Đánh giá khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6

Đánh giá khả năng sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnh trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6... Tọa độ của các điểm khống chế ảnh trên ảnh vệ tinh nắn chỉnh bằng mô h

NGUYỄN THỊ THU GIANG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

MÔ HÌNH ĐA THỨC HỮU TỶ TRONG NẮN ẢNH VỆ TINH SPOT 6

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

MÔ HÌNH ĐA THỨC HỮU TỶ TRONG NẮN ẢNH VỆ TINH SPOT 6

NGUYỄN THỊ THU GIANG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

MÃ SỐ: 60520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS BÙI THỊ HỒNG THẮM

HÀ NỘI, NĂM 2017

TRƯỜNGĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Bùi Thị Hồng Thắm

Cán bộ chấm phản biện 1: TS Chu Hải Tùng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS Trần Xuân Trường

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 31 tháng 12 năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luậnvăn là hoàn toàn trung thực, không vi phạm luật sở hữu trí tuệ và pháp luậtViệt Nam Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

Hà Nội, ngày 31tháng 12 năm 2017

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thị Thu Giang

Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn chế,thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài còn có hạn nên nội dung luận văn khôngtránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô

để bản luận văn được hoàn thiện hơn

Tôixin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Khái quát về ảnh vệ tinh, bình đồ ảnh vệ tinh 4

1.1.1 Khái quát về ảnh vệ tinh .4

1.1.2 Khái quát về bình đồ ảnh vệ tinh .8

1.2 Một số đặc điểm của ảnh vệ tinh SPOT 6 9

1.2.1 Khái quát về vệ tinh SPOT .9

1.2.2 Ảnh vệ tinh SPOT 6 .10

1.3 Tình hình nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6 15

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 15

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH ĐA THỨC HỮU TỶ 19

TRONG NẮN ẢNH VỆ TINH 19

2.1 Khái quát về nắn ảnh vệ tinh 19

2.1.1 Sai số trong quá trình thu nhận ảnh vệ tinh 19

2.1.3 Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh

22

2.2 Khái quát phương pháp mô hình đa thức hữu tỷ 25

2.2.1 Hàm đa thức tổng quát .25

2.2.2 Đa thức nội suy nhiều biến .26

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM 30

3.1 Giới thiệu khu vực thực nghiệm 30

3.1.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế, văn hóa, xã hội .30

3.1.2 Mục đích, yêu cầu thực nghiệm .32

3.1.3 Số liệu thực nghiệm 33

3.2 Đánh giá khả năng sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh SPOT6 36

3.2.1 Quá trình nắn ảnh vệ tinh SPOT 6 sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ 36

3.2.2 Đánh giá khả năng sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6 42

3.3 Đánh giá khả năng sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnh trong nắn ảnh vệ tinh SPOT6 45

3.3.1 Quá trình nắn ảnh vệ tinh SPOT 6 sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế .45

3.2.2 Đánh giá khả năng sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnh trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC………

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng1.1 Độ phân giải không gian của dữ liệu ảnh viễn thám 6Bảng 3.1 Tọa độ của các điểm khống chế ảnh 34Bảng 3.2 Tọa độ của các điểm khống chế ảnh trên ảnh vệ tinh nắn chỉnh bằng

mô hình đa thức hữu tỷ 42Bảng 3.3 Độ lệch của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 1 43Bảng 3.4 Tọa độ của các điểm khống chế ảnh trên ảnh vệ tinh nắn chỉnh bằng

mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với điểm khống chế ảnh 47Bảng 3.5 Độ lệch của các điểm khống chế trong trường hợp 2 48

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô tả về độ phân giải không gian của ảnh 6

Hình 1.2 Một số hình ảnh về độ phân giải không gian của ảnh viễn thám 7

Hình 1.3 Vệ tinh SPOT 9

Hình 1.4 Ảnh thu nhận đầu tiên của SPOT 6 sau 3 ngày phóng lên quỹ đạo (Bora Bora, Frenvh Polynésia) 10

Hình 1.5 Chùm vệ tinh quan sát Trái Đất 11

Hình 1.6 Chế độ đa dải (trái) - Chế độ đơn dải (phải) 11

Hình 1.7 Chế độ tri-steoreo mở rộng dải quét ảnh vệ tinh 12

Hình 1.8 Ảnh SPOT6 tại đảo Ngọc Trai, Doha, Quatar 13

Hình 2.1 Méo ảnh tổng hợp 20

Hình 2.2 Méo hình do các nguyên tố định hướng ngoài 20

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 24

Hình 2.4: Hệ thống cục bộ của khung ảnh được nắn 27

Hình 3.1 Khu vực thực nghiệm 30

Hình 3.2 Sơ đồ ghi chú các điểm khống chế ảnh 36

Hình 3.3 Giao diện của phần mềm ERDAS IMAGINE 2014 37

Hình 3.4 Giao diện modul IMAGINE Photogrametry 37

Hình 3.5 Tạo Block mới 38

Hình 3.6 Thao tác trên bảng Create New Block 38

Hình 3.7 Thao tác trên bảng Model Setup 39

Hình 3.8 Bảng Block Property 39

Hình 3.9 Bảng Projection Chooser 40

Hình 3.10 Thao tác nhập ảnh 40

Hình 3.11 Thao tác nhập DEM 41

Hình 3.12 Ảnh vệ tinh đã được nắn trong trường hợp sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ 41

Hình 3.13 Độ lệch các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 1 theo

chiều X 43

Hình 3.14 Độ lệch của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 1 theo chiều Y 44 Hình 3.15 Độ lệch vị trí điểm của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 1 45

Hình 3.16 Thanh công cụ Start point measurent tool 45

Hình 3.17 Bảng Select Point Measurement Tool 46

Hình 3.18 Màn hình làm việc nhập điểm khống chế 46

Hình 3.19 Ảnh vệ tinh đã được nắn trong trường hợp sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnh 47

Hình 3.20 Độ lệch của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 2 theo chiều X 49

