Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh số khu vực bản chát

MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 4 1.1. Giới thiệu chung về bản đồ địa hình 4 1.1.1. Khái niệm về Bản đồ 4 1.1.2. Cơ sở toán học của bản đồ địa hình 5 1.1.3Nội dung của tờ bản đồ địa hình 10 1.2. Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 12 1.3. Khái niệm chung về ảnh số 15 1.4. Hệ thống trạm đo vẽ ảnh số 17 1.4.1. Khái niệm 17 1.5. Một số kỹ thuật xử lý ảnh số. 22 1.6. Quy trình đo vẽ BĐĐH bằng phương pháp đo ảnh số. 22 CHƯƠNG II: ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 ĐƯỢC THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 35 2.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ địa hình 35 2.2 Sai số của tấm ảnh hàng không 35 2.3. Sai số trong quá trình đo ảnh 37 2.4. Sai số của phương pháp 43 2.5. Ưu nhược điểm của phương pháp 43 2.5.1. Ưu điểm 43 2.5.2. Nhược điểm 44 CHƯƠNG III:THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 TRÊN TRẠM ẢNH SỐ INTERGRAPH, KHU VỰC BẢN CHÁT 45 3.1. Tình hình đặc điểm khu đo Bản Chát huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu 46 3.1.1 Vị trí địa lý Bản Chát huyện Than Uyên 46 3.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 46 3.1.3 Điều kiện kinh tế xã hội 47 3.1.4 Đánh giá chung 48 3.1.5 Tư liệu thực nghiệm 48 3.2. Quy trình thành lập bản đồ địa hình trên trạm ảnh số Intergraph 49 3.3. Một số công đoạn thực hiện trên trạm ảnh số Intergraph 51 3.3.1. Quét ảnh 51 3.3.2. Xây dựng Project 51 3.3.3. Nhập thông số Camera 57 3.3.4. Nhập các thông số tuyến bay. 61 3.3.5. Xây dựng mô hình lập thể 65 3.3.7. Nắn ảnh. 75 3.3.8. Cắt ảnh và ghép ảnh. 76 3.3.9. Số hoá nội dung bản đồ. 77 3.3.10. Kiểm tra, in và lưu trữ bản đồ 78 3.4. Kết quả thực nghiệm 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

Do thời gian và kinh nghiệm còn thiếu nên trong đồ án không tránh khỏinhững thiếu sót Em kính mong các thầy, cô sửa chữa, bổ sung để đồ án của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2015

Sinh viên:

Bùi Thanh Tùng

MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN

ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 4

1.1 Giới thiệu chung về bản đồ địa hình 4

1.1.1 Khái niệm về Bản đồ 4

1.1.2 Cơ sở toán học của bản đồ địa hình 5

1.1.3Nội dung của tờ bản đồ địa hình 10

1.2 Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 12

1.3 Khái niệm chung về ảnh số 15

1.4 Hệ thống trạm đo vẽ ảnh số 17

1.4.1 Khái niệm 17

1.5 Một số kỹ thuật xử lý ảnh số 22

1.6 Quy trình đo vẽ BĐĐH bằng phương pháp đo ảnh số 22

CHƯƠNG II: ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 ĐƯỢC THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 35

2.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ địa hình 35

2.2 Sai số của tấm ảnh hàng không 35

2.3 Sai số trong quá trình đo ảnh 37

2.4 Sai số của phương pháp 43

2.5 Ưu nhược điểm của phương pháp 43

2.5.1 Ưu điểm 43

2.5.2 Nhược điểm 44

CHƯƠNG III:THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 TRÊN TRẠM ẢNH SỐ INTERGRAPH, KHU VỰC BẢN CHÁT 45 3.1 Tình hình đặc điểm khu đo Bản Chát huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu .46

3.1.1 Vị trí địa lý Bản Chát huyện Than Uyên 46

3.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 46

3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 47

3.1.4 Đánh giá chung 48

3.1.5 Tư liệu thực nghiệm 48

3.2 Quy trình thành lập bản đồ địa hình trên trạm ảnh số Intergraph 49

3.3 Một số công đoạn thực hiện trên trạm ảnh số Intergraph 51

3.3.1 Quét ảnh 51

3.3.2 Xây dựng Project 51

3.3.3 Nhập thông số Camera 57

3.3.4 Nhập các thông số tuyến bay 61

3.3.5 Xây dựng mô hình lập thể 65

3.3.7 Nắn ảnh 75

3.3.8 Cắt ảnh và ghép ảnh 76

3.3.9 Số hoá nội dung bản đồ 77

3.3.10 Kiểm tra, in và lưu trữ bản đồ 78

3.4 Kết quả thực nghiệm 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Biểu thị yếu tố thủy hệ trên bản đồ địa hình 7 Bảng 1.2: Biểu thị khoảng cao đều của các đường bình độ trên bản đồ 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 : Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 15

Hình 1.2 : Sơ đồ tổng quát trạm đo vẽ ảnh số 19

Hình 1.3 : Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp ảnh số 24

Hình 3.1: Ảnh chụp khu vực Bản Chát từ độ cao 5418m năm 2006 47

Hình 3.2 : Quy trình thành lập bản đồ địa hình trên trạm ảnh số 52

Hình 3.3 : Tạo Project 53

Hình 3.4 : Chọn kiểu dữ liệu 54

Hình 3.5 : Chọn đơn vị 54

Hình 3.6 : Đặt tham số khu đo 55

Hình 3.7 : Đặt tham số giới hạn 56

Hình 3.8 : Khai báo vị trí các điểm 57

Hình 3.9 : Xuất hiện hộp thoại Camera Wizard 58

Hình 3.10 : Xuất hiện hộp thoại Camera Data 59

Hình 3.11 : Xuất hiện bảng Fiducial Coodinates 60

Hình 3.12 : Hiệu chỉnh sai số méo hình kính vật 61

Hình 3.13 : Nhập giá trị sai số méo hình kính vật 61

Hình 3.14 : Xuất hiện bảng Strip Wizard 62

Hình 3.15 : Tự động tạo phai ảnh 63

Hình 3.16 : Tạo mô hình lập thể dựa trên tuyến đo 64

Hình 3.17 Nhập thông tin định hướng ngoài 65

Hình 3.18 : Lựa chọn tạo tuyến bay 66

Hình 3.19 : Lựa chọn tạo tuyến bay mới 66

Hình 3.20 : Bảng kết quả định hướng trong (Interior Orientation) 67

Hình 3.21 : Bảng chọn các mô hình 68

Hình 3.22 : Màn hình của định hướng tương đối 69

Hình 3.23 : Ghi chú điểm và các vị trí điểm trên ảnh 71

Hình 3.24 : Kết quả bình sai khối tam giác ảnh 72

Hình 3.25 : Các chức năng của chương trình bình sai 72

Hình 3.26 Bảng trạng thái tính toán 73

Hình 3.27 : Tờ bản đồ địa hình Bản Chát -F-48-52-B-c-2 80

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đồ án

Khoa học kỹ thuật được loài người biết đến rất lâu trong quá trình hìnhthành và phát triển của chúng ta Những phát minh mới công cụ mới lần lượt

ra đời thay thế cho những công cụ lạc hậu Tất cảđều nhằm phục vụ conngười giúp con người thoải mái khỏi những nặng nhọc vất vả của công việc

và nâng cao năng suất lao động hạ giá thành sản phẩm Cùng với xu hướngcủa thờiđại các nhà trắc địa cũng đã tìm tòi cho ra đời những phương phápmáy móc thiết bị mới nhằm phục vụ cho công tác đo đạc hiệu quả hơn Sự rađời và phát triển mạnh mẽ của công nghệđo ảnh số là 1trong những phát minhnhư thế

Việc sử dụng ảnh hàng không trong thành lập bản đồ nói chung và bảnđồđịa hình nói riêng đãđóng góp quan trọng cho nhiều lĩnh vực đời sống vàvới nhu cầu thiết thực đó em đã thực hiện đồ án : “ thành lập bản đồ địa hình

tỷ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh số khu vực bản chát’.

