Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling): Bài 4 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

Chia sẻ: Bình An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling) - Bài 4: Đánh giá chất lượng mô hình bề mặt địa hình. Nội dung chính trong bài giảng gồm có: Kiểm soát chất lượng mô hình bề mặt địa hình (quality control of terrain model), đánh giá chất lượng của mô hình bề mặt địa hình (quality assessment of terrain model). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling): Bài 4 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN 4. Đánh giá chất lượng mô hình bề mặt địa hình (Quality Assessment of Terrain Model) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 1
Nội dung  Kiểm soát chất lượng mô hình bề mặt địa hình (MHBMĐH) (Quality control of Terrain Model)  Vai trò (Role)  Nguồn sai số (Sources of error)  Cách tiếp cận (Approaches)  Đánh giá chất lượng của MHBMĐH (Quality assessment of Terrain Model)  Yếu tố ảnh hưởng (Factors)  Phương pháp định lượng (Measures) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 2
Tài liệu tham khảo  Digital Terrain Modeling- Principles and Methodology (2005)  1.1, Chapter 8  Digital Terrain Modeling- Acquisition, Manipulation and Applications (2005)  6.3 Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 3
Kiểm soát chất lượng MHBMĐH  Chất lượng MHBMĐH thường được đo bằng:  Độ chính xác về vị trí (planimetric accuracy), và A  Địa hình thực tế  A’ Địa hình mô phỏng (DTM)  Độ chính xác về độ cao (height accuracy). Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 4
Kiểm soát chất lượng MHBMĐH  Kiểm soát chất lượng Dữ liệu thô Bề mặt DTM MHBMĐH là khâu quan Tái Hiệu chỉnh xây trọng trong tiến trình mô dựng Kiểm định hình hóa bề mặt địa hình. Lấy mẫu Ứng dụng  Trướckhi giao sản phẩm DTM cho khách hàng. Kiểm soát Sản Phân loại Nguồn chất lượng phẩm địa hình dữ liệu DTM Giao hàng Thiết kế Nghiên Lập kế hoạch cứu khả Kí kết thi Thị Dự án trường DTM (khách hàng, nhà sản xuất) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 5
Kiểm soát chất lượng MHBMĐH  Nguồn sai số Dữ liệu thô Bề mặt DTM  DTM luôn có sai số, bất kể Hiệu chỉnh Tái xây sử dụng phương pháp đo Kiểm định dựng nào! Lấy mẫu Ứng dụng  Sai số DTM đến từ:  Sai số của nguồn dữ liệu Phân loại Kiểm soát Sản Nguồn chất lượng phẩm địa hình  Sai số của thiết bị thu thập dữ liệu DTM dữ liệu  Sai số do con người trong Giao hàng quá trình thu thập dữ liệu Thiết kế Nghiên  Sai số trong quá trình chuyển Lập kế hoạch cứu khả Kí kết đổi tọa độ, xử lý dữ liệu. thi Thị Dự án trường DTM (khách hàng, nhà sản xuất) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 6