Hình 3.21 Độ lệch của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 2 theo chiều Y 49 Hình 3.22 Độ lệch về vị trí điểm của các điểm khống chế ảnh trong trường hợp 2 50 Hình 3.23 Độ lệch vị trí điểm của điểm khống chế ảnh trong hai trường hợp 51

THÔNG TIN LUẬN VĂN

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Thu Giang

Lớp: CH2ATĐ Khóa: 2

Cán bộ hướng dẫn: TS Bùi Thị Hồng Thắm

Tên đề tài: Đánh giá khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trongnắn ảnh vệ tinh SPOT 6

Từ khóa:Mô hình đa thức hữu tỷ, độ chính xác của ảnh vệ tinh

Tóm tắt: Đề tài luận văn nghiên cứu về việc nắn chỉnh hình học ảnh vệtinh SPOT 6 trong 2 trường hợp đó là sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ (trườnghợp 1) và sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ (RPC) kết hợp với các điểm khốngchế ảnh ngoại nghiệp (trường hợp 2) trong quá trình nắn ảnh, thực nghiệm tạikhu vực phía Bắc nước CHDCND Lào Kết quả cho thấy, độ chính xác củaảnh vệ tinh sau khi nắn trong trường hợp 1 có độ chính xác đáp ứng được côngviệc thành lập bản đồ tỷ lệ 1:25.000, trong trường hợp 2 đáp ứng được côngviệc thành lập bản đồ tỷ lệ 1:10.000 Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phầnvào việc nâng cao hiệu quả khai thác ứng dụng mô hình RPC trong nắn ảnh vệtinh

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Viễn thám là công nghệ thu nhận từ xa thông tin về các đối tượng, hiệntượng trên Trái Đất và các hành tinh khác thông qua những đặc trưng riêng vềphản xạ và bức sóng điện từ Với độ bao quát rộng, lượng thông tin phong phú

và khả năng cung cấp thông tin nhanh có độ tin cậy cao, hiện nay công nghệviễn thám là một trong những lĩnh vực luôn được chú trọng, tập trung nghiêncứu và khai thác nhằm phục vụ nhiều mục đích khác nhau của con người.Trong đó, tư liệu ảnh viễn thám SPOT là một trong những tư liệu được sửdụng rộng rãi Để bảo đảm tính liên tục dữ liệu của thế hệ vệ tinh này, ngày9/9/2012 vệ tinh SPOT6 đã chính thức được đưa lên quỹ đạo, thể hiện những

ưu điểm vượt trội hơn các thế hệ vệ tinh SPOT trước

Để có được bình đồ ảnh, ảnh vệ tinh SPOT6 phải được nắn chỉnh nhằmloại trừ hay hạn chế các ảnh hưởng của rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây

ra biến dạng hình học trên ảnh vệ tinh như ảnh hưởng bởi phép chiếu hình, gócnghiêng, vệt quét, điều kiện khí quyển, độ cong Trái Đất, chênh cao địa hình,

… Việc nắn chỉnh nhằm hạn chế, loại trừ các sai số này được thực hiện dựatrên cơ sở các mô hình toán học

Mô hình đa thức hữu tỷ là một trong những mô hình đã và đang được

sử dụng để nắn ảnh vệ tinhđược xây dựng trên cơ sở của các điểm khống chếảnh là công cụ của hầu hết các phần mềm để xử lý ảnh vệ tinhhiện nay Trong

mô hình đa thức hữu tỷ, mối quan hệ toạ độ giữa ảnh cần nắn và ảnh đượchiệu chỉnh được mô tả bằng đa thức Mô hình đa thức hữu tỷ có thể áp dụng

để nắn cho bất kỳ loại ảnh nào và dữ liệu cung cấp có thông tin bộ cảm không

rõ ràng

Mặc dù, hiện nay trên thế giới ảnh vệ tinh SPOT được đưa vào sử dụng

rộng rãi trong hầu hết các quốc gia, tuy nhiên ở Việt Nam, việc sử dụng, tiếpcận với tư liệu ảnh SPOT6 còn nhiều hạn chế do bởi tư liệu ảnh này khôngmiễn phí Bên cạnh đó, trong thực tiễn, việc xây dựng các điểm khống chếảnh ngoại nghiệp phục vụ cho quá trình nắn ảnh là công việc khó khăn và tốnkém về mặt kinh tế, đặc biệt là đối với vùng núi cao, vùng biên giới và vùngngoài lãnh thổ Vậy, câu hỏi đặt ra là nếu chỉ sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ

để nắn ảnh vệ tinh thì độ chính xác của ảnh sau khi nắn là bao nhiêu, đáp ứngđược công việc thành lập bản đồ tỷ lệ nào? Trên cơ sở ý tưởng đó, đề tài luậnvăn với tên gọi: "Đánh giá khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trongnắn ảnh vệ tinh SPOT 6" đã được đặt ra để nghiên cứu Đề tài có ý nghĩa thiếtthực trong thực tiễn sản xuất, góp phần vào việc nâng cao hiệu quả khai thácứng dụng mô hình RPC trong nắn ảnh vệ tinh

2 Mục tiêu của đề tài

Đánh giá được khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắnảnh vệ tinh SPOT6trong 2 trường hợp:

- Sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ để nắn ảnh vệ tinh SPOT6

- Sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnhtrên khu vực nghiên cứu để nắn ảnh vệ tinh SPOT6

3 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây:

- Phương pháp tổng hợp, phân tích và kế thừa: Thu thập các tài liệu đãcó; cập nhật các thông tin trên mạng internet; tổng hợp, phân tích các tài liệu

và các kết quả nghiên cứu, kế thừa có chọn lọc các thành quả có liên quan đến

đề tài; tổng hợp, đánh giá các kết quả nghiên cứu của đề tài;

- Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Thu thập các tư liệu liên quan

phục vụ cho thực nghiệm của đề tài;

- Phương pháp ứng dụng công nghệ tin học: Khai thác, sử dụng phầnmềm phục vụ cho quá trình nắn ảnh

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục đích, luận văn giải quyết các vấn đề cơ bản sau:

- Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về ảnh vệ tinh và nắn ảnh vệ tinh

- Nghiên cứu về đặc điểm kỹ thuật của ảnh vệ tinh SPOT6

- Cơ sở lý thuyết mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh

- Sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ để nắn ảnh vệ tinh SPOT6

- Sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ kết hợp với các điểm khống chế ảnhtrên khu vực nghiên cứu để nắn ảnh vệ tinh SPOT6

5 Bố cục của luận văn

Luận văn về cơ bản được trình bày trong 3

chương: Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên

cứu

Chương 2 Phương pháp mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ

tinh Chương 3 Thực nghiệm

Ngoài những phần nêu trên luận văn còn có các phần mở đầu, kết luận,kiến nghị,tài liệu tham khảo và phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về ảnh vệ tinh, bình đồ ảnh vệ tinh

1.1.1 Khái quát về ảnh vệ tinh

Ảnh vệ tinh hay còn gọi là ảnh viễn thám là ảnh số thể hiện các vật thểtrên bề mặt Trái Đất được thu nhận bởi các bộ cảm biến đặt trên vệ tinh

* Đặc điểm chung của ảnh viễn thám

Đặc điểm chung của ảnh viễn thám được xác định dựa vào đặc điểmchuyển động của vệ tinh như độ cao, quỹ đạo và tốc độ chuyển động,… bêncạnh đó là kỹ thuật, vật liệu, thiết bị thu chụp và xử lý ảnh vệ tinh

- Ảnh viễn thám cung cấp thông tin trên phạm vi rộng được chụp trongcùng thời điểm và cùng điều kiện vật lý cho phép rút ngắn thời gian thu thập

và xử lý thông tin cho quá trình thành lập và hiện chỉnh bản đồ

- Ảnh viễn thám được chụp ở tỷ lệ nhỏ với những giải phổ khác nhaunên tính chất tổng quát hóa tự nhiên về mặt hình học và quang học khách quan

và chính xác, phản ánh tính quy luật của các hiện tượng tự nhiên

-Độ cao thu chụp của các vệ tinh lớn so với độ cao địa hình, do vậy vị

tríđiểm bị xê dịch trên ảnh không đáng kể, chỉ quan tâm ở vùng núi khi vượtquá hạn sai cho phép Ngược lại, ảnh phủ một diện tích rộng nên sai số do độcong quả đất lớn, vì vậy phải có phương pháp xử lý thích hợp

- Viễn thám có khả năng chụp lặp lại theo một chương trình với chu kỳnhất định là nguồn thông tin đảm bảo tính tức thời, phản ánh cả những hiệntượng, đối tượng biến đối nhanh

- Thiết bị thu nhận và xử lý ảnh hiện đại cho phép nhận được ảnh vũ trụvới lượng thông tin phong phú và tổng hợp về mặt đất Phản ánh tất cả cácthành phần cảnh quan, ảnh vệ tinh là nguồn thông tin có ý nghĩa liên ngành,với các phương pháp xử lý khác nhau sẽ cho ra các nguồn thông tin hữu íchcho các chuyên ngành khác nhau

- Ảnh vệ tinh cũng có khả năng cung cấp thông tin ở các vùng conngười khó tiếp cận một cách dễ dàng, đây là một trở ngại mà phương pháptruyền thống phải mất rất nhiều công sức và tiền của để khắc phục.

- Các sai số hệ thống trên ảnh vệ tinh có độ ổn định cao giúp cho côngtác nắn chỉnh hình học được tiến hành với độ chính xác cao phục vụ cho thànhlập bản đồ địa hình

Tất cả các đặc điểm trên xác định được khả năng ứng dụng ảnh vệ tinhvào công tác bản đồ với hiệu quả cao về khoa học công nghệ, phương phápluận cũng như hiệu quả kinh tế

* Độ phân giải không gian của ảnh

Độ phân giải không gian (spatial resolution) của ảnh vệ tinh là kíchthước nhỏ nhất của một đối tượng hay khoảng cách tối thiểu giữa hai đốitượng liền kề có khả năng phân biệt được trên ảnh Ảnh có độ phân giải khônggian càng cao thì kích thước pixel càng nhỏ Các yếu tố ảnh hưởng đến độphân giải không gian là: trường nhìn tức thời - IFOV (Instantaneous Field OfView), tiêu cự, hình dáng của đối tượng mục tiêu và các ảnh hưởng của khíquyển

Trường nhìn tức thời là góc hình nón của trường nhìn của bộ cảm biến,

và xác định một vùng trên bề mặt Trái Đất được quan sát từ một độ cao xácđịnh tại một thời điểm cụ thể Kích thước của vùng quan sát thường được xácđịnh bằng trường nhìn và khoảng cách từ mặt đất đến bộ cảm biến Kíchthước của vùng lấy mẫu trên mặt đất của một bộ cảm biến vệ tinh được gọi là

độ phân giải mặt đất (Ground Sampling Distance)

Độ phân giải không gian cũng được gọi là độ phân giải mặt đất khi hìnhchiếu của một pixel tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất Ví

dụ, ảnh vệ tinh LANDSAT 7 ở các kênh blue, green, red có độ phân giải30m x

30m, điều đó có nghĩa là trên các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể cókích thước 30m x 30m trên mặt đất

Hình 1.1 Mô tả về độ phân giải không gian của ảnh [1]

Độ phân giải không gian của dữ liệu ảnh viễn thám thường được chia rathành 4 cấp độ là: Phân giải siêu cao, phân giải cao, phân giải trung bình vàphân giải thấp

Bảng1.1 Độ phân giải không gian của dữ liệu ảnh viễn

T

o

à

Đa

11km

8km40k

o

à

Đa

7

0

185km6Trong công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh hiện nay, độphân giải đóng vai trò đặc biệt đối với độ chính xác của bản đồ, là yếu tố quyết định đến tỷ lệ bản đồ cần thành lập

Hình 1.2 Một số hình ảnh về độ phân giải không gian của ảnh viễn thám [1]

