Đề cương cơ sở đo ẢNH

Nêu các yếu tố hình học cơ bản của ảnh đo. Ảnh đo là kết quả của quá trình tạo hình hình học và tạo hình quang họcthông qua một hệ thống thấu kính có chất lượng cao và được lưu trữ trên

 Nội dung chính của trắc địa ảnh bao gồm:

+ chụp ảnh số gồm ảnh kỹ thuật số và chụp ảnh bay quét Lidar

• Đo ảnh: gồm đo ảnh tương tự, đo ảnh giải tích và đo ảnh số trong đoảnh sử dụng các thiết bị đo vẽ ảnh chuyên dụng để thành lập lên một

mô hình hình học từ ảnh chụp và đo trên mô hình hình học này

 Trong trắc địa ảnh thường sử dụng các thiết bị như máy đo vẽ toànnăng và trạm đo vẽ ảnh số: khả năng lưu trữ dữ liệu và xử lý phầnmềm chuyên dụng hơn hẳn máy tính

Câu 2: Quy trình tạo ảnh trên vật liệu ảnh đen trắng gồm các bước nào?

Gồm 3 quá trình:

- Quá trình chụp: là quá trình cho ánh sáng xuất phát từ vật chụp xuyênqua kính vật máy ảnh tác dụng lên mặt vật liệu cảm quang tạo ra phảnứng quang hóa Kết quả của quá trình chụp sẽ dc ảnh ngầm trên vậtliệu quang

- Quá trình âm bản: ta thu được phim âm có ảnh ngược với vật chụp.chỗ sáng của vật sẽ có ảnh màu đen, chỗ tối của vật sẽ trong suốt

- Quá trình dương bản: ta thu được hình ảnh thật của vật sau khi hiệnhình, định hinh, ta thu được những chỗ trên phim âm trong suốt thì cómàu đen, những chỗ trên phim âm có màu đen thi có màu trắng

Câu 3: Trình bày đặc điểm của các dạng chụp ảnh trong chụp ảnh hàng không.

 Theo vị trí trục quang của máy chụp ảnh ( 3 dạng):

- Chụp ảnh thẳng đứng: là dạng chụp mà trục quang ở vị trí thẳng đứng.Trường hợp này có góc nghiêng = dạng này chỉ tồn tại trong lý thuyết

- Chụp ảnh bằng: là dạng chụp ảnh mà góc nghiêng tạo bởi trục quangmáy chụp ảnh với đường dây dọi 1 góc Dạng này chụp phổ biến trongsản xuất bởi vì việc xử lý các ảnh bằng đơn giản, hình dạng của các đốitượng chụp không bị biến dạng nhiều

- Chụp ảnh nghiêng: là dạng chụp ảnh mà góc nghiêng Dạng này khôngchụp trong lĩnh vực địa hình bởi vì việc xử lý các tấm ảnh nghiêng rấtphức tạp được dùng trong các lĩnh vực trinh sát do thám

 Dựa theo mối quan hệ tương hỗ giữa các tấm ảnh(3 dạng):

- Chụp ảnh đơn:

• Các tờ ảnh không liên quan đến nhau, không có phần phủ chung

• Độ cao bay chụp khác nhau -> tỷ lệ ảnh khác nhau, fk như nhau

• Phải chụp ít nhất 2 tờ ảnh ở hai vị trí liên tiếp nhau

• Giữa 2 tờ ảnh phải có phần phủ dọc Px 60% ( thuộc phần phủ)

- Chụp ảnh theo khu vực:

• Được chụp ít nhất từ 2 tuyến đo

• Các tờ ảnh của tuyến 2 phải có phần phủ chung với các ảnh của tuyến 1

trong đó: m là mẫu số tỷ lệ của ảnh hàng không

c là hệ số kinh tế, 130- 400 tùy thuộc vào phương tiện sử dụng

M là mẫu số tỷ lệ bản đồ cần lập

Khi thành lập bản dồ địa hình người ta có xu hướng chụp ảnh tỷ lệ nhỏ,khi đó số ảnh trên khu đo giảm xuống -> chi phí cho công tác bay chụpgiảm-> chi phí cho công tác đo vẽ giảm-> tính kinh tế cao Nếu tỷ lệ ảnhquá nhỏ thì ảnh hưởng tới độ chính xác bản đồ cần thành lập

Câu 4: Bản chất và nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh là gì? Đặc điểm

và phạm vi ứng dụng của phương pháp đo ảnh.

