Đề tài “quy trình công nghệ hiện chỉnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1 25 000 bằng ảnh vệ tinh SPOT 5”

Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh Lời nói đầu Công nghệ chỉnh đồ địa hình ảnh hàng không đà v trở thành công nghƯ trun thèng ë ViƯt Nam cịng nh­ trªn nhiỊu quốc gia khác giới Từ trước đến sử dụng ảnh hàng không làm nguồn tư liệu ảnh hàng không đà đáp ứng yêu cầu độ xác thành lập đồ Nhưng với đòi hỏi thực tế sử dụng ảnh hàng không cho mục đích thành lập chỉnh đồ đà có nhiều hạn chế tính thời ảnh Trong năm gần với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ đặc biệt khoa học vũ trụ việc ứng dụng công nghệ chỉnh đồ địa hình ảnh vệ tinh ngày rộng rÃi đà phát huy hiệu lớn việc làm nội dung đồ Tuy nhiên, lĩnh vực chỉnh đồ thực tiễn sản xuất nhiều vướng mắc vấn đề đa dạng tài liệu đồ gốc có, vấn đề việc lựa chọn quy trình công nghệ để ¸p dơng cho phï hỵp víi ng­êi, m¸y mãc trang bị, phần mềmThực tế sản phẩm chỉnh đồ đà đưa vào sử dụng, song số lượng chưa nhiều, chưa đáp ứng nhu cầu tất lĩnh vực Vì đòi hỏi phải đưa quy trình công nghệ để chỉnh đồ địa hình thời gian ngắn đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật Để giải tính cấp thiết em đà tham gia nghiên cứu đề tài: Quy trình công nghệ chỉnh đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 ảnh vệ tinh SPOT-5 Nội dung đề tài trình bày bốn chương: Chương 1: Bản đồ địa hình phương pháp chỉnh đồ địa hình Chương 2: Tư liệu viễn thám khả ứng dụng công tác chỉnh đồ địa hình SV: Nguyễn Thị Thắm -1- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh Chương 3: Quy trình công nghệ chỉnh đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 ảnh vệ tinh SPOT-5 Chương 4: Kết thực nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 để chỉnh đồ địa hình Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp với hướng dẫn tận tình thầy giáo Ths Trần Trung Anh giúp đỡ thầy, cô giáo khoa Trắc địa, môn Đo ảnh Viễn thám, anh chị cán Phòng Bản đồ, Trung tâm thành lập chỉnh đồ sở - Trung tâm Viễn thám với nỗ lực thân, em đà hoàn thành đồ án Mặc dù đà cố gắng nhiều kiến thức chuyên môn hạn chế, thời gian nghiên cứu đề tài có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo thầy cô giáo, anh chị cán kỹ thuật bạn đồng nghiệp để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng năm 2008 Sinh viên thực Nguyễn Thị Thắm SV: Nguyễn Thị Thắm -2- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh chương đồ địa hình phương pháp chỉnh đồ địa hình 1.1 Khái niệm đồ địa hình 1.1.1 Khái niệm Bản đồ địa hình (BĐĐH) hình ảnh thu nhỏ khái quát hoá phần hay toàn bề mặt trái đất lên mặt phẳng theo phép chiếu ®Þnh (phÐp chiÕu ®ång gãc, phÐp chiÕu ®ång diƯn tÝch, phép chiếu đồng khoảng cách) hệ thống toạ ®é, ®é cao biĨu thÞ b»ng hƯ thèng kÝ hiƯu phản ánh phân bố, trạng thái mối quan hệ tương quan định yếu tố địa lý tự nhiên kinh tế xà hội với độ xác mức độ chi tiết phù hợp với tỷ lệ đồ cần thành lập Nó phản ánh yếu tố nội dung thuỷ hệ, điểm dân cư, mạng lưới giao thông, dáng đất, lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng ranh giới hành Hiện BĐĐH lưu trữ thành lập với hai