Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số hình học chụp ảnh bằng mày chụp ảnh kỹ thuật số ultracam tới độ chính xác đo vẽ ảnh

Một số vấn đề liên quan đến độ chính xác khi sử dụng máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A trong công tác chụp ảnh để thành lập bản đồ .... Ngày nay, cùng với sự phá

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Đào Ngọc Long

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân Toàn bộ quá trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là chính xác, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 6 tháng 10 năm 2012

Tác giả luận văn

Đào Ngọc Dũng

MỤC LỤC

Lời cam đoan 1

Mục lục 2

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 5

Danh mục các bảng 6

Danh mục các hình vẽ 7

MỞ ĐẦU 9

Chương 1:HỆ THỐNG MÁY CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG KỸ THUẬT SỐ VEXCEL ULTRACAM XP W/A 13

1.1 Một số khái niệm 13

1.1.1 Ảnh số 13

1.1.2 Bộ cảm biến CCD 13

1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý thu nhận hình ảnh 14

1.2 Hiện trạng thiết bị, công nghệ bay chụp ảnh hàng không tại Việt Nam và trên thế giới 14

1.2.1 Hiện trạng thiết bị, công nghệ bay chụp ảnh hàng không tại Việt Nam 14

1.2.2 Công nghệ chụp ảnh hàng không dạng số trên thế giới 16

1.3 Hệ thống máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A 17

1.3.1 Giới thiệu về máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A 17

1.3.2 Hệ thống định vị POS/AV (Position and Orientation System for Airborne Vehicle) 25

1.3.3 Phần mềm sử dụng trong máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A 28

1.3.4 Kiểm định các góc nghiêng giữa hệ thống IMU và hệ thống ống

kính máy ảnh 29

Chương 2:CÔNG TÁC BAY CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG VÀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN TRONG ĐO ẢNH 31

2.1 Công tác bay chụp ảnh hàng không 31

2.1.1 Khái niệm về quá trình chụp ảnh hàng không 31

2.1.2 Các dạng chụp ảnh hàng không 31

2.1.3 Các máy móc thiết bị hỗ trợ dùng cho công tác bay chụp 34

2.1.4 Chọn độ cao bay chụp, tiêu cự máy chụp ảnh và tỷ lệ chụp ảnh hàng không 36

2.2 Một số lý thuyết cơ bản trong đo ảnh 42

2.2.1 Khái niệm về phương pháp đo ảnh 42

2.2.2 Các hệ thống tọa độ trong đo ảnh 42

2.2.3 Các nguyên tố định hướng của ảnh đo 45

2.2.4 Công thức cơ bản về quan hệ tọa độ trong đo ảnh 48

2.3 Một số vấn đề liên quan đến độ chính xác khi sử dụng máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A trong công tác chụp ảnh để thành lập bản đồ 55

Chương 3:THỰC NGHIỆM MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN MÁY CHỤP ẢNH SỐ ULTRACAM 58

3.1 Đánh giá ảnh hưởng của việc bố trí máy chụp ảnh khi bay chụp đến độ chính xác xác định độ cao và hiệu quả kinh tế 58

3.1.1 Ảnh hưởng bố trí máy chụp ảnh đến độ chính xác xác định độ cao 58

3.1.2 Ảnh hưởng bố trí máy chụp ảnh đến hiệu quả kinh tế khi thiết kế bay chụp 60

3.2 Độ chính xác tăng dày khống chế ảnh liên quan đến độ phủ khi chụp

ảnh 63

3.3 Đánh giá khả năng sử dụng số liệu của hệ thống định vị POS/AV trong công tác tăng dày 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC 1 89

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADC Analog-To-Digital Converter Thiết bị đo lượng điện

DGPS Differential Global Positioning

INS Inertial Navigation System Hệ thống dẫn đường quán tính

POS/AV Position and Orientation System for

Airborne Vehicle

Hệ thống định hướng và định vị cho máy ảnhPCS POS Computer System Hệ thống máy tính POS

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các số liệu kỹ thuật chính của hệ thống UltraCam XP W/A 24

Bảng 3.1 Độ chính xác định độ cao theo hai vị trí máy chụp ảnh 60

Bảng 3.2 Số đường bay và số ảnh khi chiều dài ảnh trùng với hướng bay 61

Bảng 3.3 Số đường bay và số ảnh khi chiều dài ảnh vuông góc với hướng bay 61

Bảng 3.4 Độ chính xác tăng dày theo hai phương án 64

Bảng 3.5 Bảng giá trị các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh 73

Bảng 3.6 Bảng kết quả đánh giá độ lệch tọa độ độ cao giữa (1) và (2) 77

Bảng 3.7 Bảng giá trị các giá trị các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh khi thay Zo= Z 79

Bảng 3.8 Bảng kết quả đánh giá độ lệch tọa độ độ cao giữa (1) và (3) 82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Máy chụp ảnh Vexcel UltraCam XP W/A (phần đặt trên máy bay):

Máy chủ lưu trữ dữ liệu, màn hình điều khiển và máy chụp 18

Hình 1.2 Bộ cảm SUX (Sensor Unit) 19

Hình 1.3 Nguyên lý ghép ảnh của máy UltraCam XP W/A 20

Hình 1.4 Diện tích thu nhận ảnh của 9 ống kính chồng phủ lên nhau 21

Hình 1.5 Các ảnh riêng biệt của hệ thống ống kính 21

Hình 1.6 Máy chụp ảnh UltraCam XP W/A và bộ xử lý ghi số liệu 22

Hình 1.7 Phía trong máy chụp ảnh và ổ cứng chứa dữ liệu 23

Hình 1.8 Nơi đặt giá máy và nguồn điện cung cấp cho máy chụp ảnh 24

Hình 1.9 Hệ thống POS/AV 26

Hình 1.10 Chương trình dẫn đường bay 28

Hình 1.11 Phần mềm Camera Operation Software (COS) 3.60 29

Hình 1.12 Các bước chính xử lý số của phần mềm Ultramap 2.1.2 29

Hình 2.1 Độ phủ dọc và độ phủ ngang 33

Hình 2.2 Độ cao bay chụp 37

Hình 2.3 Tiêu cự máy chụp ảnh 38

Hình 2.4 Hệ tọa độ mặt phẳng ảnh 43

Hình 2.5 Hệ tọa độ không gian ảnh 43

Hình 2.6 Hệ tọa độ đo ảnh 44

Hình 2.7 Các nguyên tố định hướng trong của ảnh 46

Hình 2.8 Các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh hàng không 47

Hình 2.9 Quan hệ đồng phương giữa véc tơ điểm ảnh và véc tơ điểm vật tương ứng 48