 Bản chất: là một phương pháp đo gián tiếp thông qua hình ảnh hoặc cácnguồn thông tin thu được của đối tượng đo

 Nhiệm vụ: là xác định trạng thái hình học của đối tượng đo, bao gồm: vị trí,hình dạng, kích thước và mối quan hệ tương hỗ của các đối tượng đo

 Đặc điểm:

1. Có khả năng đo đạc tất cả các đối tượng đo mà không nhất thiết phải tiếpxúc hoặc đến gần chúng, miễn là các đối tượng này có thể chụp ảnh được( bằng phim toàn sắc, phim màu hoặc phim quang phổ)

2. Nhanh chóng thu được các tư liệu đo đạc trong thời gian chụp ảnh, nên chophép giảm nhẹ công tác ngoài trời, tránh các ảnh hưởng của thời tiết đốivới công tác đo đạc

3. Có thể đo trong cùng một thời điểm nhiều điểm đo khác nhau của các đốitượng đo Do đó không những cho phép đo các vật thể tĩnh mà còn có thể

đo các vật thể đang vận động cực nhanh hoặc vận động cực chậm

4. Quy trình công nghệ của phương pháp rất thuận lợi cho việc tự động hóacông tác đo tính, nâng cao hiệu suất công tác và tính kinh tế của phươngpháp

5. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp đo ảnh là trang bị kỹ thuật cồngkềnh và đắt tiền, đòi hỏi những điều kiện nhất định trong sử dụng và bảoquản, đặc biệt là đối với khí hậu nhiệt đới ở nước ta

 Phạm vi ứng dụng:

- Trong công trình: đo biến dạng và dịch động các công trình, nghiên cứu các

mô hình xây dựng, vật liệu xây dựng

- Trong công nghiệp: đo tính khối lượng khai thác mỏ, nghiên cứu cácphương án thiết kế và gia công tối ưu, kiểm tra công tác lắp ráp thiết bịcông nghiệp, kiểm tra về chất lượng tạo hình trong công nghiệp chế tạomáy bay, oto, tàu thủy…

- Nông lâm nghiệp: điều tra quy hoạch đất đai, điều tra nghiên cứu rừng,nghiên cứu quá trình phát triển của gia súc hoặc các loại cây trồng

- Khí tượng thủy văn: nghiên cứu các hiện tượng về khí tượng mây, mưa,gió Nghiên cứu dòng chảy và các hiện tượng thủy văn sóng, thủy triều…

- Kiến trúc và bảo tồn bảo tàng: giữ gìn và khôi phục các công trình kiến trúc

và các di tích lịch sử-văn hóa có giá trị

- Lĩnh vực quân sự: nghiên cứu quỹ đạo và tốc độ của các loại đầu đạn, tênlửa, máy bay…nghiên cứu các vụ nổ…

- Các ngành khoa học ký thuật khác như y học, địa chất, sinh vật học, hóalý…

Câu 5: Trình bày khái niệm về ảnh đo Nêu các yếu tố hình học cơ bản của ảnh đo.

 Ảnh đo là kết quả của quá trình tạo hình hình học và tạo hình quang họcthông qua một hệ thống thấu kính có chất lượng cao và được lưu trữ trênphim ảnh của giấy ảnh ( ảnh tương tự) hoặc là sản phẩm của quá trìnhquét ảnh điện tử bằng máy chụp ảnh kỹ thuật số chuyên dụng và đượclưu trữ trên các băng từ hoặc địa từ, đồng thời được hiển thị trên các thiết

bị hiển thị

 Các yếu tố hình học cơ bản:

- (E): mp vật, thông thường là mp nằm ngang

- (P): mp ảnh Trong trường hợp chung, mặt P có một góc nghiêng bất kỳđối với mp vật E

- Tâm chụp hay tâm chiếu S vị trí của S đối với mặt P được xác định theotiêu cự của máy chụp ảnh sao cho thỏa mãn điều kiện So=

- Qua tâm chiếu S dựng mp W thẳng góc với mặt E và P W là mặt đứngchính

- Vết của mpW trên mpP được gọi là đường dọc chính vv

- Vết của mpW trên mp vật E được gọi là đường hướng chụp VV

- Giao tuyến giữa mp ảnh P với mp vật E được gọi là đường nằm nganghay trục chup TT