dạng BĐĐH giấy BĐĐH gốc dạng số: + BĐĐH giấy đồ truyền thống, thông tin thể lưu trữ toàn giấy dựa hệ thống ký hiệu ghi BĐĐH giấy cho ta thông tin rõ ràng, trực quan, dễ sử dụng cho nhiều đối tượng Ngày BĐĐH giấy sản phẩm in ấn từ đồ địa hình dạng số + BĐĐH gốc dạng số có nội dung lưu trữ dạng số theo lớp thông tin máy tính Các thông tin không gian lưu trữ dạng toạ độ (x,y), thông tin thuộc tính mà hoá lưu trữ dạng bảng tính Bản đồ số địa hình hình thành sở hai yếu tố công nghệ thông tin là: thiết bị phần cứng phần mềm máy tính BĐĐH dạng số giúp cho công tác quản lý, khai thác cập nhật thông tin địa hình dễ dàng hơn, cho phép người làm công tác quy hoạch, thiết kế thực trực tiếp máy tính cách xác nhanh chóng SV: Nguyễn Thị Thắm -3- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh 1.1.2 ý nghĩa mục đích sử dụng đồ địa hình BĐĐH nói chung có ý nghĩa đồ hoạ bề mặt trái đất, cho ta khả nhận thức bề mặt nhìn bao quát, tổng quát, đọc chi tiết đo đếm xác Dựa vào BĐĐH nhanh chóng xác định toạ độ, độ cao điểm mặt đất, khoảng cách phương hướng hai điểm, chu vi, diện tích khối lượng vùng, hàng loạt thông số khác với độ xác phù hợp với tỷ lệ đồ BĐĐH có vai trò quan trọng ngành khoa học kỹ thuật công tác quản lý quy hoạch bao gồm: xây dựng công nghiệp, lượng, giao thông công trình khác BĐĐH có nhiều tỷ lệ loại tỷ lệ ta lại sử dụng với mục đích khác nhau: + Các BĐĐH tỷ lệ 1:500, 1:1.000, 1:2.000 1:5.000 (BĐĐH tỷ lệ lớn) thường dùng để thiết kế mặt thành phố, điểm dân cư, tuyến đường giao thông, thuỷ lợi; để lập thiết kế kỹ thuật tuyến đập thuỷ điện; dùng để tiến hành công tác thăm dò chi tiết tính toán trữ lượng khoáng sản có ích, dùng công tác quy hoạch cải tạo ruộng đồng dùng để tính toán khối lượng đào đắp, lập mô hình huấn luyện quân + Các BĐĐH tỷ lệ 1:10.000 1:25.000 (BĐĐH tỷ lệ trung bình) thường dùng công tác quy hoạch ruộng đất làm sở để đo vẽ thổ nhưỡng, thực vật; dùng để thiết kế sơ công trình thủy nông, dùng công tác quản lý ruộng đất, dùng để chọn nơi xây dựng trạm thủy điện, dùng công tác thăm dò địa chất, dùng để chọn tuyến đường sắt đường ôtô, dùng công tác quy hoạch cải tạo riêng, dùng để khảo sát phương án xây dựng thành phố, + Các BĐĐH tỷ lệ 1:50.000 1:100.000 (BĐĐH tỷ lệ nhỏ) thường sử dụng nhiều ngành kinh tế quốc dân Chúng thường có tác dụng sau: dùng công tác quy hoạch tổ chức vùng kinh tế, dùng để chọn sơ tuyến đường sắt, đường ôtô kênh đào giao thông; dùng để nghiên cứu vùng mặt địa chất, thủy văn, Bản đồ tỷ lệ 1:100.000 sở địa lý để thành lập đồ chuyên đề đồ địa chất, đồ thổ SV: Nguyễn Thị Thắm -4- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh nhưỡng số đồ khác đồ thiết kế bay chụp chụp ảnh hàng không Như vậy, với mục đích sử dụng BĐĐH nêu lại đưa yêu cầu riêng tỷ lệ, độ xác nội dung BĐĐH Khi thành lập BĐĐH phải đảm bảo: đồ phải rõ ràng, dễ đọc, cho phép định hướng nhanh chóng thực địa Bên cạnh phải bảo đảm yếu tố biểu thị đồ cần phải đầy đủ, xác Mức độ tỉ mỉ nội dung đồ cần phải phù hợp với tỷ lệ thành lập, mục đích sử dụng đặc điểm khu vực đo vẽ 1.2 Cơ sở toán học đồ địa hình BĐĐH thành lập sở toán học định, sở toán học đồ địa hình bao gồm yếu tố: tỷ lệ, phép chiếu, phân mảnh, hệ thống toạ độ, điểm khống chế trắc địa BĐĐH 1.2.1 Tỷ lệ đồ Tỷ lệ đồ xác định mức độ thu nhỏ bề mặt Trái đất biểu thị lên đồ, tỷ lệ đồ tỷ số chiều dài đoạn thẳng đồ chiều dài thực thực địa Có phương pháp thể tỷ lƯ : - Tû lƯ sè: ThĨ hiƯn b»ng mét phân số mà tử số mẫu số số cho thấy mức độ thu nhỏ bề mặt trái đất, tỷ lệ thường viết dạng 1:1000 1/1000 - Tỷ lệ chữ: Nêu rõ đơn vị chiều dài đồ tương ứng với khoảng cách thực địa, tỷ lệ ghi là: 1cm đồ tương ứng với giá trị định theo tỷ lệ - Thước tỷ lệ: Là hình vẽ dùng để đo đồ in, đo khoảng cách, độ chênh cao đồ 1.2.2 Cơ sở lưới chiếu BĐĐH thành lập theo phép chiếu UTM (phép chiếu hình trụ ngang đồng gãc) Elipxoid quy chiÕu quèc gia lµ Elipxoid WGS-84 toµn cầu xác định (định vị) phù hợp với lÃnh thổ Việt Nam sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thủy chuẩn phân bố lÃnh thổ Trong SV: Nguyễn Thị Thắm -5- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh Elipxoid WGS-84 có kích th­íc: - B¸n trơc lín : a = 6378137.0 m - §é dĐt :  = 1: 298.257223563 - Tèc ®é quay quanh trôc: w = 729115.10-11 radian/s Kinh tuyÕn gốc (00) quy ước kinh tuyến qua đài thiên văn Greenuyt Điểm gốc hệ tọa độ mặt phẳng có X = km, Y = 500 km (chun trơc Y vỊ phÝa T©y 500 km so víi kinh tun trơc cđa mói chiÕu) §iĨm gèc cđa hệ độ cao điểm độ cao Hòn Dấu - Hải Phòng Điểm gốc tọa độ quốc gia: Điểm N00 đặt Viện Nghiên Cứu Địa Chính Các công thức thông số tính chuyển hệ tọa độ phẳng cña phÐp chiÕu Gauss-Kruger sang UTM: XUTM = K0.XG YUTM = K0.(YG -500.000) + 500.000 UTM = G MUTM = K0.MG Trong ®ã: K0 = 0.9996 dïng cho mói chiÕu 60 K0 = 0.9999 dïng cho mói chiÕu 30 XUTM,YUTM tọa phẳng lưới chiếu UTM XG, YG tọa độ phẳng lưới chiếu Gauss-Kruger UTM, G gãc lƯch kinh tun t­¬ng øng cđa l­íi chiÕu UTM vµ l­íi chiÕu Gauss-Kruger MUTM, MG lµ tû lƯ biÕn dạng chiều dài tương ứng lưới chiếu UTM Gauss-Kruger 1.2.3 Chia mảnh đánh số hiệu đồ địa hình Việc chia mảnh, đặt phiên hiệu tên mảnh BĐĐH thực theo thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng năm 2001 Tổng cục địa Bộ Tài nguyên Môi trường Hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia VN- 2000 SV: Nguyễn Thị Thắm -6- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 nằm hệ thống đồ địa hình Việt Nam nên phân mảnh đánh số hiệu quy định cụ thể sau: Mỗi mảnh đồ tỷ lệ 1:50.000 chia thành mảnh đồ tỷ lệ 1:25.000, mảnh có kích th­íc 7’30”  7’30”, ký hiƯu b»ng a, b, c, d theo thứ tự từ trái sang phải, từ xuống Hệ thống UTM quốc tế không phân chia mảnh đồ tỷ lệ 1:25.000 lớn Phiên hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1:25.000 gồm phiên hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1:50.000 chứa mảnh đồ tỷ lệ 1:25.000 đó, gạch nối sau ký hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1:25.000 mảnh đồ tỷ lệ 1:50.000 Ví dụ mảnh ®å tû lƯ 1:25.000 cã phiªn hiƯu F-48-68-D-d Li chiÕu UTM mói o Li chiÕu UTM mói 7'30'' 15' a o b F-48-68-D-d-2 (mói o ) 15' c d 7'30'' F -48-68-D-d 1: 25 000 F-48-68-D 1: 50.000 F-48-68-D-d 1: 25.000 H×nh 1.1: Sơ đồ phân mảnh đặt phiên hiệu đồ địa hình 1.3 Nội dung đồ địa hình Trên mặt đất có nhiều yếu tố địa