1.1.2 Khái quát về bình đồ ảnh vệ tinh

* Bình đồ ảnh

Bình đồ ảnh là hình ảnh của miền thực địa được thực hiện bằng cáchghép và cắt dán các tấm ảnh đơn và nắn theo mảnh bản đồ Những tấm ảnhnắn được khử sai số do góc nghiêng của ảnh gây ra, còn sai số của điểm ảnh

do địa hình được hạn chế tới mức tối thiểu phù hợp với độ chính xác của bản

đồ Cơ sở nắn ảnh, ghép ảnh là các điểm khống chế được ghi trên bản gốc.Bình đồ ảnh mang các thông tin tối đa bề mặt thực địa, là sản phẩm trung gian

để thành lập hay hiện chỉnh bản đồ Trong trường hợp này, hình ảnh trên bình

đồ ảnh được giải đoán và các yếu tố địa hình được đo vẽ trực tiếp trên đó bằngcác phương pháp trắc địa hoặc phương pháp đo vẽ lập thể

Bình đồ ảnh có hai khái niệm là bình đồ ảnh được thành lập thông quacông tác nắn ảnh theo nguyên lý nắn ảnh vùng bằng phẳng và bình đồ ảnh trựcgiao được thành lập theo nguyên lý ảnh trực giao Ngày nay, bình đồ ảnh trựcgiao được thành lập theo dây chuyền công nghệ đo ảnh số

* Bình đồ ảnh vệ tinh

Bình đồ ảnh vệ tinh là sản phẩm ảnh vệ tinh dạng số, đã dược định vịtrong hệ tọa độ của bản đồ cần thành lập, được hiệu chỉnh ảnh hưởngcác nguồn sai số và ảnh hưởng do chênh cao địa hình

Có thể nói thành lập bình đồ ảnh vệ tinh là quá trình xử lý, hiệu chỉnhhình học ảnh vệ tinh ở cấp độ cao nhất, nhằm hiệu chỉnh hoặc khử ảnh hưởngcủa các nguồn sai số đối với dữ liệu ảnh và hiệu chỉnh ảnh hưởng củachênh cao địa hình để nhận được một tấm ảnh kết quả đảm bảo độ chính xác

về mặt phẳng theo yêu cầu kỹ thuật tương ứng với một tỷ lệ bản đồ đã xácđịnh

Bình đồ ảnh vệ tinh hiện được sản xuất và sử dụng trong quy trình hiệnchỉnh bản đồ địa hình phục vụ cho việc điều vẽ các yếu tố địa vật Để sản xuấtđược các bình đồ ảnh vệ tinh đạt độ chính xác, người ta ứng dụng nguyênlý

nắn chỉnh hình học và dựa trên cơ sở các mô hình toán học để nắn chỉnh ảnh

vệ tinh, sử dụng mô hình toán học thích hợp tùy theo yêu cầu cụ thể để nắnchính hình học ảnh

1.2 Một số đặc điểm của ảnh vệ tinh SPOT 6

1.2.1 Khái quát về vệ tinh

SPOT

Vệ tinh SPOT được phóng lên quỹ đạo lần đầu tiên vào tháng 2 năm

1986 Mỗi vệ tinh SPOT được trang bị hai bộ cảm HRV (HighResolution

Visible imaging system) cho phép thu ảnh lập thể hoặc toàn

cảnh

Hình 1.3 Vệ tinh SPOT [2]

* Các thông số của vệ tinh SPOT

- Độ cao bay: Vệ tinh SPOT 830km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹđạo là 98.7 độ

- Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại

- Thời điểm vệ tinh bay qua xích đạo 10:30 sáng

- Chu kỳ lặp: Chu kỳ lặp của vệ tinh SPOT 26 ngày trong chế độ quansát bình thường

Mỗi cảnh được xác định theo số liệu trong hệ thống quy chiếu toàn

cầu

1.2.2 Ảnh vệ tinh SPOT

6

* Khái quát về ảnh vệ tinh SPOT 6

SPOT 6 là một vệ tinh viễn thám quang học đang hoạt động thuộc dòng

vệ tinh có độ phân giải cao Ngày 9/9/2012, vệ tinh SPOT 6 đã chính thứcđược đưa lên quỹ đạo thu nhận thông tin quan sát Trái Đất Là vệ tinh đượcxây dựng bởi hãng Airbus Defence & Space, được phóng từ một bệ phóng từtrung tâm vũ trụ Statish Dhawan ở Ấn Độ Cùng với SPOT 7 hai vệ tinhnày đảm bảo hoạt động liên tục, tiếp tục công việc của hai vệ tinh SPOT 4,SPOT 5 trước đó, với sự kết hợp này sẽ mang lại khả năng cung cấp hình ảnhmọi nơi trên Trái Đất với diện tích phủ trùm mỗi ngày lên tới 6 triệu km2,SPOT 6 được lập trình hoạt động cho tới năm 2024

Trong hệ thống vệ tinh SPOT, vệ tinh ra đời sauvệ tinh SPOT 6 là SPOT

7 được đưa lên quỹ đạo năm 2014 cùng với hai vệ tinh Pléiades 1 và Pléiades

2 (Pléiades 1A và Pléiades 1B) ở cùng độ cao 694 km tạo thành một chùm các

vệ tinh quan sát Trái Đất liên tục 24/7 của Pháp Bốn vệ tinh này lệchnhau

900trên quĩ đạo (SPOT 6 và 7 lệch nhau 1800 , Pléiades 1A và Pléiades 1Blệch nhau 1800 )

Hình 1.4 Ảnh thu nhận đầu tiên của SPOT6 sau 3 ngày phóng lên quỹ đạo

(Bora Bora, Frenvh Polynésia) [3], [4], [5]

Phân đoạn mặt đất và không gian trong SPOT 6 và 7 được thiết kế đểcải thiện việc thực hiện tốt những nhiệm vụ của các vệ tinh thế hệ trước Hiệnnay đang tập trung vào nghiên cứu nhằm tìm ra những giải pháp mới thoát livới bộ lưu trữ dữ liệu truyền thống, giải quyết những trở ngại khó khăn trongsản xuất.

