Công tác đo vẽ Mô hình lập thể trong quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

Bản chất quá trình đo vẽ Mô hình lập thể và qua strinhf định hướng trong từng tấm ảnh đơn, định hướng trong từng tấm ảnh đơn, định hướng tương đối cặp ảnh và định hướng tuyệt đói mô hình lập thể.

LờI NóI ĐầU

Những công trình nghiên cứu các hệ thống đo vẽ ảnh số đã đợc triển khai xâydựng vào những những năm đầu của thập niên 90 thế kỷ XX Hiện nay, với nhữngthành tựu phát triển của kỹ thuật tính toán và công nghệ tin học, công nghệ đo ảnh

số không ngừng đợc hoàn thiện và đợc áp dụng tích cực vào thực tế sản xuất bản đồbằng các t liệu ảnh Đi đầu về cung cấp hệ thống, thiết bị và các chơng trình phầnmềm nh SSK-INTERGRAPH, ORTHOPRO, MatchAT, MatchT là các tập đoàn:

LH System (liên doanh giữa hãng Leica với Heleva, Z/I Imaging) (liên doanh giữahãng Zeiss với Intergraph) Ngoài ra còn có các hệ thống nhỏ của hãng nh :ERDAR, VITUOZO, PHOTODIS, PHOTOMOT

Các sản phẩm đa dạng của công nghệ ảnh số là: Bản đồ trực giao, bản đồ địahình, địa chính, mô hình số độ cao, đã đáp ứng đợc độ chính xác cần thiết theo yêucầu của từng ngành Đặc biệt với khả năng tự động hóa cao, công nghệ đo ảnh số đã

đem lại hiệu quả kinh tế to lớn hơn Có thể nói, công nghệ đo ảnh số là công nghệcủa công nghệ của tơng lai, ở nớc ta, công nghệ ảnh số đã và đang đợc nghiên cứuhoàn thiện và ứng dụng tích cực trong sản xuất trắc địa và bản đồ

Để áp dụng thành công, công nghệ đo ảnh số với độ chính xác cao thì việctìm hiểu, nghiên cứu bản chất của các quá trình, quy luật ảnh hởng của các loại sai

số của ảnh đo, của công nghệ cũng nh lựa chọn các phơng pháp loại trừ tích cực vàhạn chế tối đa ảnh hởng của chúng trong việc thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh

số là những vấn đề cần thiết

Đề tài: “Công tác đo vẽ Mô hình lập thể trong quy trình công nghệ thành lậpbản đồ bằng công nghệ ảnh số”, sẽ giúp em hiểu rõ bản chất của quá trình đo vẽ Môhình lập thể và quá trình định hớng trong từng tấm ảnh đơn, định hớng tơng đối cặp

ảnh và định hớng tuyệt đối mô hình lập thể Đó là những công đoạn cơ bản nhất,then chốt nhất của quá trình đo vẽ ảnh trên các trạm đo ảnh số nói chung và trêntrạm đo ảnh số SSK – INTERGRAPH nói riêng

Trên cơ sở tổng hợp những kiến thức đã học, cùng với sự giúp đỡ tận tình củaThầy hớng dẫn cùng sự động viên giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Trắc địa

ảnh và nhất là sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Ths Nguyễn Anh Tuấn và thầygiáo TS Trần Đình Trí em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với nội dung nh sau:

Lời nói đầu

CHƯƠNG I: Quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số

CHƯƠNG II: Mô hình lập thể – Các ph ơng pháp thành lập và vai trò của nó

CHƯƠNGIII: Phần thực nghiệm – Công tác đo vẽ Mô hình lập thể trong quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

Kết luận và kiến nghị.

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K462

CHƯƠNG 1 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số 1.1 Khái quát về các phơng pháp thành lập bản đồ

Bản đồ có nhiều loại và mục đích phục vụ khác nhau Ví dụ bản đồ địa hình

là bản đồ thiên về mục đích kỹ thuật, nó đợc dùng để khảo sát, thiết kế, làm luậnchứng kinh tế, dùng để thi công các công trình trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội

và quốc phòng Bản đồ địa chính dùng để quản lý quy hoạch đất đai, làm tài liệu đểxác nhận quyền sử dụng, hởng dụng đất Do vậy, bản đồ địa chính ngoài tính kỹthuật còn mang tính pháp lí Bản đồ địa giới hành chính là bản đồ mang tính pháp líxác định ranh giới hành chính của các đơn vị hành chính trong nớc Nhiều loại bản

đồ chuyên đề khác nhau bản đồ rừng, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ giaothông, bản đồ hành chính v.v là những bản đồ phục vụ cho những đối tợng nghiêncứu cụ thể, cho một số nghành khoa học, kinh tế xã hội cụ thể

Từ tính chất đa dạng của các thể loại bản đồ, việc phân loại các phơng phápthành lập bản đồ phải mang tính tổng quát Mặt khác tất cả các loại bản đồ chuyên

đều đợc xây dựng trên nền của bản đồ địa hình hoặc bản đồ địa chính, do vậy việcphân loại các phơng pháp thành lập bản đồ rõ ràng cần phải thiên về việc thành lậphai loại bản đồ ấy

Dới đây là mô hình các phơng pháp thành lập bản đồ

Biên tập bản đồ từ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn thờng sử dụng để làm mới bản đồ;thành lập các bản đồ có tỷ lệ trung bình, tỷ lệ bé, thành lập các bản đồ chuyên đề.

Đo vẽ trực tiếp ngoài thực địa đảm bảo độ chính xác rất cao cho từng điểm đorất thuận lợi cho việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, tỷ lệ cực lớn

Để đảm bảo độ chính xác, mật độ điểm đo trực tiếp phải lớn do vậy thời gianlàm việc ngoài trời kéo dài, phơng pháp đo bị ảnh hởng lớn của thời tiết, của các vậtcản hạn chế tầm thông hớng và phải khắc phục những khó khăn vất vả do điều kiện

địa hình phức tạp gây ra do vậy năng suất lao động và hiệu quả kinh tế không cao,

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K46

Ph ơng pháp

đo ảnh số

Ph ơng pháp đo ảnh toàn năng và vi phân

4

hạn chế khả năng ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật khác vào công nghệ đo

vẽ Chình vì các lý do cơ bản trên nên các phơng pháp đo vẽ trực tiếp ngoài thực địathờng đợc áp dụng vào những địa bàn không lớn, chủ yếu để thành lập bản đồ tỷ lệlớn

Đo vẽ bằng ảnh chụp áp dụng cho những khu đo rộng lớn Đây là phơng phápchiếm tỷ trọng từ 90  95 % số lợng bản đồ địa hình và địa chính ở nớc ta và các n-

Đo ảnh lập thể có khả năng khái quát địa hình tốt nhất so với tất cả các phơngpháp khác nhờ các thiết bị hiện đại nh máy đo giải tích và các hệ thống sử lý ảnh

số, phơng pháp lập thể thoả mãn độ chính xác của tất cả các tỷ lệ bản đồ từ 1: 1000trở xuống Trong những điều kiện thuận lợi không có thực phủ đo ảnh lập thể có thể

đo đợc tỷ lệ 1: 500 và lớn hơn, phơng pháp lập thể càng u việt khi địa hình khó khănphức tạp Ví dụ ở vùng núi cao địa hình chia cắt nhiều, khu núi đá v.v

Đo vẽ trên mô hình của đối tợng cần lập bản đồ nên phơng pháp lập thể hầu

nh hạn chế đến mức tối đa ảnh hởng của thời tiết và địa hình phức tạp khó khănnguy hiểm đặc biệt đối với bản đồ có tỷ lệ trung bình và tỷ lệ bé không có phơngpháp nào cho độ chính xác cao hơn phơng pháp đo ảnh lập thể Đây là một phơngpháp có năng suất lao động cao, giá thành hạ, có điều kiện thuận lợi để áp dụng cácthành tựu mới nhất của các ngành khoa học kỹ thuật khác, phơng pháp đo ảnh lậpthể là kỳ vọng giải phóng con ngời khỏi lao động vất vả nguy hiểm trong công nghệthành lập bản đồ

1.2 KháI niệm về ảnh số và những tính chất cơ

bản của ảnh số

Hiện nay với công nghệ của tin học phát triển mạnh mẽ, công nghệ đo ảnh số

ra đời tạo nên khản năng tự động hoá làm tăng năng xuất lao động và hiệu quả đốivới công tác đo vẽ bản đồ Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ đo

ảnh số đã góp phần to lớn trong quá trình đo vẽ bản đồ cũng nh các ngành có liênquan

1.2.1 kháI niệm về ảnh số

Để phục vụ cho các chức năng hiển thị và sử lý số của hệ thống đo vẽ ảnh số,

số liệu đa vào sử lý là ảnh số, tức là các tín hiệu ảnh quét đợc ghi nhận thông qua các hệ thống điện từ Nếu t liệu đầu vào là tấm ảnh chụp tơng tự thì trớc hết phảI biến đổi thành file ảnh số, thiết bị số hoá một tấm ảnh chụp bao gồm hình ảnh các

đối tợng của bề mặt là một hàm liên tục, giá trị độ xám sẽ đợc một máy quét dựa

trên cơ sở là camera CCD chính xác chuyển thành các phần tử ảnh pixel với kích

thớc, hình dạng, khoảng cách cố định với giá trị độ xám đợc rời rạc hoá Nh vậy ảnh

số là một tập hợp các pixel mỗi điểm ảnh tơng ứng với một pixel đợc miêu tả bằng

hàm ảnh số với các biến toạ độ điểm ảnh ( X,Y ) với giá trị độ xám ( D ) nh sau:

) , , (x y D

f ( 2.1 )

Với giá trị đợc giới hạn trong phạm vi các số nguyên dơng, tức là:

Max f D y x

f : là lợng thông tin tối đa đợc lu trữ

Nếu mô tả một ảnh màu thì mỗi màu cơ bản bằng màu đỏ (Red), màu lục(Green), màu xanh (blue) của ảnh sẽ đợc biểu diễn bằng các hàm số ảnh thànhphần:

D y x r

D y x r

D y x r f

, , (

, , (

, , (

( 2.3 )

Trong đó:

b g

D , , : làgiá trị độ xám của các thành phần màu cơ bản để có thể

sử lý ảnh trên máy vi tính, các giá trị độ xám thành phần và các biến toạ độ mặtphẳng của điểm ảnh đợc số hoá thành tín hiệu rời rạc hay còn gọi là lợng tử hoá

Trong các trờng hợp này một ảnh số là ma trận, giá trị độ xám có: m cột và nhàng, các phần tử của ma trận ảnh số là những điểm ảnh rời rạc với toạ độ của nó đ-

Với: i  0 , 1 , 2 , n 1

1 ,

2 , 1 ,

1 0

, 1

1 , 0

1 , 0 0

m m

n j ji

j

n i

g g

g

g g

g

g g

Các ảnh chụp là những tín hiệu liên tục, trải dài vô tận theo các hớng x và y,

để sử lý các ảnh trên máy tính các ảnh phải đợc quét và các biến vị trí rời rạc (x,y)cần phải đợc hạn chế bằng một cửa sổ hữu hạn Các giá trị độ xám của ảnh cũngcần phải đợc rời rạc hoá sự chuyển tiếp từ cách mô tả liên tục sang cách mô tả rờirạc đợc gọi là sự lợng tử hoá, sự lợng tử hoá của ảnh liên quan đến sự lợng tử hoá độphân giải theo vị trí toạ độ ( x,y ) đồng thời cũng liên quan đến sự lỡng tử hoá giá trị

độ xám của phần tử ( pixel ) p ( x,y )

- Lợng tử hoá độ phân giải của ảnh

Một ảnh có thể đợc lợng tử hoá thành dạng lới ( raster ) theo vị trí của điểm

ảnh, thông thờng ngời ta sử dụng các hàm số mũ của cơ số 2 làm kích thớc của lới

ví dụ: 64 x 64; 128 x 128; 256 x 256 điểm ảnh trên một ảnh

- Lợng tử hoá giá trị độ xám

Để lợng tử hoá giá trị độ xám, những giá trị sẽ đợc chia thành các khoảng giátrị xám cách đều nhau Các khoảng này sau này đợc biểu diễn bằng một giá trị xámduy nhất Để lợng tử hoá giá trị xám, các tín hiệu quang dới dạng tơng tự sẽ đợcbiến đổi thành tín hiệu điện tơng ứng nhờ một bộ biến đổi quang điện và tiếp theolại đợc biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ biến đổi tơng tự- số (bộ biến đổi A/D)

b) Gía trị độ xám.

