Badanie dokładności opracowania sytuacyjnego wielkoskalowych map cyfrowych

W związku z tym, że współczesne bazy danych map wielkoskalowych gromadzą dane pozyskane różnymi technologiami ocena dokładności tych baz nastręcza pewnych trudności. W pracy przedstawiono zagadnienie oceny dokładności opracowania sytuacyjnego wielkoskalowych map cyfrowych. Na wstępnie odniesiono się do klasycznie stosowanych ocen, a następnie omówiono odporną metodę oceny dokładności map. Zaproponowana metoda opiera się na przeskalowanym odchyleniu medianowym, które jest niewrażliwe na wpływ błędów o wielkościach odstających i grubych. Powyższy fakt oraz możliwości sformułowania procedur automatyzacji oceny dokładności opracowania sytuacyjnego map wielkoskalowych pozwala uważać odporną metodę za właściwe rozwiązanie problemu oceny dokładności map. W przeprowadzonych wcześniej badaniach stwierdzono brak zgodności rozkładu błędów położenia punktów z rozkładem normalnym i innymi teoretycznymi rozkładami. Natomiast po zastosowaniu metody najmniejszych odchyleń absolutnych uzyskano stabilną ocenę środka zgrupowania analizowanych zbiorów błędów położenia punktów kontrolnych. W niniejszej pracy wyznaczono medianę, poprzez którą oszacowano wielkości błędu położenia (m_P) punktów kontrolnych dla poszczególnych fragmentów mapy i dla całości ocenionej bazy danych. Oszacowano odporny m_P z uwzględnieniem wszystkich punktów kontrolnych wyznaczonych na badanym obiekcie (wraz z punktami wykazującymi odstające odchyłki położenia i błędy grube). Stwierdzono, że wielkość m_P dla ocenionych map wynosi: w przypadku mapy wykonanej z pomiarów tachimetrem elektronicznym 0.051±0.004 m, w zakresie mapy opracowanej z operatów wcześniejszych pomiarów terenowych 0.135±0.007 m, odnośnie zbioru danych sytuacyjnych pozyskanych poprzez manualną wektoryzację rastrowego obrazu ortofotomapy 0.231±0.015 m, natomiast w przypadku mapy opracowanej z danych pozyskanych z wektoryzacji zeskanowanych map analogowych 0.303±0.012 m, a po przetransformowaniu tychże danych wektorowych do układu PL-2000 wielkość błędu położenia punktu zmalała i wyniosła 0.195 ± 0.045 m.

Pełny tekst (pdf)

[1] Aalders H.J.G.L., Moellering H.: Spatial Data Infrastructure. Proceedings of the 20th International Cartographic Conference, vol. 4, Beijing, 2001.

[2] Adamczewski Z.: Teoria błędów dla geodetów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005.

[3] Baran L.W., Szacherska M.K.: Jednolity system oceny dokładności obserwacji geodezyjnych i jego zastosowanie w analizie sieci. Zeszyty Naukowe ART w Olsztynie, seria: Geodezja i Urządzenia Rolne, nr 10, 1982, s. 3-13.

[4] Będkowski K, Adamczyk J, Mikrut S.: Współczesne metody fotogrametrii i ich zastosowanie w leśnictwie. Roczniki Geomatyki, t. IV, z. 4, 2006, s. 55-65.

[5] Białousz S.: Kilka rozważań ogólnych na temat SIP przy okazji projektowania systemu baz danych przestrzennych dla województwa mazowieckiego. Prace IGiK, t. 50, z. 107, 2004, s. 161-178.

[6] Bielecka E.: Systemy informacji geograficznej. Teoria i zastosowania. Wydawnictwo Polsko-Japońskiej Wyższej Szkoły Technik Komputerowych, Warszawa 2006.

[7] Bychawski W.: Skutki uboczne doskonałości współczesnej fotogrametrii. Prace IGiK, t. XLVIII, z. 104, 2001, s. 163-170.

[8] Danko D.M.: ISO TC211/Metadata. In: Geo-information Standards in Action, Peter J.M. van Oosterom (Editor). Published by NCG (Netherlands Geodetic Commission) in Delft, 2004, pp. 11-19, www.ncg.knaw.nl

[9] Dąbrowska D., Dąbrowski W., Lewandowicz E., Nojak J., Wierciński T.: Sytuacyjna mapa numeryczna z pomiarów bezpośrednich – pierwsze doświadczenia nauczania technologii. Materiały V Konferencji Naukowo-Technicznej pt. Systemy Informacji Przestrzennej, s. 339-342, Warszawa 1995.

[10] Dąbrowski W.: Sprawozdania naukowo-techniczne z badań dotyczących dokładności map cyfrowych miasta Olsztyn i Zielona Góra. Współautor A. Doskocz, maszynopisy powielone, lata 1999-2006, UWM w Olsztynie.

[11] Dąbrowski W., Doskocz A.: Dokładność sytuacyjnych danych numerycznych pozyskanych różnymi metodami. Materiały I Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej pt. Kartografia numeryczna i informatyka geodezyjna, s. 29-38, Rzeszów – Polańczyk 2005.

