Định vị ảnh là quá trình gắn tọa độ địa lý (kinh độ; vĩ độ) cho ảnh kỹ thuật số. Tọa độ này phục vụ nghiên cứu, lập báo cáo, xác định tọa độ và hướng chụp ảnh. Ảnh đã định vị cũng có thể sử dụng trong nghiên cứu, giám sát sự thay đổi cảnh quan, đây là tính năng tiện lợi của phần mềm EasyGT trong công tác bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên. Có nhiều phương pháp để định vị ảnh kỹ thuật số. Phương pháp đơn giản là sử dụng GPS Camera để chụp ảnh, khi đó thiết bị sẽ tự động ghi lại tọa độ và hướng chụp ảnh. Đây là phương pháp đơn giản, mức độ tự động hóa cao. Tài liệu này không đi sâu vào các thuật toán định vị ảnh. Một cách tiếp cận khác là sử dụng GPS để ghi nhận tọa độ song song với thời điểm chụp ảnh. Sau khi tải dữ liệu từ GPS và ảnh kỹ thuật số vào máy tính, sử dụng thời gian để kết nối tọa độ trong GPS và ảnh, khi đó phần mềm sẽ tự động kết nối tọa độ của GPS và ảnh kỹ thuật số chụp cùng thời gian (hoặc trong khoảng sai lệch xác định). Sử dụng số liệu địa lý như bản đồ, ảnh vệ tinh để định vị ảnh kỹ thuật số trong trường hợp GPS không ghi nhận được tọa độ, có thể sử dụng số liệu địa lý từ bản đồ điện tử trên mạng như Google Map hoặc từ bản đồ số của phNn mềm GIS. Tài liệu này giới thiệu sử dụng số liệu địa lý từ Google Map và ảnh vệ tinh trong phần mềm QGISCó nhiều phần mềm mã nguồn mở để định vị ảnh kỹ thuật số và hiển thị trong phần mềm QGIS. Tài liệu này giới thiệu phương pháp định vị ảnh bằng phần mềm GPicSync, Quantum GIS, EasyGT, GPSBabel.
Trang 1Funding provided by the John D and Catherine T MacArthur Foundation
Trang 2Mục lục
1 GIỚI THIỆU 3
2 CÀI ĐẶT QGIS VÀ EVIS .3
2.1 Cài đặt OSGeo4W trên hệ điều hành Windows XP 3
2.2 Cài đặt Easy GeoTagger và eVis 5
a Cài đặt thư viện 6
b Cài đặt EasyGeotagger và eVis 9
3 ĐNNH VN ẢNH 10
3.1 Định vị tự động 10
3.2 Các số liệu tạo ra trong quá trình định vị 14
2.3 Định vị ảnh bằng bản đồ hoặc nhập tọa độ thủ công .14
a Nhập tọa độ thủ công 15
b Nhập tọa độ từ Google Earth 16
c Nhập tọa độ từ bản đồ trong QGIS 18
4 LIÊN KẾT VÀ HIỂN THN ẢNH ĐNNH VN TRONG QGIS 20
5 XEM TỌA ĐỘ TRONG QGIS BẰNG EXIF 23
6 THAY ĐỔI THÔNG SỐ NGÀY THÁNG 23
6.1 Nếu ảnh không định vị được tọa độ GPS trong GPicSync? 23
6.2 Chuyển đổi dữ liệu GPS sang dạng GPX 25
6.3 Địa chỉ internet các tài liệu trên: 25
7 BÀI TẬP 26
Trang 3Sử dụng phần mềm mã nguồn mở để định vị ảnh
Có nhiều phần mềm mã nguồn mở để định vị ảnh kỹ thuật số và hiển thị trong phần mềm
QGIS Tài liệu này giới thiệu phương pháp định vị ảnh bằng phần mềm GPicSync, Quantum GIS, EasyGT, GPSBabel
1 GIỚI THIỆU
Định vị ảnh là quá trình gắn tọa độ địa lý (kinh độ; vĩ độ) cho ảnh kỹ thuật số Tọa độ này phục vụ nghiên cứu, lập báo cáo, xác định tọa độ và hướng chụp ảnh Ảnh đã định vị cũng có thể sử dụng trong nghiên cứu, giám sát sự thay đổi cảnh quan, đây là tính năng tiện lợi của phần mềm EasyGT trong công tác bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên
Có nhiều phương pháp để định vị ảnh kỹ thuật số Phương pháp đơn giản là sử dụng Camere để chụp ảnh (có loại ghi nhận được hướng chụp ảnh), khi đó thiết bị sẽ tự động ghi lại tọa độ và hướng chụp ảnh Đây là phương pháp đơn giản, mức độ tự động hóa cao Tài liệu này không đi sâu vào các thuật toán định vị ảnh
GPS-Một cách tiếp cận khác là sử dụng GPS để ghi nhận tọa độ song song với thời điểm chụp ảnh Sau khi tải dữ liệu từ GPS và ảnh kỹ thuật số vào máy tính, sử dụng thời gian để kết nối tọa
độ trong GPS và ảnh, khi đó phần mềm sẽ tự động kết nối tọa độ của GPS và ảnh kỹ thuật số chụp cùng thời gian (hoặc trong khoảng sai lệch xác định)
Sử dụng số liệu địa lý như bản đồ, ảnh vệ tinh để định vị ảnh kỹ thuật số trong trường hợp GPS không ghi nhận được tọa độ, có thể sử dụng số liệu địa lý từ bản đồ điện tử trên mạng như Google Map hoặc từ bản đồ số của phNn mềm GIS Tài liệu này giới thiệu sử dụng số liệu địa lý từ Google Map và ảnh vệ tinh trong phần mềm QGIS
N goài ra phần mềm cho phép định vị ảnh bằng cách nhập tọa độ từ bàn phím, tính năng này
sử dụng để định vị ảnh số trong máy khi đã biết vị trí chụp ảnh
2 CÀI ĐẶT QGIS VÀ EVIS
2.1 Cài đặt OSGeo4W trên hệ điều hành Windows XP
OSGeo4W là một ứng dụng cho phép cài đặt bộ phần mềm mã nguồn mở về Thông tin không gian trong hệ điều hành Windows XP hoặc Vista, Dự án OSGeo4W đang được triển khai, những ứng dụng mới, chức năng mới thường xuyên được cập nhật Hãy kiểm tra tình trạng cập nhật thường xuyên
Tham khảo các tài liệu theo đường link dưới đây để biết thêm chi tiết
http://www.osgeo.org/ - OSGeo4W website
http://wiki.osgeo.org/wiki/Main_Page - OSGeo4W wiki
Trang 4Download và cài đặt Software
File cài đặt OSGeo4W có thể download tại URL:
http://download.osgeo.org/osgeo4w/osgeo4w-setup.exe
Sau khi kích hoạt đường link trên máy tính sẽ hỏi địa chỉ để nhớ file cài đặt Sau khi hoàn thành việc download, nhấn đúp vào biểu file OSGEO4W.exe để cài đặt
Cửa sổ hội thoại dưới hiển thị
Tiếp theo phần mềm sẽ hiển thị hộp hội thoại Đối với người mới sử dụng hãy nhấn vào chọn lựa “Express Install” sau đó nhấn “N ext”
Sau khi nhấn N ext hội hội thoại dưới đây hiển thị danh sách các phần mềm mã nguồn mở về phân tích không gian để người sử dụng chọn lựa và cài đặt Trong trường hợp này người sử dụng hãy chọn QGIS, GDAL và OpenEV Sau đó nhấn “N ext” để bắt đầu cài đặt
Trang 5Hộp hội thoại phía dưới chỉ tình trạng cài đặt
Tùy thuộc vào tốc độ Interner và số lượng phần mềm lựa chọn mà thời gian cài đặt dài hay ngắn Sau khi phần mềm đã được cài đặt hoàn toàn, người sử dụng có thể khởi động phần mềm theo đường link từ màn hình hoặc Start -> All Programs -> OSGeo4W