Hình 2.10 Ảnh hàng không lý tưởng 51

Hình 2.11 Ảnh hàng không nghiêng 52

Hình 2.12 Quan hệ giữa các điểm đặc trưng trên mặt phẳng ảnh P và mặt

phẳng vật E 54

Hình 3.1 Hai dạng bố trí máy chụp ảnh 58

Hinh 3.2 Sơ đồ thiết kế bay chụp trường hợp chiều dài ảnh trùng với hướng bay 62

Hinh 3.3 Sơ đồ thiết kế bay chụp trường hợp chiều dài ảnh vuông góc với hướng bay 62

Hình 3.4 Độ phủ dọc của ảnh 60% và độ phủ dọc của ảnh 80% 63

Hình 3.5 Phương án 1 - độ phủ 70% 64

Hình 3.6 Phương án 2 - độ phủ 85% 64

Hình 3.7 Sơ đồ tâm ảnh - khối tăng dày Nam Định 66

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ chụp ảnh hàng không để phục vụ cho công tác đo đạc thành lập bản đồ được du nhập vào Việt Nam từ những năm 1965 Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, những năm gần đây máy chụp ảnh nói chung đã có những thay đổi vượt bậc Theo đó công nghệ chụp ảnh hàng không cũng đã chuyển hẳn sang công nghệ số với việc ứng dụng những thành tựu mới nhất của khoa học công nghệ về tốc độ xử lý và dung lượng bộ nhớ

Nhiệm vụ trước mắt và lâu dài của ngành đo đạc và bản đồ là hiện đại hóa trang thiết bị công nghệ nhằm tạo ra các sản phẩm đo đạc bản đồ vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quy định vừa đảm bảo về mặt giá thành thành lập

Từ năm 2011, Công ty TNHH một thành viên Trắc địa Bản đồ - Bộ Quốc phòng đã đầu tư và đưa vào sử dụng hệ thống máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A Nó có nhiều ưu điểm so với công nghệ chụp phim truyền thống Nó đã và đang thay thế toàn bộ máy chụp ảnh phim thông thường Với những đặc tính kỹ thuật nổi trội, đã mở ra nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như là thành lập bản đồ địa hình, địa chính, bản đồ chuyên đề,

Công nghệ chụp ảnh số kết hợp với hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và các hệ thống xác định quán tính (IMU) đã mở ra một quy trình thành lập bản đồ hoàn chỉnh Sự kết hợp này cho phép dẫ đường bay, xác định tọa độ tâm chụp ảnh và các thông số về các góc định hướng của ảnh, do đó giúp cho công tác thành lập bản đồ từ ảnh hàng không giảm tối đa khối lượng ngoại nghiệp, tiết kiệm thời gian và kinh phí

Mặc dù những năm gần đây ảnh vệ tinh với độ phân giải cao đã được thương mại hóa, nhưng trong vài thập niên tới vẫn chưa thể thay thế được ảnh hàng không trong việc cung cấp chi tiết các dữ liệu mặt đất để thành lập bản

đồ tỷ lệ vừa và lớn Chưa đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cũng như tính chủ động và còn chịu ảnh hưởng nhiều của thời tiết Ngày nay, những nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Nhật, Đức, vẫn tiếp tục đầu tư và phát triển các hệ thống chụp ảnh số hàng không phục vụ cho nhu cầu phát triển cũng như chiến lược lâu dài Nhiều dự án đầu tư của nước ngoài vào nước ta cũng như các nước trong khu vực đều đòi hỏi phải sử dụng sản phẩm từ máy chụp ảnh số như một yêu cầu bắt buộc

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, việc nghiên cứu khả năng ứng dụng của máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel Ultracam XP W/A là hết sức cần thiết trong công tác đo đạc thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

Được sự đồng ý của Trường Đại học Mỏ - Địa Chất và sự hướng dẫn trực

tiếp và nhiệt tình của TS Đào Ngọc Long, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh

hưởng của các tham số hình học chụp ảnh bằng máy chụp ảnh kỹ thuật số Ultracam tới độ chính xác đo vẽ ảnh”.

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục đích của đề tài là nghiên cứu khả năng ứng dụng của hệ thống (GPS) và thiết bị đo quán tính (IMU) với máy chụp ảnh kỹ thuật số Ultracam trong công tác tăng dày

- Nghiên cứu vấn đề độ phủ của ảnh và đường đáy khi chụp ảnh bằng máy Ultracam tới độ chính xác đo vẽ ảnh

3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng ứng dụng của hệ thống máy chụp ảnh hàng không

kỹ thuật số Ultracam tới độ chính xác đo vẽ ảnh

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu vấn đề liên quan đến độ phủ của ảnh, đường đáy chụp ảnh

và khả năng sử dụng hệ thống GPS/IMU với máy chụp ảnh Ultracam tới độ

chính xác đo vẽ ảnh.

5 Phương pháp nghiên cứu

Trước hết, luận văn tập trung nghiên cứu các vấn đề lý thuyết cơ bản liên quan đến máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Ultracam và lý thuyết cơ bản trong đo ảnh, sau đó nghiên cứu những vấn đề liên quan đến độ chính xác đo ảnh khi sử dụng máy chụp ảnh Ultracam trong công tác chụp ảnh để thành lập bản đồ

Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin và tài liệu liên quan

Phương pháp phân tích: Sử dụng các phương tiện và các công cụ tiện ích, phân tích logic các tư liệu, đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra kết luận chính xác làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra

Phương pháp so sánh: Tổng hợp các kết quả, so sánh, đánh giá, đưa ra các kết luận chính xác về vấn đề nêu ra

Phương pháp chuyên gia: Thu thập, tổng hợp và phân tích các ý kiến chuyên gia làm cơ sở đưa ra các kết luận khoa học

Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm để chứng minh cho các luận chứng khoa học đã đưa ra

