Xem mẫu
- ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
CÔNG TÁC ĐO VẼ MÔ HÌNH LẬP THỂ
TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
BẰNG CÔNG NGHỆ ẢNH SỐ
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
LờI NóI ĐầU
Những công trình nghiên cứu các hệ thống đo vẽ ảnh số đã được triển khai
xây dựng vào những những năm đầu của thập niên 90 thế kỷ XX. Hiện nay, với
những thành tựu phát triển của kỹ thuật tính toán và công nghệ tin học, công nghệ
đo ảnh số k hông ngừng được hoàn thiện và được áp dụng tích cực vào thực tế sản
xuất bản đồ bằng các tư liệu ảnh. Đi đầu về cung cấp hệ thống, thiết bị và các
chương trình phần mềm như SSK -INTERGRAPH, ORTHOPRO, MatchAT,
MatchT là các tập đoàn: LH System (liên doanh gi ữa hãng Leica với Heleva, Z/I
Imaging) (liên doanh giữa hãng Zeiss với Intergraph). Ngoài ra còn có các hệ thống
nhỏ của hãng như : ERDAR, VITUOZO, PHOTODIS, PHOTOMOT...
Các sản phẩm đa dạng của công nghệ ảnh số là: Bản đồ trực giao, bản đồ địa
hình, địa c hính, mô hình số độ cao, đã đáp ứng được độ chính xác cần thiết theo
yêu cầu của từng ngành. Đặc biệt với khả năng tự động hóa cao, công nghệ đo ảnh
số đã đem lại hiệu quả kinh tế to lớn hơn. Có thể nói, công nghệ đo ảnh số là công
nghệ của công nghệ của t ương lai, ở nước ta, công nghệ ảnh số đã và đang được
nghiên cứu hoàn thiện và ứng dụng tích cực trong sản xuất trắc địa và bản đồ.
Để áp dụng thành công, công nghệ đo ảnh số với độ chính xác cao thì việc
tìm hiểu, nghiên cứu bản chất của các quá trình, qu y luật ảnh hưởng của các loại sai
số của ảnh đo, của công nghệ cũng như lựa chọn các phương pháp loại trừ tích cực
và hạn chế tối đa ảnh hưởng của chúng trong việc thành lập bản đồ bằng công nghệ
ảnh số là những vấn đề cần thiết.
Đề tài: “Công tác đo vẽ M ô hình lập thể trong quy trình công nghệ thành lập
bản đồ bằng công nghệ ảnh số”, sẽ giúp em hiểu rõ bản chất của quá trình đo vẽ
Mô hình lập thể và quá trình định hướng trong từng tấm ảnh đơn, định hướng tương
đối cặp ảnh và định hướng tuyệt đối mô hình lập thể. Đó là những công đoạn cơ
1
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
bản nhất, then chốt nhất của quá trình đo vẽ ảnh trên các trạm đo ảnh số nói chung
và trên trạm đo ảnh số SSK – INTERGRAPH nói riêng.
Trên cơ sở tổng hợp những kiến thức đã học, cùng với sự giúp đỡ tận tình
của Thầy hướng dẫn cùng sự động viên giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Trắc
địa ảnh và nhất là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo. Ths Nguyễn Anh Tuấn và
thầy giáo TS Trần Đình Trí em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với nội dung như
sau:
Lời nói đầu
CHƯƠNG I: Quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số
CHƯƠNG II: Mô hình lập thể – Các phương pháp thành lập và vai trò
của nó
CHƯƠNGIII: Phần thực nghiệm – Công tác đo vẽ Mô hình lập thể trong
quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số
Kết luận và kiến nghị.
2
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1
Quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số
1.1. Khái quát về các phương pháp thành lập bản đồ
Bản đồ có nhiều loại và mục đích phục vụ khác nhau. Ví dụ bản đồ địa hình
là bản đồ thiên về mục đích kỹ thuật, nó được dùng để khảo sát, thiết kế, làm luận
chứng kinh tế, dùng để thi công các công trình trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội
và quốc phòng. Bản đồ địa chính dùng để quản lý quy hoạch đất đai, làm tài liệu để
xác nhận quyền sử dụng, hưởng dụng đất. Do vậy, bản đồ địa chính ngoài tính kỹ
thuật còn mang tính pháp lí. Bản đồ địa giới hành chính là bản đồ mang tính pháp lí
xác định ranh giới hành chính của các đơn vị hành chính trong nước. Nhiều loại
bản đồ chuyên đề khác nhau bản đồ rừng, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ
giao thông, bản đồ hành chính v.v... là những bản đồ phục vụ cho những đối tượng
nghiên cứu cụ thể, cho một số nghành khoa học, kinh tế xã hội cụ thể.
