Đánh giá các mô hình số địa hình được xây dựng thông qua các thuật toán lưới tam giác không đều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀO MẠNH DŨNG ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CÁC MƠ HÌNH SỐ ĐỊA HÌNH ĐƯỢC XÂY DỰNG THƠNG QUA CÁC THUẬT TỐN LƯỚI TAM GIÁC KHƠNG ĐỀU LUẬN VĂN CAO HỌC CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA NĂM 2002 MỞ ĐẦU Ngày với ứng dụng rộng rãi công nghệ tin học thành lập đồ số, mô hình số địa hình (DTM) ứng dụng đóng vai trò quan trọng việc nội suy vẽ đường đồng mức cho đồ địa hình Mô hình số địa hình sử dụng để giải toán liên quan đến địa hình phục vụ cho công tác thiết kế, quy hoạch công trình xây dựng Mô hình số địa hình thành phần hệ thống thông tin địa lý (GIS) Trong GIS mô hình số địa hình sử dụng để phân tích chức địa hình phục vụ cho nhiều lónh vực dân quân DTM thường xây dựng dạng lưới đặn dạng lưới tam giác không (TIN) Cấu trúc dạng lưới đặn đơn giản nên việc lưu trữ liệu đơn giản Nhược điểm DTM dạng phải dùng lưới có phân khoảng nhỏ với nhiều điểm liệu mô hình hoá vùng địa hình phức tạp DTM dạng lưới tam giác với điểm liệu đặt điểm đặc trưng địa hình ngày sử dụng rộng rãi, không cần tăng mật độ điểm liệu trường hợp mô hình dạng lưới mà mô hình hoá vùng địa hình phức tạp Nhược điểm phương pháp lưới tam giác chiếm nhiều nhớ thời gian máy tính, vấn đề vượt qua Đã có nhiều công trình nghiên cứu đánh giá mô hình số địa hình chủ yếu liên quan đến mô hình dạng lưới đặn Mô hình dạng lưới tam giác (TIN) ngày trở nên thông dụng thành phố Hồ Chí Minh nhiều đơn vị khảo sát, thiết kế sử dụng nhiều phần mềm nước xây dựng DTM dạng TIN, nghiên cứu đánh giá mô hình dạng Vì vậy, mong muốn sâu tìm hiểu đánh giá chúng, khả ứng dụng để thành lập đồ địa hình Mục tiêu thứ đề tài tìm hiểu sở toán học xây dựng mô hình TIN kiểm tra tính đắn phần mềm mô hình hoá địa hình thông qua TIN, xem phạm vi bề mặt địa hình tam giác phẳng nghiêng Chỉ có sở toán học vững tạo chương trình hỗ trợ để kiểm tra phần mềm khác lúc kiến nghị nên sử dụng phần mềm dựa tính đắn ưu nhược điểm chúng Mục tiêu thứ hai đặt xây dựng chương trình tính toán để nội suy độ cao cho điểm biết toạ độ mặt phẳng theo số phương pháp khác để khảo sát đánh giá mô hình số xây dựng sử dụng phương pháp nội suy khác (có thể để xây dựng nút lưới vẽ đường đồng mức) Mục tiêu thứ ba sở xây dựng mô hình chuẩn bề mặt thực địa vùng dùng để khảo sát mô hình TIN lưới đặn để từ theo tiêu chuẩn độ xác lập đồ địa hình mà đưa kiến nghị khác CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VỀ ĐỊA HÌNH VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐỊA HÌNH I.1 Một số dạng địa hình cách biểu diễn đồ I.1.1 Giới thiệu chung Bề mặt trái đất có chỗ phẳng , lồi lõm , cao , thấp khác người ta gọi chung địa hình Địa hình sẵn có thiên nhiên tạo nên, đặc trưng xác định trạng thái bề mặt khu vực đất đai Thông thường , cấu tạo loại địa hình phức tạp, việc nghiên cứu địa hình khó khăn Chúng ta phải nghiên cứu địa hình cách phân chia dạng Để dễ dàng