đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Lời nói đầu
Bản đồ địa hình là một loại tài liệu rất quan trọng. Nó là cơ sở để thành
lập các loại bản đồ chuyên đề khác, vì nội dung của bản đồ địa hình phải đảm
bảo độ chính xác, tính thống nhất và đầy đủ về nội dung đều phụ thuộc vào từng
loại tỷ lệ bản đồ.
Bản đồ địa hình có thể đợc thành lập bằng nhiều phơng pháp nh đo vẽ
trực tiếp trên mặt đất, đo vẽ ảnh, biên vẽ từ tài liệu có sẵn. Các phơng pháp trên
đều có thể đợc thực hiện theo công nghệ truyền thống và hiện đại.
Trong những năm gần đây khoa học công nghệ ngày càng phát triển, nó
đã ảnh hởng đến hầu hết đến các ngành khoa học trong dó có ngành khoa học
đo ảnh. Sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật tính toán và công nghệ thông tin
cộng với sự không ngừng hoàn thiện của lý thuyết đo ảnh trong những thập kỷ
gần đây đã cho ra đời một phơng pháp đo ảnh mới đó là phơng pháp đo ảnh số.
Phơng pháp đo ảnh số là phơng pháp xử lý các bài toán đo ảnh giải tích
với sự trợ giúp của máy tính và các phần mềm chuyên dùng để tiến hành số hoá
ảnh, đo ảnh, nhận biết hình ảnh và tính toán xử lý thay cho con ngời trong phần
lớn các quá trình đo ảnh nh: công tác tăng dày khống chế ảnh, xây dựng mô
hình số địa hình, nắn ảnh số và đo vẽ địa hình. Trớc đây việc xử lý các tấm ảnh
tơng tự với các máy toàn năng cồng kềnh, sản phẩm làm ra đợc lu trữ rất khó
khăn thì ngày nay việc xử lý các tấm ảnh số trên các trạm đo ảnh số chuyên
dùng với mức độ tự động hoá cao, cho ra những sản phẩm đa dạng và khả năng
cập nhật quản lý dễ dàng và cho hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt nó còn phát huy
đợc hiệu quả khi tổ chức thi công ở khu vực rộng lớn.
Để có thể bổ túc thêm kiến thức về ứng dụng công nghệ ảnh số trong
công tác thành lập bản đồ địa hình, tôi đã thực hiện đề tài tốt nghiệp với tiêu đề
Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ trung bình bằng công nghệ ảnh số .
Chơng I
bản đồ địa hình
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
vào các yếu tố cơ sở toán học của bản đồ.
Hệ thống ký hiệu quy ớc của bản đồ là phơng tiện đặc biệt để phản ánh
nội dung bản đồ. Phơng tiên chủ yếu là các yếu tố đồ hoạ và màu sắc, đồng thời
có xét đến khía cạnh tâm lý học, thẩm mỹ học để tạo nên hệ thống ký hiệu bản
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
2
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
đồ. Trong hệ thống ký hiệu bản đồ sử dụng rộng rãi các dạng đồ hoạ, các chữ
cái, con số, màu sắc và từ ngữ.
Tổng quát hoá bản đồ là quá trình lựa chọn và khái quát các đối tợng cần
thể hiện lên bản đồ. Mục đích của tổng quát hoá là nhằm phản ánh đúng bản
chất của đối tợng và đáp ứng tối u những yêu cầu đặt ra.
Ngoài 3 tính chất cơ bản trên thì bản thân bản đồ nh là một mô hình. Nó
còn có những đặc tính của các loại mô hình khác nh là tính chọn lọc, tính trừu t-
ợng, tính đơn trị, tính trực quan, tính đo đợc.
Chính vì bản đồ có nhiều đặc tính của các mô hình khác cho nên càng
ngày nó càng đợc sử dụng rộng rãi.
1.2 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.
- Tỷ lệ bản đồ
Theo quy phạm bản đồ địa hình nớc ta cũng dùng dãy tỷ lệ nh hầu hết
các nớc trên thế giới, gồm những tỷ lệ sau: 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000,
1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000.
- Hệ thống toạ độ bản đồ
Bản đồ địa hình dùng hai hệ thống toạ độ đó là hệ toạ độ địa lý và hệ toạ
độ vuông góc.
