Khảo sát khả năng sử dụng máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số trong điều kiện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -W X -W X - PHAN NGỌC SƠN kh¶o sát khả sử dụng máy chụp ảnh hng không kü tht sè ®iỊu kiƯn viƯt nam LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2011 Bé gi¸o dục v đo tạo Trờng đại học mỏ - địa chÊt -W X - Phan ngäc sơn khảo sát khả sử dụng máy chụp ảnh hng không kỹ thuật số điều kiện việt nam Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thống thông tin địa lý Mà số: 60.44.76 Luận văn thạc sĩ kü tht Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS TS TrÇn đình trí Hà Nội - 2011 Lời CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày 06 tháng năm 2011 Tác giả luận văn Phan Ngäc S¬n     Mơc Lơc Trang LêI CAM ĐOAN MụC LụC DANH MụC CáC THUậT NGữ, CáC CHữ VIếT TắT DANH MụC CáC BảNG DANH MụC CáC HìNH Vẽ Mở ĐầU Chơng 1: Giới thiệu chung công tác bay chụp ảnh 13 hàng không số hệ thống máychụp ảnh hàng không kỹ thuật số 1.1 Công tác bay chụp ảnh hàng không 13 1.2 Các hệ thống máy chụp ảnh kỹ thuật số giới 16 Chơng 2: Hệ thống máy chụp ảnh số UltraCAM XP W/A 42 2.1 Giới thiệu máy chụp ảnh hàng không kỹ thuật số Vecxel Ultracam 42 Xp W/a 2.2 Hệ thống định vị POS/AV 47 2.3 Phần mềm sử dụng hệ thống máy chụp ảnh hàng không kü thuËt 49 sè Vecxel Ultracam Xp W/a 2.4 Ph©n tích so sánh máy ảnh số 50 Chơng 3: ứng dụng hệ thống máy chụp ảnh số ultraCAM 58 XP W/A tiến hành khu chụp tuyến biên giíi ViƯt Nam Cam Pu Chia 3.1 M¸y bay phơc vụ chụp ảnh 58 3.2 Công tác chọn tài liệu, t− liƯu sư dơng thi c«ng 58 3.3 ThiÕt kế quy định kỹ thuật đo điểm trạm Base (GPS) 58     3.4 ThiÕt kÕ bay vµ quy định chụp ảnh khu chụp tuyến biên giới song 61 phơng Việt Nam - CamPuChia 3.5 Các phơng tiện kỹ thuật, nhân lực phục vụ công tác bay chụp ảnh 65 3.6 Thao tác làm nhiệm vụ không 66 3.7 Quy trình trút liệu xử lý liệu ảnh số 69 3.8 Xử lý số liệu GPS/IMU nguyên tố định hớng (EO) 81 3.9 Các bớc xử lý ảnh số để tạo bình đồ ảnh 93 3.10 Kiểm tra đánh giá chất lợng bay chụp, đóng gói giao nộp sản phẩm 99 3.11 Đánh giá thời điểm qua công trình thực 100 KếT LUậN Và KIếN NGHị 102 TàI LIệU THAM KHảO 104 PHô LôC 105 PHô LôC 119 PHô LơC 120     DANH MơC C¸C THT NGữ, CáC CHữ VIếT TắT DGPS Differential Global Positioning System GPS vi phân DMC Digital Mapping Camera Máy ảnh kỹ thuật số DMC DEM Digital Elevation Model Mô hình số ®é cao CCD Charge Coupled Device Bé c¶m biÕn FMC Forward Motion Compensation HƯ thèng chèng tr−ỵt FMS Flight management system Hệ thống quản lý bay GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GCP Ground control points Điểm khống chế mặt đất IMU Inertial Measurement Unit Thiết bị đo quán tính ISAT The ImageStation Automatic Triangulation Trạm tăng dày ảnh tự động Position and Orientation System for Hệ thống định hớng Airborne Vehicle định vị cho máy ảnh Postprocessing Software Phần mềm xử lý POS/AV PPS LiDAR Light Detection And Ranging Dò đo khoảng cách b»ng sãng ¸nh s¸ng RMS Root Mean