PowerPoint style guide Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf edu vn Mô hình hóa bề mặt 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN ThS Nguyễn Duy Li[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUN Bài giảng: Mơ hình hóa bề mặt (Surface modeling) ThS Nguyễn Duy Liêm Điện thoại: 0983.613.551 Email: nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUN Đánh giá chất lượng mơ hình bề mặt địa hình (Quality Assessment of Terrain Model) Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Nội dung Kiểm sốt chất lượng mơ hình bề mặt địa hình (MHBMĐH) (Quality control of Terrain Model) Vai trò Nguồn Cách sai số tiếp cận Đánh giá chất lượng MHBMĐH (Quality assessment of Terrain Model) Yếu tố ảnh hưởng Phương pháp định lượng Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Tài liệu tham khảo Digital Terrain Modeling- Principles and Methodology (2005) 1.1, Chapter Digital Terrain Modeling- Acquisition, Manipulation and Applications (2005) 6.3 Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Kiểm sốt chất lượng MHBMĐH Chất lượng MHBMĐH thường đo bằng: Độ xác vị trí (planimetric accuracy), A Địa hình thực tế A’ Độ Địa hình mơ (DTM) xác độ cao (height accuracy) Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Kiểm sốt chất lượng MHBMĐH Kiểm soát chất lượng MHBMĐH khâu quan trọng tiến trình mơ hình hóa bề mặt địa hình Dữ liệu thô Hiệu chỉnh Bề mặt DTM Tái xây dựng Ứng dụng Lấy mẫu giao sản phẩm DTM cho khách hàng Kiểm định Trước Nguồn liệu Kiểm sốt chất lượng Phân loại địa hình Sản phẩm DTM Giao hàng Thiết kế Nghiên Lập kế hoạch cứu khả thi Dự án DTM Kí kết Thị trường (khách hàng, nhà sản xuất) Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Kiểm sốt chất lượng MHBMĐH Nguồn sai số ln có sai số, sử dụng phương pháp đo nào! Dữ liệu thô DTM Sai Hiệu chỉnh Bề mặt DTM Tái xây dựng Kiểm định Ứng dụng Lấy mẫu số DTM đến từ: Sai số nguồn liệu Sự xác thiết bị thu thập liệu Sai số người trình thu thập liệu Nguồn liệu Kiểm soát chất lượng Phân loại địa hình Sản phẩm DTM Giao hàng Thiết kế Nghiên Lập kế hoạch cứu khả thi Sai số trình chuyển đổi tọa độ, xử lý liệu Dự án DTM Kí kết Thị trường (khách hàng, nhà sản xuất) Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt Kiểm sốt chất lượng MHBMĐH Kiểm soát chất lượng MHBMĐH phức tạp!!! Để xây dựng MHBMĐH có chất lượng, phải đầu tư kĩ lưỡng cho cơng đoạn tồn tiến trình mơ hình hóa bề mặt địa hình để loại bỏ, giảm thiểu sai số Dữ liệu thô Hiệu chỉnh Bề mặt DTM Tái xây dựng Ứng dụng Lấy mẫu Nguồn liệu Kiểm định Kiểm soát chất lượng Phân loại địa hình Cách tiếp cận phổ biến là: Giảm thiểu sai số trình thu thập liệu, Áp dụng thuật toán loại bỏ sai số giảm thiểu ảnh hưởng sai số, Giảm thiểu sai số quy trình mơ hình hóa bề mặt địa hình Sản phẩm DTM Giao hàng Thiết kế Nghiên Lập kế hoạch cứu khả thi Dự án DTM Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Kí kết Thị trường (khách hàng, nhà sản xuất) Mơ hình hóa bề mặt Đánh giá chất lượng MHBMĐH Chất lượng MHBMĐH phụ thuộc: Bề mặt địa hình (gồ ghề, phẳng), Ứng dụng (Applications) Phân tích (Interpretation) Phẳng điểm mẫu Cong nhiều điểm mẫu liệu đầu vào (độ xác, phân bố, mật độ) Trực quan hóa (Visualization) Mơ hình địa hình (Terrain model) Nguồn GPS 1- 10 cm Xây dựng (Manipulation) Đường bình độ 1/3 khoảng cao Không ảnh 