- Phép chiếu của bản đồ
ở nớc ta các bản đồ đợc thành lập trong phép chiếu Gauss hoặc phép
=345 và đợc ký hiệu là 1, 2, 3, 4. Từ mảnh 1:100000 chia thành 384 mảnh
1:5000 có kích thớc có
=115 và
=115 và đánh số hiệu bằng chữ ả
rập từ 1,2,...,384.
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
3
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
1.3 Hệ thống lới khống chế
Cơ sở khống chế toạ độ, độ cao khi thành lập bản đồ địa hình dựa trên
mạng lới khống chế toạ độ, độ cao của nhà nớcvà theo kinh tuyến trục của múi
bao gồm các cấp hạng nh sau:
Các điểm của lới toạ độ địa chính cơ sở tơng đơng với các điểm toạ độ
hạng III nhà nớc (tức là các điểm của lới khống chế địa hình ), đợc xây dựng
dựa trên các điểm toạ độ hạng I,II nhà nớc. Cơ sở để đo nối độ cao đến các
điểm toạ độ địa chính cơ sở là các điểm độ cao từ hạng III nhà nớc trở lên.
Lới toạ độ địa chính cấp I,II xây dựng trên lới toạ độ hạng III nhà nớc
hoặc lới toạ độ địa chính cơ sở. Lới độ cao kỹ thuật tơng đơng với lới độ cao
hạng IV nhà nớc thì thờng phải bố trí trùng với lới toạ độ địa chính cấp I,II.
Lới khống chế đo vẽ phát triển trên cơ sở lới toạ độ địa chính cấp I,II và
lới khống chế đo vẽ độ cao phát triển dựa trên các điểm độ cao kỹ thuật.
Các quy định khác về cơ sở toán học phải tuân thủ theo các quy định của
quy phạm hiện hành.
1.4 Tóm tắt nội dung bản đồ
Nội dung của bản đồ số phải thống nhất nh bản đồ thờng chúng đợc in
lớp trống cho các thao tác phụ khi số hoá. Mỗi lớp có thể gồm một hoặc một vài đối tợng
có cùng tính chất, mỗi đối tợng đợc gắn một mã riêng. mã này thống nhất áp dụng cho
toàn hệ thống bản đồ địa hình.
Ghi chú và ký hiệu bản đồ
Ghi chú trên bản đồ địa hình bao gồm :
- Ghi chú tên vùng dân c, biển, vịnh, sông ngòi, cửa sông, mơng máng,
hồ, đảo, núi,
- Ghi chú giải thích dùng để phân biệt hoặc nói rõ tính chất của địa vật.
ghi chú giải thích bao gồm tên sản phẩm của nhà máy, xí nghiệp, tính chất của
hồ, giếng nớc, tính chất của mắt đờng và khả năng đi lại, tính chất của đập, loại
cây của rừng cây, tên cột mốc biên giới và tất cả các loại ghi chú phải ghi bên
cạnh ký hiệu của địa vật.
- Ghi chú số liệu là để nói rõ độ cao các điểm trên mặt đất, độ cao của
điểm khống chế và đờng bình độ, tỷ lệ độ cao của đờng nh bờ lở, vách sụt, núi
đá, độ sâu của khe, hố đất.
1.5 Độ chính xác của bản đồ
Độ chính xác của điểm ảnh khống chế ảnh ngoại nghiệp
Sai số trung phơng về vị trí mặt phẳng của điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp phục vụ cho công tác tăng dày khống chế ảnh ( điểm đo vẽ ảnh ) so với
điểm khống chế trắc địa nhà nớcgần nhất không quá 0,1 mm tính theo tỷ lệ bản
đồ cần thành lập. Đối với vung ẩn khuất thì sai số trung phơng không quá 0,15
mm.
Sai số trung phơng về độ cao của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phục
vụ cho công tác tăng dày so với điểm độ cao nhà nớc gần nhất không quá 1/10
khoảng cao đều của đờng bình độ cơ bản.
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
5
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Khi bay chụp mà có thể xác định toạ độ tâm chiếu hình thì độ chính xác
hạn chế về khả năng áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
Chính vì vậy mà phơng pháp này thờng đợc áp dụng vào những địa bàn không
lớn, chủ yếu thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn ở các vùng dân c đặc biệt là các
vùng đô thị có mật độ dân c đông, nhà cửa công trình nhiều.