Square Sai sè trung phơng TBFR Time Between Frame Thời gian hai ảnh DANH MụC CáC BảNG Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu máy ¶nh 50 B¶ng 2.2 So s¸nh độ phủ mặt đất UltraCam-Xp DMC 53 Bảng 2.3 Độ phân giải không gian tối đa UltraCam-Xp độ cao thấp 54 Bảng 3.1 Một số thông số chủ yếu phân khu biên giới .63 Bảng 3.2 Quy trình bay chụp thu số liệu GPS/IMU 67     DANH MôC CáC HìNH Vẽ Hình 1.1 Máy chụp ảnh số khổ lín DMC cđa h·ng Z/I 17 H×nh 1.2 Máy chụp ảnh số khổ lớn Ultra Cam XP W/A 17 Hình 1.3 Máy chụp ¶nh sè ADS 40 cđa h·ng Leica (qt theo dßng) 18 Hình 2.1 Máy chụp ảnh Vexcel UltraCam XP W/A 42 Hình 2.2 Thông số máy chụp ảnh Vexcel UltraCam XP W/A 43 Hình 2.3 Nguyên lý ghép ảnh máy UltraCam XP W/A 44 Hình 2.4 Các ảnh riêng biƯt cđa hƯ thèng èng kÝnh 45 Hình 2.5 Máy chụp ảnh UltraCam Xp W/a vµ bé xư lý ghi sè liƯu 45 Hình 2.6 Phía máy chụp ảnh ổ cứng chứa liệu 46 Hình 2.7 Nơi đặt giá máy nguồn điện cung cấp cho máy chụp ảnh 47 Hình 2.8 Mô tả góc xoay tâm GPS, máy chụp ảnh 48 Hình 2.9 Chơng trình dẫn đờng bay 49 Hình 2.10 Phần mÒm Camera Operation Software (COS) 3.60 49 Hình 2.11 Các bớc xử lý ảnh số phần mềm Ultramap 50 Hình 2.12 Kết nối mạng máy tính để tận dụng vi xử lý 50 H×nh 2.13 HƯ trơc täa ®é tham chiÕu 55 Hình 2.14 Thiết kế tuyến bay điểm khèng chÕ 56 H×nh 2.15 NhËp thông số cánh tay đòn chơng trình POSPAC MNS57 Hình 3.1 Quy cách mốc chôn thực địa 59 Hình 3.2 Cài đặt thông số thu máy GPS 60 Hình 3.3 Kiểm tra thông số đo b»ng TGOffice 61 H×nh 3.4 Thiết kế bay khu Biên giới Song phơng 63     H×nh 3.5 NhËp th«ng sè thiÕt kÕ bay 64 H×nh 3.6 Minh häa thiÕt kÕ bay phân khu 65 Hình 3.7 Minh họa báo cáo bay khu vực CV9 ngày chụp 16/03/2011 65 Hình 3.8 Trạm xử lý UltraMap nôi trút Docking Sation_Data interface 69 Hình 3.9 Chơng tr×nh Ultramap Raw Data Center 70 H×nh 3.10 Néi dung 13 file trót cđa ảnh gốc 71 Hình 3.11 Định dạng toàn số ổ cứng cần thiết 72 Hình 3.12 Chơng trình RawQvQview để xem nhanh ảnh gốc 73 Hình 3.13 Ghép ảnh đợc chụp từ ống kính lại với 74 Hình 3.14 Chọn xử lý tuyến bay ngày bay 74 H×nh 3.15 lƯnh Create Tie Point Collection tạo ảnh mức 75 Hình 3.16 Chơng trình job monitor hiển thị xử lý ảnh 75 Hình 3.17 Chơng trình Ultramap View sư dơng xem ¶nh møc 2, 76 Hình 3.18 Chơng trình Ultramap Radionmetry 76 Hình 3.19 Cách thể ảnh chơng trình Ultramap Radionmetry 77 Hình 3.20 Công cụ chỉnh ảnh chơng trình Ultramap Radionmetry 77 Hình 3.21 Hiển thị thông tin ảnh xử lý 78 Hình 3.22 Các ảnh sau chỉnh màu chuẩn bị tạo ảnh mức 78 Hình 3.23 Tạo ảnh mức với lựa chọn kiểu ảnh đầu 79 Hình 3.24 Tạo ảnh kiểu RGB bit với độ phân giải cao 79 Hình 3.25 Tạo ảnh đen trắng Gray 80 Hình 3.26 Tạo ảnh tổ hợp mµu RGB 81 Hình 3.27 Tạo ảnh ảnh cận hồng ngoại CIR 81 Hình 3.28 Chơng trình POSPac MMS 5.3 82 Hình 3.29 Dữ liệu thu GPS trạm không mặt đất 83 Hình 3.30 Khởi tạo hệ tọa độ 84 H×nh 3.31 Ên định trạm Base Stations 85 Hình 3.32 Nhập vào liệu không 86 H×nh 3.33 Dữ liệu tâm ảnh đợc hiển thị trớc tính toán xử lý 86 Hình 3.34 Xử lý Single