Kiểm soát chất lượng MHBMĐH  Kiểm soát chất lượng Dữ liệu thô Bề mặt MHBMĐH rất phức tạp!!! Tái DTM Hiệu chỉnh  Để xây dựng MHBMĐH có xây dựng Kiểm định chất lượng, phải đầu tư kĩ Lấy mẫu Ứng dụng lưỡng cho từng công đoạn trong toàn bộ tiến trình mô hình hóa bề mặt địa hình để Phân loại Kiểm soát Sản loại bỏ, giảm thiểu sai số. Nguồn địa hình chất lượng phẩm dữ liệu DTM  Cách tiếp cận phổ biến đó là: 1. Giảm thiểu sai số trong quá Giao hàng trình thu thập dữ liệu, Thiết kế Nghiên 2. Áp dụng thuật toán loại bỏ các Lập kế hoạch cứu khả Kí kết sai số và giảm thiểu ảnh hưởng thi của sai số, Thị Dự án trường 3. Giảm thiểu sai số trong quy DTM trình mô hình hóa bề mặt địa hình. (khách hàng, nhà sản xuất) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 7
Bài tập 1 1. Mục đích của kiểm soát chất lượng mô hình địa hình là gì? A. Đảm bảo độ chính xác, tin cậy của mô hình địa hình. B. Tăng chi phí của quá trình mô hình hóa địa hình. C. Rút ngắn thời gian cần thiết cho việc mô hình hóa địa hình. D. Tăng độ phức tạp của mô hình địa hình. 2. Lợi ích của kiểm soát chất lượng mô hình địa hình? A. Giảm sai số trong mô hình địa hình. B. Tăng độ phức tạp và tinh vi của mô hình địa hình. C. Giảm thời gian và chi phí của quá trình mô hình hóa địa hình. D. Tất cả những điều trên. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 8
Đánh giá chất lượng của MHBMĐH  Chất lượng của MHBMĐH Ứng dụng (Applications) phụ thuộc:  Bề mặt địa hình (gồ ghề, bằng Phân tích Trực quan hóa phẳng), (Interpretation) (Visualization)  Phẳng  3 điểm mẫu Mô hình địa hình  Cong  nhiều hơn 3 điểm mẫu (Terrain model)  Nguồn dữ liệu đầu vào (độ chính xác, phân bố, mật độ). Xây dựng  GPS  1- 10 cm (Manipulation)  Đường bình độ  1/3 khoảng cao đều  Ảnh hàng không  0,1 – 1 m Thu thập dữ liệu (Data capture)  Thuật toán xây dựng (nội suy)  Loại MHBMĐH (bình độ, TIN, DEM),  Các yếu tố khác. Địa hình thực tế Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn (Reality)hóa bề mặt Mô hình 10
Đánh giá chất lượng của MHBMĐH  Chất lượng MHBMĐH liên quan đến 3 chiều không gian:  X, Y tạo thành độ chính xác mặt phẳng (hoặc mặt ngang) Z tạo thành độ chính xác mặt đứng, ứng với sai số độ cao  Đánh giá chất lượng MHBMĐH có thể thực hiện theo 2 cách:  Đánh giá độ chính xác mặt phẳng và mặt đứng riêng biệt,  Đánh giá đồng thời cả hai độ chính xác.  Cách tiếp cận đánh giá:  So sánh với tập hợp điểm độ cao thực tế (ground truth)  So sánh với MHBMĐH kiểm chứng Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 11
Đánh giá chất lượng của MHBMĐH TM: Địa hình mô phỏng;  Độ chính xác mặt đứng check: Địa hình kiểm chứng Số điểm kiểm tra n (Number of checkpoints) Sai số mặt đứng ∆𝑍 𝑖 = 𝑍 𝑇𝑀 𝑖 − 𝑍 𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑖 (Vertical error) Sai số trung phương 1 𝑛 (Root Mean Square Error) 𝑅𝑀𝑆𝐸 𝑍 = σ 𝑖=1 ∆𝑍 2 𝑖 𝑛 𝑛 Sai số trung bình 1 𝜇 𝑍 = ෍ ∆𝑍 𝑖 (Mean error) 𝑛 𝑖=1 𝑛 Độ lệch chuẩn của sai số 1 𝜎𝑍 = ෍(∆𝑍 𝑖 − 𝜇 𝑍)2 (Standard deviation) (𝑛 − 1) 𝑖=1 Ngưỡng giá trị ngoại vi ∆𝑍 ≥ 3 ∗ 𝑅𝑀𝑆𝐸 𝑍 (Threshold for outliers) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 12