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
7
Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình
Phương pháp đo trực
tiếp ngoài thực địa
Phương pháp
đo ảnh
Phương pháp
biên tập
Phương pháp
bàn đạc
Phương pháp
toàn đạc
Phương pháp
phối hợp
Phương pháp
đo ảnh lập thể
ảnh
đơn
Bình đồ
ảnh
Phương pháp
vi phân
Phương pháp
toàn năng
thì không có phơng pháp nào cho độ chính xác cao hơn. Có thể nói phơng pháp
này luôn đợc áp dụng các thành tựu khoa học mới vào sản xuất để giải phóng
con ngời khỏi lao động vất vả tăng năng xuất lao động đẫn tới giảm giá thành
sản phẩm.
Ngày nay, phơng pháp đo ảnh số đã thể hiện sự u việt về tính tổng thể, độ
chính xác đồng đều rất thuận lợi cho công tác điều tra giám sát về chất lợng, tốc
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
8
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
độ thi công nhanh, khả năng công nghiệp và tự động hoá cao, hiệu quả kinh tế
lớn đặc biệt là ph ơng pháp này phát huy đợc hiệu quả khi tổ chức thi công ở
khu vực rộng lớn.
Hiện nay trên thế giới và nớc ta thì công nghệ đo ảnh số đã và đang đợc
áp dụng rộng rãi trong sản xuất.
Phơng pháp đo ảnh số:
Phơng pháp đo ảnh toàn số:
Trong phơng pháp này số liệu đa vào là ảnh số tức là tín hiệu ảnh quét đ-
ợc ghi nhận thông qua các hệ thống điện tử, nếu t liệu đầu vào là ảnh chụp
truyền thống thì trớc hết tiến hành số hoá ảnh bằng thiết bị số hoá. Quá trình đo
vẽ ảnh số trong hệ thống này bao gồm các nội dung chủ yếu sau: xác dịnh các
yếu tố định hớng ảnh, nhận dạng và tổ hợp ảnh, tính toạ độ không gian điểm
ảnh, nội suy bề mặt mô hình, tự động vẽ địa hình trên bản đồ ảnh trực giao đựoc
thành lập theo phơng phơng pháp nắn ảnh số.
1.6.4 Phơng pháp đo ảnh số tức thời:
Trong quá trình thu nhận thông tin ảnh và sử lý thông tin xảy ra đồng
thời với sự liên kết chặt chẽ giữa thiết bị chụp ảnh và hệ thống máy tính có tính
năng cao. Phơng pháp đo ảnh số tức thời đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
khoa học và công nghiệp. Trong đo ảnh, phơng pháp nàyđợc ứng dụng để phát
triển phơng pháp đo ảnh tự động trong phạm vi gần. Hiện nay đã có các hệ
10
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Chơng II
công nghệ thành lập bản đồ địa hình
bằng phơng pháp đo ảnh số
2.1 Khái niệm về ảnh số
ảnh số đợc tạo bởi mảng 2 chiều của các phần tử ảnh có cùng kích thớc
đợc gọi là pixel. Mỗi pixel đợc xác định bởi toạ độ hàng (m), cột (n) và giá trị
độ xám (g) của nó là g (m, n) biến đổi theo toạ độ điểm (x, y). Toạ độ hàng và
cột của mỗi pixel dều là các số nguyên. Còn giá trị độ xám của pixel nằm trong
thang độ xám từ 0 đến 255 (thang độ xám có 256 bậc theo đơn vị thông tin là 8
bit). Toạ độ số hoá chỉ là các giá trị rời rạc m, n và đợc biểu thị :
xmxx
+=
.
0
ynyy
+=
.
0
(2.1)
Trong đó :
m
= 0,1,...M
n
= 0,1,...N
x
1)-N 1,-g(M 1) 1,-g(M 0) 1,-g(M
.
1)-N g(1, 1) g(1, 0) g(1,
1)-N g(0, 1) g(0, 0) g(0,
(2.2)
Trong đó, mỗi pixel có độ xám g và có vị trí tính theo hàng m, cột n.
Đối với ảnh vệ tinh dạng số thì mỗi phần tử ảnh của pixel thể hiện một khu vực
bề mặt trên trái đất. Giá trị độ xám của pixel đợc tính bằng giá trị trung bình của độ
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
11
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
phản xạ phổ của toàn bộ khu vực nằm trong phạm vi của pixel. Ta có thể thu đợc ảnh
số nhờ các thiết bị số hoá mà cụ thể là máy quét ảnh.
