BÀI GIẢNG CƠ SỞ ĐO ẢNH

MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG 3 Chương 1. CƠ SỞ CỦA CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG 4 1.1. Khái niệm về chụp ảnh hàng không 4 1.1.1.Khái niệm chung về quá trình chụp ảnh 4 1.1.2.Khái niệm về chụp ảnh hàng không 6 1.1.3.Các dạng chụp ảnh chuyên dụng khác 6 1.2. Thiết bị kỹ thuật sử dụng trong chụp ảnh hàng không 7 1.2.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tọa của máy chụp ảnh hàng không 7 1.2.2. Các loại máy chụp ảnh hàng không 9 1.3. Các dạng chụp ảnh hàng không 11 1.3.1. Phân loại theo vị trí trục quang của máy chụp ảnh 11 1.3.2. Phân loại theo vị trí trục quang của máy chụp ảnh 12 1.3.3. Phân loại theo phương thức chụp ảnh 13 1.4. Quá trình chụp ảnh 15 1.4.1. Sơ đồ của Quá trình chụp ảnh 15 1.4.2. Vật liệu cảm quang sử dụng trong chụp ảnh 16 1.4.3. Quá trình xử lý hoá ảnh 17 Chương 2. CƠ SỞ TOÁN HỌ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO ẢNH VÀ NHỮNG TÍNH CHẤT HÌNH HỌC CỦA ẢNH HÀNG KHÔNG 20 2.1. Khái niệm về ảnh đo 20 2.1.1. Khái niệm và các tính chất cơ bản của ảnh đo 20 2.1.2. Các yếu tố hình học của ảnh đo 20 2.2. Các hệ thống tọa độ sử dụng trong đo ảnh, các nguyên tố định hướng của ảnh 22 2.2.1. Các hệ tọa độ sử dụng trong đo ảnh 22 2.2.2. Các nguyên tố định hướng của ảnh 23 2.3. Bài toán chuyển đổi tọa độ trong đo ảnh 25 2.3.1. Ma trận chuyển đổi hệ tọa độ trong không gian – Ma trận quay 25 2.3.2. Các tính chất của ma trận quay A 27 2.5. Mối quan hệ tọa độ thường dùng trong đo ảnh đơn 29 2.6. Tỷ lệ của ảnh đơn 30 2.7. Biến dạng hình học trên ảnh đơn 32 2.7.1. Khái niệm chung về biến dạng hình học trên ảnh đơn 32 2.7.2. Sự xê dịch vị trí điểm ảnh trên ảnh đơn do góc nghiêng và do chênh cao địa hình. 34 2.7.3. Sự xê dịch vị trí do anh hưởng của sai số xác định các nguyên tố định hướng trong 36 2.7.4. Ảnh hưởng của sai số biến dạng phim ảnh 37 2.7.5. Ảnh hưởng của sai số méo hình kính vật 38 2.7.6. Ảnh hưởng của chiết quang khí quyển 39 2.7.7. Ảnh hưởng của độ cong quả đất 40 Chương 3. CƠ SỞ ĐO ẢNH LẬP THỂ 42 3.1. Nguyên lý nhìn lập thể 42 3.1.1. Sự hình thành cảm giác lập thể nhân tạo và cặp ảnh lập thể 42 3.1.2. Hiệu ứng lập thể và các tính chất của nó 42 3.1.3. Các phương pháp quan sát lập thể 43 3.1.4.Mô hình lập thể 45 3.2. Tọa độ và thị sai trên cặp ảnh lập thể 47 3.3. Nguyên lý xây dựng mô hình lập thể 49 3.3.1. Cơ sở hình học của mô hình lập thể 49 3.3.2. Các nguyên tố định hướng của cặp ảnh lập thể 50 3.4. Bài toán định hướng tương đối cặp ảnh lập thể 51 3.4.1. Định hướng tương đối cặp ảnh lập thể 51 3.4.2. Phương trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể 52 3.4.3. Xây dựng mô hình lập thể 54 3.5. Định hướng tuyệt đối mô hình lập thể 55 3.5.1. Các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể. 55 3.5.2. Phương trình định hướng tuyệt đối mô hình lập thể. 56 3.5.3. Xác định các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể. 56 3.6. Mối quan hệ toạ độ của điểm vật và điểm ảnh trong cặp ảnh lập thể 58 3.6.1. Công thức tổng quát 58 3.6.2. Công thức quan hệ tọa độ trong trường hợp chụp ảnh lý tưởng 60

MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG Đo ảnh hay gọi Trắc địa ảnh nghiên cứu phương pháp thành lập đồ bề mặt Trái đất từ ảnh chụp phương tiện bay khác Tập hợp trình biến đổi ảnh chụp miền thực địa thành đồ gọi phương pháp đo vẽ ảnh Trong bao gồm loại công tác bản: chụp ảnh hàng không, công tác trắc địa, công tác đo vẽ ảnh Trắc địa ảnh sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân quốc phòng, phương pháp Trắc địa địa hình, đáp ứng đầy đủ đuợc yêu cầu ngày cao nội dung đồ diện tích rộng lớn Phương pháp đo vẽ ảnh cho phép thành lập đồ miền thực địa chi tiết xác khoảng thời gian ngắn với chi phí tài lực nhân lực nhỏ Bản chất phương pháp đo ảnh phương pháp đo vật lý gián tiếp nhằm xác định trạng thái hình học đối tượng đo bao gồm: vị trí không gian, hình dáng kích thước mối quan hệ tương hỗ đối tượng đo thông qua hình ảnh chúng ghi nhận ảnh Phương pháp đo ảnh phương pháp viễn thám đại lĩnh vực khoa học Trắi đất với hai trình bản: Quá trình thu nhận hình ảnh thông tin ban đầu đối tượng đo thời điểm xác định với nhiều phương thức ghi nhận khác nhau, như: ghi nhận khả phản xạ phổ đối dạng hình ảnh vật liệu cảm quang, dạng ảnh số CCD, dạng số thiết bị quét điện tử, quét quang cơ…Trong thiết bị kỹ thuật sử dụng để ghi nhận hình ảnh máy chụp ảnh quang cơ, máy chụp ảnh số, thiết bị quét… đặt phương tiện bay khác Tàu vũ trụ, vệ tinh, máy bay, kinh khí cầu, bóng thám không; đặt trực tiếp mặt đất Qúa trình dựng lại đo đạc trực tiếp ảnh chụp, hay mô hình đối tượng đo xây dựng từ ảnh chụp, từ thông tin thu được, thực theo phương pháp sau: - Phương pháp tương tự - Phương pháp giải tích - Phương pháp số Trên mô hình xây dựng từ ảnh chụp theo tỷ lệ thu nhỏ đó, người ta hoàn toàn thu số liệu thông tin cần thiết đáp ứng nhu cầu đo đạc Để đo đạc đối tượng ảnh đơn hay mô hình lập thể xây dựng từ cặp ảnh lập thể, phải tiến hành công tác đo nối tăng dày khống chế ảnh Trên sở sử dụng toạ độ, độ cao điểm khống chế ảnh