Đánh giá chất lượng của MHBMĐH TM: Địa hình mô phỏng;  Độ chính xác mặt phẳng check: Địa hình kiểm chứng Số điểm kiểm tra (Number of checkpoints) n ∆𝑋 𝑖 = 𝑋 𝑇𝑀 𝑖 − 𝑋 𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑖 Sai số mặt phẳng ∆𝑌 𝑖 = 𝑌 𝑇𝑀 𝑖 − 𝑌𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑖 (Horizontal error) ∆𝑃𝑖 = ∆𝑋 𝑖 2 + ∆𝑌 𝑖 2 Sai số trung phương 1 𝑛 (Root Mean Square Error) 𝑅𝑀𝑆𝐸 𝑃 = σ 𝑖=1 ∆𝑃𝑖2 𝑛 𝑛 𝑛 Sai số trung bình 1 1 𝜇 𝑋 = ෍ ∆𝑋 𝑖 𝜇 𝑌 = ෍ ∆𝑌𝑖 (Mean error) 𝑛 𝑛 𝑖=1 𝑖=1 1 𝑛 1 𝑛 Độ lệch chuẩn của sai số 𝜎𝑋 = σ 𝑖=1(∆𝑋 𝑖 − 𝜇 𝑋 )2 𝜎𝑌 = σ 𝑖=1(∆𝑌𝑖 − 𝜇 𝑌 )2 (𝑛−1) (𝑛−1) (Standard deviation) 𝜎𝑃 = 𝜎 𝑋2 + 𝜎 𝑌2 Ngưỡng giá trị ngoại vi (Threshold for outliers)nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Copyright © 2024 | ∆𝑃 ≥ 3 ∗ 𝑅𝑀𝑆𝐸 Mô hình hóa bề mặt 𝑃 13
Bài tập 2 1. Kỹ thuật nào được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá chất lượng của mô hình địa hình? A. Kiểm tra bằng mắt B. Phân tích thống kê C. So sánh với dữ liệu tham chiếu D. Nguồn lực cộng đồng 2. Chỉ số nào là thước đo mức độ phân tán của sai số so với sai số trung bình? A. Sai số trung phương B. Độ lệch chuẩn của sai số C. Sai số trung bình D. Ngưỡng giá trị ngoại vi Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 14
Bài tập 3  Độ chính xác của đường bình độ (mc) được tính theo công thức sau: mc = mh + mp x tan α  Trong đó, mh là sai số mặt đứng, mp là sai số mặt phẳng, α là độ dốc của địa hình.  Trên đường bình độ 500 m, ở độ dốc 45°, kiểm tra điểm A’ (10, 20) bằng GPS cho thấy giá trị tọa độ A (11, 21, 501). 1. Tính sai số mặt phẳng của đường bình độ tại vị trí trên? 2. Tính sai số mặt đứng của đường bình độ tại vị trí trên? 3. Tính độ chính xác của đường bình độ tại vị trí trên? Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 15
Bài tập 4  Cho 7 điểm nút ứng với tâm  Tiến hành đánh giá DTM của pixel được lấy từ DTM tại 7 vị trí trên với giá trị như sau: kiểm chứng như sau:  A’1 (3/2, 7/2, 100),  A1 (3/2, 7/2, 101),  A’2 (5/2, 7/2, 237.5),  A2 (3, 7/2, 240),  A’3 (5/2, 3/2, 337.5),  A3 (5/2, 2, 330),  A’4 (7/2, 7/2, 450),  A4 (7/2, 7/2, 430),  A’5 (9/2, 5/2, 500),  A5 (5, 7/2, 550),  A’6 (7/2, 3/2, 500),  A6 (7/2, 3/2, 500),  A’7 (9/2, 3/2, 400)  A7 (9/2, 3/2, 410)  Tính các chỉ số thống kê liên quan đến độ chính xác mặt phẳng và mặt đứng (sai số mặt phẳng, sai số mặt đứng, RMSE mặt phẳng, RMSE mặt đứng)? Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 16
Yêu cầu cần đạt  Vì sao và làm thế nào kiểm soát chất lượng mô hình bề mặt địa hình?  Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mô hình bề mặt địa hình?  Hiểu rõ, vận dụng công thức tính toán độ chính xác mặt ngang, mặt đứng trong đánh giá chất lượng chất lượng mô hình bề mặt địa hình? Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 18