Từ tính chất đa dạng của các thể loại bản đồ, việc phân loại các ph ương pháp
thành lập bản đồ phải mang tính tổng quát. Mặt khác tất cả các loại bản đồ chuyên
đều được xây dựng trên nền của bản đồ địa hình hoặc bản đồ địa chính, do vậy việc
phân loại các phương pháp thành lập bản đồ rõ ràng cần phải thiên về việc thành
lập hai loại bản đồ ấy.
Dưới đây là mô hì nh các phương pháp thành lập bản đồ.
3
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Các phương pháp thành lập bản đồ
Đo trực tiếp Đo bằng ảnh Biên tập từ bản đồ có
ngoài thực địa chụp tỷ lệ lớn hơn
Đo ảnh
Phương pháp Phương pháp Đo ảnh lập thể
toàn đạc
bàn đạc đơn
Phương pháp đo vẽ phối
hợp trên nền ảnh nắn quang Phương pháp Phương pháp
cơ đo ảnh giải đo ảnh số
tích
Phương pháp đo vẽ phối
hợp ảnh nắn và kỹ thuật số Phương pháp đo ảnh
hoá toàn năng và vi phân
Biên tập bản đồ từ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn thường sử dụng để làm mới bản
đồ; thành lập các bản đồ có tỷ lệ trung bình, tỷ lệ bé, thành lập các bản đồ chuyên
đề.
4
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Đo vẽ trực ti ếp ngoài thực địa đảm bảo độ chính xác rất cao cho từng điểm
đo
rất thuận lợi cho việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, tỷ lệ cực lớn.
Để đảm bảo độ chính xác, mật độ điểm đo trực tiếp phải lớn do vậy thời gian
làm việc ngoài trời kéo dài, phương pháp đo bị ản h hưởng lớn của thời tiết, của các
vật cản hạn chế tầm thông hướng và phải khắc phục những khó khăn vất vả do điều
kiện địa hình phức tạp gây ra do vậy năng suất lao động và hiệu quả kinh tế không
cao, hạn chế khả năng ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ th uật khác vào công
nghệ đo vẽ. Chình vì các lý do cơ bản trên nên các phương pháp đo vẽ trực tiếp
ngoài thực địa thường được áp dụng vào những địa bàn không lớn, chủ yếu để
thành lập bản đồ tỷ lệ lớn.
Đo vẽ bằng ảnh chụp áp dụng cho những khu đo rộng lớn. Đây là phương
pháp chiếm tỷ trọng từ 90 95 % số lượng bản đồ địa hình và địa chính ở nước ta
và các nước tiên tiến.
Do hầu hết các địa vật đều có mặt trên ảnh nên giảm nhẹ rất lớn khối lượng
xác định toạ độ của các vật. Đo ảnh đơn đượ c dùng ở vùng bằng phẳng là chủ yếu,
nó được áp dụng để đo vẽ bản đồ địa hình khi mà độ chính xác đo độ cao của
phương pháp lập thể khó thoả mãn. Đo ảnh đơn áp dụng cho bản đồ địa chính rất
có hiệu quả ở vùng thổ canh có địa hình khá bằng phẳng.
Đo ảnh lập thể có khả năng khái quát địa hình tốt nhất so với tất cả các
phương pháp khác nhờ các thiết bị hiện đại như máy đo giải tích và các hệ thống sử
lý ảnh số, phương pháp lập thể thoả mãn độ chính xác của tất cả các tỷ lệ bản đồ từ
1: 1000 trở xuống. Trong những điều kiện thuận lợi không có thực phủ đo ảnh lập
thể có thể đo được tỷ lệ 1: 500 và lớn hơn, phương pháp lập thể càng ưu việt khi
địa hình khó khăn phức tạp. Ví dụ ở vùng núi cao địa hình chia cắt nhiều, khu núi
đá v.v...
5
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Đo vẽ trên mô hình của đối t ượng cần lập bản đồ nên phương pháp lập thể
hầu như hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng của thời tiết và địa hình phức tạp khó
khăn nguy hiểm đặc biệt đối với bản đồ có tỷ lệ trung bình và tỷ lệ bé không có
phương pháp nào cho độ chính xác cao hơn phương pháp đo ảnh lập thể. Đây là
một phương pháp có năng suất lao động cao, giá thành hạ, có điều kiện thuận lợi để
áp dụng các thành tựu mới nhất của các ngành khoa học kỹ thuật khác, phương
pháp đo ảnh lập thể là kỳ vọng giải phóng con người khỏi lao động vất vả nguy
hiểm trong công nghệ thành lập bản đồ.
1.2. KháI niệm về ảnh số và những tính chất cơ
bản của ảnh số
Hiện nay với công nghệ của tin học phát triển mạnh mẽ, công nghệ đo ảnh số
ra đời tạo nên khản năng tự động hoá làm tăng năng xuất lao động và hiệu q uả đối
với công tác đo vẽ bản đồ. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ đo
ảnh số đã góp phần to lớn trong quá trình đo vẽ bản đồ cũng như các ngành có liên
quan.