tiến hành nắn ảnh để tạo bình đồ ảnh (trong phương pháp đo ảnh đơn), hay định hướng tuyệt đối mô hình lập thể (trong phương pháp đo ảnh lập thể) hệ toạ độ trắc địa Nội dung mô tả đồ hoàn thiện dựa vào kết đoán đọc điều vẽ ảnh Sản phẩm trắc địa ảnh đa dạng Thành sơ đồ ảnh, bình đồ ảnh, đồ ảnh đồ gốc…Thành đồ trạng, đồ chuyên đề, mô hình số địa hình dạng lớp thông tin để xây dựng sở liệu cho Hệ thông tin địa lý (GIS) hay Hệ thông tin đts đai (LIS) Chương CƠ SỞ CỦA CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG 1.1 Khái niệm chụp ảnh hàng không 1.1.1 Khái niệm chung trình chụp ảnh Chụp ảnh trình ghi nhận hình ảnh đối tượng ánh sáng bề mặt loại vật liệu đặc biệt, gọi vật liệu cảm quang Thiết bị kĩ thuât sử dụng để xây dựng hình ảnh quang học đối tượng chụp lên mặt phẳng nhận ảnh, gọi máy chụp ảnh Ảnh đối tượng chụp xây dựng theo nguyên lý phép chiếu xuyên tâm; với tâm chiếu hình quang tâm hệ thống kính vật máy chụp ảnh Không gian phía trước thấu kính hay trước kính vật mà có đối tuợng gọi không gian vật Không gian phía sau thấu kính hay kính vật mà có ảnh đối tượng gọi không gian ảnh Quan hệ khoảng cách từ ảnh đến thấu kính từ vật đến thấu kính xác định theo công thức thấu kính: 1 + = a b f Ở đây: ; (1.1) a khoảng cách từ vật đến mặt phẳng trước; b khoảng cách từ ảnh đến mặt phẳng sau; Mặt phẳng vật Mặt nhận ảnh H H’ F F’ S S’ f a b Không gian ảnh Không gian vật Các tính chất vật thể xác định thông qua lượng xạ phản xạ từ vật thể Chụp ảnh phương pháp viễn thám phương pháp nghiên cứu môi trường từ xa, công nghệ xác định nhận biết đối tượng điều kiện môi trường thông qua đặc trưng riêng phản xạ xạ ghi nhận dạng hình ảnh Bức xạ địên từ truyền lượng điện từ sở dao động trường điện từ không gian lòng vật chất Quá trình lan truyền sóng điện từ tuân theo đinh luật Maxwel Bức xạ điện từ có tính chất sóng tính chất hạt Tính chất sóng xác định bước sóng, tần số tốc độ lan truyền sóng môi trường Tính chất hạt mô tả theo tính chất quang lượng tử hay photon Bức xạ điện từ có tính chất là: tần số hay bước sóng, hướng lan truyền, biên độ mặt phân cực Bốn tính chất liên quan tới nội dung thông tin khác đượcdùng để khai thác thông tin đối tượng Ví dụ: bước sóng dùng để xác định màu sắc; tần số dùng để xác định vận tốc chuyển động vật thể dựa hiệu ứng Doppler; hướng lan truyền sử dụng để xác định cấu trúc đối tượng; biên độ thể mức độ sáng tối vật thể sử dụng phần tử giải đoán ảnh bản, mặt phân cực sử dụng để xác định hình dạng vật thể lẽ ánh sáng phản xạ bề mặt tương tự cho chùm tia có mặt phân cực giống Tính chất sóng mô tả thông qua biểu thức: λ = v/f (1.2) Sóng điện từ lan truyền với vận tốc v ≈ 3.108 m/s Tính chất hạt mô tả định luật quang học lượng tử Sóng điện từ coi lượng tử, lượng E xác định theo biểu thức: E = h.F ; đó: h số Plank F tần số dao động Dải phổ sử dụng chụp ảnh vùng cực tím (0.3-0.4µm), vùng ánh sáng nhìn thấy (0.4-0.7µm), đến vùng gần sóng ngắn hồng ngoại nhiệt Các sóng hồng ngoại gần sử dụng gần phân loại thạch học; sóng hồng ngoại nhiệt sử dụng để đo nhiệt, phát đối tượng xạ nhiệt; sóng Micro mét sử dụng kỹ thuật Rada Nguồn lượng sử dụng nhóm xạ mặt trời Mặt trời cung µm cấp xạ có bước song ưu chủ yếu 0,5 Tư liệu viễn thám thu dải sóng nhìn thấy có độ rõ nét cao, gần với tư quen thuộc người, phụ thuộc chủ yếu vào phản xạ từ bề mặt vật thể bề mặt trái đất Vì thông tin đối tượng bề măt trái đất xác định từ phổ phản xạ Tuy nhiên Rada sử dụng tia Laze trường hợp ngoại lệ không sử dụng lượng xạ mặt trời Mắt người có khả thụ cảm xạ có bước sóng từ 0.40 đển 0.76 µm µm vùng phổ khác nhỏ Do vùng phổ từ 0.40 – 0.76 gọi vùng phổ nhìn thấy Vùng phổ nhìn thấy chia dải phổ hẹp, với màu bước sóng cụ thể sau: µm Đỏ: 0.65 Da cam: 0.60 Vàng: 0.58 µm µm µm ; Lam: 0.47 ; Chàm : 0.43 ; Tím : 0.41 ; µm µm µm ; Lục: 0.52 ; Ánh sáng gọi đơn sắc bước sóng có chiều dài xác định phổ phạm vi hẹp Sự thay đổi hóa tính vật chất hấp thụ lượng xạ mặt trời gọi phản ứng quang hóa Một vật chất có khả cảm thụ lượng xạ mạnh Halogen Bạc; hấp thụ, thành phần vật chất chúng thay đổi Do người ta sử dụng Halogen Bạc để chế tạo loại vật liệu cảm quang dùng chụp ảnh Khả hấp thụ lượng xạ mắt người loại vật liệu cảm quang vùng phổ ánh sáng nhìn thấy, sử dụng chụp ảnh so sánh tương đối đồ thị cảm thụ Mối quan hệ biến đổi quang hóa vật chất hấp thụ lượng xạ Grotgux phát vào năm 1818 Định luật quang hóa ông phát là: Tia sáng gây nên thay đổi hóa tính vật chất tia sáng bị vật chất hấp thụ Tiếp theo định luật Anhsstanh đương luợng quang hóa: Mỗi lượng tử lượmg xạ vật chất hấp thụ làm thay đổi hóa tính phân tử chất Định luật Bungien-Rosco quan hệ tương hỗ: Sự biến đổi quang hóa xác định tích số cường độ ánh sáng khoảng thời gian mà ánh sáng tác dụng lên vật chất H = E.t ; (1.3) 1.1.2 Khái niệm chụp ảnh hàng không Chụp ảnh hàng không trình chụp ảnh phần bề mặt Trái đất từ không trung Trong đó, máy chụp ảnh đặt phương tiện bay, máy bay, kinh khí cầu , chủ yếu máy bay Trong trình chụp ảnh, máy chụp ảnh tham gia chuyển động với phương tiện bay Khoảng cách từ máy chụp ảnh tới bề mặt chụp gọi độ cao