Ohjeiden toisen version laatimisesta päävastuun on kantanut työryhmä Jan Heikkilä (TKK), Kyösti Laamanen (FM-Kartta Oy ), Jukka Mäkelä (Maa ja Vesi Oy), Matti Rantanen (Sito Oy), Antti Saarikoski (MMH), Hannu Salmenperä (TTKK), Tauno Suominen (Tielaitos) ja Matti Tujunen (Helsingin kaupunki).
Helsinki 14.12.1993
Liitteet
LIITE 1 Terminologiaa
LIITE 2 Virheiden neliöllisen keskiarvon ja testisuureen
välinen yhteys
LIITE 3 Tulkintaepävarmuus
LIITE 4 Erotuskyvyn testitaulut
LIITE 5 Testitaulun rakentaminen
tulee olla pienempi kuin asetettu testiraja
. Ehdon on toteuduttava kullekin koordinaatille erikseen. Maanpinnan korkeuspisteiden on korkeuskoordinaattinsa osalta vastattava edellä olevaa tarkkuusvaatimusta. Jos tarkastusmittaukseen sisällytetään kohteita, jotka eivät ole yksikäsitteisesti määritettävissä, otetaan tulkintaepävarmuus huomioon kohdan 1.2 mukaisesti.
Tavallisissa maastokohteissa testirajan
perusarvo on 120 mm. Virheiden neliöllisenä keskiarvona (satunnainen ja systemaattinen virhe yhdistettynä) tämä vastaa karkeasti arvoa 60 mm. Liitteenä 2 olevassa taulukossa on esitetty tarkemmin ko. riippuvuutta. Keskinäisin sopimuksin voidaan luonnollisesti käyttää muitakin arvoja.
Tarkastusmittauksen pistevirhe ja korkeuskeskivirhe saa olla enintään 15 mm. Tasokoordinaatit tarkastetaan säteettäisellä mittauksella ja korkeus vaaitsemalla tai trigonometrisesti. Tarvittaessa mittausjärjestelmä on tarkastettava koekentällä (TTKK Tampere tai vastaava).
Tarkastusmitattavat kohteet on pyrittävä valitsemaan mahdollisimman satunnaisesti koko projektin alueelta kuitenkin niin, että yksittäisistä mittauksista ei aiheudu kohtuuttomia kustannuksia. Tarkastusmitattavien pisteiden määrä on esitetty taulukossa 1. Suuret mittauskohteet tarkastetaan erillisinä loogisina kokonaisuuksina, esim. stereomalli kerrallaan.
Lopulliset testisuureet lasketaan koordinaattipoikkeamien avulla kullekin kolmelle koordinaatille erikseen seuraavasti:
missä
on tarkastusmittauksen perusteella saatujen koordinaattipoikkeamien keskiarvo ilman etumerkkiä (itseisarvo)
on kartoitusmittauksessa kohteelle määritetty koordinaatti,
on tarkastusmittauksessa kohteelle määritetty koordinaatti,
on tarkastusmittauksen
koordinaattipoikkeamien keskihajonta
alittaa asetetun rajan
testataan toisena vaiheena kuinka moni yksittäisistä koordinaattipoikkeamista
ylittää asetetun rajan
. Jos ylityksiä tulee enemmän kuin taulukko 1 ilmoittaa, tarkastusmitataan em. tavalla lisää n kappaletta kohteita ja toistetaan testi käyttäen 2n kappaletta pisteitä. Jos testi ei vieläkään mene läpi, työ ei täytä asetettuja tarkkuusvaatimuksia. Testi suoritetaan aina kullekin koordinaatille erikseen.
Taulukko 1. Tarkastettavien pisteiden lukumäärän riippuvuus projektin tai osa alueen kokonaispistemäärästä, sallittu ylitysten lukumäärä ja testirajan laskemisessa tarvittava kerroin k.
