kỹ thuật nắn ảnh vệ tinh để thành lập bình đồ tỷ lệ 1 50.000

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất Lời mở đầu! Ngày nay, với phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật, công nghệ vũ trụ phát triển vô nhanh chóng vài thập niên gầm Kỹ thuật viễn thám nói chung trở thành phương tiện kỹ thuật đại áp dụng nhiều lĩnh vực khoa học khác lâm nghiệp, cập nhật thành lập đồ, bảo vệ môi trường phòng chống thiên tai vv Viễm thám phương thức thu nhận thông tin đối tượng Các thơng tin thu kết việc giải đoán mã đo đạc biến đổi mà đối tượng tác động tới môi trường chung quanh trường điện từ, truờng âm trường hấp đẫn Tính ưu việt thông tin viễn thám khả tổng hợp tính tổng quát cao, độ chi tiết lớn Bằng ảnh máy bay ảnh vệ tinh ta co khả nghiên cức đối tuợng tự nhiên diện rộng với độ phân giải khơng gian vài mét Tính lặp lại có chu kỳ thơng tin viễn thám cho phép nghiên cứu biến động theo chu kỳ thay đổi tính chất đối tượng tự nhiên theo thời gian tác động cá hoạt động kinh tế- xã hội người Tuy nhiên, chụp ảnh hàng không, ảnh viễn thám bị biến dạng hình học nhiều nguồn sai số gây Các nguồn sai số chủ yếu gây nên biến dạng hình học ảnh viến thám chia làm hai nhóm là: sai số hình học thân máy thu sai số hình học tác động bên ngồi Vì vậy, quy trình cơng nghệ xử lý ảnh viễn thám cho mục đích trên, cơng tác hiệu hình học ảnh viễn thám chiếm vai trị quan trọng, định đến tính xác độ tin cậy thông tin Để hiểu rõ chất nguồn sai số sở khoa học cơng tác hiệu chỉnh hình học ảnh viễn thám, em thực đề tài tốt nghiệp “ Kỹ thuật nắn ảnh vệ tinh để thành lập bình đồ tỷ lệ : 50.000” Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo PGS TS Nguyễn Trường Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -1- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất Xuân, cô giáo Nguyễn Thị Thu Hương em tìm hiểu thực đề tài giao thời gian thực tập tốt nghiệp vừa qua Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy Đồ án tốt nghiệp hồn thành trong… trang đánh máy vi tính có bố cục chương sau: Lời mở đầu Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VIỄN THÁM Chương II : HIỆU CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH VỆ TINH Chương III : KHẢO SÁT KỸ THUẬT NẮN ẢNH VỆ TINH ĐỂ THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ TỶ LỆ : 50.000 Kết luận Mục lục Tài liệu tham khảo Vì thời gian thực tập có hạn chưa trải nghiệm thực tế nên đề tài cịn nhiều hạn chế thiếu sót, kính mong thầy bạn góp ý để đề tài em hoàn thiện Sinh viên thực Nguyễn Thị Oanh Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -2- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VIỄN THÁM § I.1 Một số vấn đề viễn thám I.1.1 Khái niệm Sự phát triển viễn thám gắn liền với phát triển công nghệ vũ trụ, phương pháp chụp ảnh thu nhận thông tin đối tượng mặt đất Hiện nay, ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1 ÷ 4m) chuyên gia sử dụng theo hưóng tích hợp với GPS (Global Positioning System) GIS (Goegraphical Information System), nhằm khai thác liệu không gian hiệu phục vụ công tác thành lập đồ thành phố, quy hoạch giao thông, giám sát biến động sử dụng đất… Trong đó, vệ tinh Ikonos phóng vào tháng năm 1999 cung cấp ảnh với độ phân giải không gian 1m đặc biệt vệ tinh Quickbird phóng vào tháng 10 năm 2001 cung cấp ảnh với độ phân giải không gian 0.61m Ảnh đa phổ độ phân giải khơng gian cao góp phần quan trọng việc phát triển ứng dụng viễm thám nhiều lĩnh cực, đáp ứng đòi hỏi mức độ cung cấp thơng tin chi tiết xác Ngồi việc thu thập thơng tin từ ảnh đa phổ độ phân giải cao, ảnh đa thu tgạp kỹ thuật viễn thám