Hình 1.5 Chùm vệ tinh quan sát Trái Đất[3], [4], [5]

Sự linh hoạt của SPOT 6 hay của hai vệ tinh mới này(SPOT6 và 7) cungcấp khả năng lưu trữ dữ liệu đột phá, rất thuận lợi cho những nhu cầu vẽ bản

đồ Lưu trữ ở hai chế độ: chế độ đa dải và chế độ đơn giải Cho phép thu nhậnhình ảnh một cách linh hoạt

Hình 1.6 Chế độ đa dải (trái) - Chế độ đơn dải (phải)[3], [4], [5]

Khi các vệ tinh đã đi vào hoạt động, phạm vi quan sát trong một đườngbay có thể mở rộng tới 120 km hoặc thậm chí 180 km do các vệ tinh có thểphối hợp thu nhận ảnh cùng khu vực khi có yêu cầu Ngoài ra, bên cạnh chế độthu nhận ảnh phía trước và phía sau (fore và aft mode) để tạo ảnh lập thểstereo (stereo pairs) thì có thể thu nhận ở chế độ tri-stereo (stereo-triplets).

Với tính linh hoạt của mình chất lượng thu hình ảnh không bị ảnhhưởng bởi góc nghiêng dọc đặc biệt khu vực gây khó khăn về vấn đề độ caonhư khu vực đồi núi Hơn thế, SPOT 6 còn có khả năng thu ảnh ở nơi thườngxuyên có mây che phủ, tại các khu vực giữa hai chí tuyến, việc phủ sóng củacác vệ tinh quang học là rất thấp, khả năng thu nhận, cũng như chất lượnghình ảnh thu được không cao, tuy nhiên với SPOT 6 thì khó khăn đó có thểđược cải thiện và kết quả đầy hứa hẹn Sau bốn tháng hoạt động, SPOT 6 đãthu được 40% hình ảnh bề mặt Trái Đất trong khi với SPOT 5 phải thu trongvòng bảy năm (với cùng độ che phủ mây <10%)

Hình 1.7 Chế độ tri-steoreo mở rộng dải quét ảnh vệ tinh[3], [4], [5]

Như vậy có thể nói SPOT 6 là thế hệ mới của loạt vệ tinh quang họcSPOT với nhiều cải tiến về kỹ thuật và khả năng thu nhận ảnh cũng như đơngiản hoá việc truy cập thông tin Về mặt kỹ thuật, thiết kế của vệ tinh SPOT 6được thừa kế những ưu điểm của vệ tinh SPOT5 như: Quan trắc độ phân giảicao, dải quét rộng, khả năng chụp ảnh nhiều độ phân giải khác nhau.Đồng

thời, vệ tinh SPOT 6 cập nhật những tiến bộ kỹ thuật mới nhất như: Độ phângiải tốt hơn, thêm kênh xanh lục để tạo ảnh tổ hợp màu tự nhiên, kết hợp khảnăng của vệ tinh tăng diện tích chụp ảnh và khả năng chụp bắt đối tượng hơn 3triệu km2 mỗi ngày, khả năng lập trình chụp linh hoạt với 6 chế độ lập trình

để bảo đảm chụp ảnh không mây, bảo đảm khả năng vận hành đến năm 2024

* Thông số kỹ thuật

Độ phân giải không gian của vệ tinh SPOT6 đã được nâng lên 1,5 m sovới 2,5 m của SPOT 5 cho phép nhận dạng được các đối tượng nhỏ hơn Độphân giải không gian của các kênh là Panchromatic: 1.5 m, tổ hợp màu: 1.5 m,các kênh đa phổ : 8m (khi kết hợp có thể xử lý tăng cường lên 6m) Các kênhphổ có thay đổi so với các thế hệ trước (chỉ có các kênh (G,R,NIR, MID-IR),

đó là:Panchromatic (450 - 745 nm); Blue (450 - 525 nm); Green (530-

590 nm); Red (625 - 695 nm); Near-infrared (760 - 890

nm)

Hình 1.8 Ảnh SPOT6 tại đảo Ngọc Trai, Doha, Quatar [6]

Như vậy sau nhiều thế hệ, kể từ SPOT 1 (1986) đến nay SPOT mới cóthu nhận thông tin ở kênh Blue như các hệ thống vệ tinh khác (Landsat)

* Các mức xử lý của ảnh SPOT 6

Cũng tương tự như các dữ liệu ảnh viễn thám khác, nguồn dữ liệu ảnhthu được từ vệ tinh muốn sử dụng được thì phải trải qua các mức xử lý ảnh đểcho ra một sản phẩm ảnh viễn thám cuối cùng, ban đầu ảnh mà ta nhận được

từ vệ tinh đó là ảnh viễn thám mức 0 và kết quả cuối cùng là đưa ra sản phẩmảnh ở mức 3B Sau đây là phần trình bày rõ hơn về các mức trong sản xuất ảnhviễn thám để chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình sản xuất ảnh viễn thám nóichung và SPOT 6 nói riêng

Mức 1A: Ảnh 1A là sản phẩm ảnh viễn thám đã được hiệu chỉnh cácảnh hưởng của độ cong Trái Đất, loại bỏ các sai số của đầu thu ảnh và tínhiệu nhiễu do ảnh hưởng của khí quyển từ dữ liệu viễn thám mức 0

Mức 2A: Ảnh 2A là sản phẩm ảnh viễn thám được nắn về: Hệ quy

chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000, Hệ tọa độ phẳng UTM quốc tế,…sử

dụng mô hình vật lý, các thông tin quỹ đạo của vệ tinh

Mức 3A: Ảnh 3A là sản phẩm ảnh viễn thám được nắn chỉnh về hệ tọa

độ bản đồ Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000, Hệ tọa độ phẳng

UTM quốc tế, … sử dụng mô hình vật lý, các điểm khống chế ảnh và mô hình

số độ cao Ảnh 3A được xử lý phổ và tăng cường chất lượng hình ảnhtheo cảnh ảnh

Mức 3B: Ảnh 3B là ảnh được xử lý ở mức 3A, được ghép và cắt mảnhtheo phân mảnh bản đồ