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Dựa trên các đặc tính kỹ thuật của máy chụp ảnh Ultracam và hệ thống GPS/IMU, tiến hành nghiên cứu khả năng sử dụng chúng để nâng cao độ chính xác trong công tác chụp ảnh để thành lập bản đồ Qua đó, kiến nghị một số vấn

đề liên quan đến công tác thiết kế bay chụp ảnh với máy ảnh Ultracam nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận kiến nghị được trình bày trong 88 trang, 31 hình và 09 bảng biểu

Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của các Thầy, Cô giáo trong trường; Ban lãnh đạo Trung tâm Thiết kế - Tư vấn đo đạc và bản đồ, Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam nơi tôi công tác, cùng tập thể các bạn đồng nghiệp Nhân dịp này, tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới:

- Ban chủ nhiệm cùng toàn thể các thầy, cô giáo thuộc Khoa trắc địa, đặc biệt là bộ môn Đo ảnh viễn thám thuộc Trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội

- Trung tâm Thiết kế - Tư vấn đo đạc và bản đồ, Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam

- Xí nghiệp Tài nguyên và Môi trường 1, Tổng công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam

Cũng qua đây, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn trân trọng tới TS Đào Ngọc Long, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình chọn và nghiên cứu đề tài này Tôi cũng xin cảm

ơn tới toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã luôn quan tâm, động viên giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập, công tác hoàn thành tốt khóa học

CHƯƠNG 1

HỆ THỐNG MÁY CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG KỸ THUẬT SỐ

VEXCEL ULTRACAM XP W/A 1.1 Một số khái niệm

1.1.1 Ảnh số

- Pixel (Picture Element):

Trong phương pháp ảnh số, một ảnh được biểu diễn bởi các phần tử ảnh, chúng được gọi là pixel Như vậy, có thể gọi mỗi pixel là một điểm ảnh

mà tại đó có hai giá trị là tọa độ (x,y) và giá trị độ xám (D)

- Độ phân giải:

Chất lượng của bất kỳ hình ảnh số nào nói chung đều phụ thuộc vào

độ phân giải, đó chính là số lượng pixel được dùng để hợp thành ảnh số Số pixel càng nhiều và càng nhỏ sẽ làm tăng thêm độ chi tiết và độ sắc nét của hình ảnh Có ba cách để biểu diễn độ phân giải của hình ảnh:

+ Bằng kích thước pixel;

+ Bằng tổng số pixel;

+ Bằng số pixel trên một inch (dpi)

1.1.2 Bộ cảm biến CCD (Charge Coupled Device)

Máy chụp ảnh kỹ thuật số là loại máy chụp ảnh mà kết quả thu nhận hình ảnh được lưu giữ dưới dạng số, dữ liệu được lưu trữ trên máy tính

Một trong những thiết bị cơ bản nhất của máy chụp ảnh kỹ thuật số đó

là bộ cảm biến CCD CCD bao gồm một mạng lưới các điểm bắt sáng Các điểm này lại được phủ các lớp lọc màu (thường là một trong 3 màu cơ bản Red, Green và Blue) để mỗi điểm chỉ bắt một màu nhất định Do các điểm ảnh được phủ các lớp lọc màu khác nhau và được đặt xem kẽ nhau nên màu nguyên thủy tại một điểm của hình ảnh thật sẽ được tái hiện bằng màu từ một

điểm ảnh chính kết hợp với các màu bù được bổ sung từ các điểm xung quanh bằng phương pháp nội suy.

1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý thu nhận hình ảnh

1.1.3.1 Cấu tạo chung

Một trong những hạn chế cơ bản của máy chụp ảnh số là kích thước nhỏ của bộ cảm biến CCD Điều đó gây trở ngại để tạo ra hình ảnh kích thước lớn có điều khiển như trong hệ thống vệ tinh là sự mất tương xứng giữa việc tạo ra dung lượng lớn số liệu khoảng 1GB/giây và khả năng xử lý số liệu đó

Do sự hạn chế của bộ cảm biến CCD cỡ nhỏ, đưa đến ý tưởng sử dụng nhiều máy ảnh để thu được diện tích phủ mặt đất lớn Vì thế, máy ảnh kỹ thuật số khổ lớn có cấu tạo chung là sử dụng nhiều máy chụp ảnh ghép lại với nhau để mở rộng trường nhìn

1.1.3.2 Nguyên lý thu nhận hình ảnh

Khi chụp ảnh, cửa chớp mở, ánh sáng qua ống kính sẽ được lưu lại bề mặt chíp thông qua các điểm ảnh Thông tin về số lượng ánh sáng lưu lại của mỗi điểm (thể hiện sự khác nhau về điện áp) sẽ được chuyển lần lượt theo từng hàng ra ngoài bộ phận đọc giá trị (để đọc các giá trị khác nhau của mỗi điểm sáng) Sau đó các giá trị này sẽ đi qua bộ khuếch đại tín hiệu, rồi đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D converter), rồi tới bộ xử lý

để tái hiện lại hình ảnh đã chụp được

CCD chuyển dòng điện qua một con chíp, một bộ ADC Digital Converter) sẽ đo lượng điện tại mỗi tế bào quang điện và chuyển đổi giá trị đo lường này thành dạng số

(Analog-To-1.2 Hiện trạng thiết bị, công nghệ bay chụp ảnh hàng không tại Việt Nam và trên thế giới

1.2.1 Hiện trạng thiết bị, công nghệ bay chụp ảnh hàng không tại Việt Nam

Công nghệ bay chụp ảnh hàng không được du nhập vào Việt Nam từ những năm 1965 để phục vụ trong quân đội Hiện nay, tại Việt Nam có ba hệ thống máy chụp ảnh hàng không là hệ thống máy chụp ảnh RMK-TOP15 (Đức) của Tổng công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam, Bộ Tài nguyên

và Môi trường; hệ thống máy chụp ảnh RC-30 (Thụy Sỹ), hệ thống máy chụp ảnh Vexcel Ultracam XP W/A (Áo) của Công ty THHH một thành viên Trắc địa Bản đồ - Bộ Quốc phòng Từ năm 2011, công ty là đơn vị đầu tiên và duy nhất ở Việt Nam đầu tư, đưa vào vận hành Hệ thống máy chụp ảnh số UltraCam XP