siêu cao tần sử dụng phổ biến từ đầu kỷ I.1.1.1 - Viễn thám gì? o Khái niệm viễn thám Viễn thám định nghĩa khoa học nghi ên cứu phương pháp thu thập, đo lường phân tích thơng tin vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng Thuật ngữ viễn thám sử dụng Mỹ vào năm 1960, bao gồm tất lĩnh vực khơng ảnh, giải đốn ảnh, địa chất ảnh… Về chất, tính chất vật thể xác định thông Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -3- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất qua lượng xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám công nghệ nhằm xác định nhận biết đối tượng điều kiện môi trường thông qua đặc trưng riêng phản xạ xạ o Nguyên lý: Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể nguồn cung cấp thông tin vật thể tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng xác định Đo lường phân tích lượng phản xạ phổ ghi nhận ảnh viễn thám, cho phép tách thơng tin hữu ích loại lớp phủ mặt đất khác tương tác xạ điện từ vật th Dữ liệu số T liệu ảnh Tưliệuư mặtưđất Hình 1: Nguyên lý thu nhận liệu sử dụng viễn thám Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -4- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất I.1.1.2 - Phương pháp viễn thám Phương pháp viễn thám phương pháp sử dụng xạ điện từ (ánh sáng nhiệt, sóng cực ngắn) phương tiện để điều tra đo đạc đặc tính đối tượng I.1.1.3 - Bộ cảm biến Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể gọi cảm biến (Sensor) Bộ cảm biến máy chụp ảnh máy quét I.1.1.4 - Vật mang Phương tiện mang sensors gọi vật mang, máy bay, khinh khí cầu, tàu thoi vệ tinh Nguồn lượng thường sử dụng viễn thám xạ mặt trời, lượng sóng điện từ vật thể phản xạ hay xạ thu nhận cảm biến đặt vật mang Máy bay vệ tinh vật mang chủ yếu cho quan trắc viễn thám Định nghĩa loại trừ quan trắc điện từ trọng lực quan trắc chủ yếu để đo đạc trường lực nhiều đo đạc xạ điện từ Các quan trắc từ v xạ thường thực từ máy bay, thường xem quan trắc địa vật lý từ máy bay nhiều viễn thám Chụp ảnh máy bay dạng viễn thám, tồn phương pháp sử dụng rộng rãi giới Việc phân tích ảnh hàng khơng góp phần đáng kể việc phát nhiều mỏ dầu khoáng sản trầm tích Sự thành cơng sử dụng dải nhìn thấy sóng điện từ hiệu sử dụng dải sóng khác Từ1960, tiến khoa học kỹ thuật cho phép thu hình ảnh dải sóng khác nhau, bao gồm dải sóng hồng ngoại cực ngắn Sự phát triển sử dụng loại tàu vũ trụ có người điều khiển vệ tinh khơng có người điều khiển Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -5- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất 1960 cung cấp khả từ quỹ đạo thu hình ảnh trái đất Thơng tin lượng phản xạ vật thể ghi nhận ảnh viễn thám thông qua xử lý tự động máy giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa kinh nghiệm chuyên gia Cuối cùng, liệu thông tin liên quan đến vật thể tượng khác mặt đất ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như: nơng lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, mơi trường… I.1.1.5 - Q trình thu nhận xử lý ảnh viễn thám Viễn thám thực từ nhiều khoảng cách, độ cao khác nhau: - Tầng mặt đất - Tầng máy bay - Tầng vũ trụ Toàn trình thu nhận xử lý ảnh viễn thám chia thành thành phần sau: - Nguồn cung cấp lượng - Sự tương tác lượng với khí - Sự tương tác với vật thể bề mặt trái đất - Chuyển đổi lượng phản xạ từ vạt thể thành dữliệu ảnh số cảm biến - Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán xử lý I.1.2 Phân loại viễn thám Viễn thám phân thành loại ứng với vùng bước sóng sử dụng - Loại 1: Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại phản xạ Nguồn lượng xạ mặt trời ảnh viễn thám