thành lập bình đồ ảnh vùng đồi núi và công tác đoán đọc điều vẽ

thành lập bình đồ ảnh vùng đồi núi và công tác đoán đọc điều vẽ

Mở đầu

Trong quá trình tồn tại và phát triển của xã hội loài ngời có hai cuộccách mạng khoa học kĩ thuật mang tính đột phá Cuộc cách mạng khoa học kỹthuật lần thứ nhất bản chất là quá trình cơ khí hoá, lấy máy móc thay thế cholao động chân tay Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai ,bản chất làquá trình tin học hoá, lấy công nghệ thông tin thay thế một phần lao động, trợgiúp con ngời về trí tuệ Với cuộc cách mạng khoa học lần 2, chiếc máy tính

đầu tiên đã ra đời và kể từ đó đến nay ngành công nghệ thông tin đã có nhữngbớc phát triển to lớn, đợc ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực: kinh tế ,văn hoá,xã hội và đặc biệt là khoa học kỹ thuật

Từ cuối những năm 80, đầu những năm 90 của thế kỷ XX, ở Việt Namcông nghệ thông tin đã đợc áp dụng rộng rãi vào lĩnh vực Trắc địa nói chung

và Trắc địa ảnh nói riêng Sự phát triển của nó đã có tác động sâu sắc, làmthay đổi cơ bản diện mạo của ngành cũng nh tăng năng suất lao động và chấtlợng sản phẩm bản đồ Và cùng với sự phát triển đó phơng pháp đo ảnh số đã

ra đời Đây là phơng pháp có mức tự động hoá cao, đợc tiến hành trên cáctrạm ảnh số, với dữ liệu đầu vào cũng nh các kết quả trung gian đều là dạng

số Vì thế việc ứng dụng công nghệ ảnh số trong việc thành lập bản đồ địahình đã giúp hạn chế đợc khối lợng công việc và có tính kinh tế đồng thời hạnchế đợc các sai số trong quá trình thành lập bản đồ địa hình Trong quá trìnhthành lập bản đồ địa hình thì hai khâu quan trọng không thể thiếu là khâuthành lập bình đồ ảnh và khâu đoán đọc điều vẽ Hai khâu này quyết định đếntính chính xác và trung thực của bản đồ thành lập Đặc biệt công tác đoán đọc

điều vẽ cần phải đợc tiến hành định kì để hiện chỉnh làm mới bản đồ để phục

vụ cho các mục đích kinh tế chính trị, quốc phòng an ninh…

Để tìm hiểu về nội dung hai quá trình trên , với sự hớng dẫn tận tình,chu đáo của GS.TS khoa học PHAN văn lộc và sự giúp đỡ nhiệt tình củacác thầy cô trong bộ môn Trắc địa ảnh và của lãnh đạo, cán bộ công nhân viên

xí nghiệp ‘’Đo đạc ảnh địa hình’’, em đã thực hiện đề tài tìm hiểu công tác

“Thành lập bình đồ ảnh vùng đồi núi và công tác đoán đọc điều vẽ ’’

Em cũng xin chân thành cảm ơn xí nghiệp Đo dạc ảnh địa hình đã tạo

điều kiện cho em trong quá trình thực tập để hoàn thành đồ án

Hà nội 1/2008 Sinh viên : Đỗ Văn Thế

Đỗ VĂN THế 2 LớP cđ_tđ b_49

Chơng i: QUY TRìNH THàNH LậP BìNH Đồ ảnh

bằng công nghệ ảnh số

I Lí thuyết nắn ảnh

Nắn ảnh là quá trình biến đổi hình ảnh của miền thực địa đợc chụp trên

ảnh nghiêng thành hình ảnh tơng ứng trên ảnh nằm ngang có tỷ lệ phù hợp với

tỷ lệ bản đồ cần thành lập, nhằm loại trừ các sai số do ảnh nghiêng và hạn chếsai số do chênh cao địa hình

Nguyên lí cơ bản của nắn ảnh là:

- Biến hình ảnh trên ảnh nghiêng thành hình ảnh trên ảnh nắn

- Hạn chế sai số vị trí điểm do địa hình lồi lõm gây ra

Hình trên biểu diễn mối quan hệ phối cảnh giữa miền thực địa (giả thiết

là một mặt phẳng G), ảnh hàng không nghiêng (P) và ảnh nắn ở tỷ lệ bản đồcần thành lập (E) Về thực chất mặt E chímh là mặt thu nhỏ của mặt G với tỷ

lệ (1/M) Vì vậy mối quan hệ phối cảnh cần đợc xác lập ở đây là giữa mặtphẳng ảnh P và mặt nắn E

Để thực hiện đợc mục đích nói trên, việc nắn ảnh có thể tiến hành theocác phơng pháp sau :

1 Phơng pháp nắn ảnh giải tích.

Thực chất phơng pháp này là giải bài toán nắn ảnh thông qua quan hệtoán học chặt chẽ giữa điểm ảnh và điểm vật tơng ứng (điểm vật đợc thay thếbằng điểm ảnh tơng ứng trên mặt phẳng nắn) Mối quan hệ này đợc biểu diễnbằng công thức sau :

Đỗ VĂN THế 3 LớP cđ_tđ b_49

1 ' '

' '

8 7

3 2 1

f u y u x u

1 '

' '

' 8 7

6 5 4

f u y u x u Y

k f c

a z u

3

1

k f c

a z u

3

2

k f c

a z u

b z u

3

1

k f c

b z u

3

2

k f c

b z u

c z u

3

1

k f c

c z u

3

2

8 

Trong đó :

địa hình giữa điểm cao nhất so với điểm thấp nhất trong phạm vi của ảnh đ ợcxác định theo công thức:

không thoả mãn yêu cầu trên thì khu vực địa hình đó đợc coi là vùng bằngphẳng Khi đó ta có thể tiến hành nắn ảnh theo nguyên lý nắn ảnh vùng bằngphẳng

Đỗ VĂN THế 4 LớP cđ_tđ b_49

tiến hành chia nhỏ vùng địa hình trên tấm ảnh thành những vùng nắn nhỏ Khi

đó áp dụng nguyên tắc nắn ảnh phân vùng Nguyên tắc nắn ảnh phân vùng

này thờng chỉ áp dụng cho kĩ thuật nắn ảnh quang cơ

tức trên thì bề mặt địa hình bị chia cắt rất phức tạp và sẽ không thể thực hiện

những vùng nắn rất bé với kích thớc xác định (thờng qua một khe hẹp) để tiếnhành nắn Trong quá trình nắn độ cao của ống chiếu luôn luôn đợc thay đổi đểsao cho phần ảnh đợc nắn có độ chênh cao địa hình nằm trong giới hạn chophép Việc nắn ảnh theo phơng pháp này gọi là nắn ảnh vi phân đã dần dần đ-

ợc thay thế bằng phơng pháp nắn ảnh số

3 Phơng pháp nắn ảnh số.

Là phơng pháp nắn ảnh trong phơng pháp đo ảnh số để tạo nên ảnh trựcchiếu, trong đó hình ảnh trên ảnh nghiêng sẽ đợc biến đổi từng phần tử ảnh( hay còn gọi là Pixel ) trên ảnh nghiêng sẽ thành Pixel ảnh tơng ứng trên ảnhnắn theo toạ độ đợc tính toán theo quan hệ phối cảnh và độ xám của nó

Đối với khu vực đồi núi có độ chênh cao địa hình lớn phải sử dụng

ph-ơng pháp nắn ảnh trực chiếu Để nắn ảnh cần có mô hình số độ cao DEM Khi đó ảnh hởng của chênh cao địa hình và các góc nghiêng, góc xoay của

ảnh sẽ đợc khử trong nắn ảnh trực giao

II Khái niệm về ảnh số

Theo các khái niệm truyền thống, một ảnh chụp qua hệ thống kínhquang học và vật liệu cảm quang đợc gọi là ảnh tơng tự ảnh tơng tự là tậphợp những tín hiệu liên tục về không gian và về giá trị độ xám của các điểm

ảnh để có thể xử lí các thông tin của máy ảnh trên máy tính thì phải thay đổiphơng thức lu ảnh là chụp ảnh số hoặc các ảnh tơng tự phải đợc số hoá bằng

ảnh số

Vậy ảnh số là một dạng t liệu ảnh không đợc lu trên giấy hoặc phimthông thờng Nó là một tập hợp các điểm ảnh rời rạc với vị trí (x,y) và giá trịxám tơng ứng với từng điểm ảnh Trong ảnh số các điểm ảnh rời rạc (phần tử)của ảnh đợc gọi là Pixel và mỗi điểm ảnh tơng ứng với một Pixel đợc mô tảbằng hàm số ảnh với các biến toạ độ (x,y) và giá trị độ xám (D) của nó nh sau

F (x,y,D)Với giá trị hàm đợc giới hạn trong một phạm vi các số nguyên dơng là :