xem xét nghiên cứu, người ta thường biểu diễn địa hình đường đồng mức Khi không vẽ đường đồng mức, người ta ghi mặt độ cao điểm đo đạc bố trí vị trí đặc trưng địa hình Ngoài ra, người ta dùng ký hiệu quy định khác vách đất , khe nứt v.v…để biểu diễn dáng đất đồ Đường đồng mức đường cong nối điểm có độ cao Đường đồng mức quy ước hình chiếu mặt giao tuyến tạo thành bề mặt thực địa với mặt phẳng nằm ngang Hiệu số độ cao hai đường đồng mức liên tiếp gọi khoảng cao dường đồng mức hay bước đường đồng mức Giá trị khoảng cao quy định quy phạm thành lập đồ , phụ thuộc vào tỷ lệ đồ, mục đích thành lập đồ đặc điểm địa hình, lưu ý tới độ xác đo đạc điểm độ cao Tùy thuộc vào dạng địa hình đường đồng mức có hình dáng khác Sau số dạng địa hình I.1.2 Sườn dốc: Phần địa hình nghiêng so với mặt phẳng góc gọi sườn dốc Độ nghiêng lớn khoảng cách đường đồng mức nhỏ , ngược lại Sườn dốc nghiêng góc không đổi so với mặt bằng, đường đồng mức chiếu xuống mặt thành đường song song cách Sườn dốc gọi sườn dốc nghiêng (hình I.1 a) Hình I.1 Ngoài sườn dốc nghiêng có sườn dốc lồi theo hướng dốc, đặc trưng đường đồng mức dần sát vào theo hướng hạ thấp xuống sườn dốc (hình I.1 b) Sườn dốc lõm theo hướng dốc biểu diễn hình I.1 c Hình chiếu mặt cho hình ảnh giống với hình ảnh ngược sườn dốc lồi Những ví dụ chưa bao hàm hết tất khả xảy thực địa Còn có trường hợp khác, thường gặp sườn dốc thay đổi độ nghiêng theo hướng đường đồng mức I.1.3 Sống núi Sống núi dạng địa hình lồi tạo thành sườn dốc tạo dạng địa hình quay hướng dốc theo hướng ngược Hình I.2 biểu diễn tạo thành sống núi hai sườn dốc Nối điểm giao đường bình độ có độ cao hai sườn dốc, nhận đường mà từ tất điểm hai sườn dốc theo hướng đường có độ dốc lớn nằm bên Chúng ta gọi đường đường phân thủy (đường nét đứt hình I.2) Hình dáng đường phân thủy đa dạng, phụ thuộc vào loại sườn dốc tạo nên sống núi Đường phân thủy lồi, lõm, thẳng uốn cong theo hướng hai sườn dốc Phụ thuộc vào độ lớn góc mà hai sườn dốc cắt mà đường phân thủy thể rõ ràng hay rõ ràng Hình I.2b biểu diễn sống núi rộng tạo nên hai sườn dốc lồi nghiêng Hình I.2 Trong trường hợp đường phân thủy không rõ ràng có dạng đường thẳng (đường nét đứt) I.1.4 Gò Quan sát sống núi thực địa , đặc biệt dạng trải dài, nhận thấy đường sống núi có dạng khác Hình I.3 Trên hình I.3 gò Đó dạng nâng cao thực địa, mà nơi cao đỉnh vùng phẳng không lớn Phụ thuộc vào dạng sườn dốc tạo nên gò, mà có dạng vòm, dạng nón kéo dài (hình I.4) a) b) c) Hình I.4 I.1.5 Khe: Hai sườn dốc quay mặt nghiêng chúng vào tạo thành dạng địa hình lõm , phụ thuộc vào độ nghiêng góc dốc mà chúng cắt tạo nên độ lõm nhẹ dựng đứng (hình I 5) a) b) c) d) Hình I.5 Đường nối điểm giao đường bình độ có độ cao hai sườn dốc gọi đường tụ thủy Nó vị trí điểm nằm thấp sườn dốc tạo thành địa hình lõm, đồng thời đường dốc vùng lõm Các đường khe cắt đường tụ thủy góc vuông hướng đường bình độ thay đổi I.1.6 Yên ngựa: Yên ngựa chỗ thấp hai đường sống núi nhô cao (hình I.6) a) b) Hình I.6 Hình I.6b biểu diễn yên ngựa