Gía trị xám hay còn gọi là mức xám (graylevel) là kết quả của sự mã hóa

t-ơng ứng một cờng độ ánh sáng của một đIúm ảnh với một giá trị số Đó là kết quảcủa quá trình lợng tử hóa Cách mã hóa thờng dùng là mã nhị phân với 16, 32, 64…mức Mã hóa với 256 mức là thông dụng nhất, nghĩa là cá pixeol có giá trị độ xám

từ mức 0 đến 255 Nh vậy, với 256 mức (28=256) thì mỗi pixel ảnh sẽ đợc mã hóabởi 8 bit

Giá trị xám của ảnh đợc biểu diễn bằng biểu đồ cột giá trị xám hay còn gọi

l-ợc đồ xám (histogram) Ll-ợc đồ xám là một hàm cung cấp tần suất xuất hiện củamỗi mức xám

Lợc đồ xám là một phơng tiện trợ giúp quan trọng trong kỹ thuật phân tích

ảnh theo phơng pháp thống kê Từ lợc đồ xám của ảnh có thể suy ra các tính chấtquan trọng của ảnh nh giá trị xám trung bình hay độ tản mạn của của giá trị xám.Khi tiến hành phân tích thống kê một chiều đối với ảnh số từ biểu đồ xám tuyệt đốiH(g), có thể tính toán phân bố biểu đồ cột tơng đối hay phân bố xác suất h(g):

n

g H g

g

Trong đó: n- số điểm của vùng ảnh đợc khảo sát

nmin; nm - giá trị xám nhỏ nhất và giá trị xám lớn nhất

Trị trung bình số học của giá trị độ xám g đợc tính từ biểu đồ cột giá trị xám:







m n n g

g h g g

min

) ( (2.8)Trong đó: h(g) là một hàm đợc giới hạn trong khoảng o ≤ h(g) ≤ 1

c) Nội dung thông tin ảnh.

Để định lợng nội dung thông tin của ảnh có thể dùng hàm lí thuyết thông tinsau:

I = k.log

i p

1

= -k.log pi ( 2.9) Bằng cách lựa chọn giá trị của hệ số k phù hợp, sẽ xác định đợc đơn vị thôngtin Khi lựa chọn sử dụng logarit cơ số 2 thì đơn vị của lợng thông tin sẽ là bit:

I = k.ln

i p

1

= - ln pi (2.10)

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K468

Lợng thông tin trên điểm ảnh có thể suy ra từ tần suất h(g) của các bậc xámriêng biệt của biểu đồ cột giá trị xám Nội dung lợng thông tin trung bình Itb trên

h( ) ( ( ) ln( ( ))

(2.11) Trong đó, h(g) là tần suất tơng đối của giá trị xám của bậc xám tính theo côngthức (2.7) và Itb là nội dung thông tin trung bình

1.3.1 Khảo sát thiết kế.

Thu thập tài liệu các số liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý kinh tế

để nắm bắt yêu cầu nhiệm vụ khả năng kỹ thuật Lập luận chứng kinh tế đa ra cácphơng pháp thực hiện, lịch tiến hành đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế và khảnăng thực thi

định hớng lới tam giác ảnh cũng nh mô hình trong hệ toạ độ trắc địa

Phơng pháp bố trí điểm đo nối ảnh ngoại nghiệp chủ yếu phụ thuộc vào phơngpháp tăng dày khống chế ảnh Sau khi chọn điểm đo nối trên ảnh có thể là đánhdấu mốc trớc hoặc điểm địa vật rõ nét đợc chọn và châm chích trên ảnh, ta dựa vàocác điểm trắc địa Nhà nớc đã có trong khu vực để thiết kế phơng án đo nối thực

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4610

Tăng dày tam giác ảnh không

gian

Đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh

số

Kiểm tra và in bản đồ

Đoán đọc điều vẽ hoặc

điều vẽ đối soát, thống

kê các yếu tố địa chính

địa cho phù hợp Yêu cầu độ chính xác đo đạc vị trí mặt phẳng của điểm đo nối là:Sai số trung phơng vị trí điểm đo nối so với điểm trắc địa cấp cao gần nhất khônglớn quá 0.1mm trên tỷ lệ bản đồ cần thành lập Có thể dùng phơng pháp đo dạc

nh tam giác, đờng chuyền, giao hội Để xác định vị trí điểm Dùng thuỷ chuẩn kỹthuật đẻ xác định độ cao của điểm

Hiện nay công nghệ GPS đợc ứng dụng rộng rãi, có thể dùng máy thu GPS

đặt tại các điểm đo nối để xác định toạ độ điểm Nếu sử dụng phơng pháp này sẽgiảm đáng kể mật độ điểm khống chế toạ độ địa chính các cấp cũng nh đảm bảo

đợc tính chặt chẽ của các mô hình phân bố điểm

Độ cao chụp ảnh đợc thiết kế theo công thức:

h p

b



 max

Tong đó :  Δp có thể láy giá trị nhỏ nhấtà 1/2 độ rromhj pixel

Quá trình quét ảnh có thể đợc bố trí trớc hoặc sau công đoạn tăng dày bằngtam giác ảnh không gian(TGAKG)

Nếu chỉ đo vẽ trên một khu vực nhỏ gồm năm sáu mô hình hoặc thậm chí vàichục mô hình thì có thể qué ảnh trớc lúc tăng dày Lúc đó tăng dày sẽ đợc tiếnhành trực tiếp trên trạm xử lý ảnh số Kết quả định hớng cho từng mô hình đợc lutrữ lại để lúc đo vẽ có thể gọi từng mô hình cùng với các số liệu cần thiết và vị tríkhống chế trên từng mô hình đó

Cách làm này gây một số bất tiện sau:

1) Phải quét với độ phân giải cao để đảm bảo độ chính xác cho công tác tăngdày TGAKG cụ thể là gần nh luôn luôn phải quét với độ phân giải cao nhất Vìvậy thông tin từ các tấm ảnh quét chiếm khối lợng rất lớn trong bộ nhớ Trong lúc

đó để đo vẽ bản đồ không yêu cầu quét với độ phân giải cao nh đối với tăng dàyTGAKG

2) Trong thực tế, sản phẩm của tăng dày là một số rất ít điểm khống chế trênmỗi mô hình Ngợc lại đo vẽ những nội dung cần thiết trên từng mô hình lại rấtlớn, Đặc biệt khi thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ Vì vậy tiết kiệm bộnhớ là vấn đề rất quan trọng hiện nay của công nghệ đo ảnh số Vì vậy bài toánxác định kích thớc pixel có ý nghĩa thực tiễn lớn Việc tăng độ phân giải để phục

vụ tăng dày sau đó dùng ảnh số để đo vẽ dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế rất đángkể

Do những lý do trên, việc tăng dày thờng đợc thực hiện trên các máy đo vẽ

ảnh có độ chính xác cao siêu cao nh Stekometr, Diskonmetr Hoặc là quét phục vụ

tăng dày riêng, sau đó quét lại để phục vụ cho đo vẽ Bởi lý do vừa nêu trên công

đoạn ảnh quét trên sơ đô quy trình thành lập bản đồ băng ảnh số là sơ đồ đợc ápdụng phổ biến

Việc quét thờng đợc thực hiện trên máy có bộ thu cảm (Sensor) dạng chổiquét, tức là mỗi lần quét đợc một trăm dòng song song nhau

Tấm phim đợc đặt vài lớp nhũ hớng về Sencor, định hớng tấm phim trên khayphim sao cho hớng quét song song với trục x của ảnh Tấm phim đợc ép phẳngtrong quá trình quét Thông thờng cần quét thử rồi điều chỉnh độ tơng phản theophân bố hystogram rồi mới tiến hành quét chính thức Kết quả quét đợc nghi vào

đĩa hoặc bộ nhớ của trạm trung tâm (trạm xử lý ảnh số)

Công tác đoán đọc điều vẽ đợc tiến hành phục vụ việc lập bản đồ địa hình,phơng pháp đoán đọc điều vẽ là quá trình tổng hợp, nâng cao các giai đoạn nhậnthức Để phục vụ cho bản đồ địa hình tấm ảnh thờng đợc nắn hoặc phóng to về

đúng tỷ lệ bản đồ cần lập Tấm ảnh đó đợc mang ra thực địa đối soát cho từng thửa

đồng thời kết hợp với cán bộ địa chính của địa phơng để lập bản thống kê các yếu

tố thổ nhỡng, khả năng canh tác, địa danh v.v gọi tắt là các yếu tố địa chính

Tăng dày điểm khống chế bằng TGAKG và đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh số

có những công đoạn chuẩn bị giống nhau Nếu tăng dày bằng TGAKG với nhữngmô hình độc lập thì công tác định hớng mô hình cũng đợc thực hiện giống nhau.Tấm phim sau khi quét cho một ma trận vị trí của các pixel trên tấm ảnh số.Nếu xem các pixel nh các điểm thì vị trí của tất cả các điểm ảnh đã đợc xác định;Mặt khác nó đợc xác định trong hệ toạ độ đo ảnh của máy quét Bởi vậy kết quảnày cần đợc định hớng lại trong hệ toạ độ không gian của tấm ảnh Kết quả này đ-

ợc gọi là định hớng trong

Để thực hiện định hớng trong cần biểu thị kết quả quét ảnh lên màn hình;Dùng tiêu đo đa các mấu khung toạ độ sau khi đã phóng đại hình ảnh của từngmấu khung Ghi nhận toạ độ của các mấu khung (pixel chứa hình ảnh mấu khung).Nhập các số liệu định hớng trong của máy chụp ảnh x0, y0, f kích thớc giữacác mấu khung đối diện lx, ly số hiệu của tấm ảnh, các tham số xác định sai số hệthống của tấm ảnh Sau đó chạy chơng trình định hớng trong

ở kết quả của bài toán định hớng trong, vị trí của các pixel đợc gán theo hệtoạ độ mới - hệ toạ độ của tấm ảnh có gốc là điểm o cùng các tham số hiệu chỉnhmới

Để thực hiện định hớng tơng đối cần chọn và đo các điểm phân bố chuẩn trênmô hình lập thể

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4612

Để thực hiện định hớng cần nhận dạng chính xác điểm khống chế trên môhình lập thể, đo các điểm đo và nhập các số liệu trắc địa của các điểm đó vào máy.Quá trình đo có thể tiến hành đo đơn hoặc đo lập thể tơng tự nh đo vẽ trênmáy toàn năng khác.