Đỗ VĂN THế 5 LớP cđ_tđ b_49

0 < F (x,y,D) <FMax

ảnh số thờng biểu diễn bởi ma trận hai chiều với số cộ là m, só hàng là

n và toạ độ của điểm ảnh đợc xác định :

1< x < n

1 < y < m

Gốc toạ độ ảnh số

mặt phẳng ảnh Gốc toạ độ

Toạ độ của mỗi điểm ảnh trên ảnh số sẽ đợc xác định theo :

 x,y là khoảng cách lấy mẫu trên hớng x và y, thông thờng là x = y

Độ xám D đợc lợng tử hoá theo 256 bậc độ xám và ma trận chia độ xám của

nó đợc biểu điễn nh sau:

, ( )

0 , (

) ( )

, ( )

0 (

) 0 ( )

0 ( )

0 0 (

n n

m j i

j j

m i

D D

D

D D

D

D D

D D

D(i,j) là mức xám của Pixel ảnh ở cột

Đỗ VĂN THế 6 LớP cđ_tđ b_49

i và hàng j của ma trận

Ngày nay trong công nghệ đo vẽ ảnh số , chủ yếu dùng ảnh tơng tự để sốhoá thành ảnh số Sự chuyển đổi này là quá trình lợng tử hoá ảnh thông qua cácmáy quét ảnh chuyên dụng Quá trình lợng tử hóa ảnh liên quan đến lợng tử hoá

độ phân giải của ảnh và lợng tử hoá độ xám của ảnh

Lợng tử hoá độ phân giải của ảnh:

Thực chất là số hoá ảnh ,là quá trình biến đổi tín hiệu tơng tự liên tụcsang tín hiệu rời rạc (Pixel) có kích thớc cụ thể

Lợng tử hoá giá trị độ xám:

Thực chất là quá trình biến đổi tín hiệu quang dới dạng tơng tự thành tínhiệu số theo từng Pixel đợc gán một giá trị xám tơng ứng Giá trị xám hay còncòn gọi là mức xám là sự mã hoá tơng ứng cờng độ sáng của mỗi điểm ảnh bởimột giá trị số Quá trình mã hoá này đợc mô tả trong nguyên lý hoạt động củacác thiết bị tích điện ghép CCD (Charge Coupled Devices) trong bộ cảm biến Khi dùng bộ cảm biến này để chụp ảnh số hoặc quét ảnh , các hạt lợng tử ánhsáng (Photon) đập vào các Pixel của CCD và tạo ra một sự tích điện trong mỗiPixel đó Các điện tích gây ra bởi các lợng tử ánh sáng đợc truyền tới bộchuyển đổi tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số Bộ chuyển đổi đo các điện tích

đó và chuyển chúng sang tín hiệu số tơng ứng tuỳ theo độ lớn khác nhau củacác điện tích Dới dạng tín hiệu số, mỗi Pixel đợc gán cho một giá trị số, cácgiá trị số này đợc thể hiện bằng các mức độ xám tơng ứng

1 Nắn ảnh vùng bằng phẳng.

Đối với khu vực bằng phẳng ta có thể tiến hành nắn ảnh theo phơngpháp nắn ảnh đơn dựa trên cơ sở các điểm khống chế ảnh có ở trên ảnh việcnắn ảnh đơn có thể dựa trên các mô hình nắn ảnh nh sau:

- Mô hình chiếu hình ( Projective) : Đây là mô hình nắn ảnh 8 tham số

Mô hình có thể thực hiện nắn ảnh số trên cơ sở toán học nh sau:

1 ' '

' '

8 7

3 2 1

a y a x a x

1 ' '

' '

8 7

6 5 4

a y a x a y

- Mô hình nắn Affine: là mô hình nắn 6 tham số và đợc thực hiện theo

Đỗ VĂN THế 7 LớP cđ_tđ b_49

cơ sở toán học sau:

x = a1 + a2x’ + a3y’

y = a4 + a5x’ + a6y’

Mô hình nắn affine sẽ giải ra các tham số nắn sau :

+ Góc quay trục toạ độ

+ Góc nghiêng trục toạ độ

+ Giá trị tính chuyển theo trục x

+ Giá trị tính chuyển theo trục y

Mô hình này giải ra 4 tham số

+ Góc quay trục toạ độ

+ Giá trị tính chuyển

+ Tỷ lệ theo trục x

+ Tỷ lệ theo trục y

- Mô hình đa thức :gồm mô hình đa thức bậc 2,3,4,5 tuỳ theo yêu cầu

về độ chính xác mà ta lựa chọn hàm đa thức cho phù hợp Hàm đa thức bậccàng cao thì mức độ phức tạp càng cao

Ví dụ : Đa thức bậc 2 có 12 tham số

x = a0 + a1x’ + a2y’ + a3x’y’ + a4x’2 + a5y’2

y = b0 + b1x’ + b2y’ + b3x’y’ + b4x’2 + b5y’2

2 Nắn ảnh vùng đồi núi

Vùng đồi núi hay khu vực có độ chênh cao lớn là khu vực mà các phơngpháp nắn ảnh đơn không đảm bảo độ chính xác do ảnh hởng của sai số chênhcao địa hình địa vật Do vậy việc nắn ảnh khu vực chênh cao lớn ( vùng đồinúi) ta phải xây dựng mô hình số địa hình

Mô hình số địa hình là một mô hình dùng để mô tả xác thực bề mặt địa

hình địa vật mà ta nghiên cứu

Mô hình số địa hình đợc xây dựng theo hai dạng lới :

Đỗ VĂN THế 8 LớP cđ_tđ b_49

+ Mô hình lới GRID (lới quy chuẩn) : là một lới ô vuông đợc phủ trùm

lên khu vực địa hình cần nghiên cứu vị trí và độ cao của lới ô vuông sẽ đợc đotrực tiếp bằng phơng pháp đo lập thể hoặc có thể đợc nội suy Kích thớc của l-

ới ô vuông quyết định đến độ chính xác của mô hình cần thành lập Lới ôvuông là lới dễ thực hiện nhng độ chính xác thể hiện địa hình là không cao

+ Mô hình lới TIN (lới không quy chuẩn) : Là lới gồm các tam giác

liên kết lại với nhau và đợc phủ trùm lên bề mặt địa hình khu vực nghiên cứu Lới TIN thể hiện xác thực nhất bề mặt địa hình khu vực nghiên cứu tuy nhiênkhó xây dựng , vị trí và độ cao của các mắt lới TIN sẽ đợc xác định thông quaphơng pháp đo lập thể hoặc nội suy Thong thờng lới TIN đợc nội suy trên cơ

sở lới Grid

- Nắn ảnh trực giao (sau khi xây dựng song mô hình số địa hình hoặc

mô hình số độ cao )

Đợc sử dụng ở vùng đồi núi có độ chênh cao địa hình lớn

Khi nắn ảnh số, tấm ảnh đã đợc số hoá và đã qua các khâu xử lý cơ bản

để có đợc mô hình số địa hình Khác với nắn ảnh vi phân, kích thớc các khetrong nắn ảnh số bé bằng kích thớc pixel mà kích thớc pixel lạ bé rất nhiều sovới sai số của đồ thị cho nên việc nắn ảnh có thể coi nh một phép chiếu thẳng

đứng từng điểm một trên bề mặt địa hình xuống mặt phẳng hứng ảnh Do đóphép nắn này đợc gọi là nắn ảnh trực giao

Phơng pháp nắn ảnh trực giao là phơng pháp nắn ảnh dựa vào thông số

độ cao do mô hình số địa hình hoặc mô hình số độ cao cung cấp Trong nắn

ảnh số ,việc nắn ảnh trực giao sẽ tiến hành trực tiếp trên từng Pixel một từ bềmặt của mô hình số độ cao của ảnh Nguyên lý hình học , chuyển từ một chùmtia hình nón sang các tia song song với nhau và vuông góc với mặt đất hay mặtphẳng chiếu và nhiệm vụ kết quả sẽ là ảnh trực chiếu

Số hoá địa vật : vẽ lại các yếu tố địa vật có trên ảnh

Trong nắn ảnh trực giao chênh cao địa hình và các góc nghiêng ,gócxoay của ảnh sẽ đợc khử vì thế ảnh trực giao có độ chính xác về mặt bằng Và

ảnh trực giao có thể đợc sử dụng nh một bản đồ để có thể tiến hành các phép

đo trực tiếp nh toạ độ, khoảng cách, góc và diện tích trực tiếp trên ảnh

Để quá trình nắn ảnh ở khu vực đồi núi thêm chính xác nên chọn phơng pháp nắn ảnh trực giao có sử dụng mô hình số địa hình (DEM).