0,1 – m Thuật Loại Các toán xây dựng (nội suy) Thu thập liệu (Data capture) MHBMĐH (bình độ, TIN, DEM), yếu tố khác Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Địa hình thực tế (Reality) Mơ hình hóa bề mặt 10 Đánh giá chất lượng MHBMĐH Chất lượng MHBMĐH liên quan đến chiều không gian: X, Z Y tạo thành độ xác mặt phẳng (hoặc mặt ngang) tạo thành độ xác mặt đứng, ứng với sai số độ cao Đánh giá chất lượng MHBMĐH thực theo cách: Đánh giá độ xác mặt phẳng mặt đứng riêng biệt, Đánh giá đồng thời hai độ xác Cách tiếp cận đánh giá: So sánh với tập hợp điểm độ cao thực tế (ground truth) So sánh với MHBMĐH kiểm chứng Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt 12 Đánh giá chất lượng MHBMĐH TM: Địa hình mơ phỏng; check: Địa hình kiểm chứng Độ xác mặt đứng Số điểm kiểm tra (Number of checkpoints) n Sai số mặt đứng (Vertical error) ∆𝑍𝑖 = 𝑍𝑇𝑀𝑖 − 𝑍𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘𝑖 Sai số trung phương (Root Mean Square Error) 𝑅𝑀𝑆𝐸𝑍 = 𝑛 𝜇𝑍 = ∆𝑍𝑖 𝑛 Sai số trung bình (Mean error) Độ lệch chuẩn sai số (Standard deviation) 𝑛 σ𝑖=1 ∆𝑍𝑖2 𝑛 𝑖=1 𝑛 𝜎𝑍 = Ngưỡng giá trị ngoại lệ (Threshold for outliers) Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn (∆𝑍𝑖 − 𝜇𝑍)2 (𝑛 − 1) 𝑖=1 ∆𝑍 ≥ ∗ 𝑅𝑀𝑆𝐸𝑍 Mơ hình hóa bề mặt 13 Đánh giá chất lượng MHBMĐH TM: Địa hình mơ phỏng; check: Địa hình kiểm chứng Độ xác mặt phẳng Số điểm kiểm tra (Number of checkpoints) n ∆𝑋𝑖 = 𝑋𝑇𝑀𝑖 − 𝐸𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘𝑖 ∆𝑌𝑖 = 𝑌𝑇𝑀𝑖 − 𝑌𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘𝑖 ∆𝑃𝑖 = ∆𝑋𝑖 + ∆𝑌𝑖 Sai số mặt phẳng (Horizontal error) Sai số trung phương (Root Mean Square Error) 𝑛 𝑛 𝜇𝑋 = ∆𝑋𝑖 𝑛 Sai số trung bình (Mean error) Độ lệch chuẩn sai số (Standard deviation) 𝑛 σ𝑖=1 ∆𝑃𝑖2 𝑛 𝑅𝑀𝑆𝐸𝑃 = 𝜇𝑌 = ∆𝑌𝑖 𝑛 𝑖=1 𝜎𝑋 = σ𝑛𝑖=1(∆𝑋𝑖 (𝑛−1) 𝑖=1 − 𝜇𝑋 )2 𝜎𝑃 = 𝜎𝑌 = σ𝑛𝑖=1(∆𝑌𝑖 (𝑛−1) − 𝜇𝑌 )2 𝜎𝑋 + 𝜎𝑌 Ngưỡng giá trị ngoại lệ Copyrightfor©outliers) 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn ∆𝑃 ≥ ∗ 𝑅𝑀𝑆𝐸𝑃Mơ hình hóa bề mặt (Threshold 14 Bài tập Biết độ xác đường bình độ (mc) tính theo cơng thức sau: mc = mh + mp x tan α Trong đó, mh sai số mặt đứng, mp sai số mặt phẳng, α độ dốc địa hình Trên đường bình độ 500 m, độ dốc 45°, kiểm tra điểm A’ (10, 20) GPS cho thấy giá trị tọa độ A (11, 21, 501) tính sai số mặt phẳng, sai số mặt đứng, độ xác đường bình độ vị trí trên? Hãy Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt 15 Bài tập Cho điểm nút ứng với tâm pixel lấy từ DTM sau: Tiến hành đánh giá DTM vị trí với giá trị kiểm chứng sau: A’1 (3/2, 7/2, 100), A1 (3/2, 7/2, 101), A’2 (5/2, 7/2, 237.5), A2 (3, 7/2, 240), A’3 (5/2, 3/2, 337.5), A3 (5/2, 2, 330), A’4 (7/2, 7/2, 450), A4 (7/2, 7/2, 430), A’5 (9/2, 5/2, 500), A5 (5, 7/2, 550), A’6 (7/2, 3/2, 500), A6 (7/2, 3/2, 500), A’7 (9/2, 3/2, 400) A7 (9/2, 3/2, 410) Tính số thống kê liên quan đến độ xác mặt phẳng mặt đứng (sai số mặt phẳng, sai số mặt đứng, RMSE mặt phẳng, RMSE mặt đứng)? Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt 16 u cầu cần đạt Vì làm kiểm sốt chất lượng mơ hình bề mặt địa hình? Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mơ hình bề mặt địa hình? Hiểu rõ, vận dụng cơng thức tính tốn độ xác mặt ngang, mặt đứng đánh giá chất lượng chất lượng mơ hình bề mặt địa hình? Copyright © 2022 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mơ hình hóa bề mặt 18