Pisteiden Tarkastus- Sallittu Kertoimen
kokonais- mittauksen ylitysten k arvo
määrä pisteiden määrä
määrä
___________________________________________________
50 - 100 5 0 1.2
101 - 150 10 0 1.4
151 - 500 15 1 1.5
501 - 1000 20 1 1.5
1001 - 5000 30 2 1.6
40 2 1.6
5001 - 10000 50 3 1.6
60 4 1.6
10001 - 50000 100 6 1.7
200 12 1.7
___________________________________________________
laskemisessa huomioon silloin vain osa, joka kohdistuu em. tulkintavälin ulkopuolelle. Tulkintavälin sisälle sattuvat erot saavat siis testisuureen laskemisessa arvon nolla. Asiaa on selvennetty liitteessä 3.
Kiintopisteiden koordinaatit ja korkeudet on määritettävä suhteellisella tarkkuudella 1:50 000. Jos pisteväli on alle 500 m, pistevirheen tai korkeuden keskivirheen maksimiarvo on 10 mm.
Signaloinnissa käytetään yleensä mattapintaisia valkoisia ristisignaaleja, joiden osat ovat noin 100 mm x 600 mm. Kiintopistemerkit rakennetaan niin, että signaalit voidaan kiinnittää niihin keskisesti esim. kierrepultilla. Kiintopiste ja tihennyspistesignaaleina voidaan käyttää myös pyöreitä valkoisia levyjä, joiden halkaisija on 250 ... 300 mm. Signaalit voidaan myös maalata suoraan kohteeseen. Kaikissa tapauksissa on huolehdittava siitä, että kontrasti ympäristön ja signaalin välillä on riittävä ja likimain yhtä suuri eri puolilla. Esimerkiksi asfalttipinta, kivi ja hiekka eivät useinkaan muodosta riittävää kontrastia. Taustamateriaali ei saa olla kiiltävää.
Toisinaan on edullista ottaa kuvat 80 % pituuspeitolla, jos kameran toimintanopeus sen sallii. Tällöin voidaan valita mittaukseen parhaiten sopivat kuvat. Joissakin tapauksissa voi olla edullista suunnitella kuvajonot katuverkoston mukaisesti ja suorittaa kuvaus tähdättyinä otoksina esim. risteysten yläpuolelta. Tämänkaltaisista erityisjärjestelyistä osapuolten on sovittava erikseen.
Ilmakuvauksissa noudatetaan muilta osin Fotogrammetrian ja Kaukokartoituksen Seuran toimesta laadittuja suosituksia. Kuvageometrialle asetetaan poikkeuksellisen suuret vaatimukset, joten filmin käsittelyyn sen kaikissa vaiheissa tulee kiinnittää erityistä huomiota. Tämä koskee siis valottamattoman filmin varastointia, sen käyttöönottoa, kehitystä, arkistointia sekä diapositiivien valmistusta ja säilytystä.
Kuvalaatua kontrolloidaan tarvittaessa liitteissä 4 ja 5 esitettyjen testitaulujen avulla. Tämän ohjeen mukaisissa mittauksissa diapositiivikuvien erotuskyvyn tulee yleensä olla vähintään 20 lp/mm.
Pistetihennyksessä käytetään kaikkia kohdan 3 ensimmäisessä kappaleessa mainittuja kuvia. Mittausalueen ulkopuolelta on mitattava ylimääräisiä pisteitä siten, että tasoituspisteistö on homogeeninen. Näiden pisteiden tehtävänä on parantaa pistetihennyksen rakennetta eikä niiden pistetihennyksestä saatuja koordinaatteja tule käyttää mittaustarkoituksiin.
Keskinäinen orientointi suoritetaan vähintään kymmenen pisteen avulla (ns. Gruber-pisteet täydennettyinä tunnetuilla pisteillä). Keskinäisen orientoinnin jälkeisen pystyparallaksin maksimiarvo on 10 µm. Absoluuttisessa orientoinnissa tulee käyttää lähtöpisteinä kaikkia pistetihennystasoituksessa mukana olleita pisteitä. Tukipisteiden muodostaman piirin tulee sulkea sisäänsä koko mallilta mitattava alue. Absoluuttisen orientoinnin jäännösvirheet eivät saa ylittää arvoa 60 mm. On sallittua käyttää ns. yksivaiheista orientointia, mutta erillisen keskinäisen ja absoluuttisen orientoinnin käyttö on suositeltavaa. Keskinäisen orientoinnin tai yhdistetyn orientoinnin mittauksessa on käytettävä ns. komparaattorimoodia eli myös pystyparallaksi on poistettava jokaisella pisteellä.