Hiện nay trên các trạm đo vẽ ảnh số của Intergraph ảnh trực giao đợc

Đỗ VĂN THế 9 LớP cđ_tđ b_49

nắn theo phần mềm Base Rectifier Các số liệu đầu vào:

+ ảnh số;

+ Mô hình số độ cao DEM;

+ Các yếu tố định hớng trong và định hớng ngoài của ảnh;

Phần mềm Base Rectifier còn cho phép xác định giới hạn vùngnắn ,kích thớc của Pixel trên ảnh nắn và có thể chạy theo một trình lộ chonhiều ảnh

IV Quy trình thành lập bình đồ ảnh bằng công nghệ ảnh số

Đỗ VĂN THế 10 LớP cđ_tđ b_49

Ngoài ra còn phải đảm bảo độ phủ dọc và độ phủ ngang của tấm ảnh : Bất

Đỗ VĂN THế 11 LớP cđ_tđ b_49

Phim ảnh HK

Đo nối KCANN

Quét phim Tạo Project

In bình đồ ảnh

Tăng dày khống chế ảnh

kể đo vẽ bản đồ theo phơng pháp nào p>56% ở vùng núi độ phủ ngang (p) chophép tăng lên đến 75% Trờng hợp đặc biệt độ phủ ngang có thể đạt tới 80%-90%.Trong mọi trờng hợp độ phủ dọc q không đợc nhỏ hơn 15%.

2 Đo nối khống chế ảnh

Điểm KCANN là điểm ảnh của địa vật rõ nét đợc nhận biết trên các ảnh vàtrên thực địa Toạ độ trắc địa của chúng đợc xác định ngoài trời Để phục vụ cho táctăng dày điểm khống chế ảnh trong phòng, điểm KCANN có 3 loại:

Yêu cầu về độ chính xác đối với điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp

Độ chính xác điểm KCANN cao hơn độ chính xác điểm tăng dày mộtcấp hoặc cao hơn độ chính xác bản đồ hai cấp

2

TD KCNN

Số lợng và phơng án bố trí điểm KCNN phụ thuộc vào độ chính xác cần

đạt của điểm khống chế để phục vụ cho nhiệm vụ đo vẽ cụ thể Ngày nay vớinhững phát triển mới của các phơng pháp Tam giác ảnh cho phép nâng cao độchính xác và hiệu quả của công tác tăng dày ,nên số lợng điểm KCNN đợcgiảm tới mức tối thiểu và phơng án bố trí điểm cũng rất linh hoạt

3 Quét phim

Quét phim là công việc cần thiết để có dữ liệu ảnh số nhập vào hệ thống

đo vẽ ảnh số ảnh hàng không sau khi chụp cần đợc số hoá (raster hóa) bằngthiết bị máy quét có độ chính xác hình học và độ phân giải cao

Việc lựa chọn độ phân giải của ảnh quét cần phải căn cứ vào tỷ lệ và độ chính

Kích thớc Pixel (m)

Lợng thông Tin (Mb)

Đỗ VĂN THế 12 LớP cđ_tđ b_49

7.5 15 30 60 120

940 235 59 15 3.7

( Độ phân giải và lợng thông tin của ảnh quét )

Bảng trên cho thấy khi quét ảnh với kích thớc Pixel cang bé thì đòi hỏimáy tính điện tử có bộ nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý tính toán nhanh, tốc độ xuấtnhập thông tin phải cao và đòi hỏi máy quét ảnh phải có tốc độ quét cao Những

điều này ảnh hởng lớn đến giá thành tờ bản đồ đợc thành lập Nếu quét ảnh vớikich thớc Pixel quá lớn thì độ chính xác bản đồ sẽ thấp do làm mất nhiều thôngtin trên ảnh gốc Vì vậy việc lựa chon độ phân giải khi quét ảnh là một vấn đềquan trọng vừa có ý nghĩa kinh tế lẫn ý nghĩa kĩ thuật

Độ phân giải quét phim hay còn gọi là kích thớc Pixel đợc ớc tính:

Tuy nhiên để đảm bảo độ chính xác của công tác tăng dày khống chế

ảnh ,không nên chọn độ lớn của Pixel lớn hơn 30m (kích thớc Pixel lớn hơn30m ) và cũng không nên quét phim với kích thớc Pixel nhỏ hơn 11m ngaycả khi ảnh đợc chụp từ máy ảnh hiện đại nh Leice-Wild RC 30, Zei RMK Top

sự hội tụ của bài toán bình sai theo phơng pháp số bình phơng nhỏ nhất Cácthông số giới hạn do ngời sử dụng quy định Khi kết thúc thì chơng trình đãtạo ra một th mục Project

5 Công tác tăng dày khống chế ảnh

Công tác tăng dày khống chế ảnh có vị trí then chốt trong toàn bộ quátrình đo vẽ ảnh Nhiệm vụ của công tác tăng dày khống chế ảnh là xác địnhtoạ độ Trắc địa của các điểm khống chế đo vẽ ảnh đợc chọn và đánh dấu ở

Đỗ VĂN THế 13 LớP cđ_tđ b_49

những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở cho việc liên kết các đốitợng đo vẽ trong phòng với miền thực địa Sản phẩm nhận đợc từ công tác tăngdày khống chế ảnh là toạ độ và độ cao Trắc địa của các điểm khống chế tăngdày trên từng mô hình Trong đó công tác tăng dày trên trạm ảnh số đợc tiếnhành nh sau:

5.1 Định h ớng trong

Quá trình định hớng trong là quá trình xác định vị trí không gian tâm chụp S

Trong đo ảnh số quá trình định hớng trong nhằm thiết lập mối quan hệ giữatoạ độ mặt phẳng 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 ) Bản chất của định hớng trong trong đo ảnh số là chuyển hệ toạ độ trongkhông gian hai chiều từ hệ toạ độ ảnh quét sang hệ toạ độ mặt phẳng ảnh Có mộtvài mô hình chuyển đổi hệ toạ độ sau đợc áp dụng :

13 12

p p

y a x a

a y a x a

x

1

32 31

23 22

p p

y a x a

a y a x a

y

Trong đó x,y là toạ độ mặt phẳng ảnh

ơng đối (x,y,z) và các góc xoay (,,) của tấm ảnh này so với tấm ảnh kia

của cặp ảnh lập thể thông qua việc đo các điểm định hớng của mô hình lậpthể Thực chất đây là quá trình làm cho các cặp tia chiếu cùng tên của cặp ảnhgiao nhau trong không gian trên cơ sở hình học cơ bản đó là điều kiện đồngphẳng của hai vectơ điểm ảnh cùng tên trên cặp ảnh lập thể

5.3 Liên kết các dải bay

Khi hoàn thành việc định hớng tơng đối cho tất cả các mô hình lập thể trongcác tuyến ảnh cần liên kết các mô hình và các tuyến ảnh bằng việc đo các điểm nốinhằm tính chuyển toạ độ không gian đo ảnh của các mô hình trong cả khối ảnh vềmột hệ toạ độ thống nhất : Hệ toạ độ không gian đo ảnh hoặc hệ toạ độ mặt đất.Sau đó tiến hành bình sai tơng đối toàn khối ảnh

5.4 Định h ớng tuyệt đối

Nhiệm vụ của công tác định hớng tuyêt đối là quy tỷ lệ , tức là đa tỷ lệmô hình cả khối lới về một giá trị nhất định cho trớc và định hớng nó trong hệtoạ độ Trắc địa Để quá trình này đợc thực hiện thì phải có đủ số lợng điểm cótoạ độ trong hệ toạ độ mặt đất: tối thiểu là 3 điểm trong đó có hai điểm baogồm cả toạ độ mặt bằng và độ cao, điểm còn lại chỉ cần một yếu tố độ cao là

đủ

5.5 Bình sai khối tam giác ảnh không gian

Phơng pháp xây dựng và bình sai lới TGAKG trong phạm vi lớn gồmnhiều dải bay và nhiều mô hình đợc gọi là phơng pháp bình sai khối TGAKG

Để binh sai khối TGAKG có thể sử dụng các chơng trình : Photo-AT , Pat-B

Khi bình sai khối cần sử dụng một số điểm khống chế ngoại nghiệp làm

điểm kiểm tra Các hạn sai cho phép của các điểm KCNN :

Định hớng trong : 15m

Định hớng tơng đối: 10m

Định hớng tuyệt đối và bình sai lới: 10mSau khi công tác tăng dày khống chế ảnh đợc hoàn thành chúng ta cócác yếu tố định hớng ngoài ( 12 yếu tố định hớng ngoài trong đó có 5 yếu tố

định hớng tơng đối và 7 yếu tố định hớng tuyệt đối ) của tất cả các điểm màhình ảnh của chúng đợc đo trên ảnh đều đợc xác định

mọi điểm trên bề mặt địa hình Hiên nay khoa học thế giới đa ra rất nhiềuhàm toán học để mô phỏng bề mặt địa hình và các hàm toán học này phải thoảmãn điều kiện :

y x

Mô hình số độ cao DEM ( Digital Elevation Model )chính là sự phản ánh bềmặt địa hình dới dạng số Nó là sự thể hiện của địa hình trong một mảng dữliệu bao gồm tập hợp các toạ độ mặt phẳng và độ cao của các điểm mặt đất

