صحت و دقت در سیستم اطلاعات مکانی

در شرایط ایده آل، یک ابزار اندازه گیری هم صحیح و هم دقیق است به طوری که اندازه گیری ها همگی نزدیک به یکدیگر و کاملاً حول یک مقدار مشخص پراکنده شده اند. صحت و دقت یک پروسه اندازه گیری معمولاً توسط اندازه گیری های مرتب و مکرر برخی از رفرنس های استاندارد قابل ارزیابی، تعیین می گردد. این استانداردها، توسط سازمان جهانی استانداردها، موسسه استانداردها و تکنولوژی تعریف می گردد. در برخی منابع، دقت به عنوان متضاد واریانس یا پراکندگی تعریف می گردد، در صورتی که در بسیاری از منابع دیگر همچنان دقت (precision) را با سطوح اطمینان (confidence interval) اشتباه می گیرند. فاصله پی در پی یا Interval یا گام تعریف شده توسط انحراف معیار 68.3 (یا یک سیگما) یا سطح اطمینان اندازه گیری می باشد. در صورتی که تعداد مشاهدات یا اندازه گیری ها به اندازه کافی باشند تا برآورد صحیحی از انحراف معیار این پروسه محاسبه شود و در صورتی که فرایند اندازه گیری دارای توزیع نرمال خطا باشد، در نتیجه به احتمال 68.3 درصد از مواقع مقدار درست اندازه گیری احتمالاً در انحراف معیار اول قرار می گیرد، 95.4 از مواقع مقدار درست در حدوده دو انحراف معیار قرار خواهد گرفت و به احتمال 99.7 مواقع مقدار درست در محدوده 3 انحراف معیار ارزش های اندازه گیری شده قرار می گیرد. همچنین زمانی که اندازه گیری های تکرار می شوند و سپس میانگین گرفته می شوند، مورد استفاده قرار می گیرد. در این موارد، واژه خطای استاندارد به درستی اعمال شده است: دقت میانگین برابر است با انحراف معیار اندازه گیری تقسیم بر جذر میانگین تعداد اندازه گیری های انجام شده. علاوه بر این، تئوری حد مرکزی نشان می دهد که توزیع احتمالی اندازه گیری های میانگین گرفته شده، به توزیع نرمال به نسبت اندازه گیری های منفرد، نزدیک تر است. با توجه به صحت موارد زیر قابل تشخیص می باشد:

1- تفاضل بین میانگین اندازه گیری ها و مقادیر مرجع، مقدار بایاس. محاسبه و تصحیح بایاس نیازمند کالیبراسیون است.

2- اثرات ترکیبی آن و دقت اندازه گیری ها

یک توافق رایج در علوم مختلف و علوم مهندسی آن است که صحت و یا دقت را به طور صریح با استفاده از معنای مفاهیم معناداری بیان کنند. در اینجا، زمانی که به طور واضح بیان نشود، حاشیه خطا برابر با نصف مقدار سطح معناداری قبلی استنباط می گردد. برای مثال: یک اندازه گیری 843.6 متری یا 843 متری و 800 متری، یک حاشیه خطای 0.05 متری را نشان می دهد (آخرین سطح معنا داری برابر با دهگان است)، در حالیکه اندازه گیری 8436 متر دلالت بر حاشیه خطای 0.5 (آخرین رقم معناداری برابر با واحدها است) دارد. یک اندازه گیری 8000 متر، با صفرهای پشت سر هم و بدون بخش اعشاری، دارای ابهام است. صفرهای پشت سر هم ممکن است به عنوان سطح معنا داری در نظر گرفته شود و یا نشود. برای جلوگیری از این ابهام، این عدد بایستی در نوتیشن علمی نمایش داده شود، 8.0 ضرب در 10 به توان 3: که نشان می دهد که صفر نخست significant است (بنابراین حاشیه خطا 50 متر است) در حالیکه 8.000 ضرب در 10 به توان 3 نشان می دهد که همه هر سه صفر significant است، در نتیجه حاشیه خطای 0.5 فرض شده است. به طور مشابه، امکان استفاده از چندین واحد اندازه گیری پایه وجود دارد: 8.0 km برابر با 8.0 ضرب در 10 به توان 3 متر است. در حقیقت، این نشان دهنده حاشیه 0.05 کیلومتری (50 متری) است. به هر حال، اتکا بر این قرارداد می تواند منجر به خطای دقت نادرست منجر شود، خصوصاً زمانی که داده های مورد پذیرش از منابعی باشند که از این قواعد پیروی نکنند. اکنون به این موضوع به روش دیگری نگاه کنید، مقدار 8 به این معنی است که اندازه گیری با دقت 1 (ابزار اندازه گیری قادر به اندازه گیری تنها 1 رقم بوده است) در حالیکه مقدار 8.0 (که از نظر ریاضی برابر با 8 است) بدین معنا است که اولین عدد قرار گرفته در بخش اعشار اندازه گیری شده است و نتیجه اندازه گیری آن 0 بوده است. در نتیجه این رقم دقت بالاتری دارد. هیچ یک از مقادیر اندازه گیری شده ممکن است صحیح نباشند (مقدار واقعی می تواند 9.5 باشد در حالیکه به نادرستی در هر دو حالت مقدار 8 اندازه گیری شده باشد). بنابراین، صحت را می توان درستی اندازه گیری نامید، در حالیکه دقت را می توان توانایی در تشخیص اختلافات کوچکتر نامید. برخی مواقع دقت را به چند دسته طبقه بندی می کنند:

1- تکرارپذیری (Repeatability): نوساناتی که هنگام تلاش برای ثابت نگه داشتن شرایط با استفاده از ابزار و اپراتور یکسان و تکرار در مدت زمان کوتاه ایجاد می شود.

2- تکثیرپذیری (Reproducibility): نوساناتی که هنگام استفاده از فرایند اندازه گیری یکسان با استفاده از ابزارها سنجش و اپراتورهای مختلف در طول زمان طولانی تری ایجاد می شود.