nhận Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -6- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất dựa vào đo lường lượng vùng ánh sang nhìn thấy hồng ngoại phản xạ từ vật thể bề mặt trái đất Ảnh thu kỹ thuật viễn thám gọi chung ảnh quang học - Loại 2: Viễn thám hồng ngoại nhiệt Nguồn lượng sử dụng xạ nhiệt vật thể sản sinh ra, vật thể nhiệt độ bình thường tự sinh xạ Ảnh thu kỹ thuật viễn thám gọi ảnh nhiệt - Loại 3: Viễn thám siêu cao tần Trong viễn thám siêu cao tần, hai loại kỹ thuật chủ động bị động áp dụng Đối với viễn thám siêu cao tần chủ động , vệ tinh cung cấp lượng riêng phát trực tiếp đến vật thể, thu lại lượng song phản xạ lại đo lường để phân biệt đối tượng với Ảnh thu kỹ thuật viễn thám siêu cao tần chủ động gọi ảnh rađa Sự phân chia thành dải phổ liên quan đến tính chất xạ tự nhiên đối tượng, từ tạo thành phương pháp viễn thám khác Sóng điện từ truyền mơi trường đồng theo hình sin với tốc độ gần × 10 m/s (tốc độ ánh sáng) Khoảng cách cực trị gọi bước sóng (λ) với đơn vị độ dài Số lượng cực trị truyền qua điểm định thời gian giây gọi tần số (υ - đơn vị: herzt) Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -7- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất § I.2 Tư liệu ảnh vệ tinh có phổ biến Việt Nam I.2.1 Ảnh vệ tinh quang học Ảnh nói chung thể hai chiều vật thể vùng xác định, kỹ thuật viễn thám có hai loại ảnh thường sử dụng ảnh tương tự ảnh số Kết việc thu nhận ảnh từ vệ tinh có ảnh dạng tương tự số, lưu trữ phim hay băng từ hay đĩa từ… I.2.1.1 Ảnh tương tự Ảnh tương tự ảnh chụp sở lớp cảm quang halogen bạc, ảnh tương tự thu từ cảm tương tự dùng phim không sử dụng hệ thống quang điện tử Những tư liệu có độ phân giải khơng gian cao độ phân giải phổ Nói chung loại ảnh thường có độ méo hình lớn ảnh hưởng độ cong Trái đất Các ảnh có cấp độ sáng màu thay đổi liên tục Ví dụ ảnh hàng khơng, ảnh chụp từ camera thông thường lưu trữ phim giấy ảnh xem trực tiếp I.2.1.2 Ảnh số Khái niệm Ảnh số dạng tư liệu ảnh không lưu giấy ảnh phim Nó chia thành nhiều phần tử nhỏ thường gọi pixel (phần tử ảnh) Mỗi pixel tương ứng với đơn vị khơng gian có giá trị ngun hữu hạn ứng với cấp độ sáng Ảnh số lưu trữ máy tính (hay phương tiện lưu trữ khác tương ứng) để xem máy tính Quá trình chuyển từ ánh tương tự sang ảnh số gọi số hoá, bao gồm hai bước bản: Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -8- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất - Quá trình chia ảnh tương tự thành pixel gọi chia mẫu (Sampling) - Quá trình chia độ xám liên tục thành số nguyên hữu hạn gọi lượng tử hố Các pixel thường có dạng hình vng đ ược xác định toạ độ số hàng (tăng dần từ xuống) số cột ( từ trái sang phải) Trong trình chia mẫu từ ảnh tương tự thành ảnh số độ lớn pixel hay tần suất chia mẫu phải chọn tối ưu Nếu pixel lớn chất lượng ảnh tồi cịn trường hợp ngược lại dung lượng thơng tin cần lưu trữ lại lớn Ảnh số lưu trữ máy tính để thể liệu khơng gian theo mơ hình raster, tuỳ thuộc vào số bít dung để ghi nhận thơng tin, pixel có giá trị( giá trị độ sáng pixel: BV – Brighness Value hay DN – Digital Number) ứng với cấp độ sáng định thể ảnh.Ví dụ, ảnh sử dụng bit để lượng tử hố, có 256 giá trị sử dụng để lưu trữ ảnh phần tử ảnh nhận giá trị từ 0÷255 (0 tương ứng đen 255 trắng) Ảnh vệ tinh Ảnh vệ tinh hay gọi ảnh viễn thám thường lưu dạng ảnh số (ảnh hàng không dạng analog không đặt đây), lượng sóng phản xạ (theo vùng phổ xác định trước) từ vị trí tương ứng mặt đất, cảm biến thu nhận chuyển thành tín hiệu số xác định giá trị độ sang pixel Ứng với giá trị này, pixel có độ sáng khác thay đổi từ đen