2 Mục tiêu của đề tài

Minh chứng khả năng ứng dụng công nghệ ảnh số để xây dựng bản đồđịa hình tỷ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh số khu vực bản chat

3 Nội dung nghiên cứu của đồ án

- Bản đồ địa hình và công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng phươngpháp đo ảnh số

- Độ chính xác của bản đồ địa hình được thành lập theo công nghệ ảnh số

- Thực nghiệm: Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 bản Chát huyệnThan Uyên Tỉnh Lai Châu bằng công nghệ ảnh số

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập tài liệu: Sử dụng các tài liệu về bản đồ địa hình,bản đồ hành chính, phương pháp thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệảnh số làm cơ sở lý luận cho đề tài Tìm kiếm tài liệu và cập nhật thông tintrên mạng internet cũng như giáo trình, tài liệu tham khảo

- Phương pháp điều tra thực địa: sử dụng số liệu đo đạc thực địa khu vựcnghiên cứu để phục vụ công tác đo vẽ trong phòng

- Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Nghiên cứu tìm sử dụng cácchương trình đo vẽ trên phần mềm trạm ảnh số SSK – Intergraph

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đồ án

Công nghệ ảnh số đem lại khả năng tự động hóa cao trong công tác tăngdày khống chế ảnh, việc đo vẽ trên mô hình lập thể đạt mức thuận tiện cao.Các sản phẩm từ công nghệ ảnh số thỏa mãn nhiều yêu cầu khác nhau củacông nghệ thành lập bản đồ địa hình, cũng như bản đồ địa chính bằng ảnh.Các sản phẩm được lưu trữ dưới dạng số, do đó rất thuận lợi trong việcchỉnh sửa, cập nhật thông tin cần thiết

Hệ thống đo ảnh số có khả năng trao đổi thông tin với hệ thống thông tinđịa lý (GIS) và hệ thống thông tin đất đai (LIS) Khả năng này mang lại hiệuquả kinh tế cao cho nhiều ngành có liên qua như: lâm nghiệp, địa chất, môitrường…

Hiện nay, dữ liệu ảnh số thu được từ nhiều nguồn như ảnh vệ tinh, ảnhhàng không, ảnh Lidar Tuy nhiên, ảnh vệ tinh phù hợp dùng để thành lập bản

đồ tỷ lệ 1:50.000 và nhỏ hơn; ảnh hàng không phù hợp việc lập bản đồ địahình tỷ lệ 1:2000, 1:5000 đối với khu vực đồng bằng và đô thị, tỷ lệ 1:10.000đối với khu vực đồi núi; ảnh Lidar phù hợp với việc thành lập bản đồ địa hình

tỷ lệ 1:1000 Do đó việc lựa chọn phương pháp thành lập bản đồ địa hìnhbằng ảnh hàng không đáp ứng được tỷ lệ, công nghệ ảnh hàng không được sửdụng nhiều, phổ biến, máy móc thiết bị đầu tư một lần, tính tự động hóa cao,đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế lớn mà vẫn đảm bảo độ chính xác

6 Cấu trúc của đồ án

Nội dung của đồ án được trình bày trong 3 chương :

- Chương 1 : Bản đồ điạ hình và phương pháp thành lập bản đồ địa hìnhbằng công nghệ đo ảnh số

- Chương 2 : Độ chính xác của bản đồ địa hình tỷ lệ 1 : 10000 đượcthành lập bằng công nghệ đo ảnh số

- Chương 3 : Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1 : 10000 trên trạm ảnh sốintergraph, khu vực bản chát

CHƯƠNG I: BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 1.1 Giới thiệu chung về bản đồ địa hình

1.1.1 Khái niệm về Bản đồ

1 Khái niệm

Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ của thực tế địa lý được ký hiệu hoá thểhiện các yếu tố đặc điểm một cách có chọn lọc Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ vàđược khái quát hoá một phần bề mặt quả đất lên mặt phẳng nằm ngang theophép chiếu hình bản đồ với những nguyên tắc biên tập khoa học

Bản đồ địa hình là loại bản đồ thể hiện một khu vực trên bề mặt tráiđất trên đó bản đồ thể hiện những thành phần của thiên nhiên và kết quả hoạtđộng của con người mà mắt ta có thể cảm nhận được

Trên bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ, các đối tượng có trên bề mặt đấtđược chọn lọc biểu diễn, các đối tượng này chứa đựng lượng thông tin và nóphụ thuộc vào không gian, thời gian và mục đích sử dụng:

- Tính không gian xác định khu vực được tiến hành đo vẽ thành lập bản đồ

- Tính thời gian ghi nhận trên bản đồ hiện trạng của bề mặt trái đất ởthời điểm tiến hành đo vẽ

- Mục đích sử dụng chi phối nội dung và độ chính xác thành lập bản đồ

thăm dò và tìm kiếm, thăm dò và tính toán trữ lượng các khoáng sản, dùngtrong công tác quy hoạch và cải tạo đồng ruộng

- Bản đồ tỷ lệ trung bình; dùng trong công tác quy hoạch ruộng đất vàlàm cơ sở để đo vẽ thổ nhưỡng, thực vật, thiết kế các công trình thuỷ nông,dùng để chọn tuyến đường giao thông, để khảo sát các phương án xây dựngthành phố

- Bản đồ tỷ lệ nhỏ; dùng trong quy hoạch và tổ chức các vùng kinh tế,

để chọn các tuyến đường sắt, đường ôtô và kênh đào giao thông…

1.1.2 Cơ sở toán học của bản đồ địa hình

b Hệ thống toạ độ và phép chiếu

Từ tháng 7 năm 2000, Tổng cục Địa chính đã công bố và đưa vào sử dụng

hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000 được áp dụng thống nhất để xâydựng hệ thống bản đồ địa hình và áp dụng trong việc triển khai các dự án (hoặcluận chứng kinh tế kỹ thuật) về đo vẽ bản đồ địa hình với lưới chiếu toạ độphẳng cơ bản là lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế Lưới chiếubản đồ được quy định như sau:

- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 11o và 21o

để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản ở tỷ lệ 1:1.000.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 6o có hệ sốđiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ địahình cơ bản tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:25.000.

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 3o có hệ sốđiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ địahình cơ bản tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:2.000

2 Thủy hệ

Các yếu tố thuỷ hệ được biểu thị tỉ mỉ trên bản đồ địa hình Trên bản đồbiểu thị các đường bờ biển, bờ hồ, bờ của các con sông lớn được vẽ bằng 2 nét.Các đường bờ nước được thể hiện trên bản đồ theo đúng đặc điểm của từngkiểu đường bờ

Trên bản đồ biểu thị tất cả các con sông có chiều dài từ 1cm trở lên.Ngoài ra còn thể hiện các kênh đào, mương máng, các nguồn nước tự nhiên

và nhân tạo Đồng thời còn phải thể hiện các thiết bị thuộc thuỷ hệ (như cácbến cảng, cầu cống, trạm thủy điện, đập, )

Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ còn được bổ sung bằng các đặc trưng chấtlượng và số lượng (độ mặn của nước, đặc điểm và độ cao của đường bờ, độsâu và độ rộng của sông, tốc độ nước chảy).

Trên bản đồ, sông được thể hiện bằng một nét hay hai nét là phụ thuộc vào độ rộng của nó ở thực địa và tỷ lệ của bản đồ (bảng)

Bảng 1.1: Biểu thị yếu tố thủy hệ trên bản đồ địa hình Biểu thị song 1:10.000 Độ rộng của sông ở thực địa (m) 1:25.000 1:50.000 1:100.000

+ Kênh, mương  3 mét biểu thị 1 nét màu ve kèm ghi chú độ rộng củakênh, mương để nội nghiệp biểu thị lực nét cho đúng

- Đối với bản đồ tỷ lệ 1:2000: kênh mương có độ rộng  1m biểu thị 2nét theo tỷ lệ; < 1m biểu thị là kênh, mương 1 nét không phải ghi chú độ rộng

3 Dân cư

Các điểm dân cư là một trong những yếu tố quan trọng nhất của bản đồ địahình Các điểm dân cư được đặc trưng bởi kiểu cư trú, số người và ý nghĩa hànhchính – chính trị của nó Kiểu điểm dân cư được thể hiện trên bản đồ địa hìnhbằng kiểu chữ ghi chú tên của nó

Khi thể hiện các điểm dân cư trên bản đồ địa hình thì phải giữ được đặctrưng của chúng về quy hoạch, cấu trúc

4 Mạng lưới đường giao thông và đường dây liên lạc

Trên các bản đồ địa hình thì mạng lưới đường xá được thể hiện tỉ mỉ về khảnăng giao thông và trạng thái của đường Mạng lưới đường xá được thể hiện chitiết hoặc khái lược là tuỳ thuộc vào tỷ lệ của bản đồ Cần phải phản ánh đúng đắnmật độ của lưới đường xá, hướng và vị trí của các con đường, chất lượng củachúng

Đường xá được phân ra thành: đường sắt, đường rải mặt và đường đất.Các đường sắt được phân chia theo độ rộng của đường ray, theo số đường ray,trạng thái của đường, dạng đầu máy xe lửa, Trên đường sắt phải biểu thị cácnhà ga, các vật kiến trúc và các trang thiết bị khác thuộc đường sắt (tháp nước,trạm canh, các con đường ngầm, các đoạn đường đắp cao, cầu, cống, )

Lớn nhất

Nhỏ nhất

Trung bình

Lớn nhất

Trên các bản đồ địa hình cần phải thể hiện chính xác và rõ ràng các dạngđịa hình có liên quan đến sự hình thành tự nhiên của dáng đất như các dãynúi, các đỉnh núi, yên núi, thung lũng, các vách nứt, rãnh sói, đất trượt vàcác dạng có liên quan với sự hình thành nhân tạo như chỗ đắp cao, chỗ đàosâu, Sử dụng bản đồ có thể thu nhận được những số liệu về độ cao, về độdốc với độ chính xác cao, đồng thời phải đảm bảo phản ánh đúng đắn sự cắt

về phương diện đồ hoạ, thể hiện rõ ràng những chỗ ngoặt có ý nghĩa địnhhướng Các đầm lầy được phân biệt biểu thị các đầm lầy qua được, các đầmlầy khó qua và các đầm lầy không qua được, ngoài ra còn ghi độ sâu của đầmlầy Rừng được phân biệt biểu thị: Rừng già, rừng non, rừng rậm, rừng thưa,rừng bị cháy, rừng bị đốn, ghi rõ độ cao trung bình của cây, đường kínhtrung bình và loại cây

7 Ranh giới hành chính

Ngoài đường biên giới quốc gia, trên các bản đồ địa hình còn phải biểu thị cácđịa giới của các cấp hành chính Cụ thể là trên các bản đồ có tỷ lệ 1:50.000 vàlớn hơn thì biểu thị từ địa giới xã trở lên, trên bản đồ tỷ lệ 1:100.000 thìkhông biểu thị địa giới xã Các đường ranh giới phân chia hành chính – chínhtrị đòi hỏi phải thể hiện rõ ràng, chính xác

1.1.3 Nội dung của tờ bản đồ địa hình

1 Các yếu tố thuộc cơ sở toán học

Địa vật định hướng là những đối tượng cho phép ta xác định vị trí nhanhchóng và chính xác trên bản đồ thường được biểu thị bằng các đối tượng phi

tỷ lệ trên thực tế là những địa vật dễ nhận biết hoặc nhô cao so với mặt đất.Các điểm thuộc lưới khống chế cơ sở được biểu thị với mức độ chi tiết và độchính xác phụ thuộc vào tỷ lệ cũng như mức độ sử dụngcủa bản đồ Bản đồđịa hình tỷ lệ 1/10.000 và lớn hơn các điểm khống chế trắc địa có chôn mốc

cố định phải được biểu thị lên bản đồ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 đến1/100.000 biểu thị các điểm của mạng lưới trắc địa Nhà nước hạng I, II, III và

IV, các điểm đường chuyền và các điểm thuỷ chuẩn

2 Các yếu tố thuộc nội dung địa lý

a Các điểm dân cư và các đối tượng kinh tế, văn hoá xã hội

Các điểm dân cư là một trong những yếu tố quan trọng nhất của bản đồđịa hình Tỷ lệ bản đồ địa hình càng lớn thì mức độ càng chi tiết, các điểmdân cư được đặc trưng bởi kiểu cư trú, số người và ý nghĩa hành chính - chínhtrị của nó Khi thể hiện các điểm dân cư trên bản đồ phải giữ được đặc trưng

về quy hoạch, cấu trúc Trên các bản đồ tỷ lệ lớn thì sự biểu thị các điểm dân

cư càng tỉ mỉ, phạm vi dân cư phải biểu thị khép kín bằng các ký hiệu tươngứng, nhà trong vùng dân cư phải biểu thị tính chất (chịu lửa, kém chịu lửa),quy mô (lớn, nhỏ, số tầng) Các công trình công cộng phải biểu thị tính chấtkinh tế, xã hội, văn hoá của chúng như nhà máy, trụ sở uỷ ban, bưu điện…

b Thuỷ hệ và các công trình liên quan

Các yếu tố thuỷ hệ được biểu thị tỉ mỉ, trên bản đồ địa hình biểu thị cácđường bờ biển, bờ hồ, sông, ngòi, mương, kênh, rạch,… Các đường bờ nướcđược thể hiện trên bản đồ theo đúng đặc điểm của từng kiểu đường bờ Đồngthời còn phải thể hiện các thiết bị phụ thuộc thuỷ hệ như các bến cảng, trạmthuỷ điện, đập… Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ còn được bổ sung bằng cácđặc trưng chất lượng như độ mặn của nước, độ sâu và rộng của sông, tốc độdòng chảy…

c Mạng lưới đường giao thông

Trên các bản đồ địa hình mạng lưới đường được thể hiện tỉ mỉ về khảnăng giao thông và trạng thái của đường Mạng lưới đường được thể hiện chi

tiết hoặc khái lược và tuỳ thuộc vào tỷ lệ của bản đồ, cần phải phản ánh đúngmật độ của lưới đường, hướng và vị trí của các con đường, chất lượng củachúng Khi lựa chọn phải xét đến ý nghĩa của đường Phải biểu thị những conđường đảm bảo mối liên hệ giữa các điểm dân cư với nhau, với các ga xe lửa,các bến tàu, sân bay… Trên các bản đồ tỷ lệ lớn phải biểu thị tất cả các conđường như : đường sắt, đường ô tô, đường rải nhựa, đường đất lớn - nhỏ,đường mòn, chú ý biểu thị vị trí hạ hoặc nâng cấp đường, biển chỉ đường, cầucống, cột cây số…

d Lớp phủ thực vật - thổ nhưỡng

Trên các bản đồ địa hình biểu thị các loại rừng, vườn cây, đồn điền,ruộng, đồng cỏ, tài nguyên, cát, đất mặn, đầm lầy… Ranh giới các khu thựcphủ và của các loại đất được biểu thị bằng các đường nét đứt hoặc dãy cácdấu chấm, ở diện tích bên trong đường viền thì vẽ các ký hiệu quy ước đặc trưngcho từng loại thực vật hoặc đất Ranh giới của các loại thực vật và đất cần đượcthể hiện chính xác về phương diện đồ hoạ, thể hiện rõ ràng những chỗ ngoặt có ýnghĩa định hướng

e Ranh giới

Bản đồ địa hình khi thể hiện ranh giới, địa giới hành chính thì ngoàiđường biên giới quốc gia còn thể hiện đầy đủ địa giới hành chính của các cấp.Các ranh giới phân chia hành chính, theo các tài liệu Nhà Nước Các mốc địagiới khi đo vẽ phải xác định chính xác và vẽ đúng vị trí Đường ranh giớihành chính cấp cao được thay thế cho đường ranh giới hành chính cấp thấp vàđược khép kín

Ranh giới thực vật và các địa vật khác được phân ra làm hai loại: loạichính xác và loại không chính xác thể hiện bằng ký hiệu tương ứng.