Do một lí do nào đó sự thể hiện này gọi theo thói quen là mô hình số địa hình

Mô hình số địa hình DTM (Digital Terrain Model) là sự biểu diễn dáng

đất hữu hạn thông qua số lợng điểm xác định ,thành phần của mô hình số địahình là các điểm trên bề mặt đất đợc cho bởi toạ độ (X,Y,Z) trong hệ toạ độnào đấy Các vị trí này đợc bố trí tuỳ theo dáng địa hình có thể là điểm núthoặc mắt lới của mạng kèm theo hàm toán học mô phỏng bề mặt địa hình giữacác điểm nút lới đó

6.2 Các hàm toán học dùng để biểu diễn bề mặt địa hình

Hiện nay có rất nhiều hàm toán học đợc sử dụng để biểu diễn bề mặt

đồng đều theo dạng lới ô vuông hoặc hình chữ nhật

Mô hình dạng lới TIN sử dụng hàm tuyến tính và mô hình dạng lới Grid

sử dụng hàm song tuyến

Hàm song tuyến:

Đây là hàm toán học đợc sử dụng để xây dựng và biểu diễn mô hình Gridtrên trạm ảnh số, các điểm trên mô hình GRID đợc sắp xếp theo mạng lới ô vuônghoặc chữ nhật Nó là một đa thức bậc hai giản ớc và có dạng sau:

Đỗ VĂN THế 16 LớP cđ_tđ b_49

Để sử dụng đợc hàm song tuyến vào mục đích xây dựng và biểu diễnmô hình số địa hình thì kích thớc của các ô lới phải đủ nhỏ, mật độ điểm đo đủdày trên bề mặt mô hình để hàm trùng khít với bề mặt mô hình đó.

Hàm trên có thể viết dới dạng đơn giản hơn khi lựa chọn bất cứ điểmnào trong 4 điểm nút của ô lới làm gốc Khi đó hàm có dạng :

X,Y, Z Là số gia toạ độ và độ cao của điểm cần xác định

so với điểm nút của ô lới đợc chọn làm gốc

Đặc điểm của hàm tuyến tính là nếu cạnh của ô lới song song với trụcX,Y tơng ứng thì việc nội suy nhằm xác định vị trí đờng đồng mức đi qua cạnh

ô lới sẽ trùng khít với nội suy tuyến tính dọc theo cạnh đó Tính chất đặc biệtnày tạo điều kiện thuận lợi và chặt chẽ khi liên kết các kết quả nội suy củamột ô lới với các ô lới liền kề Đặc tính này trừ hàm tuyến tính và hàm songtuyến, không có một hàm nào khác có đợc Đó là một điều kiện có thể xem

nh một tiêu chuẩn để đảm bảo tính hợp lý cho toàn bộ bề mặt địa hình đợc làmtrùng khít bằng hàm song tuyến

A = Y2Z3 – Y2Z1 – Y1Z3 – Y3Z2 + Y1Z2 + Y3Z1

Độ chính xác của DTM phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

tác tăng dày, độ phân giải ảnh quét )

khi địa hình phức tạp và có độ chênh cao lớn , tuy nhiên điều này không phảilúc nào cũng đúng, các kết quả tốt nhất có thể thu đợc tại các vùng đồi

- Khoảng cách giữa các điểm mắt lới : Độ chính xác của DTM sẽ giảm khi

Đỗ VĂN THế 17 LớP cđ_tđ b_49

khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu tăng lên ( mật độ giữa các điểm đo tha ).

- Phơng pháp thành lập : Việc xây dựng DTM trực tiếp từ các số liệu đogốc để tạo mô hình TIN sẽ cho kết quả tốt hơn so với phơng pháp thành lậpDTM gián tiếp thông qua phép nội suy từ các điểm đo sang dạng lới đều, đặcbiệt tại các vùng có địa hình phức tạp

Khác với DTM, mô hình số độ cao DEM trong công nghệ ảnh số nếuxây dựng theo mô hình lới GRID có thể đo các mắt lới bằng khớp điểm tự

động Lúc đó về bản chất xây dựng DEM cũng giống nh DTM, nhng ở DEM

độ cao của các điểm nút là độ cao của bề mặt trên cùng có phản xạ phổ lúcchụp ảnh DEM là mô hình đợc sử dụng để nắn ảnh trực giao

Độ chính xác của DEM phụ thuộc vào mức độ lấy mẫu và sai số củacác

điểm quy chiếu Hai nguồn sai số này ảnh hởng độc lập nhau và ảnh hởng tớisai số trung phơng hoặc độ tin cậy của các dữ liệu đợc tạo lập với các mức độkhác nhau Trong thực tế, việc xác định sai số độ cao DEM đợc biểu diễn bởisai số trung phơng tại các điểm kiểm tra

Độ chính xác mô hình số độ cao phụ thuộc vào :

+ Chất lợng hình ảnh ,độ phân giải quét ảnh

+ Độ chính xắc tăng dày khối ảnh

+ Độ chính xác và mức độ chi tiết các yếu tố đặc trng địa hình

+ Khoảng cách giữa các điểm mắt lới

7 Thành lập bình đồ ảnh

7.1 Nắn ảnh trực giao dùng mô hình só độ cao DEM

Trong thực tế chụp ảnh hàng không các ảnh chụp đều có góc nghiêng Nắn

ảnh là quá trình biến đổi hình ảnh của miền thực địa đợc chụp trên ảnh nghiêngthành hình ảnh tơng ứng trên ảnh nằm ngang ảnh đã đợc nắn không còn chịu ảnhhởng của biến dạng hình ảnh do góc nghiêng gây ra nữa Tuy nhiên ảnh đã đợcnắn này vẫn còn chịu ảnh hởng của chênh cao của bề mặt thực địa đến vị trí điểm

ảnh Cho nên đối với vùng có độ chênh cao lớn ta áp dụng phơng pháp nắn ảnhphân vùng ,hoặc nắn ảnh vi phân ( nắn qua khe )

ra

Đỗ VĂN THế 18 LớP cđ_tđ b_49

Trong phép chiếu ngợc của phơng pháp vi phân hình ảnh các điểm b, c

vị trí A’, tức là phải chấp nhận một sai số bằng AA’

Phơng pháp nắn ảnh qua khe đợc thực hiện theo nguyên tắc hiệu chỉnh

độ cao chiếu cho từng điểm riêng biệt Những giá trị độ cao bằng độ chênhcao của điểm đó so với mặt phẳng chụp ảnh trung bình Nếu khe không bébằng một điểm mà bằng một diện tích nhỏ nào đó thì độ cao đó đợc xem là độcao trung bình của vùng địa hình đó Vậy phơng pháp nắn ảnh qua khe đòihỏi có mô hình số (DEM) của khu vực nắn ảnh

Nắn ảnh trực giao là một dạng dặc biệt của phép nắn vi phân Nắn ảnh

số có hai đặc điểm khác với nắn vi phân và quang cơ thông thờng:

- Kích thớc cua khe bé bằng kích thớc Pixel

-Tấm ảnh đã đợc số hoá và đã qua các khâu xử lý do ảnh cơ bản để có

đợc mô hình số độ cao

Trong việc nắn ảnh trực giao cần phải giải quyết hai vấn đề liên quan

đến việc thay đổi vị trí các Pixel ảnh do phép chiếu xuyên tâm gây ra :

Đỗ VĂN THế 19 LớP cđ_tđ b_49

xám của các Pixel láng giềng.

Tóm lại bản chất cách giải quyết hai khó khăn vừa nêu trên là việc tiếpnhận các độ xám mới của các Pixel Các Pixel chồng xếp lên nhau sẽ cùngnhận độ xám của Pixel có độ chênh cao lớn nhất Vị trí của các Pixel phải dịchchuyển và trở thành Pixel trống sẽ nhận độ xám của các Pixel láng giềng

Nội suy lại giá trị độ xám của các Pixel.

