DC10000-Trinh

Khảo sát quy trình công nghiệp thành lập BĐĐC bằng ảnh hàng không

Mục lục Lời nói đầu

Chơng 1 Nội dung cơ bản của bản đồ Địa chính.

1.1 Khái niệm Bản đồ Địa chính 3

1.2 Cơ sở toán học của Bản đồ địa chính 3

1.3 Tỷ lệ của Bản đồ Địa chính 3

1.4.Phơng pháp chia mảnh Bản đồ Địa chính 4

1.5 Lới khống chế các cấp 4

1.6 Các nội dung của bản đồ Địa chính 7

1.7 Phơng pháp đánh giá Bản đồ Địa chính 8

Chơng 2 Cơ sở lý thuyết của ảnh hàng không. 2.1 Cơ sở toán học của ảnh đơn 10

2.1.1 Hệ toạ độ .11

2.1.2 Các yếu tố định hớng 12

2.1.3 Mối quan hệ tọa độ mặt phẳng ảnh và hệ tọa độ không gian đo ảnh 12

2.1.4 Mối quan hệ của điểm trên thực địa và trên ảnh 13

2.2 Cơ sở toán học của ảnh lập thể 13

2.2.1 Các yếu tố của cặp ảnh 13

2.2 2 Quan hệ toạ độ điểm trên ảnh 14

2.2.3 Bài toán định hớng tuyệt đối mô hình 17

2.3 Cơ sở toán học của ảnh số 18

Chơng 3 Các quy trình công nghệ thành lập bản đồ Địa chính từ ảnh hàng không. 3.1 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ Địa chính từ ảnh lập thể 20

3.2 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ Địa chính từ ảnh đơn 22

3.3 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ Địa chính từ công nghệ ảnh số 24

Ưu nhợc điểm của từng quy trình công nghệ và khả năng ứng dụng của từng quy trình công nghệ này Chơng 4 Công tác xử lý ảnh để thành lập Bản đồ Địa Chính khu vực Xã Xuân Lâm, Huyện Nam Đàn, Tỉnh Nghệ An trên trạm xử lý ảnh số của hãng INTERGRAPH 38

Kết luận và kiến nghị

Lời mở đầu

Hiện nay cùng với sự phát triển nhanh của nền kinh tế nói chung và lĩnh vực công nghệ thông tin nói riêng thì việc thành lập bản đồ dới sự trợ giúp của máy tính để quản lý nền kinh tế và nguồn tài nguyên là một xu hớng mới đang đợc đa vào sử dụng rộng rãi

Thực hiện nhiệm vụ của nhà nớc về việc thành lập Bản đồ Địa Chính trên phạm vi lãnh thổ của nớc ta đang đặt ra rất cấp bách Tìm kiếm một công nghệ thành lập Bản đồ Địa Chính hợp lý là trách nhiệm của các nhà khoa học trắc địa Bản

đồ Thập kỷ qua ngời ta đã sử dụng ảnh hàng không trong việc thành lập Bản đồ Địa hình ở nuớc ta, với trào lu phát triển công nghệ thông tin hiện nay chúng ta bắt đầu thử nghiệm ảnh hàng không và Công nghệ thông tin để thành lập Bản đồ Địa Chính các loại tỉ lệ và đã nhận đợc các kết quả rất khả quan Thành lập bản đồ Địa chính dựa trên ảnh hàng không ngày nay đợc tự động hoá cao, có thể sử dụng ảnh hàng không để xây dựng bản đồ tỷ lệ lớn, nhỏ trên bản đồ có thể xác định đợc các yếu tố

địa hình, địa vật một cách khách quan Ngoài ra trên phim ảnh chụp đợc các đối ợng nh ranh giới thửa đất, hệ thống mơng máng hiện rất rõ Do vậy việc sử dụng ảnh hàng không để thành lập bản đồ Địa chính là hoàn toàn có thể thực hiện đợc

t-ứng dụng phơng pháp đo ảnh hàng không sẽ tăng hiệu quả kinh tế, đo đạc tất cả các đối tợng mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với chúng, giảm đợc khối l-ợng công việc ngoài trời, tránh ảnh hởng của thời tiết tới công tác thi công

Do những u điểm của ảnh hàng không mà việc ứng dụng của nó để thành lập nên bản đồ Địa chính là hoàn toàn có thể, đáp ứng đợc yêu cầu của thực tiễn Do vậy trên cơ sở thực tiễn, nhận thức đợc tầm quan trọng của công tác thành lập Bản

đồ Địa chính bằng ảnh hàng không tôi đã thực hiện đề tài:

“Khảo sát các quy trình công nghệ thành lập Bản đồ Địa chính bằng ảnh hàng không”

Thực hiện đề tài nhằm mục đích tìm kiếm một quy trình công nghệ thành lập Bản đồ Địa Chính tối u phù hợp với thực tế sản xuất

Chơng 1

Nội dung cơ bản của bản đồ Địa chính.

1.1 Khái niệm bản đồ Địa chính.

Bản đồ Địa chính là bản đồ chuyên ngành về đất đai, trên bản đồ thể hiện chính xác vị trí, ranh giới, diện tích và một số thông tin địa chính khác của từng thửa

đất, từng vùng đất trong một đơn vị hành chính, địa phơng nhất định

Bản đồ Địa chính là tài liệu cơ bản nhất của bộ hồ sơ địa chính, mang tính chất pháp lý cao phục vụ quản lý chặt chẽ đất đai đến từng thửa đất, từng chủ sử dụng đất

Bản đồ Địa chính đợc thể hiện ở hai dạng là bản đồ vẽ trên giấy và bản đồ số

lu trong máy tính

1.2 Cơ sở toán học của bản đồ Địa chính

Bản đồ Địa Chính có tỷ lệ từ 1:200 đến 1:25.000 đợc thành lập trên múi chiếu

30 trên mặt phẳng chiếu hình và trong hệ toạ độ , độ cao Nhà nớc hiện hành Điểm gốc hệ độ cao là độ cao của điểm độ cao gốc ở Hòn Dấu, Hải Phòng

Lới khống chế toạ độ đo vẽ bản đồ Địa chính gồm:

- Lới toạ độ Nhà nớc hạng I, II, III, IV

- Lới toạ độ địa chính cơ sở tơng đơng lới toạ độ Nhà nớc hạng III)

- Lới toạ độ địa chính cấp I, II

Trên cơ sở các mạng lới khống chế toạ độ trên, phát triển lới đo vẽ gồm:

- Lới tam giác nhỏ, đờng truyền kinh vĩ cấp I, II

Lới khống chế độ cao để đo vẽ bản đồ gồm:

- Lới độ cao Nhà nớc hạng I, II, III, IV

- Lới độ cao kỹ thuật

- Lới độ cao đo vẽ

I Yêu cầu độ chính xác bản đồ là yếu tố quan trọng để chọn tỷ lệ bản đồ

Muốn thể hiện diện tích đến dm2, m2 thì chọn tỷ lệ 1/200 ữ 1/500. Nếu chỉ cần

tính diện tích chính xác chục mét vuông thì vẽ bản đồ tỷ lệ 1/5000.