không đặc trưng phân bố không đường sống núi khe núi I.1.7 Lòng chảo: Lòng chảo vùng địa hình trũng khép kín Phụ thuộc vào hình dáng lòng chảo mà có vài đường tụ thủy hướng tới điểm thấp đường tụ thủy khó xác định Lòng chảo đặc trưng hình chiếu xuống mặt đường đồng mức khép kín mà khoảng cách đường đồng mức thay đổi phụ thuộc vào độ nghiêng sườn dốc Hình I.7 Nhìn vào hình dáng đường bình độ không ghi độ cao, khó xác định gò hay lòng chảo Để dễ đọc thường người ta vẽ thêm nét dốc I.1.8 Rãnh nước chảy: Rãnh nước chảy vùng trũng không lớn sườn dốc có đường tụ thủy với xu hướng trùng với đường có độ dốc lớn sườn dốc Hình I.8 Đường tụ thủy vẽ thành góc nhọn, hướng phần lớn vuông góc với đường đồng mức I.1.9 Khe sói mòn Dưới ảnh hưởng nước chảy sườn dốc phụ thuộc vào loại đất móng, dòng nước ngày khóet sâu tạo thành dạng địa hình có độ sâu khác nhau, thành rãnh rõ ràng tạo thành sườn dốc dựng đứng hay dựng đứng a) b) Hình I.9 Hình I.9a biểu diễn khe sói mòn có độ nghiêng mức biểu diễn đường đồng mức được, trái lại hình I.9b biểu diễn khe sói mòn có đáy tương đối rộng, phẳng, có vách dựng đứng phải dùng ký hiệu vách đất đá biểu diễn I.2 Một số tính toán địa hình Trên đồ địa hình có vẽ đường đồng mức dựa vào người ta thực số tính toán liên quan đến địa hình I.2.1 Xác định độ dốc Theo hình vẽ I.10 hai điểm A,B nằm hai đường đồng mức kề Độ dốc theo hướng AB tính theo công thức i = α tg h = l x M (I.1) h : khoảng cao đường đồng mức l : khoảng cách hai đường đồng mức đồ M: mẫu số tỷ lệ đồ Ở thực địa xác định độ dốc cách đo chênh cao h hai điểm A&B Khi đó: I = tgα = HB − HA S AB (I.2) B X + A l1 Hình I.10 I.2.2 Tính độ cao điểm: Tìm độ cao điểm X (hình I.10) biết độ cao điểm A HA , điểm B HB ba điểm A,X,B thẳng hàng, X nằm khoảng hai điểm A,B Độ cao điểm X tính theo công thức: H X = H A + (H B − H A ) l1 h = H A + l1 = H A + i.l1 M l l I.2.3 Vẽ mặt cắt (I.3) DTMLink (phụ lục 10) Kiemtra.FOR (phụ lục 8) hoàn toàn trùng hợp (Giải thích cột bảng VII.2 [1] Số thứ tự mục so sánh kết tính toán [2] Các đặc trưng so sánh kết tính toán [3] Kết tính toán theo chương trình Trimble DTMLink [4] Kết tính toán theo chương trình Liscad-Plus [5] Kết tính toán theo chương trình Kiemtra.For [6] So sánh kết Trimble DTMLink với Kiemtra.For [7] So sánh kết Liscad-Plus với Kiemtra.For Ở đặc trưng so sánh thứ với Htk =7m số liệu ghi cột 3, 4, tổng hợp khối lượng đào đắp) Bảng VII.2 S TT Đặc trưng so sánh DTMLink [1] [2] Diện tích nằm ngang tam giác [3] Không tính 74 LiscadPlus [4] 570.49m Độ Độ lệch Kiemtra lệch Lisc For DTM ad Link plus [5] [6] [7] 570.51m 0.0 2 số102 có đỉnh 91,92,109 Diện tích bề mặt tam giác 102 Khối lượng đào đắp tam giác 102(đ.v m3) Htk = 4m Htk = 7m Htk = 11m Diện tích nằm ngang vùng (đ.v m2) Diện tích bề mặt vùng Không tính Không tính Không tính 1555.54 m3 -155.93 -2437.90 570.71m 1555.59 m3 -155.94 -2437.98 5619.9m 5618.83 5618.85m 0.05 m2 5627.4m 5627.38 5627.40m 0.00 m2 2 Khối lượng đào đắp vùng 17991.23 17991.17 Htk= 4m 1134.67 1134.67 Htk = 7m Htk = 11m 21340.73 21340.66 75 17991.2 1134.67 21340.7 0.00 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 CHƯƠNG VIII NỘI SUY ĐỘ CAO VIII.1 Một số phương pháp nội suy độ cao Để nội suy độ cao cho điểm dựa sở điểm lân cận biết độ cao dùng nhiều phương pháp giới thiệu tài liệu [1], [2] Một số phương pháp thường dùng Phương pháp trọng số khoảng cách n H j = ∑H i =1 i q i n ∑q i =1 i (VIII.1) qi= 1/di2 ; di2= (xI- xj)2 + (yI- yj)2 Nội suy tuyến tính tam giác (đa thức bậc một) theo (II.1) Nội suy song tuyến (bilinear polynomial) theo (II.8) Nội suy đa thức bậc hai theo (II.3) Nội suy bậc hai bội (biquadratic polynomial) theo (II.9) Nội suy đa thức bậc ba kép rút gọn Hj= a0 + a1x + a2y + a3xy + a4x2+ a5y2+ a6x2y+ a7y2x + a8x2y2 + a9x3 + a10y3 (VIII.2) Theo lý thuyết ta triển khai bậc n số điểm tối thiểu xung quanh điểm j phải số hệ số đa thức Nội suy tuyến tính phương pháp thông dụng Nhiều phần mềm sử dụng phương pháp để lập mô hình số Liscad-plus, Trimble DTMLink Khi tạo lưới tam giác phạm vi tam giác bề mặt địa hình xem tam giác phẳng nghiêng Các phương pháp song tuyến, bậc hai bội, bậc ba dùng phần mềm BIPS, HIFI, SCOP giới thiệu tài liệu [1] Dùng phương pháp nội suy lưu ý bề mặt địa hình phẳng nghiêng, bậc hai, bậc ba v.v phải qua điểm tối thiểu dùng để nội suy Về nguyên tắc xác định hệ số theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất, kết không phù hợp với thực tế Trong trường hợp nội suy tam giác kết lệch nhiều so với quan niệm ban đầu xem bề mặt địa hình phạm vi tam giác lưới TIN phẳng nghiêng Do dùng số lượng điểm vừa đủ để tính hệ số nội suy a0,a1, ,an Một thủ thuật để làm đơn giản việc tính hệ số nội suy đề xuất dùng hệ toạ độ địa phương có gốc nằm trùng với điểm nội suy xét Như cần xác định a0 với xj=0 yj= phương trình (II.1), (II.3), (II.8), (II.9), (VIII.2) trở thành Hj= a0 Việc thay đổi hệ 76 toạ độ không làm thay đổi kết nội suy theo phương pháp trọng số khoảng cách Các phương trình nội suy đa thức viết dạng ma trận sau : x1 y1 x1y1 a0 H1 x2 y2 x2y2 a1 H2 × = (VIII.3) xn yn xnyn an Hn Có thể viết gọn sau : B.A – H = (VIII.4) Từ (VIII.4) suy A = B-1.H Như nói mục đích cần tìm a0 nên cần hàng thứ ma trận nghịch đảo B-1 đạt yêu cầu Nếu có tay chương trình tính hệ số phương trình chuẩn bình sai theo phương pháp số bình phương nhỏ biến đổi sau : Nhân hai vế phương trình (VIII.4) với ma trận chuyển vị BT ta có BT.B.A = BT.H Suy A = (BT.B)-1 BT.H nói cần hàng thứ ma trận (BT.B)-1 để tính a0 VIII.2 Chương trình tính Noisuy.For Để đánh giá kết phương pháp nội suy xây dựng chương trình Noisuy-For ngôn ngữ Fortran 77 Đầu vào file Noisuy.Dat Đầu file Noisuy.In (xem phụ lục 11 12) Trong file Noisuy.Dat đưa dòng văn miêu tả nội dung tính toán, gồm : Số lượng điểm mô hình, số lượng điểm cần nội suy, số lượng ẩn số cao cần tìm, số lượng ẩn nội suy tuyến tính, song tuyến, bậc hai, bậc hai bội, bậc ba Tiếp theo : - Tên toạ độ điểm (x,y,h) dùng nội suy - Tên, toạ độ (x,y) điểm cần nội suy tên điểm dùng nội suy độ cao cho điểm xét Trong