Evaluación de la calidad de la exactitud geométrica

Evaluación de la calidad de la
exactitud geométrica absoluta del
parcelario rural digital vectorial del
Departamento de Lavalleja
26 de Octubre, 2010
Ing. Agrim. Danilo Blanco
[email protected]
Ing. Agrim. Jorge Faure
[email protected]
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Integración de equipo
Facultad de Ingeniería
Dirección Nacional de
Catastro
• Ing. Agrim. Jorge Faure
• Ing. Agrim. Roberto Pérez Rodino
• Ing. Agrim. Danilo Blanco
• Ing. Agrim. Rodolfo Méndez
• Ing. Agrim. Alberto Di Leoni
• Ing. Agrim. Hebenor Bermúdez
• Sr. Mario Sánchez
• Ing. Agrim. Liliana Barreto
• Bach. Esteban Striewe
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Consideraciones previas
• El presente trabajo se encuentra enmarcado en el convenio
firmado entre la Dirección Nacional de Catastro y la
Fundación Julio Ricaldoni (Facultad de Ingeniería, Instituto de
Agrimensura).
• El Parcelario Digital vectorial de la zona rural se encuentra
disponible por ser parte del conjunto de datos provisorios de
la IDE Uruguay, por lo que se hace indispensable conocer su
exactitud geométrica a los efectos de favorecer el uso
adecuado del mismo.
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Origen del parcelario rural digital
• Fotoplanos escala 1/20.000. Generados a partir de fotos
aéreas escala 1/40.000. Año 1966/67.
• Información predial a partir de láminas rurales existentes, de
los planos de mensura y fichas gráficas (gráficos 1/20.000 de
los planos de mensura registrados).
• Se confeccionan dos equipos: uno trabaja desde el Norte y
otro desde el Sur. En la zona de unión de ambos se detectan
corrimientos importantes de hasta 50mm.
• Coordenadas ROU-USAMS.
• Año 1998 digitalización mediante convenio DNC - DINAMIGE
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•Año 2006. Actualización masiva del parcelario rural digital
mediante convenio DNC – MGAP.
•Sistema de Referencia: WGS84, proyección UTM Zona 21 Sur
extendida.
Parcelario a analizar.
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Determinación de la muestra
Estrato: Zona donde la densidad del
parcelario es Homogénea
Muestreo Estratificado
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El tamaño muestral se determinó mediante el procedimiento de
afijación por Mínima Varianza.
Donde:
• ni es el tamaño de la muestra a tomar en el estrato i.
• Ni es el tamaño del estrato i.
• N es la cantidad total de elementos.
• si es la desviación estándar de la variable a estudiar para el
estrato i.
• Z1-/2 es el valor de la distribución normal para un 95% de
confianza.
• e error de muestreo.
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El universo de estudio lo constituyen los
vértices de las parcelas rurales.
•
si se estimó contrastando el
parcelario digital rural con el Google
Earth.
•
e se estimó en 10 m (límite de
separación visual para fotos escala
1/40000).
Resultados:
Estrato 1 = 29 puntos.
Estrato 2 = 42 puntos.
Estrato 3 = 70 puntos.
Estrato 4 = 60 puntos.
Incrementando en 10% como factor de seguridad, se obtuvo una
muestra de 201 puntos.
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Relevamiento de campo
PUNTO 1J ESTRATO 3
Una vez seleccionados los puntos a relevar,
los mismos se ocuparon con receptores GPS,
trabajando en dos modalidades:
•
corrección diferencial en postproceso.
•
corrección
diferencial
vía
mediante conexión de celular.
internet,
En ambos casos se utilizaron como bases de
referencia las pertenecientes a la red REGNA del
Servicio Geográfico Militar y se obtuvieron las
coordenadas con precisión decimétrica.
COORDENADAS WGS84 – PROYECCION UTM Z21S
LATITUD
LONGITUD
33°52'53.66"S
54°45'27.54"O
ESTE
NORTE
707383.18
6248711.87
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Estudio realizado
El estudio se desarrolló sobre el análisis de
las diferencias entre coordenadas de
puntos homólogos (errores).
• (XP, YP)  parcelario
• (XT, YT) terreno
• DX= XP –
coordenadas
XT