Quá trình số hoá bao gồm 2 vấn đề quan trọng đó là định mẫu ảnh và l-
ợng tử hoá hình ảnh, hay có thể nói rằng:
Quá trình số hoá = quá trình định mẫu + quá trình lợng tử hoá
Quá trình định mẫu ảnh đợc sử dụng để tạo ra sự rời rạc hoá không gian
hình học liên tục của ảnh. Thông thờng nó đợc thực hiện nhờ hệ thống quang
học với kích thớc nào đó dã đợc chọn chuyển động dọc theo đờng quét trên tấm
ảnh, cũng tại thời điểm đó nó tiến hành đo, ghi (thời gian đã dợc định trớc hoặc
độ dài của bớc nhảy) phản xạ hoặc bức xạ giá trị độ đen của từng vùng với đối
tợng tơng ứng. Việc định mẫu ảnh cho từng vị trí cửa mở của hệ thống quang
học là giá trị thich hợp của toàn giá trị độ đen trong khoảng cửa mở (kích thớc).
Theo luật định mẫu, bớc nhảy định mẫu lý tởng T thoả mãn điều kiện:
c
f
l
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Với ảnh nhị phân, mỗi pixel mã hoá trên 1 bit, ảnh 256 mức mã hoá trên
8 bit (1 by). Các bậc độ xám này có thể lu trữ dới dạng một byte nên chúng có
rất nhiều thuận lợi trong quá trình xử lý ảnh số.
Kích thớc của file ảnh đợc tính bằng tích số hàng với số cột và số bit đợc
dùng mã hoá cho một pixel.
ảnh màu là ảnh tổ hợp từ ba màu cơ bản là đỏ, lục và lơ đợc thu nhận
trên các dải băng tần khác nhau. Mỗi pixel ảnh màu gồm ba thành phần nh trên.
Mỗi màu cũng phân thành I cấp khác nhau ( thờng là 256). Do vậy, để lu trữ
ảnh màu, ngời ta lu trữ từng màu riêng biệt, mỗi màu lu trữ nh một ảnh đa cấp
xám. Vì vậy, không gian nhớ dành cho một ảnh màu lớn gấp ba lần một ảnh đa
cấp xám cùng kích thớc.
Hàm số độ đen xác suất về sai sót khi lợng tử hoá đợc lấy đồng nhất:
0,5 tức là:
P(x) = 1 -0,5
X
+
0,5 (2.5)
= 0 Các giá trị khác
Và gía trị trung bình của chúng là P = 0 có phơng sai là:
===
5,0
5,0
222
1
2
độ d thừa, mã hoá ảnh gốc.
Cho tới nay có rất nhiều phơng pháp nén đã và đang đợc nghiên cứu sử
dụng và phân chia thành các nhóm lớn nh nén không mất mát thông tin (tức là
các phơng pháp nén mà sau khi giải nén ta thu đợc chính xác dữ liệu gốc) và
nén có mất mát thông tin (tức là các phơng pháp nén mà sau khi giải nén ta
không thu đợc dữ liệu nh bản gốc).
ảnh số có những u nhợc điểm sau:
u điểm
- Đễ sao chép, dễ nhân bản, dễ bảo quản.
- Có thể đợc sử dụng để giải đoán tự động và bán tự động.
- Dễ dàng thay đổi, tăng cờng chất lợng hình ảnh (Histogram).
- Có thể cho giá trị toạ độ và độ xám trực tiếp.
- Có thể trực tiếp tích hợp các dữ liệu khác (dạng raster và vector).
- Có thể hiển thị ở rất nhiều tỷ lệ bằng Zoom in và Zoom out mà không
làm giảm chất lợng ảnh.
Nhợc điểm
- ảnh phân giải cao đòi hỏi bộ nhớ lớn.
- Cần có máy tính màn hình đồ hoạ chất lợng tốt và phần mềm chuyên dùng.
- Bị giới hạn bởi kích thớc màn hình.
- Chuyển sang dạng tơng tự cần có máy in đắt tiền.
