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山東科技大學(xué)第十三章遙感專題圖精度評價山東科技大學(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)計數(shù)據(jù).因為這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.Jensen,2007遙感專題圖精度評價但是,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)遙感平臺運動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采樣設(shè)計每類的樣本個數(shù)樣本定位精度空間自相關(guān)誤差矩陣離散多元統(tǒng)計報告標(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本質(zhì),它包括:?精度評價要達(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首先,有必要闡明專題圖精度的評價本質(zhì),它包括:Jensen,Jensen,2007遙感專題信息精度評價的一般步驟陳述專題精度評價的特性選取專題精度評價的方法計算樣本所需觀測值的總個數(shù)選取采樣設(shè)計方案利用響應(yīng)設(shè)計獲取觀測地區(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的一般步驟陳述專Jensen,2007由K個地物類和N個地面參考驗證點構(gòu)成典型誤差矩陣地面參考信息遙感分類類型列總計行總計Jensen,2007由K個地物類和N個地面參考驗證點構(gòu)成理想情況是對研究區(qū)域中的地面參考驗證像元(人工目視解意中,為多邊形)進(jìn)行定位.這些點不作為分類的訓(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采樣方式獲取的,從而為每類地物選取適當(dāng)個數(shù)的無偏觀測點.Jensen,2007地面參考驗證像元理想情況是對研究區(qū)域中的地面參考驗證像元(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)二項式概率理論,N可以通過如下公式計算: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)果需要的點數(shù)是:Jensen,2007樣本容量對于一個期望精度為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中，科學(xué)家不可能對遙感分類圖中的每個像元或多邊形進(jìn)行實地調(diào)查。因此要事先估計出總體樣本容量（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際地理位置（x,y）,以便實地調(diào)查和收集地面參考驗證信息。樣本位置的選取必須是隨機且無偏的。任何偏差都會導(dǎo)致誤差矩陣的統(tǒng)計分析超過或低于專題圖的實際精度。因此有必要選擇一個適當(dāng)?shù)碾S機采樣設(shè)計。采樣設(shè)計在精度評價中，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證數(shù)據(jù),并用來評價遙感專題圖的精度:1.隨機采樣;2.系統(tǒng)采樣;3.分層隨機采樣;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)隨機采樣采樣方法不規(guī)則間隔y規(guī)則間隔y邊緣隨機元素對齊層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)從隨機點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,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)計分析方法評價誤差矩陣中的信息.Jensen,2007誤差矩陣的評價從隨機點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

)的比值計算得到的.然而,計算單個地物類的精度就要復(fù)雜的多,因為分析人員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)的計算方法是,用某一類別正確的像元個數(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,

這是因為生產(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分類圖的總體精度是由誤差矩陣中正確像元總?cè)绻靡粋€類別的正確像元總數(shù)除以實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際代表該類別的概率.Jensen,2007誤差矩陣的描述性評價如果用一個類別的正確像元總數(shù)除以實際上被分到自從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.這種方法之所以適用,是因為遙感數(shù)據(jù)是離散的,呈二項式或多項式分布而不是連續(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分析生成一個統(tǒng)計性,,它是Kappa的一個估計值,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分析生成一個統(tǒng)計性,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,計算參考點和遙感數(shù)據(jù)之間的一致性,從而得到單個類的用戶精度:式中,xii

是正確分類到特定類別的觀測點個數(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