總體精度是由誤差矩陣中正確像元總數(shù)課件

第十三章遙感專題圖精度評價(jià)山東科技大學(xué)第十三章遙感專題圖精度評價(jià)山東科技大學(xué)對于局域,區(qū)域,和全球等不同尺度的環(huán)境模型而言,從遙感數(shù)據(jù)中獲取信息變得越來越重要了.遙感專題信息可以是專題圖,也可以是由面積框架采樣獲取的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).因?yàn)檫@些專題信息得用于全球的許多重要決策,所以必須準(zhǔn)確無誤.Jensen,2007遙感專題圖精度評價(jià)對于局域,區(qū)域,和全球等不同尺度的環(huán)境模型而言,從遙感數(shù)據(jù)中但是,專題信息不可避免的有誤差.給出遙感信息的科學(xué)家們應(yīng)識別出誤差源,盡可能地使誤差最小化,并告知用戶這些信息的可信度.在利用遙感專題圖進(jìn)行科學(xué)研究和決策前,通常要對其進(jìn)行充分的精度評價(jià).Jensen,2007遙感專題圖精度評價(jià)但是,專題信息不可避免的有誤差.給出遙感信息的科學(xué)家們應(yīng)識Jensen,2007遙感信息的誤差源數(shù)據(jù)獲取傳感器系統(tǒng)遙感平臺(tái)運(yùn)動(dòng)地面控制場景因素決策執(zhí)行決策制定最終產(chǎn)品空間誤差專題誤差誤差評價(jià)采樣設(shè)計(jì)每類的樣本個(gè)數(shù)樣本定位精度空間自相關(guān)誤差矩陣離散多元統(tǒng)計(jì)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理幾何糾正輻射糾正數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信息提取分類系統(tǒng)定性分析定量分析數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)矢量化矢量數(shù)據(jù)柵格化誤差Jensen,2007遙感信息的誤差源數(shù)據(jù)獲取決策執(zhí)行決策首先,有必要闡明專題圖精度的評價(jià)本質(zhì),它包括:?精度評價(jià)要達(dá)到的目的;?感興趣的類別(離散的或連續(xù)的);?采樣設(shè)計(jì)和采樣框架(包括面積和列表框架采樣).Jensen,2007土地覆蓋圖精度評價(jià)首先,有必要闡明專題圖精度的評價(jià)本質(zhì),它包括:Jensen,Jensen,2007遙感專題信息精度評價(jià)的一般步驟陳述專題精度評價(jià)的特性選取專題精度評價(jià)的方法計(jì)算樣本所需觀測值的總個(gè)數(shù)選取采樣設(shè)計(jì)方案利用響應(yīng)設(shè)計(jì)獲取觀測地區(qū)的地面參考數(shù)據(jù)誤差矩陣的建立與分析拒絕或接受初始假設(shè)如果精度令人滿意則發(fā)布結(jié)果Jensen,2007遙感專題信息精度評價(jià)的一般步驟陳述專Jensen,2007由K個(gè)地物類和N個(gè)地面參考驗(yàn)證點(diǎn)構(gòu)成典型誤差矩陣地面參考信息遙感分類類型列總計(jì)行總計(jì)Jensen,2007由K個(gè)地物類和N個(gè)地面參考驗(yàn)證點(diǎn)構(gòu)成理想情況是對研究區(qū)域中的地面參考驗(yàn)證像元(人工目視解意中,為多邊形)進(jìn)行定位.這些點(diǎn)不作為分類的訓(xùn)練樣本,因此代表了一種無偏的參考信息.在分類之前,也可以選取一些地面驗(yàn)證參考信息作為訓(xùn)練數(shù)據(jù).但是,絕大多數(shù)參考數(shù)據(jù)是在分類之后用隨機(jī)采樣方式獲取的,從而為每類地物選取適當(dāng)個(gè)數(shù)的無偏觀測點(diǎn).Jensen,2007地面參考驗(yàn)證像元理想情況是對研究區(qū)域中的地面參考驗(yàn)證像元(人Fitzpatrick-Lins(1981)建議采用樣本為N的樣本評估土地利用分類圖的精度.依據(jù)二項(xiàng)式概率理論,N可以通過如下公式計(jì)算:式中,p

是整幅圖的期望百分比精度,q

=100–p,E允許誤差,andZ

=2表示1.96的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)誤差,95%的雙側(cè)置信度.Jensen,2007樣本容量Fitzpatrick-Lins(198對于一個(gè)期望精度為85%,而允許誤差為5%(即準(zhǔn)確率為95%),其可信結(jié)果需要的點(diǎn)數(shù)是:Jensen,2007樣本容量對于一個(gè)期望精度為85%,而允許誤差為5%(即準(zhǔn)確率如果改圖的期望精度為85%,允許誤差為10%,則改圖的樣本容量就為51:因此，期望精度（p）越低，允許誤差越大，則用來估算分類精度的所需的地面參考驗(yàn)證樣本數(shù)就越少。樣本容量如果改圖的期望精度為85%,允許誤差為在精度評價(jià)中，科學(xué)家不可能對遙感分類圖中的每個(gè)像元或多邊形進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。因此要事先估計(jì)出總體樣本容量（N）和每一類（層）所需的樣本數(shù)目?，F(xiàn)在，有必要確定這些樣本的實(shí)際地理位置（x,y）,以便實(shí)地調(diào)查和收集地面參考驗(yàn)證信息。樣本位置的選取必須是隨機(jī)且無偏的。任何偏差都會(huì)導(dǎo)致誤差矩陣的統(tǒng)計(jì)分析超過或低于專題圖的實(shí)際精度。因此有必要選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾S機(jī)采樣設(shè)計(jì)。采樣設(shè)計(jì)在精度評價(jià)中，科學(xué)家不可能對遙感分類圖中的每