Khả năng kinh tế, kỹ thuật của đơn vị là yếu tố cần tính đến vì đo vẽ tỷ lệ càng lớn thì chi phí càng lớn

Loại đất Khu vực đo vẽ Tỷ lệ bản đồ

Đất nông nghiệp Đồng bằng Nam Bộ 1:5000; 1:2000

Đồng bằng Bắc Bộ 1: 2000; 1:1000

Thị xã, thị trấn 1:500 Đô thị lớn 1:500; 1:200

1.4 Ph ơng pháp chia mảnh của bản đồ Địa chính.

Việc chia mảnh bản đồ Địa chính dựa theo lới ô vuông của hệ toạ độ vuông góc phẳng

Trớc hết ta xác định 4 góc của hình chữ nhật có toạ độ chẵn km bao kín toàn

bộ ranh giới hành chính của tỉnh hoặc thành phố làm giới hạn chia mảnh bản đồ tỷ

lệ 1:5000 Các tờ bản đồ tỷ lệ lớn hơn sẽ đợc chia nhỏ từ tờ bản đồ 1:5000

Bản đồ tỷ lệ 1:5000: Dựa theo hình chữ nhật giới hạn khu đo, từ góc Tây –

Bắc chia khu đo thành các ô vuông kích thớc thực tế 3x3 km Mỗi ô vuông tơng ứng với tờ bản đồ tỷ lệ 1:5000, kích thớc bản vẽ 60 x60 cm, diện tích đo vẽ 900ha Số liệu tờ bản đồ 1: 5000 gồm 6 chữ số, 3 số đầu là số chẵn km toạ độ X, 3 số sau là số chẵn km toạ độ Y của điểm góc Tây Bắc của tờ bản đồ

Bản đồ tỷ lệ 1: 2000: Lấy tờ bản đồ 1: 5000 làm cơ sở để chia thành 9, ký

Bản đồ tỷ lệ 1: 200: Lấy tờ 1: 2000 chia làm 100 tờ và thêm các ký hiệu chữ

ảrập từ 1:100 vào sau ký hiệu tờ bản đồ cơ sở 1: 2000

1:5000 Khu đo 60 x 60 3000 x 3000 900 331.502

1:2000 1: 5000 50 x 50 1000 x 1000 100 1 ữ 9 331.502-91:1000 1:2000 50 x 50 250 x 250 25 A,B,C, D 331.502-9-D1: 500 1:1000 50x50 250x250 6,25 a, b, c, d 331.502-9-D-b1: 200 1:2000 50x50 100x100 1 1ữ100 331.502-9-D-

b-100

1.5 L ới khống chế các cấp

a Lới khống chế cơ sở.

Lới toạ độ địa chính cơ sở đợc phát triển từ các điểm toạ độ Nhà nớc hạng I,

II, III Hiện nay lới này đang đợc đo bằng công nghệ định vị GPS toàn cầu cho độ

chính xác cao, tơng đơng với độ chính xác hạng III Nhà nớc, kích thớc, quy định mốc lới tam giác hạng III Nhà nớc.

* Độ cao các điểm địa chính cơ sở xác định bằng thuỷ chuẩn hạng IV

* Yêu cầu về vị trí điểm

Các điểm cơ sở phải chọn vị trí thuận lợi cho việc chôn mốc dựng tiêu, thông hớng, phát triển các lới cấp thấp hơn, chọn nơi có tình hình địa chất ổn định Tận dụng những đỉnh cao các công trình kiên cố

b Lới địa hình cấp I, cấp II.

Lới toạ độ Địa chính cấp I, II là lới toạ độ khu vực, nhằm tăng dày điểm khống chế trắc địa và là cơ sở để phát triển lới đo vẽ

Mật độ điểm toạ độ địa chính cấp I đảm bảo 3km2/1 điểm với đồng bằng và 5km2/1 điểm với vùng núi

Mật độ điểm toạ độ địa chính cấp II phải đảm bảo từ 0,7 đến 1km2 có 1 điểm.Lới toạ độ địa chính đợc bố trí theo mạng lới tam giác dày đặc

Các chỉ tiêu kỹ thuật lới địa chính cấp I, II.

N0 Các yếu tố đặc trng Cấp I Cấp II

1 Số lợng ∆ giữa hai cạnh đáy 10 10

2 - Chiều dài cạnh tam tác

c Lới khống chế đo vẽ khi lập bản đồ địa chính bằng ảnh hàng không.

Thông thờng lới đo vẽ đợc phát triển từ lới khống chế cơ sở hoặc lới địa chính cấp I, cấp II

II Nhng với việc thành lập bằng ảnh hàng không công tác đo nối khống

chế có đặc thù riêng Trên cơ sở lới khống chế cơ sở (đo GPS) ta tiến hành đo nối khống chế ảnh theo yêu cầu của công việc đo vẽ trong phòng Nếu lập bản đồ địa chính bằng ảnh đơn thì trên mỗi tấm ảnh cần 4 điểm ở 4 góc:

Nếu lập bản đồ địa chính bằng cặp ảnh lập thể thì mỗi mô hình cần 3 điểm:

Những điểm này có thể tăng dày ngoại nghiệp hoặc tăng dày nội nghiệp

Để phục vụ cho công tác tăng dày nội nghiệp hoặc để phát triển dày đặc cơ

sở đo vẽ Trớc hết tiến hành công tác đo nối khoảng ảnh Các điểm này gọi là: “điểm khống chế ngoại nghiệp”

III Nên tăng dày nội nghiệp theo hình tuyến

Các điểm phía dới dùng chung cho cả tuyến bay tiếp khoảng cách giữa các

điểm tính theo công thức Rukov:

35 3 5 n K b 35 , 0

T : Điểm khống chế độ cao.

Các điểm khống chế ngoại nghiệp đợc chọn là những điểm địa vật.rõ nét trên

ảnh Thực tế ở các nớc ngời ta thờng đánh dấu mốc để đảm bảo tiêu chuẩn về sơ đồ

và độ chính xác đo vẽ

Độ chính xác các điểm khống chế ngoại nghiệp này tơng đơng với điểm địa chính cấp I, II Công tác đo nối thực hiện theo quy định, quy phạm

1.6 Các nội dung cơ bản của bản đồ địa chính

1.6.1 Yếu tố cơ bản của bản đồ Địa Chính

Bản đồ Địa chính đợc sử dụng trong quản lý đất đai, là bộ bản đồ biên tập riêng cho từng đơn vị hành chính cơ sở xã, phờng, mỗi tờ bản đồ có thể gồm nhiều

tờ bản đồ ghép lại Để đảm bảo tính thống nhất tránh nhầm lẫn và dễ dàng vận dụng trong quá trình thành lập, sử dụng bản đồ, quản lý đất đai, ta cần hiểu rõ bản chất một số yếu tố cơ bản của Bản đồ Địa chính và các yếu tố tham chiếu phụ trợ của chúng

Yếu tố điểm: Điểm là một vị trí đợc đánh dấu ở thực địa bằng dấu mốc đặc

biệt Trong thực tế đó là các điểm trắc địa, các điểm đặc trng trên đờng biên thửa

đất, các điểm đặc trng của bề mặt địa hình Trong Địa chính cần quản lí dấu mốc thể hiện điểm ở thực địa và toạ độ của chúng

Yếu tố đờng: Đó là các đoạn thẳng, đờng thẳng, đờng cong nối giữa các điểm

trên thực địa Đối với đoạn thẳng cần xác định hai điểm đầu và cuối, từ toạ độ có thể tính ra chiều dài và phơng vị của đoạn thẳng Đối với đờng gấp khúc cần quản lý các