2.2 Hệ thống trạm đo vẽ ảnh số
Quá trình phát triển của đo vẽ ảnh số có liên quan mật thiết tới quá trình
thiết kế, chế tạo và khả năng của các hệ thống đo vẽ ảnh số. Hệ thống đo vẽ ảnh
số đợc định nghĩa là phần cứng và phần mềm để thu đợc các sản phẩm đo vẽ từ
ảnh số thông qua việc áp dụng các kỹ thuật tự động, bán tự động và thủ công.
Cấu trúc của hệ thống đo vẽ ảnh số đợc mô tả nh sau:
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
14
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
ảnh của
máy ảnh
số
Bản đồ và
ảnh trực
giao trên
giấy
Hệ thống
bản đồ số
hoặc
GIS/LIS
Trạm
đo vẽ
ảnh số
Máy
quét
Raster
Máy in
Raster
hoặc
phim
A
D
D
A/D
D
D/A
D
D
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Leica-Helava DSW200
DSW300
DSW500
2,0
m
à
4,0
m
à
Vexcel VX3.000 3,0
m
à
8,5
m
à
Wherli RM-1 5,0
m
à
12,0
m
à
Zeiss Intergraph SCAL TD 2,0
m
à
7,0
m
à
Các máy quét chuyên dùng cho đo vẽ ảnh cần có độ chính xác hình học
khoảng 2-4
m
thể xử lý nhiều loại ảnh số từ ảnh hàng không chụp từ phim sau đó đợc quét và
ảnh hàng không đợc chụp từ máy ảnh số cho tới ảnh vẹ tinh. Hơn thế nữa, các
nhiệm vụ mà trong ảnh giải tích đòi hỏi nhiều máy móc khác nhau và nhiều ng-
ời thao tác đợc đào tạo chuyên sẩuiêng thì trong ảnh số có thể dợc thực hiện chỉ
trên một trạm đo vẽ và chỉ bởi một ngời thao tác.
Hệ thống phần cứng
Phần cứng của một trạm đo vẽ ảnh số bao gồm:
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
17
Các thiết bị lưu trữ
thông tin lâu dài
Bộ xử lý trung tâm
Bộ xử lý đồ hoạ
Màn hình lập thể có
độ phân giải cao
Bàn phím Thiết bị đo vẽ lập thể Con chuột
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
- Một bộ xử lý CPU mạnh và bộ nhớ Ram lớn để có thể xử lý các file ảnh
số lớn sau khi quét..
- Các tính năng xử lý phụ nh bộ tăng tốc đồ hoạ, bảng xử lý tín hiệu só,
bộ xử lý mảng để đảm bảo thực hiện nhanh các công việc có khối lợng tính toán
lớn nh khớp ảnh hay tạo mô hình số địa hình (DTM).
- Bộ nhớ lu trữ t liệu lớn nh đĩa cứng và thiết bị lu trữ phải có dung lợng
lớn để lu trữ dữ liệu ảnh.
- Khả năng truyền dữ lỉệu nhanh giữa ram, bộ nhớ video để hiển thị ảnh
trên màn hình và bộ lu trữ dữ liệu chính trong đĩa cứng.
- Màn hình mầu độ phân giải cao phục vụ đo vẽ lập thể.
- Thiết bị đo lập thể cho phép định vị tiêu đo chính xác để thực hiện tốt
các thao tác nh đo điểm hay số hoá các đối tợng.
Do nhiều nguyên nhân khác nhau nh: tính năng của thiết bị thu nhận ảnh do
nguồn sáng và nhiễu xạ nên có thể bị suy biến. Vì vậy cần phải tăng cờng và
khôi phục ảnh để làm nổi bật các đặc trng chính của ảnh nhằm bảo đảm cho ảnh
số gần giống với ảnh gốc mà không bị biến dạng.
Tăng cờng chất lợng ảnh và chiết tách đặc tính nh một thao tác chuyển
đổi nhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu cho ngời làm công tác giải toán ảnh, một
thao tác nhằm phân loại, sắp xếp các thông tin có sẵn trong ảnh theo các yêu
cầu hoặc chỉ tiêu đa ra dới dạng hàm số. Cho đến nay, ngời ta vẫn cha đa ra một
tiêu chuẩn cụ thể nào về chất lợng của ảnh số. Vì vậy việc nâng cao chất lợng
ảnh thờng theo yêu cầu và mục đích của ngời sử dụng. Thực chất việc nâng cao
độ tơng phản là sự cần thiết lợng tử hoá độ xám của ảnh. Sự sắp xếp độ xám sau
quá trình này nằm trong khoảng từ 0
ữ
255 bậc. Một số phơng pháp nâng cao
độ tơng phản đợc sử dụng trong các thiết bị xử lý ảnh đợc kể tới nh nâng cao
tuyến tính, nâng cao phi tuyến tính và nâng cao theo phép biến đổi Histogram.