Nhằm mục đích giảm sai số nhận dạng các điểm khống chế dùng cho định ớng tuyệt đối, cũng nh các điểm trên mô hình lập thể dùng cho định hớng tơng

h-đối, hình ảnh các điểm đo trên các tấm ảnh có thể phóng to

Việc giải bài toán định hớng tơng đối và tuyệt đối đều thực hiện bằng phơngpháp giải tích theo những phần mềm đã cài đặt sẵn

Sau khi định hớng tuyệt đối, vị trí của các pixel trên từng tấm ảnh đợc nhậntoạ độ mới đó là toạ độ của tấm ảnh lý tởng Việc sắp sếp lại vị trí các pixel trêntấm ảnh nắn sẽ làm xê dịch vị trí của nó trên tấm ảnh quét nguyên thuỷ cụ thể cónhững pixel sẽ dịch lại gần nhau hơn, (chờm lên nhau) có những pixel cách xanhau hơn tức là xuất hiện khoảng trống giữa chúng

Từ hiện tợng này hỏi phải có sự điều chỉnh hình ảnh ở trên tấm ảnh nắn Tức

là nội suy lại vị trí của các pixel và độ xám của mỗi pixel Việc nội suy dựa vàocác pixel gần kề theo các hàm toán học nh tuyến tính (giữa 3 pixel thẳng hàng),

nh hàm song tuyến ( cho một hình vuông gồm 9 pixel hoặc hàm lập phơng chomột diện tích gồm 16 pixel)

Tấm ảnh nắn sau khi nhận phép tái chia mẫu có thể cho phép khai thác những

đặc tính quý giá của tấm ảnh lý tởng Đó là sự bằng nhau về tung độ của các điểmcác điểm ảnh cùng tên trên cặp ảnh lập thể Đó chính là điều kiên thuận lợi để xác

định điểm cùng tên trên mô hình lập thể

Đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh số có thể thực hiện tơng tự nh đo vẽ trên cácmáy toàn năng khác Việc nhìn lập thể đợc thông qua cặp kính phân cực hoạt độngtheo sự điều khiển của các bộ phận phat xạ với chu kỳ xấp xỉ 50 lần\ s đẻ mắt tráichỉ nhìn đợc ảnh trái, mắt phải chỉ nhìn dợc ảnh phải

Tiêu đo đợc điều khiển giống nh di con chuột trên các hệ thống máy tínhkhác

Cặp ảnh số lập thể trong phơng pháp giải tích có những đặc tính quan trọng:a) Vị trí các pixel (đợc xem là điểm ảnh) đã đợc nắn về hệ thống toạ độ củatấm ảnh lý tởng Cho nên các pixel cùng tên trên 2 cặp ảnh thể có tung độ nắngiống nhau.Vậy có thể hiểu rằng, trên những đờng thẳng song song với đờng đáy

ảnh của hai tấm ảnh lập thể đều chứa các điểm ảnh (pixel) cùng tên

b) Các điểm khống chế và điểm tham gia định hớng tơng đối đều đợc nhậndạng cùng tên chính xác trên cặp ảnh lập thể Những điểm này là cơ sở đểdò tìmcác điểm cùng tên khác nằm trên cùng một dòng quét và dò tìm điểm cùng têntrên những dòng lân cận bằng phép so sánh Bằng cách nh vậy tất cả các điểmcùng tên trên mô hình lập thể đều có thể tự động xác định đợc Đó là cơ sở đểkhẳng định hoàn toàn có thể xây dựng mô hình vật lý của đối tợc chụp ảnh.

Để đo vẽ chính xác mô hình số địa hình cần phải cải chính mô hình số vật lý.Mô hình số địa vật đo trực tiếp bằng cách di tiêu đến điểm địa vật và ghinhận toạ độ Quy trình đo cần phải đợc tiến hành phù hợp với từng phần mềm đợc

áp dụng Mô hình số địa vật có thể nhận trực tiếp từ file số hoá bình đồ trực ảnhnhận đợc sau khi đã có Mô hình số vật lý

Kết quả đo vẽ địa hình, địa vật cần phải đợc biên tập chỉnh lý và thể hiện

đúng kí hiệu quy định trớc lúc cho in thành bản đồ gốc

Công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số hiện nay chụp mang lại hiệu quảkinh tế cao, nhng triển vọng rất phát triển với tốc độ phát triển nh vũ bão của kỹthuật tin học

1.2 khái niệm bản đồ địa hình, địa chính1.2.1 khái niệm chung về bản đồ địa hình, địa chính

Bản đồ địa hình thuộc loại bản đồ địa lý chung ở các loại tỷ lệ từ lớn đến vừa

và nhỏ, chúng có vai trò lớn trong thực tế sản xuất trong nghiên cứu khoa học, trongquân sự Các bản đồ địa hình đợc dùng làm tài liệu cơ bản thành lập các bản đồ cácloại tỷ lệ nhỏ, vừa và bản đồ chuyên đề

Bản đồ địa chính là bản đồ chuyên ngành đất đai, trên bản đồ thể hiện vị trí,ranh giới diện tích và một số thông tin địa chính của từng thửa đất Bản đồ địa chínhcũng thể hiện các yếu tố địa lýkhác liênn quan đến đất đai Bản đồ địa chính đợcthành lập theo đơn vị hành chính cấp cơ sở, xã, phờng, thị trấn và thống nhất trongphạm vi cả nớc Bản đồ địa chính đợc xây dngj trên cơ sở kỹ thuật và công nghệngày càng tiên tiến, hiện đại Nó đảm bảo cung cấp thông tin không gian của đất

đai cho công tác quản lý

Bản đồ địa chính là tài liệu cơ bản nhất của bộ hồ sơ địa chính, nó mang tínhhợp lý cao phục vụ cho quản lý đất đai trên từng thửa đất của từng chủ sử dụng.Bản đồ địa chính khác với bản đồ chuyên ngành thông thờng ở chỗ bản đồ địa chính

có tỷ lệ lớn hơn và phạm vi đo vẽ rộng khắp mọi nơi trên toàn quốc.Bản đồ địachính thờng xuyên đợc cập nhật các thay đổi hợp pháp của đất đai, có thể cập nhậthàng ngày hay cập nhật định kỳ theo yêu cầu cụ thể từng nơi

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4614

Tuỳ thuộc vào mức độ và mục đích của công việc mà ta sử dụng các bản đồ

địa hình, địa chính có tỷ lệ khác nhau Ví dụ: để lập kế hoạch chung cho mục đíchcông trình xây dựng thờng dùng loại bản đồ khái quát, nhng để khảo sát công trình

và thiết kế các công trình thì ngời ta lại sử dụng cá lại bản đồ địa hình tỷ lệ bé hơn

1.2.2 cơ sở toán học của bản đồ địa hìnhCơ sở toán học của bản đồ địa hình bao gồm các yếu tố sau:Tỷ lệ, hệ thốngtoạ độ, phép chiếu, sự phân mảnh

a Tỷ lệ bản đồ

Theo quy phạm chung bản đồ nớc ta dùng dãy tỷ lệ bản đồ nh hầu hết các

n-ớc khác trên thế giới bao gồm các loại tỷ lệ sau:

Đối với bản đồ 1:100000 để chia mảnh Đối với bản đồ 1:5000, 1:2000 khi

đo vẽ ở khu vực đã có toạ độ điểm nhà nớc và diện tích đo vẽ lớn hơn 20km2thì chiamảnh theo khung hình chữ nhật lấy bản đồ 1:100000 làm cơ sở Còn đối với khuvực cha có toạ độ điểm nhà nớc và diện tích nhỏ hơn 20 km2 thì bản đồ địa hình đợcchia theo khung hình vuông, ở đây lấy hệ trục toạ độ vuông góc và bản đồ 1:100000làm cơ sở Cụ thể chia mảnh bản đồ 1:100000 thành 64 mảnh 1:5000, chia 1:5000thành 9 mảnh 1:2000, 1:2000 thành 4 mảnh 1:1000

1.2.3 nội dung của bản đồ địa hìnhNói chung bản đồ địa hình có 2 nội dung cơ bản là nội dung mô tả và nội dung

đo đạc

a Nội dung mô tả

Bản đồ địa hình mô tả tất cả các yếu tố cơ bản của địa hình nh dáng đất, thuỷ

hệ, các điểm dân c, các đối tợng công nghiệp, nông nghiệp và văn hoá, mạng lới các

đờng giao thông, lớp phủ thực vật và thổ nhỡng các đờng ranh giới Tất cả các đối ợng nói trên đợc ghi chú đặc trng chất lợng và số lợng khi sử dụng bản đồ địa hìnhthì việc định hớng cũng là yếu tố nội dung của bản đồ địa hình

t Địa vật định hớng: Đó là những đối tợng khu vực nó cho phép ta xác định vịtrí chính xác trên bản đồ (Ví dụ: toà nhà cao tầng, cột cây, số ) Các địa vật định h-ớng còn có cả một số địa vật không cao so với mặt đất, nhng rễ ràng nhận biết (VD:ngã ba đờng, các riếng ở ngoài vùng dân c )

- Thuỷ hệ: các yếu tố thuỷ hệ đợc biểu thị tỉ mỉ trên bản đồ địa hình,trên bản

đồ biểu thị các đờng bờ biển, bờ hồ, bờ của các dòng sông lớn đợc vẽ bằng hai nét.Trên bản đồ biểu thị tất cả các dòng sông có chiều dài từ 1 cm trở lên Ngoài ra cònbiểu hiện trên kênh đào, mơng máng, các nguồn nớc tự nhiên và nhân tạo Đồng

thời còn phải thể hiện các thiết bị thuộc đờng thuỷ hệ (VD: các bến cảng, cầu, trạmthuỷ điện )

