12.3. Качество гис

К настоящему времени установлено, что аппаратные средства, программные средства и данные различаются как по стоимости, соответствию требованиям потребителей, сроку годности и актуальности.

Срок годности и актуальность понятия однотипны. Срок годности более подходит для характеристики аппаратных и программных средств, а актуальность характеризует данные. Этим понятием определяется соответствие (адекватность) данных моделируемой предметной области.

Установлено, что стоимость аппаратных средств составляет 25% стоимости ГИС, программных средств – 10%, а данных – 65%.

Цикл необходимой и достаточной годности аппаратных средств составляет 2 года, программных – 4 года, а цикл необходимой и достаточной информативности данных т.е. срок их актуальности составляет 10 лет.

Из такого соотношения следует вывод, что к качеству данных следует предъявлять наибольшие требования. Вопрос оценки качества данных ГИС является актуальным как по выработке методики такой оценки так и по охвату всех данных.

К мероприятию по управлению качеством ГИС можно отнести следующее.

1. Определение свойств отдельных компонентов ГИС.

2. При выполнении определенных этапов ГИС должен осуществляться системный контроль качества.

3. Разработчик ГИС должен подвергаться контролю в отношении качества продукции проведением ее сертификации.

4. Пользователь должен составлять каталог требований, которым должна удовлетворять ГИС.

5. Степень соответствия свойств компонентов и требований к ним устанавливается пользователем и разработчиком ГИС.

Качество данных ГИС определяется следующими факторами:

- соответствием модели предметной области (адекватность модели);

- точностью геометрических параметров модели предметной области (геометрическая точность);

- правильностью атрибутов семантической информации.

Рассмотрим эти факторы.

Адекватность модели

Геоинформационная система является цифровой моделью предметной области, которая обеспечивает качество ответов по всем запросам данной предметной области. Если ранее необходимая информация снималась с планов, карт, снимков, то в среде ГИС она получается по определенным алгоритмам. При этом неизбежны определенные ограничения формирования запросов.

Предметная область представляет собой трехмерное пространство. Оно может быть выражено исполнителем в виде плоскости, на которой размещены различные объекты. Эти объекты характеризуются местоположением, вытянутостью, значением, свойствами. Они могут перекрываться и проникать друг в друга. Искусственные объекты характеризуются четкими границами, естественные – нечетными. В связи с этим при разработке модели должны приниматься в расчет следующие факторы.

1. В начале создания модели необходимо определить запросные связи в виде каталога. При этом модель должна быть такой, чтобы в будущем ее можно было изменить (модифицировать) для новых запросов.

2. Структура модели должна наиболее полно отражать объективную реальность. К настоящему времени в основу положена двухмерная пространственная модель, в которой третье измерение – высота – выступает в качестве атрибута. Исходя из такой структуры необходимо оценивать качество ГИС.

3. Разрешающая способность модели определяется ее масштабами. Связанный с масштабом процесс генерализации определяет точность ГИС.

Геометрическая точность

В данном случае понимается точность положения граничных точек объектов. Она может описываться различными характеристиками: средней квадратической ошибкой общего положения, средними квадратическими ошибками по осям X и Y и др.

Для характеристики точности определения границы применяется интервальное оценивание. В образном выражении граница может быть представлена в виде двух линий, ограничивающих доверительную полосу, в которой находится истинное положение границы.

В соответствии с предложениями Барроу неопределенность информации, как мера качества ГИС пропорциональна площади, занятой линиями на карте, ограничивающими объект местности. Например, если линиями карты определенного масштаба занято 10% площади места, то неопределенность преобразованной в цифровую форму информации (дигитализированной информации) составляет 10%.

Правильность атрибутов

В растровой модели данных, построенной на основе аэрофотоснимков и данных дистанционного зонирования оценки правильности атрибутов, соответствующих участках (ареалам) одного цвета или фона осуществляется по результатам полевых обследований.

В векторной модели различают два подхода оценки атрибутов. В первом случае ограничивается полигон и ему присваивается конкретный атрибут или атрибуты. Во втором случае имеется каталог атрибутов. И по определенным признакам – тону, цвету, текстуре и т.д. создается полигон, которому в соответствии с определенным признаком присущ определенный атрибут.

Первый случай характерен для земельных участков, административных единиц и т.д., второй – для растительного покрова, типа почв. Если первый случай характеризуется лишь геометрической точностью, то во втором имеется два вида ошибок.

Первый вид ошибок заключается в том, что неверно может быть определен атрибут. Значения сравнения с объектами местности могут быть ложь или истина.

Второй вид ошибок связан с тем, что граница между двумя атрибутами в информационной системе не соответствует границе, определенной на местности. Это вызывается тем, что между двумя объектами не существует четкой границы. В этом случае значение атрибута каждого объекта может быть лишь частично неверным.

Для оценки точности правильности атрибута строится информационная матрица

В ней вероятность того, что n-му участку соответствует атрибут с номером m. Эти вероятности определяются опытным путем. Если атрибуты безошибочно, то приведенная матрица будет единичной. Если же имелись ошибки, вызванные размытостью границ, то матрица на примере трех атрибутов и трех участков будет иметь примерно такой вид

0,87 0,12 0,01

0,12 0,78 0,10

0,01 0,10 0,89

В этой матрице свидетельствует о том, что в информационной системе 12% точек первого атрибута находятся на втором участке. В идеальном случае эта матрица должна быть единичной.

1 0 0

0 1 0

0 0 1

Атрибуты могут вычисляться. Например, если принять высоты в качестве атрибутов, то их средние квадратические ошибки можно определить используя теорию ошибок.

Для оценки параметров качества ГИС применяется метод сравнения наличных данных с данными более высокой точности.

При этом изготавливается пробный чертеж, который сравнивается с создаваемой картой. В результате исправляются различные недостатки: разрывы линий, незамкнутость полигонов ошибочные атрибуты.

Полученные в результате такой обработки оценки характеристик качества включаются в качестве данных, описывающих точность базовых данных.