Hệ thống máy chụp ảnh Wild 30 bao gồm: Máy chụp ảnh Wild

RC-30, tiêu cự 153mm, hộp đựng film với bộ phận chống nhòe FMC, giá máy chụp ảnh với thiết bị ổn định con quay Wild PAV-30, bộ điều khiển bay chụp với hệ thống ASCOT (hệ thống dẫn đường bay nhờ GPS để xác định tọa độ tâm chụp), phần mềm tính toán tọa độ tâm ảnh SKIP

Hệ thống máy chụp ảnh Vecxel Ultracam XP W/A bao gồm: Máy chụp ảnh Vecxel Ultracam XP W/A, tiêu cự 70,5mm, hệ thống định vị POS/AV

Hệ thống máy chụp ảnh TOP15 bao gồm: Máy chụp ảnh TOP15, tiêu cự 152mm, bộ điều khiển trung tâm T-CU, đế máy cân bằng tự động TAS, catset để lắp phim chụp T-MC, máy tính chụp ảnh T-TL, ống ngắm chụp ảnh T-NT, máy tính dẫn đường và chụp ảnh T - NC, hệ thống điều khiển bay chụp T- FLIGHT, phần mềm thiết kế T-PLAN, phần mềm tính toán tọa độ tâm ảnh SKIP, thiết bị dẫn đường bay và xác định tọa độ tâm chụp bằng GPS.Đồng thời với hệ thống máy chụp ảnh, hệ thống xử lý ảnh số bao gồm máy tráng phim, máy quét ảnh, các trạm xử lý ảnh số và các phần mềm chuyên dụng được đầu tư đồng bộ để hình thành dây chuyền công nghệ đo vẽ thành lập bản đồ bằng phương pháp ảnh số Dây chuyền công nghệ thành lập bản đồ số

RMK-đã được đầu tư nâng cấp để duy trì hoạt động ổn định Tuy nhiên do phải hoạt

động qua các công đoạn như: tráng rửa phim ảnh, quét phim, in ảnh kiểm tra tiếp đến là tăng dày, đo vẽ ảnh trên trạm đo vẽ ảnh số và biên tập bản đồ sẽ gây ra các sai số không mong muốn trong quá trình đo vẽ thành lập bản đồ

Các hệ thống máy chụp ảnh RC-30 và RMK-TOP15 đã được đưa vào hoạt động khá lâu, với tần suất sử dụng cao nên đã xuống cấp Máy đã phải sửa chữa bảo dưỡng nhiều, chất lượng ảnh chụp kém gây khó khăn, tốn kém

và không ổn định trong sử dụng Công nghệ thành lập bản đồ hiện nay đã thay đổi và chuyển hoàn toàn sang công nghệ số Tính thời sự, chất lượng của bản

đồ đòi hỏi ngày càng cao Sản phẩm thu được từ máy chụp ảnh là phim nên để

sử dụng trên quy trình công nghệ ảnh số cần phải thực hiện công đoạn raster hoá bằng các máy quét phim chuyên dụng Sau đó mới tiến hành được các công đoạn tiếp theo như tăng dày, đo vẽ thành lập bản đồ Quá trình này kéo dài thời gian sản xuất, đồng thời làm chất lượng phim suy giảm Điều này sẽ được loại bỏ nếu sử dụng máy chụp ảnh số

Ngoài ra, các máy ảnh hàng không chụp phim hiện nay phụ thuộc nhiều vào nguồn phim chụp và thuốc tráng chuyên dùng, chỉ có rất ít hãng sản xuất với số lượng hạn chế thậm chí chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng, giá thành rất cao Xu thế trong vài ba năm tới sẽ không còn nguồn cung cấp phim chụp hàng không do máy ảnh số sẽ thay thế hoàn toàn máy ảnh chụp phim truyền thống Các nước đang phát triển và phát triển trên thế giới hiện nay hầu hết đã thay thế công nghệ chụp ảnh quang cơ bằng công nghệ chụp ảnh số

1.2.2 Công nghệ chụp ảnh hàng không dạng số trên thế giới

Các máy ảnh số hàng không sử dụng thiết bị chuyên dùng để thu nhận ảnh sáng phản xạ từ bề mặt trái đất Đây là thiết bị ma trận điểm ảnh sử dụng công nghệ mạch nạp năng lượng kép (Charged Couple Device - CCD) tạo ma trận điểm ảnh (Digital Detector Array) Bộ cảm ứng CCD được thiết kế chuyên dùng cho các hệ thống máy chụp ảnh số và thiết bị viễn thám Bộ cảm

của UltraCam X được thiết kế để thu nhận một kênh toàn sắc (Panchromatic)

và 4 kênh đa phổ (Multispectral) Đặc trưng của bộ cảm này là khả năng làm sạch dữ liệu (chuyển tín hiệu số ra thiết bị xử lí) rất nhanh

Tùy vào thiết kế mà các hệ thống máy ảnh số được trang bị các bộ cảm CCD khác nhau Hiện nay, trên thị trường có hai công nghệ chụp ảnh hàng không số chính phân theo cơ sở chế tạo ảnh như sau:

- Máy ảnh số dùng công nghệ chụp khung: Các máy ảnh này dùng bộ cảm CCD sắp đặt theo hình vuông hoặc hình chữ nhật Điển hình của dòng máy ảnh loại này là sản phẩm DMC (Digital Mapping Camera) của Intergraph

và Vexcel Ultracam của Vexcel (một công ty thuộc tập đoàn Microsoft)

- Máy ảnh số dùng công nghệ quét dòng: Máy ảnh dạng này sử dụng bộ cảm CCD tuyến tính Điển hình của dòng máy ảnh loại này là ADS40 của Leica Geosystems Trong phương pháp quét theo dòng, kết quả thu được là từng dải bay Khi quét ảnh tại thực địa người ta quét được 3 giải bay trên một đường bay từ 3 ống kính 45 độ về phía trước, thẳng đứng, 45 độ phía sau Việc lập thể được thực hiện khi kết hợp từng cặp giải bay một Các số liệu GPS/IMU tham gia vào tính toán cải chính số liệu hình ảnh Nếu không có tín hiệu GPS/IMU thì chất lượng hình ảnh không đảm bảo để thành lập bản đồ

Cả hai dòng máy ảnh đều có những ưu nhược điểm riêng nhưng đều đã

và đang được sử dụng đồng thời trên thế giới Luận văn sẽ đi vào giới thiệu và phân tích về máy Vexcel Ultracam