đến trắng để cung cấp thông tin vật thể Tuỳ thuộc vào số kênh phổ sử dụng, ảnh vệ tinh ghi lại theo dải phổ khác (từ cực tím đến sóng radio) nên người ta gọi liệu đa phổ, đa kênh, đa băng tần nhiều lớp Sinh viên Nguyễn Thị Oanh -9- Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất I.2.2 Các đặc trưng ảnh vệ tinh I.2.2.1 Đặc trưng: Các liệu ảnh thu viễn thám thường dạng số xử lý máy tính để tạo ảnh cho người giải đoán nghiên cứu ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Ảnh số thể ma trận, phần tử ma trận (xác định hàng cột) ứng với phần tử ảnh có giá trị độ sáng riêng biệt Ảnh vệ tinh đặc trưng số thông số sau: I.2.2.1.1 Tính chất hình học ảnh vệ tinh Trường nhìn khơng đổi IFOV (instantaneous file of vieư) định nghĩa góc khơng gian tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Lượng thông tin ghi IFOV tương ứng với giá trị pixel Góc nhìn tối đa mà cảm biến thu sóng điện từ gọi trường nhìn FVO (field of vieư) Khoảng không gian mặt đất FVO tạo nên bề rộng tuyến bay Diện tích nhỏ mặt đất mà cảm phân biệt gọi độ phân giải khơng gian Ảnh có độ phân giải khơng gian cao có kích thước pixel nhỏ Độ phân giải không gian gọi độ phân giải mặt đất hình chiếu pixel tương ứng với đơn vị chia mẫu mặt đất Khi nói ảnh SPOT có kích thước pixel 20 × 20m có nghĩa pixel ảnh tương ứng với diện tích 20 × 20m mặt đất Để xác định ảnh có độ phân giải cần thiết cho phép nhận biết đối tượng, thường nên chọn ảnh có độ phân giải khơng gian 1/2 kích thước vật thể cần nhận biết Bảng 7.1 tổng kết quan hệ độ phân giải ảnh cần thiết kích thước vật thể cần xác định Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 10 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất nhiều cảnh ảnh: mặt khác để tiết kiệm điểm khống chế mặt đất ta tăng dày bình sai khối ảnh lớn Khối ảnh lớn gồm nhiều ảnh Segment, nhiều Segment ghép lại hình vẽ Lúc điểm khống chọn phân bố dải rác khối không chọn cho ảnh tăng dày ảnh đơn Có thể chọn nhiều điểmkhống chế phân bố theo Segment, độ phủ ảnh Segment chọn điểm chung: đặc biệt chọn thêm điểm khống chế điểm liên kết ảnh không Segment, để cân khối ảnh tạo liên kết khối vững Đối với ảnh vệ tinh, chọn điểm liên kết khơng địi hỏi nghiêm ngặt ảnh hàng không liên kết điểm dải bay liên kết dải với Hình 26: Qua thực nghiệm chọn điểm khống chế, cảnh ảnh nên chọn điểm khống chế phân thành dải điểm Để nắn bình đồ trực ảnh, số lượng điểm liên kết khơng địi hỏi nhiều Nhưng tăng dày khối ảnh vệ tinh để đo Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 86 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất vẽ địa hình qua thực nghiệm cho thấy với cặp ảnh lập thể cần chọn tới 200 điểm liêm kết Khi chọn số lượng điểm liên kết nhiều trình đo vẽ tốt thị sai bị triệt tiêu Thông thường, ảnh thô đưa vào nắn chỉnh có mức 1A Khi nắn ảnh vùng núi cao (khoảng 300m) ta nên xây dựng mô hình số địa hình DEM Đối với vùng phẳng, ta cần lấy đồ đo GPS Quá trình nắn ảnh SPOT thực hai nhiệm vụ: + Tính chuyển toạ độ pixel hệ thống toạ độ đồ (hệ toạ độ trắc địa) thuật tốn hình học theo phương pháp đa thức sở điểm khống chế dung để nắn ảnh + Thực toán tái chia mẫu, tức nội suy gán lại trị độ xám cho pixel hệ toạ độ ảnh nắn với phương pháp: người láng giềng gần nhất, nội suy song tuyến, xoắn bậc ba… Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 87 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất § III.3 Kết thực nghiệm Kết thực nghiệm ảnh nắn mức 2B Sản phẩm bình đồ ảnh: - Bình đồ ảnh tỷ lệ : 50.000, toạ độ khung , diện tích khoảng 44 km× 32 km, lưu đĩa CD, in giấy không theo tỷ lệ Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 88 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất KẾT LUẬN Qua nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm tham khảo kết nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật viễn thám, em có số nhận xét sau: - Kỹ thuật viễn thám ỹ thuật đa ngành, liên quan đến nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhiều công đoạn khác như: thu nhận thông tin, tiền xử lý thơng tin, phân tích giải đốn thơng tin cuoií đưa sản phẩm khác hệ thống thông tin, đồ chuyên đề tổng hợp… - Trong quy trình xử lý ảnh viễn thám, cơng tác hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh mặt hình học hiệu chỉnh phổ khơng thể thiếu Đó cơng đoạn bắt buộc phải thực hiện, có thơng tin phân tích thu nhận cho mục đích sử dụng khác có độ xác độ tin cậy cao - Các nguồn sai số hình học ảnh vệ tinh đựơc chia làm hai nhóm là: sai số thân hệ thống Sensor sai số hình học yếu tố ngồi hẹ thống Các sai số hình học Sensor phụ thuộc vào loại Sensor Còn sai số yếu tố bên chủ yếu nguyên tố định hướng ngồi, chiết quang khí qun, chênh cao địa hình, độ cong đất, đất quay, chênh lệch tốc độ chuyển động vệ tinh gương qt… - Đối với vùng địa hình phẳng, dùng hàm số đa thức để nắn chỉnh ảnh viễn thám phương pháp tái chia mẫu theo thuật tốn song tuyến Cịn vùng có chênh cao lớn nắn chỉnh cần sử dụng thêm thông tin mơ hình số độ cao - Việc sử dụng phương trình tạo ảnh hình học Sensor hàm số nội suy xoắn bậc làm sở cho tốn hiêụ chỉnh hình học ảnh vệ tinh cho toạ độ xác cao, độ tin cậy lớn Nhưng thực đồi hỏi thời gian tính tốn lớn Do đó, trường hợp đặc biệt ta vận dụng Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 89 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Trường Xuân, thầy cô giáo Bộ môn Trắc địa ảnh- Khoa Trắc địa, Bộ môn tin học trắc địa – Khoa Công nghệ thông tin, Trung tâm thu nhận xử lý ảnh viễn thám - Bộ tài nguyên mơi trường giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, tháng 1- 2008 Sinh viên thực Nguyễn Thị Oanh Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 90 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI MỞ ĐẦU Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VIỄN VIỄNTHÁM § I.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ B ẢN VỀ VIỄN THÁM……………………… I.1.1 Khái niệm bản………………………………………………………………………6 I.1.1.1 - Viễn thám gì? .6 I.1.1.2 - Phương pháp viễn thám………………… I.1.1.3 Bộ cảm biến…………………………………………………………………………7 I.1.1.4 Vật mang…………………………………………………………………………… I.1.1.5 - Tồn q trình thu nhận xử ký ảnh viễn thám chia thành thành phần…………………………………………………………………………… ……………8 I.1.2 Phân loại viễn thám ………………………………………………………………… § I.2 TƯ LIỆU ẢNH VỆ TINH CÓ PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM I.2.1 Ảnh vệ tinh quang học………………… …………………………………………… Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 91 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất I.2.1.1 Ảnh tương tự …………………………… …………………………………………9 I.2.1.2 Ảnh số………………………………… ………………………………………… Khái niệm………………………………………… …………………………………… Ảnh vệ tinh ……………………………………… …………………………………… 10 I.2.2 Các đặc trưng ảnh vệ tinh…………… ……………………………… 11 I.2.2.1 Đặc trưng……………………………………… ………………………………… 11 I.2.2.1 Tính chất hình học ảnh vệ tinh ……………… ……………………………….11 I.2.2.2 Tính chất phổ ảnh vệ tinh……………………… …………………………… 12 I.2.2.3 Độ phân giải thời gian ảnh vệ tinh………………… ………………………… 12 I.2.2.4 Xác định độ phân giải thích hợp nhu cầu công việc ……… ………………………12 I.2.2.5 Hiển thị ảnh vệ tinh………………………………………… ………………………13 I.2.2.6.Thu nhỏ phóng to hình ảnh……………………………………………………… 13 Thu nhỏ hình