2.3.2 Cấu trúc hình tháp
Cấu trúc hình tháp làm tăng tốc tính toán khi khớp ảnh cũng nh tăng tốc
độ đọc, hiển thị ảnh trên màn hình. Các file ảnh sau khi quét thờng đợc tổ chức
theo các lớp cấu trúc hình tháp với độ phân giải khác nhau. Các lớp hình ảnh
của một ảnh có độ phân giải khác nhau theo một hệ số phóng đại nhất định (th-
ờng là hệ số 2, 3 hoặc 4). Các lớp pixel đợc sắp xếp thứ tự từ lớp có kích thớc
pixel lớn tới các lớp có kích thớc bé hơn, cao nhất (480
à
m) là lớp đợc coi là
thô nhất và lớp pixel bé nhất (30
à
m) đợc coi là lớp ảnh gốc. Khái niệm kích
thớc pixel ở đây không giống nh pixel trên màn hình máy tính. Trên màn hình
kích thớc pixel là không đổi, còn trong ảnh số kích thớc pixel có thể hiểu là
để so sánh, đối chiếu trên các ảnh để tìm ra các đối tợng cùng tên. Các đối tợng
dùng để so sánh, đối chiếu có thể là các mức độ xám, các đặc trng của địa vật
hay các biểu tợng mô tả. Đây chính là sự khác biệt giữa các phơng pháp khớp
ảnh.
2.4.1 Phơng pháp khớp ảnh theo vùng
Lấy sự phân bố độ xám của ảnh làm cơ sở, nguyên lý tính toán tối u cho
phơng pháp khớp ảnh theo vùng là nguyên lý số bình phơng nhỏ nhất. Sử dụng
thuật toán bình sai cho các biến dạng độ xám trong quá trình tính các độ đo t-
ơng quan, cho nên có khả năng đạt độ chính xác cao và sử dụng trong những
nhiệm vụ đo ảnh cần độ chính xác cao, nh công tác tăng dày khống chế ảnh.
Trong phơng pháp này xét tới hai loại biến dạng hệ thống của độ xám:
biến dạng bức xạ và biến dạng hình học. Từ đó sinh ra sự khác biệt về phân bố
độ xám của ảnh.
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
20
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
Nguyên nhân sinh ra biến dạng bức xạ: độ chiếu sáng, hớng bức xạ trên
bề mặt vật chụp ảnh, khí quyển, độ suy giảm của kính vật máy chụp ảnh, sự
khác biệt về điều kiện xử lý ảnh và sai số trong quá trình số hoá ảnh v.v.
Nguyên nhân chủ yếu sinh ra biến dạng hình học gồm: các loại biến dạng
hình ảnh do phơng vị máy chụp ảnh và độ chênh cao địa hình gây ra. Trong
chụp ảnh thẳng đứng thì độ chênh cao địa hình là nguyên nhân chủ yếu của biến
dạng hình học. Vì vậy, đối với cùng địa hình có độ chênh cao lớn (vùng núi)
việc khớp ảnh sẽ khó khăn hơn vùng bằng phẳng.
2.4.2 Phơng pháp khớp ảnh theo đặc trng
Khi điểm ảnh cần khớp nằm trong vùng có độ tơng phản thấp, tức là thiếu
thông tin trong cửa sổ khớp, tỷ số tín hiệu tạp rất nhỏ, thì khả năng khớp đợc
ảnh không cao. Trong đo ảnh tỷ lệ lớn ở thành phố, đối tợng xử lý chủ yếu là
các vật kiến trúc, các đối tợng phi địa hình khi đó do tính không liên tục của
không gian (X, Y, Z) của điểm vật, sau đó thành lập mô hình số bề mặt vật thể
(nh mô hình số địa hình DTM). Trong quá trình xây dựng mô hình số bề mặt
vật thể có thể cần phải sử dụng một số phơng pháp nội suy, nên ít nhiều làm
giảm độ chính xác đo.