- Các điểm dân c: là một trong các yếu tố quan trọng nhất của tờ bản đồ

địa hình Các điểm dân c đợc đặc trng bởi kiểu c trú, số ngời và ý nghĩa hành chính trị của nó Khi thể hiện các điểm dân c trên bản đồ thì phải giữ nguyên nhữngnét đặc trng của chúng về quy hoạch kiến trúc

chính-Mạng lới đờng xá giao thông và các đờng dây liên lạc trên các bản đồ thìmạng lới đờng xá đợc thể hiện tỉ nỉ về khả năng giao thông và trạng thái của đờng.Mạng lới đờng xá đợc thể hiện chi tiết hay khái lợc tuỳ thuộc vào tỷ lệ bản đồ khithành lập trạng thái của đờng Mạng lới đờng xá đợc thể hiện chi tiết hay khái lợctuỳ thuộc vào tỷ lệ bản đồ khi thành lập

Phủ thực vật và đất: Trên các bản đồ địa hình các loại rừng, bụi cây, vờn cây,ruộng, đồng cỏ, ranh giới của các khu vực thực phủ và các loại đất thì đ ợc biểu thịbằng các đờng chấm, ở diện tích bên trong đờng viền thì sẽ đợc vẽ bằng các loại kýhiệu quy ớc đặc trng riêng cho từng loại thực phủ hay đất Danh giới giữa các loạithực phủ và đất cần đợc thể hiện chính xác về phơng diện đồ hoạ Thể hiện rõ ràngcác chỗ ngoặt có ý nghĩa định hớng

Danh giới phân chia hành chính- chính trị: Ngoài đờng biên giới quốc giatrên bản đồ địa hình còn phải biểu thị các đờng địa giới các cấp hành chính Cụ thể

là các bản đồ tỷ lệ 1: 5000 và lớn hơn thì biểu thị từ địa giới xã trở lên, trên bản đồ

tỷ lệ 1: 100000 thì không phải biểu thị địa giới xã Các đờng danh giới phân chiahành chính- chính trị đòi hỏi phải thể hiện rõ ràng chính xác

b, Nội dung đo đạc

Dáng đất trên bản đồ địa hình đợc biểu thị bằng các đờng biên độ, các yếu tốdáng đất mà bản đồ địa hình không biểu thị đợc thì đợc biểu thị bằng các ký hiệuriêng (ví dụ:vách đứng ) Ngoài ra trên bản đồ địa hình còn ghi chú độ cao Trớckhi vẽ dáng đất phải xác định rõ các đặc điểm chung, riêng các dáng địa hình đặctrng cơ bản của nó Bản đồ địa hình là hình chiếu trục giao của bề mặt thực địa làmặt phẳng tronghệ toạ độ xác định

1.2.4 nội dung của bản đồ địa chínhBản đồ địa chính là tài liệu quan trọng trong bộ hồ sơ địa chính vì vậy trênbản đồ cần thể hiện chính xác các yếu tố đáp ứng đầy đủ độ chính xác cho công tácquản lý đất đai

a , 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 toạ độ địa chính cấp 1 và cấp 2 các điểm khống chế đo vẽ chôn mốc

để sử dụng lâu dài Đây là yếu tố dạng điểm cần thể hiện chính xác đến 0,1 mmtrên bản đồ

b Địa giới hành chính các cấp

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4616

Cần thể hiện đờng biên quốc gia địa giới hành chính các cấp tỉnh, huyện, xã,cấp hành chính, các điểm ngoặt và các đờng địa giới Khi đờng địa giới cấp thấptrùng với đờng địa giới cấp cao thì biểu diễn đờng địa giới cấp cao hơn Các đờng

địa giới phải phf hợp với hồ sơ địa chính đang đợc sử dụng lu trữ trong cơ quan nhànớc

c Ranh giới thửa đất

Thửa đất là yếu tố cơ bản của yếu tố địa chính Ranh giới địa chính đợc thểhiện trên bản dồ bằng viền khép kín dạng đờng gấp khúc hay dạng đờng cong Đểxác định chính xác vị trí thửa đất cần đo vẽ các đờng cần đo vẽ các điểm đặc trngtrên đờng ranh giới của nó nh điểm góc thửa, điểm ngoặt, điểm cong trên đờngbiên Đối với mỗi thửa đất trên bản đồ cũng phải thể hiện đầy đủ 3 yếu tố số thửa,diện tích thửa và phân loại theo mục đích sử dụng

d Loại đất

Phân loại đầy đủ và thể hiện 5 loại đất chính đất lâm nghiệp, đất nôngnghiệp, đất chuyên dùng, đất ở và đất cha sử dụng

e Các công trình xây dựng trên đất và đất cha sử dụng

Khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn vùng đất thổ c, đặc biệt là khu đo thị thì trên bản

đồ phải thể hiện rõ ràng ranh giới các công trình xây dựng cố định nh nhà ở, nhàmáy, khu quy hoạch Trên vị trí từng công trình cụ thể cũng thể hiện rõ tính chấttừng công trình nh, nhà lá, nhà ghạch, nhà bê tông, nhà nhiều tầng Trên đó cũngnói đợc ranh giới giữa các khu dân c với phần đất của các doanh nghiệp, các đơn vịdoanh trại quân đội các tổ chức xã hội, vùng đất cha sử dụng còn trống hay đấtdùng trong nông nghiệp

f Giao thông

Trên bản đồ cũng thể hiện tất cả loại đờng, đờng sắt, đờng bộ, đờng tronglàng, đờng ngoài đồng, đờng phố, ngõ phố Đo vẽ chính xác vị trí tâm đờng, mặt đ-ờng chỉ giới đờng, các công trình cầu cống trên đờng và tính chất con đờng, đờngnhựa, đờng bê tông, đờng gạch, đờng đất Giới hạn thể hiện giao thông là chân đ-ờng, đờng có độ rộng lớn hơn 0.5 mm trên bản đồ thì phải vẽ 2 nét, nếu độ rộng nhỏhơn thì vẽ 1 nét và ghi chú độ rộng

Bản đồ địa chính phải thể hiện đợc các địa vật định hớng và đầy đủ các mốcgiới quy hoạch, hành lang an toàn giao thông, hành lang bảo vệ đờng điện cao thế,bảo vệ đê điều.

1.2.5 yêu cầu về độ chính xác của bản đồ địa hình

Yêu cầu cao nhất và yếu tố đặc trng quan trọng nhất của một tờ bản đồ là độchính xác trong đo vẽ địa hình, địa vật Nếu độ chính xác của bản đồ qúa thấp thìkhông đáp ứng đợc yêu cầu của ngời sử dụng Ngợc lại, nếu yêu cầu độ chính xácquá cao thì gây khó khăn cho công tác đo vẽ và tăng giá thành sản phẩm Ngời tathờng đánh giá độ chính xác vị trí mặt phẳng và độ cao các điểm khống chế trắc

địa, độ chính xác mặt phẳng của các điểm địa vật và cuối cùng là biểu diễn địa hìnhbằng các đờng đồng mức

Độ chính xác khi xây dựng lới khống chế trắc địa thờng đợc đặc trng bởi sai

số trung phơng vị trí điểm của chúng so với điểm khống chế trắc địa gần nhất Ngời

ta quy định sai số này không vợt quá 0.5mm trên bản đồ với các địa vật rõ nét và0,7mm trên bản đồ với các địa vật có đờng biên không rõ nét Độ cao điểm bất kỳtrên bản đồ sẽ đợc tính ra từ độ cao cácđờng đồng mức không vợt quá 1/3 khoảngcao đều ở vùng có độ dốc dới 60 và không vợt quá 1/2 khoảng cao đều ở vùng có độdốc lớn hơn

Diện tích thửa đất đợc đo vẽ chính xác đến m2 trên thực địa, khu vực đô thịcần tính đến 0.1m2 Diện tích thửa đất cần đợc tính lại hai lần, độ chênh kết quả tínhdiện tích phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ Trong quy phạm quy định sai số cho phép là

Pgh=0.0004MPTrong đó : M là mẫu số tỷ lệ bản đồ

P là diện tích thửa ruộng tính bằng m2

1.2.6 quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình địa

chính bằng ảnh hàng không2.1 quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh

hàng không2.1.1 sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bàng ảnh hàng không

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4618

Bay chôp

§o nèi kh«ng chÕ ¶nh QuÐt phim

T¹o project

T¨ng dµy

§iÒu vÏ ngo¹i nghiÖp

N¾n ¶nh

Sè ho¸ 2D T¹o DTM

1.4 công nghệ thành lập bản đồ địa hình 

Công tác đo vẽ bản đồ địa hình là một nhu cầu thiết yếu và nó đóng góp một

vai trò hết sức quan trọng trong nghành trắc địa bản đồ và các nghành khác có liên

quan Bản đồ địa hình không những có vai trò quan trọng trong đời sống xã hội,

phục vụ cho sản xuất, nghiên cứu khoa học và an ninh quốc phòng mà nó còn là cơ

sở dựa vào đó để thành lập bản đồ chuyên đề

Bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ của bề mặt trái đất trong phép chiếu trực

giao mà trên đó nó diễn đạt toàn bộ các đối tợng, hiện tợng có thực trên bề mặt trái

đất với mức độ sơ lợc hay chi tiết tuỳ thuộc vào mục đích và tỷ lệ bản đồ mà ta cần

Đối với nớc ta hiện nay phép chiếu đợc sử dụng để thành lập bản đồ là phép

chiếu Gauss - Kruger, UTM

Bản đồ địa hình là một loại bản đồ mang tính chất đặc biệt quan trọng, nó có

yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác cũng nh phơng thức thể hiện nội dung Công nghệthành lập bản đồ địa hình phải trải qua nhiều công đoạn với yêu cầu chặt chẽ về lý

luận và thao tác DO vậy, để đánh giá hết những khả năng, hạn chế và xu hớng pháttriển của công nghệ thành lập bản đồ số, tác giả trình bày quy trình công nghệ

thành lập bản đồ địa hình bằng phơng pháp đo ảnh số Quy trình gồm các công

đoạn truyền thống và thao tác đặc trng nh sau

1.4.1 Khảo sát thiết kế

Thu nhập các số liệu tài liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý kinh tế,

nắm bắt yêu cầu nhiêm vụ và khả năng kỹ thuật Lập luận chứng kinh tế đa ra cácphơng pháp thc hiện, lịch tến hành nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế và

khả năng thực thi

1.4.2 Chụp ảnh hàng không

Đây là công đoạn đầu tiên có ý nghĩa lớn về kinh tế kỹ thuật và hiệu quả kinh

tế Dựa vào độ chính xác, tỷ lệ bản đồ cần thành lập, các yếu tố địa hình khu chụp,

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4620

các thiêt bị xử lý tiến hành lựa chọn thiết bị chụp ảnh, xác định chiều cao bay chụp,phơng thức bay chụp nhằm bảo đảm cho ra những tấm ảnh cho ra những tấm ảnh cóchất lợng cao nhất.

