Đề tài “ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1 10000 bằng công nghệ đo ảnh số có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh “

Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám Mở đầu Từng ngày, Trái đất chứng kiến phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Những phát minh mới, công cụ đại lần lựơt đời thay cho công cụ lạc hậu Tất nhằm phục vụ người, giải phóng người khỏi lao động nặng nhọc đồng thời nâng cao suất lao động, hạ giá thành sản phẩm Hoà với phát triển mạnh mẽ nhà trắc địa đà tìm tòi cho đời phương pháp ,những máy móc thiết bị đại nhằm phục vụ cho công tác đo đạc hiệu , qua giải phóng cho người khỏi lao động khó nhọc Sự đời phát triển mạnh mẽ công nghệ đo ảnh số thành lập đồ phát minh Việc sử dụng ảnh hàng không thành lập đồ nói chung đồ địa hình nói riêng đà trở nên phổ biến, đồng thời đà phần đáp ứng nhu cầu thành lập đồ xà hội Nhưng công tác đoán đọc điều vẽ phòng việc xác định đối tượng ảnh hàng không chưa hoàn thiện nguồn thông tin hạn chế, ảnh hàng không ảnh toàn sắc công tác đoán đọc, điều vẽ trời chiếm nhiều thời gian Hơn với khu vực tư liệu trắc địa đồ không có, có không đủ cho nhu cầu thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn, việc thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn ảnh hàng sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh hướng phù hợp Xuất phát từ ý tưởng đà thực đồ án với tên đề tài: Thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 công nghệ đo ảnh số có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Nội dung đề tài trình bày bốn chương: Chương 1.Bản đồ địa hình phương pháp thành lập đồ địa hình Chương Cơ sở lý thuyết công nghệ thành lập đồ địa hình phương pháp đo ảnh số Sinh viên: Vũ Văn Cường -1- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám Chương Quy trình công nghệ thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 phương pháp đo ảnh số có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Chương Thực nghiệm thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 khu vực lòng hồ công trình thuỷ điện Để hoàn thành nhiệm vụ đề tài, thân em không ngừng học tập, tìm hiểu công nghệ mới, tham khảo nhiều tài liệu thực tập tham quan nhiều đơn vị sản xuất Trong qua trình thực hiện, em đà nhận nhiều giúp đỡ quí báu có hiệu cán kỹ thuật đơn vị sản xuất, thầy cô giáo khoa Trắc địa Qua cho xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo môn Đo ảnh Viễn thám thầy cô khoa Trắc địa, đặc biệt cho em gửi lời biết ơn tới thầy giáo TS.Trần Đình Trí - người đà hướng dẫn, bảo tận tình em suốt thời gian thực đồ án Mặc dù đà có nhiều cố gắng kiến thức chuyên môn hạn chế, thời gian nghiên cứu thực đề tài có hạn nên nội dung đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận bảo thầy cô giáo, anh chị cán kỹ thuật bạn đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng / 2008 Sinh viên Vũ Văn Cường Sinh viên: Vũ Văn Cường -2- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám Chương Bản đồ phương pháp thành lập ®å 1.1 Kh¸i niƯm chung 1.1.1 Kh¸i niƯm vỊ Bản đồ Bản đồ hình ảnh thu nhỏ thực tế địa