¿Cómo calcular el error de desvío a partir de los datos del GPS?

Question

Me gustaría analizar la precisión de la navegación, comparando los transectos planificados con la pista real sobrevolada a partir de los datos del GPS.

Por ejemplo, los transectos planificados a continuación (en verde) no coinciden perfectamente con los reales sobrevolados (en azul). para las zonas adyacentes a los transectos ¿cuál es el error medio (distancia), IGNORANDO los bits situados más allá de los extremos de cada transecto?

Los transectos planificados son líneas, normalmente sólo con nodos iniciales y finales. Las pistas proceden de archivos GPX y pueden estar formadas por muchísimos nodos, pero pueden tener sólo unos pocos nodos registrados cuando la aeronave vuela especialmente recta.

Me gustaría utilizar QGIS. Una idea era utilizar la herramienta v.to.points de GRASS en la caja de herramientas Processing para dividir cada transecto en puntos de, digamos, 50 m de espaciado, y determinar la distancia más cercana a la pista para cada punto (y luego promediarlos).

¿Existe, tal vez, una forma mejor de calcular la distancia media que dividir las líneas en puntos individuales?

Answer 1

Creo que Distancia de Hausdorff puede ser lo que buscas. Es básicamente una medida de la similitud entre dos geometrías.

Pasos generales para aplicarlo a este problema:

1. Encuentra el punto más cercano de la vía al principio y al final de cada segmento planificado.
2. dividir la pista en segmentos entre estos conjuntos de puntos.
3. Calcular la distancia de Hausdorff entre el segmento planificado y el segmento más cercano.

Tu pregunta decía qgis, pero la recompensa dice cualquier solución FOSS, así que voy por PostGIS:

SELECT ST_HausdorffDistance(
  (SELECT geometry FROM segments WHERE fid=1),
  ST_Line_Substring(geometry,
        ST_Line_Locate_Point(geometry, (select st_pointn(geometry, 1) from segments)), 
        ST_Line_Locate_Point(geometry, (select st_pointn(geometry, ST_NPoints(geometry)) from segments))
  )
)
FROM tracks WHERE ogc_fid=1

Answer 2

A partir del ejemplo anterior, le sugiero que

1. Crea puntos a lo largo de las líneas verdes a intervalos regulares
2. Obtén la distancia perpendicular de esos puntos a la línea azul y, por último,
3. Calcula el error medio en función de esas distancias.

Tenga en cuenta que podría rechazar puntos que estén demasiado lejos (por encima de una tolerancia dada para la peor precisión del GPS) debido a la ausencia de línea azul delante de una línea verde (esto no ocurre en su dibujo, pero podría ser un problema).

Para el primer y el segundo paso, hay dos respuestas excelentes (ambas de Gene) aquí para el paso 1 y aquí para el paso 2 . El último paso no debería ser un problema para usted (usando postgis, o estadísticas de grupo plugin, o python...).

Alternativamente, puedes dibujar la línea perpendicular para cada punto final de la línea verde. A continuación, construye un área a partir de tu conjunto de líneas (por ejemplo, con CÉSPED ), luego divides tu área por la longitud de las líneas verdes => esto te da el error absoluto medio.

Answer 3

El siguiente flujo de trabajo es para QGIS y le dará la distancia media de la ruta para cada transecto en metros. Asumo que los datos estarán usando una proyección en metros.

Buffer sus transectos y ruta, por ejemplo, por 1m con Vector > Geoprocessing Tools > Buffer(s) . Ahora tiene dos capas poligonales: los transectos y la ruta. Dé al polígono de la ruta un valor de 1 en su tabla de atributos. Ahora convierta el polígono de la ruta en una trama con Raster > Conversion > Rasterize . Elija el polígono de la ruta como input file y el attribute field al que le hayas dado el valor de 1. Establece el raster resolution in map units per pixel a 1 metro y crea tu trama.

Ahora corre Raster > Analysis > Proximity (Raster Distance) en esta nueva capa de trama "ruta". Elígela como capa input file set Values a 1 y Dist Units a GEO. Esta segunda capa ráster proporciona el valor de la distancia desde el polígono de su ruta y nos permite utilizar la función Raster > Zonal Statistics disponible en el gestor de plugins. Ejecute el plugin con el botón Raster layer a nuestra trama de "distancia" y la trama Polygon layer al polígono de transectos. Ahora tendrá las distancias medias de cada transecto a la ruta listada en la tabla de atributos.