Các đường ranh giới phân chia hành chính – chính trị đòi hỏi phải thểhiện rõ ràng chính xác và theo đúng quy định trong quy phạm

1.2 Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình

1.2.1 Phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa

1 Phương pháp bàn đạc

Dùng máy bàn đạc có gắn bàn vẽ, tiến hành đo hướng, đo cạnh và triểnđiểm vẽ ngay trên thực địa Phương pháp này có ưu điểm là mô tả hết được cácyếu tố đía hình, địa vật Tuy nhiên nó cho độ chính xác thấp, máy móc khônggọn nhẹ, chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường và thời tiết dẫn đến năng suấtlao động không cao Chính vì những nhược điểm này phương pháp bàn đạchiện nay không sử dụng nữa và thay thế cho nó là phương pháp toàn đạc

2 Phương pháp toàn đạc

Hiện nay sự xuất hiện của máy toàn đạc điện tử đã giúp cho phươngpháp toàn đạc trở nên thông dụng Các khâu lập lưới cơ sở, lưới đo vẽ cho đếnquá trình đo vẽ cho độ chính xác cao và nhanh chóng, công cụ máy tínhchuyển điểm rất chính xác Từ đó nhận thấy một số đặc điểm của phươngpháp toàn đạc điện tử như sau:

- Ưu điểm : đạt độ chính xác cao tại các điểm đo trực tiếp, công tác vẽ bản

đồ được tiến hành trong phòng với những điều kiện thuận lợi cho thành quả bản

đồ nhanh chóng chính xác Phương pháp này thường áp dụng cho khu vựckhông lớn

- Nhược điểm : Công tác đo ngoại nghiệp chịu nhiều ảnh hưởng của môi

trường và thời tiết do đó năng xuất lao động không cao, có thể bỏ sót đốitượng đo, gây khó khăn cho công tác nội nghiệp nếu không có sơ hoạ, đườngđồng mức được xác định bằng nội suy trên cơ sở đo trực tiếp

Hình 1.1 : Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình

Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình

Quang cơ

Phương pháp đo ảnh

Phương pháp đo

trực tiếp ngoài thực

địa

Phương pháp đo ảnh lập thể

Phương pháp toàn đạc

Biên tập từ bản

đồ có tỷ lệ lớn hơn

Phương pháp đo ảnh đơn

Phương pháp

bàn đạc

1.2.2 Phương pháp biên tập từ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn

Thành lập các loại bản đồ trên cơ sở các bản đồ cùng khu vực có tỷ lệlớn hơn mới được thành lập Khi tiến hành biên tập cần tuân theo những quyđịnh lấy bỏ, tổng quát hoá nội dung của bản đồ Phương pháp này có ưu điểm

là thành lập bản đồ bằng phương pháp trong phòng với thời gian ngắn và rẻtiền, có ứng dụng thành lập bản đồ tỷ lệ nhỏ và trung bình

1.2.3 Phương pháp đo ảnh

1 Phương pháp đo ảnh đơn

Phương pháp đo ảnh đơn được dùng ở vùng bằng phẳng là chủ yếu, nóđược ứng dụng để đo vẽ địa hình khi mà độ chính xác đo độ cao của phươngpháp đo ảnh lập thể khó thoả mãn Đo ảnh đơn áp dụng cho thành lập bản đồđịa chính rất hiệu quả ở vùng thổ canh có địa hình khá bằng phẳng Thành lậpbản đồ bằng phương pháp này là lấy các ảnh nắn (ảnh đã được xử lý sai số vịtrí điểm do ảnh nghiêng gây ra) làm nên để xác định mặt phẳng các địa vậtcủa bản đồ Và sẽ được phối hợp đo vẽ nội dung địa hình của bản đồ bằngphương pháp đo trắc địa ngoại nghiệp Phương pháp này phù hợp để thành lậpbản đồ vùng bằng phẳng có chênh cao địa hình nhỏ nhằm đảm bảo sai số vị trịđiểm do độ lồi lõm của địa hình gây ra không vượt quá giới hạn cho phép

2 Phương pháp đo ảnh lập thể

Đo ảnh lập thể có khả năng khái quát địa hình tốt nhất so với tất cả cácphương pháp khác Ngày nay nhờ có thiết bị hiện đại như máy đo vẽ lập thểquang cơ, quang học, cơ học, giải tích và xử lý ảnh số mà phương pháp thoảmãn tất cả các loại bản đồ có tỷ lệ từ 1:1000 trở xuống Với điều kiện thuậnlợi cho phép thì đo ảnh lập thể có thể đo được tỷ lệ 1:500 và lớn hơn Do đó

vẽ trên mô hình nên phương pháp lập thể hầu như hạn chế đến mức tối đa ảnhhưởng của thời tiết và địa hình Đặc biệt với bản đồ trung bình và bản đồ tỷ

lệ bé thì không có phương pháp nào cho độ chính xác cao hơn phương pháp

đo ảnh lập thể, có thể nói phương pháp này luôn được áp dụng các thành tựukhoa học mới vào sản xuất để giải phóng con người khỏi lao động vất vả, tăngnăng xuất lao động dẫn tới giảm giá thành sản phẩm.

Ngày nay trên thế giới và nước ta công nghệ đo ảnh số đang được ápdụng rộng rãi Các bài toán xử lý ảnh đều dựa trên nền tảng của phương pháp

đo ảnh giải tích Trong công nghệ xử lý ảnh có rất nhiều công đoạn nhưchuyển toạ độ pixel trên ảnh quét về toạ độ tấm ảnh, xử lý sai số điểm ảnh,xây dựng mô hình lập thể, tăng dày và đo vẽ

1.3 Khái niệm chung về ảnh số

Ngoài ra, ảnh số có thể thu nhận được trực tiếp nhờ hệ thống Sensor đặt trên các thiết bị bay Phương thức thu trực tiếp này được sử dụng trong kỹ thuật viễn thám như hệ thống MSS,TM đặt trên vệ tinh Lansat của mỹ hoặc

vệ tinh Spot của pháp

Ảnh thu được sau quá trình số hóa được lưu lại cho các quá trình xử lý tiếp theo hay truyền đi Cho đến nay có rất nhiều kỹ thuật xử lý ảnh, tồn tại nhiều định dạng khác nhau như ảnh đen trắng IMG, ảnh đa cấp xám, ảnh màu như BMG,GIF,JPEG Mặc dù các định dạng này là khác nhau nhưng chúng cũng tuân theo 1 cấu trức chung nhất định bao gồm 3 phần :

Đầu tệp (header) chứa các thông tin về kiểu ảnh, kích thước, độ phân giải, số bit dùng cho 1 pixel, cách mã hóa, vị trí bảng màu Kích thước phần header phụ thuộc vào kiểu định dạng ảnh

Dữ liệu nén (Data Compression) là số liêu ảnh đã được mã hóa bởi kiểu

mã hóa chỉ ra trong header

Do dung lượng file rất lớn nên người ta đã nghiên cứu và đưa kỹ thuật nén dữ liệu ảnh-đó là quá trình làm giảm lượng thông tin dư thừa trong dữ liệu gốc và kết quả thu được là lượng thông tin sau khi cải nén nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều Với dữ liệu ảnh, kết quả nến thường là 10:1 Nếu sử dụng

kỹ thuật nén Fractal thì tỷ số nến có thể lên tới 30:1

Ngoài thuật ngữ nén dữ liệu người ta còn có các tên gọi khác như giảm

độ dư thừa, mã hóa ảnh gốc

Cho tới nay có rất nhiều phương pháp nén đã và đang được sử dụng và phân chia thành các nhóm lớn như nén không mất mát thông tin ( tức là các phương pháp nén mà sau khi giải nén ta thu được chính xác dữ liệu gốc) và nén có mất mát thông tin( tức là các phương pháp mà sau khi giải nén ta không thu được dữ liệu như bản gốc)