lý ký hiệu hoá thể yếu tố đặc điểm cách có chọn lọc Bản đồ hình ảnh thu nhỏ khái quát hoá phần bề mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu hình đồ với nguyên tắc biên tập khoa học Bản đồ địa hình loại đồ thể khu vực bề mặt trái đất đồ thể thành phần thiên nhiên kết hoạt động người mà mắt ta cảm nhận Trên đồ phụ thuộc vào tỷ lệ, đối tượng có bề mặt đất chọn lọc biểu diễn, đối tượng chứa đựng lượng thông tin phụ thuộc vào không gian, thời gian mục đích sử dụng: - Tính không gian xác định khu vực tiến hành đo vẽ thành lập đồ - Tính thời gian ghi nhận đồ trạng bề mặt trái đất thời điểm tiến hành đo vẽ - Mục đích sử dụng chi phối nội dung độ xác thành lập đồ * Mục đích sử dụng BĐĐH Bản đồ địa hình có vai trò quan träng khoa häc vµ thùc tiƠn bao gåm: xây dựng công nghiệp, dân dụng, lượng, giao thông công trình khác Bản đồ có nhiều tỷ lệ, ứng với loại tỷ lệ lại có mục đích sử dụng khác - Bản ®å tû lƯ lín : th­êng ®­ỵc sư dơng ®Ĩ thiết kế mặt xây dựng công trình xây dựng, thành phố, điểm dân cư, để lập thiết kế kỹ thuật xí nghiệp công nghiệp trạm phát điện, dùng để tiến hành thăm dò tìm kiếm, thăm dò tính toán trữ lượng khoáng sản, dùng công tác quy hoạch cải tạo đồng ruộng - Bản đồ tỷ lệ trung bình; dùng công tác quy hoạch ruộng đất làm sở để đo vẽ thổ nhưỡng, thực vật, thiết kế công trình thuỷ nông, dùng để chọn tuyến đường giao thông, để khảo sát phương án xây dựng thành phố Sinh viên: Vũ Văn Cường -3- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám - Bản đồ tỷ lệ nhỏ; dùng quy hoạch tổ chức vùng kinh tế, để chọn tuyến đường sắt, đường ôtô kênh đào giao thông 1.1.2 Cơ sở toán học đồ địa hình Cơ sở toán học BĐĐH nhằm đảm bảo độ xác đồ, đáp ứng yêu cầu sử dụng, đồng thời ghép nhiều mảnh đồ lại với mà giữ tính quán Cơ sở trắc địa Cơ sở trắc địa đồ đặc trưng Elipxoid trái đất hệ thống mạng lưới khống chế trắc địa * Hiện đồ địa hình Việt Nam thành lập hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia VN 2000 với thông số sau: - Elipxoid quy chiếu quốc gia Elipxoid WGS-84 - Vị trí Elipxoid quy chiếu quốc gia Elipxoid WGS-84 toàn cầu xác định phù hợp với lÃnh thổ Việt Nam sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thuỷ chuẩn phân bố toàn lÃnh thổ - Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt khuôn viên viện nghiên cứu địa Điểm gốc độ cao lấy Hòn dấu Hải Phòng * Hệ thống mạng lưới khống chế trắc địa: Hệ thống mạng lưới khống chế trắc địa: Là hệ thống điểm chọn đánh dấu mốc vững mặt đất, chúng liên kết với tạo thành mạng lưới Mạng lưới khống chế trắc địa xây dựng theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ, từ độ xác cao đến độ xác thấp Mạng lưới khống chế trắc địa nhà nước Việt Nam mặt phẳng độ cao xây dựng theo hạng hạng I, hạng II, hạng III hạng IV Lưới hạng I phủ trùm quốc gia, lưới hạng II chêm vào lưới hạng I, sau chêm dày thêm lưới hạng III hạng IV Tuỳ vào yêu cầu công việc mà lập thêm lưới khống chế cấp thấp như: lưới giải tích, lưới đường chuyền lưới khống chế đo vẽ.Nhưng lưới phải đo nối với lưới khống chế nhà nước Các quy định khác sở toán học phải tuân thủ theo quy định quy