đIiểm đặc trng của nó Các đờng cong có dạng hình học cơ bản cần quản lý các yếu

tố đặc trng

Thửa đất: Là yếu tố cơ bản của đất đai và tồn tại ở thực địa, có diện tích xác

định đợc giới hạn bởi các đờng bao khép kín, thuộc một chủ sở hữu hoặc một chủ sử dụng nhất định Trong mỗi thửa đất có thể có một hoặc một số loại đât Đờng ranhgiới thửa đất ở thực địa có thể là thửa đất, bờ ruộng, tờng xây, hang rào cây…Các yếu tố đặc trng của thửa đất là các điểm góc thửa, chiều dài các cạnh thửa và diện tích của nó

Thửa đất phụ hay đơn vị phụ tính thuế đất đợc sử dụng khi trên cùng một thửa đất có các phần đựoc sử dụng cho cho các mục đích khác nhau, trồng cây khác nhau và mức tính thuế khác nhau

Lô đất là vùng đất có thể gồm 1 hoặc nhiều thửa đất Thông thờng lô đất đợc

giới hạn bởi các con đờng, kênh mơng, sông ngòi Đất đai đợc chia lô theo điều kiện Địa lý nh có cùng độ cao, độ dốc, theo điều kiện giao thông, thuỷ lợi, theo mục

đích sử dụng hay cùng loại cây trồng

Khu đất, xứ đồng: Đó là các vùng đất gồm nhiều thửa đất, nhiều lô đất Khu

đất và xứ đồng thờng có tên gọi riêng và đợc đặt từ lâu đời

Thôn, bản , xóm, ấp: Đó là các cụm dân c tạo thành một cộng đồng ngời cùng sống

và lao động sản xuất, trên một vùng đất các cụm đân c thờng có sự cấu kết mạnh về các yếu tố dân tộc, tôn giáo, nhgề nghiệp

Xã, phờng là đơn vị hành chính cơ sở gồm nhiều thôn, bản hoặc đờng phố Đó

là đơn vị hành chính có đầy đủ các tổ chức quyền lực để thực hiện chức năng quản

lý nhà nớc một cách toàn diện đối với các hoạt động về kinh tế, chính trị, văn hoá,

xã hội trong phạm vi lãnh thổ của mình Thông thờng BĐĐC đợc đo vẽ và biên tập theo đơn vị hành chính cơ sở xã, phờng để sử dụng trong quá trình quản lý đất đai.

1.6.2 Nội dung của Bản đồ địa chính

Bản đồ địa chính là tài liệu chủ yếu trong bộ hồ sơ Địa chính vì vậy trên bản

đồ phải thể hiện đầy đủ các yếu tố đáp ứng nhu cầu quản lý đất đai

Điểm khống chế toạ độ và độ cao:

Trên bản đồ cần thể hiện đầy đủ các điểm khống chế toạ độ và độ cao nhà

n-ớc các cấp, lới tọa độ Địa chính cấp I, cấp II và các điểm khống chế đo vẽ có chôn mốc để sử dụng lâu dài Đây là yếu tố dạng điểm cần thể hiện chính xác đến 0.1 mm trên bản đồ

Địa giới hành chính các cấp:

Cần thể hiện chính xác đờng địa giới quốc gia, địa giới hành chính các cấp Tỉnh, huyện, xã, các mốc hành chính, các điểm ngoặt của đờng địa giới Khi đờng

địa giới cấp thấp trùng với đờng địa giới cấp cao hơn thì biểu thị đờng địa giới cấp cao Các đờng địa giới phải phù hợp với hồ sơ địa giới đang đợc lu trữ trong cơ quan nhà nớc

Ranh giới thửa đất:

Thửa đất là yếu tố cơ bản của BĐĐC Ranh giới thửa đất thể hiện trên bản đồ bằng đờng viền khép kín dạng đờng gấp khúc hoặc đờng cong Để xác định thửa đất cần đo vẽ chính xác các điểm đặc trng trên đờng ranh giới của nó nh điểm góc thửa,

điểm ngoặt, điểm cong của đờng biên Đối với mỗi thửa đất trên bản đồ còn phải sử dụng 3 yếu tố: số thứ tự thửa, diện tích và phân loại đất theo mục đích sử dụng

Ranh giới sử dụng đất:

Trên bản đồ thể hiện ranh giới các khu dân c, ranh giới sử dụng đất của các doanh nghiệp, các tổ chức xã hội, doanh trại quân đội

Hệ thống giao thông:

Cần thể hiện tất cả các loại đờng sắt, đờng bộ đờng trong làng, ngoài đồng, ờng phố, ngõ phố đo vẽ chính xác vị trí tim đờng, mặt đờng, chỉ giới đờng, các công trình cầu cống trên đờng và tính chất con đờng Giới hạn thể hiện hệ thống giao thông là chân đờng, đờng có độ rộng lớn hơn 0.5mm thì vẽ 2 nét, nếu độ rộng nhỏ hơn 0.5mm thì vẽ một nét và ghi chú độ rộng

đ-Mạng lới thuỷ văn :

Thể hiện hệ thống sông ngòi, kênh mơng, ao hồ đo vẽ theo mức nớc cao nhất hoặc mức nớc tại thời điểm đo vẽ Độ rộng kênh mơng lớn hơn 0.5mm thì vẽ 2 nét, nếu độ rộng nhỏ hơn 0.5mm thì vẽ một nét theo tim đờng Khi đo vẽ trong các

khu dân c phải đo vẽ chính xác các rãnh thoát nớc công cộng, sông ngòi, kênh mơng cần phải ghi chú riêng và hớng nớc chảy.

Dáng đất:

Khi vẽ bản đồ ở vùng có địa hình phức tạp còn phải thể hiện dáng đất bằng đờng

đồng mức hoặc ghi chú độ cao

1.7 Yêu cầu độ chính xác của bản đồ địa chính:

Bản đồ địa chính đã thành lập cần phải đánh giá chất lợng để đa vào sử dụng

Do đó căn cứ từ cơ sở lý luận, ngời ta đa ra những chỉ tiêu mang tính pháp lý

Sai số trung phơng về vị trí mặt phẳng của điểm khống chế đo vẽ mặt phẳng sau bình sai so với điểm khống chế toạ độ Nhà nớc gần nhất không quá 0,1mm tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập, ở vùng ẩn khuất sai số nói trên không quá 0,15mm

Sai số chuyển điểm góc khung bản đồ, giao điểm của lới km các điểm trắc

địa, các điểm có toạ độ khác trên bản đồ địa chính không vợt quá 0,1mm

Sai số trung bình về độ cao đờng bình độ, độ cao của điểm đặc trng địa hình,

độ cao của điểm ghi chú biểu thị trên bản đồ địa chính so với độ cao của điểm khống chế độ cao ngoại nghiệp gần nhất không quá 1/3 khoảng cao đều đờng bình

độ cơ bản ở vùng đồi núi, núi cao, vùng ẩn khuất

Sai số giới hạn tơng hỗ giữa các ranh giới thửa đất, giữa các điểm trên cùng ranh giới thửa, sai số độ dài cạnh thửa đất khi đo kiểm tra không vợt quá 0,4mm trên BĐĐC

Nh vậy cơ sở để đánh giá độ chính xác của BĐĐC ngoài thực địa có thể gồm các nội dung sau:

a Đánh giá độ chính xác của bản đồ địa chính.