1.3.2 Ảnh số có những ưu nhược điểm sau

1 Ưu điểm

- Dễ sao chép, dễ nhân bản, dễ bảo quản

- Có thể được sử dụng để giải đoán tự động và bán tự động

- Dễ dàng thay đổi, tăng cường chất lượng hình ảnh (Histogram)

- Có thể cho giá trị tọa 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 khônglàm giảm chất lượng ảnh

2 Nhược điểm

- Ảnh phân giải cao đòi hỏi bộ nhớ lớn

- Bị giới hạn bởi kích thước màn hình

- Cần có máy tính đồ họa chất lượng tốt và phần mềm chuyên dùng

- Chuyển sang dạng tương tự cần có máy in đắt tiền

1.4 Hệ thống trạm đo vẽ ảnh số

1.4.1 Khái niệm

Trạm đo ảnh số là hệ thống xử lý dữ liệu đầu vào trong phép đo ảnh số:ảnh dạng số, số liệu đo đạc thực địa, các thiết bị xuất - nhập

Trạm đo ảnh số là sản phẩm của sự kết hợp giữa cơ sở lý thuyết trắc địa

- bản đồ với thành tựu khoa học trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin Trạm đo ảnh số cần sự phát triển về khoa học máy tính, không yêu cầunhiều về lĩnh vực cơ khí chính xác như trong các máy đo vẽ ảnh toàn năng

Hình 1.2 : Sơ đồ tổng quát trạm đo vẽ ảnh số

 Bộ xử lý trung tâm (CPU): hiện nay các hệ thống máy tình trang bị cácCPU Intel Pentium4 tốc độ 2GHz – 3GHz hoàn toàn đáp ứng được cácyêu cầu về tốc độ xử lý trên các máy tính cá nhân

 Bộ xử lý đồ hoạ: Card đồ hoạ hỗ trợ 3D, ví dụ card Intense 3D Pro củahãng Intergraph

Đĩa mềmThanh ghi

Màn hình hỗ trợ 3D độ phân giải cao

(≥ 120Hz)

- Bộ xử lý trung tâm (CPU)

- Bộ xử lý đồ họa (CARD)

 Màn hình: Các màn hình phẳng tần số quét từ 120Hz rất phổ biến trênthị trường hiện nay.

 Thiết bị lưu trữ: thời đại công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽhiện nay liên tục cho ra đời những thiết bị lưu trữ như ổ cứng có dunglượng lưu trữ đến hàng trăm Gigabyte, đĩa DVD có dung lượng đếnhàng chục Gigabyte, hoàn toàn đáp ứng nhu cầu lưu trữ dữ liệu số

 Các thiết bị ngoại vi: chuột thông thường, chuột 3D, kính lập thể quanghọc, kính xanh - đỏ, bàn phím v.v

1.4.2 Một số hệ thống trạm đo ảnh số

1 Trạm đo ảnh số Imagestation (Intergraph - Mỹ)

Trạm đo vẽ ảnh rất hiện đại chạy trên hệ thống máy tính trạm(Workstation) có khả năng tự động hoá cao, thực hiện hầu hết các công tác đo

- Số hoá các đối tượng

Quy trình xử lý thực hiện với tốc độ cao

Trang thiết bị của hệ thống gồm các phần chính sau:

 Máy quét Photoscan PS1 hoặc SCAI(do Đức sản xuất)

 Bộ xử lý trung tâm (CPU): tối thiểu là PentiumII 300Mhz

 Bộ xử lý đồ hoạ: EdgeII+

 Đĩa cứng: 15Gb

 Màn hình: 18 inch, tần số 120Hz

 Kính lập thể.

 Bộ kích hoạt hồng ngoại

 Chuột 3D điều khiển bằng hai tay

Hiện nay, hãng Intergraph đang chuyển dần từ các trạm đo trên máy chủ phứctạp sang hệ thống các máy cá nhân (PC) với hệ điều hành Windows giúpngười sử dụng deã dàng thao tác hơn

Hệ thống phần mềm của trạm đo vẽ ảnh Imagestation

 ISPM (Image Station Photogrammetric Manager): quản lý khu đo trongmáy tính như: máy chụp ảnh, chiều cao bay chụp, tọa độ điểm khốngchế mặt đất, số dải bay

 ISDO (Image Station Digital Orientation): thực hiện chức năng địnhhướng ảnh (định hướng trong, định hướng tương đối, tuyệt đối)

 ISSD (Image Station Stereo Display): hiển thị mô hình lập thể cặp ảnh

 ISFC (Image Station Feature Collection): đo vẽ các đối tượng chi tieáttrong mô hình lập thể

 ISDC (Image Station Digital Terrain Modeling Collection): mô tả cácyếu tố đặc trưng địa hình (điểm độ cao đặc trưng, đường tụ thủy, phânthủy cho phép tạo mô hình độ cao số DTM và vẽ các đường đồng mức

tự động)

 ISMT (Image Station Match – AT): thành lập mô hình độ cao số (tạocác DTM tự động theo nguyên lý khớp ảnh)

Ngoài ra, hệ thống còn có các phần mềm kèm theo:

 Microstation: phần mềm đồ họa phục vụ biên tập thành lập bản đồ

 MGE (Modular GIS Environment): thu thập, phân tích, lưu trữ tích hợp

dữ liệu không gian và các thông tin thuộc tính thành một hệ thống nhất.Iplot: in ấn, xuất bản bản đồ

2 Hệ thống 3D Mapper

Hệ thống xử lý ảnh số trên máy tính cá nhân (PC) thực hiện hầu hết các côngtác đo vẽ ảnh (ngoại trừ công tác tăng dày khống chế ảnh)

Trang thiết bị của hệ thống bao gồm:

 Bộ xử lý trung tâm (CPU): tối thiểu là PentiumII 350Mhz

Đây là một hệ thống hiện đại, các thao tác thực hiện dễ dàng đối với người sửdụng Hệ thống có khả năng thực hiện hầu hết các công tác đo ảnh số với khảnăng tự động hoá cao, ngoại trừ phần tăng dày khống chế ảnh phụ thuộc thaotác của người sử dụng

 Photomod Solver: bình sai khống chế ảnh.

 Photomod montage desktop: hiển thị mô hình lập thể

 Photomod Stereo Draw: đo vẽ các đối tượng trong mô hình lập thể

 Photomod 2D Vector: số hoá các đối tượng trong 2D

 Photomod Fast Ortho: nắn ảnh trực giao

 Photomod Scan Correct: hiệu chỉnh hình học ảnh quét

Tính ưu việt của hệ thống là khả năng xử lý trên các máy tính cá nhân với giáthành rẻ, có thể dùng chuột thông thường để xử lý, hệ thống nhìn lập thể ổnđịnh, có khả năng kết nối tốt với các hệ thống phần mềm đồ hoạ như Autocad,Microstation, Mapinfo,

1.5 Một số kỹ thuật xử lý ảnh số

1.5.1 Tăng cường chất lượng ảnh

Quá trình phân tích ảnh thực chất là quá trình tăng cường chất lượngảnh Do nhiều nguyên nhân khác nhau như: tính năng của thiết bị thu nhậnảnh do nguồn sáng và nhiễu xạ nên có thể bị suy biến Vì vậy cần phải tăngcường và khôi phục ảnh để làm nổi bật các đặc trưng chính của ảnh nhằm bảođảm cho ảnh số gần giống với ảnh gốc mà không bị biến dạng

nhất định (thường là hệ số 2, 3 hoặc 4) Các lớp pixel được sắp xếp thứ tự từlớp có kích thước pixel lớn tới nhỏ, cao nhất (480m) là lớp được coi là thônhất và lớp pixel bé nhất (30m) được coi là lớp ảnh gốc Khái niệm kíchthước pixel ở đây không giống như pixel trên màn hình máy tính(trong ảnh sốkích thước pixel có thể hiểu là khoảng cách nhỏ nhất được dùng thể hiện ảnh).