1.3 Hệ thống máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam

XP W/A

1.3.1 Giới thiệu về máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel

UltraCam XP W/A

1.3.1.1 Các tính năng kỹ thuật chính

Hình 1.1 Máy chụp ảnh Vexcel UltraCam XP W/A (phần đặt trên máy bay):

Máy chủ lưu trữ dữ liệu, màn hình điều khiển và máy chụp

Thế hệ UltraCam là dòng máy ảnh số của hãng Vexcel (Áo) được đưa vào thị trường năm 2003 với sản phẩm UltraCam D Đến năm 2006, hãng này tiếp tục giới thiệu sản phẩm UltraCam X và UltraCam XP được thiết kế trên nền tảng UltraCam D nhưng có tính năng vượt trội hơn Và đến nay là loại máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A có trang bị hệ thống IMU Đây là máy ảnh số có kích thước ảnh tuyên bố là lớn nhất thế giới hiện nay

Độ rộng băng phổ và khả năng đa phổ của máy chụp ảnh cho dải phổ động đến hơn 12 bit trên một băng phổ và thu đồng thời cả băng cận hồng ngoại Điều này cho phép phân tích, giải đoán các băng phổ trong xử lý ảnh Cùng với việc phân tích hình học của các ảnh đơn sắc khổ lớn thì việc phân loại phổ cho phép tự động hóa quá trình xử lý

Độ chính xác hình học của độ cảm biến đạt được duy trì từ phương pháp

xử lý cũng như từ việc kiểm định chính xác Với độ chính xác đó có thể đạt được kết quả đặc biệt của quá trình xây dựng và bình sai tam giác ảnh

Thông số cơ bản máy chụp ảnh Vexcel UltraCam XP W/A:

- Tên đầy đủ: Vexcel UltraCam -XP-Wide-Angle;

Các kênh đa phổ: Là bộ bốn ống kính Đỏ - Lục - Lam - Cận hồng ngoại

Hình 1.2 Bộ cảm SUX (Sensor Unit)

Một tấm ảnh của UltraCam Xp được đồng bộ từ 09 tấm ảnh thành phần thu nhận được qua 04 khoảnh khắc khác nhau tạo ra Bốn ống kính nằm trên trục chính điều khiển toàn bộ khuôn dạng ảnh, với 9 mảng cảm biến CCD thì sau khi đồng bộ, ảnh sẽ có kích thước là 17310 x 11310 Pixel (tương đương với ảnh 196 Mpixel) Các ống kính đa phổ sẽ chụp một lần toàn bộ cảnh ảnh với độ phân giải 5770 x 3770 Pixel Sau đó, kênh đa phổ sẽ được trộn với

kênh toàn sắc để cho ta một ảnh tổ hợp màu với các kênh có kích thước là

17310 x 11310 Pixel

Hình 1.3 Nguyên lý ghép ảnh của máy UltraCam XP W/A

- Hình (a) : Bốn ống kính toàn sắc sắp xếp trên một đường thẳng và dọc theo hướng bay lưu giữ 9 bộ cảm CCD thu nhận hình ảnh toàn sắc, 9 ảnh này được ghép thành một ảnh lớn 4 ống kính bên cạnh thu nhận dữ liệu đa phổ Kết hợp ảnh đa phổ và ảnh toàn sắc cho ta một ảnh tổng hợp

- Hình (b) : Mô tả quá trình thu nhận hình ảnh từ các ống kính

Hình 1.4 Diện tích thu nhận ảnh của 9 ống kính chồng phủ lên nhau

Hình 1.5 Các ảnh riêng biệt của hệ thống ống kính

Kết quả dữ liệu ảnh thô từ 8 ống kính của máy chụp ảnh:

Hình (a) - hình (d) là 9 ảnh thu nhận bởi 4 ống kính cho dữ liệu toàn sắc định dạng lớn

Hình (e) - hình (h) là 4 ảnh thu nhận từ 4 ống kính cho dữ liệu đa phổ

độ phân giải thấp, cụ thể là đỏ, xanh lá cây, xanh dương và hồng ngoại

Chính thiết kế đặc biệt này của UltraCam XP W/A cho phép máy ảnh này chụp được ảnh với tốc độ (Frame rate) nhanh nhất (<1 giây) và với kích thước ảnh lớn nhất UltraCam XP W/A cũng được trang bị công nghệ hiệu chỉnh bù độ trượt ảnh theo hướng bay (Forward Motion Compensation

(FMC)) Công nghệ này cho phép bay nhanh hơn với thời gian lộ quang lâu hơn nhưng lại cho ảnh có chất lượng rất tốt không bị nhòe.

1.3.1.3 Các phần chính của hệ thống máy chụp ảnh hàng không Vexcel UltraCam XP W/A

Máy chụp ảnh được cấu tạo gồm bộ cảm biến, thiết bị lưu trữ gắn trong hệ thống chụp ảnh, giao diện điều khiển và 2 bộ thiết bị lưu trữ tháo lắp được Hệ thống hoàn chỉnh gồm phần mềm để điều khiển hoạt động của máy ảnh và xử lý

dữ liệu ảnh sau khi bay chụp

Hình 1.6 Máy chụp ảnh UltraCam XP W/A và bộ xử lý ghi số liệu

- Thiết bị lưu trữ:

Đây là hệ thống điều khiển, tính toán và ghi số liệu đặt trên máy bay được thiết kế chuyên dụng Thiết bị này chứa mạch xử lí tương đương với 14 máy tính tích hợp chạy song song Dữ liệu thu được từ CCD không ghi trực tiếp ngay

ra ổ cứng mà được lưu lại tại bộ xử lí sau đó ghi dần ra ổ cứng Công nghệ này giúp máy ảnh giải phóng ngay lập tức bộ nhớ CCD để có thể thu nhận ảnh ngay, đảm bảo chế độ chụp ảnh với tốc độ nhanh nhất

Thiết bị ghi ảnh của UltraCam XP W/A có thể tháo lắp nên không hạn chế dung lượng, nếu cần, khách hàng có thể mua thêm để đảm bảo thời gian bay chụp những khu vực lớn Với cấu hình chuẩn là hai Data Unit với dung lượng trên 4,2 TeraByte, thiết bị này có khả năng ghi trên 6600 tệp ảnh ở chế độ sao

lưu (không nén) nhằm đảm bảo an toàn dữ liệu và có thể thu liên tục trong 22 giờ với ảnh có độ phân giải mặt đất là 20 cm