Trong quá trình nắn ảnh trực giao nhằm khử sự xê dịch vị trí điểm do

địa hình lồi lõm gây nên, toạ độ và hình dáng của từng Pixel có sự thay đổi

Hệ quả sự thay đổi này là các Pixel không nằm trên các tuyến song song nhau,

có những Pixel chờm lên hoặc chồng lên nhau, có những khu vực lại không cóPixel nào Do đó phải tiến hành chia lại mức độ xám của từng Pixel sau khinắn ảnh

Trong thực tế thờng sử dụng 1 trong 3 phơng pháp tái chia mẫu độ xámlà:

- Phơng pháp Pixel lân cận gần nhất

Đây là phơng pháp đơn giản nhất, giá trị độ xám đợc nắn chỉnh sẽ nhậntrực tiếp giá tri độ xám của Pixel gần nhất Phơng pháp này có tốc độ tínhtoán nhanh nhng độ tin cậy về nội suy độ xám và hình học thấp Sai só lớnnhất là 0.5 Pixel

Phơng pháp nội suy song tuyến

Phơng pháp này sử dụng giá trị độ xám của 4 Pixel lân cận để nội suy

độ xám mới của Pixel đợc nắn chỉnh Việc nội suy này đợc tính toán riêngtheo hớng X,Y Phơng pháp này có khối lợng tính toán lớn nhng độ chính xácnội suy độ xám và hình học cao Thực tế phơng pháp này đợc sử dụng nhiềutrong sản xuất

Phơng pháp hàm đa thức bậc 3

Để nội suy độ xám ngời ta sử dụng 16 (4*4) giá trị độ xám của cácPixel lân cận Việc nội suy này đợc thực hiện theo hàm số Spline bậc 3 dogiáo s Rifman đề xuất Phơng pháp này có khối lợng tính toán lớn nhng kếtquả về nội suy độ xám và vị trí hình học có độ tin cậy cao và ảnh mịn Trongthực tế phơng pháp này chỉ sử dụng cho nắn ảnh vệ tinh phục vụ cho bài toánphân loại theo kỹ thuật số ( giải đoán ảnh nhờ sự hỗ trợ của máy tính)

7.2 Kiểm tra tiếp biên ảnh nắn và cắt ghép ảnh theo mảnh bản đồ

Trớc khi cắt, ghép các tấm ảnh đã nắn luôn phải đợc kiểm tra: Vị trí của

điểm khống chế tăng dày trên ảnh nắn và sau đó kiểm tra tiếp biên ảnh nắn.Dùng phần mềm IRAS C hoặc MGE/ Base Imagery để kiểm tra vị trí của điểmkhống chế tăng dày và kiểm tra tiếp biên các tờ ảnh nắn Sau đó chọn các đốitợng rõ nét trong toàn bộ độ phủ giữa các tấm ảnh nắn để xác định sai số tiếp

Đỗ VĂN THế 20 LớP cđ_tđ b_49

biên giữa chúng và đối chiếu hạn sai của quy phạm.

Sau khi từng tấm ảnh đợc nắn riêng biệt để có đợc một khối ảnh liền nhauphải tiến hành ghép chúng lại với nhau Các ảnh muốn ghép đợc với nhau phải

có cùng độ phân giải và có cùng dải bay ,thông thờng bắt đầu từ đơng bay phiaNam của bình đồ ảnh ảnh trớc khi đợc ghép với nhau, chúng phải đợc điềuchỉnh độ sáng và độ tơng phản cho đồng đều Sử dụng phần mềm IRAS C đểghép ảnh

Trong công nghệ ảnh số, công tác cắt ảnh đợc thực hiện với các điềukiện tơng tự nh cắt ảnh quang cơ Ta có thể cắt theo toạ độ khung lới chiếubản đồ cần thành lập, hoặc theo khu vực cần lựa chọn, vùng ảnh đã cắt sẽ đợc

lu trên máy tính bằng các file số liệu Bình đồ ảnh sau khi cắt ghép xong phảikiểm tra lại đối điểm và tiếp biên

7.3 Biên tập và in bình đồ ảnh

Bình đồ ảnh đợc biên tập phục vụ cho công tác điều vẽ ,đo vẽ nội dungbản đồ Trên bình đồ ảnh đợc biên tập theo khung mảnh bản đồ cùng tỷ lệ códanh pháp của bản đồ địa hình Bình đồ ảnh đợc in trên giấy phục vụ điều vẽngoại nghiệp và đợc ghi lu trên đĩa CD để giao nộp cho các khâu tiếp theo

Độ chính xác của bình đồ ảnh

Đợc đánh giá theo các tiêu chuẩn sau:

* Độ chính xác định hớng tơng đối, tuyệt đối, độ chính xác tính toánbình sai khối tăng dày

+ Độ chính xác định hớng tơng đối đợc biểu thị bằng thị sai còn lại tạicác điểm định hớng phải đạt 0,01 mm

+ Độ chính xác định hớng tuyệt đối : Sai số định hớng tuyệt đối môhình lập thể đợc phép :

 

n

d d

n

y x

m s

2 2

Chơng ii công tác đoán đọc điều vẽ phục vụ thành

lập bản đồ địa hình

I- Khái niệm chung

Đoán đọc điều vẽ ảnh là việc thu nhận thông tin của các địa vật theo

ảnh dựa vào các quy luật tạo hình quang học và quy luật phân bố của các địavật

Theo định nghĩa trên ,việc đoán đọc điều vẽ ảnh đợc xây dựng trên cơ

sở hình học và quang học( cơ sở toán học ) và sự phân bố không gian của địavật ( cơ sở địa lý ) Do vậy để đoán đọc điều vẽ tốt ,ngời đoán đọc điều vẽ phảihiểu biết các môn học : Chụp ảnh hàng không ,Đo ảnh, Trắc địa, Địa lý, Bản

đồ, các lĩnh vực nghiên cứu cụ thể nh địa chất thuỷ văn … và các vấn đề vềtoán thống kê, lý thuyết thông tin, lý thuyết nhận dạng Đoán đọc điều vẽ ảnh

là phần việc sản xuất bản đồ bằng hình ảnh hàng không, kết quả của việc đoán

đọc điều vẽ ảnh đợc ghi lại ở dạng vẽ, dạng số hay dạng văn bản

Trong công tác đoán đọc điều vẽ ảnh ngời ta chia ra làm hai loại :

Đoán đọc điều vẽ tổng hợp: là đoán đọc điều vẽ địa hình và đoán đọc

+ Các phơng pháp đoán nhận tự động trên thuật toán xử lý logic hình

ảnh : Trong đó việc đoán đọc điều vẽ đợc tiến hành bằng cách biến đổi hình

ảnh thành các tín hiệu ánh sáng hay các tín hiệu điện từ, sau đó mã hoá các tínhiệu và gia công các hình ảnh đợc mã hoá theo các quy luật toán học đã đợcthống kê và lý thuyết nhận dạng

Theo nơi tiến hành đoán đọc điều vẽ, ta chia đoán đọc điều vẽ thành

Đỗ VĂN THế 23 LớP cđ_tđ b_49

đoán đọc điều vẽ ngoài trời và đoán đọc điều vẽ trong phòng.

Theo phơng tiện tiến hành đoán đọc điều vẽ, có thể chia ra phơng pháp

đoán đọc điều vẽ bằng mắt và bằng dụng cụ

- Phơng pháp đoán đọc điều vẽ bằng mắt là dùng mắt kính, nhìn trựctiếp vào hình ảnh Trong trờng hợp không thể dùng mắt để khai thác thông tincần thiết khi đoán đọc điều vẽ ta phải dùng các thiết bị nh : Kính lúp, kínhnhìn lập thể, máy đoán đọc điều vẽ chuyên dùng

- Phơng pháp đoán đọc điều vẽ bằng thiết bị kĩ thuật rất thuận lợi choviệc quan sát nâng cao khả năng thụ cảm thị giác bằng cách phóng to hình ảnhquang học ,bằng cách dựng lại mô hình lập thể của khu đo và cho phép ta xác

định, phân định số lợng của địa vật cần đoán đọc điều vẽ bằng các thiết bị đothích hợp

Nhiệm vụ của công tác đoán đọc điều vẽ ảnh hàng không là thu nhậnthông tin tổng hợp của bề mặt trái đất xác định đặc tính của địa vật trên bề mặttrái đất cũng nh trên bầu khí quyển

Trong những năm gần đây do khoa học vũ trụ phát triển nên đã đặt racho công tác đoán đọc điều vẽ nhiều nhiệm vụ mới nh đoán đọc điều vẽ ảnh

vệ tinh

 Các yêu cầu kĩ thuật và các giai đoạn của công tác đoán

đọc điều vẽ

đích ngoài ra tỷ lệ bản đồ cần thành lập cũng đòi hỏi khối lợng thông tin tơngứng Do đó, khi đoán đọc điều vẽ cần sử dụng quy phạm để chuyển tải thôngtin trên ảnh phù hợp khối lợng nội dung bản đồ

Cấu trúc logic thờng áp dụng cho việc đoán đọc điều vẽ các địa vậtriêng biệt, trong đoán đọc điều vẽ ta liên tục chuyển từ vệc đoán nhận địa vật

Đỗ VĂN THế 24 LớP cđ_tđ b_49

này sang địa vật khác, từ đoán nhận địa vật đơnn giản sang đoán nhận địa vậtphức tạp hơn.