phạm hành Phép chiếu đồ Bề mặt hình cầu trái đất biểu thị đồng dạng dịa cầu, để nghiên cứu bề mặt traí đất cách chi tiết bắt buộc Sinh viên: Vũ Văn Cường -4- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám phải sử dụng đồ, vấn đề cần thiêt phải biểu thị bề mặt hình cầu trái đất lên mặt phẳng Việc chuyển từ mặt Elipxoid lên mặt phẳng nhờ phép chiếu đồ Phép chiếu đồ thể quan hệ toạ độ điểm mặt đất toạ độ điểm mặt phẳng phương pháp toán học Tuỳ thuộc vào tính chất biểu diễn mặt phẳng phụ trợ ta có phép chiếu khác như: phép chiếu đồng góc, ®ång diƯn tÝch, phÐp chiÕu tù do, phÐp chiÕu gi÷ độ dài theo hướng định, chiếu hình nón, chiếu hình trụ giả, hình nón giả chiếu phương vị : a Phép chiếu Gauss-kruger hệ toạ độ phẳng Gauss-Kruger Hình 1.1 Phép chiếu Gauss-Kruger * Phép chiếu Gauss-Kruger : Là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc dùng để tính toạ độ mạng lưới trắc địa tính toán lưới toạ độ đồ dung cho đồ địa hình tỷ lệ lớn Phép chiếu chia bề mặt trái đất thành 60 múi múi 60 đánh số thứ tự từ tây sang đông tính từ kinh tuyến gốc qua đài thiên văn Grennwich Mỗi múi chia thành hai phần đối xứng qua kinh tun trơc DiƯn tÝch cđa mói chiÕu lớn mặt cầu Hệ số biến dạng kinh tuyến tăng từ kinh tuyến hai kinh tuyến biên giảm từ xích đạo hai cực * Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger ;Hệ toạ độ xây dựng mặt phẳng múi 60 phép chiếu Gauss-Kruger Trong nhận hình chiếu kinh tuyến gốc làm trục X nhận Xích đạo làm trục Như ; tính từ điểm gốc phía Bắc X mang dấu dương, phía nam mang dấu âm, Y phía đông mang dấu dương phía tây mang dấu âm Sinh viên: Vũ Văn Cường -5- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám Để tính toán tránh trị số Y âm người ta quy ước điểm gốc có toạ độ xo=0 y0=500 km Hình 1.2 Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger Để tính trị số kinh độ kinh tuyến múi thứ n ta sử dơng c«ng thøc sau: n = 60n - 30 ( 1 ) b Phép chiếu UTM hệ toạ độ phẳng UTM Hình 1.3 Phép chiếu UTM * Phép chiếu UTM: Là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc thỏa mÃn điều kiện kinh tuyến dường thẳng trục đối xứng độ biến dạng chiều dài diện tích lớn vùng giao xích đạo với kinh tuyến hai kinh tuyến biên Tỷ lệ độ dài mo kinh tuyến trơc lµ mo=0,9996 víi mói 60 vµ mo=0.9999 víi mói 30 Trong phÐp chiÕu UTM cã hai ®­êng chuÈn có giá trị mo=1 Hai đường Sinh viên: Vũ Văn Cường -6- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám đối xứng qua kinh tuyến trục cắt xích đạo điểm cách kinh tuyến khoảng Do trị số biến dạng phép chiếu UTM nhỏ phép chiếu G-K * Hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM (N,E): Trong phép chiếu UTM hình chiếu kinh tuyến xích đạo hai đường thẳng vuông góc với chọn làm hệ trục toạ độ Đặc điểm hệ toạ độ mô tả ( hình I-4), M điểm cần xác định toạ độ O giao điểm hình chiếu kinh tuyến OZ xích đạo OE Hình 1.4 Hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM Trong hệ quy chiếu toạ độ phẳng lưới chiếu UTM tính thong qua toạ độ phẳng lưới chiếu gauss-Kruger theo công thøc sau: XUTM = K0.XG (1.2) YUTM = K0.