Mỗi Data Unit có lắp hệ thống 14 ổ cứng loại 320 GB, được thiết kế chống rung, chống va đập khi bay chụp ảnh và di chuyển Data Unit kết nối qua máy tính trạm để trút dữ liệu vào máy tính bằng 4 cáp dữ liệu nối song song qua card PCI chuyên dụng

Hình 1.7 Phía trong máy chụp ảnh và ổ cứng chứa dữ liệu

- Giá máy chụp ảnh và hệ thống cung cấp điện lắp trên máy bay chụp ảnh:

Máy chụp ảnh muốn lắp đặt trên máy bay cần phải có 1 giá đỡ bằng thép, nhằm mục đích gắn chặt với sàn máy bay, chống rung lắc trong quá trình thực hiện nhiệm vụ và chống chiều dài ống kính sẽ chạm xuống kính chắn ở khoang bụng hở của máy bay, gây nguy hiểm vỡ kính và mất an toàn bay

Đội ngũ kỹ thuật viên của Xí nghiệp chụp ảnh Hàng không đã tổ chức đo đạc, thiết kế và đặt hàng một giá đỡ bằng thép, đảm bảo yêu cầu gắn máy chụp ảnh và kê ống kính chụp lên cao an toàn Tương tự như vậy, đảm bảo hệ thống nguồn điện cung cấp cho máy chụp ảnh (máy ảnh và GPS/IMU) cùng máy tính xách tay để dẫn đường bay

Hình 1.8 Nơi đặt giá máy và nguồn điện cung cấp cho máy chụp ảnh

Bảng 1.1 Các số liệu kỹ thuật chính của hệ thống UltraCam XP W/A

Nguyên lý Máy chụp khung 13 mảng CCD rời Nội suy các

ảnh đơn để tạo ảnh phối cảnh xuyên tâm

Hình học ảnh Phối cảnh xuyên tâm dựa trên nguyên lý lộ quang

liên tụcVùng ảnh trong tiêu

diện

Bộ cảm chụp khung sử dụng toàn bộ vùng ảnh trong kính vật

Kiểu CCD

Toàn sắc: 9 CCD rời ghép với nhau tạo thành mảng CCD ảo 17310 x 11310 pixel

Đa phổ: 4 CCD rời 5770 x 3770 pixel

Độ phân giải không

gian tại tiêu diện 6 m pixel

Bộ điều khiển đóng

mở ống kính

Ống kính riêng với yêu cầu đồng bộ cao Phương pháp đóng mở liên tục áp dụng cho các ống kính toàn sắc

8 kính vật trong 8 máy ảnh riêng:

+ 4 kính vật cho máy ảnh toàn sắc, f = 100 mm + 4 kính vật cho máy ảnh đa phổ, f = 28 mm Trường nhìn ngang

- POS/AV là hệ thống sử dụng máy GPS 2 tần số và bộ đo quán tính

IMU (Inertial Measurement Unit), máy GPS có khả năng thu với tần suất

10 Hz (10 lần/1 giây), IMU có thể đo các góc nghiêng và gia tốc trên các hướng trục tọa độ của vật chuyển động với tần số 200 Hz (200 lần/1 giây) Hệ thống này có thể xác định quỹ đạo của các vật thể chuyển động với độ chính xác cao Máy chụp ảnh số đã được thiết kế để có thể kết nối với hệ thống POS/AV sử dụng hệ thống này có thể xác định trực tiếp các nguyên tố định hướng ngoài của các tấm ảnh Toạ độ tâm ảnh đạt độ chính xác từ 0,05m - 0,3

m, các góc nghiêng dọc ngang và xoay tương ứng đạt độ chính xác cao

Tổ hợp công nghệ GPS/IMU có thể ứng dụng để dẫn đường bay và xác

định tọa độ tâm ảnh trong công tác bay chụp ảnh với nhiều loại máy chụp ảnh khác nhau từ RC30, RMK TOP15 đến các máy chụp ảnh kỹ thuật số hiện đại ngày nay

1.3.2.1 Thiết bị đo quán tính (IMU)

Hệ thống quán tính cung cấp số liệu cho máy tính, để tính ra tọa độ, vận tốc và góc định hướng của vật mang Số liệu của gia tốc kế cân bằng và con quay hồi chuyển là đầu ra gồm tốc độ theo từng khoảng và tốc độ góc thông qua giao diện serial tới hệ thống máy tính PCS với tần xuất là 200 đến 1000Hz Sau đó hệ thống PCS tích hợp đo gia tốc và tốc độ góc trong bộ dẫn đường quán tính “strapdown” để cung cấp vị trí, tốc độ, và hướng của IMU được quy chiếu về Trái đất IMU được gắn với bộ cảm biến từ xa có nghĩa là thiết bị dẫn đường quán tính cung cấp vị trí, tốc độ và hướng của chính bộ cảm biến Để đảm bảo độ chính xác tối đa, thiết bị IMU phải tương đối nhỏ và nhẹ vì thế chúng có thể được lắp gần nhất có thể với điểm gốc của bộ cảm

biến (tâm chiếu hình) Điều này đảm bảo không có sự cong hoặc uốn giữa IMU và bộ cảm biến.

1.3.2.2 Máy thu GPS

GPS cung cấp thông tin về vị trí và thời gian của hệ thống chụp ảnh Các loại máy thu GPS dùng trong hệ thống phải có khả năng thu tín hiệu tần số L1/L2 ở tần suất 1Hz (1 số đo trong 1 giây) Máy thu GPS ở mặt đất cũng phải tương đương Việc xử lý số liệu GPS giữa trạm thu trên máy bay và trạm mặt đất được tính là (OTF) Difeferential GPS trong khi bay OTF cũng được khởi tính như OTF đo động RTK cho phép độ chính xác cao (<10cm)

Tổ hợp anten GPS hoạt động trong các chế độ thu:

Riêng với chế độ xử lý tổng hợp, kết quả tham số đạo hàng được xử lý như trong DGPS, ngoài ra còn sử dụng thêm các số liệu đo của các tổ hợp máy gia tốc và con quay để hiệu chỉnh các tham số đạo hàng