Ngợc lại để phát hiện mối quan hệ tơng hỗ giữa các địa vật ta tiến hànhliên kết các địa vật đợc doán nhận vào một tập hợp lãnh thổ tự nhiên Do vâyviệc đoán đọc điều vẽ không những cần các tấm ảnh riêng biệt mà cần cả sơ

đồ ảnh, bình đồ ảnh tức là chuyển từ việc đoán đọc các địa vật riêng biệt sang

đoán đọc điều vẽ trạng thái các địa vật ,khi đã hiểu đợc trạng thái các địa vật

ta có thể quay lại giai đoán các địa vật riêng biệtở mức độ cao hơn

Cơ sở quá trình đoán đọc điều vẽ logic bao gồm các nội dung :

độ khả năng của ngời suy giải và một số yếu tố khác

vật

chất ,đặc tính của đối tợng Quá trình này dựa trên cơ sở của sự hiểu biết củangời đoán đọc điều vẽ về đối tợng, nhận biết chỉ là việc so sánh hình ảnh đãbiết với hình ảnh tìm ra đó chính là trạng thái nhận biết các địa vật, đối tợng

Quá trình nhận biết có thể chia thành 3 tình huống :

bản báo cáo, trên thực địa nhng không biết hình ảnh của chúng Kết quả suygiải mang tính xác xuất Tình huống này gọi là ngỡng nhận biết trong điềukiện lựa chọn

trong trờng hợp nhận biết đối soát so sánh hình ảnh đối tợng với các đặc tínhcủa chúng , Trờng hợp này gọi là ngỡng nhận biết đối tợng đã biết

đối tợng riêng biệt Nh vậy khi phân loại đối tợng sẽ phải dùng các kí hiệu để

điều vẽ

Khi điều vẽ đoán đọc đối tợng địa vật trớc hết nhờ các tính chất truyền

đạt trực tiếp bằng hình ảnh Đó chính là dấu hiệu đoán đọc điều vẽ trực tiếp

Đỗ VĂN THế 25 LớP cđ_tđ b_49

Nếu cha đủ nhận biết đối tợng trong trờng hợp ngời ta sử dụng các dấu hiệu

đoán đọc gián tiếp cho sự có mặt của các đặc tính ,tính chất của đối tợng màchúng không thể hiên rõ nét trực tiếp trên ảnh

điều vẽ & các chuẩn đoán đọc

1 Cơ sở khoa học của công tác đoán đọc điều vẽ.

1.1 Cơ sở địa lý của đoán đọc điều vẽ ảnh.

Các địa vật không phải phân bố, sắp xếp một cách tuỳ tiện mà theo mộtquy luật nhất định Tập hợp có tính quy luật các địa vật tạo ra một quần thểlãnh thổ tự nhiên Khi biết đợc tính quy luật của quần thể này ta có thể xác

định và sử dụng tốt các chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp và chuẩn đoán đọc

điều vẽ tổng hợp Vì vậy để đoán đọc điều vẽ ảnh đợc chính xác ta phải nghiêncứu kỹ các đặc điểm địa lý của quần thể tự nhiên theo các tài liệu bay chụp, tàiliệu bản đồ, tài liệu khảo sát ngoài trời và các tài liệu khác

Cảnh quan địa lý đơn vị cơ bản của quần thể lãnh thổ tự nhiên là khuvực có cùng nguồn gốc phát sinh và lịch sử phát triển, có cùng một cơ sở địachất thống nhất, có một sự kết hợp giống nhau các điều kiện thuỷ văn, thổ nh-ỡng, có cùng một dạng địa hình, một điều kiện khí hậu, cùng một xã hội độngthực vật

Quần thể lãnh thổ tự nhiên đơn giản nhất là tiểu ảnh khu Trong phạm vitiểu ảnh khu, các điều kiện tự nhiên nh vi khí hậu, nham thạch, dạng địa hình,xã hội thực vật hoàn toàn đồng nhất Ví dụ trong khe xói, ngời ta chia ra tiểucảnh khu sờn bắc chiếu sáng, sờn nam chiếu sáng và đáy khe

Cảnh quan là tập hợp các cảnh khu giống nhau về quy luật Biết đợc cáctính chất quang học của các phần riêng biệt ta có thể nghiên cứu tính chấtquang học và địa mạo của tiểu cảnh khu, của cảnh quan

1.1.1a Các chỉ báo cấu trúc bên trong cảnh quan.

Việc nghiên cứu và sử dụng các chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp phản ánhcấu trúc của cảnh khu là cơ sở phơng pháp đoán đọc điều vẽ chỉ báo Quan hệ chỉbáo là quan hệ trừu tợng nhân tạo của thành phần bên ngoài của cảnh quan

Theo quan điểm chỉ báo, ngời ta chia ra hai loại chỉ báo trực tiếp và chỉbáo gián tiếp Chỉ báo trực tiếp có quan hệ trực tiếp với địa vật chỉ bảo, còn chỉ

Đỗ VĂN THế 26 LớP cđ_tđ b_49

báo gián tiếp có quan hệ gián tiếp với địa vật chỉ báo Theo dạng chỉ báo có thểchia ra chỉ báo thành phần và chỉ báo tổng hợp Chỉ báo thành phần đại diện chomột thành phần của cảnh quan( địa hình, thực vật ) còn chỉ báo tổng hợp ( còngọi là chỉ báo cảnh quan) đại diện cho một tập hợp các thành phần của cảnhquan có lu ý đến quan hệ không gian giữa chúng trên toàn lãnh thổ nghiên cứu.Theo tính chất của địa vật đợc chỉ báo, ngời ta chia ra chỉ báo địa chất, chỉ báothạch học, chỉ báo halo và chỉ báo thuỷ văn Chỉ báo địa chất đặc trng cho điềukiện địa chất Chỉ báo thạch học đặc trng cho thành phần thạch học của địa tầng

bề mặt Chỉ báo halo đặc trng cho dạng và mức độ hoá mặn của đất hay đá mẹ

bị phân hoá Chỉ báo thuỷ văn đặc trng cho nớc ngầm

1.1.1b Đoán đọc trên cơ sở ảnh mẫu:

Mẫu đoán đọc điều vẽ là hình ảnh điển hình của một khu đo nào đó đã

đợc khảo sát và đoán đọc điều vẽ ngoài trời mà với một độ tin cậy nhất định

nó phản ảnh toàn bộ hình ảnh địa vật trên ảnh trong điều kiện chụp ảnh xác

định Mẫu đoán đọc điều vẽ thờng đợc thành lập từ các cặp ảnh lập thể

Theo nội dung, ngời ta chia ra mẫu chuyên đề và mẫu tổng hợp Mẫu

chuyên đề chỉ chứa đặc trng của một yếu tố cảnh quan, ví dụ chỉ riêng yếu tố

thổ nhỡng hay yếu tố thực vật Còn mẫu tổng hợp thờng đi kèm với việc khảosát đa ngành tập hợp cảnh quan với độ chi tiết đồng đều( ảnh mẫu cảnh quan,

ảnh mẫu khu vực) hoặc với độ chi tiết khác nhau

Theo nguyên tắc phân chia, ngời ta chia ra ảnh mẫu hệ thống và ảnhmẫu lãnh thổ ảnh mẫu hệ thống mô tả tính chất của các đối tợng riêng biệtphân bố theo một hệ thống nhất định trong một lĩnh vực khoa học nào đó; còn

ảnh mẫu lãnh thổ thì mô tả tính chất của tập hợp các yếu tố theo cảnh quan,cảnh khu ảnh mẫu loại này đợc xây dựng theo hệ thống cảnh quan

Theo công dụng, ngời ta chia ra hai loại ảnh mẫu dùng chung và ảnhmẫu dùng riêng ảnh mẫu dùng chung đợc thành lập dới dạng anbom và cóthể sử dụng mọi trờng hợp đoán đọc điều vẽ ảnh và cho công tác đào tạo cán

bộ kỹ thuật đoán đọc điều vẽ Còn ảnh mẫu dùng riêng đợc thành lập để đoán

đọc điều vẽ trên một khu vực cụ thể nào đó

1.2.Cơ sở sinh lý của đoán đọc điều vẽ

1.2a Thụ cảm thị giác và giới hạn thị giác:

Đoán đọc điều vẽ là quá trình sinh học liên quan tới bộ phân tích thịgiác của mắt Bộ phân tích thị giác của mắt gồm 3 phần : 1) Hệ thống thunhận hình ảnh - đầu dây thần kinh thụ giác nằm trong võng mạc của mắt thu

Đỗ VĂN THế 27 LớP cđ_tđ b_49

nhận kích thích và biến đổi tín hiệu ánh sáng của tác nhân kích thích 2) Bộtruyền – dây thần kinh thị giác truyền kích thích vào vỏ não của ngời ; 3)Trung tâm của bộ phân tích thị giác – ở đây kích thích thần kinh đợc chuyểnthành thụ cảm thị giác và hình thành hình ảnh.