* Khả năng ứng dụng của ảnh

Tư liệu ảnh viễn thám SPOT6 có độ phân giải cao, phạm vi 1,5 métmới đáp ứng nhu cầu phát triển của chương trình lập bản đồ cấp nhà nước vàphục vụ người sử dụng thương mại, phù hợp trong việc khám phá nghiên cứuđịa hình Cải thiện độ phân giải không gian có tác động quyết định cho việcphân tích các thành phố nhỏ đến trung bình, hơn nữa ảnh khu vực mà SPOT 5

đã cung cấp là không đủ và dữ liệu do các vệ tinh ở độ phân giảisiêu

caoVHR(Very High Resolution) cung cấp là rất tốn kém kinh tế để có Các kỹthuật xử lý tự động hiện đại trên SPOT 6 cho phép tự động hóa nhiều khâutrong quy trình xử lý, giúp cho quá trình giám sát phát hiện biến động nhanhhơn, tiết kiệm thời gianhơn và chi phí thấp hơn.

1.3 Tình hình nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệ tinh SPOT 6

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế

giới

Hiện nay, các nước phát triển trên thế giới đang nghiên cứu và sản xuấtcác vệ tinh chụp ảnh có độ phân giải ngày càng cao.Ảnh vệ tinh độ phân giảicao đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong lĩnh vực thànhlập và hiện chỉnh bản đồ địa hình.Cùng với sự phát triển của kỹ thuật thu nhậnảnh là sự phát triển các nghiên cứu về các phương pháp xử lý dữ liệu ảnh vệtinh phục vụ cho các công tác thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình tỷ lệlớn, thành lập các bản đồ chuyên đề lớp phủ và các ứng dụng từ ảnh vệ tinh

độ phân giải cao Để có được bình đồ ảnh, ảnh vệ tinh phải được nắn chỉnhnhằm loại trừ hay hạn chế các ảnh hưởng của rất nhiều nguyên nhân khácnhau gây ra biến dạng hình học trên ảnh vệ tinh như ảnh hưởng bởi phépchiếu hình, góc nghiêng, vệt quét, điều kiện khí quyển, độ cong Trái Đất,chênh cao địa hình,… Việc nắn chỉnh nhằm hạn chế, loại trừ các sai số nàyđược thực hiện dựa trên cơ sở các mô hình toán học

Như vậy, kết quả độ chính xác đo vẽ và biên tập bản đồ phụ thuộc vào

độ chính xác của bước tiền xử lý ảnh và hiệu chỉnh hình học ảnh Các nhàkhoa học trên thế giới đã đưa ra các kỹ thuật xử lý nhằm nâng cao độ chínhxác hình học của ảnh vệ tinh dựa trên các tư liệu ảnh vệ tinh khác nhau Trong

đó, mô hình đa thức hữu tỷ là một trong những mô hình đã và đang được sửdụng để nắn ảnh vệ tinh và là công cụ của hầu hết các phần mềm hiện nay để

xử lý ảnh

vệ tinh Các kết quả nghiên cứu về phương pháp sử dụng mô hình đa thức hữu

tỷ để nắn ảnh vệ tinh được thể hiện qua các lĩnh vực chính như sau:

- Về khả năng ứng dụng của mô hình RPC, trong Dự án Trung tâmQuan trắc Trái Đất Quốc gia Độ phân giải Cao của Trung Quốc[7], nhóm tácgiả đã nghiên cứu và phân tích một cách có hệ thống các đặc điểm kết hợp của

hệ thống vệ tinh GF-3 và các yếu tố ảnh hưởng đến vị trí vệ tinh Từ nghiêncứu đó, mô hình xử lý hình học RPC được sử dụng làm mô hình bù trừ hệthống cho sai số vị trí hình học.Mô hình RPC thiết lập mối quan hệ giữa cáctọa độ mặt đất (vĩ độ, kinh tuyến, chiều cao) và tọa độ pixel tương ứng

- Trong [8], nghiên cứu đã chỉ ra việc tính toán các tham số của mô hìnhRPC phụ thuộc vào giá trị ban đầu của tham số trongtất cả các tài liệu cósẵn.Mô hình RPC phù hợp cho cảcác hệ số đa thức hợp lý Mô hình RPC làmột mô hình cảm biến tổng quát được sử dụngnhư là một giải pháp thay thếcho bộ cảm biến nghiêm ngặt, tính khả thi của mô hình RPC làtăng Mô hìnhRPC có những ưu điểmtrong việc có thể thay thế cho tất cả các mô hình cảmbiến

Trong đề tài “How rational polynomial coefficients are calculated” [9],RPC được sử dụng để sửa sai số hệ thống trong hình ảnh phát sinh do hướngchụp ảnh trên máy bay, độ nghiêng máy ảnh và sai số hình học Mô hình RPC

là tỷ số của hai đa thức có thể được bắt nguồn từ mô hình cảm biến khắt khe

và thông tin địa hình tương ứng, không tiết lộ các thông số cảm biến

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thám, phương pháp sử dụng

mô hình đa thức hữu tỷ RPC đã được nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam

Với đề tài “Khảo sát và đánh giá độ chính xác của nắn ảnh vệ tinh sửdụng mô hình vật lý và mô hình hàm hửu tỷ”[10], trong nghiên cứu này,độ

chính xác của ảnh vệ tinh SPOT5 khi nắn sử dụng mô hình vật lý,độ chính xáccủa ảnh vệ tinh Quickbird khi nắn sử dụng mô hình Satellite Orbit và mô hình

đa thức hữu tỷ đã được đánh giá độ chính xác

Trong đề tài “Nghiên cứu đặc điểm kỹ thuật và quy trình thành lập bình

đồ ảnh vệ tinh SPOT 6 khu vực ngoài lãnh thổ” [6], tác giả đã đưa ra quy trìnhcông nghệ thành lập bình đồ ảnh vệ tinh sử dụng mô hình RPC trên phần mềmENVI