1.2.1 kháI niệm về ảnh số
Để phục vụ cho các chức năng hiển thị và sử lý số của hệ thống đo vẽ ảnh số,
số liệu đưa vào sử lý là ảnh số, tức là các tín hiệu ảnh quét được ghi nhận thông qua
các hệ thống điện từ. Nếu tư liệu đầu vào là tấm ảnh chụp tương tự thì trước hết
phảI biến đổi thành file ảnh số, thiết bị số hoá một tấm ảnh ch ụp bao gồm hình ảnh
các đối tượng của bề mặt là một hàm liên tục, giá trị độ xám sẽ được một máy quét
dựa trên cơ sở là camera CCD chính xác chuyển thành các phần tử ảnh pixel với
kích thước, hình dạng, khoảng cách cố định với giá trị độ xám được rời rạc h oá.
Như vậy ảnh số là một tập hợp các pixel mỗi điểm ảnh tương ứng với một pixel
được miêu tả bằng hàm ảnh số với các biến toạ độ điểm ảnh ( X,Y ) với giá trị độ
xám ( D ) như sau:
( 2.1 )
f ( x, y, D )
6
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Với giá trị được giới hạn trong ph ạm vi các số nguyên dương, tức là:
0 f ( x, y, D) f Max ( 2.2 )
Trong đó:
f Max : là lượng thông tin tối đa được lưu trữ.
Nếu mô tả một ảnh màu thì mỗi màu cơ bản bằng màu đỏ (Red), màu lục
(Green), màu xanh (blue) của ảnh sẽ được biểu diễn bằng các hàm số ảnh thành
phần:
r ( x, y , D r
f r ( x , y , D g ( 2.3 )
r ( x, y , D
b
Trong đó:
Dr , D g , Db : làgiá trị độ xám của các thành phần màu cơ bản để có thể
sử lý ảnh trên máy vi tính, các giá trị độ xám thành phần và các biến toạ độ mặt
phẳng của điểm ảnh được số hoá thành tín hiệu rời rạc hay còn gọi là lượng tử hoá.
Trong các trường hợp này một ảnh số là ma trận, giá trị độ xám có: m cột và
n hàng, các phần tử của ma trận ảnh số là những điểm ảnh rời rạc với toạ độ của nó
được xác định bằn g một số nguyên dương nằm giữa.
1 n cột (1 m) hàm, tức là:
1 x n và 1 y m ( 2.4 )
Toạ độ của điểm ảnh trên ảnh số sẽ được xác định theo:
x i x 0 i x
y i y 0 j y ( 2.5 )
Với: i 0,1,2,.....n 1
j 0,1,2,.....m 1
7
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
x , y : là khoảng cách lấy mẫu trên hướng x và hướng y, thông
thường x y .
Độ xám của ảnh sẽ được lấy mẫu và sắp xếp theo ma trận x ám sau :
g 00 ... g 0,n 1
... g 0i
... ...
... ... ...
g g j0 ... g j ,n 1 ( 2.6 )
... g ji
... ... ... ... ...
g m 1, 0 ... g m 1,n 1
... g m 1,i
Trong đó:
g ji : là mức xám (graylevl) của pixel ảnh ở cột i và hàng j của ma trận.
1. 2.3 Những tính chất cơ bản của ảnh số
a. Lượng tử hoá ảnh.
Các ảnh chụp là những tín hiệu liên tục, trải dài vô t ận theo các hướng x và
y, để sử lý các ảnh trên máy tính các ảnh phải được quét và các biến vị trí rời rạc
(x,y) cần phải được hạn chế bằng một cửa sổ hữu hạn. Các giá trị độ xám của ảnh
cũng cần phải được rời rạc hoá sự chuyển tiếp từ cách mô tả liên tục sang cách mô
tả rời rạc được gọi là sự lượng tử hoá, sự lượng tử hoá của ảnh liên quan đến sự
lượng tử hoá độ phân giải theo vị trí toạ độ ( x,y ) đồng thời cũng liên quan đến sự
lưỡng tử hoá giá trị độ xám của phần tử ( pixel ) p ( x,y )
- Lượng tử hoá độ phân giải của ảnh.
Một ảnh có thể được lượng tử hoá thành dạng lưới ( raster ) theo vị trí của
điểm ảnh, thông thường người ta sử dụng các hàm số mũ của cơ số 2 làm kích
thước của lưới ví dụ: 64 x 64; 128 x 128; 256 x 256 điểm ảnh trên một ảnh.
- Lượn g tử hoá giá trị độ xám.
Để lượng tử hoá giá trị độ xám, những giá trị sẽ được chia thành các khoảng
giá trị xám cách đều nhau. Các khoảng này sau này được biểu diễn bằng một giá trị
xám duy nhất. Để lượng tử hoá giá trị xám, các tín hiệu quang dưới dạng tương tự
8
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
sẽ được biến đổi thành tín hiệu điện tương ứng nhờ một bộ biến đổi quang điện và
tiếp theo lại được biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ biến đổi tương tự - số (bộ biến
đổi A/D).
b) Gía trị độ xám.
Gía trị xám hay còn gọi là mức xám (graylevel) là kết quả của sự mã hóa
tương ứng một cường độ ánh sáng của một đIúm ảnh với một giá trị số. Đó là kết
quả của quá trình lượng tử hóa. Cách mã hóa thường dùng là mã nhị phân với 16,
32, 64… mức. Mã hóa với 256 mức là thông dụng nhất, nghĩa là cá pixeol có giá t rị
độ xám từ mức 0 đến 255. Như vậy, với 256 mức (2 8=256) thì mỗi pixel ảnh sẽ
được mã hóa bởi 8 bit.
Giá trị xám của ảnh được biểu diễn bằng biểu đồ cột giá trị xám hay còn gọi
lược đồ xám (histogram). Lược đồ xám là một hàm cung cấp tần suất xuất hiện củ a
mỗi mức xám.
Lược đồ xám là một phương tiện trợ giúp quan trọng trong kỹ thuật phân tích
ảnh theo phương pháp thống kê. Từ lược đồ xám của ảnh có thể suy ra các tính chất
quan trọng của ảnh như giá trị xám trung bình hay độ tản mạn của của giá trị xám.
Khi tiến hành phân tích thống kê một chiều đối với ảnh số từ biểu đồ xám tuyệt đối
H(g), có thể tính toán phân bố biểu đồ cột tương đối hay phân bố xác suất h(g):
H g nm
h g 1
h g (2.7)
n g nmin
Trong đó: n- số điểm của vùng ảnh được khảo sát
- giá trị xám nhỏ nhất và giá trị xám lớn nhất
nmin; nm
Trị trung bình số học của giá trị độ xám g được tính từ biểu đồ cột giá trị
xám:
nm
g.h( g )
g (2.8)
g nmin
Trong đó: h(g) là một hàm được giới hạn trong khoảng o ≤ h(g) ≤ 1
9
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
c) Nội dung thông tin ảnh.
Để định lượng nội dung thông tin của ảnh có thể dùng hàm lí thuyết thông tin
sau:
1
I = k.log = -k.log pi ( 2.9)
pi
Bằng cách lựa chọn giá trị của hệ số k phù hợp, sẽ xác định được đơn vị thông
tin. Khi lựa chọn sử dụng logarit cơ số 2 thì đơn vị của lượng thông tin sẽ là bit:
1
I = k.ln = - ln pi (2.10)
pi
Lượng thông tin trên điểm ảnh có thể suy ra từ tần suất h(g) của các bậc xám
riêng biệt của biểu đồ cột giá trị xám. Nội dung lượng thông tin tru ng bình Itb trên
điểm ảnh sẽ được xác định bằng hàm sau:
Itb h( g ).I (h( g ). ln(h( g )) ( 2.11 )
g
Trong đó, h(g) là tần suất tương đối của giá trị xám của bậc xám tính th eo
công thức (2.7) và I tb là nội dung thông tin trung bình.
1.3 công nghệ thành lập bản đồ trên trạm ảnh số Intergaph
10
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Khảo sát thiết kế
Chụp ảnh hàng không
Đo nối khống chế
Quét ảnh
Tăng dày tam giác ảnh không
Đoán đọc điều vẽ hoặc gian
điều vẽ đối soát, thống
kê các yếu tố địa chính
Đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh
số
Kiểm tra và in bản đồ
11
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
1.3.1 Khảo sát thiết kế.
Thu thập tài liệu các số liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý kinh tế
để nắm bắt yêu cầu nhiệm vụ khả năng kỹ thuật. Lập luận chứng kinh tế đưa ra
các phương pháp thực hiện, lịch tiến hành đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế
và khả năng thực thi.
1.3.2 Chụp ảnh hàng không.
ảnh được sử d ụng để thành lập bản đồ là ảnh mới nhất, hình ảnh phải rõ nét và
đảm bảo các sai số khi bay chụp gây ra. Như góc nghiêng của ảnh không lớn quá
30 và độ nhoè của hình ảnh không vượt quá 0.05mm, độ tương phản 0.5 đến 1.3
độ phủ dọc P > 60% độ phủ ngang q = 3 0%.
1.3.3. Công tác đo nối khống chế ảnh
Đo nối khống chế ảnh xác định toạ độ điểm khống chế phục vụ cho tăng dày
tam giác ảnh hoặc khống chế cho từng mô hình đơn. Các điểm này đóng vai trò
định hướng lưới tam giác ảnh cũng như mô hình trong hệ toạ độ trắc địa.