Vì vậy, để tránh nhợc điểm này có thể sử dụng phơng pháp khớp ảnh dựa
vào điểm vật có toạ độ không gian trên bề mặt của đối tợng và vận dụng điều
kiện đồng phơng để xác định độ cao. Lúc này toạ độ mặt phẳng của điểm vật
(X, Y) đã biết và chỉ cần xác định độ cao Z của nó. Phơng pháp khớp ảnh này
đợc gọi là khớp ảnh theo yếu tố bề mặt của đối tợng tức là phơng pháp khớp ảnh
theo độ cao.
Nguyên lý cơ bản của phơng pháp nh sau:
Giả thiết trong không gian vật có một vật thẳng đứng thì hình ảnh của nó
trên ảnh cũng là một đờng thẳng tức là giao điẻm A của đờng thẳng đứng VLL
(Vertical Line Locus) với mặt địa hình nhất định sẽ nằm trên hình chiếu tơng
ứng trên ảnh. Vận dụng tính chất này có thể tìm kiếm các điểm ảnh cùng tên a1,
a2 trên ảnh trái và ảnh phải để xác định độ cao của điểm A.
Phơng pháp này đợc ứng dụng trong xây dựng mô hình số độ cao tự động
sau quá trình tăng dày tức là khi toạ độ tâm chụp và các yếu tố định hớng ngoài
của mỗi ảnh đã đợc xác định.
Trong tăng dày nếu có sử dụng toạ độ tâm chụp bằng công nghệ GPS và
các điểm khống chế ngoại nghiệp đợc đánh dấu trớc khi chụp thì có thể áp dụng
phơng pháp này để khớp đa ảnh cho quá trình định hớng tơng đối.
Tóm lại bản chất của khớp ảnh là quá trình sử lý các thông tin bức xạ trên
các vùng có độ phủ của 2 hay nhiều ảnh nhằm tự động tìm ra các điểm ảnh
cùng tên dựa trên cấu trúc hình tháp và một vài tham số hình học gần đúng với
ban đầu của ảnh. Sau khi tìm đợc ra toạ độ của các điểm cùng tên sẽ đợc tự
động đo ngay. Khớp ảnh mở ra khả năng chọn điểm, chuyển điểm và đo diểm
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
22
thành lập và hiệu quả kinh tế mà nó mang lại.
Độ cao bay chụp có thể xác định theo công thức :
h
p
P
H
=
(2.7)
P,
p
là thị sai ngang và độ chênh của thị sai ngang
p
là sai số trung bình xác định độ chênh thị sai ngang.
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
23
In-Lu trữ
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
h
là sai số trung bình xác định độ cao.
Ngày nay với kỹ thuật tiến bộ của của công nghệ GPS cho phép ta xác
định toạ độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh đã tạo điều kiện nâng cao chất l-
ợng kỹ thuật bay chụp. Cùng với chất lợng của hệ thống quang học hoá ảnh của
a
b
M
M
mP
à
100
(2.8)
Trong đó :
P là kích thớc của pixel
M
a
là mẫu số tỷ lệ ảnh
M
b
là mẫu số tỷ lệ bản đồ
2.5.5 Đoán đọc và điều vẽ ảnh
Công tác đoán đọc và điều vẽ nhằm xác định định tính và định lợng của
các yếu tố địa vật dựa theo hình ảnh của chúng đợc chụp trên ảnh. Tuỳ theo yêu
SV: chu thế mạnh
Lớp LT Trắc địa A K3
24
đồ án tốt nghiệp bộ môn trắc địa ảnh
cầu của từng loại bản đồ mà xác định nội dung và khối lợng của công tác đoán
đọc diều vẽ.
Các phơng pháp đoán đọc và điều vẽ :
Điều vẽ ngoại nghiệp đợc áp dụng khi thành lập bản đồ có tỷ lệ lớn, các
vùng có nhiều địa vật thay đổi, các vùng dân c cần thu thập nhiều số liệu chi tiết
mà không thể hoặc khó có thể xác định đợc trên mô hình lập thể. Phụ thuộc vào
quy trình công nghệ đo vẽ hoặc đặc điểm địa lý của khu đo và mức độ nghiên
Copyright: Tài liệu đại học ©