Màu đợc mắt ngời cảm thụ nhờ 3 loại dây thần kinh hình nón Khi dâythần kinh loại 1 bị kích thích sẽ cho cảm thụ màu đỏ, dây thần kinh loại 2-màu lục, dây thần kinh loại 3- màu chàm

Mắt ngời cảm thụ lớn nhất đối với màu vàng và màu xanh da trời, tại

đấy giới hạn phân biệt khoảng 1mμ Độ cảm thụ của mắt sẽ giảm nhiều đốivới ánh sáng màu đỏ, màu lục, màu chàm tím Mắt ngời có khả năng phân biệtkhoảng 200 nền màu với rất nhiều sắc độ

Giới hạn thụ cảm của bộ phân tích thị giác ảnh hởng đến kết quả củacảm nhận thị giác Ta xét 3 giới hạn của cảm thụ: giới hạn phân biệt, giới hạncho phép và giới hạn lập thể

Giới hạn phân biệt δ đợc xác định bằng độ tơng phản của hình ảnh mà

Dn :

Bằng kinh nghiệm ngời ta đã xác định đợc rằng giới hạn độ nhạy tơng

xác định theo công thức:

δnhoè = δ0(1+k3δl3)trong đó: k hệ số phụ thuộc vào dạng của đờng cong biên phản ảnhhiệu độ đen giữa các mục tiêu kề cạnh;

δl- độ rộng của dải nhoè hình ảnh

nhỏ thì đại lợng δl đợc giảm đáng kể nên làm cho giới hạn phân biệt lớn hơn

Điều này có ý nghĩa quan trọng khi đoán đọc điều vẽ ảnh tỷ lệ nhỏ

Giới hạn cho phép( độ tinh của mắt) là kích thớc nhỏ nhất của vật màmắt ngời ta cảm thụ đợc Bằng thực nghiệm ngời ta đã xác định đợc rằng mắt

Đỗ VĂN THế 28 LớP cđ_tđ b_49

ngời có thể cảm thụ đợc vòng tròn đờng kính 0,12mm có đờng bao rõ ràng và

có giới hạn phân biệt không nhỏ hơn 1 Độ tơng phản của hình ảnh càng lớnthì kích thớc vòng tròn cảm thụ đợc càng nhỏ

đối của địa vật trong không gian của mắt ngời Độ sâu của thị giác liên quan

chúng đợc quan sát Độ sâu thị giác đợc xác định theo công thức:

,, h H

b



trong đó: b - đờng đáy mắt

Các vật đợc mắt ngời thụ cảm khác nhau khi độ sáng của chúng khác

t-ơng phản thị giác)

K=

max

min max

Tác động của ảnh địa vật đến mắt ngời đoán đọc điều vẽ không đổi nếuthoả mãn điều kiện :

mm D

)

0.49 0.38 0.27 0.22 0.19 0.17 0.15 0.14 0.12 0.1 0.08 0.07 c(mm

)

0.20 0.16 0.11 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.05 0.04 0.04 0.03

1.2b ả nh h ởng của các yếu tố chủ yếu đến độ chính xác của việc đoán

Đỗ VĂN THế 29 LớP cđ_tđ b_49

đọc điều vẽ:

Các yếu tố ảnh hởng đến độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ là sựmệt mỏi của mắt, sự điều tiết và thích nghi của mắt, sự thiếu sót thông tin, ảogiác và khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh

Sự mệt mỏi của mắt khi làm việc trên các dụng cụ lập thể sẽ làm giảmkhả năng phân biệt của mắt, đồng thời khả năng điều tiết của mắt cũng yếu vàchậm và dẫn tới việc đoán đọc sai hoặc thiếu

ảo giác do sự cảm thụ sai kích thớc tự nhiên, sai hình dáng của địa vật

và của nền ảnh là nguyên nhân cơ bản của biến dạng thông tin

Nhng hầu hết các nhân viên đoán đọc điều vẽ có thể làm liên tục trong6-7 giờ mà không hề giảm năng xuất và chất lợng công tác Điều kiện thíchhợp của nơi làm việc (độ chiếu sáng, có đầy đủ dụng cụ…) đóng vai trò quantrọng trong việc nâng cao năng xuất và chất lợng công tác đoán đọc điều vẽ

Để nâng cao độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ cần chú ý tới khảnăng đoán đọc điều vẽ của ảnh, tức là khả năng truyền đạt lên hình ảnh các chitiết nhỏ của địa vật Khả năng này do độ tơng phản của hình ảnh, độ rõ nét của

ảnh và tỷ lệ của ảnh quyết định

Độ tơng phản nền của ảnh phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau: độ sángcủa nền và của bản thân địa vật tức là phụ thuộc vào điều kiện khách quan,phụ thuộc vào đặc tính bức xạ, vào việc thu nhận năng lợng tia bức xạ, phụthuộc vào đặc tính cảm quang của lớp nhũ ảnh dùng để chụp ảnh, phụ thuộcvào quang phổ của tia sáng dùng để chụp, phụ thuộc vào điều kiện xử lý ảnhsau khi chụp ảnh Do vậy độ tơng phản nền rất khác nhau Đối với âm bản, độ

đãng không quá 0,8 ữ 1,6 và của các địa vật bị che khuất là 0,2 ữ 0,4

1.3 Cơ sở chụp ảnh của đoán đọc điều vẽ

1.3.1 Các yếu tố ảnh h ởng đến việc xây dựng ảnh

ảnh là một tài liệu quan trọng dùng để thành lập bản đồ địa hình, nóquyết định chất lợng công tác đoán đọc điều vẽ ảnh ảnh là kết quả của tác

động lẫn nhau của nhiều yếu tố vật lý bao gồm: độ sáng và sự khác nhau vềmầu của địa vật, độ chiếu sáng của chúng, đặc điểm của máy chụp ảnh, đặc

điểm chụp ảnh trên các phơng tiện bay, chế độ xử lý hoá ảnh ảnh hởng của

Đỗ VĂN THế 30 LớP cđ_tđ b_49

các yếu tố vật lý này đến chất lợng hình ảnh không phải ở mức độ nh nhau,

điều này gây khó khăn cho việc xác định sự liên hệ giữa các địa vật và hình

Tiêu cự của kính vật có ảnh hởng tới chất lợng đoán đọc điều vẽ của

ảnh Khi chụp ảnh vùng bằng phẳng không có rừng, ngời ta sử dụng máy chụp

ảnh có tiêu cự ngắn, góc rộng để chụp ở vùng rừng núi hay thành phố thì

ng-ợc lại, để tránh các biến dạng hình học của ảnh chụp ta cần sử dụng máy ảnh

có tiêu cự dài, góc thờng hay góc hẹp để chụp ảnh

Tính chất đoán đọc điều vẽ của ảnh phụ thuộc vào hoạt động của máychụp ảnh, ảnh hởng trực tiếp nhất và lớn nhất đến độ rõ nét của ảnh là độ dịchchuyển hình ảnh, tốc độ làm việc của cửa chớp nhanh, sự điều sáng của máy

ảnh và độ ổn định của máy ảnh

Hoạt động của cửa chớp nhanh cũng ảnh hởng chất lợng đoán đọc điều

vẽ của ảnh Do vậy việc xác định trớc vùng thời gian lộ quang có chú ý tới đặc

điểm của cảnh quan, của máy chụp ảnh, phim ảnh và điều kiện kỹ thuật hàngkhông

Độ ổn định của máy chụp ảnh liên quan tới chất lợng đoán đọc điều vẽ của ảnh

ảnh hởng của khí quyển đến hình ảnh cuối cùng liên quan đến tác độngcủa hai cơ chế khác nhau: hiệu ứng của mù và ảnh hởng của các dòng đối lunhiệt

Đôi khi để hạn chế bớt ảnh hởng của mù, ta phải giảm độ cao bay chụp

và sử dụng phim có độ tơng phản đặc biệt với độ nhạy cao nhất ở vùng sóngdài: ví dụ phim Aviphotpan 150.PE1 hay Aviphotpan 200.PE1, có độ nhậy tớicả ánh sáng có bớc sóng 750μm nên có thể dùng để chụp các vùng có độ mùlớn

1.3 2 Đặc tr ng quang học của bề mặt trái đất:

Đỗ VĂN THế 31 LớP cđ_tđ b_49

Đặc trng quang học của bề mặt trái đất đợc xác định bằng việc kết hợphàng loạt các yếu tố tự nhiên và kỹ thuật Các yếu tố tự nhiên bao gồm: bềngoài cảnh quan, khoảng độ chói của cảnh quan, độ sáng, độ mù không khí.

Tính chất của bề mặt ngoài cảnh quan biểu thị sự kết hợp của các dạng

địa hình, thuỷ văn, thực phủ, đất mặt và các địa vật có tính chất kinh tế xã hội

nh điểm dân c, các công trình xây dựng, đất canh tác, đờng giao thông Vẻngoài của cảnh quan thay đổi phụ thuộc vào mùa

Độ sáng của khu đo đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá điềukiện quang học- khí quyển của việc chụp ảnh Độ sáng đợc xác định bằngnăng lợng tia mặt trời xuống bề mặt trái đất ở dạng tia chiếu trực tiếp và tia tánxạ

Khoảng độ chói là độ tơng phản chụp ảnh tơng đối mà dới độ tơng phản đó

tơng quan giữa các hệ số độ chói r tơng ứng đợc nhận biết:

max

r r

Độ tơng phản nhìn có thể đợc xác định theo công thức:

max

min max

r

r

Tỷ số giữa độ chói B trong hớng đang xét và độ chói của mặt trắng lý

Độ tơng phản chụp ảnh ΔΦ của địa vật là hiệu logarit của độ chói lớnnhất và độ chói nhỏ nhất của địa vật logarit của khoảng độ chói:

trong đó;

γ- hệ số độ tơng phản đợc xác định

của hai chi tiết kề nhau của địa vật

Hệ số tơng phản γ của vật liệu ảnh đợc xác định theo giá trị của phần

tạo bởi phần đờng thẳng đó với trục hoành:

Đỗ VĂN THế 32 LớP cđ_tđ b_49

γ= tg =

1 2

1 2 lg

D D





=

1 2

1 2

Hệ số độ chói cho ta đặc trng tổng thể của ánh sáng phản xạ trong phạm

vi độ dài ánh sáng trắng, vì vậy đợc gọi là hệ số tích phân Các địa vật màuxám có hệ số độ chói nh nhau đối với các tia nhìn thấy của quang phổ đối với

2 Các chuẩn đoán đọc

Việc đoán độc điều vẽ ảnh đợc tiến hành theo các chuẩn đoán đọc điều

vẽ trực tiếp, gián tiếp, tổng hợp, và các tài liệu bổ sung có ý nghĩa bản đồ

2.1 - Chuẩn đoán đọc trực tiếp.