hình địa vật lớn biểu thị nguyên vẹn đồ, đồng thời có yếu tố nhỏ quan trọng mà biểu thị tỷ lệ đồ cần thành lập Ngoài có nhiều yếu tố hình dạng giống chất khác nhau; ngược lại có nhiều yếu tố với chất giống hình dạng khác Vì vậy, để thể tất yếu tố địa vật bề mặt Trái đất lên đồ cần phải dùng hệ thống ký hiệu đồ để biểu thị Các yếu tố nội dung BĐĐH biểu SV: Nguyễn Thị Thắm -7- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh thị theo quy định ký hiệu đồ địa hình tỷ lệ tương ứng Các yếu tố nội dung phải thể BĐĐH gồm: 1.3.1 Các yếu tố sở toán học Các yếu tố sở toán học phải thể đồ gốc dạng số bao gồm: khung mảnh đồ yếu tố trình bày khung (trừ phần giải thích ký hiệu); lưới kilômét (bao gồm lưới kilômét múi kề cận mảnh đồ nằm độ phủ hai múi); lưới kinh, vĩ độ; điểm toạ độ độ cao quốc gia tồn thực địa; điểm toạ độ độ cao chuyên dụng sử dụng thành lập đồ Trên đồ gốc dạng số, vị trí điểm góc khung, độ dài cạnh khung, đường chéo khung đồ sai số so với giá trị lý thuyết Vị trí điểm tọa độ quốc gia sai số so với giá trị tọa độ gốc Khi biểu thị độ cao điểm khống chế trắc địa trừ trường hợp điểm nằm vật kiến trúc, tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000 chênh cao thực tế mặt đất mặt mốc vượt 0,3 m phải biểu thị độ cao mặt đất, độ cao mặt mốc ghi xác đến 0,1 m 1.3.2 Thuỷ hệ đối tượng liên quan Các yếu tố phải thể BĐĐH bao gồm biển, đảo, hồ, ao, loại bÃi ven bờ; sông, ngòi, suối, mương, máng, kênh rạch; mạch nước khoáng thiên nhiên, giếng nước đối tượng khác có liên quan Các sông, suối có chiều dài đồ lớn cm; kênh, mương có độ rộng thực tế từ m trở lên chiều dài đồ lớn cm phải thể Khi sông, suối, kênh mương đồ có độ rộng từ 0,5 mm trở lên phải biểu thị hai nét, 0,5 mm biểu thÞ b»ng mét nÐt theo h­íng dÉn cđa ký hiƯu tương ứng Những sông, suối, kênh mương có chiều dài ngắn quy định có ý nghĩa đặc biệt quan trọng phải thể Các ao, hồ có diện tích đồ từ mm2 trở lên tỷ lệ 1:10.000 1:25.000 mm2 trở lên tỷ lệ 1:50.000 phải biểu thị vùng nước, dân cư thưa thớt, ao, hồ, giếng nước phải thể đầy đủ Đối với vùng có mật độ ao, hồ dày đặc lựa chọn để biểu thị theo nguyên tắc ưu tiên đối tượng có ý nghĩa quan trọng kinh SV: Nguyễn Thị Thắm -8- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh tế, văn hóa, xà hội vùng dân cư có ý nghĩa định hướng Đối với sông, hồ bờ biển, đường mép nước cách đường bờ đồ từ 0,3 mm trở lên phải biểu thị đường bờ đường mép nước Các loại sông suối có nước theo mùa khô cạn; đoạn sông suối khó xác định xác, đoạn sông suối tích, chảy ngầm phân biệt để biểu thị theo quy định ký hiệu Hướng dòng chảy đoạn sông, suối, kênh rạch có ảnh hưởng thuỷ triều sông, suối, kênh rạch khó nhận biết hướng dòng chảy phạm vi mảnh đồ phải thể Các loại bờ, bÃi, đê, đập đối tượng liên quan khác thđy hƯ biĨu thÞ theo h­íng dÉn cđa ký hiƯu 1.3.3 Địa hình Địa hình thể ®å b»ng ®­êng b×nh ®é, h­íng chØ dèc, ®iĨm ghi độ cao ký hiệu khác; khoảng cao đường bình độ phụ thuộc vào độ dốc địa hình tỷ lệ đồ địa hình Trên mảnh đồ thể địa hình khoảng cao bản, khoảng cao không mô tả hết dáng địa hình sử dụng thêm đường bình độ nửa khoảng cao Trường hợp phải biểu thị chi tiết cá biệt dáng đất