2.2 Cài đặt Easy GeoTagger và eVis
Để tăng khả năng đáp ứng nhu cầu của phần mềmQGIS cho phép các ứng dụng mở rộng với chức năng nhúng “plug-ins” Trung tâm Cun ứng thông tin đa dạng sinh học, bảo tàng lịch sử
tự nhiên Hoa Kỳ đã phát triển 2 ứng dụng nhúng nhằm tăng khả năng nhận dạng tín hiệu phổ của thông tin Ảnh vệ tinh và định vị ảnh chụp Phần mềm eVis và EasyGeotagger kèm theo hướng dẫn sử dụng và số liệu ví dụ đi kèm
Trang 6Để chạy chương 2 ứng dụng nhúng này phần mềm cần có những thư viện libraries (libs) Cả
2 thư viện này được xây dựng bởi Phòng ung ứng thông tin đa dạng sinh học và đã được đóng gói teo bộ cài của OSGeo4W
a Cài đặt thư viện
Đầu tiên hãy nhấn vào file cài đặt OSGeo4W (file đã cài đặt QGIS trước đó)
Sau đó chọn “Advanced Install” và nhấn “N ext”
Hộp hội thoại dưới đây sẽ hiện ra khi đó ngườ sử dụng có thể lựa chọn các phương pháp cài đặt Có thể là từ Internet hoặc từ thư mục mà bộ cài đã được download về ổ cứng N ếu cài từ Interner, người sử dụng sẽ có được những modul mới nhất được cập nhật N hấn “Install from Internet”
Trang 7Sau đó người sử dụng đưa chỉ dẫn thư mục “C:\OSGeo4W” để phần mềm cài đặt các thư viện lưu điện động Phần mềm sẽ tự động đưa về thư mục cài đặt trước đó Sau đó nhấn N ext
Tiếp theo Phần mềm sẽ hỏi người sử dụng về thư mục chứa file cài đặt trong máy tính “Local Package Directory” Đây là thư mục mà người sử dụng đã download bộ ci về máy tính Trong
/Tutorial/software/http%3a%2f%2fdownload.osgeo.org%2fosgeo4w Đây là thư mục chứa file cài đặt đã được download về máy tính Đây là thư mục được tạo ra khi chạu file cài đặt OSGeo4W
Sử dụng đường đãn mà phần mềm tự động nhập và ọi hội thoại sau đó nhấn N ext
Trang 8Sau đó phần mềm sẽ đưa ra các lựa chọn về đường truyền Internet Chọn Direct Connection” sau đó nhấn “N ext”
N gười sử dụng sẽ phải chọn lựa các thư viện (đã được đóng gói) để cài đặt theo hộp họi thoại dưới đây
Sổ hình cây lựa chọn “Libs” bằng cách nhần vào nút “+/-” ở đầu mũi tên đỏ trong họp hội thoại dưới đây N gười sử dụng chọn các thư viện cần cài đặt vào máy tính bằng cách nhấn vào chữ “Skip” ở đầu mũi tên vàng dưới đây Với việc nhấn “Skip” 1-2 lần để chọn tín hiệu Instal người sử dụng có thể cập nhật những phiên bản mới về thư viện cần cài đặt
Trang 9Hãy chọn các thư viện có tên dưới đây để tiến hành cái đặt Chú ý không thay đổi tình trạng của thư viện như Uninstall…
Exiv2: Image metadata library
Pyqt4: Python bindings for Qt4
Python-QGIS: Python bindings and plugins for QGIS
Python-Win32: Python for Windows Extension
Sip: Python/C++ bindings generator
Sau khi đã chọn đủ 5 thư viện trên nhấn N ext, khi đó phần mềm sẽ hiển thị tình trạng cài đặt các gói thư viện mới
b Cài đặt EasyGeotagger và eVis
Copy file thư viện evis.dll vào thư mục:
C:\OSGeo4W\apps\qgis\plugins
Để cài đặt ứng dụng eVis trong QGIS
Trang 10N hấn vào file cài đặt EasyGeoTagger_0_4_0_OSGeo4W.exe Phiên bản này EasyGeotagger
sẽ được cài đặt như một ứng dụng nhúng trong plug-in của QGIS
3 ĐNNH VN ẢNH
3.1 Định vị tự động
Để thực hiện chức năng này cần phải ghi nhận tọa độ từ GPS song song với thời điểm chụp ảnh từ máy ảnh số Khi chụp ảnh, máy ảnh kỹ thuật số sẽ ghi nhận thời gian, ngày giờ chụp ảnh GPS cũng thực hiện việc ghi nhận thời gian, ngày giờ chụp ảnh vào máy So sánh biến thời gian lưu trữ trong ảnh và dữ liệu địa lý từ GPS, phần mềm sẽ tự động liên kết tọa độ vào
ảnh Sử dụng phầm mềm mã nguồn mở “GPicSync” để thực hiện
Khi tải dữ liệu từ GPS vào máy tính, chú ý chọn và lưu đầy đủ các loại dữ liệu từ GPS Rất nhiều GPS không nhớ thời gian ghi nhận tọa độ, nếu người dùng chọn nhớ track hoặc waypoints vào GPS Cần xem lại hướng dẫn sử dụng và download số liệu từ mày GPS khi chưa rõ cách thức, phương pháp và đối tượng số liệu download
Chú ý thực hành nhuần nhuyễn phương pháp này trước khi sử dụng trên thực địa Phương pháp sử dụng dường như đơn giản song mức độ đồng bộ số liệu rất cao
Trước khi chụp ảnh thực địa, khởi động GPS đợi tới khi nhận được tín hiệu và chụp ảnh màn hình GPS để ghi nhận thời gian ở GPS Đây là bước quan trọng để đồng bộ thời gian giữa GPS và máy ảnh kỹ thuật số N hiều máy ảnh kỹ thuật số thay đổi thời gian khi tháo pin Tốt nhất nên chỉnh thời gian của máy ảnh trước khi thao tác
Cài đặt phần mềm GPicSync từ thư mục GeoTagging/Tutorial/Software N hấn chuột trái,
để cài đặt phần mềm, cài đặt xong, chạy chương trình bằng nháy đúp chuột vào biểu tượng
trên màn hình hoặc nhấp chuột vào “Start=>Programs=>GPicSync=>GPicSync”
Ở cửa số GPicSync nhấn vào nút “Picture folder - thư mục chứa ảnh” chọn thư mục chứa
Chụp ảnh màn hình, ghi nhận thời gian của máy GPS để đồng bộ thời gian điểm ghi nhận tọa độ từ GPS và thời gian chụp ảnh của máy ảnh
Trang 11Trong cửa sổ GPicSync nhấn vào nút “GPS file”, ở cửa số “Select a file” chọn GPX hoặc
N IMEA, đây là file chứa thông tin các điểm chụp ảnh File GPS ở thư mục
/GeoTagging/Tutorial/UntaggedImages/ 20081012.gpx
N ếu GPS file ở định dạng khác cần chuyển đổi về file GPX (xem dưới) Phần mềm mã nguồn
mở có thể chuyển đổi các định dạng của file GPS là GPSBabel (www.gpsbabel.org/)
Bước tiếp theo, là đồng bộ thời gian ghi nhận của máy ảnh và thời gian ghi nhận của máy
GPS Trong cửa số GPicSync nhấn vào “Tools=> EXIF reader” để mở cửa sổ EXIF
Trang 12N hấn vào “Select a picture” – Chọn ảnh chụp màn hình có thời gian của GPS sau đó nhấn
“Open” mở Chọn file ảnh GeoTagging/Tutorial/UntaggedImages/GPS_Time.JPG
Ảnh chụp màn hình GPS hiển thị ở góc phải cửa sổ GPicSync thông tin về bức ảnh hiển thị ở
phần dưới của cửa sổ Chú ý đến thời gian và ngày N gày giờ chụp ảnh là
2008:10:13:09:21:57 N gày chính xác là ngày 13 tháng 10 năm 2008 và thời gian là 9 giờ,
21’ 57” Trong trường hợp ảnh hiển thị trong cửa sổ không rõ cần hiển thị ảnh bằng phần xem ảnh của Windows Sau đó xem thời gian hiện trên màn hình GPS từ bức ảnh đã chụp (sử
dụng thời gian thực tế - local time) là 17:24:23 và ngày 13 tháng 10 năm 2008
Để hiệu chỉnh giờ địa phương và giờ quốc tế giữa Máy ảnh số và GPS nhấn vào
Options=>Local time correction” để mở cửa sổ hiệu chỉnh giờ địa phương Trong hộp “giờ địa phương hiện thị trong máy ảnh số - Local time displayed now by the camera” nhập thời
Trang 13displayed now by the GPS” nhập thời gian của GPS (17:24:23) Chú ý thời cần được tính
theo đơn vị 24 giờ Không sử dụng đơn vị 12 giờ
N hấn xác nhận hiệu chỉnh “Apply correction”, khi đó phần mềm thông báo “Thời gian đã
được đồng bộ: thời gian ở máy ảnh = 09:21:57;thời gian ở GPS = 17:24:23 - A time correction has been set : Time camera= 09:21:57 Time GPS= 17:24:23.” ở cửa số GPicSync
N hấn Quit để đóng cửa sổ
Bước tiếp theo cần nhập thông số độ lệch thời gian giữa giờ địa phương và giờ quốc tế của máy GPS Trong bài tập này ảnh chụp ở Tanzania và độ lệch múi giờ là +3 Máy GPS ghi nhận giờ quốc tế, trong trường hợp máy GPS cài đặt hiển thị giờ địa phương (như trong bày tập này) cần nhập thông số lệch giờ, giữa giờ địa phương và giờ quốc tế vào GPicSync N ếu cài đặt thời gian của GPS là giờ quốc tế thì không cần nhập độ lệch múi giờ
Hộp hội thoại tiếp theo mô tả “Định vị ảnh chỉ được thực hiện nếu độ lệch thời gian đối với điểm ghi nhận gần nhất dưới (số giây) Ở hộp này người sử dụng cần nhập thời gian sai số cho phép giữa thời gian chụp ảnh và thời gian ghi nhận tọa độ của điểm gần nhất Phần mềm
tự động để thời gian sai lệch là 300 giây Các thông số khác để giá trị mặc định Thông tin chi tiết các thông số khác xem tại trang web N hấn “Đồng bộ - Synchronize!” để định vị ảnh
Trang 14N gười sử dụng có thể quan sát tình trạng định vị ảnh Phần mềm sẽ thông báo kết quả định vị thành công hay không Sai số thời gian chụp ảnh và thời gian ghi nhận vị trí gần nhất của GPS
3.2 Các số liệu tạo ra trong quá trình định vị
N ếu để mặc định, những bức ảnh nguyên bản sẽ được nhớ vào thư mục con của thư mục chứa
ảnh hiện tại có tên “originals-backup-GPS_Photos” Ảnh được định vị sẽ được ghi vào thư
mục ảnh Thư mục “thumbs - hình nhỏ” lưu lại các ảnh kích thước nhỏ có thể hiển thị trên
Google Earth Sử dụng file “doc.kml” trong thư mục để hiển thị đường di chuyển của GPS
và ảnh trên Google Earth 1 file nhật ký “gpicsync.log” ghi lại diễn biến của quá trình định
vị
Kết thúc quá trình định vị, nếu máy tính có cài đặt phần mềm Google Earth và nối mạng Internet người sử dụng có thể hiện thị ảnh chụp lên Internet bằng cách nhấn vào nút “View in Google Earth” Chương trình hiển thị ảnh trong QGIS được trình bày ở phần sau