Cứ mỗi mảnh bản đồ, đo kiểm tra xác định toạ độ, độ cao từ 5 – 8 điểm rõ nét rồi so sánh với toạ độ lấy trực tiếp trên ảnh

+ Sai số về toạ độ δ, y < 0,5mm x M (M: Mẫu số tỉ lệ bản đồ)

+ Sai số về độ cao δh < 0,7 mm x M (Đối với địa vật không rõ nét)

b Kiểm tra độ chính xác của BĐĐC

Đo trực tiếp trên mỗi mảnh bản đồ từ 8 – 10 cạnh của các ô thửa đất khác nhau và so sánh với chiều dài cạnh của các ô thửa đó lấy trực tiếp trên bản đồ, hiệu

độ dài cạnh giữa 2 số liệu yêu cầu:

δD < 0,4mm.xM

c Kiểm tra sai số tiếp bên giữa các mảnh của bản đồ địa chính.

Trong trờng hợp bản đồ đợc lập bằng phơng pháp ảnh đơn, giữa các mảnh bản đồ cần kiểm tra sai số tiếp biên giữa các địa vật rõ nét trên ảnh không vợt quá 0,6mm

Trờng hợp với bản đồ trực ảnh, do nắn ảnh đồng thời từ nhiều tấm ảnh nên thực tế sai số tiếp biên giữa các mảnh bản đồ trong khối là không đáng kể ở đây chỉ còn tồn tại sai số do độ co giãn của giấy ảnh và sai số tồn tại của điểm khống chế

ảnh gây nên Nh vậy có thể nói rằng sai số tiếp biên là không đáng kể

Tuy nhiên, cần phải kiểm tra sai số tiếp biên giữa các mảnh bản đồ nằm trên ranh giới 2 khối kề nhau ở biên tồn tại sai số của từng khối Sai số này đối với các

địa vật rõ nét trên ảnh cũng phải < ± 0,6 mm.xM

Ch¬ng 2 C¬ së lý thuyÕt cña ¶nh hµng kh«ng

2.1 Lý thuyết về ảnh đơn.

2.1.1 Hệ toạ độ

Để xác định các mối quan hệ chiếu hình tơng ứng các đại lợng đo trên ảnh và

trên thực địa hoặc trên mô hình cần phải có các hệ toạ độ xác định không gian tơng

ứng Trong đo ảnh, các hệ toạ độ thờng dùng nh sau:

A.Trong không gian ảnh

1 Hệ toạ độ mặt phẳng ảnh.

Thông thờng trên các ảnh đo đều có in ảnh của

các mấu khung ép phim của máy chụp ảnh

VI Hệ tọa độ mặt phẳng ảnh đợc định nghĩa nh sau:

+ Trục toạ độ x của hệ toạ độ mặt phẳng ảnh trùng với đờng nối của 2 mấu

khung trái và phải

+ Trục y (đối với ảnh hàng không), hoặc trục z (đối với ảnh mặt đất) của hệ

toạ độ trùng với đờng nối của 2 mấu khung trên và dới của ảnh

VIINh vậy, một điểm bất kỳ trên mặt phẳng ảnh sẽ đợc xác định bởi các toạ độ x, y

của ảnh

2 Hệ toạ độ không gian ảnh:

VIIIGốc toạ độ trùng với tâm chiếu hình S

IX Trục z thẳng với tia chiếu chính

X Trục x, y song song với với trục x, y trong ảnh

XIToạ độ 1 điểm a trong Sxyz là: (x, y, -fk)

B Trong không gian vật

XII1 Hệ toạ độ trắc địa: (Thông thờng đây là hệ toạ độ mang góc Gauss).

Gốc toạ độ nằm ở giao điểm của kinh tuyến Trung ơng này của múi chiếu với

đợc xích đạo

Vị trí của một điểm bất kỳ trong hệ toạ độ trắc địa đợc xác định bằng vecto:

RG = XGi + YGj + ZGk ((i, j, k là các vécto đơn vị trên các trục toạ độ tơng ứng)

2 Hệ toạ độ đo ảnh:

Đây là một hệ toạ độ trung gian trong không gian vật, nhằm phục vụ cho việc

xác định mối quan hệ giữa điểm ảnh và điểm vật tơng ứng trên mô hình

x

fk

a

Ax

xy

y0

XG

Đường xích đạo

YG

OG

Gốc toạ độ đợc chọn tuỳ ý: thờng trùng với điểm tâm chiếu hoặc 1 điểm địa vật bất kỳ.

XIIICác trục toạ độ cũng đợc chọn nh ý nhng phải đảm bảo tính vuông góc

3 Hệ toạ độ địa tâm: Dùng khi giải bài toán đo ảnh.

XIVGốc: Tâm quả đất

XVIIx0: y0: Toạ độ điểm chỉnh ảnh

XVIIIfK: tiêu cự máy ảnh

Đây là những yếu tố hình học xác định vị trí không gian của tâm chụp S đối với mặt phẳng ảnh nhằm phục hồi lại chùm tia của phép chiếu xuyên tâm khi chụp ảnh

t: góc kẹp giữa trục toạ độ XG và hớng chụp VV

α: Góc nghiêng của ảnh: góc kẹp giữa trục quang

chính S0 so với đờng dây dọi qua tâm S

ω: Góc nghiêng ngang của ảnh, tức là góc kẹp

giữa tia sáng chính S0 với hình chiếu của nó

trên OYGZG

χ: Góc xoay của tấm ảnh

2.1.3 Mối quan hệ giữa toạ độ mặt

phẳng ảnh và hệ toạ độ không gian đo ảnh

xo

y0

fKS

x

y

xy

ωϕ

x

V

Vχ

Để xác định đợc mối quan hệ này ngời ta

tiến hành 3 phép quay α, ω, χ để hệ sxyz trùng

với hệ SXYZ, hai hệ này là 2 hệ vuông góc

X’, Y’, Z’: là toạ độ không gian của điểm ảnh

x, y: là toạ độ của điểm trên mặt phẳng ảnh

ai, bi, ci: là các cosin chỉ hớng

XXISau 3 phép quay kết quả nhận đợc ma trận xoay là tích của 3 ma trận:

XXII

XXIIIA = Aα.Aω.Aχ = a1 a2 a3

b1 b2 b3

c1 c2 c3

ai, bi, ci: là hàm số các yếu tố định hớng ngoài: α, ω, χ

2.1.4 Mối quan hệ của điểm trên thực địa và trên ảnh

'

')

(X-XYs)

Z

X Z Z

S S

−

−

− +

−

−

− +

f b ) y y ( b ) x x ( b ).

Z Z

(

Y

Y

f c ) y y ( c ) x x ( c

f a ) y y ( a ) x x ( a ).

Z Z (

X

X

3 0 2

0 1

3 0 2

0 1

S S

3 0 2

0 1

3 0 2

0 1

S S

trong thực tế đôi khi cần phải giải bài toán ngợc Ta chỉ cần chứng minh tơng tự và viết đợc công thức:

− +

−

− +

− +

− +

−

− +

− +

) Z Z ( c ) Y Y ( b ) X X ( a f

y

y

) Z Z ( c ) Y Y ( b ) X X ( a

) Z Z ( c ) Y Y ( b ) X X ( a f

x

x

S 3

S 2

S 2

S 3

S 3

S 3

o

S 3

S 2

S 2

S 1

S 1

S 1

chiếu cùng tên đi qua B gọi là mặt

phẳng đáy, mặt phẳng đi qua điểm

Do chụp cùng 1 loại máy ảnh nên 3 yếu tố định hớng trong là nh nhau

Do vậy khi định hớng cặp ảnh sử dụng 15 số liệu: 3 số liệu định hớng trong

và 12 số liệu định hớng ngoài

S2A

a2

P1

a1

S1

P2

2.2.2 Quan hệ toạ độ điểm trên ảnh.

Điểm M đợc xác định trong hệ thống toạ độ:

S2, X2, Y2, Z2 hệ này song song với hệ S1, X1, Y1, Z1 đợc xác định bởi véctơ

' 2

' 2

Z Y X

Véctơ '

2

R và SM đồng phơng  '

2 0

' 2

' 2 0

R R R R

0 R ).

R R (

' 2

'

1 R R R R

.

