46. FEJEZET - MŰVELETI HIBÁK (GIS,térinformatika,térkép,geodézia)


   
 
 

46. FEJEZET - MŰVELETI HIBÁK

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 

 

46. Fejezet - MŰVELETI HIBÁK

Magyar változat: Detrekői Ákos, Budapesti Műszaki Egyetem

 

A. HIBATERJEDÉS

Alkalmazási példa

Hibaanalízisa

Érzékenységanalízis

B. A HIBÁK KÖVETKEZMÉNYEI

Raszter adatok

Vektor adatok

A digitalizálás hibái

AZ említett problámák kiküszöbölésének stratégiái

Poligonok illesztésének következményei

C. PONTOSSÁGI INFORMÁCIÓK TÁROLÁSA

Raszter adatok

Vektor adatok

A helyzetmeghatározás bizonytalansága

Attribútum tartalmi bizonytalanságok

IRODALOM

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK

 

MEGJEGYZÉSEK

 

 

46. Fejezet - MŰVELETI HIBÁK

Magyar változat: Detrekői Ákos, Budapesti Műszaki Egyetem

 

A. HIBATERJEDÉS

- a GIS alkalmazásokban különböző forrásokból származó különböző pontosságú adatokat használnak fel

- milyen befolyást gyakorol az egyes rétegek hibája a végeredményre?

Alkalmazási példa

Feladat: egy adott pontból kiinduló mintegy 150 km hosszú elektromos távvezeték nyomvonalának kijelölése Közép-Nyugat mezőgazdaságilag intenzíven művelt és sűrűn lakott területén

- a vizsgált területet mintegy 30.000 darab 500 m oldalhosszúságú rasztercellával fedték le

- megállapították, hogy mintegy 100 szempontot indokolt figyelembevenni a nyomvonal kijelölésekor, például:

- a mezőgazdasági termőképesség (dollár/ha),

- település (van vagy nincs)

- engedélyezett távvezeték nyomvonalak (van vagy nincs)

- a szempontokat csoportosították és rangsorolták egy O-6 értékű skála alapján

- a rangsoroláskor olyan tényezőket vizsgáltak és vetettek össze, mint a társadalmi és a mezőgazdasági hatás

- a rangsort súlyozott összegként alakították ki:

alkalmasság = w1x1 + w2x2

esetleg egyszerű feltételek előírásával:

alkalmasság = 0 ,ha település = "van"

vagy osztálybasorolással:

alkalmasság = 3 ,ha x1=A és x2=d

alkalmasság = 4 ,ha x1=B és x2=d

Hibaanalízis

- a hibák hatása a rangsoroláskor hogyan jelentkezik

- a hatások erősítik-e egymást, például összeszorzódnak?

- közömbösítik-e egymást?

- az egyes rétegek hibái függetlenek egymástól, vagy kapcsolatosak?

- tételezzük fel, hogy két térképet, amelyek mindegyike 0,90 szinten osztályozott, fedésbe hozunk

- az eddigi vizsgálatok (mindkét térkép azonos pontjainak százalékai alapján) azt mutatják, hogy a levezetett térkép pontossága valamivel jobb, mint 0,90*0,90=0,81;

- ha több térképet hozunk fedésbe, a levezetett eredmény pontossága igen kicsi lehet

- általában a levezetett alkalmassági index pontossága nagyobb érdeklődésre tart számot, mint maguk az egyes fedvények attribútumainak pontossága

- bizonyos műveletek esetén az alkalmasság pontosságát a legkisebb pontosságú réteg határozza meg;

- ez az állítás feltétlenül igaz, ha az alkalmasságot osztályozással, az és művelet kiterjedt alkalmazásával, vagy egyszerű feltételek alapján vizsgálják

- más esetekben viszont az eredmény pontossága lényegesen jobb a legkevésbé pontos réteg pontosságánál;

- ez az eset fordulhat elő, ha az alkalmasságot sulyozott összeg alapján vizsgáljuk, illetve, ha az osztályozás alapján történő vizsgálatkor a vagy műveletet alkalmazzuk,

- például alkalmasság=4 ,ha x1=A vagy x2=d

 

Érzékenységanalízis

- hogyan határozzuk meg a pontatlanságnak a hatását az eredményre?