2.3 Định vị ảnh bằng bản đồ hoặc nhập tọa độ thủ công
Định vị ảnh còn được thực hiện thủ công bằng cách lựa chọn điểm chụp ảnh trên bản đồ hoặc nhập thông tin tọa độ cho điểm chụp ảnh Để thực hiện thao tác này, sử dụng phần mềm
EasyGeoTagger (EasyGT) Phần mềm có thể chạy trong QGIS hoặc chạy động lập riêng rẽ
Để cài đặt phần mềm EasyGT xem thêm hướng dẫn sử dụng EasyGT Phiên bản này cho
phép nhập tọa độ điểm chụp ảnh từ Google Earth hoặc nhập tọa độ bằng tay và QGIS phiên bản mới (đứng riêng rẽ) cũng cho phép nhập tọa độ điểm chụp ảnh từ ảnh bản đồ vector hoặc
Trang 15Khi khởi động EasyGT (Ở phiên bản độc lập hoặc phiên bản mở rộng của QGIS) cửa sổ hiện
sẽ hiển ra ở cửa sổ hiển thị ảnh và có thể định vị
Định vị ảnh bằng EasyGT được hiển thị ở cửa sổ C phía trái màn hình N hấn vào plugin
group để chọn plugin định vị ảnh và nhấn vào tên của plugin để kích hoạt
a Nhập tọa độ thủ công
Mở EasyGT chọn file theo địa chỉ GeoTagging/Tutorial/TestImages/DSCN2801.JPG
N hấn vào file để hiển thị trong cửa sổ ảnh Image Preview window N hấn vào nút “EXIF Editors” trong nhóm plugin, tiếp theo nhấn nút “GPS EXIF Editor”, phần mềm sẽ mở bảng
“GPS EXIF Editor”, khi đó người sử dụng có thể thay đổi các trường thông tin bằng cách nhấn vào biểu tượng “Định dạng – Configuration” mũi tên đỏ và chọn trường hiển thị trong
Trang 16
N hập tọa độ của điểm chụp ảnh vào trường Latitude và Longitude Tọa độ thực của bức ảnh này là Vĩ độ = 37.135747; Kinh độ = -7.336761 Thao tác xong, nhấn vào N hớ “Save” để nhớ thông tin Khi hoàn thành bức ảnh đã được định vị Để kiểm tra kết quả định vị đánh dấu vào
“Highlight GPS EXIF Availability”, khi đó những ảnh đã được định vị sẽ hiển thị mầu xanh
nổi bật, những file không định vị được mầu nổi bật là đỏ
b Nhập tọa độ từ Google Earth
Giữ nguyên cửa sổ GPS EXIF Editor (hoặc mở của số thay đổi EXIF như đã mô tả ở trên) sau đó đưa thanh sáng đến fie: GeoTagging/Tutorial/TestImages/DSCN2817.JPG N hấn
vào tên file để hiển thị trong cửa sổ ảnh Image Preview Tiếp theo nhấn vào phần mở rộng
“Coordinate Extraction” trong bảng nhóm các mở rộng sau đó nhấn chuột vào nút “Google Map” Phần mềm sẽ mở cửa sổ Google Map N ếu máy tính nối mạng Internet phần mềm sẽ kết nối bản đồ Google
Trang 17Các nút điều kiển ở góc phải cửa sổ, dùng để điều khiển vị trí bản đồ N ội dung bản đồ có thể
là ảnh vệ tinh kết hợp các lớp bản đồ như giao thông, hành chính Các nút điều kiển phía trái cửa sổ dùng để phóng to, thu nhỏ hoặc dịch chuyển bản đồ Có thể phóng to 1 vùng xác định bằng cách nháy đúp chuột trái Để dịch chuyển bản đồ cần nhấn và giữ chuột trái sau đó di chuyển vi trí chuột để dịch chuyển bản đồ