1.6 Quy trình đo vẽ BĐĐH bằng phương pháp đo ảnh số

Hình 1.3 : Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp ảnh số

1.6.1 Khảo sát thiết kế

Thu thập các số liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý - kinh tế,nắm bắt yêu cầu nhiệm vụ và khả năng kỹ thuật Lập luận chứng kinh tế kỹthuật đưa ra các phương pháp thực hiện, lịch tiến hành nhằm đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật tính kinh tế và khả năng thực thi

1.6.2 Chụp ảnh hàng không

Đây là công đoạn đầu tiên trong phương pháp thành lập bản đồ bằng ảnhhàng không Nó có ý nghĩa rất quan trọng tới độ chính xác của bản đồ cầnthành lập và hiệu quả kinh tế mà nó mang lại

Độ cao bay chụp có thể xác định theo công thức :

h p

 : Là sai số trung bình xác định độ cao

1.6.3 Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp

Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là cơ sở trực tiếp xác định toạ độ và

độ cao của các điểm tăng dày phục vụ cho công tác định hướng mô hình Nóthoả mãn một số yêu cầu sau:

- Độ chính xác phải cao hơn độ chính xác điểm tăng dày ít nhất một cấp

- Số lượng và vị trí điểm bố trí linh hoạt theo yêu cầu độ chính xác điểmtăng dày và phương pháp tăng dày

Công tác đo nối khống chế ảnh được thực hiện bằng các phương phápgiao hội hoặc máy GPS với chế độ đo tĩnh đo tương đối, cho độ chính xác rấtcao Đồ hình bố trí điểm đo nối phụ thuộc vào phương pháp tăng dày bằngtam giác ảnh không gian

1.6.4 Quét ảnh

Đây là công tác số hoá ảnh hàng không Dựa vào độ chính xác của bản

đồ cần thành lập theo quy phạm của tổng cục địa chính ban hành để lựa chọn

tỷ lệ ảnh chụp Từ đó ta lựa chọn độ phân giải của ảnh quét nhằm đảm bảo độchính xác của ảnh đo

Việc lựa chọn độ phân giải của ảnh quét là một yêu cầu quan trọng.Trong khi quét, ngoài việc đảm bảo hình ảnh rõ nét còn phải chọn độ phângiải quét phim sao cho vừa phải đảm bảo độ chính xác đạt yêu cầu của bản đồcần thành lập vừa có dung lượng file là rất nhỏ.

Hiện nay, độ phân giải quét ảnh thường được lựa chọn theo công thức:

Các chuẩn đoán đọc gồm:

- Chuẩn đoán đọc trực tiếp (gồm chuẩn hình dạng, chuẩn kích thước,chuẩn nền màu ảnh, chuẩn ảnh bong của địa vật): dựa vào các đặc tính của địavật có ở trên ảnh mà mắt người cảm thụ được

- Chuẩn đoán đọc gián tiếp (gồm chuẩn phân bố, chuẩn quan hệ tương

hỗ, chuẩn dấu vết hoạt động): Chỉ ra sự có mặt các tính chất của địa vật khôngthể hiện trên ảnh hoặc không xác định được theo chuẩn trực tiếp hoặc dùng đểkhắc phục tính đo trị hay tính bất định của chuẩn trực tiếp

- Chuẩn đoán đọc tổng hợp: Phản ánh cấu trúc của tập hợp lãnh thổ tựnhiên, là chuẩn ổn định và rõ ràng hơn chuẩn trực tiếp của các yếu tố địa vật

Các phương pháp đoán đọc và điều vẽ :

- Điều vẽ ngoài trời dày đặc: Áp dụng khi đo vẽ lập thể mà khu đo có

nhiều công trình xây dựng và khi đo vẽ phối hợp để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn

- Điều vẽ ngoài trời theo tuyến: Áp dụng cho những khu dân cư, khu vực

tương đối phức tạp cho việc đoán đọc trong phòng, khu vực chưa được nghiêncứu đầy đủ và có ít tài liệu

- Đoán đọc trong phòng: Cơ sở của phương pháp là sử dụng các chuẩn

đoán đọc trực tiếp và các chuẩn đoán đọc gián tiếp để giải đoán các yếu tố địavật Công việc này thường được thực hiện nhờ sự trợ giúp của các tư liệu có kếthợp với kiến thức địa chất địa mạo của khu đo để nhận biết từng đối tượng

- Đoán đọc và điều vẽ kết hợp: Phương pháp phù hợp cho nhiều trường

hợp thành lập bản đồ ngoại trừ bản đồ địa chính Thông thường người ta đoánđọc ở trong phòng sau đó mới điều vẽ ngoài trời theo tuyến đã thiết kế

1.6.6 Các thao tác xử lý trên trạm ảnh số

1 Tạo dựng Project

Project là tập hợp và sắp xếp các file dữ liệu cần thiết cho một khu đo trêntrạm đo vẽ ảnh số Tên của thư mục thường được lấy từ tên của khu đo vẽ.Trong đó chứa các file dữ liệu như file camera chứa các thông tin số của máyảnh hay file control chứa toạ độ và độ chính xác của điểm khống chế ngoạinghiệp Ngoài ra trong thư mục còn có các file kết quả Lúc đầu các file kết quảnày còn là các file trống chỉ đến khi một số công đoạn được thực hiện xong thìcác file này mới hoàn chỉnh

Sau khi tạo xong Project thì hệ thống quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, lướichiếu của khu đo mới được thành lập

2 Tăng dày khống chế ảnh

Là khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ ảnh số Từcác điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đã có trên ảnh kết hợp với việc chọnđiểm, chích điểm, chuyển điểm toạ độ ảnh và bình sai khối tam giác ảnhkhông gian Xác định toạ độ và độ cao của các điểm tăng dày, đảm bảo mỗi

mô hình có ít nhất 3 điểm khống chế đạt độ chính xác phục vụ công tác địnhhướng tuyệt đối Sai số vị trí mặt phẳng của các điểm khống chế tăng dày ítnhất phải đạt được là 0,1mm , còn sai số về độ cao phải bé hơn hoặc bằng 1/5khoảng cao đều (bất kể vùng bằng phẳng hay vùng núi cao) Nhiệm vụ là xácđịnh toạ độ điểm khống chế đo vẽ được chọn và đánh dấu ở những vị trí thíchhợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở liên kết các đối tượng đo vẽ trong phòngvới thực địa

- Định hướng trong – Interior orientation (IO)

Là công tác đầu tiên được thực hiện trên một tấm ảnh Quá trình địnhhướng trong thiết lập một mối quan hệ toạ độ ảnh thông qua toạ độ kiểm địnhcủa các mấu khung camera với đơn vị mm và hệ toạ độ ảnh quét thông quakết quả đo được của các mấu khung camera tương ứng trên ảnh quét.Như vậy,bản chất của định hướng trong của ảnh số là chuyển hệ toạ độ trong khônggian hai chiều từ hệ toạ độ của ảnh quét sang hệ toạ độ của mặt phẳng ảnh.Bài toán chuyển đổi hệ toạ độ có thể được thực hiện thông qua việc đo toạ độpixel của các mấu khung

Các mấu khung có tọa độ trong cả 2 hệ và bài toán chuyển đổi được thựchiện thông qua việc đo tọa độ pixel của các mấu khung kết hợp với tọa độ kiểmđịnh của chúng Mô hình thường được sử dụng là chuyển đổi affine (bậc 1 với 6tham số)

x = a0 + a1xp + a2yp (1.3)

y = b0 + b1xp + b2yp

Trong đó: ai,bi - là các tham số tính chuyển (i = 0,1,2)

xp,yi - là tọa độ pixel của ảnh sốx,y - là tọa độ mặt phẳng so với điểm chính ảnhGiá trí sai số trung phương trọng số đơn vị của định hướng trong cầnphải đạt là nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel

- Định hướng tương đối  Relative orientation (RO)

Là quá trình xác định mối liên hệ giữa tấm ảnh trái và phải của một cặpảnh lập thể Nó xác định được vị trí của các góc xoay của tấm ảnh này so vớitấm ảnh của một cặp ảnh lập thể thông qua việc đo các điểm định hướng môhình lập thể

Quá trình này được thực hiện bằng cách đo tại các điểm có vị trí phân bốchuẩn trên từng mô hình nhằm khử thị sai dọc tại các điểm trên vị trí chuẩn.Công tác định hướng tương đối cặp ảnh lập thể được thực hiện bằngcách đo đạc lần lượt các điểm phân bố chuẩn trên cặp ảnh lập thể

Để xây dựng mô hình lập thể, tối thiểu phải đo tọa độ ảnh 3 cặp điểmđịnh hướng (là các điểm địa vật có hình ảnh rõ nét, kích thước nhỏ và nằmtrong phạm vi vị trí chuẩn theo lý thuyết) đối với một cặp ảnh lập thể

Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong mô hình và giátrị sai số trung phương trọng số đơn vị của khâu định hướng tương đối từngcặp ảnh lập thể (σ0) yêu cầu phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel

- Liên kết các dải bay

Khi định hướng tương tối được hoàn thành thì các mô hình lập thể trongcác tuyến bay hình thành Như vậy phải liên kết các tuyến bay thành một khốiảnh bằng việc đo các điểm nối trên mỗi mô hình đó nhằm tính chuyển toạ độkhông gian đo ảnh của các mô hình trong cả khối về một hệ toạ độ đồng nhất

Hệ toạ độ không gian đo ảnh (khi bình sai tương đối) hoặc hệ toạ độ trắc địa(khi bình sai tuyệt đối)

Để liên kết các dải bay cần có số lượng tối thiểu là 3 điểm nối đối vớitừng cặp dải bay kế tiếp nhau Các điểm nối cần phải nằm trong độ phủ vànằm cách mép ảnh tối thiểu là 1 đến 1,5 cm Để làm tăng độ tin cậy của việcliên kết dải bay, nên chọn và đo các điểm nối với số lượng lớn hơn 3 điểm (tốithiểu cũng phải là 4 điểm nối giữa 2 dải bay kế tiếp nhau).

Sau khi đo đủ các điểm nối cho tất cả các dải bay yêu cầu phải:

+ Tiến hành bình sai tương đối từng nhóm của dải bay và cho toàn khối ảnh.+ Giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị của khâu định hướng tươngđối toàn ảnh khối (σ0) phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel

Quá trình định hướng tương đối khối ảnh được coi là đạt yêu cầu (khôngphụ thuộc tỷ lệ bản đồ cần thành lập) nếu đạt được đồng thời các giá trị thị saicòn tồn tại đối với tất cả các điểm trong khối tam giác ảnh và các giá trị sai

số trung phương trọng số đơn vị (σ0) của tất cả các khâu:

+ Định hướng tương đối từng cặp ảnh lập thể

+ Bình sai khái lược từng dải bay

+ Bình sai khái luợc cả khối ảnh

Đều nằm trong giới hạn nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel

- Định hướng tuyệt đối Absolute Orientation (AO)

Đưa mô hình về tỷ lệ cho trước và định hướng nó trong hệ toạ độ trắcđịa Để quá trình này được thực hiện chính xác thì phải có đủ số lượng điểm

có toạ độ trong hệ toạ độ trắc địa

Thực hiện định hướng tuyệt đối bằng cách đo lần lượt tất cả các điểmkhông chế ngoại nghiệp và các điểm không chế tăng dày có trên cặp ảnh Khi

đo đạc, ta có thể phóng đại hình ảnh lên nhiều lần để đảm bảo độ chính xácnhận dạng điểm định hướng tuyệt đối Trong công nghệ ảnh số cũng như trêncác máy toàn năng giải tích, quá trình định hướng tương đối và định hướngtuyệt đối thường được thực hiện đồng thời Bởi vì khi đo ở các điểm định

hướng tương đối thì các điểm này bao gồm cả các điểm định hướng tươngđối, các điểm tăng dày, các điểm này được đánh bằng các mã kí hiệu khácnhau, sau khi định hướng tương đối xong máy tự động gọi các điểm tăng dày,các điểm khống chế ngoại nghiệp để tiến hành định hướng tuyệt đối khôngcần phải đo đạc nữa Quá trình này được goi là định hướng một lần.

Quá trình định hướng mô hình kết thúc máy tính sẽ tự động đưa ra matrận chứa các pixel của tấm ảnh nghiêng về vị trí mới cần có trên tấm ảnh lýtưởng Khả năng này cho phép tập hợp các pixel nằm trên những đường songsong với đường đáy của cặp ảnh, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tựđộng tìm kiếm các cặp ảnh cùng tên.Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với cácđiểm định hướng phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel

3 Xây dựng mô hình lập thể

Khi đo đặc trưng địa hình trên mô hình lập thể ta phải dùng kính phân cực đểnhìn lập thể chính xác, khi nhìn rõ lập thể ta đưa tiêu đo bám sát bề mặt địa hình

và vẽ các yếu tố đặc trưng địa hình trên mô hình Các yếu tố đặc trưng địa hình:

- Đường tạo bởi tập hợp các điểm ghi nhận những thay đổi đột ngột của bềmặt địa hình

- Đường bao được chọn và đo vẽ trước khi tiến hành đo các điểm độ caocủa mô hình số địa hình

- Đường tụ thủy: Các điểm nằm trên đường này có độ cao thấp hơn cácđiểm nằm về hai phía của đường đó

- Đường phân thủy: Để thể hiện các sống núi hoặc các điểm ghi nhận sựđột biến của bề mặt địa hình, các điểm nằm trên đường này có độ cao cao hơncác điểm nằm về hai phía

- Vùng không thể đo, số hóa độ cao chính xác vì hình ảnh bị che khuất

- Đường ghi nhận sự không liên tục về độ cao

- Các điểm độ cao được bổ sung tại các vị trí, các vùng cần thiết trên môhình lập thể

4 Thành lập mô hình số độ cao

Mô hình số độ cao (DEM - Digital Elevation Model) là tập hợp các điểm

có độ cao Z và tọa độ X, Y nhằm biểu diễn một bề mặt hoặc đối tượng nào

đó Trong đo vẽ ảnh hàng không, DEM là mô hình vật lý trên cùng của bề mặtđiạ hình

Dữ liệu độ cao là một dạng dữ liệu đặc biệt trong hệ thống thông tin địa

lý Một trong những lớp thông tin quan trọng nhất của bản đồ, đó là địa hình.Trong công nghệ bản đồ nói chung và công nghệ địa lý nói riêng dữ liệu địahình được thể hiện dưới dạng mô hình số độ cao (DEM) DEM chính là sựphản ánh bề mặt vật lý miền thực địa dưới dạng số

Độ chính xác của DEM phụ thuộc vào mật độ lấy mẫu và những sai sót củađiểm cơ sở Hai nguồn sai số này ảnh hưởng độc lập với nhâu và ảnh hưởng tớisai số trung phương hoặc độ tin cậy của các dữ liệu được tạo lập với các mức độkhác nhau Xây dựng mô hình số độ cao phục vụ cho nắn ảnh trực giao, nội suyđường bình độ

5 Thành lập mô hình số địa hình

Mô hình số địa hình – Digital Terrain Model (DTM) được coi là gầngiống DEM nhưng có kèm theo các yếu tố địa hình nổi bật của các điểm màtại đó độ dốc địa hình thay đổi đột ngột

Dựa vào kết quả mô tả bề mặt địa hình, mô hình số địa hình được tạo ramột cách tự động bằng phần mềm ImageStation Match - T (ISMT) Các điểmDTM được chọn theo mạng lưới ô vuông (GRID) hay mạng lưới tam giác(TIN) tùy chọn được gọi là các điểm nút Tuy nhiên để phản ánh được chínhxác bề mặt địa hình nên biểu thị các điểm DTM và chỉnh sửa những điểm cầnthiết để được một DTM chất lượng cao

Độ chính xác của mô hình số độ cao phụ thuộc vào:

- Chất lượng hình ảnh, độ phân giải ảnh quét

- Độ chính xác tăng dày khối ảnh.

