BÀI GIẢNG TRẮC LƯỢNG ẢNH GIẢI TÍCH VÀ KỸ THUẬT SỐ

BÀI GIẢNG TRẮC LƯỢNG ẢNH GIẢI TÍCH VÀ KỸ THUẬT SỐBỘ MÔN ĐỊA TIN HỌCLẤY TỜ ẢNH TRÁI LÀM CƠ SỞ ĐỂ XÁC LẬP HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÔ HÌNHCÁC NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI XÁC ĐỊNH BẰNG ĐỘ CHÊNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG ẢNH PHẢI SO VỚI ẢNH TRÁI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC

CBGD: Th.S Nguyễn

Tấn Lực

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ TOÁN HỌC ĐO ẢNH LẬP THỂ

1.1 CƠ SỞ HÌNH HỌC 1.1.1 NHỮNG YẾU TỐ HÌNH HỌC CƠ

BẢN

1.1.2 TỶ LỆ MÔ HÌNH

ĐỊNH HƯỚNG TRONG:

ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI

5

1.2 ĐỊNH HƯỚNG MÔ HÌNH LẬP THỂ

1.2.1.1 ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI

Xác định tọa độ điểm chính ảnh x’0, y’0 ;

tiêu cự f

Xác đỊnh tương quan giữa 2 tấm ảnh  chỉ xác định độ chênh lệch giữa các nguyên tố định hướng ngoài

THỰC TẾ, THÀNH PHẦN BX CHỈ CÓ TÁC

DỤNG XÁC ĐỊNH TỶ LỆ MÔ HÌNH, MÀ

KHÔNG THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH XÁC

ĐỊNH VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI GIỮA 2 TẤM ẢNH

6

VÌ VẬY: CHỈ CÓ 5 YẾU TỐ THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI GIỮA 2 TẤM ẢNH LÀ:

BY, BZ, , ,  : 5 NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI CẶP ẢNH LẬP THỂ

7

1.2.1.2 ĐỊNH HƯỚNG TUYỆT ĐỐI

XÁC ĐỊNH TỶ LỆ MÔ HÌNH VÀ VỊ TRÍ KHÔNG GIAN CỦA MÔ HÌNH TRONG HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA

•HỆ SỐ TỶ LỆ MÔ HÌNH: mMH

•TỌA ĐỘ ĐIỂM GỐC HỆ TỌA ĐỘ MÔ HÌNH TRONG HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA: X0, Y0, Z0

•CÁC GÓC ĐỊNH HƯỚNG MÔ HÌNH (CÁC GÓC XOAY CỦA HỆ TỌA ĐỘ MÔ HÌNH TRONG HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA):

: GÓC NGHIÊNG DỌC ( TRỤC X)

: GÓC NGHIÊNG NGANG (TRỤC Y)

: GÓC XOAY (TRỤC Z)

8

1.2.2 CÁC HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÔ HÌNH VÀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI1.2.2.1 HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÔ HÌNH ĐỘC LẬP

LẤY CẠNH ĐÁY CHIẾU ẢNH LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG HỆ TỌA ĐỘ MÔ HÌNH O’X’Y’Z’

1.2.2.2 HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÔ HÌNH PHỤ THUỘC:

LẤY TỜ ẢNH TRÁI LÀM CƠ SỞ ĐỂ XÁC LẬP

HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÔ HÌNH

CÁC NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG ĐỐI XÁC ĐỊNH BẰNG ĐỘ CHÊNH CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐỊNH HƯỚNG ẢNH PHẢI SO VỚI ẢNH TRÁI

10

1.3 BÀI TOÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH LẬP THỂ1.3.1 ĐK HÌNH HỌC ĐHTGĐ MHLT:

12

14

THAY VÀO PT TRÊN, TA CÓ PTĐHTGĐ:

(5)

17

1.3.2.3 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH LẬP THỂ

XÁC ĐỊNH 5 NTĐHTGĐ

THÀNH LẬP HỆ PT ĐHTGĐ CỦA CẶP ẢNH LẬP THỂ

1.4 ĐỊNH HƯỚNG TUYỆT ĐỐI MHLT

ĐỂ ĐỊNH HƯỚNG TUYỆT ĐỐI MÔ HÌNH CẦN XÁC ĐỊNH 7 YẾU TỐ:

X0, Y0, Z0, m, , , THAY:

R = R’ +v R0 = R’0 +

dR0

m = m’ +dm A = A’ + dA 20

R0 = [X0, Y0, Z0]T TỌA ĐỘ ĐIỂM GỐC TỌA

ĐỘ MÔ HÌNH TRONG HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊAm: HỆ SỐ TỶ LỆ MÔ HÌNH

A: MA TRẬN XOAY CỦA CÁC GÓC ĐỊNH HƯỚNG MÔ HÌNH TRONG HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA

A = A.A.A

DẠNG MA TRẬN:

22-

- CẦN TỐI THIỂU 3 ĐIỂM KHỐNG CHẾ NGOẠI NGHIỆP

1.5 QUAN HỆ TỌA ĐỘ TRONG

MÔ HÌNH LẬP THỂ 1.5.1 TỌA ĐỘ MÔ HÌNH ĐiỂM ĐO

TRONG

MÔ HÌNH LẬP THỂ

24

R = R01 + m1.r1 (1) Hoặc: R = R02 + m2.r2 (2)

01 01

01

01

Z Y

X R

02 02

02

02

Z Y

X R

X

b b

b b



25

2 1

2 2

2 1

2 1

2 2

2 1

2 1

2

2 1

.

