...Phạm Thị Trang.pdf

...Phạm Thị Trang.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

PHẠM THỊ TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT

VÀ QUY TRÌNH THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH

SPOT 6 KHU VỰC NGOÀI LÃNH THỔ

HÀ NỘI, 2016

PHẠM THỊ TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT

VÀ QUY TRÌNH THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH

SPOT 6 KHU VỰC NGOÀI LÃNH THỔ

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ

Mã ngành: D502530

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM XUÂN HOÀN

1

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập rèn luyện trên ghế nhà trường em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ chỉ bảo quý báu của các thầy cô những điều quý báu đó không chỉ giúp em củng cố thêm kiến thức, kỹ năng làm việc mà còn chuẩn bị cho em hành trang để em bước tiếp trên con đường phía trước

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy Thiếu tá TS Phạm Xuân Hoàn, Phòng Bản đồ - Viễn thám, Cục Bản đồ - BTTM thầy đã hết lòng giúp

đỡ, định hướng, chỉ dạy cho em trong suốt thời gian em thực hiện và hoàn thành đồ

án

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô trong bộ môn Ảnh - Bản đồ nói riêng và các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa - Bản đồ nói chung đã chỉ dạy cho em trong suốt thời gian dài vừa qua, luôn tạo những điều kiện tốt nhất, thuận lợi nhất cho em để em có cơ hội được học tập, tìm hiểu tiếp thu những kiến thức mới Bên cạnh đó để hoàn thành đồ án em chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ, lãnh đạo Cục Bản đồ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em được tiếp cận với các tài liệu chuyên sâu, cung cấp dữ liệu cần thiết để em hoàn thành tốt đồ án này

Trong quá trình học tập, thực hiện đồ án với kinh nghiệm thực tiễn hạn chế cho nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến nhận xét, góp ý quý báu của thầy cô, từ đó nhanh chóng rút ra bài học, kịp thời sửa chữa và hoàn thiện đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 06 năm

2016

Sinh viên

Phạm Thị Trang

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ẢNH VỆ TINH SPOT 6 11

1.1 Giới thiệu chung về viễn thám 11

1.1.1 Các khái niệm cơ bản 11

1.1.2 Phương pháp viễn thám 14

1.1.3 Phạm vi ứng dụng của ảnh viễn thám 14

1.2 Hệ thống vệ tinh SPOT 15

1.2.1 Lịch sử ra đời của vệ tinh SPOT 15

1.2.2 Các dòng vệ tinh của SPOT 16

1.3 Vệ tinh SPOT 6 18

1.3.1 Giới thiệu chung 18

1.3.2 Ảnh vệ tinh SPOT 6 22

1.3.3 Ưu điểm của ảnh SPOT 6 với một số ảnh vệ tinh khác 24

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH SPOT 6 27

2.1 Các khái niệm chung 27

2.1.1 Định nghĩa bình đồ ảnh 27

2.1.2 Ứng dụng của bình đồ ảnh 27

2.2 Nguyên lý nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh 28

2.2.1 Sự cần thiết nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh 28

3

2.3.2 Quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 42

CHƯƠNG 3: THÀNH LẬP VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH SPOT 6 TẠI KHU VỰC BARCELONA 46

3.1 Giới thiệu khu vực thử nghiệm 46

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 46

3.1.2 Đặc điểm kinh tế, văn hóa, xã hội của Barcelona 47

3.2 Quy trình công nghệ thành lập bình đồ ảnh vệ tinh sử dụng mô hình đa thức hữu tỉ RPC trên phần mềm ENVI 47

3.2.1 Giới thiệu về phần mềm ENVI 47

3.2.2 Quy trình công nghệ thành lập bình đồ ảnh sử dụng mô hình hàm đa thức hữu tỉ trên phần mềm ENVI 49

3.3 Quy trình công nghệ thành lập bình đồ ảnh vệ tinh sử dụng mô hình vật lý trên phần mềm ERDAS IMAGINE 2014 54

3.3.1 Giới thiệu về phần mềm ERDAS IMAGINE 2014 54

3.3.2 Quy trình công nghệ thành lập bình đồ ảnh vệ tinh sử dụng mô hình vật lý trên ERDAS IMAGINE 2014 55

3.4 Đánh giá độ chính xác bình đồ ảnh 62

3.4.1 Dữ liệu sử dụng 62

3.4.2 Độ chính xác của bình đồ ảnh 63

3.5 Kết quả thực nghiệm 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

hình ảnh quang học sang tín hiệu điện trong các máy thu nhận hình ảnh

thám

mềm xử lý ảnh

cao

phân giải cao

lược độ phân giải cao

5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Tóm tắt sự phát triển của các vệ tinh SPOT 15

Bảng 2: Thông số kỹ thuật của ảnh và vệ tinh SPOT 18

Bảng 3: Xê dịch vị trí điểm do chênh cao địa hình gây ra 33

Bảng 4: Sai số cho phép của DEM ứng với góc nghiêng chụp 33

Bảng 5: Tọa độ của 10 điểm kiểm tra 64

Bảng 6: Số lượng điểm khống chế sử dụng để nắn ảnh trong từng phương án 64

Bảng 7: Kết quả thực nghiệm các phương án kiểm tra trên ảnh PAN (ENVI) 65

Bảng 8: Kết quả thực nghiệm các phương án kiểm tra trên ảnh MS (ENVI) 68

Bảng 9: Kết quả thực nghiệm các phương án kiểm tra trên ảnh PAN (ERDAS) 71

Bảng 10: Kết quả thực nghiệm các phương án kiểm tra trên ảnh MS (ERDAS) 73

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Các thành phần của hệ thống viễn thám 11