- Từ tâm chụp S kẻ đường vuông góc xuống mp ảnh P và giao điểm củachúng được gọi là điểm chính ảnh o So là tia sáng chính

- Từ tâm chụp S kẻ đường vuông góc SN xuống mp vật W và giao điểmcủa nó với mp ảnh được gọi là điểm đáy ảnh n

- Trong mp W từ tâm chụp S kẻ đường song song với mp E, giao điểm của

nó với mặt P được gọi là điểm đẳng giác c

- Trong mặt W từ tâm chụp S kẻ đường phân giasc của góc ( oSn=), giaođiểm của nó với mặt P được gọi là điểm tụ chính I

- Trong mp ảnh P qua I kẻ đường song song với đường nằm ngang TT sẽ

có đường chân trời

- Trong mp P qua điểm chính ảnh o kẻ đường song song với đường nằmngang TT sẽ có đường nằm ngang chính

- Trong mp P qua điểm đẳng giác c kẻ đường thẳng song song với trụcchụp TT sẽ có đường đẳng tỷ lệ

- Khoảng cách từ tâm chụp S đến mp vật E theo đường dây dọi được gọi là

độ cao chụp ảnh SN=H

Câu 6: Trình bày các hệ thống toạ độ thường dùng trong đo ảnh So sánh hệ toạ độ không gian ảnh và hệ toạ độ đo ảnh.

 Các hệ thống tọa độ thường dùng trong đo ảnh là: hệ tọa độ mp ảnh, htđkhông gian ảnh, htđ đo ảnh, htđ trắc địa

2. Htđ không gian ảnh: (Sxyz)

- Gốc htđ chọn tại điểm tâm chụp S

- Trực x tương ứng // x’

- Trục y tương ứng // y’

- Trục z trùng So và hướng lên trên

- Tọa độ của một điểm bất kỳ

TH1: O không trùng O’ ->)

TH2: O trùng O’ ->

3. Htđ đo ảnh:

Htđ này được dùng để xác định vị trí của các điểm đo trên mô hình lậpthể Htđ này được xác định như sau: gốc tọa độ được chọn tùy ý, thường

là trùng với điểm tâm chiếu trái của mô hình hoặc một điểm bất kỳ trên

mô hình Các trục tọa độ cũng được chọn tùy ý theo nguyên tắc hệ tọa độkhông gian vuông góc Một điểm P được biểu diễn bằng vecto: R’=.Trong đó: X’,Y’,Z’ là trị tọa độ đo ảnh của điểm P trên mô hình

4. Htđ trắc địa: bao gồm:

- Htđ Gauss- Kruger :RG=(XG,YG,h)T

- Htđ địa lý ( L,B,H):RG=(L,B,H)T

- Htđ địa tâm: RG=(XG,YG,ZG)T

 So sánh htđ không gian ảnh và htđ đo ảnh:

+ Giống nhau:

- Đều dùng để biểu diễn và xác định vị trí của một điểm bất kỳ trên ảnh

- Tọa độ của một điểm bất kỳ trên hệ tọa độ đều được biểu diễn bằngmột vecto

+ Khác nhau:

Tiêu chí Htđ không gian ảnh Htđ đo ảnh

Vị trí Trong không gian ảnh Trong không gian vật

Gốc tọa độ Trùng với tâm chụp S Được chọn tùy ý, thường là

trùng với điểm tâm chiếu tráicủa mô hình hoặc một điểmbất kỳ trên mô hình

Các trục

tọa độ

- z trùng với trục tia sángchính So và hướng lên trên

- x,y song song với các trụcx’,y’ của hệ tọa độ mp ảnh

Được chọn tùy ý theo nguyêntắc hệ tọa độ không gianvuông góc

Trong đó X’,Y’,Z’ là trị tọa

độ đo ảnh của điểm P trên môhình

Phạm vi

ứng dụng

Ứng dụng trong đo vẽ ảnhđơn, ảnh lập thể

Chỉ ứng dụng trong đo vẽ ảnhlập thể

Câu 7: Trình bày các nguyên tố định hướng của ảnh So sánh

sự giống nhau và khác nhau giữa hai nhóm góc định hướng ngoài của ảnh Nêu các tính chất của ma trận quay A.