Orientoinnin stabiiliutta tulee seurata mallin mittauksen aikana. Jos korkeuslähtöpisteissä havaitaan yli 60 mm ristiriita, on orientointi kokonaisuudessaan uusittava (myös sisäinen orientointi). Jos mittauksen aikana havaitaan oleellisessa määrin pystyparallaksia, on orientointi myös tällöin kokonaisuudessaan uusittava.
välinen yhteys
muodostamisessa (kaava 1) on erotettu systemaattisten virheiden ja satunnaisvirheiden osuus tilastollisesti pitävällä tavalla ¹.
Sen vuoksi testisuureen
suuruus eroaa perinteisesti käytettävästä virheiden neliöllisen keskiarvon (RMSE) antamasta arvosta.
Oheisessa taulukossa on esitetty ao. suureiden suhdeluku (
/RMSE) otoskoon (n) ja systemaattisen ja satunnaisen virhekomponentin suhteen (
, vrt. kaava 1) funktiona. Taulukosta nähdään esimerkiksi: Jos otoskoko n on 50 ja systemaattinen virhekomponentti on 50 % satunnaisesta (
= 0.5), testisuure t on 1.9 kertaa suurempi kuin virheiden neliöllinen keskiarvo RMSE.
Taulukko 1. Testisuureen
ja virheiden neliöllisen keskiarvon (RMSE) suhde toisiinsa, n otoskoko,
,
. Taulukossa on rasteroituna yleisimmin esiintyvät tapaukset.
n 5 10 15 20 30 50 100 200
p
____________________________________________________________________
0.0 1.3 1.5 1.6 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7
0.1 1.4 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8
0.2 1.5 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9
0.3 1.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9
0.4 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0
0.5 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0
0.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0
0.7 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0
0.8 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0
0.9 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 1.9 1.9
1.0 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 1.8 1.9 1.9
1.5 1.5 1.6 1.7 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8
2.0 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7
3.0 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 1.5
5.0 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
____________________________________________________________________
¹ Aihepiiriin voi tarkemmin tutustua esim. teoksen "Olli Lokki: Tutkimustulosten tilastollinen hallinta ja käyttö" avulla.
Mikäli tarkastusmittauksessa saatu korkeus osuu
tulkintaepävarmuuden alueelle, saa korkeuspoikkeama arvon nolla. Kuvan mukaisessa tapauksessa
.
Tasosijainnin (X- ja Y-koordinaatin) tarkastusmittauksessa huomioon otettava tulkintaepävarmuus
Mikäli kartoitettu kohde asettuu tarkastusmitatusta
sijainnista korkeintaan arvioidun tulkintaepävarmuuden r etäisyydelle saavat koordinaattipoikkeamat
ja
arvon nolla. Muuten ne saavat arvon kuvan mukaisesti.
Testitauluissa on toisiaan vastaan kohtisuorissa suunnissa testikuviot, joiden kontrasti on 1:8 ja viivataajuudet 20 ja 30 viivaparia/mm (lp/mm) kyseisessä kuvausmittakaavassa. Viivojen ja viivavälien suuruudet kuvalla ovat tällöin 25 µm ja 17 µm. Esimerkiksi kuvausmittakaavassa 1:3000 testitaulun viivojen ja viivavälien leveys on tällöin vastaavasti 75 mm ja 50 mm.
Tarkassa suurikaavaisessa mittauksessa erotuskyvyn tulisi olla ainakin 20 lp/mm. Nykyaikaisella kalustolla kuvattaessa erotuskyky on yleensä suuruusluokkaa 30 lp/mm. Erotuskyky arvioidaan mitattavasta materiaalista käyttäen 10 - 20 kertaista suurennusta. Erotuskyky on testikuvion viivataajuuden mukainen silloin, kun sekä viivojen suunta että niiden oikea testikuvion mukainen lukumäärä on yksikäsitteisesti todettavissa. Erotuskyky arvioidaan sekä lennon suuntaisista että sitä vastaan kohtisuorista testikuvioista.
Lp/mm Juovaleveys Juovan mitat levyllä (mm)
kuvalla (µm) leveys pituus
20 25 75 400
30 17 50 400