Hình 1.2: Viễn thám bị động, viễn thám chủ động 12

Hình 1.3: Vệ tinh SPOT 1, SPOT 5, SPOT 6 17

Hình 1.4: Chùm vệ tinh quan sát Trái đất 19

Hình 1.5: Độ dài tối đa dải quét và khả năng thu ảnh nghiêng của vệ tinh 20

Hình 1.6: Chế độ đa dải (trái) – Chế độ đơn dải (phải) 20

Hình 1.7: Chế độ tri-stereo mở rộng dải quét ảnh vệ tinh 20

Hình 1.8: Khả năng thu ảnh của tri-sterio 21

Hình 1.9: Ảnh hưởng của góc nghiêng dọc tới khả năng thu hình ảnh của SPOT6 khi có góc nghiêng nhỏ (trái) và góc nghiêng lớn (phải) 21

Hình 1.10: So sánh khả năng thu nhận ảnh của SPOT 6 (trái) và SPOT 5 (phải) 22

Hình 1.11: Một góc chụp sân bay Mali với SPOT5 ( trái) và SPOT6 (phải) 24

Hình 1.12: Khả năng phát hiện đối tượng ở ảnh SPOT 6 ( trái) và SPOT 5 (phải) 25

Hình 1.13: Hình ảnh chi tiết một cơ sở chế biến thủy sản của SPOT 6 (trái-1.5m) và Digital Globe QuickBird (phải-0.7m) 25

Hình 1.14: Hình ảnh nhà thờ thu được bởi SPOT 6 (trái) và ảnh thu của HVR Digital

Globe (phải) 26

Hình 1.15: Hình ảnh tháp nước thu bởi ảnh SPOT 6 và VHR Digital Globe 26

Hình 2.1: Độ xê dịch vị trí điểm trên ảnh nắn 31

Hình 2.2: Nguyên lý chung nắn ảnh số 36

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh 42

Hình 2.4: Trộn ảnh PAN và MS để tăng cường chất lượng ảnh 44

Hình 3.1: Thành phố Barcelona, Tây Ban Nha 46

Hình 3.2: Sơ đồ quá trình nắn ảnh sử dụng mô hình hàm đa thức 49

trên phần mềm ENVI 49

Hình 3.3: Nhập ảnh cần nắn vào phần mềm 50

Hình 3.4: Tìm vị trí điểm tương ứng với ĐKC trên ảnh cần nắn 51

Hình 3.5: Nhập tọa độ điểm khống chế GCP 10 51

Hình 3.6: Sai số nhập điểm khống chế trên ảnh cần nắn 52

Hình 3.7: Tạo ảnh trực giao trên ENVI 52

Hình 3.8: Các thuật toán tăng cường chất lượng ảnh trên ENVI 53

Hình 3.9: Ảnh sau khi được tăng cường chất lượng 53

Hình 3.10: Sơ đồ quá trình nắn ảnh sử dụng mô hình vật lý (ERDAS) 55

Hình 3.11: Modul IMAGINE Photogrametry của phần mềm ERDAS IMAGINE 56

Hình 3.12: Tạo project làm việc trong quá trình nắn ảnh 56

Hình 3.13: Chọn mô hình vật lý đối với ảnh vệ tinh SPOT 6 57

Hình 3.14: Bảng nhập thông số cho mô hình vật lý 57

Hình 3.15: Màn hình làm việc của quá trình nắn ảnh 58

Hình 3.16: Nhập ảnh SPOT 6 và DEM vào trong block 58

Hình 3.17: Công cụ Start point measurent tool 58

Hình 3.18: Màn hình nhập điểm khống chế 59

Hình 3.19: Nhập tọa độ điểm khống chế GCP 1 59

7

Hình 3.23: Thao tác tăng cường chất lượng ảnh với thuật toán Ehlers Fusion 61

Hình 3.24: Vị trí của 19 ĐKC (ảnh trái) và 10 ĐKT (ảnh phải) 63

Hình 3.25: Sơ đồ bố trí ĐKT trong các phương án nắn ảnh PAN (ENVI) 65

Hình3.26: Sai số vị trí ĐKT theo 4 phương án nắn ảnh trên ảnh PAN (ENVI) 66

Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT trên ảnh PAN (ENVI) 66

Hình 3.28: Sơ đồ vị trí ĐKT theo các phương án nắn ảnh MS (ENVI) 67

Hình 3.29: Sai số vị trí ĐKT theo phương án 7 ĐKC và 10 ĐKC 68

Hình 3.30: Sai số vị trí ĐKT theo phương án 13 ĐKC và 17 ĐKC 69

Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT trên ảnh MS (ENVI) 69

Hình 3.32: Sơ đồ vị trí ĐKT theo các phương án nắn ảnh PAN (ERDAS) 70

Hình 3.33: Sai số vị trí ĐKT theo phương án sử dụng 7 ĐKC và 10 ĐKC 71

Hình 3.34: Sai số vị trí ĐKT theo phương án sử dụng 13 ĐKC và 17 ĐKC 72

Hình 3.35: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT trên ảnh PAN (ERDAS) 72

Hình 3.36: Sơ đồ vị trí ĐKT theo các phương án nắn ảnh MS (ERDAS) 73

Hình 3.37: Sai số vị trí ĐKT theo 4 phương án nắn ảnh trên ảnh MS 74

Hình 3.38: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT trên ảnh MS (ERDAS IMAGINE) 75

Hình 3.39: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT với ảnh PAN trên ENVI và ERDAS IMAGINE 76

Hình 3.40: Đồ thị biểu diễn SSTP vị trí ĐKT với ảnh MS trên ENVI và ERDAS IMAGINE 77