Polohová přesnost dat

Družicová data úrovně Standard jsou nejžádanější a nejčastějí objednávaná družicová data s velmi vysokým rozlišením.

Polohovou přesnost družicových scén úrovně Standard ovlivňují dvě složky:

  • chyba polohové lokalizace scény jako celku

Velikost této chyby a její směr bývá pro celou scénu konstantní.

  • polohová zkreslení způsobená reliéfem terénu (nestejnou nadmořskou výškou)

Tato chyba se v rámci scény mění podle co do velikosti i směru, nejmenší je zhruba pro střední hodnotu nadmořské výšky v rámci scény a roste směrem k extrémním hodnotám nadmořských výšek.

Přesnost polohové lokalizace scény jako celku
Data úrovně Standard jsou polohově lokalizována do konkrétní mapové projekce (nejčastěji UTM). Celá scéna je umístěna na střední výšku, jaká odpovídá dané oblasti (tato výška je uvedena v doprovodných metadatech).

Přesnost této lokalizace se liší podle družice, u starších družic pořizujících data s velmi vysokým rozlišením (např. QuickBird, Ikonos) dosahuje zpravidla 10 až 20 metrů, u nejnovějších družic (GeoEye, WorldView) bývá obvykle 5 až 10 metrů. Velikost chyby je závislá na typu družice, přesnosti jejích přístrojů, pracovních postupech provozovatele družice a poskytovatele dat. Chyba je v rámci každé jednotlivé scény konstantní, ale i pro scény pořízené toutéž družicí se může scéna od scény poněkud lišit.
Tato přesnost je obvykle uváděná v oficiálních dokumentech provozovatelů družic a poskytovatelů dat, nejčastěji ve formě chyby CE90, což je chyba, kdy 90% procent případů nepřesahuje uváděnou hodnotu.

Polohová zkreslení způsobená reliéfem
Velikost a směr polohového zkreslení reliéfem závisí na velikosti výškových rozdílů v terénu a šikmosti úhlu pohledu. Nulové zkreslení reliéfem by nastala pouze v případě naprosto plochého terénu a nebo pro kolmý úhel pohledu. Pro kopcovitá hornatá území je i při běžných úhlech snímání vliv této složky na polohovou přesnost scény velmi významný.

Maximální polohové zkreslení reliéfem se obvykle pohybuje v intervalu od poloviny až do celé hodnoty odpovídající velikosti maximálního výškového rozdílu v území pokrytém družicovou scénou (v závislosti na konkrétním úhlu pohledu). Například, máme-li území s minimální výškou 400 metrů a maximální výškou 600 metrů, je střední výškou 500 metrů a maximální výškový rozdíl od střední výšky je 100 metrů, maximální polohová zkreslení budou potom v intervalu 50 až 100 metrů. Pro již pořízený družicový snímek, kde je z metadat znám úhel snímání (měřený od nadiru, tj. od směru kolmo dolů), lze hodnotu polohového zkreslení spočítat jako rozdíl výšek vynásobený tangensem úhlu snímání.

Polohová zkreslení způsobená reliéfem lze odstranit pomocí ortorektifikace, jestliže máme k dispozici výškový model daného území. Velikost prostorového rozlišení (tzn. souřadnicový krok či velikost jedné buňky rastrového DEM) digitálního výškového modelu by měla odpovídat zhruba 4 až 5ti násobku rozlišení zpracovávaných družicových dat a výšková přesnost by měla dosahovat hodnoty rozlišení těchto dat (např. pro nejpodrobnější půlmetrová data by byl v ideálním případě potřeba digitální výškový model s gridem 2 až 2.5 metru a s výškovou přesností do 1 m). Pokud pro dané zájmové území nejsou tak přesná výšková data k dispozici, doporučuje se použít jakýkoliv jiný dosažitelný výškový model (třeba i zdarma dostupné SRTM nebo ASTER GDEM). Ve většině případů je i takové ortofoto výrazně přesnější, než produkt, který je přepočítáván na střední nadmořskou výšku v rámci družicové scény.

Velikost polohových zkreslení způsobených reliéfem si můžete spočítat pomocí následující kalkulačky
Pokud zadáte maximální výškový rozdíl od střední nadm. výšky v území, zjistíte velikost polohové chyby, se kterou musíte počítat v družicové scéně typu Standard. Pokud zadáte výškovou přesnost DEM, který bude použit k ortorektifikaci, zjitíte polohou přesnost takto vypočteného ortofota. Pokud jde o úhel pořízení scény, nejmodernější družice umožňují výklon skeneru až do 60° od nadiru, v praxi se však pořizují scény s úhlem do 40°.
Výškový rozdíl / Přesnost DEM [m]: Úhel pořízení scény [deg]:
Polohová chyba (Standard) / Polohová přesnost (Ortho): m

Celkovou polohovou přesnost družicových scén úrovně Standard lze tedy charakterizovat takto:

  • Je součtem dvou výše uvedených nezávislých složek a může se proto případ od případu značně lišit.
  • V nejlepších případech rovinatého území snímaného z novějších družic může být lepší než 10 metrů a v naprosté většině případů je lepší než 25 metrů.
  • V nejhorších případech šikmo snímaných scén pro kopcovitá území, kde začíná dominovat vliv terénu, se polohové odchylky pohybují v řádu stovek metrů.
  • Lze ji zlepšit následným zpracováním (ortorektifikací) za použití vlícovacích bodů a digitálního výškového modelu. V případě dostatečně přesných podkladů pak může polohová přesnost dosahovat až hodnot odpovídajících dvojnásobku prostorového rozlišení zpracovávaných dat.

Poznámka
Přesnost družicové scény úrovně Standard lze zlepšit použitím i poměrně jednoduchých metod, jako je posun (tj. pouhá oprava hodnot souřadnic rohů), polynomická transformace (posun, případně rotace a změna měřítka) apod. Tyto metody jsou sice velmi jednoduché a nenáročné na programové vybavení, ale nedosahují příliš velké celkové přesnosti a mohou, pokud jsou použité bez rozmyslu, celkovou přesnost scény naopak zhoršit. Tyto metody také nevyužívají výhod, jaké u dat velmi vysokého rozlišení poskytují doprovodná metadata (hodnoty koeficientů racionálních funkcí, orbitální parametry atd.), které při správném zpracování umožní dosáhnout výrazně vyšší přesnosti za použití i malého počtu vlícovacích bodů.