...Đoàn Ngọc Phượng_.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kin...
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: ĐOÀN NGỌC PHƯỢNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 3D TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÍ
VÀ ẢNH HÀNG KHÔNG
Hà Nội - 2015
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: ĐOÀN NGỌC PHƯỢNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 3D TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÍ
VÀ ẢNH HÀNG KHÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã ngành: D520503
NGƯỜI HƯỚNG DẪN : ThS LÊ DUY HIẾU
Hà Nội - 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong bộ môn Ảnh - Bản đồ, Khoa Trắc địa – bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến ThS Lê Duy Hiếu, người
đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo em trong quá trình nghiên cứu, thực nghiệm
để hoàn thành đồ án này
Mặc dù đã nhận được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, song
đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót, em mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Đoàn Ngọc Phượng
Trang 4MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 3
1.1 Các khái niệm chung 3
1.1.1 Bản đồ 3D 3
1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý 5
1.1.3 Ảnh hàng không 6
1.2 Nội dung cấu trúc và đặc điểm của bản đồ 3D 6
1.2.1 Mô hình số độ cao DEM 7
1.2.2 Các đối tượng địa hình 3D 9
1.2.3 Các mức chi tiết của bản đồ 3D 10
1.2.4 Kỹ thuật biểu thị các đối tượng trên bản đồ 3D 12
1.2.5 Đặc điểm của bản đồ 3D 16
1.3 Các nguồn dữ liệu phục vụ thành lập bản đồ 3D 17
1.3.1 Ảnh máy bay độ phân giải cao 17
1.3.2 File mô tả địa hình 18
1.3.3 Các mô hình thiết kế đồ họa 3D 18
1.3.4 Các dữ liệu bản đồ và GIS 2D hiện có 18
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 3D VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT 19
2.1 Khái quát một số phần mềm sử dụng thành lập bản đồ 3D 19
2.1.1 Phần mềm số hóa, xử lý lập thể ảnh viễn thám 20
2.1.2 Phần mềm tổ chức, xây dựng CSDL nền 21
2.1.3 Phần mềm xây dựng đối tượng 3D độ chi tiết cao 22
2.1.4 Phần mềm hiển thị tích hợp bản đồ 3D 23
2.2 Phương pháp thành lập bản đồ 3D 27
2.2.1 Từ ảnh máy bay 28
2.2.2 Từ Bản đồ địa hình có sẵn 30
Trang 52.2.3 Từ các nguồn ảnh viễn thám khác 31
2.3 Yêu cầu kỹ thuật 34
2.3.1 Cơ sở toán học 34
2.3.2 Mô hình số độ cao (DEM) 34
2.3.3 Ảnh trực giao phủ trên mặt DEM 34
2.3.4 Mức độ thể hiện chi tiết các đối tượng địa lý 34
2.3.5 Cập nhật chỉnh sửa CSDL nền địa lý 1:2000 đã thành lập 36
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ 3D 38
3.1 Khái quát đặc điểm chung về khu vực nghiên cứu 38
3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 41
3.3 Thành lập bản đồ 3D khu vực nghiên cứu 41
3.3.1 Xây dựng bộ ký hiệu 3D 41
3.3.2 Xây dựng nền địa hình 3D 45
3.3.3 Hiển thị mô hình, xây dựng các địa vật 3D trực tiếp từ nền ảnh mô hình 52 3.3.4 Trình bày bản đồ 3D 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
Trang 6DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
2D - Two Dimensions: Hai chiều
3D - Three Dimensions: Ba chiều
3D City Mode: Mô hình thành phố 3D
DEM - Digital Elevation Model: Mô hình số độ cao
DSM - Digital Surface Model: Mô hình số bề mặt
DTM - Digital Terrain Model: Mô hình số địa hình
GIS - Geographic Information System: Hệ thống thông tin địa lý
GRID: Cấu trúc lưới đều của mô hình số độ cao
CSDL: Cơ sở dữ liệu
LoD - Level of Detail: Cấp độ chi tiết
MultiLoD - Multiple Level of Detail: Đa cấp độ chi tiết
TIN - Triangulated Irregular Network: Cấu trúc mạng tam giác không đều của mô hình số độ cao
Trang 7DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang Bảng 1: Nguồn dữ liệu và mục đích sử dụng 17 Bảng 2: Thống kê mức độ chi tiết của các đối tượng địa lý 35
Trang 8DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1: Cấu trúc của mô hình bản đồ địa hình 3D 6
Hình 1.2: DEM và mô hình cấu trúc dạng TIN 9
Hình 1.3: Cấp độ chi tiết (LoD) đối với các đối tượng nhà, khối nhà 11
