但與其真實位置相差 5 公尺。

像這樣的區域性均勻位移不會改變尺寸。影像的變形則可能改變尺寸。

這些數字僅為示意說明,並非實際測得的 Google 偏移量。

網頁地圖影像為何可能有偏移

衛星與空拍影像在呈現於任何網頁地圖之前,都經過處理與拼接。常見的誤差來源包括:

• 高大物體會傾斜。相機以斜角拍攝建築物、塔樓與樹木,因此它們的頂部看起來可能偏離其實際所在位置。請描繪建築物與地面相接之處,而不是屋頂輪廓。
• 影像是拼接而成的。同一個檢視畫面可能結合來自不同日期與不同供應商的影像。地圖底部的影像版權資訊通常會列出多個來源。兩張影像交界處的對齊情況可能會改變。
• 解析度限制了您所能看到的細節。您放置頂點的精度無法高於您所點選的像素。

Scribble Maps 如何計算測量值

如需逐步說明,請參閱關於測量面積與距離的文章。

Scribble Maps 不是在螢幕上看到的平面地圖上進行測量。網頁地圖離赤道越遠,對面積的拉伸就越大。Scribble Maps 改為在地球模型上進行測量,因此這種拉伸不會改變您的數值。

• 地球模型是半徑為 6,378,137 公尺的球體。
• 線段長度沿著線條在地圖上的相同路徑逐段測量。
• 多邊形面積在球面上計算。多邊形中的孔洞會被扣除。
• 圓形使用從圓心到邊緣的半徑。面積為 π × 半徑²。

測量與桌面 GIS 軟體通常改用橢球體或本地投影座標系統。其結果可能與以球體為基礎的測量略有差異,尤其是在長距離時。

顯示足夠的小數位數

測量值顯示 2 位小數。在預設的自動設定下,長度會以公里(公制)或英里(英制)顯示。一條 37 公尺的線會顯示為「0.04 km」。這樣的四捨五入可能會讓短線條隱藏數公尺的差異。

進行精細作業時,請選取較小的單位:

1. 選取地圖左下角的齒輪圖示,以開啟編輯器設定。
2. 在單位類型 / 測量下,選擇公制或英制。
3. 例如,將長度單位設定為公尺或英尺。
4. 若需要精確的面積,請將面積單位設定為平方公尺或平方英尺。在自動模式下,面積會依大小在平方公尺、公頃與平方公里(或平方英尺、英畝與平方英里)之間切換。

座標:編輯器顯示緯度與經度至小數點後 5 位,約相當於 1 公尺。GeoJSON 匯出則保留 9 位小數。更多的小數位數能更精確地描述您所點選的點,但並不會讓該點更接近真實世界。

對照您已知的長度進行檢查

最簡單的精確度檢查方式是使用已知大小的物體。足球場從球門線到球門線為 100 碼(91.44 公尺)。以下是對一座球場(加州帕薩迪納的玫瑰碗,使用 Google 衛星影像)的一次描繪,並以兩種不同的長度單位設定顯示。

• 使用自動時,提示框顯示0.09 km。這是正確的,但四捨五入到最接近的 10 公尺,因此太粗略,無法用來判斷精確度。
• 使用公尺時,顯示91.46 m,與已知長度相差不到 0.02 公尺。

這只是對一座球場的一次描繪。它示範如何檢查您自己的作業,並非保證的精確度。請重複描繪數次,以了解結果的離散程度(精密度),並檢查一個已知的點,以確認影像是否有偏移(位置)。

實用的百分比範例(並非產品容許誤差)

假設一條線的兩端各與其真實位置相差在 0.25 公尺以內。最壞情況下的描繪誤差為:

• 100 公尺時約 0.5%
• 20 公尺時約 2.5%

公式為 2 × 0.25 ÷ 長度 × 100。

相同的描繪誤差在較短的線條上會佔較大的百分比。影像誤差與計算誤差必須分開檢查。面積誤差則取決於圖形以及邊界的放置位置。

兩種可靠對齊的工作流程

1) 在您的 GIS 軟體中修正

對於已在底圖上描繪的圖徵,請使用此工作流程。

1. 從 Scribble Maps 匯出您的圖徵。開啟選單,然後選擇匯入與匯出,再選擇匯出為,並選取如 GeoJSON、Shapefile (.SHP)、GeoPackage (.GPKG)、KML 或 DXF 等格式。匯出需要升級方案。
2. 請先檢查座標系統與基準面。GeoJSON 及大多數匯出為格式使用 WGS84 緯度與經度(EPSG:4326)。DXF 與 DGN 檔案會投影到您資料中心所在的 UTM 分區。匯出 DXF 時,選擇 Illustrator 則改用 Web Mercator。
3. 在您的 GIS 軟體中,將您的圖徵與可信的影像或控制點比較。
4. 如果各處的位移量相同,請使用 GIS 軟體的移動工具來套用您已驗證的偏移量。
5. 如果誤差因地而異,這些圖徵就需要更多修正或重新描繪。

2) 在 GeoTIFF 上描繪

使用此工作流程在地理參照影像上描繪圖徵。

1. 使用您所屬組織的影像,或訂購已正射校正、具地理參照且附有位置精確度文件的影像。
2. 在 Scribble Maps 中,選取工具列中的圖片工具。圖片疊加圖層面板會開啟。您必須登入才能上傳影像。
3. 使用 Choose Files 選擇您的 GeoTIFF,或將其拖放到將圖片拖曳至此。當檔案具有地理參照時,Scribble Maps 會從檔案中讀取其位置,並重新投影以符合地圖。北、南、東與西欄位會自動填入。
4. 使用不透明度滑桿透過您的圖片查看底圖,並檢查其與已知點的對齊情況。
5. 選取放置到地圖上,在您的影像上描繪,然後匯出到您的 GIS 軟體。

使用前先驗證座標

精確的尺寸並不代表座標一定精確。使用可信的影像、檢查對齊情況,並以地面控制點進行驗證。

本文並未引用任何經驗證的 Scribble Maps 單一精確度百分比或 Google 位置容許誤差,因為沒有適用於所有情況的通用數字。GeoTIFF 提供的是空間參照,而非精確度保證。對於每個專案,請驗證影像、地面控制點、基準面轉換與測量方法。

另請參閱

• 如何測量面積與距離
• 如何尋找座標