Độ cao bay chụp có thể xác định theo công thức:

Về thiết bị chụp ảnh cần lựa chọn có tiêu cự đợc xác định theo công thức sau:

f =

a m

Hmax

(4.2)

Hmax - Chênh cao địa hình lớn nhất khu chụp

 p - Sai số thị sai ngang

đoạn xử lý sau này, giảm nhẹ công sức cho con ngời, giá thành đáng kể

1.4.4 Tăng dày khống chế ảnh

Từ các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đã có trên ảnh, kết hợp với chọn

điểm, chích điểm, chuyển điểm tọa độ ảnh và bình sai khối tam giác ảnh khônggian Xác định đợc tọa độ và độ cao của các điểm tăng dày Đảm bảo mỗi mô hình

có ít nhất 3 điểm khống chế đạt độ chính xác phục vụ công tác định h ớng tuyệt đối.Sai số vị trí mặt phẳng của các điểm khống chế tăng dày ít nhất phải đạt đợc là0,1mm MBĐ, còn sai số về độ cao phải bé hơn hoặc bằng 1/5 khoảng cách đều ( bất

kể vùng bằng phẳng hay vùng núi cao) Các phơng pháp tăng dày giải tích hiện nayhoàn toàn có thể đáp ứng đợc yêu cầu đó

Công tác chính chuyển điểm thực hiện trên các máy chích chuyển điểm chínhxác nh PT-2,PUG-4,… Công tác đo tọa độ bằng các máy đo giải tích độ chính xáccao nh PLANICOMP33, STEKOMET, DISKOMETR… Bình sai khối tự động bằngcác phần mềm cho kết quả nhanh chóng nh ABT – MP- 76…Hơn nữa, nếu xác

định đợc tọa độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh bằng công nghệ GPS động thìsau khi cải chính số hiệu chỉnh lệch tâm chụp nh một trị đo trắc địa bổ trợ, áp dụng

vào bài toán bình sai tăng dày, giảm thiểu số điểm khống chế ngoại nghiệp, pháthiện sai số thô và hạn chế sự tích lũy của sai số hệ thống Chơng trình bình saiPATB – GPS là một điển hình.

1.4.5.1 Công tác đoán đọc ảnh trong phòng

Xác định các yếu tố địa vật dựa vào ảnh chụp của chúng trên cơ sở hiểu biết

về quy luật tạo hình và quy luật phân bố ( các chuẩn đoán đọc) Hơn nữa có thể kếthợp với các t liệu có ý nghĩa trắc địa bản đồ, các bộ ảnh mẫu để trợ giúp giải đoán

1.4.5.2 Công tác điều vẽ ảnh ngoài thực địa

Mang tấm ảnh trực tiếp ra ngoài thực địa để điều vẽ bổ sung các yếu tốkhông giải đoán đợc và không thể hiện trên ảnh, các yếu tố mới xuất hiện

Biểu diễn kết quả đoán đọc - điều vẽ ảnh phải tuân thủ theo các kí hiệu củaquy định , quy phạm hiên hành Cần lu ý đến việc lấy bỏ, tránh bỏ sót và thống nhấttrên toàn bộ khu đo

1.4.6 Quét ảnh

Công đoạn đầu tiên tạo tiền đề cho xử lý số Quá trình rời rạc hóa, lợng tửhóa dữ liệu liên tục của ảnh tơng tự để chuyển sang quản lý và xử lý số tấm ảnh số

Một điều tối quan trọng của công đoạn này là lựa chọn độ phân giảt quét ảnh

Độ phân giải cao thì lợng thông tin trên ảnh phong phú, chiếm bộ nhớ máy tính lớndẫn đến tốc độ xử lý giảm Độ phân giải thấp thì lợng thông tin có thể bị mất mátnhiều dẫn đến độ chính xác của sản phẩm giảm Lựa chọn độ phân giải hợp lý đảmbảo yêu cầu đề ra là một vấn đề quan trọng vừa có tính kỹ thuật vừa có tính kinh tế

Độ phân giải quét ảnh có thể lựa chọn một số chuẩn sau đây:

Đối với bản đồ địa hình, việc lựa chọn phân giải thờng chú trọng đến độchính xác đo vẽ dáng đất, tức là phải thỏa mãn độ chính xác đo cao Còn yếu tố mặtbằng thì dễ dàng thỏa mãn khi đã đạt yêu cầu về độ cao.

Có thể xuất phát từ công thức:

mh = ± p

m b

H



( 4.3)Trong đó:

mh- hạn sai cho phép của đối tợng đo, trên thực tế mh có thể là hạn sai về độ cao của điểm tăng dày hoặc của bản đồ cần thành lập

1.4.7.1.Mô tả các yếu tố đặc trng của địa hình

Công tác đo vẽ mô tả bề mặt địa hình đợc tiến hành bằng cách số hóa cácyếu tố đặc trng của địa hình trên nền là mô hình lập thể đã đợc định hớng, phục vụthành lập mô hình số địa hình Công tác này có sự trợ giúp của phần mềmMGETerainAnalyst định nhgiã và phân loại sẵn các đói tợng trng tham gia vào xâydựng mô hình số địa hình Chúng gồm các loại sau:

a Các đối tợng dạng điểm

+ Chechk points: Là những điểm mà tọa độ độ cao của chúng đợc đo dạc

chính xác và đợc dùng để đối chiếu xác định độ chính xác của mô hình số địa hình

+ SpotHeights: Là các điểm độ cao đợc xác định từ công tác đo ngoại nghiệp

b Các đối tợng dạng đờng

+ Brecklines: Là đờng tạo ra bởi tập hợp các điểm nghi nhận những thay đổi

đột biến của bề mặt địa hình Ví dụ nh các đờng gờ của các hào rãnh, các vách

đứng…

+Ridge lines: Là đờng phân thủy, thể hiện các sống núi hoặc các điểm ghi nhận

sự đột biến của bề mặt địa hình Tất cả các điểm nằm trên đờng này có độ cao hơncác đểm nằm về hai phía của đờng đó

+ Drainge: Là đờng tụ thủy, đi theo đáy của các khe, rãnh, suối Tất cả các

điểm nằm trên đờng này đều có độ cao thấp hơn các điểm này đều có độ cao thấphơn các điểm nằm về hai phía của đờng đó

+Obscured Areas: Là vùng không thể đo, số hóa đợc độ cao một cách chính

xác vì hình ảnh bị che khuất Ví dụ nh khu vực bị bao phủ bởi cây cối dày đặc,vùng bị mây che lấp, vùng bóng núi…

Để đo vẽ mô tả các yếu tố đặc trng của địa hình đợc chính xác, đòi hỏi tácnghiệp viên phải có khả năng quan sát lập thể tốt , giàu kinh nghiệp về kiến thức

địa mạo Các yếu tố đợc mô tả là các tham số đầu vào cho chơng trình tạo DTM tự

động ISMT.DTM đợc ta có độ chính xác hoàn toàn phụ toàn phụ thuộc vào mô tả

địa hình có độ chính xác và chi tiết hay không

1.4.7.2.Thành lập mô hình số địa hình

Dựa vào kết quả mô tả bề mặt địa hình, mô hình số địa đợc tạo ra một cách tự

động bằng phần mềm ImageStation Match – T (ISMT) Các điểmDTM đợc chontheo mang lới ô vuông(GRID)hay mạng lới tam giác(TIN) tùy chọn đợc gọi là các

điểm nút Phơng pháp tạo DTM tự động cho tốc độ nhanh chóng (trong khoảng25- 30 phút ISMT tạo ra khoảng hơn 30.000 điểm DTM) Tuy nhiên để phản ánh đ-

ợc chính xác bề mặt địa hình nên biểu thị các điểm DTM và chỉnh sửa những điểmcần thiết để đợc một DTM chất lợng cao

1.4.7.3 Biểu diễn đờng bình độ tự động

Đặt khoảng cao đều giữa các đờng bình độ Các đờng bình độ đợc nội suy

và làm trơn theo các thuật toán sau đây:

- Douglas- Peuker: làm trơn bằng cách loại bỏ những điểm thừa Cơ sở của

thuật toán này là một điểm nằm giữa hai điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đờng vuông

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4624

góc hạ từ điểm nằm gữa hai điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đờng vuông góc hạ từ

điểm đó đến đờng thẳng nối hai điểm còn lại nhỏ hơn một giá trị cho trớc

- Weighted Averager: làm trơn bình độ bằng cách xác định vị trí của điểm

tạo nên đờng bình độ đó thông qua giá trị trung bình của chính nó với các điểm lâncận

- Parametric Fiting: làm trơn bằng cách xác định một đờng cong đi qua các

điểm thuộc đờng bình độ sao cho sự sai khai khác là ít nhất

- Rounded Corners: làm trơn các đờng bình độ bằng cách loại bỏ các góc

nhọn

1.4.7.4 Chỉnh sửa đờng bình độ

Các đờng bình độ đợc hiển thị trực tiếp trên mô hình lập thể Lúc này dữliệu Raster và Vector đợc hiển thị trong cùng một môt trờng, ta có thể quan sát trựcquan các đờng độ bám trên bề mặt địa hình Tiến hành chỉnh sửa các đờng bình độ

đi qua lòng sông, lòng hồ, các đờng cha bám bề mặt địa hình Kết hợp với tài liệu

điều vẽ, chỉnh sửa các đờng bình độ đi trên ngọn cây thuộc khu vực dày đặc thựcphủ Nếu không có chiều cao cây do tài liệu điều vễ cung cấp có thể dựa vào môhình lập thể đo trực tiếp chiều cao cây ở những chỗ đất trống Đa tiêu đo vào gốccây đọc độ cao sau đó đa tiêu đo bám ngọn cây đọc độ cao, trừ đi cho nhau ta đợcchiều cao cây Hiệu chỉnh vào độ cao đờng bình độ đó Sau khi đã chỉnh xong, ta đã

có các yếu tố dáng đất của bản đồ

1.4.7.5 Nắn ảnh số – thành lập bình đồ ảnh trực giao

Bình đồ ảnh trực giao là một sản phẩm đặc trng của công nghệ số xử lý ảnh

số Để có đợc bình đồ ảnh trực giao cần tiến hành các công đoạn sau:

- Nắn ảnh số: Kết hợp với số liệu độ cao của mô hình, tiến hành nắn ảnh cho

từng pixel riêng biệt Ngoài ra các pixel còn đợc xác định lại giá trị độ xám theomột trong ba phơng pháp nội suy: Ngời láng giềng gần nhất, nội suy song tuyến vànội suy theo phơng pháp xoắn bậc 3 Nên chọn phơng pháp xoắn bậc 3 bởi vì phơngpháp này cho kết quả tốt nhất mặc dù đòi hỏi nhiều phép tính toán

- Ghép ảnh: Tiến hành điều chỉnh độ tơng phản giữa các tấm ảnh trong toàn

bộ khu chụp hợp Sau đó dựa trên các phần mềm tơng ứng thực hiện ghép các tấm

ảnh với nhau

- Cắt ảnh: Dựa vào tọa độ khung lới chiếu bản đồ cần thành lập tiến hành cắt

ảnh theo khung bản đồ Kết thúc công việc này ta đã tạo ra đợc bình đồ ảnh trựcgiao