- Độ chính xác và mức độ chi tiết các yếu tố đặc trưng địa hình

- Khoảng cách giữa các điểm mắt lưới

6 Nội suy đường bình độ

Các đường bình độ được hiển thị trực tiếp trên mô hình lập thể Lúc này

dữ liệu Raster và vectơ trong cùng một môi trường, ta có thể quan sát trựcquan các đường bình độ bám trên bề mặt địa hình Tiến hành chỉnh sửa cácđường bình độ đi qua lòng sông, lòng hồ, các đường chưa bám bề mặt địahình Kết hợp với tài liệu điều vẽ, chỉnh sửa các đường bình độ đi trên ngọncây thuộc khu vực dày đặc thực phủ

Đối với các khu vực đồi núi có chênh cao địa hình lớn, ta phải thiết lập

mô hình số địa hình (DTM) và sử dụng nó để nắn ảnh trực giao.Trong nắnảnh số trước tiên cần xác định vị trí của pixel tương ứng trên ảnh nắn, sau đótiến hành nội suy độ xám Do tọa độ điểm ảnh có thể không trùng với tâmpixel của ảnh số hoá nên cần phải nội suy độ xám của điểm ảnh trên cơ sở độxám của ma trận ảnh số, tức là thực hiện quá trình tái chia mẫu.Có ba phươngpháp nội suy tái chia mẫu của điểm ảnh:

Phương pháp 1: Sử dụng độ xám của pixel lân cận nhất

Phương pháp 2: Nội suy song tuyến

Phương pháp 3: Nội suy xoắn lập phương ( nội suy từ 16 pixel)

Nếu tính theo sự tăng dày của độ chính xác thì phương pháp thứ 3 làphương pháp cho độ chính xác cao nhất, mặc dù khối lượng tính toán nhiềunhưng vẫn được sử dụng trong nắn ảnh trực giao trên trạm đo ảnh số của hãngIntergraph.

+Ghép ảnh: Tiến hành điều chỉnh độ tương phản giữa các tấm ảnh trong

toàn bộ khu chụp cho phù hợp Sau đó dựa trên các phần mềm tương ứng thựchiện ghép các tấm ảnh với nhau

+Cắt ảnh:Dựa vào tọa độ khung lưới chiếu bản đồ cần thành lập tiến

hành cắt ảnh theo khung bản đồ Kết thúc công việc này ta đã tạo ra đượcbình đồ ảnh trực giao

8 Số hóa nội dung địa vật

Sau khi đã nắn, ảnh trực giao có chất lượng như bản đồ nên có thể đođạc chính xác vị trí mặt phẳng mà không cần nhìn lập thể Kết hợp với đo vẽngoại nghiệp để bổ sung địa hình, địa vật phức tạp Thông thường công tácnày được thực hiện trên các máy tính PC cũng có thể kết hợp với trạm sử lýảnh số để tăng hiệu xuất làm việc Công tác này có sự trợ giúp của kết quảđoán đọc điều vẽ ảnh, tiến hành số hoá chi tiết các đối tượng theo nội dungcủa bản đồ như mạng lưới giao thông, dân cư, ranh giới hành chính, thuỷ hệ,thực vật

9 Biên tập nội dung bản đồ

Biên tập nội dung bản đồ là quá trình chuẩn hoá dữ liệu không gian saukhi đã số hoá và bao gồm việc gán các thuộc tính đồ hoạ cho các yếu tố đểđúng với yêu cầu của quy phạm Chuẩn hoá các đối tượng về màu sắc, đườngnét, kích thước chữ, danh pháp theo đúng quy phạm

10 Kiểm tra in bản đồ và lưu trữ

Bản đồ sau khi được đo vẽ ta kiểm tra lại lần cuối trước khi biên tập Biêntập bảo đảm yêu cầu thì được tiến hành chế bản điện tử và chuyển sang in bảnđồ

Dùng phần mềm IPLOT trong Microstation để in bản đồ

Hoàn thành bản đồ chồng xếp các lớp, chỉnh sửa nội dung và tương quanmàu sắc giữa các yếu tố

+ Chọn máy in

+ Chọn bảng màu

+ Chọn tỉ lệ in

+ In bản đồ

+ Bản đồ gốc được lưu giữ trên máy và các địa từ

Vì bản đồ được lưu trữ dưới dạng cơ sở dữ liệu, vì vậy khi in chúng tacần phải tuân thủ theo các quy định về trình bày bản đồ để có các xử lý kỹthuật cho phù hợp

CHƯƠNG II: ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

TỶ LỆ 1:10000 ĐƯỢC THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ 2.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ địa hình

Khi sử dụng ảnh số phục vụ công tác thành lập bản đồ địa hình, quátrình đo vẽ trải qua nhiều công đoạn khác nhau, trong mỗi công đoạn thựchiện của phương pháp đều tồn tại những nguồn sai số khác nhau Các nguồnsai số trong công tác đo vẽ ảnh sẽ ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của bản

đồ thành lập Trong chương này, tác giả tập trung đánh giá các nguồn sai sốchính ảnh hưởng đến độ chính xác bản đồ địa hình trong phép đo ảnh số nhưsau:

- Sai số của tấm ảnh hàng không

- Sai số trong quá trình đo ảnh

- Sai số của phương pháp

2.2 Sai số của tấm ảnh hàng không

2.2.1 Sai số do bề mặt cong của Trái Đất

Tấm ảnh hàng không thường được xem là kết quả của phép chiếu xuyêntâm các đối tượng chụp lên mặt phẳng ảnh Mặt khác, các đối tượng chụp làmiền thực địa trên trái đất hình cầu, do đó chắc chắn các kết quả nhận đượccủa phép chiếu xuyên tâm lên mặt phẳng ảnh sẽ có sự sai lệch về giá trị độcao và sự xê dịch về vị trí của điểm ảnh

Các nguồn sai số này được tính theo công thức sau:

2

3

H R

f: Tiêu cự của máy ảnh.

r

 : Được xem như giá trị xê dịch vị trí điểm ảnh do địa hình lồi lõm gây ra

H r

r h

S: Là đường chéo nối 2 điểm khống chế ở 2 rìa của tấm ảnh

2.2.2 Sai số do triết quang khí quyển

Khí quyển là môi trường truyền sáng không đồng nhất, tính chiết quangcủa khí quyển rất phức tạp vì nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: nhiệt

độ, áp suất, độ ẩm, bụi … Vì vậy, tia sáng truyền đi trong khí quyển khôngphải là một đường thẳng, điều này gây ra sự biến dạng của phép chiếu xuyêntâm và làm cho toạ độ của điểm ảnh bị thay đổi đi một lượng nào đó

Đối với công tác chụp ảnh phục vụ cho công tác đo vẽ địa hình, với máymóc và trang thiết bị chụp ảnh hiện nay, độ cao bay chụp thường không vượtquá 11km, thì sai số do ảnh hưởng của chiết quang khí quyển là:

rR = 1,15.10-5 Hr(1+ 2

2

k f

r

) 1- 0,035(3.H0 - H) (2.4)

trong đó:

k :Tiêu cự máy chụp ảnh

r : Khoảng cách đo được từ điểm ảnh đến điểm cần xác định(mm)

H0: Độ cao tuyệt đối của máy bay (km)

H: độ cao bay chụp của điểm đang khảo sát (km)

2.2.3 Sai số do biến dạng phim ảnh