file Noisuy.In cho kết sau: - Các nội dung file Noisuy.Dat (để kiểm tra) - Kết nội suy theo phương pháp khác Các chương trình tính toán trước sử dụng phải kiểm tra tính đắn Với mục đích lập mô hình gồm 11 điểm (hình VIII.1) có toạ độ cho bảng VIII.3 nội suy cho ba điểm 77 78 -0.0024 -0.000087 -0.000014 -0.00084 -0.0014 -0.059 -0.018 -0.015 0.469 0.046 28.29 1(h=19), 2(h=17), 3(h=18) nơi đường đồng mức h=19, h=17, h=18 cắt cạnh 17-18 16-18 Kết nội suy cho ba điểm sau: Bảng VIII.1 Tên w.1 w.2 w.3 w.4 w.5 L Bl quad Biqu Cubi a c 18.8 18.66 18.52 18.47 18.40 19.01 18.90 19.02 19.1 19.1 16.76 16.76 16.78 16.90 16.90 17.00 16.9 17.86 18.2 28.2 3.1 18.36 18.02 18.09 18.01 17.90 18.01 17.7 19.32 22.2 28.1 3.2 18.36 18.22 17.92 17.93 17.90 18.01 17.9 18.62 19.1 28.1 2 Với mục đích kiểm tra xét điểm số in ẩn cần tìm a0, a1, a2, , a11 trường hợp nội suy bậc ba dùng tất 11 điểm liệu nêu Trong bảng VIII.2 kết ghi hệ số a0, a1, a2, , a11 nhận Nếu lời giải nội suy bậc ba cho diểm hệ số thay vào phương trình H = a0+ a1x+ a2y+ a3xy+ a4x2+ a5y2+ a6x2y+ a7xy2+ a8x2y2+ a9x3+ a10y3 phaûi thoaû mãn Điều kiểm tra qua bảng VIII.2 ba điểm dùng nội suy 16,17,18 (các điểm lại hệ phương trình cho kết không ghi tiếp vào bảng VIII.2) Bảng VIII.2 Điể a0 a1 a2 a3 A4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 m H dùng nội suy -5 15 -67 21 213 309 451 -97 311 15.7 16 981 -10 -10 102 106 98 103 18.5 17 105 101 98 109 970 0 3 -11 -36 12 114 389 132 39 19.7 18 124 122 Như tính đắn chương trình Noisuy.For kiểm chứng dùng để khảo sát thuật toán nội suy dùng số phần mềm khác Hình VIII.1 Mô hình số Kiểm tra chương trình Noisuy-For Toạ độ điểm mô hình Tên điểm 10 16 17 18 19 26 27 28 29 X 28.00 28.20 48.50 42.80 56.50 43.20 69.20 68.10 76.50 80.00 Y 112.50 98.50 130.50 106.00 105.20 92.50 124.00 103.80 103.80 95.20 79 Baûng VIII.3 H 16.70 16.70 15.70 18.50 19.70 17.40 16.40 18.80 17.95 17.05 92(x) 63.50 91.00 17.10 VIII.3 Xây dựng mô hình đánh giá phương pháp nội suy Để đánh giá phương pháp nội suy xây dựng mô hình vùng đất có đỉnh núi, yên ngựa, sườn núi, đường phân thuỷ, đường tụ thuỷ Mô hình gồm 269 điểm bố trí cách khoảng 10m – mô hình số 3(phụ lục 13) Từ mô hình đọc kết điểm nội suy, mà chúng dùng làm chuẩn để đánh giá phương pháp nội suy thường dùng xây dựng DTM Mô hình số gồm 91 điểm cách khoảng 20m rút từ 269 điểm nói dùng để nội suy nhiều hàm toán học khác (phụ lục 15) Về hình dáng giống với mô hình thứ biểu diễn vùng đất, với mật độ điểm thưa Việc xây dựng mô hình gốc để khảo sát mô hình số có độ xác thấp cần thiết Trong sở lý thuyết sai số [7] biết đại lượng coi số liệu gốc sai số không đáng kể so với đại lượng đo Thường ảnh hưởng sai số gốc vào khoảng 1/3 – 1/5 (hoặc bé hơn) sai số đo Khi thành lập đồ giấy theo phương pháp thông thường đồ 1/500 xem gốc để kiểm tra độ cao đồ 1/1000 nhỏ Theo quy phạm [10] tỷ lệ 1/500 , khoảng cao 0.5m 1.0m khoảng cách điểm mia quy định 20m Trên sở xem mô hình số có điểm cách khoảng 10m làm mô hình số gốc để khảo sát mô hình số