bay chụp ảnh Do bề mặt Trái đất mặt cong, địa hình cao thấp khác nhau, nên độ cao bay chụp thường lấy độ cao bay chụp ảnh trung bình Đó khoảng cách tính từ máy chụp ảnh tới mặt phẳng thủy chuẩn trung bình khu vực chụp (Htb) Do tham gia chuyển động máy bay, ảnh hưởng rung lắc máy bay, nên ảnh chụp thường bị nghiêng góc α Chính thế, mặt phẳng ảnh không song song với mặt phẳng thủy chuẩn trung bình, tỷ lệ trện ảnh chụp không đồng nhất; ảnh chụp kề có tỷ lệ khác Do chụp ảnh hàng không người ta sử dụng khái niệm tỷ lệ chụp ảnh trung bình Tỷ lệ ảnh chụp hệ số thu nhỏ kích thước hình ảnh so với kích thước thực đối tượng thực địa Từ hình ta có: f l = = k m a L H bc ; (1.4) Trong trình chụp ảnh, máy chụp ảnh tham gia chuyển động với máy bay Do ảnh hưởng chuyển động máy bay, độ rung động cơ, nên thời điểm lộ quang, trục quang máy chụp ảnh trùng với đường dây dọi Điểu có nghĩa mặt phẳng ảnh không song song với mặt phẳng thủy chúẩn trung bình miền thực địa Cũng mà tỷ lệ ảnh chụp hàm số độ cao bay chụp Hbc, tiêu cự kính vật máy ảnh f k , chụp nghiêng H bc f k tỷ lệ ảnh phụ thuộc vào góc nghiêng trục quang so với đường dây dọi α0 tung độ y điểm ảnh ảnh Vì vậy: l = F(H, f , α , y) m (1.5) 1.1.3 Các dạng chụp ảnh chuyên dụng khác Ở phần trước trình bày chi tiết dạng chụp ảnh quang học, phương thức chụp ảnh thực nhờ máy ảnh có hệ thống ống kính quang học đặt mặt đất đặt máy bay Vật liệu ghi nhận hình ảnh vật liệu cảm quang - phim ảnh Sau chụp xong, phim ảnh xử lý hóa ảnh thực khâu in phóng Tùy thuộc vào vật liệu cảm quang dùng để ghi nhận hình ảnh mà chia chụp ảnh toàn sắc đen trắng, chụp ảnh màu, chụp ảnh màu quang phổ, chụp ảnh hồng ngoại, chụp ảnh đa phổ Ngoài dạng chụp ảnh quang học có dạng chụp ảnh khác chụp ảnh vô tuyến, chụp ảnh quang - vô tuyến, quét ảnh, chụp ảnh hồng ngoại nhiệt, chụp ảnh radar, chụp ảnh vi sóng Các thiết bị ghi hình lắp đặt phương tiện bay, tàu vũ trụ hay vệ tinh… - Chụp ảnh vô tuyến: hình ảnh thu chụp máy quay vô tuyến, hình ảnh gửi kênh sóng vô tuyến mặt đất - Chụp ảnh quang - vô tuyến: hình ảnh chụp dạng ảnh quang học, xử lý hóa ảnh tàu, sau mã hóa gửi mặt đất kênh liên lạc vô tuyến - Quét ảnh: phương pháp thu chụp mà hình ảnh thu nhận bao gồm điểm ảnh liên tiếp truyền tới cảm nhận tín hiệu từ gương quay quét hình ảnh đối tượng cần chụp theo chiều vuông góc với phương chuyển động vệ tinh Hình ảnh nhận dạng băng liên tục - Chụp ảnh hồng ngoại nhiệt: thực dải sóng hồng ngoại nhiệt, hình ảnh ghi lại xạ nhiệt địa vật Các vật có nhiệt độ thấp có ảnh tông màu sáng, vật có nhiệt độ cao có ảnh tông màu thẫm tới đen - Chụp ảnh radar: thực phương pháp chủ động phát tia sáng vô tuyến cực ngắn thu lại sóng phản xạ từ vật máy thu phát đặt vệ tinh Phương pháp chụp ảnh radar cho phép chụp thời tiết thời gian ngày - Chụp ảnh vi sóng: phương pháp ghi nhận xạ tia sóng bề mặt trái đất tự phát xạ từ thành phần vật chất khác 1.2 Thiết bị kỹ thuật sử dụng chụp ảnh hàng không 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tọa máy chụp ảnh hàng không Máy chụp ảnh hàng không máy chụp ảnh kĩ thuật, sử dụng để chụp ảnh bề mặt địa hình trái đất, phục vụ cho nghiên cứu bề mặt địa hình, cho việc đo vẽ đồ địa hình, đồ địa hay loại đồ chuyên đề khác Máy chụp ảnh hàng không thiết bị điện, quang phức tạp có độ xác cao, tính ổn định lớn Nó có đặc tính giống thiết bị đo đạc với độ xác cao Trên hình 1.2 sơ đồ nguyên lý cấu tạo chung máy chụp ảnh hàng không sử dụng Thân máy chụp ảnh I làm hợp kim nhôm nhẹ có độ bền cao, phần máy chụp ảnh hàng không Thân máy chụp ảnh gồm vỏ máy phần hình nón Tại vị trí tiêu diện kính vật máy chụp ảnh có lắp khung ép phim với mấu tọa độ (số lượng mấu khung toạ độ từ trở lên) Trong thân máy ảnh có phận phân phối IV truyền chuyển động đến cửa chớp nhanh, đến casset để điều khiển chuyển động phim chụp (vật liệu cảm quang), đến thiết bị kĩ thuật phụ trợ khác Hình 1.2.Sơ đồ nguyên lý cáu tạo máy chụp ảnh hàng không Trong phần hình nón người ta lắp hệ thống kính vật cửa chớp nhanh Ở trước kính vật thường có lắp kính lọc màu để giảm bớt ảnh hưởng lớp mù khí đến chất lượng ảnh chụp Phần máy chụp ảnh hàng lắp nắp kính bảo vệ 10, dùng để bảo vệ hệ thống quang học máy ảnh triệt tiêu ánh sáng tán xạ Ngoài có tác dụng bảo vệ phần hệ thống quang học không bị hư hỏng Một phần quan trọng khác máy chụp ảnh hàng không casset II Phần lớn máy chụp ảnh hàng không chụp phần mềm, casset có phận để chuyển dịch phim mềm chụp ảnh theo kích thước xác định từ ống nhả 14 đến ống 15 để đặt phim vào mặt phẳng tiêu điểm hệ thống kính vật, ép phẳng phim bàn ép trước lộ quang Việc ép phẳng phim hàng không máy chụp ảnh tiến hành theo phương pháp ép phẳng chân không hay phương pháp học Để ép phẳng phim phương pháp ép phẳng chân không người ta tạo độ chênh lệch áp suất không khí trước phim mềm giữ phim mềm với ép phẳng10 Muốn người ta sử dụng ống phóng máy nén khí, để tạo độ chênh khí áp Để ép phẳng phim theo phương pháp giới, người ta dùng bàn ép 7, có tác dụng ép chặt phim lên kính phẳng đặt tiêu diện sau hệ thống kính vật máy chụp ảnh Một phần quan trọng máy chụp ảnh hàng không