- kétféle válasz is szükséges lehet:

- a hibák hatása az alkalmassági térképre,

- a hibák hatása a legjobb nyomvonalra;

- a kétféle válasz lényegesen különbözhet

- hasznos lehet a kérdés más jellegű feltevése:

- milyen pontosságú rétegek szükségesek egy megkívánt pontosságú eredmény eléréséhez?

- az érzékenység arra ad választ, milyen változást okoz az eredményben (az alkalmasságban vagy a nyomvonalban) valamely bemenő adat egységnyi változása,

- könnyen értelmezhető az egységnyi változás a mezőgazdasági termelésben dollárban egy acre területen, viszont mit jelent az egységnyi változás vegetációs osztályban?

- az érzékenység definiálható a következőkre:

1. bemenő adatok:

- mennyire változik meg az eredmény az adatok változásának hatására?

2. súlyok:

- mennyire változik meg az eredmény valamely tényező súlyának változásakor?

- a súlyok hibájának meghatározása az adatok hibájával majdnem azonos jelentőségű

- az érzékenység mérése hatékonyan történhet a teljes mérési tartomány alapján,

- azaz valamely bemenő mennyiség legkisebb mért értékétől a legnagyobb mért értékig mutatott változásának alapján,

- például tételezzük fel a települések rétegét (van-nincs)

- tegyük a települések rétegét =van értékűvé, s végezzük el a legjobb nyomvonal alkalmassági számítását,

- ezután ismételjük meg a számítást =nincs értéknél,

- a különbség felhasználható a település réteg érzékenységének mérésére

- azok a különben fontos rétegek, amelyek az adott területen nem mutatnak jelentős földrajzi változást, az érzékenység definíciója alapján nem lényegesek

- különbséget kell tenni az érzékenység elméleti és gyakorlati jelentősége között;

- valamely réteg elméletileg igen fontos lehet, de a vizsgált területre nem gyakorol hatást

- például a mezőgazdasági termőképesség elvben igen fontos, viszont ha az egész területen azonos értékű, akkor nincs hatása a nyomvonalra

- a valóságban csak viszonylag kevés réteg (az elméleti 100 közül) gyakorol lényeges hatást a végső nyomvonalra;

- a hatékony metodológia érdekében igen fontos ezen rétegek ismerete;

- meg kell vizsgálni mind a döntési szabályokat, mind az értékek sorát annak érdekében, hogy meghatározzák, mely rétegek gyakorolják a legnagyobb hatást az alkalmassági termékre;

- ez az információ jól hasznosítható a szükséges bemenő pontosság meghatározásában

- azaz ha a pontosság növelése nincs hatással az eredményre, akkor szükségtelen költséges részletes felmérések elvégzése

- az érzékenység analízis alkalmas az adatok bizonytalansága hatásának megállapítására is;

- ennek érdekében ki kell számítani és össze kell vetni az elképzelhető szélső értékekhez tartozó eredményeket,

- így elő lehet állítani egy, az eredményhez tartozó "konfidencia intervallumot"

- az érzékenység alkalmas a térbeli felbontás meghatározására is;

- a felbontás növelése jobb eredményeket biztosítana?

- indokolt-e a nagyobb felbontást nyújtó újabb adatgyűjtés többletköltsége?

- növelhetjük-e a térbeli felbontás értékét?

