Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ đo ảnh số trên Elipxoid WGS-84

Cơ sở toán học khi thành lập bản đồ địa hình

Elipxoid quy chiếu quốc gia là Elipxoid WGS-84 toàn cầu đợc xác định vị trí (định vị) phù hợp với lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở sử dụng các điểm GPS cạnh dài có. Đối với khu vực có diện tích lớn hơn sử dụng phơng pháp đo vẽ ảnh máy bay, còn đo vẽ ảnh mặt đất chỉ tiến hành ở vùng đồi núi trọc, để phù hợp với địa hình, địa vật khu đo và mục đích yêu cầu sử dụng bản đồ để thành lập các loại tỷ lệ bản đồ địa hình khác nhau.

Yêu cầu độ chính xác của bản đồ địa hình

Khi thành lập bản đồ ở vùng đã xây dựng cơ bản, xây dựng theo quy hoạch và xây dựng nhà nhiều tầng, sai số trung bình của vị trí tơng quan giữa các điểm tơng quan giữa các điểm địa vật quan trọng ( nh các công trình chính, các toà nhà )… không đợc vợt quá 0.4 mm. - Sai số trung bình về độ cao của đờng bình độ, độ cao của các điểm đặc trng địa hình và điểm ghi chú độ cao biểu thị trên bản đồ gốc so với độ cao của điểm khống chế đo vẽ gần nhất (điểm khống chế độ cao) không đợc vợt quá quy định nêu ở bảng dới đây (lấy khoảng cao đều của đờng bình độ làm đơn vị).

Các phơng pháp thành lập bản đồ

Khái niệm về ảnh số

Do dung lợng file ảnh rất lớn, nên ngời ta đã nghiên cứu và đa ra kỹ thuật nén dữ liệu ảnh - đó là quá trình làm giảm lợng thông tin “d thừa” trong dữ liệu gốc và kết quả là lợng thông tin thu đợc sau khi nén thờng nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều. Cho tới nay có rất nhiều phơng pháp nén đã và đang đợc nghiên cứu sử dụng và phân chia thành các nhóm lớn nh nén không mất mát thông tin (tức là các phơng pháp nén mà sau khi giải nén ta thu đợc chính xác dữ liệu gốc) và nén có mất mát thông tin (tức là các phơng pháp nén mà sau khi giải nén ta không thu đợc dữ liệu nh bản gốc).

Hệ thống trạm đo vẽ ảnh số

Các sản phẩm này đợc lu trữ trên máy tính và chúng có khả năng hiển thị trên màn hình máy tính và chuyển tải ra máy in và có thể kết hợp với các nguồn thông tin khác trên các hệ thống GIS / LIS tạo ra khả năng lu trữ, cập nhật, quản lý và khai thác một cách có hiệu quả. Ưu điểm lớn nhất của Photomod là chạy trên các máy tính cá nhân nên đầu t rất rẻ tiền, cặp ảnh lập thể hiện liên lục phần phủ trên màn hình và đuợc quan sát bằng kính phân cực hay kính xanh đỏ cho hình ảnh lập thể ổn định, trờng nhìn khá. Hơn nữa cặp ảnh lập thể hiện tách biệt trên 2 nữa màn hình (giống nh 2 khay phim trên máy toàn năng) và đợc quan sát bằng kính lập thể thông thờng cho hình ảnh ổn định, tuy nhiên nó có nhợc điểm là trờng nhìn hẹp và tốc độ xử lý đồ họa cha cao.

Đây là trạm máy tính có toàn bộ tính năng của máy toàn năng kết hợp với công nghệ điện tử tin học hiện đại, có thể xử lý hầu hết các nhiệm vụ của công tác đo ảnh từ khâu tăng dày khống chế, định hớng ảnh, xây dựng mô hình số địa hình, nắn ảnh trực giao, đo vẽ địa vật, biên tập với đa tỷ lệ phát huy triệt để tính đa mục đích.…. Tăng cờng chất lợng ảnh và chiết tách đặc tính nh một thao tác chuyển đổi nhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu cho ngời làm công tác giải toán ảnh, một thao tác nhằm phân loại, sắp xếp các thông tin có sẵn trong ảnh theo các yêu cầu hoặc chỉ tiêu. Một số phơng pháp nâng cao độ tơng phản đợc sử dụng trong các thiết bị xử lý ảnh đợc kể tới nh nâng cao tuyến tính, nâng cao phi tuyến tính và nâng cao theo phép biến đổi Histogram.