Base Station 87 H×nh 3.35 Xư lý víi sù tham gia tÝnh trạm base 88 Hình 3.36 HiĨn thÞ b»ng lƯnh Display Plots 88 Hình 3.37 Kết sai số North (đỏ), East (đen) Down (xanh) 89 Hình 3.38 Kết kiểm định Lever Arms and Mounting Arm 90 Hình 3.39 Kết tính Single Basse Station lÇn thø 90 Hình 3.40 Chơng trình POSPac MMS 5.3 sau đà xử lý 91 Hình 3.41 Chơng trình POSPac MMS 5.3 xư lý víi lƯnh Smartbase 91 Hình 3.42 Tạo Overview ảnh số chơng trình DIPEdit Ver 5.0 93 Hình 3.43 Tăng dầy chơng trình Aerial Triangulation 94 Hình 3.44 Bớc chọn lệnh Bundle chơng trình Aerial Triangulation 95 Hình 3.45 Tăng dầy chơng trình ImageStation Automatic Triangulation 97 H×nh 3.46 Chơng trình Geomedia Professional để nắn ghép bình đồ ¶nh 98     107     108     109     110     111     112     113     114     115     116     117     118     119 Phơ lơc B¸o cáo bay chụp ảnh Phụ lục Báo cáo Tọa độ tâm ảnh Báo cáo tâm ảnh EO POS Exterior Orientation Computation Utility Version 5.3 Copyright (C) 1997-2008 by Applanix Corporation [Sep 24 2009] All rights reserved ************************************************************************************************************ Parameter setup: POSPROC SBET file: C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\POSPac MMS\16032011\Mission 1\Proc\sbet_Mission 1.out Camera mid-exposure event file: C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\POSPac MMS\16032011\Mission 1\Extract\event1_Mission 1.dat Event time shift: 0.000000 sec Photo ID file: C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\POSPac MMS\16032011\Mission 1\Extract\photoID1_16032011.DAT Photo ID file format: Fields (Time, Photo ID) Format Offset between PHOTO ID and EVENT file times: 0.000000 sec PHOTO ID time tolerance: 0.300000 sec Mapping frame datum: WGS84 ; Mapping frame projection : TM; central meridian = 105.000000 deg; latitude of the grid origin = 0.000000 deg; grid scale factor = 0.999600: false easting = 500000.000000 m; false northing = 0.000000 m; Sequence of the rotation from mapping to image frame: First rotation is about the 'x' axis by the 'omega' angle Second rotation is about the 'y' axis by the 'phi' angle Third rotation is about the 'z' axis by the 'kappa' angle Kappa cardinal rotation: 0.000 deg Boresight values: tx = -2.5630 arc min, ty = 10.0760 arc min, tz = -3.8910 arc Lever arm values: lx = 0.1940 m, ly = 0.0440 m, lz = 0.4340 m Shift values: X = 0.000000 meter, Y = 0.000000 meter, Z = 0.000000 meter POS/AV Computed Data at Camera Perspective Centre Grid: Universal Transverse Mercator ;Zone: UTM North 48 (102E to 108E) ;Datum: WGS84 ;Local Transformation: NONE ; 120 Record Format: ID, # EVENT, TIME (s), EASTING, NORTHING, ELLIPSOID HEIGHT, OMEGA, PHI, (position in Meters, orientation in Degrees, lat, long in Deg) **** 284051.935876 653914.348 1201629.897 2121.847 -0.27094 284586.443639 592828.097 1213540.691 2121.795 0.37844 285472.494978 495004.423 1178440.850 2117.990 2.09481 285492.329646 492797.625 1177252.135 2117.653 