ФОТОГРАМЕТРИЯ, ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ И ДИСТАНЦИОННИ ИЗСЛЕДВАНИЯ
ОЦЕНКА НА ТОЧНОСТТА НА ТЕМАТИЧЕН СЛОЙ, ПОЛУЧЕН ОТ СПЪТНИКОВИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Гл. ас. Венцеслав Димитров, ИКИТ- БАН
ABSTRACT
Accuracy assessment is a mandatory part of the work on deriving thematic information from remotely sensed data to get a completed result. Accuracy characteristics of the produced thematic layer are a key element for its further use. This article presents some of methods for accuracy assessment of thematic data obtained through satellite image processing and applying them to the high resolution layer of Bulgaria for 2012. Stratified random sampling methodology is applied with reference data from the same time period. Commission and omission errors are estimated using separate strata and sampling procedures. Accuracies obtained are considerably better than the required threshold of 85 %.
РЕЗЮМЕ
При извличане на тематична информация от изображение в дистанционните изследвания оценката на точността е задължителна част от работата, за да има тя завършен вид. Точностните характеристики на получения тематичен слой са ключов елемент при неговото по-нататъшно използване. В статията са разгледани някои от методите за оценка на тематичната точност на данни, получени при обработката на многоканални спътникови изображения и тяхното прилагане при слоя с висока резолюция за постоянните водни тела за България от 2012 г. Прилага се методът на стратифицираната случайна извадка с референтни данни от същия времеви период. Грешките на включване и изключване се оценяват чрез отделни извадки и страти. Получените точности са значително по-добри от изисквания праг от 85 %.
1. УВОД
В днешно време спътниковите изображения са важен и широко използван източник на информация за земното покритие [ 2 ]. Извличането на тази информация във вид на тематични слоеве става чрез визуално дешифриране [ 9 ] или чрез автоматизирани методи, най-често- компютърна класификация на многоканални изображения [ 8 ]. Въпросът за точността на получаваните тематични данни е ключов във връзка както с процеса на тяхното създаване, така и с понататъшното им използване, респективно, вземане на решения. Ето защо оценката на точността на генерираните продукти е неразделен елемент от всеки един проект за спътниково картографиране.
В контекста на дистанционните изследвания са налице следните два компонента на точността – позиционна и тематична [ 6 ]. Позиционната( геометрична, планиметрична) точност определя доколко близко е местоположението( координатите) на даден обект от изображението или пространствената база данни до съответното му на земята. Тематичната точност се отнася до т. н. атрибути на пространствения обект, например начин на трайно ползване, които обикновено са извличани от радиометричните данни на изображението. Настоящата работа е фокусирана върху тематичната точност на пространствени данни, получени в резултат на анализ на спътникови изображения.
Преди да се пристъпи към оценка на точността на тематичните данни, трябва да се знаят източниците на грешки и при възможност- техните количествени параметри. Това предполага добро познаване на процеса на генериране на тематичните слоеве, респективно, използваната предварителна обработка и методите за класификация, както и на точността на референтните данни.
При оценката на тематичната точност признание и широко приложение е получил подходът с матрицата на грешките [ 10 ]( фиг. 1). Тя представлява двумерна таблица, която нагледно представя точността чрез обозначаване на частта от тематичните данни, които са правилно класифицирани, както и на сгрешените такива. Референтните данни, които обикновено са в колоните на матрицата, се сравняват с класифицираните данни, които са в редовете. По главния диагонал са бройките на правилно класифицираните проби. Освен за нагледно представяне на резултатите от извършените измервания, матрицата на грешките служи и за генерирането на статистически оценки- грешки на включване и изключване( commission / omission) по тематични категории( класове), обща точност за всички класове, както и на коефициента на съгласуваност Kappa.
Класифицирани данни
Суми по колони
Числов пример показващ точността на производителя и потребителя
Референтни данни Суми по ред F W U
F 28 14 15 57
Фиг. 1. Пример на матрица на грешките
Сума по главния диагонал = 63
|
W
U
|
1
1
30
|
15
1
30
|
5
20
40
|
21
22
100
|
Обща точност = 63 / 100 =
63 %
|
Точност на потребителя |
Точност на производителя
F = 28 / 30 = 93 % |
F = 28 / 57 = 49 % |
W = 15 / 30 = 50 % |
W = 15 / 21 = 71 % |
U = 20 / 40 = 50 % |
U = 20 / 22 = 91 % |
В статията се разглежда подход за количествена оценка на тематичната точност на отделно взет тип земно покритие на примера на един от слоевете с висока резолюция( СВР, на английски – Permanent Water Bodies( PWB)) за България, създадени по европейската програма „ Коперник”( Copernicus) – слоя с постоянните водни тела. При оценката на тематичната точност се прилага стратегията на стратифицирана случайна извадка, при която целевият тематичен слой съвпада с една от стратите.
ГКЗ 1-2’ 2016 15