(YG - 500.000) 500.000 (1.3) UTM = G (1.4) Trong ®ã: K0 = 0.9996 cho mói 60 K0 = 0.9999 cho mói 30 (XUTM, YUTM ) toạ độ phẳng lưới chiếu UTM (XG, YG) toạ độ phẳng lưới chiÕu Gauss - Kruger UTM vµ 0 lµ gãc lƯch kinh tuyến tương ứng lưới chiếu UTM lưới chiếu Gauss - Kruger 3.Tỷ lệ đồ Tỷ lệ đồ mức độ thu nhỏ bề mặt trái đất biểu thị đồ Trị số tỷ lệ chung thiết phải rõ đồ có ba phương pháp thể tỷ lệ Sinh viên: Vũ Văn Cường -7- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám - Tỷ lệ số: thể phân số mà tử mẫu số thay cho mức độ thu nhỏ mặt đất Tỷ lệ viết dạng 1:10 000 1/10 000 - Tỷ lệ chữ nêu rõ đơn vị đồ tương ứng với độ dài thực địa - Thước tỷ lệ: hình vẽ dùng để đo tên đồ Thước tỷ lệ thẳng hay xiên cho phép đo độ xác cao Về hệ thống tỷ lệ đồ nước ta bao gồm tỷ lệ sau:1/1000000,1/100000, 1/50000, 1/25000, 1/10000 ,1/2000 lớn 4.Khung lưới Khung đồ bao gồm khung khung ngoài, khung giới hạn diện tích đo vẽ khung dùng để trang trí Lưới đô có loại lưới tọa độ địa lý lưới toạ độ vuông góc đồ địa hình thường sử dụng lưới toạ độ vuông góc Hệ thống kí hiệu quy ước Là toàn ghi quy ước dung đồ tỷ lệ định ý nghĩa nội dung đặc tính sử dụng, hệ thống ký hiệu quy ước phải tuân theo quy phạm nhà nước Ký hiệu đồ hình vẽ quy ước chung để biểu diễn cho địa vật mặt chất lượng số lượng Trên đồ địa hình, khu vực ®­ỵc biĨu diƠn b»ng mét hƯ thèng ký hiƯu quy ước với chữ ghi địa danh giải thích ngắn gọn Ký hiệu cho biết hình dạng, vị trí không gian đặc tính địa vật Chúng dễ nhận thấy dễ nhớ Các địa vật loại thường biểu diễn ký hiệu có nét giống Màu sắc, kích thước đặc điểm trình bày kí hiệu có ý nghĩa định Trong đồ học, người ta phân ký hiệu làm ba loại ký hiƯu theo tû lƯ, ký hiƯu phi tû lƯ vµ ký hiƯu nưa tû lƯ - Ký hiƯu theo tû lệ ký hiệu sử dụng để biểu diễn đối tượng có kích thước lớn - Ký hiệu phi tỷ lệ ký hiệu sử dụng để biểu diễn địa vật có kích thước bé, biểu diễn đường nét chúng theo tỷ lệ đồ Đó biểu tượng hình học nhỏ hay hình vẽ đơn giản đối tượng mà chúng tượng trưng Một điểm hình vẽ gắn toạ độ ®Ĩ chØ ®óng vÞ trÝ thùc cđa ®Þa vËt Êy thực địa Sinh viên: Vũ Văn Cường -8- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám - Ký hiệu nửa tỷ lệ dùng để biểu thị đối tượng chạy dài sông, suối, đường, ranh giới Ký hiệu nửa tỷ lệ loại ký hiệu giữ tỷ lệ theo chiều dài đối tượng Chiều rộng thường biểu diễn tăng lên so với thực tế Ngoài nét vẽ- ký hiệu, đồ địa hình thấy chữ ghi địa danh, tên điểm dân cư, chữ số độ cao, số dân, số rừng chữ ghi trình bày màu sắc khác nhau, cỡ chữ to nhỏ khác Toàn chữ ghi đồ giúp viêc truyền đạt thông tin nội dung đồ nên coi loại ký hiệu Để có trữ lượng thông tin lớn, chữ ghi đồ trình bày khuôn mẫu định cỡ chữ, kiểu chữ, độ nghiêng màu sắc chữ Nguyên tắc ghi đồ phải tuân theo nguyên tắc đầu chữ quay lên trên, ghi đường phố ghi theo hướng đường phố Phân mảnh đánh số Phụ thuộc vào tỷ lệ đồ lÃnh thổ cần thành lập mảnh đồ đồ nhiều mảnh ký hiệu theo hệ thống định dạng tên ghi bổ sung cho tên chung mảnh Từ mảnh đồ 1: 1000000 chia thành 144 mảnh đồ : 100000 có kích thước =20 =30 đánh số hiệu chữ ¶ rËp tõ 1, 2, 3, …,144 Chia b¶n ®å : 100000 thành mảnh 1:50000 có kích thứoc =10 =15 ký hiệu A, B ,C D Từ mảnh 1:50 000 chia thành mảnh 1:25000 có kích thước =5 =730 ký hiệu a, b, c d Từ mảnh 1:25000 chia làm mảnh 1:10000 thước =230 =345 kí hiệu 1, ,3 Từ mảnh 1:10000 chia làm 384 mảnh 1:5000 có kích thước =115 =115 đánh số hiệu chữ ả rập từ 1, 2, , đến 384 1.1.3 Những tính chất BĐĐH - Tính trực quan đồ: đồ cho ta khả bao quát tiếp thu nhanh chóng yếu tố chủ yếu quan trọng nội dung đồ.Nó phản ánh tri thức đối tượng biểu thị Bằng đồ người sử dụng tìm quy luật phân bố đối tượng hiên tuợng bề mặt trái đất - Tính đo được: tính chất quan trọng đồ Tính chất Sinh viên: Vũ Văn Cường -9- Lớp Trắc địa A K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám có liên quan chặt chẽ với sở toán học đồ Căn vào tỷ lệ phép chiếu đồ, vào thang bËc cđa c¸c ký hiƯu quy ­íc ng­êi sư dụng đồ có khả xác định nhiều trị số khác như: toạ độ, biên độ, khoảng cách, diện tích, thể tích, phương hướng nhiều trị số khác - Tính thông tin: khả lưu trữ truyền đạt cho người sử dụng tin tức khác đối tượng tượng 1.1.4 Nội dung Bản đồ địa hình Cơ sở toán học Địa vật định hướng đối tượng cho phép ta xác định vị trí nhanh chóng xác đồ thường biểu thị đối tượng phi tỷ lệ thực tế địa vật dễ nhận biết nhô cao so với mặt đất Các điểm thuộc lưới khống chế sở biểu thị với mức độ chi tiết độ xác phụ thuộc vào tỷ lệ mức độ sử dụngcủa đồ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 lớn điểm khống chế trắc địa có chôn mốc cố định phải biểu thị lên đồ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 đến 1/100.000 biểu thị điểm mạng lưới trắc địa Nhà nước hạng I, II, III IV, điểm đường chuyền điểm thuỷ chuẩn Các điểm dân cư đối tượng kinh tế, văn hoá xà hội Các điểm dân cư yếu tố quan trọng đồ địa hình Tỷ lệ đồ địa hình lớn mức độ chi tiết, điểm dân cư đặc trưng kiểu c­ tró, sè ng­êi vµ ý nghÜa hµnh chÝnh - trị Khi thể điểm dân cư đồ phải giữ đặc trưng quy hoạch, cấu trúc Trên đồ tỷ lệ lớn biểu thị điểm dân cư tỉ mỉ, phạm vi dân cư phải biểu thị khép kín ký hiệu tương ứng, nhà vùng dân cư phải biểu thị tính chất (chịu lửa, chịu lửa), quy mô (lớn, nhỏ, số tầng) Các công trình công cộng phải biểu thị tính chất kinh tế, xà hội, văn hoá chúng nhà máy, trụ sở uỷ ban, bưu điện Thuỷ hệ công trình liên quan Các yếu tố thuỷ hệ biểu thị tỉ mỉ, đồ địa hình biểu thị đường bờ biển, bờ hồ, sông, ngòi, mương, kênh, rạch,Các đường bờ nước thể ®å theo ®óng ®Ỉc ®iĨm cđa tõng kiĨu ®­êng bê Đồng Sinh viên: Vũ Văn Cường - 10 - Lớp Trắc địa A K48 ... thuộc vào tỷ lệ đồ lÃnh thổ cần thành lập mảnh đồ đồ nhiều mảnh ký hiệu theo hệ thống định dạng tên ghi bổ sung cho tên chung mảnh Từ mảnh đồ 1: 10 00000 chia thành 14 4 mảnh đồ : 10 0000 có kích... d Tõ mảnh 1: 25000 chia làm mảnh 1: 10000 thước =230 =345 kí hiệu 1, ,3 Từ mảnh 1: 10000 chia làm 384 mảnh 1: 5000 có kích thước =11 5 =11 5 đánh số hiệu chữ ả rập từ 1, 2, , đến 384 1. 1.3 Những.. .Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh viễn thám Chương Quy trình công nghệ thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1: 10000 phương pháp đo ¶nh sè cã sư dơng t­ liƯu ¶nh vƯ tinh Chương Thực nghiệm thành lập đồ địa