有五種常用的基本采樣框架,可用來采集地面參考驗(yàn)證數(shù)據(jù),并用來評價(jià)遙感專題圖的精度:1.隨機(jī)采樣;2.系統(tǒng)采樣;3.分層隨機(jī)采樣;4.分層系統(tǒng)非均衡采樣;5.聚類采樣.Jensen,2007采樣設(shè)計(jì)有五種常用的基本采樣框架,可用來采集地面參考Jensen,2007c)分層隨即采樣d)分層的系統(tǒng)非均衡采樣e)聚類采樣b)系統(tǒng)采樣a)隨機(jī)采樣采樣方法不規(guī)則間隔y規(guī)則間隔y邊緣隨機(jī)元素對齊層1層4林地層2谷物層3Jensen,2007c)分層隨即采樣d)分層的系統(tǒng)非e)從隨機(jī)點(diǎn)上獲取地面參考信息后,就利用這些信息與遙感分類圖的信息進(jìn)行逐像元(當(dāng)影像采用目視解譯時(shí),則是逐多邊形)比較.不管兩者是否一致,都?xì)w納到誤差矩陣中,可以用簡單的描述性方法或多元統(tǒng)計(jì)分析方法評價(jià)誤差矩陣中的信息.Jensen,2007誤差矩陣的評價(jià)從隨機(jī)點(diǎn)上獲取地面參考信息后,就利用這些信息分類圖的總體精度

是由誤差矩陣中正確像元總數(shù)(主對角線之和)與所有像元總數(shù)(N

)的比值計(jì)算得到的.然而,計(jì)算單個(gè)地物類的精度就要復(fù)雜的多,因?yàn)榉治鋈藛T即可以用誤差矩陣中該類正確像元總數(shù)與其對應(yīng)的行總和的比值計(jì)算該類的精度,也可以用與列的總和的比值來表示其精度.傳統(tǒng)的計(jì)算方法是,用某一類別正確的像元個(gè)數(shù)除以該總參考像元數(shù)(即列的和).他表示參考像元被正確表示的概率,也是漏分誤差的一種量度,稱為生產(chǎn)精度,

這是因?yàn)樯a(chǎn)者(分析員)對區(qū)域分類的準(zhǔn)確程度感興趣.Jensen,2007誤差矩陣的描述性評價(jià)分類圖的總體精度是由誤差矩陣中正確像元總?cè)绻靡粋€(gè)類別的正確像元總數(shù)除以實(shí)際上被分到該類像元的總數(shù),其結(jié)果則是多分誤差的一種量度,其稱為用戶精度

或可靠性,是圖上分到該類的像元在地面上實(shí)際代表該類別的概率.Jensen,2007誤差矩陣的描述性評價(jià)如果用一個(gè)類別的正確像元總數(shù)除以實(shí)際上被分到自從1983年以來,一直用多元離散方法對遙感分類圖的精度和誤差矩陣進(jìn)行評價(jià).這種方法之所以適用,是因?yàn)檫b感數(shù)據(jù)是離散的,呈二項(xiàng)式或多項(xiàng)式分布而不是連續(xù)的正態(tài)分布.值得注意的是,雖然還沒有一種被普遍接受的精度評定方法,但是可用一系列指數(shù)替代,其中每一個(gè)指數(shù)都對不同的特征敏感.Jensen,2007用于誤差矩陣的多元離散分析方法自從1983年以來,一直用多元離散方法對遙Khat一致性系數(shù):

Kappa分析生成一個(gè)統(tǒng)計(jì)性,,它是Kappa的一個(gè)估計(jì)值,也是遙感分類圖和參考數(shù)據(jù)之間的一致性或精度的兩度,這種量度通過a)主對角線b)行列總數(shù)給出的概率一致性(稱為邊界值)來表達(dá).Jensen,2007Kappa分析Khat一致性系數(shù):Kappa分析生成一個(gè)統(tǒng)計(jì)性,Jensen,2007Savannah河邊的混合廢棄物管理設(shè)施高光譜影像處理數(shù)據(jù)分類圖的誤差矩陣Jensen,2007Savannah河邊的混合廢棄物管理Kthat條件一致性技術(shù):條件一致性系數(shù)可以采用如下方程為用戶消除變化一致性,計(jì)算參考點(diǎn)和遙感數(shù)據(jù)之間的一致性,從而得到單個(gè)類的用戶精度:式中,xii

是正確分類到特定類別的觀測點(diǎn)個(gè)數(shù)(矩陣的對角線上),xi+

和x+i

分別為該類第

i行

andi

列的和,N

是