Đề tài “ Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng công nghệ GPS” pptx

Đồ án tốt nghiệp Đề tài Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng công nghệ GPS Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 1 - Trắc địa B -K48 Mục lục Lời mở đầu 2 Chơng I: Đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp 3 I.1. Quy trình thành lập bản đồ bằng phơng pháp đo ảnh 3 I.2. Vị trí và nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh đối với công tác đo ảnh 4 I.3 Các yêu cầu cơ bản đối với điểm khống chế ảnh 5 I.4 Các phơng pháp đo nối khống chế ảnh 6 Chơng II: Công nghệ GPS trong công tác đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp 15 II.1. Giới thiệu công nghệ GPS 15 II.2. ứng dụng công nghệ GPS trong đo nối khống chế ảnh 31 Chơng III: Thực nghiệm đo nối khống chế ảnh khu đo Bến Tre 46 III.1 Khái quát về khu vực thực nghiệm 46 III.2 Các bớc xử lý số liệu 51 III.3 Đánh giá độ chính xác và kết quả 61 Kết luận 62 Tài liệu tham khảo 63 Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 2 - Trắc địa B -K48 LờI Mở ĐầU Ngày nay khoa học kỹ thuật đã đem lại nhiều bớc tiến nhảy vọt trong sự phát triển kinh tế. Con ngời đã từng bớc đa những thiết bị kỹ thuật hiện đại vào ứng dụng trong cuộc sống để giải phóng dần sức lao động của mình. Một trong những ứng dụng của con ngời là đa hệ thống định vị toàn cầu GPS vào ứng dụng trong nhiều ngành nh: Hàng hải, hàng không, an ninh quốc phòng và nhất là trong công tác trắc địa và bản đồ Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị, dẫn đờng sử dụng các vệ tinh nhân tạo do Bộ Quốc Phòng Mỹ triển khai từ năm 1970. Ban đầu hệ thống này đợc sử dụng chủ yếu cho mục đích quân sự, nhng do tính u việt của hệ thống này mà nó đã và đang đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động kinh tế, xã hội. Trắc địa và bản đồ cũng là một trong những ngành ứng dụng công nghệ này có hiệu quả những tính năng u việt đó. ở nớc ta đã đa kỹ thật định vị toàn cầu GPS vào sử dụng một cách có hiệu quả trong công tác trắc địa và bản đồ từ đầu những năm 1990. Thực tế cho thấy ngành trắc địa nớc ta đã làm chủ công nghệ này và đã giải quyết đợc nhiều nhiệm vụ quan trọng trong công tác trắc địa. Vì thế để tìm hiểu và chứng minh tính ứng dụng thực tiễn cao của công nghệ GPS trong lĩnh vực trắc địa và bản đồ nói chung và trong ngành trắc địa ảnh nói riêng em đã chọn đề tài: Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng công nghệ GPS. Nhằm mục đích nêu rõ những khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xác định toạ độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phục vụ công tác tăng dày khống chế ảnh. Nội dung đồ án gồm: Chơng I : Những vấn đề cơ bản về điểm khống chế ngoại nghiệp và công nghệ dùng để đo nối Chơng II : Công nghệ GPS trong công tác đo nối điểm khống chế ngoại nghiệp Chơng III: Thực nghiệm đo nối khống chế ảnh khu đo Bến Tre Kết luận Tài liệu tham khảo Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 3 - Trắc địa B -K48 Chơng I đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp i.1. quy trình thành lập bản đồ bằng phơng pháp đo ảnh Trong trắc địa phơng pháp đo ảnh hay còn gọi là phơng pháp trắc địa ảnh, là một phơng pháp cơ bản trong đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính các loại. Trong đó, phơng pháp trắc địa ảnh hàng không là phơng pháp chủ yếu trong công tác đo vẽ bản đồ các loại tỷ lệ khác nhau đặc biệt bản đồ địa hình trung bình và nhỏ. Đo ảnh có 2 quá trình cơ bản là: - Quá trình thu nhận hình ảnh thông tin ban đầu của đối tợng đo - Quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tợng đo từ hình ảnh chụp hoặc các thông tin thu đợc Ngày nay với những thành tựu phát triển hiện đại về khoa học kỹ thuật và công nghệ, phơng pháp đo ảnh có khả năng đáp ứng đợc các yêu cầu đa dạng về thành lập bản đồ địa hình, địa chính . Để thành lập bản đồ bằng phơng pháp ảnh thì việc lựa chọn quy trình công nghệ đo vẽ cũng tuỳ thuộc vào đặc điểm địa hình, quy mô khu đo và các điều kiện kỹ thuật cụ thể. Ta có thể tổng quát quy trình công nghệ của phơng pháp ảnh nh sau. Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 4 - Trắc địa B -K48 Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của phơng pháp đo ảnh. I.2. Vị trí và nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh đối với công tác đo ảnh Trong công tác đo vẽ ảnh hàng không các điểm khống chế là cơ sở cho việc xác định vị trí không gian trong hệ toạ độ trắc địa của chùm tia hoặc các mô hình lập thể đợc xác định từ các ảnh bay chụp, vì các nguyên tố định hớng ngoài của ảnh hàng không thờng không đợc xác định bằng các phơng pháp vật lý trong khi bay chụp với độ chính xác yêu cầu. Các điểm khống chế ảnh nói trên là những điểm địa vật đợc xác đánh dấu trên các ảnh đo và đồng thời đợc xác định toạ độ của chúng trong hệ toạ độ trắc địa. Đo vẽ ảnh quang cơ Đo vẽ ảnh giải tích Đo vẽ ảnh số Đối tợng đo vẽ Công tác thiết kế và đo nối KCANN Công tác bay chụp ảnh Công tác điều vẽ Các quá trình xử lý và đo vẽ ảnh trong phòng Phơng pháp đo ảnh đơn Phơng pháp đo ảnh lập thể Công tác tăng dày khống chế ảnh Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 5 - Trắc địa B -K48 Tuy nhiên, nếu tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải tiến hành đo đạc xác định ngoài thực địa thì khối lợng công tác sẽ tăng lên rất lớn. Vì vậy trong phơng pháp đo ảnh, ngời ta dựa trên các tính chất hình học cơ bản của ảnh đo và nguyên lý để xây dựng các phơng pháp đo đạc trong phòng nhằm xác định toạ độ trắc địa của các điểm khống chế thay cho phần lớn công tác đo đạc ngoài trời. Công tác này gọi là công tác tăng dày khống chế ảnh trong trắc địa ảnh. Qua đây ta có thể thấy công tác đo nối khống chế ảnh đợc thực hiện theo yêu cầu của công tác tăng dày khống chế ảnh và nó có vị trí then chốt trong quá trình đo vẽ ảnh nh đợc biểu thị ở sơ đồ quy trình công nghệ phần I.1 . Từ quy trình công nghệ trên ta có thể thấy : Công tác đo nối khống chế ảnh là một khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ. Nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh là xác định toạ độ trắc địa của các điểm khống chế đo vẽ ảnh đợc chọn và đánh dấu ở những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở cho việc liên kết các đối tợng đo vẽ trong phòng với miền thực địa. Ngoài ra công tác đo nối khống chế ảnh còn có nhiệm vụ nữa là tính toán các yếu tố định hớng ngoài của ảnh. I.3. các yêu cầu cơ bản đối với điểm khống chế ảnh I.3.1. Độ chính xác của bản đồ đợc quy định nh sau I.3.1.1. Sai số trung phơng vị trí địa vật biểu thị trên bản đồ gốc so với vị trí của điểm khống chế đo vẽ gần nhất tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập không đợc vợt quá các giá trị sau đây: a) 0,5 mm khi thành lập bản đồ ở vùng đồng bằng và vùng đồi; b) 0,7 mm khi thành lập bản đồ ở vùng núi. I.3.1.2. Sai số trung phơng độ cao của đờng bình độ, điểm đặc trng địa hình, điểm ghi chú độ cao biểu thị trên bản đồ gốc so với độ cao điểm khống chế độ cao ngoại nghiệp gần nhất tính theo khoảng cao đều đờng bình độ cơ bản không vợt quá các giá trị sau: Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 6 - Trắc địa B -K48 Khoảng cao đều đờng bình độ cơ bản Sai số trung phơng về độ cao (tính theo khoảng cao đều cơ bản) 1: 2000 1: 5000 0,5 m và 1,0 m 1/4 1/4 2,5 m 1/3 1/3 5,0 m 1/3 1/3 Đối với khu vực ẩn khuất và đặc biệt khó khăn các sai số trên đợc phép tăng lên 1,5 lần. I.3.1.3. Sai số trung phơng vị trí mặt phẳng của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ ngoại nghiệp so với vị trí điểm tọa độ quốc gia gần nhất sau bình sai tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập không vợt quá 0,1 mm ở vùng quang đãng và 0,15 mm ở vùng ẩn khuất. I.3.1.4. Sai số trung phơng độ cao của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ sau bình sai so với điểm độ cao quốc gia gần nhất không vợt quá 1/10 khoảng cao đều đờng bình độ cơ bản ở vùng quang đãng và 1/5 khoảng cao đều đờng bình độ cơ bản ở vùng ẩn khuất. I.3.2. Sai số giới hạn của vị trí địa vật; của độ cao đờng bình độ, độ cao điểm đặc trng địa hình, độ cao điểm ghi chú độ cao; của vị trí mặt phẳng và độ cao điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ không đợc vợt quá 2 lần các sai số quy định tại Mục I.3.1. Khi kiểm tra, sai số lớn nhất không đợc vợt quá sai số giới hạn. Số lợng các trờng hợp có sai số vợt hạn sai nhng nhỏ hơn sai số giới hạn phải bảo đảm về mặt phẳng không vợt quá 5% tổng số các trờng hợp kiểm tra, về độ cao không vợt quá 5% tổng số các trờng hợp kiểm tra ở vùng quang đãng và 10% tổng số các trờng hợp kiểm tra ở vùng khó khăn, ẩn khuất. Trong mọi trờng hợp các sai số đều không đợc mang tính hệ thống. Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 7 - Trắc địa B -K48 I.3.3. Thiết kế, đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp I.3.2.1. Nguyên tắc thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp a) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải khống chế đợc toàn bộ diện tích đo vẽ. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải bố trí vào các vị trí ít nhất có độ phủ 3 với các điểm nằm trên một tuyến bay; độ phủ 4,6 với các điểm nằm trên hai tuyến bay và cách mép ảnh không nhỏ hơn 1cm. b) Mật độ và vị trí của các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phụ thuộc vào chơng trình tăng dày nội nghiệp đợc sử dụng và phải đợc tính toán trên cơ sở đảm bảo độ chính xác về tọa độ mặt phẳng và độ cao của điểm chi tiết trên bản đồ. Đồ hình thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp trong khối tăng dày theo sơ đồ. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Trong sơ đồ trên: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H); là điểm khống chế độ cao; + là tâm chính ảnh. Công thức tính toán số lợng mô hình giữa các điểm khống chế ảnh: a) Khi tăng dày mặt phẳng: Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 8 - Trắc địa B -K48 b) Khi tăng dày độ cao: Trong đó: - m s là sai số trung phơng về mặt phẳng. - m h là sai số trung phơng về độ cao. - m p, q là sai số trung phơng đo thị sai đo tọa độ trên trạm xử lý ảnh số. - m xy là sai số trung phơng đo tọa độ độ ảnh. - n là số đờng đáy. - H là chiều cao bay chụp. - b là cạnh đáy ảnh. Để phục vụ cho công tác tăng dày điểm khống chế ảnh trong phòng điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp có ba loại sau đây: - Điểm khống chế tổng hợp tức là các điểm khống chế ảnh đợc xác định cả toạ độ mặt phẳng và độ cao; - Điểm khống chế mặt phẳng; - Điểm khống chế độ cao; Những điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp dù đợc xác định bằng phơng pháp gì cũng đều phải thoả mãn các yêu cầu về độ chính xác, về khối lợng và vị trí điểm quy định sau đây: Số lợng điểm và phơng án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp phụ thuộc vào độ chính xác cần đạt của điểm khống chế tăng dày để phục vụ cho nhiệm vụ đo vẽ cụ thể. Ngày nay, với những phát triển mới của các phơng pháp tam giác ảnh cho phép nâng cao độ chính xác và hiệu quả của công tác tăng dày, nên số lợng điểm khống chế ngoại nghiệp đợc giảm tới mức tối thiểu và phơng án bố trí điểm cũng rất linh hoạt. m S = 0,25m xy n 3 m h = m p,q n 3 + 19n +48 H 12,5b Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Đỗ Mạnh Hà - 9 - Trắc địa B -K48 Hình 1.2.1 Hình 1.2.2 Hình 1.2 Các phơng án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp Hình 1.2.1. Phơng pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho lới có tuyến bay chặn. Hình 1.2.2. Phơng pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho lới không có tuyến bay chặn. Ký hiệu: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H); là điểm khống chế độ cao; Hình 1.2 mô tả một vài ví dụ về phơng án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp cho công tác tăng dày theo các phơng pháp khác nhau. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + [...]... đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng máy GPS, máy toàn đạc điện tử, máy kinh vĩ phải tuân theo quy định kỹ thuật áp dụng đối với từng loại thiết bị d) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được tính toán và bình sai trong hệ toạ độ quốc gia VN-2000, hệ độ cao quốc gia I.4 Các phương pháp 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 Có thể dùng phương pháp đo đạc như đo nối bằng máy toàn đạc, bằng công nghệ GPS I.4.1 Đo nối khống chế ảnh bằng máy toàn đạc Hiện nay có rất nhiều máy toàn đạc có độ chính xác cao có thể dùng để: Lập lưới lưới cơ sở, lưới đo vẽ cho đến quá trình đo vẽ cho độ chính xác cao và nhanh chóng Khi đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp ta có thể dùng máy toàn đạc, ta tiến hành đo. .. chú bằng chì đen) I.3.5 Đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được đo nối với ít nhất 2 điểm có tọa độ và độ cao quốc gia b) Khi đo vẽ bản đồ bằng phương pháp đo vẽ phối hợp thì tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải xác định độ cao với độ chính xác theo quy định tại Mục I.3.1 Đỗ Mạnh Hà - 12 - Trắc địa B -K48 Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp c) Việc đo. .. nước đo nối để xác định toạ độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp 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 Trong đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng GPS cần xác định các session đo thông qua đồ hình lưới Việc bình sai GPS có sử dụng mô hình Geoid bình sai sẽ dùng được độ cao để làm khống chế. .. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải đóng cọc gỗ hoặc dùng sơn đánh dấu vị trí ở thực địa, đảm bảo tồn tại ổn định trong thời gian thi công và kiểm tra, nghiệm thu c) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm kiểm tra, điểm tọa độ và độ cao quốc gia được sử dụng làm cơ sở để đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp nếu đủ điều kiện về vị trí địa vật để chích đều phải chích lên ảnh khống chế tại thực địa, đường... Hà - 30 - Trắc địa B -K48 Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 2.8 Hình ảnh một số vệ tinh của hệ thống GALILEO II.2 ứng dụng công nghệ GPS trong đo nối khống Chế ảnh II.2.1 Ưu điểm khi dùng công nghệ GPS để đo nối khống chế ảnh Với sự ra đời của hệ thống định vị toàn cầu GPS những người làm công tác trắc địa có được một phương tiện đo đạc hiện đại chứa đựng nhiều tính năng ưu việt đáng kể so... - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp c) Điểm kiểm tra ngoại nghiệp được xác định với độ chính xác tương đương điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp Điểm kiểm tra phải bố trí vào vị trí yếu nhất và rải đều trong khối tăng dày, mỗi khối phải có ít nhất một điểm; với những khối lớn bảo đảm từ 40 đến 60 mô hình có 1 điểm I.3.4 Chọn, chích, tu chỉnh điểm khống chế ảnh a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp được chọn phải... sai sẽ dùng được độ cao để làm khống chế ảnh Ví dụ: Đồ hình secsion đo bằng 3 máy thu GPS 117401 117403 N 004 N 002 N 003 N 001 N 005 117402 Các vòng khép cùng session Các vòng khép khác session Đỗ Mạnh Hà - 14 - Trắc địa B -K48 Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Chương II Công nghệ GPS trong công tác đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp II.1 Giới thiệu công nghệ GPS II.1.1 Lịch sử ra đời và phát... Đồ án tốt nghiệp Hình 1.5 Một số loại máy toàn đạc Nhưng đo bằng phương pháp nay thì có nhược điểm là chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, các điểm phải thông hướng với nhau, cạnh bố trí ngắn trong khi điểm KCANN lại chiếm trên diện tích rất rộng, do đó ảnh hưởng đến tính chặt chẽ của mô hình phân bố điểm và năng suất công việc I.4.1 Đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS Hiện nay công nghệ GPS... ảnh rõ nét trên ảnh, đảm bảo nhận biết và chích trên ảnh với độ chính xác 0,1 mm Nếu điểm chọn vào vị trí giao nhau của các địa vật hình tuyến thì góc giao nhau phải nằm trong khoảng từ 300 đến 1500, nếu điểm chọn vào địa vật hình tròn thì đường kính phải nhỏ hơn 0,3 mm trên ảnh Ngoài các yêu cầu trên, cần chọn điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp vào vị trí thuận tiện cho đo nối b) Điểm khống chế ảnh ngoại . điểm khống chế ảnh 5 I.4 Các phơng pháp đo nối khống chế ảnh 6 Chơng II: Công nghệ GPS trong công tác đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp 15 II.1. Giới thiệu công nghệ GPS 15 II.2. ứng dụng công nghệ. 2 Chơng I: Đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp 3 I.1. Quy trình thành lập bản đồ bằng phơng pháp đo ảnh 3 I.2. Vị trí và nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh đối với công tác đo ảnh 4 I.3. địa ảnh nói riêng em đã chọn đề tài: Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng công nghệ GPS. Nhằm mục đích nêu rõ những khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xác định toạ độ điểm khống chế ảnh