Hình 1.4: Mô hình Wireframe 14
Hình 1.5: Mô hình Surface 14
Hình 1.6: Mô hình Solid 15
Hình 1.7: Bản đồ 3D nhiều mức độ chi tiết 15
Hình 2.1: Giao diện phần mềm TerraBuilder 25
Hình 2.2: Giao diện phần mềm TerraExplorer Pro 26
Hình 3.1: Bản đồ địa giới thành phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc 39
Hình 3.2: Ảnh hàng không khu vực trung tâm thành phố Vĩnh Yên 40
Hình 3.3: Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ 3D khu vực trung tâm thành phố Vĩnh Yên 41
Hình 3.4: Các mẫu cột đèn và đèn báo hiệu giao thông 43
Hình 3.5: Biểu tượng sử dụng trong bản đồ 3D 43
Hình 3.6: Ảnh cấu trúc sử dụng trong bản đồ 3D 44
Hình 3.7: Các ký hiệu Map_Signs 44
Hình 3.8: Tạo mới project thiết kế nền địa hình MPT 46
Hình 3.9: Ảnh hàng không độ phân giải 0,2m khu vực trung tâm thành phố Vĩnh Yên 47
Hình 3.10: Mô hình số độ cao độ phân giải 30m phủ trùm toàn tỉnh 47
Hình 3.11: Mô hình số độ cao độ phân giải 1m khu vực trung tâm thành phố Vĩnh Yên 48
Hình 3.12: Chèn ảnh và DEM vào và thiết kế cấu trúc tháp Pyramid 48
Hình 3.13: Khởi tạo nền địa hình MPT 49
Hình 3.14: Xuất mpt ra định dạng fly 50
Hình 3.15: Nền MPT bao quát 50
Trang 9Hình 3.16: Nền MPT chi tiết 51
Hình 3.17: Nền MPT khu vực hồ Bảo Sơn trung tâm thành phố Vĩnh Yên 51
Hình 3.18: Mở file *.fly trên TerraExplorer Pro 52
Hình 3.19: Giao diện chính của phần mềm TerraExplorer Pro 53
Hình 3.20: Giao diện xây dựng các địa vật 3D từ nền ảnh 53
Hình 3.21: Vẽ khối nhà 55
Hình 3.22: Tạo đối tượng dạng điểm 56
Hình 3.23: Tạo đối tượng dạng đường 56
Hình 3.24: Tạo đối tượng dạng vùng 56
Hình 3.25: Mở các shape file 57
Hình 3.26: Chọn các thuộc tính trên hộp thoại layer 58
Hình 3.27: Trình bày bản đồ trên TerraExplorer 58
Hình 3.28: Tên của đối tượng dựng mô hình tra cứu theo message 62
Hình 3.29: Bản đồ 3D khu vực tâm thành phố Vĩnh Yên góc nhìn 1 62
Hình 3.30: Bản đồ 3D khu vực tâm thành phố Vĩnh Yên góc nhìn 2 63
Hình 3.31: Bản đồ 3D khu vực tâm thành phố Vĩnh Yên góc nhìn 3 63
Trang 101
MỞ ĐẦU
1 Đặt vấn đề
Trên thế giới công nghệ mô phỏng đã được nhiều nước quan tâm và phát triển Đặc biệt là các nước có nền kinh tế phát triển như Mỹ, Nga, Pháp, Canada, v.v…Với công nghệ này người ta có thể xây dựng được mô hình 3D của các khu vực khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau của nền kinh tế
Ở Việt Nam công nghệ mô phỏng đã được ứng dụng trong những năm gần đây nhưng chủ yếu được ứng dụng trong mô phỏng địa hình Việc mô phỏng các tòa nhà và các công trình kiến trúc mới chỉ được thực hiện ở các khu vực nhỏ (diện tích khoảng 1 đến 2 ha) bằng các số liệu đo đạc trực tiếp và mô phỏng bằng các phần mềm chuyên dụng như 3DsMax, Sketchup, Multigen,…
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là công nghệ ảnh
số, hệ thông tin địa lý và các phần mềm chuyên dụng cho phép việc mô phỏng có thể thực hiện trên phạm vi lớn Một trong những giải pháp hữu hiệu phải kể đến sự kết hợp giữa cơ sở dữ liệu (CSDL) nền địa lý và ảnh hàng không để thành lập bản
đồ 3D Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn cho đề tài: “Thành lập bản đồ 3D từ cơ
thành lập bản đồ 3D từ CSDL nền địa lý và ảnh hàng không bằng phần mềm Skyline
2 Mục đích
Từ cơ sở dữ liệu nền địa lí và ảnh hàng không thành lập được bản đồ 3D
3 Nội dung
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về cơ sở dữ liệu nền địa lí; ảnh hàng không và bản đồ 3D
- Tìm hiểu về phương pháp thành lập bản đồ 3D và các chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng bản đồ 3D
- Nghiên cứu các phần mềm ứng dụng
- Nghiên cứu sử dụng CSDL nền địa lý, ảnh hàng không thành lập bản đồ 3D
- Đưa ra quy trình thực hiện chi tiết thành lập bản đồ 3D
Trang 112
- Các phương án điều tra cập nhật thông tin ngoại nghiệp, chụp ảnh phối cảnh để xây dựng bộ ký hiệu 3D và mô hình đối tượng địa vật, tạo nền và trình bày chi tiết các đối tượng 3D bằng phần mềm Skyline
- Hiển thị mô hình, xây dựng các địa vật 3D trực tiếp từ nền ảnh mô hình
- Tích hợp bình đồ ảnh hàng không, mô hình số độ cao (DEM), CSDL vào
hệ thống