ảnh……………………………………………………………………….13 Phóng đại hình ảnh (magnification) Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 92 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất …………………………………………………….14 Kỹ thuật cắt hình ảnh……………………………………………… ………………… 14 I.2.3 Một số kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh số……………………… ……………… 14 I.2.3.1 Biến đổi độ tương phản………………………………………… ……………… 15 I.2.3.2 Tăng cường độ tương phản theo tuyến…………………………… …………… 16 I.2.3.3 Làm biến đối màu sắc, mật độ cường độ màu ảnh……… ……………….16 I.2.3.4 Kỹ thuật tăng cường đường gờ .21 Ι.2.3.4.1 Lọc không theo hướng 22 Ι.2.3.4.2 Lọc theo hướng .23 I.2.3.5 Kỹ thuật ghép nối ảnh số 24 I.2.3.6 Thiết lập hình ảnh tổng hợp 26 I.2.3.7 Kỹ thuật chiết tách thông tin……………………………………… 30 I.2.3.7.1 Tạo ảnh thành phần chính……………………………………… 30 I.2.3.7.2 Tạo ảnh tỷ số………………………………………………………………….31 Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 93 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất I.2.3.7.3 Phân loại đa phổ………………………………………………………………… 32 1- Phân loại có kiểm tra (supervice clasification) ……………………………………………33 - Phân loại không kiểm tra (unsuperviced clasification) ………………………… ………34 I.2.3.7.4 Tạo ảnh có thay đổi (change detection images) ………………………… 35 I.2.4 Một số tư liệu ảnh vệ tinh phổ biến Việt Nam………………………………………36 I.2.4.1 Tư liệu ảnh LANDSAT…………………………………………………………… 37 Mô hình quỹ đạo Landsat………………………………… ………….…………37 Thơng số kỹ thuật vệ tinh Landsat …………………………………………… 38 Ảnh vệ tinh Landsat có đặc điểm sau…………….………… ………………….38 Các ảnh Landsat có Việt Nam………………………………………………………… 39 I.2.4.2 Tư liệu ảnh SPOT…………………………………………………………………….40 Quỹ đạo……………………………………………………… ………………………….41 Bộ cảm……………………………………………………,,, …………………………… 42 3.Đặc tính hệ thống Spot………………………… Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 94 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất ……………………………42 I.2.4.3 Tư liệu COSMOS……………………………………………… …………… … 43 Ảnh có độ phân giải cao……………………………………… ……………………… 43 Ảnh có độ phân giải trung bình……………………………… ………………………….44 I.2.4.4 Tư liệu Quickbird……………………………………….… ……………………… 44 Giới thi ệu chung t liệu ảnh Quickbird………………… ………………………… 45 Các đặc điểm Quickbird…………………………………….… …………………… 46 § I.3 KHẢ NĂNG THÀNH LẦP BẢN ĐỒ BẰNG ẢNH VỆ TINH… … 47 Chương : NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH VỆ TINH § II.1 NGUYÊN NHÂN LÀM CHO BIẾN DẠNG ẢNH VỆ TINH……………………49 II.1.1 Các nguyên nhân gây sai số méo hình ảnh vệ tinh……… ………………………49 Sai số méo hình hình học hệ thống Sensor: …………………… ………………… 50 Sai số yếu tố bên ngoài: ……………………………………………………………50 II.1.2 Một số yếu tố gây nên biến dạng hình học ảnh vệ tinh………… ………………… 51 II.1.3 Một số dạng méo hình ảnh vệ tinh………………………… Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 95 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất …………………….51 II.1.4 Bản chất hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh………………… ………………… 52 § II.2 NGUN LÝ CHUNG ĐỂ NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH VỆ TINH….53 II.2.1 Nguyên lí nắn ảnh số chung……………………………………………….