Công thức (1) (2) biểu thị mối quan hệ toán học đối với cặp ảnh dới dạng véctơ

' R

Để biểu thị quan hệ này dới dạng toạ độ ta chiếu các véctơ này lên các trục

toạ độ ta có:

' 1

' 1

' 1

Z N Z

Y N Y

X N X

' 2

' 1

' 2 0

' 2 '

2

' 1

' 2

' 1

' 2 0

' 2 0 ' 2

' 1

'

2

0

Y Y Y X

X Y Y X Z X X Z

Z X X Z Y Z Z

Y

Y Z Z

'

0

'

0, Y , Z

X = Toạ độ của điểm S2 trong hệ S1,X1, Y1, Z1

Để xác định toạ độ của một điểm địa vật bất kỳ, cần thiết xây dựng mô hình lập thể hình học Công việc này gọi là bài toán định hớng tơng đối cặp ảnh, tức là thực hiện điều kiện giao nhau của các cặp tia chiếu cùng tên Đó là điều kiện đồng phẳng của 3 véc tơ '

2

' 1

o, R , R

R đồng phẳng do đó

0 )

' 2

'

2

' 1

' 1

'

1

Z Y X

Z Y X

0 0 B

= 0 (1)với hệ thống yếu tố định hớng tơng đối của hệ tọa độ mô hình phụ thuộc ta có:

R0

' 2

'

2

' 1

' 1

'

1

0 0 0

Z Y X

Z Y X

Z Y X

= 0 (2)

Phơng trình định hớng tơng đối, ứng với hệ thống 1 ta có phơng trình:

0 Y Z Z

2

' 1

'

1Y Z

X là toạ độ trên a1 trong hệ S1, X, Y, Z

' 2

' 2

' 2

' 1

' 2

' 2

' 2

' 1

' 20

' 10

' 2

' 1

' 20

' 20

' 10

' 10

' 2

' 2

' 2

' 1

χαχαδωχαχ

Đặt ( , , , , ' )

20

' 20

' 20

' 10

' 10

Ta có: δα + δ + δα + δω + δ ' +  = ν

2

' 2

' 2

' 1

Nếu nh số lợng điểm lớn hơn 5 thì giải theo phơng pháp số bình phơng nhỏ nhất

Giả sử các tấm ảnh bằng, góc các yếu tố định hớng ngoài nhỏ thì (5) có thể

đơn giản có dạng:

0 q x

x f

y y f f

y x f

y

2 2

' 1 1

' 2 1 1 '

2 1 2 ' 1 1

−

q = y1 – y2: Thị sai dọc của điểm ảnh, phơng trình â là cơ sở của công tác

định hớng tơng đối căng thẳng trên máy toàn năng, theo phơng án độc lập ứng với

hệ thống 1

ứng với hệ thống 2 từ (2) ta biến đổi nh sau:

Chia hàng thứ nhất cho χ0 ta có: 0

Z Y

X

Z '

Y X

τ cos

υ tg τ tg 1

' 2

' 2

' 2

' 1 1

'

Bởi vì tấm ảnh lấy ảnh trái làm gốc nên:

X

f - y

x

τ cos

υ tg τ tg 1

' 2

' 2

' 2

1 1

Quá trình tuyến tính hoá và giải hệ thống nh hệ thống 1 Nếu các yếu tố góc

định hớng nhỏ sẽ có:

0 q X

f

y f f

y P f

y

2 1 2

∆ χ + υ +

Khi thực hiện điều kiện giao nhau của các tia chiếu cùng tên thì ta nhận đợc mô hình lập thể

Mô hình này tồn tại khách quan và chỉ phụ thuộc vào đờng đáy chiếu b

Công tác định hớng tơng đối cặp ảnh trên máy toàn năng cũng nh trên trạm

ảnh số

Bản chất là loại trừ thị sai dọc tại 6 điểm chuẩn

2.2.3 Bài toán định h ớng tuyệt đối mô hình

Khi định hớng tơng đối cặp ảnh, chúng ta có thể tạo đợc mô hình không gian

ảnh Tỷ lệ mô hình mới đợc xây dựng chỉ là tỷ lệ gần đúng Để vẽ đợc địa vật trong bản đồ chúng ta phải thực hiện ba phép tính sau:

1 Xác định tỷ lệ mô hình

2 Định hớng mô hình trong mặt phẳng ngang (xác định phơng vị của hớng)

3 Cân bằng mô hình sao cho các mặt phẳng tơng ứng trong mô hình và bề mặt

địa hình song song với nhau tức là quan hệ về độ cao của chúng cũng phải phù hợp với thực tế Tức là xác định mô hình trong hệ toạ độ trắc địa

Để giải bài toán định hớng tuyệt đối mô hình cần có:

ai, bi, ci: là các cosin chỉ hớng và là hàm của các góc ξ, η, θ Nh vậy cứ một

điểm ta lập đợc 3 phơng trình với 7 ẩn số, do đó để giải bài toán ta cần chọn trên mô hình ít nhất là 3 điểm Thông thờng chọn 4 điểm để kiểm tra

Toạ độ X, Y, Z của 4 điểm này thờng nhận đợc bằng phơng pháp tăng dày nội nghiệp.

2.3 Lý thuyết về ảnh số:

Trong phơng pháp đo ảnh thì ảnh số là một phơng thức quan trọng và có hiệu quả cao trong việc giải quyết các nhiệm vụ đo ảnh, nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm để có ảnh tơng tự hoặc bằng hệ thống quét ảnh để có ảnh số

2.3.1 Khái niệm và nội dung của ảnh số

+ Khái niệm:

• Một ảnh số là một ma trận giá trị độ xám có m cột, n hàng

• Các phần tử của ma trận ảnh số là những điểm ảnh rời rạc với toạ độ của

nó đợc xác định bằng một số nguyên dơng nằm giữa (1ữm) (cột) và (1 ữ n) (hàng), tức là:

1 < x < m

1 < y < n

Các phần tử của ảnh gọi là các pixel Mỗi điểm ảnh tơng ứng với một pixel

đ-ợc mô tả bằng hàm số ảnh với các biến toạ độ điểm ảnh (x, y) và giá trị độ xám của

nó (D) nh sau:

f = (x, y, D)

với các giá trị hàm đợc giới hạn trong phạm vi các số nguyên dơng:

0 < f (x, y, D) < fmax

trong đó: f: Là lợng thông tin tối đa đợc lu trữ: fmax = 256 = 28

Nếu mô tả bằnh ảnh màu thì mỗi thành phần mầu cơ bản đỏ (R), xanh lục (G), xanh (Blue) của ảnh sẽ đợc biểu diễn bởi các hàm số ảnh thành phần

) Sb

= Dr, Dy, Db: Giá trị độ xám của 3 màu red, green, blue

Để có thể xử lý ảnh trên máy tính, các giá trị độ xám thành phần và các biến toạ độ mặt phẳng của điểm ảnh sẽ đợc số hoá thành tín hiệu rời rạc hay gọi là lợng tử hoá