diferencia
de
• DY= YP –
coordenadas
YT

diferencia
de
• V= DX2+DY2  vector de error
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•
El conjunto de procedimientos estadísticos seleccionados para el estudio
constó de las siguientes etapas:
•
Aplicación del Test de Kolmogorov-Smirnov con un nivel de confianza del
95% para cada una de las componentes. El objetivo de este test es
verificar si nuestros datos se distribuyen según una Distribución Normal.
•
Aplicación del Test de Rachas con un nivel de confianza del 95% para
determinar la aleatoriedad de los datos. Se trata de una prueba con la que
se determina si una muestra se distribuye de forma aleatoria.
•
Detección y análisis de valores atípicos (outliers).
•
Aplicación de los Test establecidos en el Estándar EMAS, desarrollado por
la ASPRS (American Society of Photogrammetry and Remote Sensing).
a) primero verificar que el error sistemático este dentro de lo
tolerable.
b) verifica que la varianza muestral sea igual o menor a una varianza
establecida en función de la cartografía a evaluar.
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Aplicación del estándar NSSDA propuesto por el FGDC (Federal
Geographic Data Committee) para obtener el resultado del error
circular para la cartografía con un nivel de confianza del 95%.
Cálculo de los errores medios
componente: RMSEx, RMSEy
i n
X P i  X T i 2
i 1
n
RMSE X  
cuadráticos
para
cada
i n
Y P i Y T i 2
i 1
n
RMSEY  
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• Aplicación Caso 1:
RMSEx = RMSEy
Exactitudr=1.7308* RMSEx
• Aplicación Caso 2:
RMSEx  RMSEy
Exactitudr=2.4477*0.5*(RMSEx+ RMSEy)
Este error circular es un valor promedio de la precisión, con una
certeza del 95% y transforma una elipse de error a un círculo
medio. Esto quiere decir que el 95% de los puntos va a estar
incluido en un círculo de radio del error calculado.
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Resultados obtenidos
1. La muestra no verifica la hipótesis que la distribución de los
errores se asemeja a una función estadística normal y
tampoco verifica la hipótesis en cuanto a la aleatoriedad en la
distribución de los errores.
Se estimó conveniente el continuar con el análisis del resto
de los parámetros propuestos para un mejor conocimiento de
los errores del parcelario. Las consideraciones que se
presentan son meramente informativas y no deberán
considerarse de forma rigurosa.
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2. No pasa el test de errores sistemáticos
Existe una tendencia general en los vectores de error hacia el
segundo cuadrante. Dado que la distribución de las
direcciones tiene un grado de dispersión grande, se estima
que una dirección predominante carece de sentido.
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DX
400,00
300,00
diferencias
200,00
100,00
0,00
-100,00
-200,00
-300,00
-400,00
puntos
DY
200,00
diferencias
150,00
100,00
50,00
0,00
-50,00
-100,00
-150,00
-200,00
-250,00
-300,00
-350,00
puntos
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3. Fijando como valor límite el de 10 m (0.25 mm por el factor
de escala) a los efectos de evaluar la aceptación o rechazo
del parcelario, el resultado obtenido es el de no aceptación.
4. Aplicado el estándar NSSDA da como resultado:



RMSEx = 91 m (error medio cuadrático en la componente
x)
RMSEy = 81 m (error medio cuadrático en la componente
y)
Exactitud = 211 m (exactitud horizontal al 95% de nivel de
confianza).
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Estrato
RMSEx
RMSEy
Exactitud
1
2
3
4
107
128
83
45
108
79
91
50
264
253
213
116
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Distribución de los errores en el parcelario
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Curvas de error
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Conclusiones
• Los mayores errores posicionales se observan en el
denominado Estrato 1, el cual coincide con las zonas 22 y 23
en las que se realizó la unión de los parcelarios cuando se
confeccionaron las láminas. Lo que se corroboró al analizar
los datos por filas de cartas.
• Los resultados obtenidos son exclusivamente aplicables al
parcelario digital analizado, no debiéndose extrapolar los
mismos a otros parcelarios departamentales.
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Conclusiones
• El parcelario digital rural analizado no se corresponde con
ninguno de los estándares de clasificación de mapas más
conocidos.
• Debido a la escasa calidad geométrica no se recomienda
hacer ajustes generales sobre la misma ya que no resulta
fácil controlar los errores resultantes.
• Los resultados de este trabajo son coherentes con los
objetivos que en su momento se fijaron los técnicos que
intervinieron en la confección de las láminas: no se buscaba
la rigurosidad geométrica, sino la continuidad y la uniformidad
de escala del parcelario.
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Agradecimientos
• Servicio Geográfico Militar.
• Ministerio de Transporte y Obras Públicas
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Muchas gracias
[email protected]
[email protected]
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