 

 

B. A HIBÁK KÖVETKEZMÉNYEI

- a következmények olyan nemkívánatos hatások, amelyek annak eredményei, hogy nagy élességű GIS-t

alkalmazunk alacsony pontosságú térbeli adatok feldolgozásakor;

- általában helyzeti és nem attribútumhibákból származnak

Raszter adatok

- a raszter adatok felbontását a pixelméret megszabja

- minél kisebb az egyes pixelek mérete, annál nagyobb a pontosság, ilyenkor nemkívánatos következmények nem várhatók

Vektor adatok esetén:

- az élesség és a pontosság gyakran különbözik

- jelentős problémák két területen mutatkoznak:

- a digitalizáláskor,

- a poligonok átfedésekor

A digitalizálás hibái

- a digitalizálást végző operátor nem tudja a poligonokat tökéletesen zárni, illetve a vonalak pontos metszését biztosítani;

- elő kell írni egy tűrésértéket, amelyen belül a hiányzó részek, illetve az átfutások javíthatók

- a legtöbb operátor nehézség nélkül tartani tudja a 0,02 inch, illetve a 0,5 mm tűrésértéket

- abban az esetben jelentkeznek problémák, ha a térkép az előbbi értéknél finomabb felbontású részleteket is tartalmaz,

- például poligon igen szűk "szorossal"

- például egymáshoz igen közeli egyenesek esetén melyiket fogjuk (tartsuk) meg?

- például túlfutó szakaszok eltávolítása

- ilyenkor a helyes topológia miatt a vonal előző részeit is figyelni kell

Az említett problémák kiküszöbölésének stratégiái

- lényegében a következő két lehetőség közötti helyes arány kialakítására kell törekednünk:

1. megkérjük az operátort a probléma megoldására, ezzel lassítjuk a digitalizálást;

2. rendszert fejlesztünk ki a megoldáshoz, ez jó szoftvert és központi processzort (CPU) igényel

- minden rendszer saját módszert alakított ki a problémák kiküszöbölésére, vagy csökkentésére;

- a rendszerek egy része sikeresebb a többinél

1. a felhasználótól fotográfiai úton felnagyított térképet kérünk;

- ha a térkép méretarányát célszerűen változtatják, akkor a részletek nagyobbak lesznek a tűrésnél

- igen nehéz vagy lehetetlen gyorsan és olcsón hibátlan nagyításhoz jutni

2. Előírják a felhasználónak az egyes vonalak elkülönített digitalizálását

- például ha a következő vonalat egy ívként digitalizálják, akkor nem jön létre metszés,

- program ilyenkor csak a vonalak végein jelentkező hiányok, túlfutások ellenőrzéséhez kell,

- unalmas az operátornak

3. Előírják a felhasználónak a metszéspontok azonosítását

- más gombot kell lenyomni a metszéspontok digitalizálásakor,

- meg kell várni a rendszer jelzését a sikeres regisztrálásról

4. Rendszert alakítanak ki a metszéspontok folyamatos ellenőrzésére a digitalizáláskor

- gyors, speciális processzort igényel,

- az adatbázis növekedésével növekszik a számítási teher,

- az eredmények folytonos megjelentetése szükséges,

- nem jó importált adatokhoz

5. Szabályokat alakítanak ki a számítógépes döntéshez

- például egy poligon két részét tényleg két poligonnak érzékeli, nem pedig a határvonal összeszűkülésének,

- a poligon alakjára adhatók elvárások

- komoly terhelést jelent a számítógépnek

- a jelenlegi legjobb megoldást a 3. és a 4. stratégia kombinációja jelenti

- általában nagyon hasznos a digitalizálást jelöléssel nyomonkövetni valamely átlátszó fedvényen

- tollal ellátott eszköz igen jó gyakorlati megoldás

 

Poligonok illesztésének következményei

- a "forgács" poligonok kezelésére szolgáló algoritmusok korábban szerepeltek

- a "forgács" poligonok problémája másik megoldási stratégiáját a poligonok primitívekre bontásának megengedése jelenti

- ez eltérést jelent az adatbázis modelltől, amelyben minden poligon különböző réteg,

- például tételezzük fel,hogy egy facsoportot (poligon) két részre bont egy út (vonal)

- a megosztott rész primitív objektummá válik, amelyet csak egyszer tárolnak az adatbázisban és két magasabbrendű sajátság által megosztott