giá đặt máy ảnh III Giá đỡ thực chức năng: để gắn máy chụp chụp ảnh vào máy bay phận giảm xóc dùng để đặt trục quang hệ thống kính vật máy chụp ảnh vị trí cần thiết, để định hướng máy chụp ảnh so với hướng bay giảm bớt ảnh hưởng chấn động máy bay Việc điều khiển hoạt động máy chụp ảnh thực hệ thống thiết bị tự động Nhờ đó, phận máy chụp ảnh, thiết bị kĩ thuật phụ trợ hoạt động đồng bộ, thống như: đóng mở chớp nhanh, điều chỉnh tốc độ làm việc chúng thay đổi khoảng thời gian chu kỳ, vận chuyển phim chụp Thiết bị điều khiển tự động IV liên kết với máy chụp ảnh dây dẫn hữu tuyến vô tuyến Mặt phẳng ép phim để nhận ảnh thường có dạng hình vuông, kích thước làcỡ ảnh chụp Hiện máy chụp ảnh hàng không sử dụng để chụp ảnh với cỡ: 18x18, 23x23, 30x30cm Các cạnh mặt phẳng ép phim viền kim loại Ở cạnh vfa góc có gắn mấu khung tọa độ Hình 1.3 Các nguyên tố định hướng máy chụp ảnh Khi nối mấu khung tọa độ cạnh đối diện nhau, hệ thống tọa độ phẳng vuông góc o’xy (h.1.3.) Trong hệ tọa độ này, hình chiếu quang tâm hệ thống kính vật o, có tọa độ x0 y0; khoảng cách từ o tới quang tâm tiêu cự fk hệ thống kính vật Các đại lượng x 0, y0, fk gọi nguyên tố (yếu tố) định hướng máy chụp ảnh hay ảnh chụp 1.2.2 Các loại máy chụp ảnh hàng không a Máy chụp ảnh AFA - TE Những máy chụp ảnh AFA - TE Liên Xô (cũ) chế tạo loại máy chụp ảnh hàng không hoạt động diện dùng cho chụp ảnh địa hình có loại với tiêu cự f k = 70, 100, 140 200mm Khả phân biệt R ảnh ảnh khoảng 40 50mét/mm rìa ảnh khoảng 20 - 25mét/mm Méo hình kính vật lại 20 µm Cửa chớp nhanh loại máy ảnh chủ yếu loại cửa chớp nhanh trung tâm có phạm vi lộ quang thay đổi từ 1/80 - 1/1000 s Các máy lắp vào giá máy chụp ảnh có thiết bị ổn định quay để đưa trục quang máy chụp ảnh lúc lộ quang vị trí thẳng đứng với góc lệch nhỏ 60' Ngoài kèm theo máy chụp AFA - TE máy đo cao vô tuyến dùng để đo độ cao bay chụp H bcvới độ xác khoảng 1,2m - 2,0m máy đô độ chênh cao bay chụp C.5l b Hệ thống máy chụp ảnh RMK.TOP Hệ thống máy chụp ảnh RMK.TOP máy chụp ảnh đại giới hãng Carl Zeiss (CHLB Đức) chế tạo Hệ thống máy RMK.TOP bao gồm: - Máy chụp ảnh RMK.TOP 15 với kính vật góc rộng Pleogon A 4/153 có sai số méo hình ≤ 3µm; - Máy chụp ảnh RMK.TOP 30 với kính vật góc thường Topar A.3 5,6/305 có sai số méo hình ≤ 3µm; - Bộ điều khiển trung tâm T - CU có phận vi xử lý; - Bộ T-TL với máy vi tính compact để điều khiển kiểm tra máy chụp ảnh; - Hộp dựng phim T.MC với phận chống nhòe chuyển động máy bay FMC chuyển dịch phim liên tục casset phía trước thời gian lộ quang với vận tốc từ đến 64 mm/gy theo giá trị V/h tiêu cực máy chụp ảnh; - Giá máy chụp ảnh có thiết bị ổn định quay T.AS đưa trục quang máy chụp ảnh lộ quang vị trí thẳng đứng với góc lệch ±30'; - Thiết bị dẫn đường mắt hay dẫn đường tự động tự động điều khiển độ phủ ảnh nhờ việc đo V/h; - Hệ thống điều khiển bay chụp T-FLIGHT Hình 1.4 Hệ thống máy chụp ảnh RMK TOP 15 Máy chụp ảnh RMK.TOP kết hợp với máy thu GPS đặt máy bay cho phép xác định xác tọa độ tâm chụp dẫn đường bay điều khiển máy ảnh làm việc Hiện nước ta Công ty Đo đạc ảnh địa hình (Bộ TN & MT) có trang bị máy chụp ảnh c Hệ thống máy chụp ảnh hàng không Wild RC-30 Hãng Leica (Thụy Sĩ) hãng tiếng chế tạo máy chụp ảnh hàng không Hãng sản xuất máy chụp ảnh hàng không từ năm 1925 Wild RC30 xêri hệ thống chụp ảnh Hệ thống Wild RC-30 bao gồm - Máy chụp ảnh Wild RC-30 với kính vật SAG f=38mm, UAG f=153mm NATO f=303mm có phạm vi làm việc vành chắn sáng từ f/4 đến f/22; - Hộp đựng phim với phận chống nhòe chuyển động máy bay FMC cho phép chụp ảnh rõ nét bay chụp tỷ lệ lớn với máy bay có tốc độ cao - Giá máy chụp ảnh với thiết bị ổn định quay Wild PAV-30 cho phép đưa trục quang máy chụp ảnh lộ quang vị trí thẳng đứng với góc lệch nhỏ 12' Nhờ thiết bị nên độ nhòe rung động máy bay giảm từ 134µm đến 4µm (ở tâm ảnh) từ 209µm đến 6µm (ở rìa ảnh); - Bộ điều khiển bay chụp với hệ thống ASCOT (hệ thống dẫn đường bay nhờ GPS để xác định tọa độ tâm chụp) dùng để dẫn đường bay tự động xác định tọa độ tâm chụp Hiện nước ta Cục Bản đồ Quân đội trang bị máy chụp ảnh Wild RC30 Một số máy ảnh chụp ảnh hàng không dùng công tác chụp ảnh để lập đồ địa hình Loại máy Các đặc trưng Loại Phạm vi lộ Sai số Cỡ CAHK kính vật cửa quang méo phim Khả phân biệt Tiêu Loại kính chớp cự f kính vật vật nhanh (mm) mét/mm (tâm - rìa) AFA-TE 70C Ruxar- 70 25-12 trung 29 tâm AFA-TE 100M Ruxar- 100 35-15 trung 44 tâm AFE-TE 140M Ruxar- 140 36-20 trung 43 tâm AFE-TE 200M Ruxar- 200 40-25 trung Plazmat tâm AFE-TEC 7M Ruxar- 70 65-25 trung 80 tâm AFE-TEC Ruxar- 100 60-22 trung 10M 71 tâm RC 30 SAG 88 trung tâm RC 30 UAG 153 trung tâm RC 30 NATO 303 trung tâm RMK.TOP 15 Pleogon 153 trung A3 tâm RMK.TOP 35 Topar 305 trung A3 tâm (giây) hình (cm) 1/50-1/440 20µm 18x18 1/80-1/240 20µm 18x18 1/30-1/120 20µm 18x18 1/80-1/240 20µm 18x18 1/70-1/700 20µm 18x18 1/70-1/700 20µm 18x18 1/1001/1000 1/1001/1000 1/1001/1000 1/50-1/500 - 23x23 - 23x23 - 23x23 1/50-1/500 ≤ 3µm 23x23 ≤ 3µm 23x23 1.3 Các dạng chụp ảnh hàng không 1.3.1 Phân loại theo vị trí trục quang máy chụp ảnh Nhìn chung, việc chụp ảnh