Với cấu trúc này chơng trình sẽ tính toán sao cho trên màn hình chỉ hiển thị phần ảnh thuộc đối tợng cần quan sát trong tầng ảnh phù hợp, làm cho tốc độ hiển thị ảnh trên màn hình tăng lên đáng kể.

Kỹ thuật khớp ảnh

Khi điểm ảnh cần khớp nằm trong vùng có độ tơng phản thấp, tức là thiếu thông tin trong cửa sổ khớp, tỷ số tín hiệu tạp rất nhỏ, thì khả năng khớp đợc ảnh không cao. Trong đo ảnh tỷ lệ lớn ở thành phố, đối tợng xử lý chủ yếu là các vật kiến trúc, các đối tợng phi địa hình khi đó do tính không liên tục của hình ảnh, do bóng hoặc bị che khuất hoặc việc các đối tợng có kiến trúc giống nhau. Đối với mục đích đo ảnh khác nhau thì việc lựa chọn đặc trng cũng khác nhau, các đặc tr- ng đợc lựa chọn trên ảnh có thể phân thành một số cấp theo cấu trúc hình tháp để lần lợt xử lý khi khớp ảnh.

Mô tả đặc trng bằng một số tham số, thờng thì lựa chọn đờng biên đối tợng làm đặc trng để khớp ảnh, sử dụng thuật toán biên (Edge Operation) để tách biên từ. Phơng pháp này đợc ứng dụng trong xây dựng mô hình số độ cao tự động sau quá trình tăng dày tức là khi toạ độ tâm chụp và các yếu tố định hớng ngoài của mỗi. Tóm lại bản chất của khớp ảnh là quá trình xử lý các thông tin bức xạ trên các vùng có độ phủ của 2 hay nhiều ảnh nhằm tự động tìm ra các điểm ảnh cùng tên dựa trên cấu trúc hình tháp và một vài tham số hình học gần đúng với ban đầu của ảnh.

Nh vậy để thực hiện các bớc xử lý ảnh số trong các ứng dụng của hệ phần mềm theo nguyên lý khớp ảnh hoặc để tăng tốc độ đọc và hiển thị đồ hoạ, các file ảnh th- ờng đợc tổ chức thành các cấu trúc hình tháp của ảnh.

Quy trình đo vẽ bản đồ địa hình bằng phơng pháp đo ảnh

Ngày nay với kỹ thuật tiến bộ của của công nghệ GPS trong dẫn đờng bay chụp (đạo hàng), đặc biệt là kỹ thuật định vị GPS động cho phép ta xác định toạ độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh đã tạo điều kiện nâng cao chất lợng kỹ thuật bay chụp. Điều vẽ ngoại nghiệp đợc áp dụng khi thành lập bản đồ có tỷ lệ lớn, các vùng có nhiều địa vật thay đổi, các vùng dân c cần thu thập nhiều số liệu chi tiết mà không thể hoặc khó có thể xác định đợc trên mô hình lập thể. Quá trình định hớng trong thiết lập một mối quan hệ toạ độ ảnh thông qua toạ độ kiểm định của các mấu khung camera với đơn vị mm và hệ toạ độ ảnh quét thông qua kết quả đo đợc của các mấu khung camera tơng ứng trên ảnh quét.

Để xây dựng mô hình lập thể, tối thiểu phải đo tọa độ ảnh 3 cặp điểm định h- ớng (là cỏc điểm địa vật cú hỡnh ảnh rừ nột, kớch thớc nhỏ và nằm trong phạm vi vị trớ chuẩn theo lý thuyết) đối với một cặp ảnh lập thể. Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong mô hình và giá trị sai số trung phơng trọng số đơn vị cuả khâu định hớng tơng đối từng cặp ảnh lập thể (σ0) yêu cầu phải nhỏ hơn 0.3 kích thớc pixel. Nh vậy phải liên kết các tuyến bay thành một khối ảnh bằng việc đo các điểm nối trên mỗi mô hình đó nhằm tính chuyển toạ độ không gian đo ảnh của các mô hình trong cả khối về một hệ toạ độ đồng nhất.

Nên tính theo sự tăng dày của độ chính xác thì phơng pháp thứ 3 là phơng pháp cho độ chính xác cao nhất, mặc dù khối lợng tính toán nhiều nhng vẫn đợc sử dụng trong nắn ảnh trực giao trên trạm đo ảnh số của hãng Intergraph.

Tài liệu tham khảo