- a megosztott primitívek használatával elkerülhetők olyan következmények, hogy a facsoport/út vonal a két verzió összehasonlításakor vagy illesztésekor egyszer az út objektumhoz, máskor a facsoport objektumhoz tartozzék

- ahhoz, hogy a megosztott primitíveket a digitalizáláskor azonosítani tudjuk, ugyanazon dokumentumon kell lenniük

- szükséges egy művelet, amely biztosítja a két különböző primitív azonosítását mint elválasztottét és egymás mellé helyezettét

- ezen kívül szükséges egy ellentétes művelet, amely el nem választottként tekinti az egyes primitíveket, ha a vonal egyik változata elmozdul, a másik nem

 

C. PONTOSSÁGI INFORMÁCIÓK TÁROLÁSA

- hogyan tároljuk a pontossági információkat az adatbázisban?

Raszter adatok

- az egyes cellákhoz tartozó attribútumok bizonytalanságát a cellákhoz rendelt valószínűség attribútumok készletével tárolhatjuk, minden lehetséges osztályhoz egy értéket rendelve,

- távérzékelt adatok esetén ezek az értékek az osztályozásból közvetlenül nyerhetők

- a DTM magasságok bizonytalansága minden elemre közel azonos, így ezt a raszterek összességére metaadatként tárolhatjuk

- a helyzetmeghatározás is gyakorlatilag állandó az egész raszterre

- elég egyszer tárolni az egész térképre

 

Vektor adatok

- a vektor adatok bizonytalanságainak adatbázisban történő tárolása öt potenciális szinten történhet:

- térkép,

- tárgyosztály,

- poligon,

- él,

- pont

A helymeghatározás bizonytalansága

- a helymeghatározás bizonyos szinthez tartozó pontossága nem feltétlenül utal az egyéb szintek pontosságára

- valamely pont pontossága nem sokat mond egy él pontosságáról,

- hasonlóan, a poligonok szintjéhez tartozó pontosság zavart okozhat a poligonokat megosztó élekkel kapcsolatban

- vonalak és poligonok pontossága, mint a következők

attribútuma tárolható:

- él (például két poligon átmeneti sávjaként),

- objektumok osztálya (például vasutak meghatározási hibája),

- a térkép, mint egész (például a térképen minden vonalat, vagy határt egy meghatározott pontossággal digitalizáltak)

- pontok esetében mind a pont, az osztály, vagy a térkép attribútuma tárolható

Attribútumok bizonytalansága

- valamely objektum attribútumának bizonytalansága a következő módokon tárolható:

- az objektum egy attribútumaként (például a poligon 9O %-a A),

- mint az objektum valamely teljes osztályának attribútuma (például az A típusú talajt az idők folyamán 9O %-ban helyesen azonosították)

 

IRODALOM

Burrough, P.A., 1986. "Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment",

Clarendon, Oxford. Chapter 6 on error in GIS.

Chrisman, N.R., 1983. "The role of quality information in the long-term functioning of a geographic

information system," Cartographica 21:79.

Goodchild, M.F. and S. Gopal, editors, 1989. "The Accuracy of Spatial Databases", Taylor and Francis,

Basingstoke, UK. Edited papers from a conference on error in spatial databases.

 

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK

1. Határozza meg a különbséget a hibákkal összefüggő érzékenység elméleti jelentése és gyakorlati hasznosítása között!

2. Képzelje el, hogy valamely település képviselője egy tervezett távvezetékkel kapcsolatos vitában. Milyen érvekkel támadná a távvezeték társaság eljárását?

 

3. Hasonlítsa össze az ebben az egységben tárgyalt a digitalizáló rendszerekre vonatkozó módszereket az ön által használt rendszerrel! Lát-e valami jelentős előnyét az ön rendszerének?

4. Számos GIS művelet igen érzékeny az adatok kis hibáira is. Mondjon példát ilyen műveletekre, s tegyen javaslatot a hibák célszerű kezelésére!

 
Tartalom
<<< Előző fejezet               Következő fejezet >>>
 



 
 


©GIS Figyelő