hàng không tiến hành vị trí khác trục quang máy ảnh so với đường dây dọi Góc α0 tạo trục quang đường dây dọi thay đổi phạm vi từ 0 đến 900 Trong trình chụp ảnh, máy ảnh đặt máy bay tham gia chuyển động máy bay, vị trí không ổn định Do góc α thực tế luôn khác với góc α0 thiết kế trước, lượng ∆α: α = α0 ± ∆α (1.6) Nếu phương trục quang chụp ảnh thẳng đứng tức α = mà chấn động ngẫu nhiên ∆α ≤ 30 ta chụp ảnh cách chụp ảnh gọi chụp Trình độ kỹ thuật chưa cho phép chụp ảnh với vị trí trục quang hoàn toàn thẳng đứng máy bay bay Thực tế độ xác việc cân máy chụp ảnh không dùng giá máy có thiết bị ổn định quay đạt ±10 - 20, 10 thị sai ngang p thị sai dọc q cặp điểm tên: p = x' - x" q = y' - y" 3.3 Nguyên lý xây dựng mô hình lập thể 3.3.1 Cơ sở hình học mô hình lập thể a1 P1 a2 P2 S1 S2 A A0 BĐ Hình 3.12.Cặp ảnh lập thể, mô hình miền thực địa, hình ảnh đồ Trong phương pháp đo ảnh lập thể, toàn nội dung địa vật, địa hình đồ đo vẽ nhà Phương phap xây dựng sở sử dụng mô hình không gian miền thực địa, xây dựng từ ảnh chụp Giả sử, dựa theo ảnh chụp P1 P2, khôi phục tia chiếu tồn thời điểm chụp ảnh tập hợp tia chiếu gọi chùm tia Các tia chiếu qua hình ảnh điểm địa vật A, B, ảnh P P2 a1 a2, b1 b2 gọi cặp tia chiếu tên Nếu đặt vị trí mà chúng có thời điểm chụp ảnh, cặp tia chiếu tên cắt Tập hợp điểm giao cặp tia chiếu tên tạo nên mô hình lập thể không gian miền thực địa Mô hình đưa tỷ lệ xác định cần thiết định hướng theo ván vẽ E, theo vị trí điểm khống chế Sau tiến hành chiếu trực dao nên ván vẽ E nội dung địa vât, địa hình đường bình độ , kết hợp sử dụng kết điều vẽ 52 Quá trình đặt ảnh (hay chùm tia) vị trí tương thời điểm chụp ảnh gọi trình định hướng tương đối để tạo mô hình lập thể, trình định hướng mô hình lập thể hệ toạ độ xác định theo vị trí điểm khống chế gọi trình định hướng tuyệt đối Đó sơ đồ tổng quan trình biến đổi ảnh thành đồ, hay bình đồ Bài toán đặt giải phương pháp giải tích, phương pháp đồ giải, giải với trợ giúp thiết bị kĩ thuật - gọi máy đo vẽ ảnh 53 3.3.2 Các nguyên tố định hướng cặp ảnh lập thể Cặp ảnh lập thể có nguyên tố định hướng nguyên tố định hướng Z2 Z1 Y1 S1 P1 X2 S2 X1 Y2 2 o2 o1 P2 Z Y O X Hình 3.13 Các nguyên tố định hướng cặp ảnh lập thể Các nguyên tố định hướng bao gồm: tiêu cự fk toạ độ x0 y0 điểm ảnh Chúng xác định vị trí không gian tâm chiếu hình S (tâm chụp – quang tâm hệ thống kính vật máy chụp ảnh) mặt phẳng ảnh Thông thường ảnh trái ảnh phải chụp máy chụp ảnh, nên nguyên tố định hưóng chúng Nếu biết giá trị nguyên tố định hướng trong, xác định vị trí không gian tâm chiếu hình S từ khôi phục chùm tia chiếu ảnh trái ảnh phải, vị trí mà chúng có thời điểm chụp ảnh Các nguyên tố định hướng cặp ảnh xác định vị trí không gian chùm tia hệ tọa độ trắc địa thời điểm chụp ảnh, bao gồm: XS1, YS1, ZS1 - toạ độ không gian điểm tâm chụp S1; XS2, YS2, ZS2 - toạ độ không gian điểm tâm chụp S2; ϕ1 - góc nghiêng ngang ảnh trái, tạo trục S 1Z với hình chiếu trục quang mặt phẳng S1XZ; ω1 - góc nghiêng dọc ảnh trái, tạo trục quang với hình chiếu mặt phẳng S1XZ; κ1 - góc xoay ảnh trái, nằm mặt phẳng ảnh tạo trục yy với vết mặt phẳng qua trục quang trục S1Y; ϕ2 - góc nghiêng ngang ảnh phải mặt phẳng S 2XZ, tạo trục S2Z với hình chiếu trục quang ảnh phải mặt phẳng S2xz; ω2 - góc nghiêng dọc ảnh phải; tạo trục quang chuính hình chiếu mặt phẳng S2XZ; 54 22 κ2 Z2 κ2 - góc xoay ảnh phải; tạo trục yy ảnh ảnh phải vết mặt phẳng ảnh Các hệ toạ độ OXYZ, S 1XYZ, S2XYZ, Y2 tương ứng song song với Như vậy, cặp ảnh lập thể có nguyên tố định hướng 12 nguyên tố định hướng Hình 3.14 Các nguyên tố toán định hướng tương đối hệ toạ 3.4 Bài định hướng tương đối cặptrong ảnh lập thểđộ mô hình độc lập 3.4.1 Định hướng tương đối cặp ảnhS2 lập thể Các yếu tố định hướng tương đối Các đại lượng xác định vị trí tương đối cặp ảnh tồn thời điểm chụp ảnh, gọi nguyên tố định hướng tương y2 đối Định hướng tương đối cặp ảnh lập thẻ tiến hành theo hai cách: X x2 - Lấy đường đáy chụp ảnh làm sở, quay tương đối hai ảnh P2 o2 - Lấy ảnh trái làm sở (cố định ảnh), quay chuyển động thẳng ảnh (thường ảnh bên phải) Tương ứng với hai cách thực trình định hướng tương đối hai cách chọn hệ toạ độ không gian giả định để định hướng tương đối cặp ảnh Chính có khái niệm hai nhóm nguyên tố định hướng tương đối cặp ảnh x1 lập thể Nhóm thứ (nhóm mô hình độc lập) - hệ toạ độ giả định chọn hệ toạ độ đường đáy Hệ toạ độ giả định chọn có hai đặc tính: a) Trục X hệ tọa độ đo ảnh đặt trùng với đường đáy chụp ảnh (cũng đường đáy chiếu), tức hai tâm chiếu S S2 nằm trục X lúc thành phần toạ độ BZ = 0; BY = κ b) Mặt phẳng đáy trái (mặt phẳng chứa đường đáy chiếu trục quang ảnh trái) trùng với mặt phẳng thẳng đứng tức mặt phẳng [S 1X1Z1] Có nghiã góc ω1 = ϕ'1 - góc mặt phẳng đáy trái, kẹp trục quang trục Z κ1 ' - góc quay ảnh trái, kẹp trục y vết mặt phẳng S1O1Y1 55 κ y1 X2 x1 Bz mặt phẳng ảnh v Y2 By ϕ'2 - Bx nằm mặt phẳng đáy trái, kẹp trục Z hình chiếu trục quang phải lên mặt phẳng đáy trái ω'2 - góc kẹp hình chiếu trục quang lên mặt phẳng đáy trục3.15 quang củatốảnh Hình Cácchính nguyên địnhphải hướng tương đối