1.88567 285616.407196 478945.382 1169850.244 2120.638 0.04390 285622.119728 478309.518 1169507.426 2120.578 0.05075 10 285628.148823 477642.337 1169147.704 2118.345 0.04972 11 285634.277028 476973.307 1168787.771 2116.756 0.04493 12 285640.443096 476309.504 1168433.432 2117.301 0.04540 13 285646.721424 475643.046 1168080.088 2120.084 0.03885 10 14 285653.085326 474976.484 1167726.044 2121.697 0.04744 520 526 293508.723278 488433.788 1160561.697 2115.238 -0.03469 521 527 293516.077220 489089.637 1160908.669 2115.314 -0.04846 522 528 293523.598487 489760.053 1161264.352 2114.264 -0.04837 523 529 293531.124754 490431.037 1161619.959 2114.128 -0.04136 524 530 293538.648878 491099.559 1161976.882 2112.840 -0.04971 525 531 293546.225742 491769.999 1162335.159 2113.171 -0.05042 526 532 293553.824441 492439.264 1162693.292 2113.970 -0.05049 527 533 293561.459608 493109.862 1163051.513 2114.763 -0.02241 528 534 293569.097823 493780.460 1163410.100 2114.562 -0.00084 529 535 293576.684461 494447.027 1163769.462 2113.348 -0.05511 530 536 293584.237704 495112.995 1164124.233 2113.981 -0.04168 531 537 293591.737497 495773.604 1164476.868 2114.755 -0.05990 532 538 293599.200345 496430.389 1164828.005 2115.709 -0.02539 533 539 293606.667646 497088.275 1165178.391 2116.452 -0.00561 121 KAPPA, LAT, LONG -2.58428 -37.47087 10.86699675 106.40814623 -2.26139 -4.21120 10.97675866 105.84963743 -2.01260 28.81093 10.66049374 104.95432279 -1.94201 27.73994 10.64973917 104.93414719 -0.16215 28.26502 10.58274294 104.80753547 -0.18440 28.08094 10.57963882 104.80172493 -0.16812 28.47533 10.57638154 104.79562833 -0.17600 27.97503 10.57312221 104.78951497 -0.16688 28.15160 10.56991339 104.78344947 -0.16731 27.78156 10.56671345 104.77735984 -0.16767 28.26515 10.56350706 104.77126938 0.16356 0.16211 0.16221 0.16485 0.16367 0.15991 0.14761 0.18502 0.18548 0.15198 0.16691 0.16715 0.17198 0.23081 -152.46441 -151.92241 -152.11399 -152.06549 -151.87237 -151.87000 -151.85294 -152.15862 -151.78496 -151.69609 -151.81084 -151.80113 -151.94219 -151.88356 10.49877594 10.50191599 10.50513475 10.50835270 10.51158244 10.51482431 10.51806476 10.52130588 10.52455020 10.52780141 10.53101097 10.53420109 10.53737755 10.54054710 104.89429942 104.90029204 104.90641789 104.91254905 104.91865784 104.92478428 104.93090011 104.93702825 104.94315653 104.94924807 104.95533429 104.96137165 104.96737419 104.97338692 ... bay chụp ảnh 13 hàng không số hệ thống máychụp ảnh hàng không kỹ thuật số 1.1 Công tác bay chụp ảnh hàng không 13 1.2 Các hệ thống máy chụp ảnh kỹ thuật số giới 16 Chơng 2: Hệ thống máy chụp ảnh. .. nghệ chụp ảnh quang công nghệ chụp ảnh số, số lợng máy chụp ảnh số khoảng 300 nhiều hÃng sản xuất khác 1.2 Các hệ thống máy chụp ảnh kỹ thuật số giới 1.2.1 Giới thiệu chung Máy chụp ảnh hàng không. .. trạm đo vẽ ảnh số đợc vận hành theo phơng thức máy chụp phim hàng không Nếu sử dụng trạm đo vẽ ảnh số, ta dùng máy ảnh chụp phim hàng không Nếu sử dụng trạm đo vẽ ảnh số, ta dùng ảnh màu ảnh lắp