[12] Dąbrowski W., Doskocz A., Mrówczyński T.: Miasto doceniło ortofoto. GEODETA nr 1 (140), 2007, s. 26-28.

[13] Deutsch R.: Teoria estymacji. PWN, Warszawa 1969.

[14] Doskocz A.: Ocena dokładności ortofotomapy cyfrowej. Przegląd Geodezyjny, nr 4, 2003, s. 9-11.

[15] Doskocz A.: The use of statistical analysis for estimation of positional accuracy of large-scale digital maps. Geodesy and Cartography, vol. 54, no. 3, 2005, pp. 131-150.

[16] Doskocz A.: Estimation of permissible differences of double determination of areas from co-ordinates. Geodesy and Cartography, vol. 55, no. 4, 2006, pp. 209-230.

[17] Doskocz A.: Initial use of statistical analysis for estimation of horizontal accuracy of large-scale digital maps. Technical Sciences, no. 13, 2010, pp. 133-146.

[18] Doskocz A.: Propozycja oceny dokładności opracowania sytuacyjnego wielkoskalowych map cyfrowych. Roczniki Geomatyki, t. VIII, z. 5(41), 2010, s. 51-61.

[19] Doskocz A.: Metodyka oceny dokładności wielkoskalowych map cyfrowych. Rozprawy i Monografie, nr 193, 2013, Wydawnictwo UWM w Olsztynie.

[20] Duchnowski R.: Sensitivity of robust estimators applied in strategy for testing stability of reference points. EIF approach. Geodesy and Cartography, vol. 60, no. 2, 2011, pp.123-134.

[21] Erceg-Hurn D.M., Mirosevich V.M.: Modern robust statistical methods. American Psychologist, vol. 63, no. 7, 2008, pp. 591-601.

[22] Gaździcki J.: Leksykon geomatyczny. Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej, Wydawnictwo „Wieś Jutra” Sp. z o. o., Warszawa 2001.

[23] Guptill S.C., Morrison J.L. (editors): Elements of spatial data quality. International Cartographic Association, Commission on Spatial Data Quality, Pergamon Press, Oxford 1995.

[24] Hejmanowska B.: Metody teledetekcyjne w kontroli powierzchni działek dla potrzeb systemu IACS. Katalog wystawców X Międzynarodowych Targów GEA – materiały szkoleniowe, s. 56-65, Kraków 2004.

[25] Hejmanowska B.: Wspomaganie decyzji z wykorzystaniem narzędzi GIS – ryzyko związane z dokładnością danych źródłowych. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 16, 2006, s. 197-206.

[26] International Organization for Standardization: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) – Supplement 1: Numerical methods for the propagation of distributions. Geneva 2004.

[27] Janicka J.: Odporna na błędy grube transformacja Helmerta ze zmodyfikowaną korektą Hausbrandta. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, seria. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, zeszyt 59, nr 1/2012/II, 2012, s. 159-168.

[28] Kaczyński R., Ziobro J., Ewiak I.: Dokładność poszczególnych etapów generowania ortofotomap cyfrowych ze zdjąć PHARE 1:26000. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 9, 1999, s. 57-60.

[29] Kadaj R.: Wyrównanie z obserwacjami odstającymi. Przegląd Geodezyjny, nr 8, 1978, s. 252-253.

[30] Kadaj R.: Rozwinięcie koncepcji niestandardowej metody estymacji. Geodezja i Kartografia, t. XXIX, z. 3-4, 1980, s. 185-196.

[31] Kadaj R.: Die Methode der besten Alternative: Ein Ausgleichungsprinzip für Beobachtungssysteme. Zietschrift für Vermessungswesen, no. 113, 1984, pp. 301-307.

[32] Kadaj R.: Eine verrallgemeinerte Klasse von Schätzverfahren mit praktischen Andwendungen. Zietschrift für Vermessungswesen, no. 117, 1988, pp. 157-166.

[33] Kadaj R.: Modele, metody i algorytmy obliczeniowe sieci kinetycznych w geodezyjnych pomiarach przemieszczeń i odkształceń obiektów. Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja, Kraków 1998.

[34] Kadaj R.: Przekształcenia odwzorowawcze map, czyli w warsztatach kartografii numerycznej. Materiały XI Konferencji Naukowo-Technicznej pt. Systemy Informacji Przestrzennej, s. 377-378, Warszawa 2001.

[35] Kamiński W.: Zastosowanie niestandardowych metod estymacji w wyrównaniu sieci geodezyjnych. Geodezja i Kartografia, t. XXXVI, z. 1, 1988, s. 29-40.

[36] Kamiński W.: Wybrane sposoby wykrywania obserwacji geodezyjnych obciążonych błędami grubymi. Przegląd Geodezyjny, nr 4, 2002, s. 14-16.

[37] Latoś S.: O potrzebie i kierunkach zmian niektórych przepisów w zakresie poziomych osnów geodezyjnych i szczegółowych pomiarów sytuacyjnych. Przegląd Geodezyjny, nr 3, 2000, s. 3-8.