Trong nghiên cứu của mình, tác giả Hoàng Thị Hà[11] đã tiến hànhthực nghiệm nắn ảnh vệ tinh sử dụng mô hình hàm hữu tỷ với ảnh vệ tinhQUICKBIRD Kết quả thực nghiệm cho thấy sử dụng mô hình RFM với các

hệ số RPC được cung cấp cùng dữ liệu ảnh đối với sản phẩm ảnhQUICKBIRD bậc tiêu chuẩn sẽ cho kết quả đạt độ chính xác khá cao trongviệc thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ lớn

Đề tài “Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nâng cao độ chính xác củabình đồ ảnh tỷ lệ lớn từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao” [12], tác giả Đỗ ThịHoài đã đưa ra phương pháp nắn ảnh theo hàm đa thức Mô hình hàm đa thức

sử dụng để tính chuyển giữa tọa độ ảnh và tọa độ đối tượng.Nó được thểhiện ở các bậc khác nhau của đa thức dựa trên sai số méo hình của ảnh, sốlượng các điểm khống chế mặt đất và dạng địa hình.Sử dụng mô hình này bắtbuộc phải có điểm khống chế ảnh, các điểm này dùng để xác định tham số của

đa thức.Bậc của đa thức quyết định phép tính chuyển và dựa trên sai số méohình của ảnh, số lượng các điểm khống chế ảnh và dạng địa hình

Như vậy, mô hình RPC đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

và cũng đã được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tiễn sản xuất ở nướcta.Cũng qua các nghiên cứu nêu trên cho thấy, vấn đề đánh giá độ chính xáccủa ảnh vệ tinh sau khi nắn trong trường hợp chỉ sử dụng mô hình đa thứchữu tỷ chưa được quan tâm đúng mức Vì vậy đề tài luận văn sẽ nghiên cứu

nhằm đánh giá khả năng ứng dụng mô hình đa thức hữu tỷ trong nắn ảnh vệtinh SPOT6 trong 2 trường hợp đó là sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ để nắnchỉnh hình học và sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ bổ sung thêm các điểmkhống chế ảnh trên khu vực nghiên cứu để nắn chỉnh hình học để từ đó đềxuất giải pháp khai thác, sử dụng mô hình đa thức hữu tỷ một cách hiệu quả.

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH ĐA THỨC HỮU TỶ

TRONG NẮN ẢNH VỆ TINH 2.1 Khái quát về nắn ảnh vệ tinh

Như chúng ta đã biết, trong quá trình thu nhận thông tin theo kỹ thuậtviễn thám, các thông tin hình học thu được trên ảnh của các đối tượng khôngđồng dạng với thực tế (hay nói cách khác là biến dạng hình học) do hai nhómnguyên nhân chính gây ra là méo hình hình học của hệ thống Sensor và cácyếu tố ngoài hệ thống sensor

Trước quá trình phân tích, giải đoán, ảnh vệ tinh cần được nắnchỉnh hình học để hạn chế sai số vị trí và chênh lệch địa hình, sao cho hìnhảnh gần với bản đồ địa hình ở phép chiếu trực giao nhất.Kết quả giải đoán phụthuộc rất nhiều vào độ chính xác của ảnh Do vậy công đoạn nắn chỉnh hìnhhọc ảnh vệ tinh rất quan trọng cho các bước tiếp theo

2.1.1 Sai số trong quá trình thu nhận ảnh vệ tinh

Sai số làm méo ảnh vệ tinh có thể được chia làm hai nhóm là sai số méohình học của chính hệ thống sensor và sai số méo hình do ảnh hưởng của cácyếu tố bên ngoài hệ thống

* Sai số méo hình hình học của hệ thống sensor

Sai số này phát sinh chủ yếu từ sự thay đổi trong hoạt động của Sensornhư: thay đổi tốc độ quét tuyến tính và sự lặp lại của các đường quét, sự thayđổi tốc độ cuộn phim của hệ thống,… Ảnh hưởng của sai số này sau khi kiểmđịnh thường rất nhỏ so với sai số bên ngoài hệ thống vì vậy trong nhiều trườnghợp có thể bỏ qua sai số này

* Sai số do các yếu tố bên ngoài hệ thống

Sai số do các yếu tố bên ngoài hệ thống chủ yếu là do sự thay đổi cácnguyên tố định hướng ngoài,khúc xạ khí quyển, độ cong Trái Đất, chênhcao địa hình,

Khi nhận ảnh thẳng đứng, hình ảnh tạo ra cho từng hệ thống Sensor sẽ

có khuôn mẫu hình học khác nhau, các khuôn mẫu này phụ thuộc vào máychụp ảnh được sử dụng Do đó sự méo hình sẽ có quan hệ tương ứng vớikhuôn dạng hình học tạo ảnh

Hình 2.1 Méo ảnh tổng hợp [13]

dXs dYs dZs

d d

d

Hình 2.2 Méo hình do các nguyên tố định hướng ngoài [13]

2.1.2 Nguyên lý chung để nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh

phương pháp tái chia mẫu được lựa chọn thích hợp.

Trong nắn chỉnh hình học ảnh số, vấn đề đầu tiên cần phải xác định làmối quan hệ hình học giữa ảnh gốc và ảnh sau khi nắn Giả sử rằng toạ độ củapixel P nào đó trước và sau khi nắn là các giá trị (x, y) và (X, Y), chúng ta sẽ

có hai hàm số quan hệ sau:

ra nhờ

tọa độ �, � thì giá trị độ xám tương ứng có thể nhận được từ ảnh gốc và từ đó

gán sang pixel vừa tính được trong ảnh nắn

Các hàm số 𝐹� , 𝐹� hoặc 𝑓� , 𝑓� thường là các biểu thức toán học của

hình

học chiếu hoặc đa thức

đã thay đổi), nếu chúng ta muốn biết các giá trị độ xám của các pixel thì cầnphải tiến hành lấy mẫu lại lần nữa trên cơ sở các giá trị đã lấy mẫu trướcđây trên

phần tần số phổ lớn hơn tần số giới hạn w thì khi đó ảnh gốc có thể được phụchồi theo quan hệ giữ ảnh gốc và hàm số phân bố SIN, trong đó hàm số SINđược xem như là hạt nhân ban đầu.