1.3.2.3 Hệ thống máy tính POS (PCS)

Hệ thống máy tính POS hay PCS bao gồm máy thu GPS, hệ thống lưu trữ lớn để ghi dữ liệu vào thẻ nhớ, và máy tính chạy phần mềm dẫn đường tích

hợp thời gian thực Lời giải dẫn đường thời gian thực được sử dụng như đầu vào tới các hệ thống quản lý bay tới điểm và điều khiển các đế máy cân bằng PCS cũng có thể được sử dụng để đánh dấu chính xác thời gian của số liệu các

bộ cảm biến bên ngoài

1.3.2.4 Phần mềm xử lý sau

Phần mềm xử lý sau được sử dụng để tính toán các lời giải dẫn đường quán tính tối ưu bằng cách xử lý dữ liệu IMU và GPS thô thu được từ POS/AV trong quá trình bay, cùng với số liệu GPS thu nhận từ trạm mặt đất (Base) Nó tính lời giải sóng mang GPS và sau đó pha trộn nó với số liệu quán tính sử dụng xử lý thời gian trước và sau Sau khi xử lý, phần mềm sẽ tính được tọa độ tâm ảnh và nguyên tố định hướng ngoài của mỗi tờ ảnh tại thời điểm chụp ảnh

1.3.3 Phần mềm sử dụng trong máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vexcel UltraCam XP W/A

- Phần mềm thiết kế và dẫn đường bay PosTrack-Tracker32, POSAV 510

Hình 1.10 Chương trình dẫn đường bay

- Phần mềm điều khiển máy chụp ảnh Camera Operation Software (COS) 3.60

Hình 1.11 Phần mềm Camera Operation Software (COS) 3.60

Các hệ thống máy ảnh số đều được thiết kế sẵn cho việc lắp đặt hệ thống IMU Do không thể lắp đặt một cách chính xác để các hệ trục tọa độ

song song với nhau nên sinh ra các góc xoay giữa các hệ trục này Véc tơ khoảng cách khoảng cách giữa hai hệ trục tọa độ dễ dàng xác định dựa vào bản vẽ thiết kế Tuy nhiên không thể xác định được các góc xoay giữa chúng bằng cách đo đạc thông thường Vì vậy để có thể xác định trực tiếp chính xác các nguyên tố định hướng ngoài cần thiết phải kiểm định các góc nghiêng giữa hệ thống IMU và hệ thống ống kính máy ảnh bằng cách xác định các góc hiệu chỉnh này.

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC BAY CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG VÀ LÝ THUYẾT CƠ

BẢN TRONG ĐO ẢNH 2.1 Công tác bay chụp ảnh hàng không

2.1.1 Khái niệm về quá trình chụp ảnh hàng không

Chụp ảnh hàng không là dùng các thiết bị bay trên không (diều, khinh khí cầu, tầu lượn, máy bay, ) để mang máy ảnh lên trên cao để chụp bề mặt trái đất Sản phẩm của chụp ảnh hàng không là các tấm ảnh theo một tỷ lệ phù hợp với mục đích sử dụng và dựa vào các tấm ảnh đó ta có thể tiến hành đo vẽ thành lập bản đồ gốc hoặc đoán đọc điều vẽ các địa vật chụp được trên ảnh Quá trình chụp ảnh hàng không có thể được thực hiện nhờ các máy chụp ảnh quang cơ hoặc máy chụp ảnh số

Theo vị trí trục quang chính của máy chụp ảnh khi chụp ảnh, người ta chia ra hai dạng chụp ảnh: chụp ảnh bằng và chụp ảnh nghiêng

- Trong trường hợp chung, việc chụp ảnh hàng không có thể tiến hành

ở các vị trí khác nhau của trục quang chính của máy ảnh so với đường dây dọi Góc α0 tạo giữa trục quang và đường dây dọi có thể thay đổi trong phạm

vi từ 00đến 900 Trong quá trình chụp ảnh, máy ảnh được đặt trên máy bay và

tham gia chuyển động cùng máy bay, cho nên vị trí của nó không ổn định Do vậy góc α thực tế luôn khác góc α0 đã thiết kế trước một lượng α.

α = α0± αTrong đó: α là chấn động ngẫu nhiên của trục quang trong mặt phẳng thẳng đứng chính

- Nếu trục quang khi chụp ảnh thẳng đứng, tức là α0 = 0 mà α ≤ 30 thì

ta sẽ chụp được tấm ảnh bằng và cách chụp như thế gọi là chụp bằng

- Nếu trục quang khi chụp ảnh lệch với đường dây dọi một góc nào đó, tức là α0≠ 0; khi góc lệch trục quang chính máy chụp ảnh (α > 30) được gọi là chụp ảnh nghiêng và tấm ảnh chụp được gọi là ảnh nghiêng

Theo công dụng của ảnh chụp, người ta chia ra ba dạng: chụp ảnh đơn, chụp ảnh theo tuyến và chụp ảnh theo khối (nhiều tuyến)

- Chụp ảnh đơn là chụp ảnh từng vùng nhỏ của khu đo theo từng tấm ảnh riêng biệt Các tấm ảnh chụp kề nhau không có liên kết hình học với nhau

- Chụp ảnh theo tuyến là chụp theo một tuyến đã bố trí sẵn có thể là thẳng, gấp khúc hay uốn cong Giữa các tấm ảnh kề nhau trên một tuyến có

độ phủ lên nhau gọi là độ phủ dọc, độ phủ dọc của ảnh hàng không được kí hiệu bằng p% và được xác định theo công thức:

Trong đó: l - là kích thước của tấm ảnh;

lx - là kích thước của phần phủ theo hướng dải bay

- Chụp ảnh theo khối (nhiều tuyến) còn gọi là chụp ảnh theo diện tích là chụp theo nhiều tuyến dải bay thẳng, song song và cách đều nhau Các tấm ảnh được chụp ngoài độ phủ dọc p% giữa các ảnh kề nhau trong cùng dải bay

còn có độ phủ ngang giữa các tấm ảnh trên hai dải bay kề nhau Độ phủ ngang của ảnh hàng không được kí hiệu bằng q% và được xác định theo công thức:

- Khi chụp thẳng, tỷ lệ ảnh hàng không là hàm số của độ cao bay chụp

H, tiêu cự kính vật máy ảnh fk, còn khi chụp ảnh nghiêng ngoài H và fk ra tỷ

lệ ảnh còn phụ thuộc vào góc nghiêng α của trục quang máy chụp ảnh khi lộ quang so với đường dây dọi và tung độ y của điểm ảnh trên ảnh Vì vậy, tỷ lệ ảnh chụp được xác định theo công thức:

) , , , (

1

0 y f H F

- Thông thường, tỷ lệ ảnh được phân làm 3 loại sau:

+ Chụp ảnh tỷ lệ lớn khi tỷ lệ trung bình của ảnh chụp lớn hơn 1:10.000

+ Chụp ảnh tỷ lệ trung bình là khi tỷ lệ trung bình của ảnh chụp

m (2.1)Trong đó:

m - là mẫu số tỷ lệ của ảnh hàng không;

C - là hệ số kinh tế; theo các kết quả nghiên cứu lý luận và thực tiễn, hệ số C thường được lựa chọn từ 130 - 400 với từng loại tỷ lệ bản

đồ cần thành lập theo phương pháp lập thể và tùy thuộc vào phương tiện kỹ thuật sử dụng;

M - là mẫu số tỷ lệ bản đồ cần thành lập

2.1.3 Các máy móc thiết bị hỗ trợ dùng cho công tác bay chụp

- Giá máy chụp ảnh hàng không:

Khi hoạt động, động cơ máy bay sẽ tạo ra một lực nhiễu loạn chu kỳ truyền cho tất cả các bộ phận trên máy bay trong đó có máy chụp ảnh hàng không Lực này sẽ tạo ra mômen xoắn không đều của động cơ máy bay, tạo ra

sự không cân bằng động lực, tĩnh lực, Ngoài ra, do luồng không khí xoáy của cánh quạt và thân máy bay, lực nhiễu loạn khí động học sẽ xuất hiện

Những lực này sẽ làm cho các bộ phận của máy bay dao động với biên độ nhỏ nhưng có tần số lớn.

Nhờ có giá chụp ảnh nên máy ảnh được đưa về vị trí xác định, trong một số trường hợp máy ảnh còn được cân bằng và định hướng Ngoài ra, giá máy chụp ảnh còn giảm bớt tác dụng rung động của máy bay đến máy chụp ảnh, giảm bớt độ xóc của máy bay đến máy ảnh khi cất cánh, hạ cánh cũng như khi chạy trên mặt đất

Giá máy chụp ảnh hàng không làm việc theo nguyên lý ổn định con quay hiện nay được dùng khá phổ biến trên thế giới Nó có khả năng:

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống xác định vị trí bằng cách đo khoảng cách tới các vệ tinh và không chỉ tạo ra khả năng mới cho việc dẫn đường bay, mà còn cho cả việc xác định tọa độ không gian XS, YS, ZScủa tâm chụp

Việc kết hợp máy chụp ảnh hàng không với hệ thống định vị GPS đặt trên máy bay chụp ảnh cho phép ta xác định tọa độ tâm chụp, dẫn đường bay và bấm máy chụp ảnh khi chụp Hệ thống định vị GPS được liên kết với các bộ phận của

máy chụp ảnh hàng không như cửa chớp nhanh, hệ thống điều khiển nhằm đảm bảo điều kiện tốt nhất cho việc tác động qua lại giữa máy chụp ảnh và hệ thống dẫn đường

Hệ thống đạo hàng quán tính IMU (Inertial Mesurement Unit) sử dụng các con quay điện tử để đo gia tốc theo các hướng của các trục hệ tọa độ để tính ra góc định hướng của tia quét trong không gian, đồng thời thực hiện các chức năng tính toán xử lý dữ liệu lưu trữ và điều khiển hoạt động các thiết bị của toàn bộ hệ thống

Sự xuất hiện hệ thống GPS/IMU đã tạo cho ta nhiều khả năng thuận lợi trong việc tăng dày điểm khống chế ảnh cũng như việc đảm bảo độ phủ dọc trong việc dẫn đường bay khi chụp ảnh

2.1.4 Chọn độ cao bay chụp, tiêu cự máy chụp ảnh và tỷ lệ chụp ảnh hàng không

Để có ảnh hàng không phù hợp với nhiệm vụ thành lập bản đồ cần lựa chọn độ cao bay chụp, tiêu cự máy chụp ảnh thích hợp để vừa đảm bảo tính kinh

tế và độ chính xác thành lập bản đồ

Để giảm bớt chi phí cho công tác bay chụp, công tác trắc địa cũng như công tác đo vẽ trong phòng, đối với bất kỳ tỷ lệ nào của bản đồ cần thành lập việc lựa chọn độ cao bay chụp lớn nhất, kính vật có góc ảnh lớn nhất (tiêu cự ngắn nhất) luôn có lợi Điều này đảm bảo số dải bay và số ảnh trong một dải bay là ít nhất, vì vậy sẽ giảm bớt công tác bay chụp, công tác trắc địa và công tác trong phòng

Việc tăng diện tích chụp được trên một tấm ảnh của khu đo bằng cách tăng độ cao bay chụp và góc ảnh sẽ làm giảm tỷ lệ ảnh, điều này sẽ làm hạn chế khả năng phân biệt của ảnh, làm giảm khả năng đoán đọc và làm giảm độ chính xác đo vẽ trong phòng

Như vậy, ta thấy rằng giữa yêu cầu về tính kinh tế và độ chính xác của bản đồ luôn ràng buộc lẫn nhau nên cần phải có cơ sở để lựa chọn chúng một cách hợp lý Trước hết đó là yêu cầu về độ chính xác của bản đồ cần thành lập.

p p

p H

Từ quan hệ (2.3) có thể thấy: độ chính xác xác định độ chênh cao h phụ thuộc vào độ chính xác đo độ chênh thị sai ngang mp, tức là:

hthì độ cao bay chụp lớn nhất của khu bay chụp phải thỏa mãn điều kiện:

h p

m

b

 max (2.5)

- Chọn tiêu cự máy chụp ảnh:

Khi đo vẽ ảnh theo phương pháp phối hợp, xuất phát từ hạn sai cho phép của độ xê dịch vị trí điểm ảnh do chênh cao địa hình h để xác định độ chênh cao bay chụp và tiêu cự máy chụp ảnh cho thích hợp

r A A

H

a ra0o