 Các nguyên tố định hướng của ảnh:

1. Nguyên tố định hướng trong của ảnh:

- Là các yếu tố hình học xác định vị trí không gian của tâm chụp S đối với mp ảnh nhằm phục hồi lại chùm tia chụp ảnh, bao gồm:

• Tọa độ của điểm chính ảnh trong htđ mp ảnh Điểm chính ảnh là giao điểm chùm tia sáng chính với mp ảnh, thường ký hiệu là o Đối với ảnh hàng không thì tọa độ là

• Tọa độ không gian của tâm chụp trong hệ tọa độ trắc địa:

• Các góc định hướng của hệ tọa độ không gian ảnh trong hệ tọa

độ trắc địa chia làm 2 nhóm:

- góc nghiêng dọc của

- góc xoay của ảnh - góc nghiêng ngang của ảnh

t - góc phương vị của ảnh - góc xoay của ảnh

 So sánh hai nhóm nguyên tố định hướng ngoài của ảnh:

 Giống nhau:

- Đều là nguyên tố định hướng ngoài dùng để xác định vị trí của ảnh đo trong không gian vật.

- Đều có yếu tố góc xoay và góc nghiêng dọc của ảnh.

- Các phần tử của ma trận A được gọi là các cosin chỉ hướng giữa các trục tọa độ tương ứng trên hai htđ Nó phụ thuộc vào thứ tự quay các góc để triệt tiêu các góc kẹp giữa các trục tọa độ tương ứng của hai htđ.

Câu 8: Trình bày bài toán chuyển đổi từ hệ toạ độ trắc địa của các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp sang hệ toạ độ đo ảnh.

Trước hết cần tính chuyển tọa độ trắc địa của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp về htđ không gian đo ảnh theo quan hệ: trong đó:

là vecto tọa độ đo ảnh của điểm khống chế ảnh.

là vecto tọa độ của điểm gốc htđ đo ảnh, thường trùng với một điểm khống chế ảnh.

là vecto tọa độ trắc địa của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp.

là ma trận quay với góc quay giữa trục tọa độ trắc địa sang trục tọa độ đo ảnh.

m là hệ số tỷ lệ giữa các trục tọa độ của hai htđ.

Thay vào ta được:

- Từ đó có phương trình chuyển đổi tọa độ:

đo ảnh theo công thức (***)

- Đồng thời độ cao của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đượctính theo công thức: = m trong đó m = và

Câu 9: trình bày công thức cơ bản về quan hệ tọa độ trong

đo ảnh

1_Bài toán thuận:

- nhiệm vụ: xác định tọa độ một điểm bất kì M trong hệ tọa độ không gian vật, như hệ tọa độ trắc địa khi đã biết tọa độ ảnh của điểm ảnh tương ứng M’.

A: ma trận quay với các góc định hướng của ảnh

a11 a12 a13

A= a21 a22 a23

a31 a32 a33

 [X [Xo [a11 a12 a13 [x’-x’o

Y= Yo +m a21 a22 a23 y’-y’o

Z] Zo] a31 a32 a33] z’-z’o]

Đối vs ảnh đơn, hệ số điểm ảnh m không được xác định Ta có thể xác định được tọa độ mặt phẳng của điểm vật M theo quan hệ:

X=Xo+(Z-Zo)U/W

Câu 10: Khái niệm chung về biến dạng hình học trên ảnh hàng không.?

1. Theo quy luật của phép chiếu xuyên tâm, hình ảnh trên ảnh đo sẽ không đồng dạng với vật thể do hai nguyên nhân:

Câu 11: Vẽ hình, nêu khái niệm và công thức xác định sự xê dịch điểm ảnh do ảnh nghiêng gây ra, giải thích các thành phần trong công thức Nêu quy luật xê dịch vị trí điểm ảnh do ảnh nghiêng gây ra?