………….53 II.2.2 Đối với ảnh viễn thám …………………………………………… …………………54 § II.3.M Ơ H ÌNH TO ÁN H ỌC II.3.1 Một số mơ hình tốn học…………………………………………… ………………54 II.3.1.1 Phương pháp mơ hình vật lý…………………………………… ……………… 55 Mơ hình vật lý………………………………………………… ……………………… 55 Các kiểu mơ hình vật lý………………………………………… ……………………….56 II.3.1.2 Phương pháp mơ hình tham số / mơ hình chặt chẽ……… ……………………… 57 II.3.1.3 Phương pháp mơ hình hàm đa thức hữu tỷ………………… …………………… 58 II.3.1.4 Phương pháp hàm đa thức…………………………………… ……………………59 II.3.1.5 Phương pháp mơ hình projective………………………………… …………… 60 II.3.1.6 Phương pháp mơ hình Affine…………………………………… Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 96 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất ………………61 II.3.2 Trình tự để hiệu chỉnh hình học……………………………… ……………61 Chọn phương pháp: ………………………………………………………… ………….61 a Hiệu chỉnh hệ thống…………………………………………………………… ………62 b Hiệu chỉnh phi hệ thống……………………………………………………… ……… 62 c Hiệu chỉnh phối hợp…………………………………………………………… ………63 Kiểm tra độ xác…………………………………………………………… …….63 Nội suy tái chia mẫu……………………………………………………… ….…… 64 II.3.3 Độ xác hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh……………………………… …….65 Chương III : KHẢO SÁT KỸ THUẬT NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH SPOT ĐỂ THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ TỶ LỆ : 50.000 § III.1 GIỚI THIỆU KHU THỰC NGHIỆM……………………………… ……….67 III.1.1 Điều kiện tự nhiên……………………………………………………… ……… 67 Vị trí địa lý……………………………………………………………………… …… 67 Địa Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 97 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất hình…………………………………………………………………………… ……68 Khí hậu…………………………………………………………………………… …….68 Thuỷ hệ……………………………………………………………………………… ….69 Giao thông…………………………………………………………………………… …69 III.1.2 Điều kiện dân cư, kinh tế, văn hoá – xã hội……………………………………….69 Dân cư……………………………………………………………………………… … 69 1.1.Mật độ dân số………………………………………………………………………….69 1.2.Các đơn vị hành Hà Nội…………………………………………………………69 Kinh tế……………………………………………………………………………… … 70 Văn hoá – xã hội……………………………………………………………………………… ………… 71 § II.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ NẮN ẢNH VỆ TINH ĐỂ THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ ẢNH T Ỷ L Ệ 1: 50.000 KHU VỰC HÀ NỘI Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 98 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất III.2.1 Quy trình thành lập bình ảnh vệ tinh……………………………………………….71 Sơ đồ quy trình cơng nghệ …………………………………………………… ……….72 Các mức xử lý ảnh viễn thám………………………………………………… ……….74 Khái niệm bình đồ ảnh việc lập bình đồ ảnh……………………………… …….75 Giới thiệu ảnh SPOT 5……………………………………………………… …… 76 Giới thiệu phần mềm ERDAS……………………………………………… ………76 III.2.2 Quy trình nắn ảnh SPOT sử dụng phần mềm ERDAS thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1: 50.00…………………………………………………………………………… …… ……77 III.2.2.1 Trình tự nắn ảnh phần mềm ERDAS……………………………… …… 77 III.2.2.2 Việc nắn ảnh, ghép cắt mảnh bình đồ ảnh………………………………… 80 Định vị ảnh vệ tinh từ ảnh đơn……………………………………………………… 80 Đối với khối ảnh………………………………………………………………… …… 81 § III.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM KẾT LUẬN MỤC LỤC Sinh viên Nguyễn Thị Oanh - 99 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – K49 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa Ảnh Trường Mỏ Địa Chất TÀI LIỆU THAM KHẢO Sinh viên Nguyễn Thị Oanh K49 - 100 - Lớp Cao đẳng Trắc địa B – ... phân giải (m) Tỷ lệ đồ phù hợp 1? ?1 : 5.000 2×2 : 10 .000 10 × 10 : 50.000 30 × 30 : 15 0.000 10 0 × 10 0 : 500.000 500 × 500 : 2.500.000 Bảng - Mối quan hệ độ phân giải không gian tỷ lệ đồ Sinh viên... Xu sử dụng ảnh vệ tinh phân giải cao ngày cạnh tranh mạnh mẽ với ảnh số hàng khơng, đố có sản phẩm đồ trực ảnh nắn từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao Để có đồ trực ảnh từ liệu ảnh vệ tinh phân giải... trị pixel toạ độ ban đầu chuyển thành gía trị pixel toạ độ Y1 = ? ?11 X1 + ? ?12 X2 Y2 = α21X1 + ? ?12 X2 đó: X1, X2 pixel toạ độ ban đầu Y1, Y2 pixel toạ độ ? ?11 , ? ?12 , α 21 α22 số Sinh viên Nguyễn Thị Oanh