Các hàm số thường được sử dụng trong thực tế để nội suy lại giá trị độxám của các pixel là hàm song tuyến, hàm bậc ba,

* Nguyên lý nắn ảnh vệ tinh

Trong nắn ảnh vệ tinh, chênh cao địa hình trên ảnh rất nhỏ so với độ caobay của vệ tinh, vì vậy ta có thể sử dụng hàm số (2.1) hoặc (2.2) làm cơ sởgiải bài toán nắn ảnh Tuy nhiên, khi nắn ảnh đòi hỏi độ chính xác cao, ngoàiảnh hưởng của chênh cao địa hình, chúng ta còn quan tâm đến ảnh hưởng của

độ cong quả đất Vì vậy ngoài các nguyên tố định hướng của ảnh, chúng tacần phải có số liệu độ cao của vùng nắn (DEM) sử dụng trong quá trình nắn.Khi đó ta sử dụng phương trình biến đổi hình học chiều tương ứng (phươngtrình đồng phương) để thực hiện sự chuyển đổi giữa toạ độ ảnh (x, y) của ảnhgốc và toạ độ X, Y của ảnh nắn với độ cao Z của chúng Vì khối lượng tínhtoán đòi hỏi rất lớn, nên ta có thể chia nhỏ ảnh để thực hiện Đối với 4 điểmnằm ở 4 góc vùng nắn được chia nhỏ, ta sử dụng phương trình thay đổi hìnhhọc chiếu chặt chẽ, ngược lại đối với các điểm nắn khác, ta có thể sử dụng đathức đơn giản để tính chuyển

2.1.3.Thành lập bình đồ ảnh vệ

tinh

Bình đồ ảnh vệ tinh có thể được thành lập từ một cặp ảnh lập thể hoặcmột ảnh đơn nhưng nhìn chung về cơ bản quá trình thành lập ảnh vệ tinh nóichung bao gồm các công đoạn được mô tả như sơ đồ hình 2.3

Các bước được trình bày cụ thể như sau:

* Bước 1: Chuẩn bị tư liệu, dữ liệu: Ảnh vệ tinh, mô hình số độ cao,

- Điểm khống chế nắn ảnh được thiết kế và chọn theo đồ hình chuẩn, sốlượng điểm khống chế ảnh chọn trên mỗi cảnh phải đảm bảo các yêu cầu vềviệc lựa chọn điểm khống chế ảnh (trung bình là 12 - 15 điểm), ngoài ra mỗicảnh còn bố trí từ 2 đến 3 điểm kiểm tra Các điểm khống chế nắn ảnh phải cóhình ảnh rõ rệt trên ảnh và trên tài liệu để đọc tọa độ, nhận biết rõ ràng và cóthể nội suy được độ cao.

- Tạo Project của khu vực: Tạo hệ tọa độ của khu vực thực nghiệm,Ellipsoid WGS-84, khai báo kinh tuyến trục, múi chiếu 6 độ, chọn đơn vị tọa

độ, độ cao là m Khai báo thông số của bộ cảm, thông số của ảnh nhưtiêu cự,

độ phân giải của ảnh, số pixel hàng, cột, loại ảnh,… chọn mô hình nắn ảnh cósẵn trong hệ thống phần mềm của chương trình

- Load ảnh, dựa vào sơ đồ chọn chích và thuyết minh điểm khống chếảnh, tiến hành đo tọa độ các điểm khống chế ảnh và tính toán bình sai Sai sốcắt điểm và đối điểm khống chế ảnh phải đảm bảo nhỏ hơn 1 pixel trên ảnh

- Sử dụng DEM của của khu vực thực nghiệm để cải chính sai số vị tríđiểm ảnh do chênh cao địa hình gây ra, giá trị độ xám của điểm ảnh được tínhtheo thuật toán nội suy bậc ba (cubic)

- Độ chính xác nắn ảnh tại điểm khống chế đảm bảo nhỏ hơn 0,5 mm(tính theo tỷ lệ bản đồ) Đối với khu vực giáp biên giới và ngoài biên giới màkhông đủ các điểm khống chế và tài liệu tin cậy để nắn ảnh thì sai số trênđược cho phép tăng 1,5 lần (0,75 mm)

* Bước 3: Tăng cường chất lượng ảnh

- Tổ hợp màu tự nhiên theo 3 kênh màu cơ bản Red, Green, Blue

- Kết hợp ảnh toàn sắc và ảnh đa phổ tạo thành ảnh P+XS vừa có độ

- Xử lý phổ bằng các phương pháp dãn tuyến tính, điều chỉnh tương tác,đảm bảo chất lượng hình ảnh tốt, độ tương phản trung bình, không thiếu màu.

* Bước 4: Ghép ảnh và cắt mảnh bình đồ ảnh vệ tinh

Bình đồ ảnh sau khi nắn và xử lý phổ được cắt phù hợp với mục đíchyêu cầu, có thể cắt theo mảnh, theo khu vực,… Nếu mảnh bản đồ không nằmtrọn trên một cảnh ảnh vệ tinh thì tiến hành ghép các cảnh với nhau Vết ghépphải đảm bảo đi qua các địa vật có sai số tiếp khớp nhỏ nhất, không cắt dọctheo địa vật hình tuyến Các mảnh bình đồ ảnh tiếp biên với nhau phải có màusắc tương đối đồng đều nhau

- Sai số ghép ảnh nhỏ hơn 0,6 mm theo mẫu số tỷ lệ bản đồ

- Tông màu hai bên vết ghép phải tương đối đồng đều

- Lưu bình đồ ảnh (thường ở định dạng Geotiff)

Chuẩn bị tư liệu, dữ liệu

2.2.1 Hàm đa thức tổng quát

Hàm đa thức tổng quát trong trường hợp nắn ảnh gián tiếp có dạng: