Đồ án 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 Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K461 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 không 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 giữa 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 chính, 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 tương 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, quy 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 Mô 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K462 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. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K463 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 phương 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 hình các phương pháp thành lập bản đồ. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K464 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. Các phương pháp thành lập bản đồ Đo trực tiếp ngoài thực địa Đo bằng ảnh chụp Biên tập từ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn Phương pháp bàn đạc Phương pháp toàn đạc Đo ảnh đơn Đo ảnh lập thể Phương pháp đo vẽ phối hợp trên nền ảnh nắn quang cơ Phương pháp đo vẽ phối hợp ảnh nắn và kỹ thuật số hoá Phương pháp đo ảnh giải tích Phương pháp đo ảnh số Phương pháp đo ảnh toàn năng và vi phân Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K465 Đo vẽ trực tiếp 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 thuật 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 được 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... Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K466 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 chụp 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: ),,( Dyxf ( 2.1 ) Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K467 Với giá trị được giới hạn trong phạm vi các số nguyên dương, tức là: MaxfDyxf  ),,(0 ( 2.2 ) Trong đó: Maxf : 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:     b g r Dyxr Dyxr Dyxr f ,,( ,,( ,,( ( 2.3 ) Trong đó: bgr DDD ,, : 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 bằng một số nguyên dương nằm giữa.  n1 cột )1( m hàm, tức là: nx 1 và my 1 ( 2.4 ) Toạ độ của điểm ảnh trên ảnh số sẽ được xác định theo: xi ixx  0 yi jyy  0 ( 2.5 ) Với: 1,.....2,1,0  ni 1,.....2,1,0  mj Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K468 yx  , : là khoảng cách lấy mẫu trên hướng x và hướng y, thông thường yx  . Độ xám của ảnh sẽ được lấy mẫu và sắp xếp theo ma trận xám sau :               1,1,10,1 1,0 1,0000 ...... ............... ...... ............... ...... nmimm njjij ni ggg ggg ggg g ( 2.6 ) Trong đó: jig : 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. - Lượng 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K469 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):     n gHgh    1 min   mn ng gh (2.7) Trong đó: n- số điểm của vùng ảnh được khảo sát nmin; nm - giá trị xám nhỏ nhất và giá trị xám lớn nhất Trị trung bình số học của giá trị độ xám g được tính từ biểu đồ cột giá trị xám:    m n ng ghgg min )(. (2.8) Trong đó: h(g) là một hàm được giới hạn trong khoảng o ≤ h(g) ≤ 1 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4610 c) Nội dung thông tin ảnh. Để định lượng nội dung thông tin của ảnh có thể dùng hàm lí thuyết thông tin sau: I = k.log ip 1 = -k.log pi ( 2.9) 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: I = k.ln ip 1 = - ln pi (2.10) 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 trung bình Itb trên điểm ảnh sẽ được xác định bằng hàm sau: Itb g ghghIgh ))(ln().(().( ( 2.11 ) Trong đó, h(g) là tần suất tương đối của giá trị xám của bậc xám tính theo 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4611 Khảo sát thiết kế Chụp ảnh hàng không Đo nối khống chế Tăng dày tam giác ảnh không gian Đo vẽ trên hệ thống xử lý ảnh số Kiểm tra và in bản đồ Đoán đọc điều vẽ hoặc điều vẽ đối soát, thống kê các yếu tố địa chính Quét ảnh Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4612 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 dụng 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 = 30%. 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 trắc 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4613 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: h p bH    max 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 tấm 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4614 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, Diskonmetr. 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 quét. 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 đoạn 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4615 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 trong 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 lx, 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 mới - 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, đo 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4616 thể có những pixel sẽ dịch 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 ảnh 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 ảnh 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4617 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 vai 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. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4618 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 đồ 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 bản 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4619 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 chất 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 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4620 bằng các loại ký hiệu quy ước đặc trưng riêng cho từng loại thực phủ hay đất. Danh giới giữa các loại thực phủ và đất cần được thể hiện chính xác về phương diện đồ hoạ. Thể hiện rõ ràng các chỗ ngoặt có ý nghĩa định hướng. Danh giới phân chia hành chính- chính trị: Ngoài đường biê n giới quốc gia trên bản đồ địa hình còn phải biểu thị các đường địa giới các cấp hành chính. Cụ thể là các bản đồ tỷ lệ 1: 5000 và lớn hơn thì biểu thị từ địa giới xã trở lên, trên bản đồ tỷ lệ 1: 100000 thì không phải biểu thị địa giới xã. Các đường danh giới phân chia hành chính- chính trị đòi hỏi phải thể hiện rõ ràng chính xác. b, Nội dung đo đạc Dáng đất trên bản đồ địa hình được biểu thị bằng các đường biên độ, các yếu tố dáng đất mà bản đồ địa hình không biểu thị được thì được biểu thị bằng các ký hiệu riêng (ví dụ:vách đứng...). Ngoài ra trên bản đồ địa hình còn ghi chú độ cao. Trước khi vẽ dáng đất phải xác định rõ các đặc điểm chung, riêng các dáng địa hình đặc trưng cơ bản của nó. Bản đồ địa hình là hình chiếu trục giao của bề mặt thực địa l à mặt phẳng tronghệ toạ độ xác định. 1.2.4. nội dung của bản đồ địa chính Bản đồ địa chính là tài liệu quan trọng trong bộ hồ sơ địa chính vì vậy trên bản đồ cần thể hiện chính xác các yếu tố đáp ứng đầy đủ độ chính xác cho công tác quản lý đất đai. a , Điểm khống chế toạ độ và độ cao Trên bản đồ cần thể hiện đầy đủ các điểm khống chế toạ độ và độ cao nhà nước các cấp. Lưới toạ độ địa chính cấp 1 và cấp 2 các điểm khống chế đo vẽ chôn mốc để sử dụng lâu dài. Đây là yếu tố dạng điểm cần thể hiện chính xác đ ến 0,1 mm trên bản đồ. b. Địa giới hành chính các cấp Cần thể hiện đường biên quốc gia địa giới hành chính các cấp tỉnh, huyện, xã, cấp hành chính, các điểm ngoặt và các đường địa giới. Khi đường địa giới cấp thấp trùng với đường địa giới cấp cao thì biể u diễn đường địa giới cấp cao hơn. Các đường địa giới phải phf hợp với hồ sơ địa chính đang được sử dụng lưu trữ trong cơ quan nhà nước. c. Ranh giới thửa đất Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4621 Thửa đất là yếu tố cơ bản của yếu tố địa chính. Ranh giới địa chính được thể hiện trên bản dồ bằng viền khép kín dạng đường gấp khúc hay dạng đường cong. Để xác định chính xác vị trí thửa đất cần đo vẽ các đường cần đo vẽ các điểm đặc trưng trên đường ranh giới của nó như điểm góc thửa, điểm ngoặt, điểm cong trên đường biên. Đối với mỗi thửa đất trên bản đồ cũng phải thể hiện đầy đủ 3 yếu tố số thửa, diện tích thửa và phân loại theo mục đích sử dụng. d. Loại đất Phân loại đầy đủ và thể hiện 5 loại đất chính đất lâm nghiệp, đất nông nghiệp, đất chuyên dùng, đất ở và đất chưa sử dụng. e. Các công trình xây dựng trên đất và đất chưa sử dụng Khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn vùng đất thổ cư, đặc biệt là khu đo thị thì trên bản đồ phải thể hiện rõ ràng ranh giới các công trình xây dựng cố định như nhà ở, nhà máy, khu quy hoạch. Trên vị trí từng công trình cụ th ể cũng thể hiện rõ tính chất từng công trình như, nhà lá, nhà ghạch, nhà bê tông, nhà nhiều tầng ...Trên đó cũng nói được ranh giới giữa các khu dân cư với phần đất của các doanh nghiệp, các đơn vị doanh trại quân đội các tổ chức xã hội, vùng đất chưa sử d ụng còn trống hay đất dùng trong nông nghiệp. f. Giao thông Trên bản đồ cũng thể hiện tất cả loại đường, đường sắt, đường bộ, đường trong làng, đường ngoài đồng, đường phố, ngõ phố...Đo vẽ chính xác vị trí tâm đường, mặt đường chỉ giới đường, các công t rình cầu cống trên đường và tính chất con đường, đường nhựa, đường bê tông, đường gạch, đường đất. Giới hạn thể hiện giao thông là chân đường, đường có độ rộng lớn hơn 0.5 mm trên bản đồ thì phải vẽ 2 nét, nếu độ rộng nhỏ hơn thì vẽ 1 nét và ghi chú độ rộn g g. Mạng lưới thuỷ văn Thể hiện đầy đủ hệ thống sông ngòi, kênh mương,ao hồ... Đô vẽ theo mực nước cao nhất tại thời điểm đo vẽ độ rộng kênh mương trên bản đồ lớn hơn 0.5mm thì phải vẽ 2 nét nếu nhỏ hơn 0.5 thì vẽ 1 nét theo tim đường của nó. Sông ngòi, kênh mương phải thể hiện được hướng và chiều của dòng nước chảy và ghi chú tên riêng. h. Dáng đất Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4622 Khi đo vẽ bản đồ ở những vùng đặc biệt phải thể hiện dáng đất bằng các đường đồng mức hoặc ghi chú độ cao. g. Địa vật và mốc giới quy hoạch Bản đồ địa chính phải thể hiện được các địa vật định hướng và đầy đủ các mốc giới quy hoạch, hành lang an toàn giao thông, hành lang bảo vệ đường điện cao thế, bảo vệ đê điều. 1.2.5 yêu cầu về độ chính xác của bản đồ địa hình Yêu cầu cao nhất và yếu tố đặc trưng quan trọ ng nhất của một tờ bản đồ là độ chính xác trong đo vẽ địa hình, địa vật. Nếu độ chính xác của bản đồ qúa thấp thì không đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Ngược lại, nếu yêu cầu độ chính xác quá cao thì gây khó khăn cho công tác đo vẽ và tăng giá thàn h sản phẩm. Người ta thường đánh giá độ chính xác vị trí mặt phẳng và độ cao các điểm khống chế trắc địa, độ chính xác mặt phẳng của các điểm địa vật và cuối cùng là biểu diễn địa hình bằng các đường đồng mức. Độ chính xác khi xây dựng lưới khống chế trắc địa thường được đặc trưng bởi sai số trung phương vị trí điểm của chúng so với điểm khống chế trắc địa gần nhất. Người ta quy định sai số này không vượt quá 0.5mm trên bản đồ với các địa vật rõ nét và 0,7mm trên bản đồ với các địa vật có đường biên không rõ nét. Độ cao điểm bất kỳ trên bản đồ sẽ được tính ra từ độ cao cácđường đồng mức không vượt quá 1/3 khoảng cao đều ở vùng có độ dốc dưới 6 0 và không vượt quá 1/2 khoảng cao đều ở vùng có độ dốc lớn hơn. Diện tích thửa đất được đo vẽ chính xác đến m2 trên thực địa, khu vực đô thị cần tính đến 0.1m2. Diện tích thửa đất cần được tính lại hai lần, độ chênh kết quả tính diện tích phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ. Trong quy phạm quy định sai số cho phép là. Pgh=0.0004MP Trong đó : M là mẫu số tỷ lệ bản đồ P là diện tích thửa ruộng tính bằng m2 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4623 1.2.6 quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình địa chính bằng ảnh hàng không 2.1 quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh hà ng không 2.1.1. sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bàng ảnh hàng không Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4624 Bay chụp Đo nối không chế ảnh Quét phim Tạo project Tăng dày Điều vẽ ngoại nghiệp Nắn ảnh Số hoá 2D Tạo DTM Nắn ảnh Số hoá 2D Số hoá 3D Biên tập bản đồ gốc In và giao nộp sản phẩm Điều vẽ ngoại nghiệp Vùng đồi núi Vùng bằng phẳng Hình vẽ: Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh hàng không Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4625 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4626 1.4 công nghệ thành lập bản đồ địa hình Khảo sát thiết kế Đặt dấu mốc (nếu cần) Chụp ảnh hàng không Đo nối khống chế ngoại nghiệp ảnh hàng không Quét phim Tăng dàyKhống chế ảnh Đo vẽ chi tiết1 số địa vật trên mô hình lập thể Định hướng mô hình Mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình Nội suy đường bình độ tự động Mô hình số DTM/DEM Chỉnh sủa, biên tập Nắn ảnh số Biên tập Bình đồ ảnh trực giao Số hóa chi tiết địa vật In – Lưu trữ Đoán đọc điềuvẽ Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4627 Công tác đo vẽ bản đồ địa hình là một nhu cầu thiết yếu và nó đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong nghành trắc địa bản đồ và các nghành khác có liên quan. Bản đồ địa hình không những có vai trò quan trọng trong đời sống xã hội, phục vụ cho sản xuất, nghiên cứu khoa học và an ninh quốc phòng mà nó còn là cơ sở dựa vào đó để thành lập bản đồ chuyên đề. Bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ của bề mặt trái đất trong phép chiếu trực giao mà trên đó nó diễn đạt toàn bộ các đối tượng, hiện tượng có thực trên bề mặt trái đất với mức độ sơ lược hay chi tiết tuỳ thuộc vào mục đích và tỷ lệ bản đồ mà ta cần lập. Nội dung của bản đồ địa hình là thể hiện các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội của bề mặt trái đất. Cơ sở toán học bao gồm : tỷ lệ bản đồ, mạng lưới cơ sở trắc địa (lưới mặt bằng, lưới độ cao) phép chiếu bản đồ và hệ thống chia mảnh đánh số thứ tự trên tờ bản đồ. Đối với nước ta hiện nay phép chiếu được sử dụng để thành lập bản đồ là phép chiếu Gauss - Kruger, UTM. Bản đồ địa hình là một loại bản đồ mang tính chất đặc biệt quan trọng, nó có yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác cũng như phương thức thể hiện nội dung. Công nghệ thành lập bản đồ địa hình phải trải qua nhiều công đoạn với yêu cầu chặt chẽ về lý luận và thao tác. DO vậy, để đánh giá hết những khả năng, hạn chế và xu hướng phát triển của công nghệ thành lập bản đồ số, tác giả trình bày quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo ảnh số. Quy trình gồm các công đoạn truyền thống và thao tác đặc trưng như sau. 1.4.1. Khảo sát thiết kế Thu nhập các số liệu tài liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý kinh tế, nắm bắt yêu cầu nhiêm vụ và khả năng kỹ thuật. Lập luận chứng kinh tế đưa ra các Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4628 phương pháp thưc hiện, lịch tến hành nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuậ t tính kinh tế và khả năng thực thi. 1.4.2. Chụp ảnh hàng không Đây là công đoạn đầu tiên có ý nghĩa lớn về kinh tế kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Dựa vào độ chính xác, tỷ lệ bản đồ cần thành lập, các yếu tố địa hình khu chụp, các thiêt bị xử lý tiến hành lựa chọn thiết bị chụp ảnh, xác định chiều cao bay chụp, phương thức bay chụp nhằm bảo đảm cho ra những tấm ảnh cho ra những tấm ảnh có chất lượng cao nhất. Độ cao bay chụp có thể xác định theo công thức: h p bH    max (4.1) Về thiết bị chụp ảnh cần lựa chọn có tiêu cự được xác định theo công thức sau: f = am H max (4.2) Hmax - Chênh cao địa hình lớn nhất khu chụp. p - Sai số thị sai ngang. b - Đường đáy ảnh h -Sai số xác định độ cao ma - Mẫu số tỷ lệ ảnh. Ngày nay với các tiến bộ của công nghệ GPS trong dẫn đường bay chụp(đạo hàng), đặc biệt là kỹ thuật định vị GPS động cho phép xác định tọa độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh, đã tạo điều kiện nâng cao chất lượng kỹ thuật bay chụp. Cùng với chất lượng của hệ thống quang học, hóa ảnh của may chụp và phim được nâng cao. Cho ra những tấm ảnh chất lượng cao, phát huy độ chính xác cho các công đoạn xử lý sau này, giảm nhẹ công sức cho con người, giá thành đáng kể. 1.4.4 Tăng dày khống chế ảnh Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4629 Từ các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đã có trên ảnh, kết hợp với chọn điểm, chích điểm, chuyển điểm tọa độ ảnh và bình sai khối tam giác ảnh không gian. Xác định được tọa độ và độ cao của các điểm tăng dày. Đảm bảo mỗi mô hình có ít nhất 3 điểm khống chế đạt độ chính xác phục vụ công tác định hướng tuyệt đối. Sai số vị trí mặt phẳng của các điểm khống chế tăng dày ít nhất phải đạt được là 0,1mm. MBĐ, còn sai số về độ cao phải bé hơn hoặc bằng 1/5 khoảng cách đều ( bất kể vùng bằng phẳng hay vùng núi cao). Các p hương pháp tăng dày giải tích hiện nay hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu đó. Công tác chính chuyển điểm thực hiện trên các máy chích chuyển điểm chính xác như PT-2,PUG-4,… Công tác đo tọa độ bằng các máy đo giải tích độ chính xác cao như PLANICOMP33, STEKOMET, DISKOMETR… Bình sai khối tự động bằng các phần mềm cho kết quả nhanh chóng như ABT – MP- 76…Hơn nữa, nếu xác định được tọa độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh bằng công nghệ GPS động thì sau khi cải chính số hiệu chỉnh lệch tâm chụp như một trị đo trắc địa bổ trợ, áp dụng vào bài toán bình sai tăng dày, giảm thiểu số điểm khống chế ngoại nghiệp, phát hiện sai số thô và hạn chế sự tích lũy của sai số hệ thống. Chương trình bình sai PATB – GPS là một điển hình. 1.4.5. Đoán đọc - điều vẽ ảnh Phương pháp xác định chính xác về định tính và định lượng của các yếu tố nội dung mô tả cần thể hiện trên bản đồ có trên ảnh. Có 2 phương pháp đoán đọc điều vẽ đó là phương pháp đoán đọc điều vẽ ảnh ở trong phòng và phương pháp điều vẽ ảnh ở ngoài thực địa. Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm riêng. Để phát huy ưu điểm và hạn chế hay loại bỏ nhược điểm của mỗi phương pháp, trong sản xuất thường kết hợp cả hai phương pháp trên gọi là phương pháp kết hợp. Phương pháp này gồm cả hai công tác kế tiếp nhau, bổ s ung cho nhau: 1.4.5.1. Công tác đoán đọc ảnh trong phòng Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4630 Xác định các yếu tố địa vật dựa vào ảnh chụp của chúng trên cơ sở hiểu biết về quy luật tạo hình và quy luật phân bố ( các chuẩn đoán đọc). Hơn nữa có thể kết hợp với các tư liệu có ý nghĩa trắc địa bản đồ, các bộ ảnh mẫu để trợ giúp giải đoán. 1.4.5.2. Công tác điều vẽ ảnh ngoài thực địa Mang tấm ảnh trực tiếp ra ngoài thực địa để điều vẽ bổ sung các yếu tố không giải đoán được và không thể hiện trên ảnh, các yếu tố mới xuất hiện. Biểu diễn kết quả đoán đọc - điều vẽ ảnh phải tuân thủ theo các kí hiệu của quy định , quy phạm hiên hành. Cần lưu ý đến việc lấy bỏ, tránh bỏ sót và thống nhất trên toàn bộ khu đo. 1.4.6. Quét ảnh Công đoạn đầu tiên tạo tiền đề cho xử lý số. Quá trình rời rạc hóa, lượng tử hóa dữ liệu liên tục của ảnh tương tự để chuyển sang quản lý và xử lý số tấm ảnh số. Một điều tối quan trọng của công đoạn này là lựa chọn độ phân giảt quét ảnh. Độ phân giải cao thì lượng thông tin trên ảnh phong phú, chiếm bộ nhớ máy tính lớn dẫn đến tốc độ xử lý giảm. Độ phân giải thấp thì lượng thông tin có thể bị mất mát nhiều dẫn đến độ chính xác của sản phẩm giảm. Lựa chọn độ phân giải hợp lý đảm bảo yêu cầu đề ra là một vấn đề quan trọng vừa có tính kỹ thuật vừa có tính kinh tế. Độ phân giải quét ảnh có thể lựa chọn một số chuẩn sau đây: - Độ chính xác của các sản phẩm làm ra - Tỷ lệ ảnh, tỷ lệ bản đồ cần thành lập - Độ phân biệt của ảnh gốc. Đối với bản đồ địa hình, việc lựa chọn phân giải thường chú trọng đến độ chính xác đo vẽ dáng đất, tức là phải thỏa mãn độ chính xác đo cao. Còn yếu tố mặt bằng thì dễ dàng thỏa mãn khi đã đạt yêu cầu về độ cao. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4631 Có thể xuất phát từ công thức: mh = ± pmb H  ( 4.3 ) Trong đó: mh- hạn sai cho phép của đối tượng đo, trên thực tế m h có thể là hạn sai về độ cao của điểm tăng dày hoặc của bản đồ cần thành lập pm - sai số liên quan đến thiết bị đo và chất lượng phim ảnh cụ thể liên quan đến kích thước của pixel pm H- độ cao bay chụp pm b- đường đáy ảnh Rõ r àng ta cần phải dựa vào pm , bởi vì trong đo ảnh số chất lượng của ảnh số chính là độ phân giải hay kích cỡ pixel của ảnh số. ảnh sau khi quét được ghi vào đĩa CD hoặ c truyền qua mạng nội bộ để nhập vào trạm xử lý ảnh số. 1.4.7. Đo vẽ trên trạm ảnh số Định hướng trong. Định hướng tương đối. Định hướng tuyệt đối. 1.4.7.1.Mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình Công tác đo vẽ mô tả bề mặt địa hình được tiến hành bằng cá ch số hóa các yếu tố đặc trưng của địa hình trên nền là mô hình lập thể đã được định hướng, phục vụ thành lập mô hình số địa hình. Công tác này có sự trợ giúp của phần mềm MGETerainAnalyst định nhgiã và phân loại sẵn các đói tượng trưng tham gia vào xây dựng mô hình số địa hình. Chúng gồm các loại sau: a. Các đối tượng dạng điểm Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4632 + Chechk points: Là những điểm mà tọa độ độ cao của chúng được đo dạc chính xác và được dùng để đối chiếu xác định độ chính xác của mô hình số địa hình. + SpotHeights: Là các điểm độ cao được xác định từ công tác đo ngoại nghiệp b. Các đối tượng dạng đường + Brecklines: Là đường tạo ra bởi tập hợp các điểm nghi nhận những thay đổi đột biến của bề mặt địa hình. Ví dụ như các đường gờ của các hào rãnh, các vách đứng… +Ridge lines: Là đường phân thủy, thể hiện các sống núi hoặc các điểm ghi nhận sự đột biến của bề mặt địa hình. Tất cả các điểm nằm trên đường này có độ cao hơn các đểm nằm về hai phía của đường đó. + Drainge: Là đường tụ thủy, đi theo đáy của các khe, rãnh, suối. Tất cả các điểm nằm trên đường này đều có độ cao thấp hơn các điểm này đều có độ cao thấp hơn các điểm nằm về hai phía của đường đó. c. Các đối tượng dạng vùng +CollectionBoudary: là đường bao được chọn chỉ ra phạm vi giới hạn của mô hình cần xây dựng. +Planes: là những vùng mà tại đó giá trị độ cao không thay đổi. Ví dụ như khu vực hồ, ao, sông rộng… +Obscured Areas: Là vùng không thể đo, số hóa được độ cao một cách chính xác vì hình ảnh bị che khuất. Ví dụ như khu vực bị bao phủ bởi cây cối dày đặc, vùng bị mây che lấp, vùng bóng núi… Để đo vẽ mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình được chính xác, đòi hỏi tác nghiệp viên phải có khả năng quan sát lập thể tốt , giàu kinh nghiệp về kiến thức địa mạo. Các yếu tố được mô tả là các tham số đầu vào cho chương trình tạo DTM tự động ISMT.DTM được ta có độ chính xác hoàn toàn phụ toàn phụ thuộc vào mô tả địa hình có độ chính xác và chi tiết hay không. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4633 1.4.7.2.Thành lập mô hình số địa hình Dựa vào kết quả mô tả bề mặt địa hình, mô hình số địa được tạo ra một cách tự động bằng phần mềm ImageStation Match – T (ISMT). Các điểmDTM được chon theo mang lưới ô vuông(GRID)hay mạng lưới tam giác(TIN) tùy chọn được gọi là các điểm nút. Phương pháp tạo DTM tự động cho tốc độ nhanh chóng (trong khoảng 25- 30 phút ISMT tạo ra khoảng hơn 30.000 điểm DTM). Tuy nhiên để phản ánh được chính xác bề mặt địa hình nên biểu thị các điểm DTM và chỉnh sửa những điểm cần thiết để được một DTM chất lượng cao. 1.4.7.3. Biểu diễn đường bình độ tự động Đặt khoảng cao đều giữa các đường bình độ. Các đường bình độ được nội suy và làm trơn theo các thuật toán sau đây: - Douglas- Peuker: làm trơn bằng cách loại bỏ những điểm thừa. Cơ sở của thuật toán này là một điểm nằm giữa hai điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đường vuông góc hạ từ điểm nằm gữa hai điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đường vuông góc hạ từ điểm đó đến đường thẳng nối hai điểm còn lại nhỏ hơn một giá trị cho trước. - Weighted Averager: làm trơn bình độ bằng cách xác định vị trí của điểm tạo nên đường bình độ đó thông qua giá trị trung bì nh của chính nó với các điểm lân cận. - Parametric Fiting: làm trơn bằng cách xác định một đường cong đi qua các điểm thuộc đường bình độ sao cho sự sai khai khác là ít nhất - Rounded Corners: làm trơn các đường bình độ bằng cách loại bỏ các góc nhọn 1.4.7.4. Chỉnh sửa đường bình độ Các đường bình độ được hiển thị trực tiếp trên mô hình lập thể. Lúc này dữ liệu Raster và Vector được hiển thị trong cùng một môt trường, ta có thể quan sát trực quan các đường độ bám trên bề mặt địa hình. Tiến hành chỉnh sử a các đường bình độ đi qua lòng sông, lòng hồ, các đường chưa bám bề mặt địa hình. Kết hợp Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4634 với tài liệu điều vẽ, chỉnh sửa các đường bình độ đi trên ngọn cây thuộc khu vực dày đặc thực phủ. Nếu không có chiều cao cây do tài liệu điều vễ cung cấp có thể dựa vào mô hình lập thể đo trực tiếp chiều cao cây ở những chỗ đất trống. Đưa tiêu đo vào gốc cây đọc độ cao sau đó đưa tiêu đo bám ngọn cây đọc độ cao, trừ đi cho nhau ta được chiều cao cây. Hiệu chỉnh vào độ cao đường bình độ đó. Sau khi đã chỉnh xong, ta đã có các yếu tố dáng đất của bản đồ. 1.4.7.5. Nắn ảnh số – thành lập bình đồ ảnh trực giao Bình đồ ảnh trực giao là một sản phẩm đặc trưng của công nghệ số xử lý ảnh số. Để có được bình đồ ảnh trực giao cần tiến hành các công đoạn sau: - Nắn ảnh số: Kết hợp với số liệu độ cao của mô hình, tiến hành nắn ảnh cho từng pixel riêng biệt. Ngoài ra các pixel còn được xác định lại giá trị độ xám theo một trong ba phương pháp nội suy: Người láng giềng gần nhất, nội suy song tuyến và nội suy theo phương pháp xoắn bậ c 3. Nên chọn phương pháp xoắn bậc 3 bởi vì phương pháp này cho kết quả tốt nhất mặc dù đòi hỏi nhiều phép tính toán. - Ghép ảnh: Tiến hành điều chỉnh độ tương phản giữa các tấm ảnh trong toàn bộ khu chụp hợp. Sau đó dựa trên các phần mềm tương ứng thực hiện ghép các tấm ảnh với nhau. - Cắt ảnh: Dựa vào tọa độ khung lưới chiếu bản đồ cần thành lập tiến hành cắt ảnh theo khung bản đồ. Kết thúc công việc này ta đã tạo ra được bình đồ ảnh trực giao. 1.4.7.6. Số hóa chi tiết địa vật trên máy PC Bởi vì bình đồ ảnh trực giao có chất lượng như bản đồ nên có thể đo đạc chính xác vị trí mặt phẳng mà không cần nhìn lập thể. Hơn nữa để tăng hiệu suất làm việc kết hợp với trạm xử lý ảnh số, có thể xuất các file bình đồ ảnh trực giao ra các máy PC để số hóa địa vật. Công tác này có sự trợ giúp của kết quả đoán đọc điều vẽ ảnh,tiến hành số hóa các chi tiết địa vật, các lớp nội dung bản đồ: Mạng lưới giao thông, dân cư, ranh giới hành chính, thủy hệ, thực vật, địa hình, cơ sở. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4635 1.4.7.7. Biên tập trên máy PC Đây là công tác hoàn thiện cuối cùng trước khi giao nộp sản phẩm. Tiến hành ghép các yếu tố địa hình và địa vật vào cùng một môi trường chỉnh sửa các đường bình độ cắt qua đương xá, nhà cửa… gắn tên thuộc tính cho ácc lơp địa vật: Tên sông, hồ ao, tên khu hành chính, độ cao các đường bình độ, lên các ký hiệu bản đồ theo đúng quy định của quy phạm. Trên đây là toàn bộ quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo ảnh số. Xử lý ảnh số trên trạm đo ảnh số cho ra các sản phẩm đặc trưng như: Mô hình số địa hình, bình dồ ảnh trực giao, bản đồ số,… 2.1.2. Đặc điểm phạm vi ứng dụng của phương pháp đo vẽ bằng ảnh hàng không. Bản đồ là hình chiếu thu nhỏ một phần bề mặt trái đất trong đó các đối tượng tự nheien được chọn lọc và biểu thị trên bản đồ. Bản đồ là một sản phẩm có nhiều loại và được ứng dụng vào các mục đích khác nhau. Ví dụ như, bản đồ dùng để khảo sát, thiết kế, thi công các công trình, dùng trong các lĩnh vực kinh tế và bảo vệ an ninh quốc phòng. Bản đồ địa chính dùng quy hoạch đất đai, làm tài liệu xác định quyền sử dụng đất. Bản đồ địa giới hành chính là bản đồ mang tính xác định ranh giới hành chính của các đơn vị hành chính trong nc. Ngoài ra còn nhiều loại bản đồ chuyên ngành, chuyên đề như bản đồ rừng núi, bản đồ giao thông... phục vụ cho từng đối tượng nghiên cứu cụ thể, cho các ngành khoa học, kinh tế xã hội khác nhau. Phương pháp đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không là phương pháp đã dần được phổ biến và được áp dụng rộng rãi trong công tác thành lập bản đồ địa hình, địa chính các loại tỷ lệ nhỏ, tỷ lệ vừa, tỷ lệ lớn và tỷ lệ cực lớn ở nc ta. Phương pháp đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không là phương pháp đo gián tiếp các đối tượng thông qua hình ảnh của đối tượng được ghi lại trên bề mặt của vật liệu cảm quan, Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4636 trên phim chụp, giấy ảnh hay các thông tin của đối tượng mà ta nhìn thấy được. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp là khôi phục lại các chùm tia chiếu trong quá trình chụp ảnh, thông qua phép chiếu xuyên tâm. Ưu điểm: Nổi bật của phương pháp là nội dung phản ánh trung thực, khách quan, chi tiết thông tin thu nhận được nhanh chóng chính xác với khối lượng khổng lồ, trên ảnh có thể nhận biết các địa vật với độ chính xác thoả mãn yêu cầu của bản đồ cần lập. Do phần lớn khối lượng công việc làm trong phòng nên không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh như thời tiết địa hình. Với phương pháp này người ta không chỉ xác định hình, dạng kích thước vị trí của đối tượng cần đo mà dựa vào hình ảnh của đối tượng trên ảnh mà còn có thể nghiên cứu tất cả các đối tượng đó dù khó khăn nhất. Phương pháp đo vẽ bằng ảnh hàng không có quy trình công nghệ đo vẽ đơn giản khả năng tự động hoá cao. Trong quá trình đo vẽ nếu ứng dụng các phương pháp đo vẽ, nắn ảnh số thì bản đồ số cần thành lập có thể được hình thành trên cơ sở quét ảnh và nắn ảnh số. Nhược điểm: Thiết bị đo đạc cồng kềnh, máy móc trang thiết bị hiện đại đắt tiền, thông tin thu được trên phim ảnh hay giấy ảnh không còn đạt được độ chính xac về vị trí toạ độ, hình dạng kích thước do nhiều nguyên nhân gây ra. Trong đó ảnh hưởng lớn nhất là quy luật ch iếu hình, sai số quang học, biến dạng của vật liệu ảnh. Mức độ chi tiết và khả năng đo đạc của hình ảnh còn phụ thuộc vào điều kiện và phương thức chụp ảnh, thiết bị máy móc chụp ảnh. Công việc đo vẽ bản đồ trên diện tích rộng lớn để hoàn thành theo phươn g pháp truyền thống thì phải dựa vào số liệu đo thực địa, khó mà đảm bảo độ chính xác, mật độ điểm đo trực tiếp lớn. Do vậy, mất nhiều thời gian làm việc ngoài trời, bị ảnh hưởng của thời tiết... Năng suất lao động hiệu quả công việc không cao, hạn chế khả năng ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào công nghệ đo vẽ và không kịp thời đáp ứng cho công tác nghiên cứu và sản xuất. Do đó, phương pháp đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không đã ra đời, đáp ứng yêu cầu đặt ra, đảm bảo Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4637 độ chính xác, rút ngắn thời gian làm việc. Thông qua các phương pháp xử lý ảnh, nắn ảnh nhằm khôi phục lại hình ảnh, vị trí, hình dạng của đối tượng chụp ta có thể đo vẽ bản đồ chính xác, phục vụ cho công tác liên quan. 2.1.3. Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phương pháp phối hợp Đặc điểm chung của phương pháp là lấy ảnh nắn (tức là đã xử lý sai số vị trí điểm đo ảnh nghiêng gây ra) làm nền để xác định vị trí mặt phẳng của các nội dung địa vật của bản đồ. Trong phương pháp này nội dung của bản đồ vẽ được đo bằng phương pháp đo trắc địa ngoại nghiệp. Đây là quy trình sử dụng ảnh nắn đơn của các ảnh hàng không làm tư liệu cho công tác điều vẽ và đo ngoại nghiệp. Do vậy, có thể tiến hành đồng thời nhiều tổ công tác cho một khu đo của tờ bản đồ. Tuy nhiên, hải có kế hoạch làm việc cụ thể cho từng nhóm tổ trong quá trình làm việc. Quy trình công nghệ này phù hợp cho vùng đo vẽ bằng phẳng có độ dốc chênh cao địa hình không lớn nhằm bảo đảm cho so sánh vị trí điểm đo độ lồi lõm địa hình gây ra không vượt quá hạn sai cho phép. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ đo ảnh, đo ảnh đơn đã là phương pháp chủ yếu để thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000, 1:2000 vùng bằng phẳng hay bản đồ tỷ lệ 1:10.000 vùng trungdu. Công việc thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo vẽ phối hợp có thể tiến hành như thành lập bản đồ địa hình nhưng chú ý một số đặc điểm sau đây. 1. Bản đồ địa chính có yêu cầu nội dung địa vật ao hơn so với bản đồ địa hình cùng tỷ lệ. 2. Công tác điều vẽ ngoại nghiệp được đặc biệt chú ý làm tốt công việc đối soát và thể hiện đầy đủ bờ vùng, bờ thửa các hiện trạng sử dụng đất trên bản đồ. 3. Thành lập bản đồ số địa chính trên cơ sở số hoá bản đồ ảnh là công nghệ tiên tiến đang được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả kinh tế cao, vừa đảm bảo độ chính xác lại thuận lợi cho việc khaithác và quản lý dữ liệu. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4638 Quy trình công nghệ thành lapạ bản đồ bằng ảnh nắn Bảng 2-2: Quy trình côn nghệ thành lập bản đồ bằng ảnh nắn Công tác bay chụp ảnh hàng không Công tác đo nối khống chế ảnh Công tác tăng dày khống chế ảnh Công tác nắn ảnh Công tác điều vẽ và đo vẽ ngoại nghiệp Thành lập bản đồ ảnh Kiểm tra thanh vẽ và chế in bản đồ Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4639 2.2.Vị trí của công tác đo vẽ mô hình lập thẻ Trong quy trình công nghệ 2.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phương pháp đo vẽ ảnh lập thể trên máy đo ảnh toàn năng. Đặc điểm: Quy trình là sử dụng các tấm ảnh hàng không làm tư liệu, quá trình đo ảnh được thực hiẹn theo phương pháp nhìn lập thể và quá trình thành l ập được liên kết với nhau thành một tập hợp các hoạt động được thể hiện trên máy, cho phép dựng lại mô hình học của đối tượng chụp. Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ vẽ trên máy toàn năng Bảng 2-3: Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ vẽ trên máy toàn năng Công tác bay chụp hay tư liệu ảnh hàng không đã có Công tác đo nối khống chế ảnh Công tác tăng dày khống chế ảnh Đo vẽ trên máy toàn năng Biên tập bản đồ gốc Công tác đoán đọc điều vẽ Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4640 Đây là phương pháp mà nội dung chủ yếu được thể hiện trên Diamat. Nếu nối máy với bộ ghi số và số hoá tự động thì có thẻ lưu giữ số liệu và vẽ bản đồ trên Ploter rất thuận lợi cho việc lập bản đồ số và tự động hoá việc đánh số thửa, tính diện tích. 2.2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phương pháp đo ảnh lập thể trên máy đo ảnh giải tích. Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng đo vẽ trên máy giải tích Bảng 2-4: Quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng đo vẽ trên máy giả i tích Với phương pháp này số liệu đo cũng được tự động ghi lại tính ra toạ độ điểm địa vật.... 2.2.3. Nội dung quy trình công nghệ đo vẽ a. Chụp ảnh hành không Công tác bay chụp hay tư liệu ảnh hàng không đã có Công tác đo nối khống chế ảnh Công tác tăng dày khống chế ảnh Đo vẽ trên máy giải tích Biên tập bản đồ Công tác đoán đọcđiều vẽ Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4641 Công tác này có ý nghĩa to lớn ảnh hưởng đến chất lượng, độ chính xác của tờ bản đồ và tính kinh tế. Chất lượng phim ảnh cũng hết sức quan trọng, nó quyết định chất lượng hiệu quả các công đonạ sau nó. Khi thiết kế chiều cao bay chụp cần chọn độ cao bay chụp cho phép lớn nhất vừa giảm nhỏ ảnh hưởng của độ chênh cao địa hình với sai số xê dịch vị trí điểm ảnh tức là: H < h p b    (2.1) Trongđó: b - Đường đáy ảnh h: - Sai số trung bình cho phép khi xác định độ cao điểm ghi chú trên bản đồ. P - Sai số trung bình độ chênh sai ngang. Tiêu cự máy chụp ảnh được xác định theo công thức. f = pm ph . . (2.2) m - tỷ lệ ảnh P - kích thước tấm ảnh h - độ chênh cao địa hình Tuỳ thuộc vào điều kiện của vùng đồng bằng hay vùng đồi núi cao có địa hình lồi lõm đột biến nhiều mà người ta chọn tiêu cự ngắm trung bình hay là dài . Trong quá trình bay chụp người ta phải xác định tỷ lệ bay chụp sao cho có hiệu quả kinh tế lớn nhất mà vẫn đảm bảo khả năng nhận biết địa hình, địa vật tốt nhất. Thông thường tỷ lệ ảnh và tỷ lệ bản đồ thay đổi từ 1,5 đến 10 lần còn tuỳ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần thành lập, ảnh chụp có độ phủ 60 x 30% với vùng đồi núi có độ chênh cao địa hình không lớn. Đối với vùng núi cao phải tăng độ phủ lên theo độ phức tạp của địa hình đến 80 x 30%. Hiện nay với công nghệ hiện đại, cùng với sự ra đời của hệ thống định vị toàn cầu GPS nó là hệ thống thu nhận thông tin thông qua các tín hiệu vệ tinh theo quỹ đạo nhất định. Dùng công nghệ GPS có ưu điểm nổi bật khi thiết kế tuyến bay Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4642 chụp là đảm bảo tuyến bay gần đúng với thiết kế kỹ thuật bay chụp, giữ tuyến bay thẳng có độ phủ chính xác cho hai tấm ảnh trên dải bay. Hiện nay nước ta đang sử dụng 2 phương pháp định vị GPS là: Định vị tuyệt đối và định vị tương đối: b. Đo nối khống chế ảnh 1.4.3. Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là cơ sở trực tiếp xác định tọa tộ và độ cao của các điểm tăng dày phục vụ cho công tác định hướng mô hình. Nó phải thỏa mãn một số yêu cầu sau. - Độ chính xác phải cao hơn độ chính xác điểm tăng dày ít nhất một cấp. - Số lượng và vị trí điểm bố trí linh hoạt theo y êu cầu của độ chính xác điểm tăng dày và phương pháp tăng dày. - Công tác đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp được thực hiện bằng các phương pháp giao hội kinh đển hoặc các máy GPS với chế độ đo tĩnh đo tương đối, cho kết quả độ chính xác rất cao và nhanh chóng dư sức thỏa mãn yêu cầu đề ra. Đồ hình bố trí điểm đo nối phụ thuộc vào điều kiện cụ thể, nhất định là phụ thuộc vào phương pháp tăng dày bàng TGAKG. 1.4.5.1. Công tác đoán đọc ảnh trong phòng Xác định các yếu tố địa vật dựa vào ảnh chụp của chúng trên cơ sở hiểu biết về quy luật tạo hình và quy luật phân bố ( các chuẩn đoán đọc). Hơn nữa có thể kết hợp với các tư liệu có ý nghĩa trắc địa bản đồ, các bộ ảnh mẫu để trợ giúp giải đoán. 1.4.5.2. Công tác điều vẽ ảnh ngoài thực địa Mang tấm ảnh trực tiếp ra ngoài thực địa để điều vẽ bổ sung các yếu tố không giải đoán được và không thể hiện trên ảnh, các yếu tố mới xuất hiện. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4643 Biểu diễn kết quả đoán đọc - điều vẽ ảnh phải tuân thủ theo các kí hiệu của quy định , quy phạm hiên hành. Cần lưu ý đến việc lấy bỏ, tránh bỏ sót và thống nhất trên toàn bộ khu đo. 1.4.6. Quét ảnh Công đoạn đầu tiên tạo tiền đề cho xử lý số. Quá trình rời rạc hóa, lượng tử hóa dữ liệu liên tục của ảnh tương tự để chuyển sang quản lý và xử lý số tấm ảnh số. Một điều tối quan trọng của công đoạn này là lựa chọn độ phân giảt quét ảnh. Độ phân giải cao thì lượng thông tin trên ảnh phong phú, chiếm bộ nhớ máy tính lớn dẫn đến tốc độ xử lý giảm. Độ phân giải thấp thì lượng thông tin có thể bị mất mát nhiều dẫn đến độ chính xác của sản phẩm giảm. Lựa chọn độ phân giải hợp lý đảm bảo yêu cầu đề ra là một vấn đề quan trọng vừa có tính kỹ thuật vừa có tính kinh tế. Độ phân giải quét ảnh có thể lựa chọn một số chuẩn sau đây: - Độ chính xác của các sản phẩm làm ra - Tỷ lệ ảnh, tỷ lệ bản đồ cần thành lập - Độ phân biệt của ảnh gốc. Đối với bản đồ địa hình, việc lựa chọn phân giải thường chú trọng đến độ chính xác đo vẽ dáng đất, tức là phải thỏa mãn độ chính xác đo cao. Còn yếu tố mặt bằng thì dễ dàng thỏa mãn khi đã đạt yêu cầu về độ cao. Có thể xuất phát từ công thức: mh = ± pmb H  ( 4.3 ) Trong đó: mh- hạn sai cho phép của đối tượng đo, trên thực tế m h có thể là hạn sai về độ cao của điểm tăng dày hoặc của bản đồ cần thành lập Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4644 pm - sai số liên quan đến thiết bị đo và chất lượng phim ảnh cụ thể liên quan đến kích thước của pixel pm H- độ cao bay chụp pm b- đường đáy ảnh Rõ r àng ta cần phải dựa vào pm , bởi vì trong đo ảnh số chất lượng của ảnh số chính là độ phân giải hay kích cỡ pixel của ảnh số. ảnh sau khi quét được ghi vào đĩa CD hoặc truyền qua mạng nội bộ để nhập vào trạm xử lý ảnh số. 2.2.4. Vị trí công tác đo vẽ lập thể trong quy trình Công việc đo vẽ địa hình, địa chính trên mô hình lập thể trong quy trình công nghệ đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Nó là khâu then chốt để có được sản phẩm là bản đồ gốc với đầy đủ các yếu tố địa hình, địa vhật có trên thực địa được biểu diễn trên bản đồ. Công tác đo vẽ trên mô hình lập thể được tiến hành ngay sau khi mô hình đã được định hướng các yếu tố của nó, khi tiến hành công tác đo vẽ là ta đã sử dụng các số liệu và tư liệu của các công đoạn trước để làm cơ sở cho việc đo vẽ như quá trình chụp ảnh hay tư liệu ảnh đã có trước để làm cơ sở cho việc đo vẽ như quá trình chụp ảnh hay tư liệu ảnh đã có công tác đo nối, tăng dầy khống chế ảnh. Mô hình lập thể được xây dựng từ việc định hướng tương đối các cặp ảnh lập thể sau quá trình tăng dầy khống chế ảnh trong bộ nhớ của máy tính đã có sẵn các giá trị nguyên tố định hướng của ảnh, toạ độ điểm tăng dầy khống chế ảnh. Việc quan sát trên mô hình lập thể của hai tấm ảnh được tiến hành thông thường như trên kính lập thể đơn giản. Để đưa được tiêu đo đến mộ t điểm bất kỳ nào trên mô hình thực hiện thông thường qua ba chuyển động X, Y, Z. Các giá trị toạ độ không gian này có liên quan chặt chẽ đến toạ độ điểm ảnh x1, y1 và x2, y2 mối liên hệ này được ghi trong các chương trình phần mềm chuyên dùng lưu trong m áy điện tử. Do vậy khi đã có được các giá trị x 1, y1 , x2, y2 của nhiều cặp ảnh cùng tên thì có thể giải bài toán định hướng tương đối. Nếu có x 1, y1, x2, y2 và X, Y, Z của hai Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4645 điểm khống chế thì có thể xác định các yếu tố định hướng ngoài. Khi có yếu tố định hướng ngoài nếu đặt giá trị X, Y, Z của một điểm nào đó nhìn được trên mô hình thì máy tính cho phép di chuyển khay phim để tiêu do đặt đúng giá trị x 1, y1, x2, y2 trên hai tấm ảnh. CHƯƠNG II Mô hình lập thể Phương pháp xây dựng mô hình lập thể II.1. Giới thiệu về cấu trúc của hệ thống đo ảnh số: Hệ thống đo vẽ ảnh số được định nghĩa gồm phần cứng và phần mềm để thu được các sản phẩm đo vẽ từ ảnh số thông qua việc áp dụng kỹ thuật tự động, bán tự động và thủ công. Hệ thống đo ảnh số xử lý tư liệu là ảnh, bản đồ dưới dạng số, quá trình xử lý tư liệu ảnh sản phẩm nhận được của hệ thống đo ảnh số là: Bản đồ số mô hình số địa hình và địa vật, ảnh trực giao và các số liệu liên quan. Các sản phẩm này được lưu trữ trên máy tính và chúng có khả năng hiện t hị trên màn hình máy tính, chuyển tải qua máy in và có thể kết hợp với các nguồn thông tin khác trên các hệ thống GIS/LIS. Hệ thống đo ảnh số bao gồm những thiết bị được liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh cho phép chúng ta thực hi ện các chức năng của công tác đo vẽ ảnh. Cấu trúc của hệ thống đo vẽ ảnh số gồm: Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4646 - Máy quét - Trạm đo vẽ ảnh số - Máy in, máy vẽ II.2. Máy quét: Máy quét thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu ảnh hàng không thành ảnh số và lưu trữ trên máy tính dưới dạng Raster. Mặc dù công nghệ đo vẽ ảnh số đã được áp dụng khá rộng rãi, nhưng trong thực tế công nghệ chụp ảnh vẫn ít thay đổi và đại đa số ảnh hàng không hiện nay vẫn chụp bằng máy ảnh tương tự dùng phim. Các máy ảnh hàng không hiện đại có thể chụp với kích thước 23 x 23mm. Tấm ảnh chụp bằng máy ảnh chụp ảnh đồng thời qua kính vật máy chụp ảnh được xem là hình ảnh tương tự của đối tượng chụp được ghi trên mặt phẳng,loại này được gọi là ảnh tương tự. Trong công nghệ sử lý thông tin, tấm ảnh tương tự được xem l à nguồn thông tin chính xác nhất đó là nguồn thông tin liên tục. Để xử lý thông tin, tấm ảnh đó cần được rời rạc hoá, lượng tử hoávà mã hoá nguồn tin liên tục trước lúc đưa vào máy tính điện tử. ảnh hàng không dạng tương tự vẫn là môi trường lưu trữ hình ảnh hiệu quả nhất và được dùng phổ biến nhất trong công tác thành lập bản đồ tỉ lệ lớn và tỉ lệ trung bình. Do vậy việc chuyển từ ảnh tương tự sang ảnh số được thực hiện nhờ các máy quét chuyên dụng là một vấn đề quan trọng trong công tác đo ảnh số . Xét hình dạng bộ phậndựn phim máy có hai dạng - Dạng hình trống - Dạng đế phẳng Máy quét dạng hình trống thường dùng các ống hai cực, làm máy quét trong các máy quét này ánh sáng đi từ một nguồn sán qua lăng kính chuyển động, qua phim đặt trên một đế chuyển động hình ống làm bằng thuỷ tinh và tới ống hai cực. Cá máy quét này độ chính xác hình học hạn chế. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4647 Máy quét dạng đế phẳng Máy quét là một thiết bị đầu vào quan trọng của hệ thống đo ảnh số. Trong kĩ thuật xử lí ảnh số hiện nay các dòng quét được bố trí son g song với nhau, mỗi dòng quét là một hàm liên tục. Biên độ của hàm biến thiên theo cường độ ánh sáng đi qua những vùng có độ xám nhận được tại mỗi pixel được gán bằng một mức bằng một số nhất định. Ngày nay người ta đã nhận mã hoá độ xám trên ảnh thành 265 mức độ xám khác nhau, phép biến đổi này gọi là lượng tử hoá. Như Vậy, tại mỗi pixel có toạ độ X, Y xác định vị trí pixel trên tấm phim và độ xám D phản ánh mức độ phản xạ phổ của đối tượng chụp. Kích thước pixel quyết định mức độ phân giải của hình ảnh quét, pixel càng bé thì độ phân giải càng cao và đương nhiên đòi hỏi bộ nhớ lưu trữ càng lớn. Đối với công tác đo ảnh, tấm ảnh cần máy quét có độ phân giải cao để đảm bảo độ chính xác của của ảnh đo. Các máy quét chuyên dùng như: ZEISS SCAL, Intergraph Photo Scan TD có CCD dạng thanh. Đối với các máy quét SCAL và Photo Scan TD khay đựng phim đứng yên trong khi trục phụ đẩy thanh CCD theo chiều ngang với kích thước đúng bằng chiều rộng của dải ảnh vừa quét. Các máy quét này có độ chính xác hình học tương đương với đo ảnh giải tích chính xác. Các bước tiến hành khi quét: - Bật máy quét - Khởi động phần mềm máy quét - Quét phim: có hai dạng quét phim cuộn và quét phim tấm - Truyền số liệu và chuyển đổi format file. * Nhận xét: Việc số hoá ảnh đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động xử lý các bài toán đo ảnh bằng phương pháp giải tích một cách thuận lợi. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4648 Số hoá ảnh đã tạo ra khả năng xây dựng hình ảnh nắn có độ chính xác cao, gần như hình ảnh chiếu theo phương thẳng đứng (nắn vi phân) tạo khả năng xây dựng bình đồ ảnh trực giao. Với các thành tựu quét ảnh hiện nay cũng không thể tránh khỏi việc làm mất mát thông tin trên ảnh quét so với ảnh quét nguyên gốc của nó. Cùng với việc thu nhỏ kích thước của các pixel đòi hỏi bộ nhớ của máy tính phải rất lớn, điều này liên quan đến điều kiện bảo quản, lưu trữ và hiển thị cũng như nâng giá trị sản phẩm. Trạm đo vẽ ảnh số. Trạm đo vẽ ảnh số là hạt nhân của hệ thống ảnh số, nó bao gồm một trạm đồ hoạ với khả năng xử lý ảnh cao, bộ nhớ, các tính năng hiện thị trong đa số trường hợp là hiện thị lập thể và có phần mềm xử lý ảnh. Các trạm đo vẽ ảnh số đóng vai trò then chốt, không chỉ trong việc chiết xuất thông tin từ ảnh mà còn tạo ra các sản phẩm mới và phát triển các phương pháp mới. Các thế mạnh của công tác đo vẽ ảnh số thẻ hiện rõ nét nhất trong các trạm đo vẽ ảnh số, chúng ta có thể xử lý nhiều loại ảnh số, từ ảnh hàng không chụp từ phim sau đó quét đến vệ tinh. Trạm đo vẽ ảnh số gồm hai phần. a. Hệ thống phần cứng: Phần cứng của trạm đo vẽ bao gồm: - Một bộ xử lý CPU mạnh và bộ nhớ RAM lớn để có thể xử lý các file ảnh số lớn thường có trong đo vẽ ảnh số. - Các tính năng xử lý phụ như bộ tăng tốc đồ hoạ, bảng xử lý tín hiệu số, xử lý mạng để đảm bảo thực hiện nhanh công việc có khối lượng tính toán lớn như khớp điều khiển hay tạo mô hình số địa hình. - Bộ nhớ lưu tư liệu lớn, đĩa cứng và các tư liệu lưu trữ có dung lượng lớn để lưu trữ tư liệu ảnh. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4649 - Khả năng chuyền dữ liệu nhanh giữa RAM, bộ nhớ, video hiện thị ảnh trên màn hình và bộ lưu trữ dữ liệu chính tro ng các đĩa cứng. - Màn hình màu có độ phân giải cao với khả năng nhín lập thể. - Thiết bị đo lập thể cho phép định vị tiêu đo chính xác để thực hiện tốt thao tác đo điểm hay số hoá các đối tượng. Các trạm đo vẽ hiện đại đều dùng màn hình có độ phân giải cao để hiển thị ảnh có độ phân giải lớn tối thiểu 1024 x 1024 pixels. Đi kèm độ phân giải cao là yêu cầu tần số lớn của màn hình để tạo lập thể đồng thời tránh hiện tượng nhấp nháy của màn hình. b. Hệ thống phần mềm: Các modul phần mềm trong các trạm đo ảnh số có thể chia thành các phần mềm sau: - Phần mềm định hướng ảnh. - Phần mềm tăng dày. - Phần mềm tạo mô hình số địa hình. - Phần mềm thành lập ảnh trực giao. - Phần mềm số hoá và biên tập bản đồ số. Xét về khía cạnh thuật toán thì các giải pháp dùng trong các trạm đo vẽ ảnh số và đo vẽ giải tích về cơ bản giống nhau. Chúng đều dùng các cơ sở hình học xạ ảnh và các mô hình toán học như các điều kiện đồng phẳng và điều kiện đồng phương. Máy in và máy vẽ Máy in và máy vẽ phục vụ Công ty chuyển tải các sản phẩm đo ảnh số ra giấy, màng khắc, vật liệu ảnh. Với máy in có thể chia thành các loại sau theo nguyên lý hoạt động của chúng. - Máy in tĩnh điện. - Máy in phung mực. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4650 - Máy in nhiệt. - Máy in Laser - Máy in phim. - Máy vẽ có độ phân giải thấp (0.3 mm và thấp hơn) - Máy vẽ có độ phân giải trung bình (từ 0.01 đến 0.02mm) - Máy vẽ có độ phân giải cao (cao hơn 0.01mm) Các phương pháp xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số Công tác xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số phục vụ cho công tác đo vẽ có hai trường hợp. a. Trường hợp là sử dụng phần mềm ISDM Đây là chương trình phần mềm dùng để tăng dày khống chế ảnh ngay trên trạm ảnh số thì sau khi tiến hành định hướng trong (IO) có thể tiến hành nắn các điểm khống chế ngoại nghiệp đồng thời với quá trình định hướng tương đối (OR) cho từng dải bay, sau đó liên kết dải bay bằng các công cụ Multi - Photo thì kết quả này có thể sử dụng vào quá trình tạo mô hình lập thể để tiến hành công tác đo vẽ. b. Trường hợp tăng dày trên máy đo vẽ giải tích thông thường Trong trường hợp này kết quả của quá trình thu được là toạ độ trắc địa của các điểm khống chế trong khu vực tăng dày với vị trí điểm được đánh dấu trên phim. Sử dụng các kết quả trên để xây dựng mô hình lập thể đo vẽ trên trạm tuần tự theo các bước sau: + Định hướng trong (IO) thành lập hệ toạ độ ảnh. + Định hướng tương đối (RO) xác định tương đối ảnh hưởng này so với ảnh khác. + Định hướng tuyệt đối (AO) sử dụng đưa mô hình về toạ độ thực địa, thiết lập mối tương quan giữa toạ độ mô hình và toạ độ thực địa. ii. 2 Xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4651 2.2.1. Nguyên tắc chung khi xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số Với hệ thống đo vẽ ảnh trên máy toàn năng, giải tích, cứ mỗi khi đo vẽ các yếu tố nội dung trên mô hình lập thể đều phải thực hiện xâ y lại mô hình lập thể trên máy đo vẽ bằng cáhoặc thực hiện: - Các khâu định hướng trong, định hướng tương đối, định hướng tuyệt đối mô hình - Định hướng trong cài đặt các yếu tố định hướng ngoài cho từng tấm ảnh của cặp ảnh lập thể trên các bộ diều chỉnh các yếu tố định hướng ngoài tương ứng của máy đo vẽ lập thể. Còn đối với hệ thống đo vễ ảnh số, trong một Project, nào đó khi khối ảnh đã được tăng dày khống chế ảnh xong, các yếu tố định hướng ngoài của từng tấm ảnh được lưu lại trong các file của Project, do đó bất kì lúc nào muốn đo vẽ trên mô hình lập thể tấm ảnh đều có thể mở cặp ảnh lập thể mà ta không cần phải tiến hành lại từ đầu như trong đo vẽ ảnh toàn năng, giải tích. *Đối với hệ thống xử lý ảnh số của hãng Intergraph: Khi khu vực đo vẽ được coi là bằng phẳng va chấp nhận đo vẽ các yếu tố nội dung bản đồ trên nền ảnh nắn thi có thể không cần thiết tạo lập mô hình lập thể vì: • Có thể sử dụng kết quả tăng dày khối ảnh cùng với độ cao trung bình khu vực để nắn ảnh. • Với vùng được coi là bằng phẳn g thì việc số hoá lập thể các đặc trưng địa hình cùng với việc chêm các điểm độ cao (Masspoints) cũng có thể đủ để đủ để tạo ra mô hình số địa hình (như một dạng DTM thưa - Dummy DTM) và nội suy các dg bình độ. Trạm máy ImageStation/UNIX, chương trình Image Station Stereo Display (ISSD) luôn luôn đòi hỏi phải tạo mô hình lập thể trước khi tiến hành đo vẽ các đặc trưng hay chạy chương trình Match - T. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4652 Chương trình Inmage Sttion Stereo Display (ISSD) trên trạm xử lý ảnh số ImageStatoin/WINNT có thể hiển thị mô hình lập thể từ cặp ảnh gốc để đo vẽ lập thể mà không cần phải tạo mô hình lập thể. Chỉ khi mốn chạy chương trình Match - T để tạo các lưới điểm độ cao tự động thì mới phải có mô hình lập thể. Tóm lại với đầy đủ các yếu tố định hướng của từng tấm ảnh, dựa trên chương trình tạo mô hình lập thể của phần mêm ISPM, máy tính sẽ tự sắp xếp các pixels trên mỗi tấm ảnh của một mô hình lập thể theo hướng song song với đường đáy ảnh của mô hình để khử hết thị sai dọc, ảnh hưởng của góc nghiêng, góc ngang, góc ngoặt, vặn xoắn do may bay gây nên trong khi chụp ảnh cung như ảnh hưởng của độ cong trái đất, chiết quang khí quyển và sai số méo hình kính vật của camera ( nếu chư khai báo trong phần nhập tạo project) Với phương pháp này ngoài việc đáp ứng các yêu cầu của chương trình ISSD, mô hình lập thể được tạo ra bằng cách này còn mang lại hiệu quả lớn trong quá trình quan sát đo vẽ lập thể, giúp cho người đo vẽ đỡ mỏi mắt và mệt nhọc. 2.2.2. Quá trình tạo mô hình số địa hình Mô hình số địa hình là sự miêu tả bề mặt các đối tượng bằng phương tiện số, chủ yếu là các yếu tố dạng đường và dạng điểm. Thông thường người ta biểu diễn bề mặt đối tượng bằng các điểm phân bố không đồng đều hoặc đều. Các điểm ảnh cùng tên trên cặp ảnh lập thể được chọn theo mạng lưới ô vuông ha y lưới vùng tam giác. Các điểm này gọi là điểm nút. Sau khi đã có toạ độ các điểm nút, tấm ảnh xây dựng mô hình số địa hình là DTM bằng phương pháp nội suy lưới ô vuông theo hàm song song tuyến hay lưới tam giác không đều (TIN) theo hàm tuyến tính. * Mô hình số địa hình DTM sử dụng và các mục đích khác nhau: - Nắn ảnh trực giao trong đo vẽ thành lập bản đồ địa chính ở các khu vự có chênh cao địa hình lớn (vùng đồi, vùng núi hoặc các địa vật đặc trưng). - Nội suy các đường bình độ cho các bản đồ địa hình. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4653 Với phương pháp xử lý ảnh số hiện nay có thể xây dựng mô hình số địa hình theo hai cách: a. Thành lập mô hình số địa hình thủ công Khi địa hình khu vực đo vẽ phức tạp, nhiều mỏm khe núi, thực vật xen kẽ không đồng đều, phân bố rải rác, chất lượng phim không tốt ảnh hưởng đến chất lượng DTM thành lập không tốt do đó DTM được thành lập theo phương pháp thủ công. Theo phương pháp này các thao tác số hoá được thực hiện bằng tay đường đặ trưng địa hình (break lines). Các đường yếu tố địa hình cần số hoá thủ con g càng đầy đủ càng chi tiết càng tốt. Các đường địa hình thông thường bao gồm các đường sau: - Đường tụ thuỷ - Đường phân thủ - Đường đứt gãy - Đường bao Sự phân bố và mật độ của các điểm đặc trưng, điểm nút có thể được xác định bằng công cụ đặt các thông số của các đường của lưới trên đó chứa các điểm đặc trưng, điểm nút cần đo vẽ. Trong mỗi mô hình lập thể thường phải số hoá khá nhiều các đường đặc trưng và cần đo vẽ nhiều điểm nút. Số lượng các đường đặc trưng phụ thuộc vào mức độ phức tạp của địa hình . Nếu khoảng cách giữa các điểm đặc trưng là 30m thì trên mô hình lập thể tỷ lệ 10.000 có khoảng 3.500 điểm cần phải đo. Do vậy cách đo này thường mất nhiều thời gian vì thế trên thực tế vừa phải đo một lượng tối thiểu các điểm vừa phải đạt độ chính xác đò i hỏi. Để đảm bảo chất lượng, các điểm đặc trưng, điểm nút thường được bổ sung bằng các đường đặc trưng và các yếu tố địa hình khác. Bình thường trong một mô hình lập thể có khoảng 2.000 đến 10.000 (tối đa khoảng 20.000) điểm được đo. Quá trình đo số lượng điểm này có thểm ất đến vài giờ cho tới vài ngày. Nguyên tắc điểm tối thiểu Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4654 này ham ý là các điểm đo phải có độ chính xác tối đa và các đường đẳCông tyưng có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng. b. Thành lập mô hình số địa hình tự động. Hiện nay, có nhiều hệ thống đo vẽ ảnh số tự động có thể sử dụng trong các tt lấy số liệu thành lập mô hình số địa hình. Trong các hệ thống này, việc lấy số liệu có thể tiến hành theo lưới quy chuẩn thông qua kỹ thuật nhận dạng ảnh tự động. Theo phương pháp này số lượng điểm đo c ó thể lớn hơn hàng trăm lần so với phương pháp thông thường. Nếu các điểm đo khá chính xác (khi ảnh chụp có chất lượng tốt và địa hình ở vùng quang đãng) thì độ chính xác và độ tin cậy của mô hình số địa hình tăng lên đáng kể. Với một số lớn trị đo thừa ch o phép phát hiện ra các sai số thô và cuối cùng có thể nhận biết được các đường đặc trưng. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp (ảnh chụp có tỷ lệ lớn, do độ cao của vật và thực phủ...) các điểm DTM do tự động thường không chính xác do đó phải chỉnh sửa rất nh iều. Cho tới nay việc thành lập DTM tự động mới chỉ áp dụng ở các tỷ lệ nhỏ và thuộc vùng quang đãng. II.1. Khái niệm về mô hình lập thể II.1.1. Cặp ảnh lập thể và các yếu tố của nó Hai tấm ảnh được gọi là cặp ảnh lập thể nếu chúng thoả mãn yêu cầu s au: a) Chúng được chụp từ hai vị trí khác nhau. b)Hai tấm ảnh đó đều có những hình ảnh của đối tượng cần chụp, hay là trên hai tấm ảnh đó có những vùng ghi nhận hình ảnh cùng tên của đối tượng bay chụp. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4655 c)Các tia sáng cùng tên không được giao nhau dưới những góc quá lớn gây ảnh hưởng đến hiệu ứng lập thể. Phần diện tích trên hai tấm ảnh lập thể chứa hình ảnh của một đối tượng chụp gọi là phần phủ của cặp ảnh lập thể. Đại lượng biểu diễn phần phủ đó gọi là độ phủ, độ phủ được tính bằng đơn vị % chờm phủ. Các yếu tố cơ bản của cặp ảnh lập thể bao gồm: Hình 1.1. Cặp ảnh lập thể và các yếu tố của nó Các ký hiệu trên hình vẽ được gọi là: + S1 và S2 : được gọi là tâm chụp. + B: là đường đáy chụp ảnh. + S1O1 và S2O2 : được gọi là trục quang chính của kính vật, chúng luôn thẳng góc với mặt phẳng tương ứng. + S1n1 và S2n2 : gọi là tia đáy. Tia đáy luôn song song với đường dây dọi. + O1 và O2: là điểm chính ảnh, là giao điểm giữa trục quang chính với mặt phẳng ảnh. + n1 và n2: là điểm đáy ảnh, là giao điểm giữa tia đáy và mặt phẳng ảnh. M P1 P2 S1 S2B VM O1 m1 C1 n1 n2 C2 O2 m2 . . . . . . . . . . .. . . . Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4656 + C1 và C2: là điểm đẳng giác. Nó là giao điểm giữa đường phân giác của góc phẳng O1S1n1 với P1; O2S2n2 với P2. + 1 và 2 : là góc nghiêng của ảnh. + f: là khoảng cách chính của máy chụp ảnh, đó là tiêu cự của kính vật máy chụp ảnh. + VM: là mặt phẳng đáy chứa điểm M. + S1m1 và S2m2: là hai tia sáng cùng tên, trong phép chiếu ngược gọi là hai tia chiếu cùng tên. + m1 và m2: là hai điểm ảnh cùng tên. + S1S2O1 và S1S2O2: là những mặt phẳng đáy chính của tấm ảnh P1 và P2 tương ứng. + 1 và 2 : là góc xoay của tấm ảnh P1 và P2 tương ứng. II.1.2. Khái niệm mô hình lập thể và các yếu tố của nó A. khái niệm mô hình lập thể Mô hình lập thể của một đối tượng, được xây dựng từ cặp ảnh chụp đối tượng đó từ hai vị trí chụp ảnh khác nhau. Theo nguyên lý xây dựng, quan sát và sử dụng có thể chia mô hình lập thể chia ra làm hai loại: Mô hình quang học và mô hình hình học. 1) Mô hình quang học: Mô hình quang học là mô hình mà con người cảm nhận được qua hình ảnh của vật thể từ cặp ảnh lập thể tác động lên võng mạc của mắt trái và mắt phải. Đó là mô hình mà con người cảm nhận được qua hệ thống thần kinh. Mô hình này tồn tại theo chủ quan của từng người quan sát. 2) Mô hình hình học: Mô hình hình học của vật thể được tạo nên bởi sự giao hội của những tia chiếu cùng tên trong quá trình khôi phục lại chùm tia chiếu. Mô hình hình học tồn tại khách quan, không phụ thuộc vị trí và tình trạng của người quan sát. Mô hình Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4657 hình học dùng để do đạc. Bởi vậy trong mục đích đo đạc, khi nói đến mô hình lập thể của đối tượng đo, cần phải ngầm hiểu đó là mô hình hình học. Trong trường hợp các tia chiếu cùng tên cắt nhau, tức là các mặt phẳng đáy được khôi phục thì mô hình hình học của đối tượng đo được thiết lập. Nếu trong quá trình chụp ảnh các tia sáng cùng tên xuất phát từ các điểm trên đối tượng chụp đi qua hai tâm chụp và đập nên mặt phẳng ảnh của hai tấm ảnh được đặt ở vị trí nhất định, thì trong phép chiếu ngược, nếu ta đặt hai tấm ảnh lập thể ở một vị trí nhất định, các tia chiếu cùng tên sẽ cắt nhau và tạo nên mô hình lập thể. Từ đó ta thấy rõ rằng sự tạo nên mô hình hình học của vật thể liên quan đến vị trí nhất định của cặp ảnh lập thể tương tự như lúc chụp ảnh. Nói cách khác, sự giao hội của các tia chiếu cùng tên liên quan chặt chẽ đến vị trí tương đối của hai tấm ảnh lập thể. Tóm lại, nếu hai tấm ảnh của cặp ảnh lập thể được đặt đúng vị trí tương đối với nhau như lúc chụp ảnh thì mô hình hình học của đối tượng chụp ảnh được xây dựng lại. Quá trình khôi phục vị trí tương đối của hai tấm ảnh lập thể như lúc chụp ảnh để các tia chiếu cùng tên cắt nhau gọi là định hướng tương đối. B. Các yếu tố của mô hình lập thể. Xây dựng mô hình lập thể là công tác mô hình lập thể. Muốn xác định tọa độ của các điểm thì phả định hướng. Định hướng là một trong những khâu quan trọng nhất quy trình đo vẽ, bởi vì nó quyết định độ chính xác của toàn bộ quá trình đo vẽ ảnh. Quá trình này được thực hiện qua ba bước: định hướng trong, định hướng tương đối, định hướng t uyệt đối. - S1, S2 – Tâm chụp ảnh trái, phải của ảnh lập thể. - B – Cạnh đáy chụp ảnh – khoảng cách 2 tâm chụp . - WA- Mặt phẳng cạnh đáy. - WN – Mặt đáy đứng – chứa điểm đáy ảnh trái, phải của cặp ảnh lập thể. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4658 - O1, O2- Điểm ảnh trái, phải của ảnh. Mặt phẳng chứa 2 điểm chính ảnh gọi là mặt đáy chính. - Vết của mặt phẳng đáy trên mặt phẳng ảnh được gọi là đường đáy. - Vết của mặt phẳng đáy đứng trên mặt phẳng ảnh được gọi là cạnh đáy ảnh, kí hiệu là b. Trên ảnh trái có đường đáy ảnh n 1n2, và trên ảnh phải có đường đáy ảnh phải n1,n2. Đối với ảnh lý tưởng thì: n1n’2= 010’2 và n’1n2 = 0102= b2 Đối với ảnh bằng thì: n1n’2 ≈ 010’2= b1 và n’1n2 ≈ 0102= b2 II.3. Các quá trình định hướng ảnh Định hướng ảnh là quá trình thực hiện định hướng các tấm ả nh theo đúng vị trí không gian của chúng tồn tại ở thời điểm chụp ảnh trong hệ toạ độ được xác định gồm: + Quá trình định hướng trong + Quá trình định hướng tương đối + Quá trình định hướng tuyệt đối - Mục đích: nhằm khôi phục lại vị trí không gian của tâm chiếu S. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4659 - Xây dựng hệ toạ độ trong mặt phẳng ảnh (xoy). Quá trình định hướng được thực hiện nhờ các mấu khung toạ độ đã được ghi có sẵn trên phim từ mặt phẳng khung ép phim của máy chụp ảnh. - Số lượng các mấu khung toạ độ trên ảnh đo c ó thể là 4 hay là 8. Sau quá trình định hướng trong, một điểm ảnh bất kì trên mặt phẳng ảnh đo sẽ được xác định bởi các toạ độ ảnh (x, y). Hình 1.2. Sơ đồ của các điểm mấu khung. I.2.2. Định hướng tương đối. 1. Khái niệm. 5 12 6 8 3 7 4 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4660 - Quá trình làm cho cặp các ảnh tia chiếu cùng tên của cặp ảnh lập thể giao nhau trong không gian để xác định vị trí tương đối của hai tấm ảnh trong cặp ảnh lập thể được gọi là định hướng tương đối - Cơ sở của quá trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể là s ố chênh của các nguyên tố định hướng ngoài tương ứng của cặp ảnh lập thể. XBXX  0102 ; YBYY  10102 ; ZBZZ  0102 ;   12 ;   12 ;   12 ; Các nguyên tố này trực tiếp tham gia vào quá trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể. Chúng được gọi là các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể. 2. Các yếu tố định hướng tương đối trong các hệ tọa độ. Công tác định hướng có hai cách: - Dùng các chuyển động góc của hai tấm ảnh. - Chỉ chuyển dịch 1 tấm ảnh còn tấm kia để cố định Tương ứng với hai cách trên sẽ tồn tại hai nhóm các yếu tố định hướng tương đối trong các hệ toạ độ tuỳ chọn: Hệ toạ độ của tấm ảnh trái và hệ toạ độ đường đáy. a.Nhóm nguyên tố định hướng tương đối của mô hình độc lập (hệ toạ độ đường đáy). Hệ toạ độ ở đây được chọn là: - Trục X của hệ toạ độ đo ảnh được đặt trùng với đường đáy chiếu, tức là hai tâm chiếu S1, S2 đều nằm trên trục X và 0ZB , 0YB . - Mặt phẳng đáy chính trái( mặt phẳng chứa đường đáy chiếu và trục quang chính của tấm ảnh trái) trùng với mặt phẳng thẳng đứng tức là mặt phẳng S 1X1Z1. Có nghĩa là góc 01  .(h.1.3). 1 : góc kẹp Z1 và hình chiếu S1O1trên mặt phẳng đáy chính trái. 1 : Góc xoay của P, kẹp giữa y1 và vết của mặt phẳng S1O1Y1trên mặt phẳng ảnh P1. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4661 2 : Góc kẹp giữa Z1 và hình chiếu S2O2trên mặt phẳng đáy chính trái. 2 : Góc kẹp giữa S2O2 và hình chiếu S2O2 trên mặt phẳng đáy chính phải. 2 : Góc kẹp giữa y2 và vết của S2O2Y2 trên P2. Y1 S2 S1 2 Hình 1.3 Phương pháp độc lập được sử dụng cho từng mô hình riêng biệt. Thường được dùng trong lúc vẽ bản đồ góc bằng những mô hình r iêng biệt. b..Nhóm nguyên tố định hướng tương đối của mô hình phụ thuộc (hệ toạ độ của tấm ảnh trái). Z2 Z1 Y2 S2 R0 O2O1 P2P1 M R2 R1’ m2 m1 S2S1 Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4662 S1 X1 X2   R1’ R2,  O1 m1 O2 P1 m2 P2 R M Hình 1.4. Trong nhóm này tấm ảnh trái được định hướng ở mô hình trước, do vậy hệ toạ độ S1X1Y1Z1 được chọn song song với hệ toạ độ của tấm ảnh trái o1x1y1z1 tức là các góc nghiêng của tấm ảnh trái được quy không: .0,0,0 111   (h.1.4).  : góc nghiêng của đường đáy chiếu so với mặt phẳng tấm ảnh trái.  : góc kẹp giữa trục X1 và dấu vết mặt phẳng đáy chính trên ảnh trái.  : góc nghiêng dọc tương đối của 2 tấm ảnh, gó c kẹp giữa trục Z2 với hình chiếu trục quang chính S2O2 trên mặt phẳng Z2X2.  : góc nghiêng ngang tương đối của 2 tấm ảnh, góc kẹp giữa mặt phẳng Z2X2 và trục quang chính S2O2.  : góc xoay tương đối của 2 tấm ảnh, góc kẹp giữa trục y2 và vết mặt phẳng S2O2Y2 trên tấm ảnh. Các yếu tố trong mô hình này được bảo toàn. Do vậy được dùng cho mô hình mà có sự liên kết với nhau. Gọi là phương pháp liên tục. c. Các phương pháp định hướng tương đối. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4663 Định hướng tương đối cặp ảnh lập thể là quá trình xác định mối quan hệ tương hỗ giữa tấm ảnh trái và tấm ảnh phải của một cặp ảnh lập thể tồn tại ở thời điểm chụp ảnh. Cơ sở hình học để xây dựng mô hình lập thể là điều kiện đồng phẳng của hai veter điểm ảnh cùng tên, veter đường đáy trên cặp ảnh lập thể Phương pháp định hướng tuơng đối cặp ảnh lập thể trên các máy đo ảnh toàn năng. Mô hình hình học được xây dựng trực tiếp trên các máy đo ảnh toàn năng. Bằng các vận động của hai khay phim tiến hàng khử thị sai dọc tại các điểm đặc trưng để tạo ra mô hình lập thể. Phương pháp giải tích xác định các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể. Các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể có thể được xác định nhờ các giá trị thị sai dọc đo được trên cặp ảnh lập thể , bằng phương pháp tính toán. Hiện nay, trên máy toàn năng giải tích, sau khi tính được giá trị các nguyên tố định hướng tương đối, các hệ thống chuyển động sẽ tự động dịch chuyển và quay các khay phim đi các trị tương ứng để tạo ra mô hình lập thể. Phương pháp định hướng tương đối trên trạm đo ảnh số. Thực hiện quá trình định hướng tương đối trên trạm đo ảnh số màn hình máy sẽ hiển thị các vị trí tùy chọn số lượng điểm phân bố chuẩn của mô hình (10 điểm, mỗi cột 5 điểm; hay 6 điểm với mỗi cột 3 điểm). Khi đo các điểm này ta chọn lại các vị trí địa vật khác rõ nét hơn trên cả hai tấm ảnh. Nếu trên cả hai tấm ảnh đều không có điểm rõ nét để chọn thì mới chọn điểm nằm ngoài phạm vi phân bố chuẩn. Khi tiến hành đo các điểm này ta chỉ cần chọn điểm trên một t ấm ảnh và chương trình sẽ tự động tìm và hiển thị con trỏ ở điểm cùng tên ở ảnh bên cạnh, ta có thể chọn lại vị trí chính xác hơn. Tiếp tục quá trình này cho đến hết các điểm, cần thiết phải đo tối thiểu là 6 điểm nằm trong vùng phân bố chuẩn, khi đo xong chương trình sẽ tính các nguyên tố định hướng tương đối theo phương pháp số Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4664 bình phương nhỏ nhất. Mỗi khi đo thêm một điểm nào hoặc có điểm nào được đo chỉnh lại thì chương trình cũng sẽ tự động tính toán và hiển thị lại kết quả. Xem kết quả khi giá trị thị sai Py ở tất cả các điểm đều  5 m là được. Nếu chấp nhận kết quả định hướng tương đối này, phải ghi lại kết quả vào các file chức năng của dự án (Project). Công việc cứ tiếp tục như vậy với tất cả các mô hình trong tuyến và khối ảnh. Trong công nghệ đo ảnh số, quá trình nhận biết điểm cùng tên trên cặp ảnh lập thể được nhận biết tự động nhờ kỹ thuật tương quan thông qua các chương trình đã cài đặt trên máy tính. Sau quá trình đo thị sai dọc tại các điểm đặc trưng, phần mềm định hướng tương đối được cài đặt sẵn trên máy sẽ tính ra giá trị các nguyên tố định hướng tương đối. d.Các yêu cầu đối với định hướng tương đối trên mô hình lập thể. Trong mỗi mô hình phải đo ít nhất 6 điểm định hướng mô hình, thông thường số lượng điểm định hướng mô hình nên sử dụng 10 điểm. Tên các điểm định hướng mô hình được đánh số theo nguyên tắc 2 ký tự đầu tiên là tên tuyến bay, các ký tự tiếp theo là tên tấm ảnh và ký tự cuối cùng là tên điểm để tránh trường hợp có điểm cùng tên trong khối. Các điểm định hướng mô hình p hải nằm tại vị trí chuẩn như sơ đồ hình 1.5 Điểm định hướng ở giữa phải nằm quanh khu vực tấm ảnh trong đường tròn đường kính 2 cm, tâm là tâm ảnh. Các điểm ở rìa càng xa tâm ảnh càng tốt, tuy nhiên phải cách mép ảnh trên và dưới ít nhất 1 cm và tuyệt đối phải đảm bảo chỗ có hình ảnh lập thể rõ ràng. Tuỳ theo địa hình, địa vật của vực chọn điểm. . . . . . . Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4665 6 điểm . . 10điểm . . . . . . . . Hình 1.5.. Sơ đồ vị trí điểm chuẩn Sai số định hướng mô hình đơn m50  . Sau khi định hướng tất cả các mô hình trong dải bay thì tiến hành định hướng tương đối cả dải bay. Sai số định hương tương đối cho phép của dải bay là m60  . Sau khi định hướng tất cả các tuyến trong khối thì tiến hành đo nối dải bay trong khối. Tên cuả điểm nối dải bay được đánh số như sau: 4 ký tự đầu tiên là tên của dải bay được nối, các ký tự tiếp theo là tên điểm. H -íng-bay Mỗi mô hình phải có ít nhất hai điểm nối với dải bay kề với nó như hình vẽ 1.6. . . Hình 1.6.. Sơ đồ điểm nối mô hình. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4666 Trong mỗi mô hình có tuyến bay thì phải định hướng tương đối các mô hình trong tuyến bay chặn xong mới nối tuyến bay chặn vào khối chính, sai số tương đối mô hình và dải bay trong tuyến bay chặn phải tương ứng với các tuyến trong khối. Sau khi đã đo nối toàn bộ khối tiến hành định hướng tương đối toàn khối. Sai số tương đối toàn khối m80  , sai số thị sai tại các điểm định hướng mq 10 . Nếu định hướng tương đối toàn khối không đạt yêu cầu thì phải tiến hành kiểm tra lại sai số định hướng trong từng dải bay. Đối với các khối ảnh sử dụng phương pháp toạ đo ảnh tự động thì sau kh i phần mềm đo xong thì phải tiến hành kiểm tra lại các trị đo có sai số thô, đo thêm vào các vị trí chưa đo được. I.2.3. Quá trình Định hướng tuyệt đối. Nhiệm vụ của định hướng tuyệt đối là đưa mô hình về tỷ lệ cho trước và định hướng nó về hệ toạ độ trắc địa. Vì nhiệm vụ của nó như vậy nên định hướng tuyệt đối có lúc gọi là định hướng trắc địa. Mỗi cặp ảnh lập thể có 12 yếu tố định hướng ngoài. Trong đó có: 5 yếu tố định hướng tương đối đã được xác định sau quá trình định hướng tương đối, và 7 yếu tố định hướng tuyệt đối được thể hiện như hình 1.7. S  Y Z ZTĐ YTĐ XTĐ X XTĐ R0 ZTĐ X0 Y0 OTĐ MYTĐ RTĐ Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4667 Hình 1.7.Các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể Trong đó: M0: mẫu số tỷ lệ mô hình. X0, Y0, Z0: toạ độ điểm gốc của hệ toạ độ đo ảnh, trên hình đó là điểm S.  : góc nghiêng dọc theo trục X của mô hình, đó là góc kẹp giữa hình chiếu của ảnh trên mặt ZTĐ XTĐ và trục ZTĐ.  : góc nghiêng ngang( góc nghiêng dọc theo trục Y) kẹp giữa trục Z và hình chiếu của nó trên mặt phẳng Z TĐ, XTĐ và trục ZTĐ.  : góc xoay của mô hình trong mặt phẳng XY, kẹp giữa trục Y và giao tuyến của 2 mặt phẳng XY và YTĐZ Định hướng tuyệt đối là bước định hướng cuối cùng đối với một mô hình. Nếu trong mỗi mô hình lập thể có đủ số lượng điểm có toạ độ trong hệ toạ độ mặt đất, tối thiểu là 2 điểm khống chế mặt phẳng( XY) và 3 điểm khống chế độ cao (H) thì khi hoàn thành các bước định hướng tuyệt đối chương trình sẽ tính chuyển toạ độ mô hình sang hệ toạ độ mặt đất tương ứng trong hệ tọa độ trắc địa xác định. I.2.4.Các phương pháp định hướng tương đối. a.Xác định các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình bằng phương pháp giải tích: Trong phương pháp này các nguyên tố định hướng tuyệt đối c ủa mô hình được xác định theo các phương trình định hướng tuyệt đối, theo nguyên lý bình sai gián tiếp. Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Sv: Ninh Thị Thanh Huyền Lớp Trắc địa A-K4668 b.Phương pháp trực tiếp trên máy đo vẽ ảnh( máy toàn năng: Trong phương pháp này mô hình lập thể sẽ được định hướng trực tiếp trên máy thông qua việc sử dụng các vận động tương ứng của máy để làm cho các số đọc toạ độ tại các điểm định hướng phù hợp với toạ độ trắc địa của chúng. c.Phương pháp định hướng tuyệt đối trên trạm ảnh số: Mục đích của công tác định hướng tuyệt đối (hay còn gọi là định hướng ngoài) là đưa tỷ lệ mô hình về một giá trị nhất định cho trước và xoay mô hình đưa hệ trục toạ độ của mô hình về hệ trục toạ độ trắc địa. Công tác định hướng tuyệt đối mô hình lập thể trên trạm đo vẽ ảnh số là thiết lập mối quan hệ giữa toạ độ mô hình và toạ độ trắc địa tiến hành đo như sau: Trên cặp ảnh lập thể hiển thị trên màn hình đã được đánh dấu vị trí của các điểm tăng dày nội nghiệp và các điểm khống chế ngoại nghiệp, tiến hành đánh dấu vào điểm khống chế ở trong file toạ độ có trên mô hình, đưa tiêu đo vào vị trí của điểm đó trên tấm ảnh trái và tấm ảnh phải, tương tự động tác như vậy với ảnh bên cạnh và lặp lại thao tác này với tất cả các mô hình. Sau khi đo tối thiểu 3 điểm khống chế trên mỗi mô hình , máy tự động tính các yếu tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể. Các thuật toán trong xây dựng mô hình lập thể Điều kiện hình học của định hướng tương đối mô hình lập thể. Mô hình lập thể được xây dựng trên cơ sở cặp ảnh lập thể giao nhau trong không gian, tức là hai tia chiếu cùng tên r 1, r2 nhất thiết phải nằm trên cùng trong một mặt phẳng đáy chứa cạnh đáy chiếu. Điều kiện này được gọi là điều kiện đồng phẳng của ba vectơ r1, r2, b được biểu diễn banừg phương trình tổng hợp sau đây. Mặt phẳng đáy Mô hình lập thể P2 X'