[38] Muszyński Z.: Zastosowanie metod estymacji odpornej do geodezyjnego opisu deformacji obiektu budowlanego. Acta Sci. Pol. Geod. Descr. Terr., 7(4), 2008, s. 3-14

[39] Nowak E.: Koordynacja testów wykrywających błędy grube w pomiarach rutynowych. Materiały X Konferencji Naukowo-Technicznej pt. Systemy Informacji Przestrzennej, s. 431-438, Warszawa 2000.

[40] Osada E., Liszczuk W., Sergieieva K.: O odpornej właściwości metody interpolacyjnej ruchomej powierzchni. GEODETA, nr 9 (172), 2009, s. 28-30.

[41] PN-EN ISO 19113:2005 Informacja geograficzna – Podstawy opisu jakości. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2005.

[42] PN-EN ISO 19114:2005 Informacja geograficzna – Procedury oceny jakości. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2005.

[43] PN-EN ISO 19115:2005 Informacja geograficzna – Metadane. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2005.

[44] Preuss R.: Rola fotogrametrii w funkcjonowaniu systemów informacji przestrzennej. GEODETA, nr 2 (wydany w lipcu), 1995, s. 12-16.

[45] Randa J.: Update to proposal for KCRV and degree of equivalence for GTRF key comparisons. Document of Working Group on radio frequency quantities of the CCEM, GT-RF/2005-04, 2005, http://www.bipm.org/wg/CCEM/GT-RF/Allowed/18/GTRF-05-04.pdf

[46] Rönsdorf C.: Positional integration of geodata. Positional accuracy improvement: Impacts of improving the positional accuracy of GI databases. EuroSDR Publication, no. 48 - Related Papers, 2004.

[47] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 9 listopada 2011 r. w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego. Dz. U. 2011, nr 263, poz. 1572.

[48] Rozporządzenie Ministra Administracji i Cyfryzacji z dnia 29 listopada 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie ewidencji gruntów i budynków. Dz. U. 2013, poz. 1551.

[49] Sitek Z.: Elementy projektowania zintegrowanego GIS dla potrzeb monitoringu środowiska. Praca zrealizowana w ramach projektu KBN pt. Monitoring środowiska z wykorzystaniem GIS. AGH Kraków 1994.

[50] Szacherska M.K.: Model kompozycji błędów pomiarów geodezyjnych. Geodezja i Kartografia, t. XXIII, z. 1, 1974, s. 21-52.  

[51] Urbański J.: Zrozumieć GIS. Analiza informacji przestrzennej. PWN, Warszawa 1997.

[52] Valeinis J.: Recent trends in robust statistics. Conference „Mathematical Modelling and Analysis”. 25-28 May, Sigulda 2011,

 http://home.lu.lv/~valeinis/lv/konferences/Valeinis_MMA2011.pdf

[53] Volodarsky E.T., Warsza Z., Koshevaya L.A. 2012: Odporna ocena dokładności metod pomiarowych. Pomiary Automatyka Kontrola, nr 4, 2012, s. 396-401.

[54] Wilkowski W., Pietrzak L.: Numeryczna forma danych a jakość danych. Przegląd Geodezyjny, nr 9, 1995, s. 5-6.

[55] Wiśniewski Z.: Wyrównanie sieci geodezyjnych z zastosowaniem probabilistycznych modeli błędów pomiaru. Zeszyty Naukowe ART w Olsztynie, seria: Geodezja i Urządzenia Rolne, nr 12, 1982, s. 51-69.

[56] Wiśniewski Z.: Zastosowanie rozkładów Pearsona typu II i VII w wyrównaniu sieci geodezyjnych. Geodezja i Kartografia, t. XXXIII, z. 3, 1984 s. 85-104.

[57] Wiśniewski Z.: Wyrównanie sieci geodezyjnych z zastosowaniem probabilistycznych modeli błędów pomiaru. Acta Acad. Agricult. Techn. Olst., seria: Geodezja i Urządzenia Rolne, suplement C, nr 15, 1986, Wydawnictwo ART w Olsztynie.

[58] Wiśniewski Z.: Zasada wyboru alternatywy a metoda największej wiarygodności. Geodezja i Kartografia, t. XXXVI, z. 2, 1987, s. 123-138.

[59] Wiśniewski Z.: Alternatywa metody najmniejszych odchyleń absolutnych. Geodezja i Kartografia, t. XLII, z. 3, 1993, s. 199-214.

[60] Wiśniewski Z.: Metody opracowania wyników pomiarów w nawigacji i hydrografii. Wydawnictwo Akademii Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte, Gdynia 2004.

[61] Wójtowicz S., Biernat K.: Szacowanie niepewności pomiaru metodą propagacji rozkładów. Publikacja w serwisie "Badania Nieniszczące" z dnia 01-03-2007, http://www.badania-nieniszczace.info

[62] Zandbergen P.A.: Positional Accuracy of Spatial Data: Non-Normal Distributions and a Critique of the National Standard for Spatial Data Accuracy. Transactions In GIS, no. 12(1), 2008, pp. 103-130.

[63] Zimnoch W.: O kontroli powierzchni upraw wykazanych we wnioskach rolników o dopłaty. Przegląd Geodezyjny, nr 4, 2005, s. 7-11.