Các đặc tính của địa vật đợc truyền trực tiếp nên trên ảnh và mắt ngờicảm thụ trực tiếp gọi là chuẩn đoán đọc trực tiếp Chúng bao gồm : hình dạngkích thớc, nền màu, mà sắc và bóng địa vật

a, Chuẩn hình dáng.

Đây là chuẩn đoán đọc trực tiếp cơ bản Theo chuẩn này ta xác định đợc

sự có mặt của địa vật và tính chất của địa vật đó Việc quan sát bằng mắt củangời đoán đọc điều vẽ trứoc tiên sẽ phát hiện ra chính diện mạo của địa vật cótrên ảnh

Trên ảnh bằng các địa vật đợc biểu thị bằng hình dáng nh trên bản đồ,tức là giữ nguyên tính đồng dạng với địa vật nhng với kích thớc nhỏ hơn phụthuộc vào tỉ lệ ảnh ở tâm ảnh, tính đồng dạng đợc bảo tồn, còn ở rìa ảnh, các

địa vật cao nh ống khói nhà máy, nhà cao tầng đợc chụp lên trên ảnh với độ

Đỗ VĂN THế 33 LớP cđ_tđ b_49

biến dạng có chiều hớng vào tâm ảnh.

Có hai loại hình dạng xác định và hình dạng không xác định, hình dạngxác định là chuẩn đoán đọc điều vẽ tin cậy các mục tiêu nhân tạo, vì chúngthờng có ảnh với hình dạng hình học xác định Còn các địa vật tự nhiên ( cánh

đồng cỏ, khu rừng) thờng có hình dạng không xác định thờng là chuẩn đoán

đọc điều vẽ ảnh không tin cậy

Ngoài ra, ngời ta còn chia ra hình vết, hình tuyến , hình khối hình phẳng Hình tuyến có ý nghĩa rất quan trọng khi đoán đọc điều vẽ các địa vật hìnhtuyến nh các yếu tố giao thông, thủy lợi vì ngời ta có thể nhìn thấy chúng ngaycả trên ảnh tỉ lệ nhỏ ở giai đoạn 2 của thụ cảm vị giác Đặc điểm của hìnhtuyến thờng là chuẩn đoán đọc điều vẽ quan trọng

Ví dụ ,theo đặc điểm của đờng cong ta có thể phân biệt đợc đờng sắt với

đờng bộ Dới kính lập thể, ta có thể phân biệt đợc các địa vật bằng phẳng và

địa vật khối Dạng không gian của địa vật là chuẩn đoán đọc tốt để nhận biếtcác mục tiêu nhân tạo và các mục tiêu tự nhiên

L 

trong đó :

L – Chiều dài của địa vật cần đợc xác định ngoài thực địa (m)

l - Chiều dài ảnh địa vật cần xác định ở trên ảnh (mm)

L’ – Chiều dài của ảnh địa vật dã biết ngoài thực địa (m)

l’ – Chiều dài của ảnh địa vật đã biết trên ảnh (mm)

Theo chuẩn kích thớc, ngời ta biết đợc một số tính chất đặc trng của địa

vật bằng cách gián tiếp, ví dụ ,theo kích thớc của cầu ngời ta có thể biết đợc

trọng tải của cầu Chuẩn kích thớc dùng để đoán đọc vẽ các địa vật cùng hìnhdạng

c Nền ảnh:

Nền ảnh là độ hoá đen của phim chụp ở chỗ tơng ứng của ảnh địa vật

Đỗ VĂN THế 34 LớP cđ_tđ b_49

và sau này là độ đen trên ảnh Độ đen là hàm logarit độ sáng của bề mặt địavật đợc chụp ảnh Cờng độ khác nhau của tia sáng phản xạ từ vật chụp chiếulên vật liệu ảnh sẽ làm hoá đen lớp nhũ ảnh ở các mức độ khác nhau Nền ảnhcủa địa vật đợc chụp lên ảnh chủ yếu phụ thuộc vào:

- Khả năng phản xạ của địa vật : vật càng trắng thì khả năng phản xạ tiasáng càng lớn do đó ảnh của nó nhận đợc càng sáng

- Cấu trúc của bề ngoài địa vật : bề mặt địa vật càng nóng, càng phẳng

thì ảnh của nó nhận đợc càng sáng Ví dụ cánh đồng đã cày sẽ có nền màu

thẫm hơn cánh đồng chuẩn bị cày, mặc dù màu của chúng trên thực địa hầu

nh giống nhau

- Độ nhạy của nhũ ảnh trên các vật liệu ảnh khác nhau sẽ tạo ra nền ảnhkhác nhau ngay cả đối với cùng đối tựơng chụp

- Độ ẩm của đối tợng chụp: vật có độ ẩm lớn sẽ cho ta ảnh có nền màu

thẫm hơn Ví dụ ảnh của bãi cát ẩm sẽ có nền ảnh thậm hơn ảnh của bãi cát

Bóng đổ là bóng do địa vật hắt xuống mặt đất hoặc hắt xuống địa vậtkhác Bóng đổ có hình dạng quen thuộc của địa vật Cột ăng ten, ống khói, cộttiêu Trắc địa ,cây cối thờng đợc đoán đọc rất tốt nhờ bóng đổ của chúng Vìbóng đổ đợc tạo ra từ tia chiếu nghiêng nên giữa hình dáng của bóng đổ vàhình dáng của địa vật nhìn bên cạnh không hoàn toàn đồng dạng

Địa hình cũng ảnh hởng đến chiều dài của bóng ,nó sẽ làm cho bóng dài

Đỗ VĂN THế 35 LớP cđ_tđ b_49

ra hay ngắn lại phụ thuộc vào hớng dốc của địa hình.

Độ tơng phản giữa bóng đổ và nền có thể lớn hơn độ tơng phản của địavật và nền

Ví dụ: Cây độc lập trên cánh đồng cỏ ,nhà lợp xi măng trên nền cát khô.Trong những trờng hợp này, bóng có thể là chuẩn đoán đọc điều vẽ duy nhất.Trong nhiều trờng hợp việc xác định chiều cao của địa vật theo bóng của nónhanh hơn đo lập thể Khi đó chiều cao h của địa vật xác định theo công thức :

l :là chiều dài bóng trên ảnh

( độ cao của mặt trời ở thời điểm chụp ảnh )

2.2 - Chuẩn đoán đọc gián tiếp

Chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp dùng để chỉ ra sự có mặt các tính chấtcủa địa vật không chỉ hiện trên ảnh hoặc không xác định theo các chuẩn trựctiếp

Ví dụ : Đờng ngầm xuyên núi đợc đoán nhận theo chỗ gián đoạn hình

ảnh của con đờng đi xuyên qua núi hoặc để khắc phục theo tính đa trị hay tínhchất bất định của chuẩn trực tiếp

Mối quan hệ tơng hỗ có tính chất quy luật giữa các địa vật của khu đoxuất hiện theo hai hớng cơ bản sau :

- Sự kéo theo tơng ứng của địa vật này với địa vật khác

- Sự thay đổi tính chất của địa vật này so với địa vật khác có thể phânchia ra một số loại dấu hiệu đoán đọc điều vẽ gián tiếp sau :

+ Sự cận kề các đối tợng dễ nhận biết của đối tợng cần suy giải mà theodấu hiệu giải đoán trực tiếp không suy giải đợc

+ Đối tợng bị che khuất các đối tợng khác

+ Các địa vật mà theo chuẩn trực tiếp của chúng không thể nhận biết

đ-ợc vì chúng thể hiện không rõ ràng, không đầy đủ

+ Các địa vật đợc chụp lên trên tấm ảnh có cùng một nền màu Các địavật không có trên bề mặt đất nhng có ảnh hởng đến tính chất của các địa vật ởtrên chúng

Việc sử dụng các dấu hiệu gián tiếp phụ thuộc vào kinh nghiệm sự hiểu biết

Đỗ VĂN THế 36 LớP cđ_tđ b_49