phải dùng đường bình độ phụ có độ cao thích hợp Các điểm ghi độ cao phải chọn vào vị trí đặc trưng địa đỉnh núi, đỉnh đồi, yên ngựa, điểm thấp thung lũng, đáy hố nơi giao đường giao thông, nơi hội tụ sông, suối Các dạng đặc biệt dáng đất gồm khe rÃnh xói mòn, sườn dốc ®øng, s­ên ®Êt sôt, ®øt gÉy, s­ên sôt lë, s­ên đất trượt, vách đá, vùng núi đá, lũy đá, đá độc lập, dòng đá sỏi, bÃi đá, miệng núi lửa, cửa hang động, địa hình castơ, gò đống, loại hố, địa hình bậc thang, bÃi cát, đầm lầy biểu thị theo quy định ký hiệu 1.3.4 Đường giao thông đối tượng liên quan Phải thể yếu tố như: loại đường sắt, đường ôtô, đường đất lớn, đường đất nhỏ, đường mòn, đường hàng không, đường giao thông thuỷvà đối tượng liên quan đến yếu tố giao thông ga tàu, bến xe, sân bay, bến cảng, cầu, cống, phà, đèo, hầm SV: Nguyễn Thị Thắm -9- Lớp: Trắc địa B - K48 Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh Hệ thống giao thông vùng dân cư tùy tr­êng hỵp thĨ cã thĨ lùa chän lÊy bá phải bảo đảm thể đặc trưng chung vùng tính hệ thống mạng lưới giao thông Trên BĐĐH mạng lưới đường xá thể tỉ mỉ khả giao thông trạng thái đường Mạng lưới đường xá thể chi tiết khái quát tuỳ thuộc vào tỷ lệ đồ 1.3.5 Dân cư đối tượng kinh tế, văn hoá, xà hội Các điểm dân cư yếu tố quan trọng BĐĐH, đồ có loại dân cư sau đây: điểm dân cư đô thị (thành phố, thị xÃ, thị trấn), điểm dân cư nông thôn (làng, xóm, bản) điểm dân cư nông thôn có kiến trúc kiểu đô thị (thị tứ, khu tập thể, quan, khu công nghiệp) Các điểm dân cư biểu thị ký hiệu nhà độc lập, làng, khối nhà Đồ hình vùng dân cư nhà vùng dân c­ thĨ hiƯn theo h­íng dÉn cđa ký hiƯu §èi với vùng dân cư nông thôn phải thể thực phủ độ che phủ tán lớn 20% Các mảng thực vật, ô đất trống, ô đất canh tác khu dân cư có diện tích đồ từ mm2 trở lên phải thể Tên gọi vùng dân cư tên thức quy định văn quy phạm pháp luật Trường hợp văn quy phạm pháp luật chưa quy định thực theo văn quản lý hành UBND cấp có thẩm quyền Trên đồ phải xác định biểu thị số hộ đơn vị hành cấp xà Các đối tượng kinh tế, văn hoá, xà hội thể theo quy định sau: a) Các đối tượng kinh tế, văn hoá, xà hội có đồ hình vẽ theo tỷ lệ đồ phải thể đầy đủ b) Các đối tượng không vẽ theo tỷ lệ đồ chọn lọc để biểu thị, ưu tiên ®èi t­ỵng cã ý nghÜa quan träng vỊ kinh tÕ, văn hóa, lịch sử vùng dân cư có ý nghĩa định hướng c) Ghi tên gọi đối tượng có tên độ dung nạp đồ cho phép SV: Nguyễn Thị Thắm - 10 - Lớp: Trắc địa B - K48 ... mảnh đồ tỷ lệ 1: 25. 000 lớn Phiên hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1: 25. 000 gồm phiên hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1: 50 .000 chứa mảnh đồ tỷ lệ 1: 25. 000 đó, gạch nối sau ký hiệu mảnh đồ tỷ lệ 1: 25. 000 mảnh đồ tỷ lệ 1: 50 .000. .. địa ảnh Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25. 000 nằm hệ thống đồ địa hình Việt Nam nên phân mảnh đánh số hiệu quy định cụ thể sau: Mỗi mảnh đồ tỷ lệ 1: 50 .000 chia thành mảnh đồ tỷ lệ 1: 25. 000, mảnh có kích... án tốt nghiệp Chuyên ngành Trắc địa ảnh chương đồ địa hình phương pháp chỉnh đồ địa hình 1. 1 Khái niệm đồ địa hình 1. 1 .1 Khái niệm Bản đồ địa hình (BĐĐH) hình ảnh thu nhỏ khái quát hoá phần hay