1.4.7.6 Số hóa chi tiết địa vật trên máy PC

Bởi vì bình đồ ảnh trực giao có chất lợng nh bản đồ nên có thể đo đạc chínhxác vị trí mặt phẳng mà không cần nhìn lập thể Hơn nữa để tăng hiệu suất làm việckết hợp với trạm xử lý ảnh số, có thể xuất các file bình đồ ảnh trực giao ra các máy

PC để số hóa địa vật Công tác này có sự trợ giúp của kết quả đoán đọc điều vẽ

ảnh,tiến hành số hóa các chi tiết địa vật, các lớp nội dung bản đồ: Mạng lới giaothông, dân c, ranh giới hành chính, thủy hệ, thực vật, địa hình, cơ sở

1.4.7.7 Biên tập trên máy PC

Đây là công tác hoàn thiện cuối cùng trớc khi giao nộp sản phẩm Tiến hànhghép các yếu tố địa hình và địa vật vào cùng một môi trờng chỉnh sửa các đờng bình

độ cắt qua đơng xá, nhà cửa… gắn tên thuộc tính cho ácc lơp địa vật: Tên sông, hồ

ao, tên khu hành chính, độ cao các đờng bình độ, lên các ký hiệu bản đồ theo đúngquy định của quy phạm

Trên đây là toàn bộ quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng

ph-ơng pháp đo ảnh số Xử lý ảnh số trên trạm đo ảnh số cho ra các sản phẩm đặc tr ngnh: Mô hình số địa hình, bình dồ ảnh trực giao, bản đồ số,…

2.1.2 Đặc điểm phạm vi ứng dụng của phơng pháp đo vẽ bằng ảnh hàngkhông

Bản đồ là hình chiếu thu nhỏ một phần bề mặt trái đất trong đó các đối tợng

tự nheien đợc chọn lọc và biểu thị trên bản đồ Bản đồ là một sản phẩm có nhiềuloại và đợc ứng dụng vào các mục đích khác nhau Ví dụ nh, bản đồ dùng để khảosát, thiết kế, thi công các công trình, dùng trong các lĩnh vực kinh tế và bảo vệ anninh quốc phòng Bản đồ địa chính dùng quy hoạch đất đai, làm tài liệu xác địnhquyền sử dụng đất Bản đồ địa giới hành chính là bản đồ mang tính xác định ranhgiới hành chính của các đơn vị hành chính trong nc Ngoài ra còn nhiều loại bản đồchuyên ngành, chuyên đề nh bản đồ rừng núi, bản đồ giao thông phục vụ cho từng

đối tợng nghiên cứu cụ thể, cho các ngành khoa học, kinh tế xã hội khác nhau

Phơng pháp đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không là phơng pháp đã dần đợcphổ biến và đợc áp dụng rộng rãi trong công tác thành lập bản đồ địa hình, địachính các loại tỷ lệ nhỏ, tỷ lệ vừa, tỷ lệ lớn và tỷ lệ cực lớn ở nc ta Ph ơng pháp đo

vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không là phơng pháp đo gián tiếp các đối tợng thông quahình ảnh của đối tợng đợc ghi lại trên bề mặt của vật liệu cảm quan, trên phimchụp, giấy ảnh hay các thông tin của đối tợng mà ta nhìn thấy đợc Nguyên tắc cơbản của phơng pháp là khôi phục lại các chùm tia chiếu trong quá trình chụp ảnh,thông qua phép chiếu xuyên tâm

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4626

Ưu điểm: Nổi bật của phơng pháp là nội dung phản ánh trung thực, kháchquan, chi tiết thông tin thu nhận đợc nhanh chóng chính xác với khối lợng khổng lồ,trên ảnh có thể nhận biết các địa vật với độ chính xác thoả mãn yêu cầu của bản đồcần lập Do phần lớn khối lợng công việc làm trong phòng nên không phụ thuộc vào

điều kiện ngoại cảnh nh thời tiết địa hình Với phơng pháp này ngời ta không chỉxác định hình, dạng kích thớc vị trí của đối tợng cần đo mà dựa vào hình ảnh của

đối tợng trên ảnh mà còn có thể nghiên cứu tất cả các đối tợng đó dù khó khăn nhất.Phơng pháp đo vẽ bằng ảnh hàng không có quy trình công nghệ đo vẽ đơn giản khảnăng tự động hoá cao Trong quá trình đo vẽ nếu ứng dụng các phơng pháp đo vẽ,nắn ảnh số thì bản đồ số cần thành lập có thể đợc hình thành trên cơ sở quét ảnh vànắn ảnh số

Nhợc điểm: Thiết bị đo đạc cồng kềnh, máy móc trang thiết bị hiện đại đắttiền, thông tin thu đợc trên phim ảnh hay giấy ảnh không còn đạt đợc độ chính xac

về vị trí toạ độ, hình dạng kích thớc do nhiều nguyên nhân gây ra Trong đó ảnh ởng lớn nhất là quy luật chiếu hình, sai số quang học, biến dạng của vật liệu ảnh.Mức độ chi tiết và khả năng đo đạc của hình ảnh còn phụ thuộc vào điều kiện vàphơng thức chụp ảnh, thiết bị máy móc chụp ảnh

h-Công việc đo vẽ bản đồ trên diện tích rộng lớn để hoàn thành theo phơngpháp truyền thống thì phải dựa vào số liệu đo thực địa, khó mà đảm bảo độ chínhxác, mật độ điểm đo trực tiếp lớn Do vậy, mất nhiều thời gian làm việc ngoài trời,

bị ảnh hởng của thời tiết Năng suất lao động hiệu quả công việc không cao, hạnchế khả năng ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào công nghệ đo

vẽ và không kịp thời đáp ứng cho công tác nghiên cứu và sản xuất Do đó, phơngpháp đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không đã ra đời, đáp ứng yêu cầu đặt ra, đảm bảo

độ chính xác, rút ngắn thời gian làm việc Thông qua các phơng pháp xử lý ảnh, nắn

ảnh nhằm khôi phục lại hình ảnh, vị trí, hình dạng của đối tợng chụp ta có thể đo vẽbản đồ chính xác, phục vụ cho công tác liên quan

2.1.3 Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phơng pháp phối hợp

Đặc điểm chung của phơng pháp là lấy ảnh nắn (tức là đã xử lý sai số vị trí

điểm đo ảnh nghiêng gây ra) làm nền để xác định vị trí mặt phẳng của các nội dung

địa vật của bản đồ Trong phơng pháp này nội dung của bản đồ vẽ đợc đo bằng

ph-ơng pháp đo trắc địa ngoại nghiệp Đây là quy trình sử dụng ảnh nắn đơn của các

ảnh hàng không làm t liệu cho công tác điều vẽ và đo ngoại nghiệp Do vậy, có thểtiến hành đồng thời nhiều tổ công tác cho một khu đo của tờ bản đồ Tuy nhiên, hải

có kế hoạch làm việc cụ thể cho từng nhóm tổ trong quá trình làm việc

Quy trình công nghệ này phù hợp cho vùng đo vẽ bằng phẳng có độ dốcchênh cao địa hình không lớn nhằm bảo đảm cho so sánh vị trí điểm đo độ lồi lõm

địa hình gây ra không vợt quá hạn sai cho phép

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ đo ảnh, đo ảnh đơn đã là phơngpháp chủ yếu để thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000, 1:2000 vùng bằng phẳnghay bản đồ tỷ lệ 1:10.000 vùng trungdu Công việc thành lập bản đồ địa hình bằngphơng pháp đo vẽ phối hợp có thể tiến hành nh thành lập bản đồ địa hình nhng chú

ý một số đặc điểm sau đây

1 Bản đồ địa chính có yêu cầu nội dung địa vật ao hơn so với bản đồ địahình cùng tỷ lệ

2 Công tác điều vẽ ngoại nghiệp đợc đặc biệt chú ý làm tốt công việc đốisoát và thể hiện đầy đủ bờ vùng, bờ thửa các hiện trạng sử dụng đất trên bản đồ

3 Thành lập bản đồ số địa chính trên cơ sở số hoá bản đồ ảnh là công nghệtiên tiến đang đợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả kinh tế cao, vừa đảm bảo độchính xác lại thuận lợi cho việc khaithác và quản lý dữ liệu

Đặc điểm: Quy trình là sử dụng các tấm ảnh hàng không làm t liệu, quá trình

đo ảnh đợc thực hiẹn theo phơng pháp nhìn lập thể và quá trình thành lập đợc liênkết với nhau thành một tập hợp các hoạt động đợc thể hiện trên máy, cho phép dựnglại mô hình học của đối tợng chụp

Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ vẽ trên máy toàn năng

Bảng 2-3: Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ vẽ trên máy toàn năng

Công tác bay chụp hay t liệu

Đây là phơng pháp mà nội dung chủ yếu đợc thể hiện trên Diamat Nếu nối máy với bộ ghi số và số hoá tự động thì có thẻ lu giữ số liệu và vẽ bản đồ trên Ploterrất thuận lợi cho việc lập bản đồ số và tự động hoá việc đánh số thửa, tính diện tích 2.2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phơng pháp đo ảnh lập thểtrên máy đo ảnh giải tích

Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng đo vẽ trên máy giải tích

Bảng 2-4: Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng đo vẽ trên máy giải tích

Với phơng pháp này số liệu đo cũng đợc tự động ghi lại tính ra toạ độ điểm địavật

2.2.3 Nội dung quy trình công nghệ đo vẽ

a Chụp ảnh hành không

Công tác này có ý nghĩa to lớn ảnh hởng đến chất lợng, độ chính xác của tờ bản đồ

và tính kinh tế Chất lợng phim ảnh cũng hết sức quan trọng, nó quyết định chất ợng hiệu quả các công đonạ sau nó Khi thiết kế chiều cao bay chụp cần chọn độcao bay chụp cho phép lớn nhất vừa giảm nhỏ ảnh hởng của độ chênh cao địa hìnhvới sai số xê dịch vị trí điểm ảnh tức là:

Trongđó: b - Đờng đáy ảnh

h: - Sai số trung bình cho phép khi xác định độ cao điểm ghi chú trên bản đồ

P - Sai số trung bình độ chênh sai ngang

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4630

Công tác bay chụp hay t liệu

Tiêu cự máy chụp ảnh đợc xác định theo công thức.

f =

p m

p h



tỷ lệ bản đồ cần thành lập, ảnh chụp có độ phủ 60 x 30% với vùng đồi núi có độchênh cao địa hình không lớn Đối với vùng núi cao phải tăng độ phủ lên theo độphức tạp của địa hình đến 80 x 30%

Hiện nay với công nghệ hiện đại, cùng với sự ra đời của hệ thống định vị toàncầu GPS nó là hệ thống thu nhận thông tin thông qua các tín hiệu vệ tinh theo quỹ