Phương pháp bố trí điểm đo nối ảnh ngoại nghiệp chủ yếu phụ thuộc vào phương
pháp tăng dày khống chế ảnh. Sau khi chọn điểm đo nối trên ảnh có thể là đánh
dấu mốc trước hoặc điểm địa vật rõ nét được chọn và châm chích trên ảnh, ta dựa
vào các điểm tr ắc địa Nhà nước đã có trong khu vực để thiết kế phương án đo nối
thực địa cho phù hợp. Yêu cầu độ chính xác đo đạc vị trí mặt phẳng của điểm đo
nối là: Sai số trung phương vị trí điểm đo nối so với điểm trắc địa cấp cao gần
nhất không lớn quá 0.1mm trên tỷ lệ bản đồ cần thành lập. Có thể dùng phương
12
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
pháp đo dạc như tam giác, đường chuyền, giao hội. Để xác định vị trí điểm. Dùng
thuỷ chuẩn kỹ thuật đẻ xác định độ cao của điểm.
Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi, có thể dùng máy thu GPS
đặt tại các điểm đo nối để xác định toạ độ điểm. Nếu sử dụng phương pháp này sẽ
giảm đáng kể mật độ điểm khống chế toạ độ địa chính các cấp cũng như đảm bảo
được tính chặt chẽ của các mô hình phân bố điểm.
Độ cao chụp ảnh được thiết kế theo công thức:
b
h
H max
p
Tong đó : Äp có thể láy giá trị nhỏ nhấtà 1/2 độ rromhj pixel.
Quá trình quét ảnh có thể được bố trí trước hoặc sau công đoạn tăng dày
bằng tam giác ảnh không gian(TGAKG).
Nếu chỉ đo vẽ trên một khu vực nhỏ gồm năm sáu mô hình hoặ c thậm chí vài
chục mô hình thì có thể qué ảnh trước lúc tăng dày. Lúc đó tăng dày sẽ được tiến
hành trực tiếp trên trạm xử lý ảnh số. Kết quả định hướng cho từng mô hình được
lưu trữ lại để lúc đo vẽ có thể gọi từng mô hình cùng với các số liệu cần thiết và vị
trí khống chế trên từng mô hình đó.
Cách làm này gây một số bất tiện sau:
1) Phải quét với độ phân giải cao để đảm bảo độ chính xác cho công tác tăng
dày TGAKG cụ thể là gần như luôn luôn phải quét với độ phân giải cao nhất. Vì
vậy thông tin từ các t ấm ảnh quét chiếm khối lượng rất lớn trong bộ nhớ. Trong
lúc đó để đo vẽ bản đồ không yêu cầu quét với độ phân giải cao như đối với tăng
dày TGAKG.
2) Trong thực tế, sản phẩm của tăng dày là một số rất ít điểm khống chế trên
mỗi mô hình. Ngược lại đo vẽ nh ững nội dung cần thiết trên từng mô hình lại rất
lớn, Đặc biệt khi thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ. Vì vậy tiết kiệm
bộ nhớ là vấn đề rất quan trọng hiện nay của công nghệ đo ảnh số. Vì vậy bài
toán xác định kích thước pixel có ý nghĩa thực tiễn lớn. Việc tăng độ phân giải để
13
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
phục vụ tăng dày sau đó dùng ảnh số để đo vẽ dẫn đến giảm hiệu quả kinh tế rất
đáng kể.
Do những lý do trên, việc tăng dày thường được thực hiện trên các máy đo
vẽ ảnh có độ chính xác cao siêu cao như Stekometr, Diskonm etr. Hoặc là quét
phục vụ tăng dày riêng, sau đó quét lại để phục vụ cho đo vẽ. Bởi lý do vừa nêu
trên công đoạn ảnh quét trên sơ đô quy trình thành lập bản đồ băng ảnh số là sơ đồ
được áp dụng phổ biến.
Việc quét thường được thực hiện trên máy có bộ thu cảm (Sensor) dạng chổi
quét, tức là mỗi lần quét được một trăm dòng song song nhau.
Tấm phim được đặt vài lớp nhũ hướng về Sencor, định hướng tấm phim trên
khay phim sao cho hướng quét song song với trục x của ảnh. Tấm phim được ép
phẳng trong quá trình qu ét. Thông thường cần quét thử rồi điều chỉnh độ tương
phản theo phân bố hystogram rồi mới tiến hành quét chính thức. Kết quả quét
được nghi vào đĩa hoặc bộ nhớ của trạm trung tâm (trạm xử lý ảnh số).
Công tác đoán đọc điều vẽ được tiến hành phục vụ việc lậ p bản đồ địa hình,
phương pháp đoán đọc điều vẽ là quá trình tổng hợp, nâng cao các giai đoạn nhận
thức. Để phục vụ cho bản đồ địa hình tấm ảnh thường được nắn hoặc phóng to về
đúng tỷ lệ bản đồ cần lập. Tấm ảnh đó được mang ra thực địa đối soát cho từng
thửa đồng thời kết hợp với cán bộ địa chính của địa phương để lập bản thống kê
các yếu tố thổ nhưỡng, khả năng canh tác, địa danh v.v. gọi tắt là các yếu tố địa
chính.
Tăng dày điểm khống chế bằng TGAKG và đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh số
có những công đoạ n chuẩn bị giống nhau. Nếu tăng dày bằng TGAKG với những
mô hình độc lập thì công tác định hướng mô hình cũng được thực hiện giống
nhau.
Tấm phim sau khi quét cho một ma trận vị trí của các pixel trên tấm ảnh số.
Nếu xem các pixel như các điểm thì vị trí c ủa tất cả các điểm ảnh đã được xác
14
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
định; Mặt khác nó được xác định trong hệ toạ độ đo ảnh của máy quét. Bởi vậy
kết quả này cần được định hướng lại trong hệ toạ độ không gian của tấm ảnh. Kết
quả này được gọi là định hướng trong.
Để thực hiện định hướng tr ong cần biểu thị kết quả quét ảnh lên màn hình;
Dùng tiêu đo đưa các mấu khung toạ độ sau khi đã phóng đại hình ảnh của từng
mấu khung. Ghi nhận toạ độ của các mấu khung (pixel chứa hình ảnh mấu
khung).
Nhập các số liệu định hướng trong của máy chụp ảnh x 0, y0, f kích thước
giữa các mấu khung đối diện l x, ly số hiệu của tấm ảnh, các tham số xác định sai
số hệ thống của tấm ảnh. Sau đó chạy chương trình định hướng trong.
ở kết quả của bài toán định hướng trong, vị trí của các pixel được gán theo hệ
toạ độ mớ i - hệ toạ độ của tấm ảnh có gốc là điểm o cùng các tham số hiệu chỉnh
mới.
Để thực hiện định hướng tương đối cần chọn và đo các điểm phân bố chuẩn
trên mô hình lập thể.
Để thực hiện định hướng cần nhận dạng chính xác điểm khống chế trên mô
hình lập thể, đ o các điểm đo và nhập các số liệu trắc địa của các điểm đó vào máy.
Quá trình đo có thể tiến hành đo đơn hoặc đo lập thể tương tự như đo vẽ trên
máy toàn năng khác.
Nhằm mục đích giảm sai số nhận dạng các điểm khống chế dùng cho định
hướng tuyệt đối, cũng như các điểm trên mô hình lập thể dùng cho định hướng
tương đối, hình ảnh các điểm đo trên các tấm ảnh có thể phóng to.
Việc giải bài toán định hướng tương đối và tuyệt đối đều thực hiện bằng
phương pháp giải tích theo những phần mềm đã cài đặt sẵn.
Sau khi định hướng tuyệt đối, vị trí của các pixel trên từng tấm ảnh được
nhận toạ độ mới đó là toạ độ của tấm ảnh lý tưởng. Việc sắp sếp lại vị trí các pixel
trên tấm ảnh nắn sẽ làm xê dịch vị trí của nó trên tấm ảnh quét nguyên thuỷ. cụ
15
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
thể có những pixel sẽ d ịch lại gần nhau hơn, (chờm lên nhau) có những pixel cách
xa nhau hơn tức là xuất hiện khoảng trống giữa chúng.
Từ hiện tượng này hỏi phải có sự điều chỉnh hình ảnh ở trên tấm ảnh nắn.
Tức là nội suy lại vị trí của các pixel và độ xám của mỗi pixel. Việc n ội suy dựa
vào các pixel gần kề theo các hàm toán học như tuyến tính (giữa 3 pixel thẳng
hàng), như hàm song tuyến ( cho một hình vuông gồm 9 pixel hoặc hàm lập
phương cho một diện tích gồm 16 pixel).
Tấm ảnh nắn sau khi nhận phép tái chia mẫu có thể cho phép khai thác
những đặc tính quý giá của tấm ảnh lý tưởng. Đó là sự bằng nhau về tung độ của
các điểm các điểm ảnh cùng tên trên cặp ảnh lập thể. Đó chính là điều kiên thuận
lợi để xác định điểm cùng tên trên mô hình lập thể.
Đo vẽ trên hệ thống xử lý ản h số có thể thực hiện tương tự như đo vẽ trên các
máy toàn năng khác. Việc nhìn lập thể được thông qua cặp kính phân cực hoạt
động theo sự điều khiển của các bộ phận phat xạ với chu kỳ xấp xỉ 50 lần \ s đẻ
mắt trái chỉ nhìn được ảnh trái, mắt phải chỉ nhìn dược ảnh phải.
Tiêu đo được điều khiển giống như di con chuột trên các hệ thống máy tính
khác.
Cặp ảnh số lập thể trong phương pháp giải tích có những đặc tính quan trọng:
a) Vị trí các pixel (được xem là điểm ảnh) đã được nắn về hệ thống toạ độ
của tấm ản h lý tưởng. Cho nên các pixel cùng tên trên 2 cặp ảnh thể có tung độ
nắn giống nhau.Vậy có thể hiểu rằng, trên những đường thẳng song song với
đường đáy ảnh của hai tấm ảnh lập thể đều chứa các điểm ảnh (pixel) cùng tên.
b) Các điểm khống chế và điểm tham gia định hướng tương đối đều được
nhận dạng cùng tên chính xác trên cặp ảnh lập thể. Những điểm này là cơ sở đểdò
tìm các điểm cùng tên khác nằm trên cùng một dòng quét và dò tìm điểm cùng tên
trên những dòng lân cận bằng phép so sánh. Bằng cách như vậy tấ t cả các điểm
16
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
cùng tên trên mô hình lập thể đều có thể tự động xác định được. Đó là cơ sở để
khẳng định hoàn toàn có thể xây dựng mô hình vật lý của đối tược chụp ảnh.
Để đo vẽ chính xác mô hình số địa hình cần phải cải chính mô hình số vật lý.
Mô hình số địa vật đo trực tiếp bằng cách di tiêu đến điểm địa vật và ghi
nhận toạ độ. Quy trình đo cần phải được tiến hành phù hợp với từng phần mềm
được áp dụng. Mô hình số địa vật có thể nhận trực tiếp từ file số hoá bình đồ trực
ảnh nhận được sau khi đã có Mô hìn h số vật lý.
Kết quả đo vẽ địa hình, địa vật cần phải được biên tập chỉnh lý và thể hiện
đúng kí hiệu quy định trước lúc cho in thành bản đồ gốc.
Công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh số hiện nay chụp mang lại hiệu quả
kinh tế cao, nhưng triển vọng rất phát triển với tốc độ phát triển như vũ bão của
kỹ thuật tin học.
1.2. khái niệm bản đồ địa hình, địa chính
1.2.1. khái niệm chung về bản đồ địa hình, địa chính
Bản đồ địa hình thuộc loại bản đồ địa lý chung ở các loại tỷ lệ từ lớn đến vừa
và nhỏ, chúng có va i trò lớn trong thực tế sản xuất trong nghiên cứu khoa học,
trong quân sự. Các bản đồ địa hình được dùng làm tài liệu cơ bản thành lập các bản
đồ các loại tỷ lệ nhỏ, vừa và bản đồ chuyên đề.
Bản đồ địa chính là bản đồ chuyên ngành đất đai, trên bản đồ thể hiện vị trí,
ranh giới diện tích và một số thông tin địa chính của từng thửa đất. Bản đồ địa
chính cũng thể hiện các yếu tố địa lýkhác liênn quan đến đất đai. Bản đồ địa chính
được thành lập theo đơn vị hành chính cấp cơ sở, xã, phường, thị trấn và thống n hất
trong phạm vi cả nước. Bản đồ địa chính được xây dưngj trên cơ sở kỹ thuật và
công nghệ ngày càng tiên tiến, hiện đại. Nó đảm bảo cung cấp thông tin không gian
của đất đai cho công tác quản lý.
Bản đồ địa chính là tài liệu cơ bản nhất của bộ hồ sơ địa chính, nó mang tính
hợp lý cao phục vụ cho quản lý đất đai trên từng thửa đất của từng chủ sử dụng.
17
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Bản đồ địa chính khác với bản đồ chuyên ngành thông thường ở chỗ bản đồ địa
chính có tỷ lệ lớn hơn và phạm vi đo vẽ rộng khắp mọi nơi trên toàn quốc.Bản đồ
địa chính thường xuyên được cập nhật các thay đổi hợp pháp của đất đai, có thể cập
nhật hàng ngày hay cập nhật định kỳ theo yêu cầu cụ thể từng nơi.
Tuỳ thuộc vào mức độ và mục đích của công việc mà ta sử dụng các bản đồ
địa hình, địa chính có tỷ lệ khá c nhau. Ví dụ: để lập kế hoạch chung cho mục đích
công trình xây dựng thường dùng loại bản đồ khái quát, nhưng để khảo sát công
trình và thiết kế các công trình thì người ta lại sử dụng cá lại bản đồ địa hình tỷ lệ
bé hơn.
1.2.2 cơ sở toán học của bản đ ồ địa hình
Cơ sở toán học của bản đồ địa hình bao gồm các yếu tố sau:Tỷ lệ, hệ thống
toạ độ, phép chiếu, sự phân mảnh.
a. Tỷ lệ bản đồ.
Theo quy phạm chung bản đồ nước ta dùng dãy tỷ lệ bản đồ như hầu hết các
nước khác trên thế giới bao gồm các loại tỷ lệ sau:
+ Bản đồ tỷ lệ lớn từ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000
+ Bản đồ tỷ lệ chung bình: 1:10000, 1:25000
+ Bản đồ tỷ lệ nhỏ: 1:50000, 1:100000
b. Hệ thống toạ độ bản đồ.
Hiện nay ở nước ta hầu hết các bản đồ được thành lập t heo phép chiếu
Gauss hoặc phép chiếu UTM.
c. Chia mảnh bản đồ.
Đối với bản đồ 1:100000 để chia mảnh. Đối với bản đồ 1:5000, 1:2000 khi
đo vẽ ở khu vực đã có toạ độ điểm nhà nước và diện tích đo vẽ lớn hơn 20km 2thì
chia mảnh theo khung hình chữ nhật lấy bả n đồ 1:100000 làm cơ sở. Còn đối với
khu vực chưa có toạ độ điểm nhà nước và diện tích nhỏ hơn 20 km 2 thì bản đồ địa
hình được chia theo khung hình vuông, ở đây lấy hệ trục toạ độ vuông góc và bản
đồ 1:100000 làm cơ sở. Cụ thể chia mảnh bản đồ 1:100000 thà nh 64 mảnh 1:5000,
chia 1:5000 thành 9 mảnh 1:2000, 1:2000 thành 4 mảnh 1:1000.
1.2.3. nội dung của bản đồ địa hình
18
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
- Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Nói chung bản đồ địa hình có 2 nội dung cơ bản là nội dung mô tả và nội dung
đo đạc.
a. Nội dung mô tả.
Bản đồ địa hình mô tả tất cả các yế u tố cơ bản của địa hình như dáng đất,
thuỷ hệ, các điểm dân cư, các đối tượng công nghiệp, nông nghiệp và văn hoá,
mạng lưới các đường giao thông, lớp phủ thực vật và thổ nhưỡng các đường ranh
giới. Tất cả các đối tượng nói trên được ghi chú đặc trưng chấ t lượng và số lượng
khi sử dụng bản đồ địa hình thì việc định hướng cũng là yếu tố nội dung của bản đồ
địa hình.
- Địa vật định hướng: Đó là những đối tượng khu vực nó cho phép ta xác
định vị trí chính xác trên bản đồ (Ví dụ: toà nhà cao tầng, cột cây, số ...). Các địa vật
định hướng còn có cả một số địa vật không cao so với mặt đất, nhưng rễ ràng nhận
biết (VD: ngã ba đường, các riếng ở ngoài vùng dân cư...).
- Thuỷ hệ: các yếu tố thuỷ hệ được biểu thị tỉ mỉ trên bản đồ địa hình,trên
bản đồ biểu thị các đường bờ biển, bờ hồ, bờ của các dòng sông lớn được vẽ bằng
hai nét. Trên bản đồ biểu thị tất cả các dòng sông có chiều dài từ 1 cm trở lên.
Ngoài ra còn biểu hiện trên kênh đào, mương máng, các nguồn nước tự nhiên và
nhân tạo. Đồng thời còn phải thể hiện các thiết bị thuộc đường thuỷ hệ (VD: các
bến cảng, cầu, trạm thuỷ điện...)
- Các điểm dân cư: là một trong các yếu tố quan trọng nhất của tờ bản
đồ địa hình. Các điểm dân cư được đặc trưng bởi kiểu cư trú, số người và ý nghĩa
hành chính- chính trị của nó. Khi thể hiện các điểm dân cư trên bản đồ thì phải giữ
nguyên những nét đặc trưng của chúng về quy hoạch kiến trúc.
Mạng lưới đường xá giao thông và các đường dây liên lạc trên các bản đồ thì
mạng lưới đường xá được thể hiện tỉ nỉ về khả năng gi ao thông và trạng thái của
đường. Mạng lưới đường xá được thể hiện chi tiết hay khái lược tuỳ thuộc vào tỷ lệ
bản đồ khi thành lập trạng thái của đường. Mạng lưới đường xá được thể hiện chi
tiết hay khái lược tuỳ thuộc vào tỷ lệ bản đồ khi thành lập.
Phủ thực vật và đất: Trên các bản đồ địa hình các loại rừng, bụi cây, vườn
cây, ruộng, đồng cỏ, ranh giới của các khu vực thực phủ và các loại đất thì được
biểu thị bằng các đường chấm, ở diện tích bên trong đường viền thì sẽ được vẽ
19
Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A -K46
nguon tai.lieu . vn