mô hình khác VIII.4 Phân tích kết phương pháp nội suy Để đánh giá kết phương pháp nội suy sử dụng chương trình Noisuy-For Chênh lệch kết nội suy so với giá trị đọc từ mô hình sở số sai số trung phương độ cao nội suy trình bày bảng VIII.4 Bảng VIII.4 Điể W1 W2 W3 W4 W5 L Bl Quad Biqu Cubi m a c -0.07 -0.07 -0.07 -0.07 -0.06 -0.02 -0.02 -0.01 +0.0 +0.5 a0 +0.3 +0.3 +0.5 +0.6 +0.8 -0.01 -0.01 -0.01 a1 -0.05 -0.05 -0.07 +0.3 -0.21 a2 -0.21 -0.22 -0.18 -0.17 -0.16 -0.29 -0.29 -0.05 a3 +1.0 +0.4 +0.4 +0.6 +0.5 +0.6 -0.11 -0.11 +0.0 +0.2 a4 0.00 0.00 4 a5 -4.48 80 a6 a7 a8 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 c0 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 +0.1 +0.2 -0.06 -0.19 -0.04 +0.3 +0.2 -0.23 -0.15 -0.53 +0.1 +0.0 -0.21 +0.4 +0.0 -0.06 +0.1 +0.0 +0.1 +0.0 +0.1 -0.27 +0.1 +0.2 +0.1 +0.3 +0.1 -0.13 -0.04 +0.4 +0.2 -0.08 -0.19 -0.49 +0.2 +0.1 +0.0 +0.4 +0.0 -0.17 +0.1 -0.20 +0.1 -0.06 -0.51 -0.28 +0.1 +0.2 +0.1 +0.3 +0.0 -0.02 -0.04 +0.6 +0.3 +0.1 -0.14 -0.39 +0.2 -0.09 -0.09 +0.6 +0.0 +0.0 +0.1 -0.14 +0.3 +0.0 +0.4 -0.23 +0.2 +0.3 +0.5 +0.2 -0.17 -0.03 +0.8 +0.4 +0.0 +0.0 +0.1 +0.5 +0.0 +0.0 +0.8 +0.0 -0.06 +0.1 +0.1 +0.2 -0.12 +0.0 +0.3 +0.6 +0.3 -0.32 -0.02 +0.9 +0.4 -0.03 0.00 +0.2 +0.4 +0.2 +0.2 +1.0 +0.0 -0.06 +0.2 +0.0 +0.1 -0.10 +0.0 -0.05 -0.60 81 -0.45 -0.36 -0.01 -0.07 -0.05 -0.09 -0.05 -0.27 -0.03 +0.0 +0.3 0.00 0.00 -0.08 -0.01 -0.17 -0.16 -0.06 -0.24 -0.08 0.00 0.00 -0.15 -0.10 -0.03 -0.06 -0.03 +0.0 -0.02 0.00 -0.45 -0.36 -0.05 -0.17 -0.05 -0.09 -0.04 -0.20 -0.04 +0.1 +0.4 0.00 0.00 -0.09 -0.04 -0.15 -0.38 -0.08 -0.12 -0.16 -0.06 0.00 -0.13 -0.09 -0.03 -0.07 +0.2 +0.0 -0.03 0.00 -0.04 -0.15 -0.05 -0.12 -0.27 -0.07 -0.06 +0.1 -1.28 +0.3 +0.0 -0.05 +0.1 +0.0 -0.06 +0.0 +0.0 -0.21 -0.39 +0.3 -0.01 +0.0 +0.1 -0.03 -0.15 +0.0 -0.01 -0.11 -0.32 -1.91 -0.15 -0.05 +0.0 +0.1 +0.2 -0.11 -0.25 +0.4 -0.10 +0.6 -1.11 +0.1 -0.11 -0.04 +0.1 -0.05 -0.13 +0.1 +1.4 -0.07 +0.0 +0.6 0.00 +0.1 +0.3 -0.13 -0.29 -0.21 -0.08 +0.0 -0.03 -0.16 -0.15 -0.18 -0.10 -0.05 -0.09 +0.3 +0.0 -0.06 +0.0 -0.13 -0.02 -0.88 -0.12 +0.1 +0.0 +0.1 -0.18 -0.51 +0.0 +3.0 +0.5 +0.1 +0.3 -1.02 3 +4.2 -0.01 -0.26 +1.5 +0.3 -0.44 -0.03 +0.1 +0.3 +0.3 0.00 -0.07 +0.1 +0.0 -7.21 +0.0 -0.47 -4.37 +0.0 -0.08 +0.4 0.00 +0.0 +0.1 +0.3 +0.2 +0.0 +0.0 +0.0 +0.1 16 18 21 21 30 24 18 n1(+) 20 20 18 15 30 29 15 12 18 n2(-) 16 x +0.0 +0.0 +0.1 +0.2 +0.2 -0.07 -0.07 +0.0 -0.25 -0.03 +6.5 +6.7 +0.4 +0.9 1 Σv+ +5.8 Σv+3.8 +4.0 +6.0 +7.5 +7.8 -7.92 -3.05 -3.36 ME RMS -2.49 -3.46 -1.95 -0.92 -1.63 0.10 0.12 -4.11 14.45 0.41 E 0.18 0.21 0.22 0.24 0.26 0.15 0.18 0.27 0.56 0.99 S 0.23 0.26 0.29 0.34 0.38 0.15 0.16 0.78 1.51 1.00 vmax 0.22 0.26 0.27 0.28 0.34 -0.45 +0.4 0.78 1.48 -4.48 +4.2 -7.21 -0.53 -0.49 +0.6 +0.8 +1.0 1 Ghi - Cột W1 chênh lệch kết nội suy tính trung bình trọng số theo điểm gần so với kết đọc từ mô hình sở - Cột W2 chênh lệch kết nội suy tính trung bình trọng số theo điểm gần so với kết đọc từ mô hình sở -0.12 -0.16 +0.0 +0.0 7+0 46 -0.15 -0.04 0.00 -0.24 -0.35 -0.01 -0.07 +0.3 0.00 -0.35 +0.0 +0.3 -0.39 +0.0 -0.04 +0.0 +0.2 +0.2 -0.15 +0.1 82 - Coät W3 chênh lệch kết nội suy tính trung bình trọng số theo điểm gần so với kết đọc từ mô hình sở - Cột W4 chênh lệch kết nội suy tính trung bình trọng số theo điểm gần so với kết đọc từ mô hình sở - Cột W5 chênh lệch kết nội suy tính trung bình trọng số theo 11 điểm gần so với kết đọc từ mô hình sở - Cột L chênh lệch kết nội suy tuyến tính theo điểm (linear) so với kết đọc từ mô hình sở (sự lệch mô hình số số 4) - Cột Bl chênh lệch kết nội suy song tuyến theo điểm (bilinear) so với kết đọc từ mô hình sở - Cột quad chênh lệch kết nội suy bậc hai theo điểm (quadratic) so với kết đọc từ mô hình sở - Cột biqua chênh lệch kết nội suy bậc hai bội theo điểm (biquadratic) so với kết đọc từ mô hình sở - Cột cub chênh lệch kết nội suy bậc ba theo 11 điểm (cubic) so với kết đọc từ mô hình sở Phần thứ hai bảng số thống kê sau : - n1 : số độ lệch mang dấu + - n2 : số độ lệch mang dấu - x : trung bình đại số - Σv+ : tổng độ lệch có dấu dương - Σv- : tổng độ lệch có dấu âm - ME : sai số trung bình tính theo (V.2) - RMSE : sai số trung phương tính theo (V.3) - S : độ lệch chuẩn tính theo (V.4) - vmax : độ lệch có giá trị lớn Mô hình số xây dựng từ 91 điểm nói có độ dốc địa hình 300 (để dễ hình dung địa hình khu vực có in hình ảnh ba chiều trang sau) Mật độ điểm theo quy phạm vùng thoải phù hợp cho việc thành lập đồ 1/1000, địa hình khu vực dốc phù hợp cho việc thành lập đồ 1/5000 với khoảng cao đường đồng mức 5m Đây hình ảnh ba chiều mô hình số khu vực Thái nguyên 84 (Gồm 423 điểm đo GPS) Hình VIII.2 Để đánh giá độ xác DTM rút lấy 27 điểm từ tập liệu 450 điểm nói nằm rải rác mô hình vị trí chân núi, sườn dốc, đỉnh núi Những điểm không tham gia xây dựng mô hình mà dùng làm sở để đánh giá kết nội suy từ mô hình TIN Điều hoàn toàn giống động tác sau thành lập đồ giấy kiểm tra thực địa Vai trò điểm kiểm tra thực địa 27 điểm rút từ tập liệu ban đầu Mô hình DTM dạng TIN xây dựng phần mềm Trimble DTMLink Từ mô hình đọc độ cao 27 điểm nằm tập liệu không tham gia xây dựng mô hình Kết so sánh độ cao ghi bảng VIII.5 Bảng VIII.5 Tên điểm 481 525 528 X(m) 250.3400 242.8900 243.5600 Y(m) 80.4200 227.5000 239.0200 H(m) 29.2900 41.7700 46.2800 85 H từ DTM 29.69 41.32 47.26 Độ lệch +0.40 -0.45 +0.98 535 331.1200 547 315.5800 575 202.7100 585 205.2100 590 250.0700 596 221.2900 620 248.5800 626 215.8400 628 249.7600 648 303.2400 652 279.7800 659 249.0100 681 314.0400 688 245.3200 712 217.2500 737 208.2000 754 253.8800 760 299.5100 763 244.3000 773 217.6500 791 202.2200 803 249.7700 832 230.2200 840 219.1300 Sai số trung phương xác 2.10m 133.7000 15.3400 15.73 143.0600 14.7500 13.81 74.3800 30.9400 30.28 61.6300 32.8100 33.61 100.5600 37.2700 31.05 117.0400 40.4200 39.81 119.5200 35.8100 37.33 131.8200 34.3200 35.34 141.4600 34.3500 35.92 188.1900 23.4900 23.61 201.5300 26.0900 27.26 183.5600 25.6700 26.19 172.5500 15.2100 16.15 192.8000 28.4100 26.39 182.4000 38.7300 38.04 211.6800 