κ 2hệ toạ độ mô hình phụ thuộc Z2 '- góc quay ảnh phải - góc kẹp trục y vết mặt phẳng S2O2Y2 mặt phẳng ảnh Góc ϕ'1 ϕ'2 gọi góc nghiêng ngang; y2 Góc ω'1 ω'2 gọi góc nghiêng dọc; κ1 κ2 S2 x2 Góc ' ' gọi góc xoay ảnh Nhóm thứ hai (nhóm mô hình B phụ thuộc) - hệ toạ độ giả định chọn hệ toạ độ ảnh trái Trong nhóm ảnh bên trái định hướng mô hình Z1trước S2 S1 tọa độ ảnh trái o xY1 hệ tọa độ S1X1Y1Z1 chọn song song với hệ trục y1 z1 X1 tức góc nghiêng ảnh trái quy không: ϕ1 = 0; ω1 = 0; κ1 = Y1 S1 Z1 X1 Trên hình vẽ, chọn S 2X2Y2Z2 song song với S1X1Y1Z1 Các nguyên tố định hướng nhóm bao gồm: v - góc nghiêng đường đáy chiếu so với mặt phẳng ảnh trái; τ - góc kẹp trục X1 dấu vết mặt phẳng đáy ảnh trái; ∆ϕ - góc nghiêng dọc tương đối hai ảnh góc kẹp trục Z với hình chiếu trục quang S2O2 mặt phẳng Z2X2; ∆ω - góc nghiêng ngang tương đối hai ảnh, góc kẹp mặt phẳng Z2X2 trục quang S2O2; 56 κ ∆ - góc xoay tương đối hai ảnh Góc kẹp trục y vết mặt phẳng [S2O2Y2] 3.4.2 Phương trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể Trên hình biểu diễn cặp ảnh lập thể P - P2 định hướng tương đối, điểm mô hình điểm m ảnh trái phải m1 m2 Z1 R0 S1 Y2 Z2 Y1 R’2 X1 R’1 m2 S2 X2 P2 m1 R m Hình 3.16 Định hướng tương đối cặp ảnh lập thể Khi cặp tia chiếu tên cắt nhau, thí dụ S 1m1 R1' S2m2 R2' cắt phải nằm mặt phẳng, qua đường đáy chụp ảnh Khi hai tia chiếu tên cắt hình thành mặt phẳng đáy Theo hình 6.9 nhận thấy: muốn khôi phục mặt phẳng đáy qua điểm m m2 R0 , R1 ' R2 ' ba véc tơ phải nằm mặt phẳng, hay chúng phải thỏa mãn điều kiện đồng phẳng R0 ( R1 ^ R2 ') = (3.4) R0 , R1 ' R2 ' đó: và vector xác định vị trí tâm chiếu S so với tâm chiếu S1, vị trí m1 so với S1 vị trí m2 so với S2 Công thức (6.21) biểu diễn điều kiện định hướng tương đối dạng vector Ta thấy vector xác định tọa độ không gian hệ toạ độ tương ứng R0 Véc tơ xác định trị toạ độ X 0, Y0, Z0 S2 so với S1 hệ S1X1Y1Z1 Véc tơ S1X1Y1Z1 R '1 xác định trị toạ độ X' 1, Y'1, Z'1 m1, hệ 57 R '2 Véc tơ xác định giá trị toạ độ X'2, Y'2, Z'2 m2 so với S2 hệ S2X2Y2Z2 Dưới dạng toạ độ phương trình đồng phẳng viết lại  X Y0 X ' Y'  Y '2 Y '2 Z0  Z '1  = Z '2  ; (3.5) Từ viết lại phương trình định hướng tương đối hệ toạ độ giả định chọn: hệ toạ độ đường đáy – tương ứng với nhóm nguyên tố định hướng mô hình độc lập; hệ toạ độ ảnh trái – tương ứng với nhóm nguyên tố định hướng mô hình phụ thuộc dạng toạ độ sau: a) Theo nhóm định hướng thứ – mô hình độc lập:  B X ' Y'  Y '2 Y '2  Z '1  = Z '2  ; hay là: ( Y'1Z'2 - Y'2Z'1 ) = ; b) Theo nhóm định hướng thứ hai – mô hình phụ thuộc:  X Y0 X ' Y'  Y '2 Y '2 Z0  Z '1  = Z '2  (3.6a) (3.7b) ; Chia hàng đầu cho X0 ta có:   tg τ X ' Y '  Y '2 Y '2  tg υ  cosτ  Z '1  =  Z '2   ; (3.8a) Trong trường hợp ϕ1 = ω1 = K1 = X'1 = x1; Y'1 = y1; Z'1 = -fk lúc điều kiện viết lại: tgυ    tgτ cos τ  x   X '2  y1 Y '2 − fk  =  Z '2   ; (3.9b) Điều kiện định hướng theo công thức (6.23) điều kiện viết cho điểm mô hình Như với điểm mô hình ta viết phương trình vơí nguyên tố định hướng tương đốí Cho nên để xác định nguyên tố định hướng tương đối cần phải có phương trình viết cho điểm khác mô hình 58 3.4.3 Xây dựng mô hình lập thể Sau xác định nguyên tố định hướng tương đối cặp ảnh lập thể, xây dựng mô hình đo ảnh miền thực địa Nếu mô hình lập thể xây dựng máy đo ảnh toàn việc quan sát mô hình thực qua hệ thống quang học; mô hình lập thể đựơc xây dựng máy đo ảnh giải tích, trạm đo vẽ ảnh số mô hình hiển thị hình máy tính Trên mô hình lập thể xác định vị trí không gian (tọa độ, độ cao) điểm Muốn vậy, phải tiến hành đo toạ độ ảnh x 1, y1, x2, y2 (hay toạ độ x, y thị sai p , q) cặp điểm tên cặp ảnh lập thể Sử dụng nguyên tố định hướng tương đối để tính hệ số cosin hướng cho ảnh trái phải theo công thức (1.9) Tính toạ độ không gian điểm ảnh trái phải theo công thức (1 3) Tiếp theo sử dụng công thức (2.5) để tính toạ độ không gian điểm bề mặt mô hình Trong công thức sử dụng thành phần đường đáy chọ tự do, thí dụ như: X0 = B; Y0 = Z0 = 0; tỷ lệ mô hình tự Có thể tính toạ độ điểm bề mặt mô hình theo công thức (4.6) tương ứng với trường hợp chụp ảnh lý tưởng; phải thực nắn toạ độ ảnh trước: từ x 1, y1, x2, x10 , y10 , x 20 , y 20 x10 − x 20 y2 theo công thức (4.21) 94.22), p = ; Để tính hệ số cosin hướng, góc sử dụng nguyên tố định hướng tương đối ảnh trái phải 3.5 Định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Sau cặp ảnh lập thể định hướng tương nhau, ta có mô hình lập thể đối tượng chụp Đó quĩ tích tất điểm giao cặp tia chiếu tên Mô hình có tỷ lệ tự chưa định hướng hệ tọa độ trắc địa Để đo vẽ mô hình với mục đích thành lập đồ địa hìn , địa phải tiến hành định hướng tuyệt đối Z ZTD X ZTD YTD OTD YTD O XTD XTD Hình 3.17 Các nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Nhiệm vụ trình định hướng tuyệt đối mô hình lập thể đưa mô hình tỷ lệ xác định cho trước định hướng hệ tọa độ trắc địa Nếu từ góc độ đo ảnh, xem hệ tọa độ trắc địa hệ tọa độ khách quan tồn bên mô hình lập thể định hướng tuyệt đối xem định hướng hệ tọa độ 59 thân mô hình với hệ tọa độ bên Chính mà người ta dùng thuật ngữ định hướng ngoài, định hướng trắc địa thay cho thuật ngữ định hướng tuyệt đối Như biết, không kể nguyên tố định hướng cặp ảnh có 12 nguyên tố định hướng Trong tách yếu tố để xây dựng mô hình tức định hướng tương đối, lại yếu tố dùng định hướng mô hình với hệ tọa độ trắc địa Ở hình 3.17 thể yếu tố định hướng Các yếu tố gọi nguyên tố định hướng tuyệt đối 3.5.1 Các nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Các nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình lập thể đại lượng xác định vị trí không gian tuyệt đối hệ toạ độ trắc địa Chúng gồm yếu tố ; Đó toạ độ không gian X S, YS, ZS điểm gốc hệ toạ độ mô hình; góc ξ, η θ trục toạ độ hệ toạ độ mô hình so với hệ toạ độ trắc địa; hệ số tỷ lệ M0 (hình 3.17) Trong đó: XS, YS, ZS - tọa độ không gian tâm chiếu ảnh trái (đã chọn làm gốc hệ toạ độ giả định để định hướng tương đối), hệ toạ độ trắc địa OXYZ; M0 - mẫu số tỷ lệ mô hình - hệ số tỷ lệ hai hệ toạ độ SXYZ OXYZ; ξ - góc nghiêng ngang hệ toạ độ mô hình SXYZ với hệ toạ độ trắc địa OXYZ - tao trục OZ với hình chiếu trục SZ mặt phẳng XOZ; η - góc nghiêng dọc hệ toạ độ mô hình SXYZ với hệ toạ độ trắc địa OXYZ - tạo trục OZ với hình chiếu tương ứng mặt phẳng XOZ θ - góc xoay hệ toạ độ mô hình SXYZ với hệ toạ độ trắc địa OXYZ.- nằm mặt phẳng XOY, trục OY vết mặt phẳng YOZ 3.5.2 Phương trình định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Giả sử mô hình định hướng tuyệt đố hệ toạ độ trắc địa (OXYZ)TD; vị trí điểm M mô hình xác định hệ toạ độ trắc địa (OXYZ)TD vector RTD Thế nhưng, RTD xác định tổng vector: RTD = R0 + AM0R ; (3.10) đó: R0 - vector xác đinh vị trí không gian điểm gốc toạ độ giả định S (OXYZ)TD; M0 - mẫu số tỷ lệ mô hình; R - vector xác đinh vị trí không gian điểm M hệ toạ độ mô hình; A - ma trận quay (biển đổi hệ toạ độ) với thành phần cosin hướng - hàm góc định hướng ξ, η, θ ; Dưới dạng toạ độ, phương trình viết lại sau: XTD = X0 + (a1X + a2Y + a3Z)M0 = X0 + ∆XTD YTD = Y0 + (b1X + b2Y + b3Z)M0 = Y0 + ∆YTD (3.11) ZTD = Z0 + (c1X + c2Y + c3Z)M0 = Z0 + ∆ZTD đó: X0, Y0, Z0 - tọa độ điểm O chọn làm gốc hệ tọa độ đo ảnh OXYZ; ∆XTD, ∆YTD, ∆ZTD - số gia tọa độ trắc địa điểm mô hình; 60 X, Y, Z - tọa độ mô hình điểm đo Các phương trình trên: (6.53) (6.54) phương trình định hướng tuyệt đối dạng vector dạng toạ độ Tương tự công thức tính giá trị cosin hướng phần 1; chọn hướng quay góc η θ theo chiều kim đồng hồ hướng ξ theo hướng ngược lại hệ số đựơc tính theo công thức: a1 = cosξcosθ - sinξsinηsinθ; a2 = - cosξsinsθ - sinξsinηcosθ; a3 = - sinξcosη; b1 = cosηsinθ ; b2 = cosηcosθ ; (3.12) b3 = -sinη; c1 = sinξcosθ + cosξsinηsinθ; c2 = - sinξsinθ + cosξsinηcosθ; c3 = cosξcosη; 3.5.3 Xác định nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Giả sử giá trị gần yếu tố định hướng tuyệt đối biết đươc ký hiệu là: X0, Y'0, Z'0, ξ', η', θ' M'0 , cần phải tìm số hiệu chỉnh: δX0, δY0, δZ0, δξ, δη, δ0, δM0 cho giá trị gần Lúc phương trình (3.6) viết: XTD = X'0 + ∆X'TD + YTD = Y'0 + ∆Y'TD + ∂X TD (δX , δY0 , δZ0 , δξ, δη, δθ, δM ) ∂ (X , Y0 , Z0 , ξ, η, θ, M ) ∂YTD (δX , δY0 , δZ0 , δξ, δη, δθ, δM ) ∂ (X , Y0 , Z0 , ξ, η, θ, M ) ; ; ∂ZTD (δX , δY0 , δZ0 , δξ, δη, δθ, δM ) ∂ (X , Y0 , Z0 , ξ, η, θ, M ) ZTD = Z'0 + ∆Z'TD + ; đó: ∆X'TD, ∆Y'TD, ∆Z'TD số gia toạ độ trắc địa, tính theo giá trị gần yếu tố định hướng tuyệt đối mô hình.; Tính đạo hàm riêng, có: aX = dX = eX = ∂X TD ∂X ∂X TD ∂ξ ∂X TD ∂η =1; bY = ∂YTD ∂Y0 = 1; cZ = ∂Z TD ∂Z = 1; = - ∆Z'TĐ ; = - ∆Y'TĐsinξ ; 61 fX = gX = dy = eY = fY = gY = dZ = eZ = fZ = ∂X TD ∂θ ∂X TD ∂M ∂YTD ∂ξ ∂YTD ∂η ∂YTD ∂θ ∂YTD ∂M ∂Z TD ∂ξ ∂Z TD ∂η ∂Z TD ∂θ = (a2X - a1Y) M'0 ; = ∆X'TĐ ; =0; (3.13) = - ∆Y'TĐtgη -ZM0/cosη ; = (b2X = b1Y) M'0 ; = - ∆Y'TĐ ; = - ∆X'TĐ ; = - ∆Y'TĐ cosξ ; = (c1X - c1Y) M'0 ; ∂Z TD ∂M gZ = = ∆Z'TĐ; Trên sở thành lập phương trình sai số cho điểm khống chế mô hình axδX0 + dxδη + exδη + fxδθ + gxδM0 + lx = vX ; byδY0 + dyδη + eyδη + fyδθ + gyδM0 + ly = vY ; (3.14) czδZ0 + dzδη + ezδη + fzδθ + gzδM0 + lz = vZ ; đó: lx = X'0 + ∆X'TD - XTD ; ly = Y'0 + ∆Y'TD - YTD ; (3.15) lz = Z'0 + ∆Z'TD - ZTD ; Với điểm khống chế tổng hợp có mô hình, lập phương trình số hiệu chỉnh có chứa ẩn số cần tìm Vì để giải toán, mô hình phải có điểm khống chế có tọa độ trắc địa, có điểm vừa có tọa độ mặt phẳng độ cao, điểm cần độ cao đủ Nếu số lượng điểm 62 khống chế ảnh lớn 3, toán giải theo nguyên lý phương pháp số bình phương nhỏ Nghĩa ta thành lập phương trình số hiệu chỉnh dạng (3.9 ) cho tất điểm khống chế; Từ hệ phương trình (6.57) thành lập hệ phương trình chuẩn giải để xác định nghiệm số cần thiết số hiệu chỉnh cho trị gần nguyên tố định hướng tuyệt đối Sau giải hệ phương trình chuẩn, tìm số hiệu chỉnh cho giá trị gần nguyên tố định hướng tuyệt đối, từ cải trị gần ban đầu để nhận giá trị gần lần thứ hai xác Từ giá trị gần mới, theo (6.55) xác định lại hệ số cosin hướng, (theo 6.54) tính số gia trắc địa gần Sử dụng công thức (6.56) tính hệ số phương trình sai số lập hệ phương trình số hiệu chỉnh theo (6.579) Từ lập hệ phương trình chuẩn giải lần thứ hai để tìm số hiệu chỉnh lần hai cho nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình Cách giải gọi phương pháp tiệm tiến phương pháp nhích dần Phương pháp giải nhích dần kết thúc số hiệu chỉnh nhận nằm hạn sai cho phép Các nguyên tố định hướng nhận sau bổ sung số hiệu chỉnh phép giải nhích lần cuối xem đạt độ xác cần thiết Trong trường hợp, góc định hướng tuyệt đối ξ, η θ mô hình nhỏ, hệ số tỷ lệ gần Khi hệ số cosin hướng a = b = c3 = 1; thành phần lại khác Sau tính hệ số số hạng tự theo công thức (3.8), thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: δX0 - Zξ, - Yθ + XδM0 + lx = vX ; δY0 - Zη + Xθ + YδM0 + ly = vY ; (3.16a) δZ0 + Xξ, + Yη + ZδM0 + lz = vZ ; Trong đó: lx = X'0 + X - XTD ; ly = Y'0 + Y - YTD ; (3.16b) lz = Z'0 + Z - ZTD ; Tiến hành lập hệ phương trình chuẩn giải theo phương pháp lặp trình bày, nhận giá trị xác xuất nguyên tố định hướng tuyệt đối mô hình lập thể 3.6 Mối quan hệ toạ độ điểm vật điểm ảnh cặp ảnh lập thể 3.6.1 Công thức tổng quát Giả sử từ hai tâm chụp S1 S2 ta chụp ảnh P1 P2 Điểm A thực địa có hình ảnh a1 ảnh P1 a2 ảnh P2 Dựng hệ toạ độ không gian S1XYZ; S2XYZ song song với S1XYZ Độ lớn hướng đường đáy chụp ảnh xác định vector R0 với gốc điểm S1; vị trí điểm A xác định vector R; vị trí điểm a1 a2 xác định vector R1' R2' (hình 6.3) Các vector R R1' đồng phương, có nghĩa là: R = N1 R1' ; (3.17) N1 hệ số nhân vô hướng Vector S2A = R - R0 đồng phương với R2' Cho nên: 63 (R - R0) R2' = ; (6.2) Hay là: R1 R2' = R0 R2' ; Như vậy: N1 (R1' R2') = R0 R2' ; Z1 R0 S1 Y2 Z2 Y1 R’2 X1 R’1 a2 S2 X2 P2 a1 Z O Hình 3.18 Mối quan hệ toạ độ cặp ảnh lập thể R Y A X Các công thức biểu diễn mối quan hệ toạ độ dạng vector Muốn thể dạng toạ độ, tiến hành chiếu vector lên trục toạ độ tương ứng Khi đó: X = N1 X1'; Y = N1 Y1'; Z = N1 X1'; (3.18) và: N1 = Y0 Z' − Z Y' Z X ' − X Z' X Y' −Y0 X' = 0' ' = ' ' ' ' ' ' Y1 Z − Z1 Y2 Z1 X − X 1' Z '2 X1 Y2 − Y1' X '2 ; (6.4) Trong đó: X1', Y1', Z1' - toạ độ không gian điểm ảnh a1 hệ toạ độ S1XYZ; X2', Y2', Z2' - toạ độ không gian điểm ảnh a2 hệ toạ độ S2XYZ, X, Y, Z - toạ độ không gian điểm A hệ toạ độ S1XYZ Các giá trị toạ độ không gian X 1', Y1', Z1' X2', Y2', Z2' tính theo công thức: X' = a11(x-x0) + a12(y-y0) - a13fk ; Y' = a21(x-x0) + a22(y-y0) - a23fk ; (3.19) Z' = a31(x-x0) + a32(y-y0) - a33fk ; hệ số cosin hướng aij hàm góc định hướng ảnh tính theo công thức (3.13) trình bày Tọa độ không gian điểm A hệ tọa độ S 1XYZ, xác định theo ảnh phải, theo công thức: R = R0 + S2A = R0 + N2.R2' ; Vì R'1 R đồng phương nên: R1'(R0 + N2R2') = ; N2(R'2'R1') = - R1'R0; 64 Hệ số nhân vô hướng N2 xác định theo giá trị tọa độ: N2 = Y0 Z'1 − Z Y'1 Z X' −X Z' X Y' − Y X' = '0 ' 0' '1 = 0' ' 0' '1 ' ' ' ' Y1 Z − Z1 Y2 Z1 X − X1 Z X Y2 − Y1 X ; 3.6.2 Công thức quan hệ tọa độ trường hợp chụp ảnh lý tưởng Trong trường hợp chụp ảnh lý tưởng, ta có hai ảnh trái phải cặp ảnh lập thể nằm ngang, chụp độ cao, trục x x2 song song với đường đáy chụp ảnh Lấy tâm chụp trái làm gốc toạ độ, trục X trùng với đường đáy chụp ảnh B, trục Z trùng với trục quang ảnh trái (h.6.4) Khi góc định hướng ϕ = ω = κ = 0; Toạ độ S1 XS1 = YS1= ZS1= ; XS2 = B ; YS2 = ZS2= Giả sử x0 = y0 = 0; Dựa theo công thức (3.13) tính hệ số cosin hướng trên, ta có; a11 = a22 = a33 = 1; a12 = a13 = a21 = a23 = a31 = a32 = 0; X1' = x1 ; Y1' = y1 ; Z1' = -fk; X2' = x2 ; Y2' = y2 ; Z2' = -fk; Tính giá trị hệ số nhân N: Z X 2' − X Z 2' Z 1' X 2' − X 1' Z 2' B x1 − x N= = Toạ độ điểm thực địa A tính: B p = ; (3.20a) B p X = N X1' = x1 ; B p Y = N Y1' = y1 ; (3.20b) B p Z = N Z1' = - fk ; Nếu biết trước độ cao thực điểm gốc S HS1 , độ cao điểm A tính sau: HA = HS1 + Z ; (3.21) Với Z độ cao đo ảnh điểm công thức Z1 A Y1 tính theo Z2 Y2 S2 S1 a1 P1 a2 X1 P2 A h Hình 3.19 Cặp ảnh lập thể ngang lý tưởng 65 Giả sử mô hình lập thể có điểm khống chế độ cao 1, với cao độ H 1; độ cao điểm A tính: H A = H1 + h ; (3.22) với h chênh cao A so với điểm khống chế độ cao 1; h = Z - Z1; Thay giá trị Z Z tính theo công thức (6.6), (6.7) biến đổi chúng, có: h = - B.fk.( 1 − p p1 ) = B.fk ∆p p1 p (3.23) B ∆p = p - p1; gọi hiệu thị sai ngang Đại lượng cao bay chụp điểm Như vậy: ∆p p fk p1 = -Z1 = Hbc1 độ ∆p p1 + ∆p h = Hbc1 = Hbc1 ; (3.24) Đó công thức quan hệ toạ độ trường hợp chụp ảnh lý tưởng Chúng đơn giản, dễ tính toán Do vậy, trình giải toán đo ảnh trường hợp chụp ảnh lý tương đơn giản nhiều so với trường hợp chụp ảnh tồn góc nghiêng Trong thực tế đo ảnh, người ta thường biến đổi ảnh nghiêng thành ảnh ngang, sau sử dụng công thức để tính toạ độ, độ cao điểm thực địa 66 ... phần aij tính: a11 = cos ϕ cosκ − sin ϕ sin ω sin κ a12 = − cosϕ sin κ − sin ϕ sin ω cosκ a13 = − sin ϕ cos ω a21 = cos ω sin κ a22 = cos ω cosκ a23 = − sin ω a31 = sin ϕ cosκ + cos ϕ sin ω sin κ... -sin cos + cos sin sin a 21 = cos sin - sin sin cos ϕ ϕ ω ω κ κ κ a22 = cos cos a 23 = -sin sin - cos sin cos ϕ ϕ ω ω ω Z Y a31 = sin Z’ cos y a 32 = sin a33 = cos cos 2.4 Các công thức biểuY’diễn... toạ độ tương ứng: x f k cos α − y sinα X=H x = fk ; Y=H H sinα + X cos α o ( H cos α + Y sinα ) cos α y ( f k cos α − y sinα ) cos α ; y = fk ; (2.24) − H sinα + Y cos α H cos α + Y sinα ; (2.25