校正地形图的公认均方根(RMS)误差


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这是对地理参考地理图时确定RMS可接受值的通用做法/标准的一般性查询。有绝对值吗?

一些文献认为,它应该“小于或等于构成图像总分辨率的像元边的1/2”。

Answers:


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不,RMS没有绝对值,因为它取决于地理参考地图的质量,目标(基础)地图的质量以及地理参考的目的。特别是,将RMS与像元大小相关的任何建议都是错误的,因为像元大小反映了图像数字表示中的精度,而RMS误差则反映了平均准确性(假设底图非常准确)。尽管区分精度和准确性似乎是漫无目的的学问,但将它们混淆是一个基本错误,会带来实际后果。

所有这些都相当模糊,所以让我们看一个具体的例子。最近,我收到了一系列的地图截图,显示了土壤样本的位置。为了获得坐标,我计划将这些屏幕快照地理参考到正射影像底图,然后使用平视数字化将这些点数字化。考虑因素包括:

  1. 正射影像底图的像元大小为0.3 m。
  2. 屏幕截图的像元大小约为2 m。
  3. 未调查土壤样品位置;当采样器在现场时,它们“靠肉眼”位于地图上。客户估计精度约为3 m,但更可能为10 m。
  4. 屏幕截图几乎没有清晰的细节:它们主要是轮廓线,偶有栅栏线(在正射影像中看不到)。因此,建立许多良好的链接将非常耗时且容易出错。
  5. 屏幕截图中可能存在一些局部失真,这意味着只有通过复杂的转换才能实现高精度(低RMS)。
  6. 对土壤样品位置进行数字化非常重要,这样相对距离对于附近的点就相当准确,但是绝对精度是不必要的,因为这项研究的结果之一是将获得更多的土壤样品,以对该初步调查进行完善和更加精确。

为了获得较大像元大小的一半的RMS,需要进行高阶多项式转换或在点网格上变形,这需要在图像之间建立大约50-100个良好链接的网络:一到几个小时的精心工作,大多数考虑到甚至难以找到可见链接的可能性。要获得较小单元大小的一半的RMS,将需要付出更多数量级的精力:几天的工作。但是,出于研究目的,RMS为5 m绰绰有余。只需几分钟的工作,就可以通过7个链接和仿射变换来实现。请注意,此RMS值是图像中两个像元大小中较大者的几倍。

这个例子说明了盲目遵循错误的经验法则是多么昂贵。首先要注意您的数据质量目标;其他一切都来自他们。


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绝对。不能替代特定领域的知识和直觉。作为一名程序员,让我感到无比惊奇的是,什么是最适合现代GIS的问题,仍然是非常可争议的艺术。在过去的100年中,当一些耀眼的火花想到将相机固定在飞机上时,技能确实没有改变。这绝不是贬低鬃毛或他的问题的理由,而是有理由解释说,两次世界大战中的空中摄影口译员都受过如此严格的训练,以及为什么这些技能在当时与当时一样重要。
MerseyViking

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出色的答案!我几乎按照您说的去做,并且您引用的特定示例也非常有用。@MerseyViking,我认为这个问题非常重要,因为许多同事都陷入了这种“拇指陷阱”。
maning 2011年

很好的答案,但我不同意RMSE反映了纯粹的准确性。实际上,它既包含估计量的方差(精度)又包含其偏差(准确性)。
radouxju

@radouxju我同意:谢谢您的澄清。
ub

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我要拿的最近的一本书:《考古学地理信息系统》说,它“取决于地图的比例尺和放置地图的目的”,但建议误差小于1:3000,因此如果原始地图为1:15000,则可接受的RMSE为5m或更小。当然,小于1/2像素的任何东西在很大程度上都是多余的,但是拥有它会很好。

如果要合并多个地图,则最终的RMSE将是各个RMSE的总和的平方根,因此,如果一个高分辨率地图不起作用,但分辨率较低,则可能不是值得花时间让第一个更好地适应。


+1好点。1:3000的理由必须植根于典型考古研究的需求。该规则不会转换为不相关的字段。
ub

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您的问题得到了我一直以来的回答。

小于或等于构成图像总分辨率的像元边的1/2

这是一个经验法则。在现实生活中,由于种种原因,有时我有时会比这更不准确:

  • 达到这些水平是不可行的,因为您必须纠正这些瓦片。
  • 项目不需要这些规则规定的准确性(即,将其用于战略项目,并且不会对输出进行任何度量。
  • 由于无法绘制足够数量的置信控制点,因此无法实现此目标。
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