ở (a) các điểm cách nhau 1 khoảng cách là a Việc tìm các thuật toán xử lý

ảnh thành các điểm rời rạc có vị trí (x, y) Các giá trị xám tơng tự của ảnh cũng phải

đợc rời rạc hoá, “Sự chuyển đổi từ cách mô tả liên tục sang mô tả rời rạc của ảnh gọi

là lợng tử hoá” Quá trình lợng tử hoá ảnh liên quan đến việc lợng tử hoá độ phân giải theo vị trí toạ độ (x, y) của điểm ảnh I (x, y) và lợng tử hoá giá trị độ xám của phần tử ảnh (pixel)

+ Giá trị độ xám:

Giá trị độ xám của một ảnh có thể giải thích nh là biến ngẫu nhiêm 1 chiều Giá trị xám hay còn gọi là mức xám là kết quả sự mã hoá tơng ứng một cờng độ sáng của một điểm ảnh với một giá trị số Đó là kết quả của quá trình lợng tử hoá Các mã hoá thờng dùng là 16, 32, 64 mức Mã hoá 256 mức là thông dụng nhất (8 bít)

Trên đây là cơ sở lý luận về ảnh số ảnh số nhận đợc từ ảnh tơng tự thông qua công đoạn quét và là t liệu chủ yếu trong lĩnh vực tự động hoá của công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh hàng không Hiện nay ở ta đã có một số xí nghiệp “ảnh số” trang bị các trạm ảnh số của hãng Intergraph và Ucơraina Nhờ đó mà trong vài năm gần đây việc thành lập bản đồ địa chính các loại tỷ lệ đã đẩy nhanh tiến độ công việc và triển vọng nhanh chóng hoàn thành kế hoạch Nhà nớc giao cho

Chơng 3 quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính

Đánh dấu mốc vừa đảm bảo độ chính xác nâng cao hiệu quả của phơng pháp

và quyết định khả năng thực thi của công nghệ

+ Chụp ảnh hàng không:

Đây là công đoạn tiếp theo có ý nghĩa lớn đến độ chính xác và tính kinh tế:

ảnh phục vụ cho việc lập bản đồ địa chính phải mới, chọn tỷ lệ chụp ảnh cho phù hợp

Thiết kế tổ chứcChôn mốc đánh dấuChụp ảnh hàng không

Đo nối khống chếTăng dày

Đối soát, điều vẽ, thống kê các yếu tố ĐC

Đo vẽ trên máy toàn năng

Tính toán diện tích, lập bảng thống kê diện tích

Thanh vẽ

Điều quan trọng trong chụp ảnh hàng không là xác định đợc độ cao bay và tiêu cự của máy chụp, chiều cao bay chụp phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, nhng yếu

tố quan trọng nhất là phải đảm bảo độ chính xác Muốn đảm bảo độ chính xác phải tính độ cao bay chụp theo công thức:

h P

P

∆ δ

=

Trong đó: P: Thị sai ngang

δh: SSTP xác định độ cao các điểm ghi chú trên bản đồ

δ∆P: Sai số trung bình đo hiệu thị sai ngang

+ δh: Phụ thuộc vào độ chính xác của bản đồ cần thành lập

+ δ∆p: Phụ thuộc vào độ chính xác của máy đo và chất lợng phim ảnh

+ Đối với máy loại 1: δ∆P = 0,05mm

+ Đối với máy loại 2: δ∆P = 0,02mm

Tuỳ theo kích thớc tấm ảnh P có giá trị khác nhau

Kết quả tăng dày cho ta toạ độ không gian của tất cả các điểm khống chế ảnh phục vụ cho định hớng tuyệt đối và đo vẽ từng cặp ảnh lập thể

+ Công tác đối soát, điều vẽ và thống kê các yếu tố địa chính

Công tác đối soát, điều vẽ và thống kê các yếu tố địa chính là khâu rất quan trọng

và cần thiết Muốn công đoạn này đạt kết quả cao phải sử dụng t liệu ảnh mới

Phơng pháp đo ảnh lập thể có nhiều u điểm cơ bản Tuy vậy cũng gặp phần nào khó khăn khi thành lập bản đồ tỷ lệ cực lớn, vùng dân c dày đặc và cây cối rậm rạp.

Trong quy trình này các công đoạn đầu tơng tự nh quy trình trên của máy toàn năng Trong công tác tăng dày yêu cầu mỗi ảnh có 4 điểm ở 4 góc, nhằm phục

vụ cho công tác nắn ảnh Trớc đây chủ yếu sử dụng phơng pháp tam giác ảnh mặt phẳng tất nhiên độ chính xác chỉ thể hiện cho việc lập bản đồ địa hình tỷ lệ trung bình và nhỏ Để phục vụ cho mục đích lập bản đồ địa chính, công tác tăng dày phải

sử dụng phơng pháp giải tích

Công tác nắn ảnh nhằm loại trừ ảnh hởng sai số do ảnh nghiêng, hạn chế sai

số do địa hình gây ra và đa tấm ảnh về tỷ lệ bản đồ đã quy định.Sử dụng máy nắn quang cơ để lập bản đồ địa chính cần các máy có hệ số nắn tơng đối lớn chẳng hạn

nh máy ΦTb của Nga có hệ số nắn là 0,6 – 5X

lý bản đồ thì bản đồ hoàn toàn có thể đợc thành lập và lu trữ trên máy vi tính Trong vài năm trở lại đây, công nghệ tơng tự đợc thay thế bằng công nghệ số: bản đồ địa chính đợc thành lập và lu trữ trên máy vi tính Loại bản đồ này khắc phục đợc hầu hết các nhợc điểm của các bản đồ làm bằng công nghệ ảnh tơng tự Đây là công nghệ có hiệu quả nhất về thời gian và kinh phí để thành lập bản đồ địa chính

3.3 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính bằng công nghệ số:

Sơ đồ quy trình công nghệ: ( Hình 3.3 )

3.3.1 Quét phim.

Trên trạm ảnh số nguồn dữ liệu đầu vào yêu cầu phải là ảnh số Quá trình chuyển đổi phim ảnh hàng không (dạng thông tin liên tục) thành tấm ảnh đợc lu trên máy tính dới dạng số là quá trình quét ảnh

Quá trình quét phim ảnh hàng không dạng tơng tự là một quá trình quan trọng trong công nghệ thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số, bởi thông tin trên

ảnh muốn đa vào các bộ xử lý cần thiết phải tiến hành rời rạc hoá, lợng tử hoá các nguồn thông tin nguyên thuỷ trên ảnh hàng không Lợng tử hoá thực chất là số hoá hình ảnh tơng tự thành một ma trận m cột và n dòng

* ả nh số có thể đ ợc tạo ra bằng các ph ơng pháp sau đây:

Phim ảnh hàng khôngQuét phimXây dựng ProjectTăng dàyXây dựng mô hình số địa hìnhNắn ảnh trực giao

Số hoá nội dung BĐĐC

Chỉnh sửa

Đánh số thửa, tính diện tíchBiên tập, hoàn chỉnh BĐĐC

In BĐĐC

Đo nối khống chế

ảnh ngoại nghiệp

Cắt ghép ảnh theo mảnh bản đò, tiếp biên

In bản đồ

ảnh trực giao

Điều vẽ, kiểm tra, đối soát thực địa

ảnh số đợc tạo ra bằng cách quét ảnh hàng không qua các máy quét ảnh có

độ chính xác cao

LVI ảnh số nhận đợc từ các máy ảnh số

Các đặc tính của ảnh số

- Lựa chọn độ phân giải ảnh quét.