 Khái niệm: là sự chênh lệch giữa hai vecto điểm ảnh tương ứng trên ảnhnghiêng và trên ảnh nằm ngang

 Công thức:

= r’ – r (I)

Trong đó:là sự xê dịch điểm ảnh do ảnh nghiêng gây ra

r là bán kính hướng tâm của điểm ảnh m trên ảnh nằm ngang đối vớiđiểm c và tính theo: r =

r’ là bán kính hướng tâm của điểm ảnh m’ trên ảnh nghiêng đối với điểmc’ và tính theo : : r’ =

 Thay r = vào (I) ta được : = - (*)

Hoặc thay y’= r’ ta có: = - (**)

 Quy luật:

- Khi y’ = 0 tức là những điểm nằm phía trên đường đẳng tỷ lệ thì =0,tức

là không có sai số vị trí điểm do ảnh nghiêng gây ra

- Khi y’ >0, tức là những điểm nằm phía trên đường đẳng tỷ lệ thì <0, tức

là vị trí điểm ảnh bị xê dịch về phía điểm đẳng giác c

- Khi y’ <0, tức là những điểm nằm phía dưới đường đẳng tỷ lệ thì >0, tức

là vị trí điểm ảnh bị xê dịch ra xa điểm đẳng giác c

- Khi = , tức là tại các điểm nằm trên đường dọc chính vv ta có: max

Câu 12: Vẽ hình, nêu khái niệm và công thức xác định sự

xê dịch điểm ảnh do độ chênh cao địa hình gây ra, giải thích các thành phần trong công thức Nêu các nhận xét rút ra từ công thức?

 Khái niệm: giả sử có một điểm vật M có độ chênh cao +h so với mp trung bình E của miền thực địa Hình chiếu của điểm

M trên mp E là điểm Hình chiếu của M và trên mp ảnh P là

m và thì đoạn thẳng m được gọi là độ xê dịch của điểm ảnh

do độ chênh cao địa hình gây ra, ký hiệu =

 Công thức: để xác định sai số xê dịch vị trí điểm ảnh do độ chênh cao địa hình gây ra, từ công thức = và về quan hệ tọa

độ lấy điểm n và N làm gốc tọa độ tiến hành xác định quan

hệ giữa các vecto hướng tâm R trên mp vật và vecto r' trên

mp ảnh P ta được công thức xác định độ xê dịch điểm ảnh do chênh cao địa hình gây ra:

h là độ cao của điểm vật M so với miền thực địa.

H là khoảng cách từ tâm chụp S đến điểm đáy ảnh N trên thực địa.

là tiêu cự của máy chụp ảnh.

r’ =

 Nhận xét:

- Khi = 0 thì tức là trên ảnh nằm ngang cũng tồn tại sự xê dịch

vị trí điểm ảnh do độ chênh cao địa hình gây ra.

- Khi tức là trên đường nằm ngang qua điểm đáy ảnh n, độ xê dịch trên điểm ảnh nghiêng và trên ảnh nằm ngang giống nhau.

- Khi r’ = 0 tức là tại điểm đáy ảnh n thì = 0

- Dấu của phụ thuộc vào dấu của độ chênh cao là:

• Nếu h>0 thì >0, tức là điểm ảnh bị xê dịch ra xa điểm đáy ảnh n trên phương vecto hướng tâm.

• Nếu h<0 thì <0, tức là điểm ảnh bị xê dịch vào phía điểm đáy ảnh n trên phương vecto hướng tâm.

Câu 13: trình bày khả năng nhìn hai mắt của mắt người

cơ sở đoán nhận tính không gian của vật thể khi nhìn

bằng hai mắt là gì?

- Nhìn A bằng hai mắt: A cách mắt 1 đoạn YA

Trục nhìn của hai mắt giao nhau tại A tạo γA

a1: hình ảnh của A trên võng mạc mắt trái

a2: hình ảnh của A trên võng mạc mắt phải

- Nhìn P bằng hai mắt: P cách mắt 1 đoạn YP

Trục nhìn của hai mắt giao nhau tại P tạo γP

P1: hình ảnh của P trên võng mạc mắt trái

P2: hình ảnh của P trên võng mạc mắt phải

- ứng với mỗi khoảng cách nhìn khác nhau sẽ có một góc giao hội γ khác nhau

- cơ sở đoán nhận tính không gian của vật thể khi nhìn bằng hai mắt chính là sự khác nhau giữa các góc giao hội của các điểm vật( lực nhìn không gian của hai mắt)

- Trị lực nhìn không gian của hai mắt

- Thị sai sinh lí của hai mắt: trên thực tế , khả năng nhìn không gian của hai mắt không trực tiếp dựa vào sự khác biệt giữa