.

.

.

.

.

.

.

.

x z

z x

x b

z

b x

y y

x

x b

y

b y

z z

y

y b

2 1

1 1

2 1

2 1

1 1

2 1

2 1

1

1 2

.

.

.

.

.

.

.

.

.

x z

z x

x b

z

b x

y y

x

x b

y

b y

z z

y

y b

1 1

2 2

1 1

2 2

1 1

.

.

.

2

1 '

'

'

z m

b z

m

y m

b y

m

x m

b x

m Z

Y X

Z Y X

1 1

1 1

01 01

01

.

'

'

' '

'

'

z m

y m

x m

Z Y

X Z

Y X

27

2 2

2 2

02 02

02

.

'

'

' '

'

'

z m

y m

x m

Z Y

x z

x z

m1  2 

1.5.2 QUAN HỆ TỌA ĐỘ TRONG CẶP ẢNH LÝ TƯỞNG

1.5.2.1 TỌA ĐỘ MÔ HÌNH TRONG CẶP ẢNH LÝ TƯỞNG

y P

b y

P b

x P

b b

x P

b

Z Y X

.

2

' '

.

' '

2

1 '

'

'

2 1

2 1



30

y P b

x P b

Z Y

X Z

Y

X

.

'

'

' '

' '

'

'

2 2

02 02 02

x

Z Y

X

Z Y X

P b

'

P b

'

P b

' '

'

' '

'

1 1

01 01 01

Hoặc:

31

1.5.2.2 CHÊNH CAO GiỮA 2 ĐiỂM ĐO TRONG MÔ HÌNH CẶP ẢNH LÝ TƯỞNG

32

1 2

b Z

b Z

2 1

2

M M

M

P P

f

b

33

1 1

Z

f P

M M

P

P H



34

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC TĂNG DÀY KHỐNG CHẾ ẢNH

Nếu đo đạc tất cả các điểm khống chế ở

thực địa thì khối lượng công việc ngoại

nghiệp lớn

Công tác tăng dày khống chế ảnh giữ vai

trò then chốt, xác định toạ độ trắc địa các điểm khống chế làm cơ sở liên kết các đối tượng trong phòng với miền thực địa

Xây dựng các phương pháp đo đạc trong

phòng để xác định toạ độ trắc địa các điểm khống chế gọi là công tác tăng dày khống chế ảnh nội nghiệp

2.1 VAI TRÒ VÀ NHIỆM VỤ

2.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CÔNG TÁC

TĂNG DÀY KHỐNG CHẾ ẢNH

2.2.1 ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ TĂNG DÀY

Điểm khống chế tăng dày là cơ sở định

hướng mô hình và xác định nội dung bản

Phụ thuộc vào phương pháp đo vẽ ảnh

Ảnh đơn

Khi nắn ảnh đơn trên máy quang cơ, cần tối thiểu 4 điểm + 1 điểm kiểm tra

Trường hợp p < 50%, q < 30%

SL điểm KC trên 1 dải: ND = 3i+2

SL điểm KC toàn khu đo: NT = k(2i+1) + (i+1)

Trường hợp p > 50%, q > 30%

SL điểm KC trên 1 dải: ND = 3i+4

SL điểm KC toàn khu đo: NT = 2k(i+1) + (i+2)

Ảnh lập thể

Điểm KCA là cơ sở định hướng mô hình lập thể:

Cần tối thiểu 3 điểm + 1 điểm kiểm tra

SL điểm KC trên 1 dải: ND = 2i

SL điểm KC toàn khu đo: NT = i(k+1)

Điểm KCA không sát mép ảnh nhỏ hơn 1cm, cách các dấu hiệu đặc biệt của ảnh ít nhất 1mm

2.2.1.1 VỊ TRÍ ĐIỂM KCA

Không cách xa các vị trí chuẩn (hình trên) quá 1cm

Có thể dùng chung cho các ảnh kế cậnChọn các địa vật rõ nét trên ảnh làm điểm KCA tăng dày

2.2.2 ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ NGOẠI

CĐ: sstp cđ <= 1/10h (h: khoảng cao đều)

2.2.2 ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ NGOẠI NGHIỆP

NGOẠI NGHIỆP Ở THỰC ĐỊA

Hình dạng, màu sắc dễ nhận biết trên ảnh Dấu mốc có kích thước thích hợp để

ảnh của chúng có độ lớn 0,03 – 0,05 mm

Đường kính dấu mốc d = (ma/3.104)m

2.2.2 ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ NGOẠI NGHIỆP

2.2.2.3 LOẠI DẤU MỐC

2.3 CÁC PP TĂNG DÀY KHỐNG CHẾ

ẢNH

Dựng lại chùm tia không gian của các ảnh chụp và liên kết thành một khối thống nhất theo dải bay hoặc theo toàn khối Định vị trong hệ tọa độ trắc địa Từ đó xác định tọa

độ trắc địa của các điểm KCA nội nghiệp

Nguyên lý cơ bản:

48

Liên kết các chùm tia thành lưới TGAKG và định hướng về hệ tọa độ trắc địa

2.3.1 PP TGAKG BÁN GIẢI TÍCH THEO

MHĐL

CƠ SỞ TOÁN HỌC:

Trên cơ sở quan hệ tọa độ không gian mô hình và tọa độ không gian trắc địa

51

CƠ SỞ TOÁN HỌC:



Dạng ma trận:

TÍNH TOÁN BÌNH SAI:

Sử dụng phương pháp số bình phương cực tiểu:

A.X = L + v[PVV]  AT.P.A.X = AT.P.L

X = (AT.P.A)-1.(AT.P.L)

CÁC YÊU CẦU KHI XÂY DỰNG LƯỚI:

Các mô hình kề nhau phải liên kết thành một khối thống nhất ĐK:

Các mô hình kề nhau phải phải có điểm chung, tối thiểu 3 điểm

Độ chính xác lưới TGAKG phụ thuộc vào việc giải 7 tham số, đặc biệt là d, d, d

Độ chính xác của d, d, d phụ thuộc vào số lượng và độ lớn điểm liên kết mô hình

CÁC YÊU CẦU KHI XÂY DỰNG LƯỚI:

Để nâng cao độ chính xác lưới TGAKG, cần:

Tăng số lượng điểm liên kết giữa 2 mô hình

Sử dụng điểm tâm chiếu làm điểm liên kết mô hình

Tăng độ phủ dọc q%  30% giữa các dải bay, tăng số lượng điểm KCA ngoại nghiệp

2.3.2 PP TGAKG GIẢI TÍCH THEO MH

CƠ SỞ TOÁN HỌC:

Trên cơ sở điều kiện đồng phẳng giữa 2 vector điểm ảnh cùng tên trên MHLT

2.3.2 PP TGAKG GIẢI TÍCH THEO MH

2.3.2 PP TGAKG GIẢI TÍCH THEO MH

(*)  R - Roi = i.ri

X - Xoi = i.xi

Y - Yoi = i.yi (***)

Z - Zoi = i.zi

(**)  R – Roi+1 = i+1.ri+1

X – Xoi+1 = i+1.xi+1

Y – Yoi+1 = i+1.yi+1 (****)

Z – Zoi+1 = i+1.zi+1

2.3.2.1 PT ĐK ĐỐI VỚI ĐIỂM KC TỔNG

HỢP

X = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’; x”; y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij; bij)

Y = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’;

x”;y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij; bij)

Z = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’; x”; y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij; bij)

Từ (***); (****): loại i và i+1 

aij; bij: các phần tử trong ma trận xoay

2.3.2.2 PT ĐK ĐỐI VỚI ĐIỂM KC TỌA

ĐỘ (X, Y)

X = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’; x”; y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij)

Y = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’;

x”;y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij)

Từ (***); (****): loại i ; i+1; Z

2.3.2.3 PT ĐK ĐỐI VỚI ĐIỂM KC CAO

ĐỘ (Z)

Z = F(Xoi; Xoi+1; Yoi; Yoi+1; Zoi; Zoi+1; f; x’; x”; y’; y”; x’o; x”o; y’o; y”o; aij)

Từ (***); (****): loại i ; i+1; X; Y

2.3.3 PP TGAKG THEO CH ÙM TIA

CƠ SỞ TOÁN HỌC:

Dựa vào điều kiện đồng phương giữa vector điểm ảnh, tâm chiếu và điểm vật trên ảnh đơn

2.3.3 PP TGAKG THEO CH ÙM TIA

aij : các hệ số của ma trận xoay A

2.3.3 PP TGAKG THEO CH ÙM TIA

TUY ẾN TÍNH HOÁ HÀM TOẠ ĐỘ :

vx= a1dX0+ a2dY0+ a3dZ0+ a4d + a5dω +

a6dk+ a7df+ a8dx'0 + A9.dy'0 - lx ; (lx = F0

x x')

2.3.3 PP TGAKG THEO CH ÙM TIA

a7 = -U/W= (x-x'0)/ ; b7 = -V/W= (y-y'0)/ f;

a8 = 1; b8 = 0; a9 = 0; b9 = 1

G IẢI BÀI TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP SỐ BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU

Xây dựng Propject

Tăng dày khống chế ảnh nội nghiệp

Đo khống chế ảnh ngoại nghiệp

Nắn ảnh trực giao lập bình đồ ảnh

Khảo sát thiết kế

Bay chụp ảnh hàng không Bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp

Quét ảnh

67

Xác định ranh, điều vẽ, đo

bổ sung

Số hóa nội dung

bản đồ gốc

Kiểm tra, đối soát

Xác định ranh QH

Xuất bb bàngiao ranh

SDĐ Biên tập, TL BĐĐC

Xuất bản bđ, HSKT

Kiểm tra, nghiệm thu, bàn

giao sp

68

69