Trong khi quét ảnh ngoài việc đảm bảo hình ảnh rõ nét cần phải chọn độ phân giải quét phim sao cho vừa phải đảm bảo độ chính xác đạt yêu cầu của bản đồ cần thành lập vừa có dung lợng file ảnh nhỏ nhất Nh vậy, việc lựa chọn độ phân giải khi quét là một vấn đề quan trọng vừa có ý nghĩa kinh tế lại vừa có ý nghĩa kỹ thuật Để đáp ứng đợc yêu cầu này thì mối liên hệ giữa kích thớc pixel khi quét với

tỷ lệ ảnh chụp và tỷ lệ bản đồ cần thành lập sẽ đợc ớc tính theo công thức sau:

M

M m

Nhng không nên áp dụng công thức này một cách cứng nhắc bởi để đảm bảo

độ chính xác của công tác tăng dày khống chế ảnh không nên chọn độ phân giải lớn hơn 30 àm và cũng không nên quét phim với kích thớc pixel nhỏ hơn 11àm ngay cả khi tấm ảnh đó chụp từ các máy ảnh hiện đại

Cũng từ công thức trên để ý rằng tỷ số Ma/Mb = K chính là hệ số phóng đại của ảnh và nh vậy K x PJ < 100àm = 0,1mm Điều này có nghĩa là phải quét ảnh sao cho khi đa về tỷ lệ bản đồ cần thành lập thì kích thớc pixel không đợc vợt quá 0,1mm nhằm thoả mãn điều kiện là: để xác định hình ảnh rõ nét trên bản đồ thì kích thớc pixel phải nằm trong khoảng từ 0,05 tới 0,1mm/pixel tính theo tỷ lệ bản đồ và cũng là để thoả mãn: giá trị 0,1mm là giới hạn mà mắt ngời có thể nhận biết đợc và giá trị 0,1mm cũng là giá trị nhỏ nhất của các yếu tố thuộc về cơ sở toán học của tỷ

Xây dựng lên cấu trúc hình tháp của ảnh thờng dùng để áp dụng cho các bớc

xử lý ảnh trong các ứng dụng của hệ phần mềm theo nguyên lý khớp ảnh hoặc để tăng tốc độ đọc và hiển thị đồ hoạ Các file ảnh thờng đợc tổ chức thành các cấu trúc hình tháp của ảnh với độ phân giải khác nhau Cấu trúc hình tháp của ảnh là các lớp hình ảnh (các lớp pixel mới) của cùng file ảnh với độ phân giải khác nhau theo một

hệ số phóng đại nhất định (thờng là hệ số 2)

Với phơng pháp tổ chức các cấu trúc hình tháp thì vấn đề đa trị trong lời giải

sẽ đợc giảm thiểu và vùng tìm điểm cùng tên sẽ đợc nới rộng Các lớp pixel trong

cấu trúc này đợc áp dụng từ thô cho tới chính xác, tức là lớp pixel có kích thớc lớn cho tới lớp có kích thớc pixel bé hơn.

Và cấu trúc hình tháp của ảnh đợc áp dụng rộng rãi trong đo vẽ ảnh số ở các công đoạn nh: định hớng, xây dựng mô hình số độ cao và nắn ảnh trực giao

Trên các trạm đo vẽ ảnh số của Intergraph, cấu trúc hình tháp của ảnh đợc tạo

từ menu Overview Utilities của phần mềm imererstion Raster Utility trong đó các tuỳ chọn về phơng pháp tạo Overview và thời điểm cho chơng trình trong máy tính

xử lý Sau khi tạo xong thì các Overview phải đợc kiểm tra lại bằng menu View-Edit Header để phát hiện và chỉnh sửa

Nội dung thông tin của ảnh.

Để mô tả định lợng, nội dung thông tin đợc định nghĩa trong lý thuyết thông tin bằng phơng trình:

i i

P log K P

1 log K

Khi logarit cơ số 2 đợc lựa chọn thì đơn vị của lợng thông tin sẽ là bít, nếu cơ

số e thì đơn vị của I là Nit, nếu cơ số 10 thì đơn vị của I là Hartley

i i

P ln P

1

ln

Với điều kiện là phải lựa chọn đúng giá trị của K

Lợng thông tin trên ảnh có thể suy diễn cùng tần suất h(z) của các bậc xám riêng biệt của biểu đồ giá trị xám Nội dung thông tin trung bình ITB trên điểm ảnh

Giá trị xám của ảnh có thể đợc giải thích nh một biến ngẫu nhiên một chiều

Ta có thể suy diễn các đại lợng đặc trng quan trọng từ phân bố xác suất của giá trị xám đối ứng với từng trờng hợp sau:

- Mặt cắt ngang giá trị xám của ảnh.

Khi khảo sát giá trị xám của một ảnh dọc theo một đờng thẳng khi ấy sẽ nhận

đợc một mặt cắt ngang giá trị xám Từ một mặt cắt ngang (Profile) giá trị xám đó sẽ suy ra những kết luận về trạng thái nền, độ dốc ở cạnh hoặc là tỷ số tín hiệu trên nhiễu Ngoài ra cũng có thể sử dụng để đo đạc các đối tợng khi các đờng thẳng nằm dọc theo đoạn đợc đo của đối tợng

- Biểu đồ cột giá trị xám (Histogram).

Biểu đồ cột giá trị xám (hay gọi là lợc đồ giá trị xám) là một hàm cung cấp tần suất xuất hiện của mỗi mức xám Lợc đồ xám đợc biểu diễn trong một hệ toạ độ

vuông góc XY Trong hệ trục này trục hoành biểu diễn mức xám từ 0 đến 255, trục tung biểu diễn số điểm ảnh cho một mức xám (số điểm ảnh có cùng mức xám).

Biểu đồ cột giá trị xám còn là một phơng tiện trợ giúp quan trọng trong kỹ thuật phân tích ảnh theo phơng pháp thống kê Ngoài ra từ Histogram có thể suy ra tính chất quan trọng của ảnh nh giá trị xám trung bình hoặc độ tản mạn Qua các tác

động lên điểm ảnh, sự phân bố của biểu đồ cột đợc thay đổi theo mục đích và biểu

đồ cột cũnbg trở nên cần thiết để xác định ngỡng thích hợp dùng cho quá trình phân

đoạn, hơn nữa từ biểu đồ cột còn có thể tính đợc các đại lợng đặc trng của một ảnh

Để tính tần xuất giá trị xám hoặc biều đồ cột của một ảnh thì các điểm ảnh riêng biệt của một bậc xám xác định đợc đếm theo tần xuất h(z) đợc tính toán sẽ là một hàm gián đoạn

Khi tiến hành phân tích thống kê một chiều một ảnh, từ phân bố biểu đồ cột tuyệt đối H(z) ta có thể tính toán biểu đồ cột giá trị tơng đối hay là phân bố xác suất h(z), ở đây h(z) là một hàm đợc giới hạn trong khoảng:

0 < h(z) < 1

n

) z ( H )

n: là số các điểm ảnh trong vùng ảnh mà ta khảo sát

Trên biểu đồ cột có: một giá trị xám nhỏ nhất nhất nu và một giá trị xám lớn nhất n0 Khi ấy giá trị trung bình số học của giá trị xám Z đợc tính từ biểu đồ cột giá trị ∑ ( )

.

z

z

` - Kỹ thuật nâng cao chất lợng ảnh.

