Введение

Информация, полученная в результате непосредственного наблюдения, — это достоверные данные, которые считаются реальными или истинными, полученные путем прямого наблюдения и измерений (то есть эмпирических доказательств) в отличие от информации, полученной на основе выводов.

Этимология

Оксфордский английский словарь (ст. «ground truth») фиксирует употребление слова Groundtruth в значении «истины в последней инстанции» из поэмы Генри Эллисона «Повесть о сибирском изгнаннике», опубликованной в 1833 году.

Статистика и машинное обучение

"Истинное значение" может рассматриваться как концептуальный термин, относящийся к знанию истины относительно конкретного вопроса. Это идеальный ожидаемый результат. Оно используется в статистических моделях для подтверждения или опровержения исследовательских гипотез. Термин "установление истинного значения" относится к процессу сбора надлежащих объективных (доказуемых) данных для проведения этой проверки. Сравните с "золотым стандартом". Например, предположим, мы тестируем стереосистему технического зрения, чтобы оценить, насколько точно она может определять трехмерные координаты. "Истинное значение" может быть представлено координатами, полученными с помощью лазерного дальномера, который, как известно, гораздо точнее, чем система камер. Байесовская фильтрация спама – распространенный пример обучения с учителем. В этой системе алгоритм вручную обучается различать спам и не-спам. Это зависит от истинности сообщений, используемых для обучения алгоритма – неточности в "истинном значении" будут коррелировать с неточностями в итоговых решениях о спаме/не-спаме.

Далекое зондирование

В дистанционном зондировании термин "ground truth" (наземная истина, опорные данные) обозначает информацию, собранную непосредственно в месте, запечатленном на изображении. Ground truth позволяет соотнести данные изображения с реальными объектами и материалами на земной поверхности. Сбор данных ground truth обеспечивает калибровку данных дистанционного зондирования и помогает в интерпретации и анализе получаемой информации. Примеры включают картографию, метеорологию, анализ аэрофотоснимков, спутниковых изображений и другие методы, при которых данные собираются дистанционно. В более узком смысле, ground truth может относиться к процессу сравнения "пикселей" на спутниковом изображении с тем, что было зафиксировано (в момент съемки), для проверки соответствия содержания "пикселей" на изображении (при этом следует учитывать, что понятие "пиксель" зависит от используемой системы визуализации). В случае классифицированного изображения, контролируемая классификация может помочь определить точность классификации, выполненной системой дистанционного зондирования, и минимизировать ошибки классификации. Ground truth обычно выполняется непосредственно на местности, путем сопоставления известных данных с наземными наблюдениями и измерениями различных свойств элементов изучаемых ячеек разрешения в дистанционно воспринимаемом цифровом изображении. Процесс также включает определение географических координат ячейки разрешения с использованием GPS-технологий и сравнение их с координатами соответствующего "пикселя", предоставляемыми программным обеспечением дистанционного зондирования, для понимания и анализа ошибок местоположения и их влияния на конкретное исследование. Ground truth играет важную роль при первоначальной контролируемой классификации изображения. Участки, для которых известны тип и местоположение земного покрова, определенные на основе полевых работ, карт и опыта, называются учебными участками. Спектральные характеристики этих участков используются для обучения программного обеспечения дистанционного зондирования с применением правил принятия решений для классификации остальной части изображения. Различные правила принятия решений, такие как классификация по максимальному правдоподобию, классификация по параллелепипеду и классификация по минимальному расстоянию, предлагают различные методы классификации изображения. Дополнительные участки ground truth позволяют дистанционному сенсору построить матрицу ошибок, которая подтверждает точность используемого метода классификации. Различные методы классификации могут иметь разный процент ошибок для конкретного проекта классификации. Важно, чтобы дистанционный сенсор выбрал метод классификации, который наилучшим образом подходит для количества используемых классов и обеспечивает минимальный уровень ошибок. Ground truth также помогает в выполнении атмосферной коррекции. Поскольку изображения, полученные со спутников, проходят через атмосферу, они могут искажаться из-за поглощения в атмосфере. Таким образом, ground truth может помочь в полной идентификации объектов на спутниковых снимках.

Ошибки в производстве

Примером ошибки включения является ситуация, когда пиксель указывает на наличие признака (например, дерева), которого на самом деле нет (дерева там нет). Полевые проверки (или сверка с наземной истиной) обеспечивают более высокую точность матрицы ошибок, чем если бы пиксели не проверялись на местности. Это значение обратно пропорционально точности пользователя, то есть ошибка включения = 1 – точность пользователя.

Ошибки в устранении

Примером ошибки упущения является ситуация, когда пиксели определенного типа, например, кленовые деревья, не классифицируются как кленовые деревья. Процесс наземной верификации помогает обеспечить правильную классификацию пикселей и повысить точность матриц ошибок. Это значение является обратным показателю точности производителя, то есть, Ошибка упущения = 1 / точность производителя.

Географические информационные системы

В ГИС пространственные данные моделируются как поле (как в растровых изображениях дистанционного зондирования) или как объект (как в векторном представлении карты). Они моделируются на основе реального мира (также называемого географической реальностью), как правило, посредством картографического процесса (иллюстрированного). Географические информационные системы, такие как ГИС, GPS и GNSS, стали настолько распространены, что термин "истинное положение" приобрел особое значение в этом контексте. Если координаты местоположения, возвращаемые методом определения местоположения, например GPS, являются оценкой, то "истинное положение" – это фактическое местоположение на Земле. Смартфон может возвращать набор оценочных координат местоположения, например 43.87870, 103.45901. Истинное положение, которое оценивается по этим координатам, – это кончик носа Джорджа Вашингтона на горе Рашмор. Точность оценки – это максимальное расстояние между координатами местоположения и истинным положением. В этом случае можно сказать, что точность оценки составляет 10 метров, что означает, что точка на Земле, представленная координатами местоположения, предположительно находится в пределах 10 метров от носа Джорджа – истинного положения. В разговорной речи координаты указывают, где, по нашему мнению, находится нос Джорджа Вашингтона, а истинное положение – где он находится на самом деле. На практике смартфон или портативный GPS-приемник обычно могут оценить истинное положение с точностью до 6–10 метров. Специализированные приборы могут уменьшить погрешность измерений GPS до менее чем одного сантиметра.

Военное применение

В американском военном сленге выражение "ground truth" (дословно "истинное положение дел на земле") используется для обозначения фактической обстановки в тактической ситуации – в отличие от разведывательных донесений, планов операций и других описаний, отражающих предполагаемые или основанные на политических соображениях прогнозы военно-промышленного комплекса. Этот термин встречается в названии документального фильма о войне в Ираке "Ground Truth" (2006), а также в военных изданиях, например, в Stars and Stripes, где говорится: "Stripes решили выяснить, каково истинное положение дел в Ираке".