35.8300 38.22 217.5700 33.5100 35.00 148.4300 12.7100 12.87 211.8700 28.9100 30.73 198.7800 29.5200 29.31 226.5700 47.3800 48.90 161.0200 44.2000 38.34 26.9400 5.7400 5.59 34.9800 12.3000 15.56 định độ cao từ DTM tính theo (V.3) : +0.39 -0.94 -0.66 +0.80 -6.22 -0.61 +1.52 +1.02 +1.57 +0.12 +1.11 +0.52 +0.94 -2.02 -0.69 +2.39 +1.49 +0.16 +1.83 -0.21 +1.52 -5.86 -0.15 +3.26 mh = Theo “Sổ tay trắc địa – – NXB Nhedra Moskva” trang 211, “Quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1/500,1/1000,1/2000,1/5000 – 96 TCN 43-90 - Cục đo đạc đồ nhà nước” trang 11, độ xác biểu diễn địa hình đồ góc nghiêng địa hình >60 với khoảng cao 5m 2.5m Còn theo tiêu chuẩn đồ Đức mh = (0.4+5tgα) = (0.4+5tg300) = 3.3m Như với kết cho thấy độ xác độ cao DTM thoả mãn yêu cầu quy phạm Vì địa hình dốc số điểm rút từ tập liệu nằm điểm đặc trưng địa hình làm cho độ lệch có giá trị lớn ảnh hưởng tới giá trị sai số Nếu dùng 450 điểm để xây dựng mô hình sau thực địa kiểm tra đánh giá cho 86 kết chắn cho thấy độ xác cao Vì khu vực lấy mẫu xa nên không thực điều 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO G Petrie and T.J.M Kennie (biên tập) , Terrain modelling in surveying and civil engineering – McGraw-Hill,Inc 1991 Graham D Lodwick, Digital terrain modelling – University of N.S.W Sydney, Australia 1980 Photogammetric engineering & remote sensing – Volume 67 , number April 2001 Trimble Geomatics Office DTMLink User Guide 2001 công nghệ đo vẽ đồ sử dụng phần mềm SDR – Trung tâm phát triển công nghệ Tổng cục Địa – Hà nội 11/1995 Robert Sedgewick, Cẩm nang thuật toán – NXB Khoa học kỹ thuật 1998 Đào Xuân Lộc, Cơ sở lý thuyết xử lý số liệu đo đạc –NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 2001 Trần Trọng Đức, Giáo trình hệ thống thông tin địa lý –ĐHBK Tp.HCM 2001 Sổ tay trắc địa NXB Nhedra Moskva 1985 10 Quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1/500,1/1000,1/2000,1/5000 96 TCN 43-90 11 Đỗ Công Khanh, Giải tích nhiều biến – TP Hồ Chí Minh 2000 12 Tài liệu hướng dẫn phần mềm Liscad-Plus (modul SEE 4.1) hãng Leica 13 Nguyễn Thế Thận- Nguyễn Thạc Dũng, Trắc địa cà đồ kỹ thuật số – NXB Giáo dục 1999 14 Nguyễn Thế Thận, Cơ sở hệ thống thông tin địa lý GIS – NXB Khoa học kỹ thuật 1999 15 P.J.J Desmet, Effects of interpolation errors on the analysis of DEMs – Laboratory for Experimental Geomorphology, Catholic University of Leuven, Belgium 1996 88 ... CHƯƠNG III CÁC MÔ HÌNH SỐ ĐỊA HÌNH XÂY DỰNG TRÊN CƠ SỞ LƯỚI TAM GIÁC KHÔNG ĐỀU (TIN) III.1 Lưới tam giác Delaunay xây dựng theo thuật toán vùng Thiessen Đi với lưới tam giác Delaunay đa giác Thiessen... điểm Mô hình lưới điểm mô hình số độ cao dựa tập hợp điểm độ cao Có hai loại mô hình thông dụng, ma trân độ cao lưới tam giác ƒ Mô hình ma trận độ cao 19 Mô hình ma trận độ cao mô hình số độ... (II.10) ƒ Mô hình lưới tam giác( Triangular Irregular Net work-TIN) Phương pháp dùng ngày tăng mô hình hóa địa hình Mô hình tạo thành từ mạng lưới tam giác liên thông với nhau, không cắt nhau, không