đạo nhất định Dùng công nghệ GPS có u điểm nổi bật khi thiết kế tuyến bay chụp

là đảm bảo tuyến bay gần đúng với thiết kế kỹ thuật bay chụp, giữ tuyến bay thẳng

có độ phủ chính xác cho hai tấm ảnh trên dải bay Hiện nay nớc ta đang sử dụng 2phơng pháp định vị GPS là: Định vị tuyệt đối và định vị tơng đối:

b Đo nối khống chế ảnh

1.4.3 Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp

Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là cơ sở trực tiếp xác định tọa tộ và độ caocủa các điểm tăng dày phục vụ cho công tác định hớng mô hình Nó phải thỏa mãnmột số yêu cầu sau

- Độ chính xác phải cao hơn độ chính xác điểm tăng dày ít nhất một cấp

- Số lợng và vị trí điểm bố trí linh hoạt theo yêu cầu của độ chính xác điểmtăng dày và phơng pháp tăng dày

- Công tác đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đợc thực hiện bằng cácphơng pháp giao hội kinh đển hoặc các máy GPS với chế độ đo tĩnh đo tơng đối,cho kết quả độ chính xác rất cao và nhanh chóng d sức thỏa mãn yêu cầu đề ra Đồhình bố trí điểm đo nối phụ thuộc vào điều kiện cụ thể, nhất định là phụ thuộc vàophơng pháp tăng dày bàng TGAKG

1.4.5.1 Công tác đoán đọc ảnh trong phòng

Xác định các yếu tố địa vật dựa vào ảnh chụp của chúng trên cơ sở hiểu biết

về quy luật tạo hình và quy luật phân bố ( các chuẩn đoán đọc) Hơn nữa có thể kếthợp với các t liệu có ý nghĩa trắc địa bản đồ, các bộ ảnh mẫu để trợ giúp giải đoán

1.4.5.2 Công tác điều vẽ ảnh ngoài thực địa

Mang tấm ảnh trực tiếp ra ngoài thực địa để điều vẽ bổ sung các yếu tốkhông giải đoán đợc và không thể hiện trên ảnh, các yếu tố mới xuất hiện

Biểu diễn kết quả đoán đọc - điều vẽ ảnh phải tuân thủ theo các kí hiệu củaquy định , quy phạm hiên hành Cần lu ý đến việc lấy bỏ, tránh bỏ sót và thống nhấttrên toàn bộ khu đo

1.4.6 Quét ảnh

Công đoạn đầu tiên tạo tiền đề cho xử lý số Quá trình rời rạc hóa, lợng tửhóa dữ liệu liên tục của ảnh tơng tự để chuyển sang quản lý và xử lý số tấm ảnh số

Một điều tối quan trọng của công đoạn này là lựa chọn độ phân giảt quét ảnh

Độ phân giải cao thì lợng thông tin trên ảnh phong phú, chiếm bộ nhớ máy tính lớndẫn đến tốc độ xử lý giảm Độ phân giải thấp thì lợng thông tin có thể bị mất mátnhiều dẫn đến độ chính xác của sản phẩm giảm Lựa chọn độ phân giải hợp lý đảmbảo yêu cầu đề ra là một vấn đề quan trọng vừa có tính kỹ thuật vừa có tính kinh tế

Độ phân giải quét ảnh có thể lựa chọn một số chuẩn sau đây:

Có thể xuất phát từ công thức:

mh = ± p

m b

H



( 4.3)Trong đó:

mh- hạn sai cho phép của đối tợng đo, trên thực tế mh có thể là hạn sai về độ cao của điểm tăng dày hoặc của bản đồ cần thành lập

m H- độ cao bay chụp

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4632

2.2.4 Vị trí công tác đo vẽ lập thể trong quy trình

Công việc đo vẽ địa hình, địa chính trên mô hình lập thể trong quy trình côngnghệ đóng một vai trò vô cùng quan trọng Nó là khâu then chốt để có đợc sảnphẩm là bản đồ gốc với đầy đủ các yếu tố địa hình, địa vhật có trên thực địa đợcbiểu diễn trên bản đồ Công tác đo vẽ trên mô hình lập thể đợc tiến hành ngay saukhi mô hình đã đợc định hớng các yếu tố của nó, khi tiến hành công tác đo vẽ là ta

đã sử dụng các số liệu và t liệu của các công đoạn trớc để làm cơ sở cho việc đo vẽ

nh quá trình chụp ảnh hay t liệu ảnh đã có trớc để làm cơ sở cho việc đo vẽ nh quátrình chụp ảnh hay t liệu ảnh đã có công tác đo nối, tăng dầy khống chế ảnh Môhình lập thể đợc xây dựng từ việc định hớng tơng đối các cặp ảnh lập thể sau quátrình tăng dầy khống chế ảnh trong bộ nhớ của máy tính đã có sẵn các giá trịnguyên tố định hớng của ảnh, toạ độ điểm tăng dầy khống chế ảnh Việc quan sáttrên mô hình lập thể của hai tấm ảnh đợc tiến hành thông thờng nh trên kính lập thể

đơn giản Để đa đợc tiêu đo đến một điểm bất kỳ nào trên mô hình thực hiện thôngthờng qua ba chuyển động X, Y, Z Các giá trị toạ độ không gian này có liên quanchặt chẽ đến toạ độ điểm ảnh x1, y1 và x2, y2 mối liên hệ này đợc ghi trong các ch-

ơng trình phần mềm chuyên dùng lu trong máy điện tử Do vậy khi đã có đợc cácgiá trị x1, y1 , x2, y2 của nhiều cặp ảnh cùng tên thì có thể giải bài toán định hớng t-

ơng đối Nếu có x1, y1, x2, y2 và X, Y, Z của hai điểm khống chế thì có thể xác địnhcác yếu tố định hớng ngoài Khi có yếu tố định hớng ngoài nếu đặt giá trị X, Y, Zcủa một điểm nào đó nhìn đợc trên mô hình thì máy tính cho phép di chuyển khayphim để tiêu do đặt đúng giá trị x1, y1, x2, y2 trên hai tấm ảnh

CHƯƠNG II

Mô hình lập thể

Phơng pháp xây dựng mô hình lập thể

II.1 Giới thiệu về cấu trúc của hệ thống đo ảnh số:

Hệ thống đo vẽ ảnh số đợc định nghĩa gồm phần cứng và phần mềm để thu

đ-ợc các sản phẩm đo vẽ từ ảnh số thông qua việc áp dụng kỹ thuật tự động, bán tự

động và thủ công Hệ thống đo ảnh số xử lý t liệu là ảnh, bản đồ dới dạng số, quátrình xử lý t liệu ảnh sản phẩm nhận đợc của hệ thống đo ảnh số là: Bản đồ số môhình số địa hình và địa vật, ảnh trực giao và các số liệu liên quan Các sản phẩm này

đợc lu trữ trên máy tính và chúng có khả năng hiện thị trên màn hình máy tính,chuyển tải qua máy in và có thể kết hợp với các nguồn thông tin khác trên các hệthống GIS/LIS Hệ thống đo ảnh số bao gồm những thiết bị đợc liên kết chặt chẽ vớinhau tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh cho phép chúng ta thực hiện các chức năngcủa công tác đo vẽ ảnh

Cấu trúc của hệ thống đo vẽ ảnh số gồm:

- Máy quét

- Trạm đo vẽ ảnh số

- Máy in, máy vẽ

II.2 Máy quét:

Máy quét thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu ảnh hàng không thành ảnh

số và lu trữ trên máy tính dới dạng Raster Mặc dù công nghệ đo vẽ ảnh số đã đợc

áp dụng khá rộng rãi, nhng trong thực tế công nghệ chụp ảnh vẫn ít thay đổi và đại

đa số ảnh hàng không hiện nay vẫn chụp bằng máy ảnh tơng tự dùng phim Các máy ảnh hàng không hiện đại có thể chụp với kích thớc 23 x 23mm Tấm ảnh chụp bằng máy ảnh chụp ảnh đồng thời qua kính vật máy chụp ảnh đợc xem là hình ảnh tơng tự của đối tợng chụp đợc ghi trên mặt phẳng,loại này đợc gọi là ảnh tơng tự Trong công nghệ sử lý thông tin, tấm ảnh tơng tự đợc xem là nguồn thông tin chính xác nhất đó là nguồn thông tin liên tục Để xử lý thông tin, tấm ảnh đó cần đợc rời rạc hoá, lợng tử hoávà mã hoá nguồn tin liên tục trớc lúc đa vào máy tính điện tử

ảnh hàng không dạng tơng tự vẫn là môi trờng lu trữ hình ảnh hiệu quả nhất và đợc dùng phổ biến nhất trong công tác thành lập bản đồ tỉ lệ lớn và tỉ lệ trung bình Do vậy việc chuyển từ ảnh tơng tự sang ảnh số đợc thực hiện nhờ các máy quét chuyên dụng là một vấn đề quan trọng trong công tác đo ảnh số

Xét hình dạng bộ phậndựn phim máy có hai dạng

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4634

- Dạng hình trống

- Dạng đế phẳng

Máy quét dạng hình trống

thờng dùng các ống hai cực, làm máy quét trong các máy quét này ánh sáng

đi từ một nguồn sán qua lăng kính chuyển động, qua phim đặt trên một đế chuyển

động hình ống làm bằng thuỷ tinh và tới ống hai cực Cá máy quét này độ chính xáchình học hạn chế

Máy quét dạng đế phẳng

Máy quét là một thiết bị đầu vào quan trọng của hệ thống đo ảnh số Trong

kĩ thuật xử lí ảnh số hiện nay các dòng quét đợc bố trí song song với nhau, mỗi dòng quét là một hàm liên tục Biên độ của hàm biến thiên theo cờng độ ánh sáng

đi qua những vùng có độ xám nhận đợc tại mỗi pixel đợc gán bằng một mức bằng một số nhất định Ngày nay ngời ta đã nhận mã hoá độ xám trên ảnh thành 265 mức độ xám khác nhau, phép biến đổi này gọi là lợng tử hoá Nh Vậy, tại mỗi pixel

có toạ độ X, Y xác định vị trí pixel trên tấm phim và độ xám D phản ánh mức độ phản xạ phổ của đối tợng chụp Kích thớc pixel quyết định mức độ phân giải của hình ảnh quét, pixel càng bé thì độ phân giải càng cao và đơng nhiên đòi hỏi bộ nhớ

lu trữ càng lớn

Đối với công tác đo ảnh, tấm ảnh cần máy quét có độ phân giải cao để đảm bảo độ chính xác của của ảnh đo Các máy quét chuyên dùng nh: ZEISS SCAL, Intergraph Photo Scan TD có CCD dạng thanh Đối với các máy quét SCAL và Photo Scan TD khay đựng phim đứng yên trong khi trục phụ đẩy thanh CCD theo chiều ngang với kích thớc đúng bằng chiều rộng của dải ảnh vừa quét Các máy quét này có độ chính xác hình học tơng đơng với đo ảnh giải tích chính xác

Các bớc tiến hành khi quét:

- Bật máy quét

- Khởi động phần mềm máy quét

- Quét phim: có hai dạng quét phim cuộn và quét phim tấm

- Truyền số liệu và chuyển đổi format file

Với các thành tựu quét ảnh hiện nay cũng không thể tránh khỏi việc làm mấtmát thông tin trên ảnh quét so với ảnh quét nguyên gốc của nó

Cùng với việc thu nhỏ kích thớc của các pixel đòi hỏi bộ nhớ của máy tính phải rất lớn, điều này liên quan đến điều kiện bảo quản, lu trữ và hiển thị cũng nh nâng giá trị sản phẩm

số thẻ hiện rõ nét nhất trong các trạm đo vẽ ảnh số, chúng ta có thể xử lý nhiều loại

ảnh số, từ ảnh hàng không chụp từ phim sau đó quét đến vệ tinh

Trạm đo vẽ ảnh số gồm hai phần

a Hệ thống phần cứng:

Phần cứng của trạm đo vẽ bao gồm:

- Một bộ xử lý CPU mạnh và bộ nhớ RAM lớn để có thể xử lý các file ảnh

số lớn thờng có trong đo vẽ ảnh số

- Các tính năng xử lý phụ nh bộ tăng tốc đồ hoạ, bảng xử lý tín hiệu số, xử lýmạng để đảm bảo thực hiện nhanh công việc có khối lợng tính toán lớn nh khớp

điều khiển hay tạo mô hình số địa hình

- Bộ nhớ lu t liệu lớn, đĩa cứng và các t liệu lu trữ có dung lợng lớn để lu trữ

t liệu ảnh

- Khả năng chuyền dữ liệu nhanh giữa RAM, bộ nhớ, video hiện thị ảnh trênmàn hình và bộ lu trữ dữ liệu chính trong các đĩa cứng

- Màn hình màu có độ phân giải cao với khả năng nhín lập thể

- Thiết bị đo lập thể cho phép định vị tiêu đo chính xác để thực hiện tốt thao tác đo điểm hay số hoá các đối tợng Các trạm đo vẽ hiện đại đều dùng màn hình có

độ phân giải cao để hiển thị ảnh có độ phân giải lớn tối thiểu 1024 x 1024 pixels Đikèm độ phân giải cao là yêu cầu tần số lớn của màn hình để tạo lập thể đồng thời tránh hiện tợng nhấp nháy của màn hình

- Phần mềm tăng dày.

- Phần mềm tạo mô hình số địa hình

- Phần mềm thành lập ảnh trực giao

- Phần mềm số hoá và biên tập bản đồ số

Xét về khía cạnh thuật toán thì các giải pháp dùng trong các trạm đo vẽ ảnh

số và đo vẽ giải tích về cơ bản giống nhau Chúng đều dùng các cơ sở hình học xạ

ảnh và các mô hình toán học nh các điều kiện đồng phẳng và điều kiện đồng phơng

- Máy vẽ có độ phân giải thấp (0.3 mm và thấp hơn)

- Máy vẽ có độ phân giải trung bình (từ 0.01 đến 0.02mm)

- Máy vẽ có độ phân giải cao (cao hơn 0.01mm)

Các phơng pháp xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số

Công tác xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số phục vụ cho công tác đo

vẽ có hai trờng hợp

a Trờng hợp là sử dụng phần mềm ISDM

Đây là chơng trình phần mềm dùng để tăng dày khống chế ảnh ngay trên trạm ảnh số thì sau khi tiến hành định hớng trong (IO) có thể tiến hành nắn các

điểm khống chế ngoại nghiệp đồng thời với quá trình định hớng tơng đối (OR) cho từng dải bay, sau đó liên kết dải bay bằng các công cụ Multi - Photo thì kết quả này

có thể sử dụng vào quá trình tạo mô hình lập thể để tiến hành công tác đo vẽ

b Trờng hợp tăng dày trên máy đo vẽ giải tích thông thờng

Trong trờng hợp này kết quả của quá trình thu đợc là toạ độ trắc địa của các

điểm khống chế trong khu vực tăng dày với vị trí điểm đợc đánh dấu trên phim Sử dụng các kết quả trên để xây dựng mô hình lập thể đo vẽ trên trạm tuần tự theo các bớc sau:

+ Định hớng trong (IO) thành lập hệ toạ độ ảnh

+ Định hớng tơng đối (RO) xác định tơng đối ảnh hởng này so với ảnh khác.+ Định hớng tuyệt đối (AO) sử dụng đa mô hình về toạ độ thực địa, thiết lập mối tơng quan giữa toạ độ mô hình và toạ độ thực địa

- Các khâu định hớng trong, định hớng tơng đối, định hớng tuyệt đối môhình

- Định hớng trong cài đặt các yếu tố định hớng ngoài cho từng tấm ảnh củacặp ảnh lập thể trên các bộ diều chỉnh các yếu tố định hớng ngoài tơng ứng của máy

đo vẽ lập thể

Còn đối với hệ thống đo vễ ảnh số, trong một Project, nào đó khi khối ảnh

đã đợc tăng dày khống chế ảnh xong, các yếu tố định hớng ngoài của từng tấm ảnh

đợc lu lại trong các file của Project, do đó bất kì lúc nào muốn đo vẽ trên mô hình

lập thể tấm ảnh đều có thể mở cặp ảnh lập thể mà ta không cần phải tiến hành lại từ

đầu nh trong đo vẽ ảnh toàn năng, giải tích

*Đối với hệ thống xử lý ảnh số của hãng Intergraph:

Khi khu vực đo vẽ đợc coi là bằng phẳng va chấp nhận đo vẽ các yếu tố nộidung bản đồ trên nền ảnh nắn thi có thể không cần thiết tạo lập mô hình lập thể vì:

• Có thể sử dụng kết quả tăng dày khối ảnh cùng với độ cao trung bình khuvực để nắn ảnh

• Với vùng đợc coi là bằng phẳng thì việc số hoá lập thể các đặc trng địahình cùng với việc chêm các điểm độ cao (Masspoints) cũng có thể đủ để đủ để tạo

ra mô hình số địa hình (nh một dạng DTM tha - Dummy DTM) và nội suy các dgbình độ

Trạm máy ImageStation/UNIX, chơng trình Image Station Stereo Display(ISSD) luôn luôn đòi hỏi phải tạo mô hình lập thể trớc khi tiến hành đo vẽ các đặctrng hay chạy chơng trình Match - T

Chơng trình Inmage Sttion Stereo Display (ISSD) trên trạm xử lý ảnh sốImageStatoin/WINNT có thể hiển thị mô hình lập thể từ cặp ảnh gốc để đo vẽ lập

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4638

thể mà không cần phải tạo mô hình lập thể Chỉ khi mốn chạy chơng trình Match

-T để tạo các lới điểm độ cao tự động thì mới phải có mô hình lập thể

Tóm lại với đầy đủ các yếu tố định hớng của từng tấm ảnh, dựa trên chơngtrình tạo mô hình lập thể của phần mêm ISPM, máy tính sẽ tự sắp xếp các pixelstrên mỗi tấm ảnh của một mô hình lập thể theo hớng song song với đờng đáy ảnhcủa mô hình để khử hết thị sai dọc, ảnh hởng của góc nghiêng, góc ngang, gócngoặt, vặn xoắn do may bay gây nên trong khi chụp ảnh cung nh ảnh hởng của độcong trái đất, chiết quang khí quyển và sai số méo hình kính vật của camera ( nếu

ch khai báo trong phần nhập tạo project)

Với phơng pháp này ngoài việc đáp ứng các yêu cầu của chơng trình ISSD,

mô hình lập thể đợc tạo ra bằng cách này còn mang lại hiệu quả lớn trong quá trìnhquan sát đo vẽ lập thể, giúp cho ngời đo vẽ đỡ mỏi mắt và mệt nhọc

2.2.2 Quá trình tạo mô hình số địa hình

Mô hình số địa hình là sự miêu tả bề mặt các đối tợng bằng phơng tiện số,chủ yếu là các yếu tố dạng đờng và dạng điểm Thông thờng ngời ta biểu diễn bềmặt đối tợng bằng các điểm phân bố không đồng đều hoặc đều Các điểm ảnh cùngtên trên cặp ảnh lập thể đợc chọn theo mạng lới ô vuông hay lới vùng tam giác Các

điểm này gọi là điểm nút Sau khi đã có toạ độ các điểm nút, tấm ảnh xây dựng môhình số địa hình là DTM bằng phơng pháp nội suy lới ô vuông theo hàm song songtuyến hay lới tam giác không đều (TIN) theo hàm tuyến tính

* Mô hình số địa hình DTM sử dụng và các mục đích khác nhau:

- Nắn ảnh trực giao trong đo vẽ thành lập bản đồ địa chính ở các khu vự cóchênh cao địa hình lớn (vùng đồi, vùng núi hoặc các địa vật đặc trng)

- Nội suy các đờng bình độ cho các bản đồ địa hình

Với phơng pháp xử lý ảnh số hiện nay có thể xây dựng mô hình số địa hìnhtheo hai cách:

a Thành lập mô hình số địa hình thủ công

Khi địa hình khu vực đo vẽ phức tạp, nhiều mỏm khe núi, thực vật xen kẽkhông đồng đều, phân bố rải rác, chất lợng phim không tốt ảnh hởng đến chất lợngDTM thành lập không tốt do đó DTM đợc thành lập theo phơng pháp thủ công.Theo phơng pháp này các thao tác số hoá đợc thực hiện bằng tay đờng đặ trng địahình (break lines) Các đờng yếu tố địa hình cần số hoá thủ cong càng đầy đủ càngchi tiết càng tốt Các đờng địa hình thông thờng bao gồm các đờng sau:

- Đờng tụ thuỷ

- Đờng phân thủ

đ-đo này thờng mất nhiều thời gian vì thế trên thực tế vừa phải đ-đo một lợng tối thiểucác điểm vừa phải đạt độ chính xác đòi hỏi Để đảm bảo chất lợng, các điểm đặc tr-

ng, điểm nút thờng đợc bổ sung bằng các đờng đặc trng và các yếu tố địa hình khác.Bình thờng trong một mô hình lập thể có khoảng 2.000 đến 10.000 (tối đa khoảng20.000) điểm đợc đo Quá trình đo số lợng điểm này có thểm ất đến vài giờ cho tớivài ngày Nguyên tắc điểm tối thiểu này ham ý là các điểm đo phải có độ chính xáctối đa và các đờng đẳCông tyng có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng

địa hình ở vùng quang đãng) thì độ chính xác và độ tin cậy của mô hình số địa hìnhtăng lên đáng kể Với một số lớn trị đo thừa cho phép phát hiện ra các sai số thô vàcuối cùng có thể nhận biết đợc các đờng đặc trng Tuy nhiên trong nhiều trờng hợp(ảnh chụp có tỷ lệ lớn, do độ cao của vật và thực phủ ) các điểm DTM do tự độngthờng không chính xác do đó phải chỉnh sửa rất nhiều Cho tới nay việc thành lậpDTM tự động mới chỉ áp dụng ở các tỷ lệ nhỏ và thuộc vùng quang đãng

Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4640