Trong đo vẽ ảnh số các kỹ thuật thờng hay đợc áp dụng là thu phóng ảnh và nâng cao chất lợng ảnh

- Thu phóng ảnh số.

Để có cái nhìn tổng quan, từ đó đa ra kết luận chung về khu vực đo vẽ và để

có thể xác định toạ độ hàng, cột của một phần hình ảnh trong khu vực cần nghiên cứu, trong khi đó mỗi một file ảnh số lại bao gồm hàng ngàn, hàng vạn số hàng (row) và các cột (columns) của các pixel còn hầu hết các hệ thống xử lý ảnh số hiện nay lại chỉ có thể hiển thị trên màn hình một hình ảnh với kích thớc không lớn hơn 1024x1024 pixel trong một lần Bởi vậy dung lợng file ảnh cần phải thu nhỏ bằng 1/2, 1/4 so với file ảnh nguyên thuỷ

Sự biến đổi thu hình ảnh chỉ còn 25% so với hình ảnh nguyên thuỷ

Ngợc lại muốn giải đoán bằng mắt các đặc trng của khu vực, cũng nh để đo các điểm khống chế ảnh trong định hớng tăng dày đợc chính xác hơn cần sử dụng

kỹ thuật phóng to hình ảnh

Nói tóm lại tuỳ thuộc vào mục đích công việc cần làm để có thể áp dụng kỹ thuật thu nhỏ hay phóng to hình ảnh sao cho hợp lý và mang lại chất lợng cho sản phẩm

Tăng cờng độ tơng phản theo tuyến.

Tăng cờng độ tơng phản theo tuyến là quá trình biến đổi độ tơng phản nhằm

mở rộng khoảng độ sáng của thông tin ban đầu và sản phẩm đa ra có dải độ sáng rộng hơn Kỹ thuật này đợc áp dụng tốt nhất cho các ảnh có biểu đồ cột độ xám phân bố theo Gaussian và cận Gaussian khi toàn bộ độ sáng nói chung nằm trong một giải tơng đối hẹp của biểu đồ cột và chỉ thấy rõ trên biểu đồ cột một điểm cực

min vao

BV BV

BV BV

BV

−

−

=

Trong đó: BVmin : giá trị độ sáng cực tiểu

BVmax : giá trị độ sáng cực đại

BVvào:độ sáng nguyên thuỷ của hình ảnh

Bvt : giải các giá trị độ sáng cần thể hiện trên ảnh tăng cờng

BVra : giá trị độ sáng sau khi tăng cờng

3.3.2 Thu thập thông tin và tạo Project

Tạo một Project là một trong những việc phải làm đầu tiên trớc khi các ảnh quét có thể đợc hiển thị và xử lý trên trạm đo vẽ ảnh số Về mục đích, ý nghĩa thì tạo Project tơng tự nh công đoạn chuẩn bị trong đo ảnh tơng tự và giải tích Tuy nhiên một số khác biệt quan trọng là trong đo vẽ ảnh số các thao tác đều đợc thực hiện trên các dữ liệu số trong máy tính Vì vậy trớc khi tiến hành thành lập bản đồ cho một khu đo vẽ bằng công nghệ ảnh số thì phải tạo một môi trờng và các điều kiện làm việc cần thiết cho khu đo vẽ đó Thờng lấy tên của khu đo vẽ để đặt tên cho th mục của Project Trong th mục này có chứa các file dữ liệu nh file Camera chứac các thông số máy ảnh, file control chứa toạ độ và độ chính xác của các điểm khống chế ngoại nghiệp Ngoài các file dữ liệu trong th mục còn chứa các file trống, chỉ

đến khi một số công đoạn đợc làm xong thì các file này mới đợc hoàn chỉnh

Sau khi một Project đợc tạo xong thì hệ quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, lới chiếu cho khu đo đợc thiết lập Ngoài ra khi tạo một công việc thì cần đặc biệt lu ý trong việc đa vào hệ thống các thông số kỹ thuật Các thông số kiểm định của máy

ảnh, hệ toạ độ và đơn vị đo, thông số của các tuyến bay, giới hạn cho sự hội tụ của bài toán bình sai theo phơng pháp số bình phơng nhỏ nhất, các thông số giới hạn do ngời sử dụng quy định

3.3 Tăng dầy khống chế ảnh

Trong công tác đo ảnh vẽ ảnh, các điểm khống chế là cơ sở cho việc xác định

vị trí không gian trong hệ toạ độ trắc địa của các chùm tia hoặc các mô hình lập thể

khi mà các nguyên tố định hớng ngoài của các ảnh chụp đó không đợc xác định chính xác bằng các phơng pháp vật lý trong khi bay chụp.

Công tác tăng dầy là khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo

vẽ ảnh với nhiệm vụ xác định toạ độ của các điểm khống chế đo vẽ đợc chọn và

đánh dấu ở những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở liên kết các đối ợng đo vẽ trong phòng với miền thực địa

t-3.3.1 Định hớng trong.

Là công tác đầu tiên cần đợc thực hiện trên một tấm ảnh Theo lý thuyết đo

vẽ ảnh thì kiểm định là quá trình xác định vị trí không gian tâm chụp S đối với mặt phẳng ảnh Bao gồm các thông số x0, y0, f

x0, y0 là toạ độ điểm chính ảnh O

f là tiêu cự máy chụp ảnh

Trong phơng pháp tăng dầy ảnh số, quá trình định hớng trong thiết lập mối quan hệ toạ độ ảnh (thông qua toạ độ kiểm định của các dấu khung) và hệ toạ độ

ảnh quét (thông qua kết quả đo đợc của hình ảnh các dấu khung tơng ứng trên ảnh quét)

Vậy bản chất của định hớng trong ảnh số là chuyển hệ toạ độ trong không gian hai chiều từ hệ toạ độ của ảnh quét sang hệ toạ độ mặt phẳng ảnh Nếu nh ảnh

đợc quét từ phim chụp thì mối liên hệ này cần phải thiết lập cho từng tấm ảnh một, ở mỗi tấm ảnh thì các khung có toạ độ trong cả hai hệ và bài toán chuyển hệ toạ độ có thể đợc thực hiện thông qua việc đo toạ độ pixel của các dấu khung này

Có một vài mô hình chuyển đổi hệ toạ độ sau đây có thể áp dụng:

Chuyển đổi Affine (6 tham số)

a y a x a

y

1 y a x a

a y a x a

x

p 32 p 31

23 p 22 p 21

p 32 p 31

13 p 12 p 11

+ +

+ +

=

+ +

+ +

=

Việc chọn mô hình chuyển đổi nào phụ thuộc vào tính chất hình học của ảnh

Đối với ảnh quét chụp từ phim sau đó đợc quét bằng các máy quét chuyên dụng thì nên dùng mô hình chuyển đổi Affine

Định hớng trong đợc tiến hành bằng cách đo toạ độ các mấu khung của tấm

ảnh Các mấu khung này hiển thị trên màn hình máy tính với toạ độ phóng đại cực lớn, từ đó tiêu đo đợc một cách chính xác và các mấu khung, máy tính sẽ tính toán các tham số chuyển đổi khi một trong các mô hình chuyển đổi đợc chọn

3.3.2 Định hớng tơng đối.