sản xuất thực tế là một phơng pháp vừa đảm bảo tính kỹ thuật vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao. Chính vì vậy trong đồ án này em áp dụng quy trình công nghệ hiện chỉnh bản đồ địa hình theo phơng pháp số.
3.2. Diễn giải các bớc của quy trình công nghệhiện chỉnh bản đồ theo phơng pháp số hiện chỉnh bản đồ theo phơng pháp số
3.2.1 Công tác chuẩn bị và thiết kế
Khi hiện chỉnh bằng bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh công tác chuẩn bị cũng tơng tự nh khi hiện chỉnh bằng ảnh hàng không và bao gồm các bớc:
1- Thu thập, đánh giá và hệ thống hoá t liệu
Thu thập tài liệu là giai đoạn đầu tiên nhng hết sức quan trọng của công tác chuẩn bị. Bên cạnh việc sử dụng t liệu chính là ảnh vệ tinh thì cần thu thập các tài liệu khác nh:
- Bản đồ địa hình các loại tỷ lệ thuộc khu vực nghiên cứu.
- Các điểm toạ độ và độ cao Nhà nớc, kết quả đo khống chế GPS.
- Các văn bản pháp lý dùng trong thiết kế và thi công nh: Quy phạm thành lập bản đồ địa hình, quy phạm hiện chỉnh bản đồ địa hình, ký hiệu bản đồ địa hình, quy định kỹ thuật số hoá bản đồ địa hình các loại tỷ lệ; các quyết định, thông t hớng dẫn...
- Các bản đồ chuyên đề, các tài liệu đo vẽ chuyên dùng nh: Bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, hiện trạng lớp phủ bề mặt, tài liệu về biên giới và địa giới hành chính (bản đồ 364/CT), tài liệu về giao thông, bản đồ địa hình đáy biển có ở một số vùng biển để chuyển các yếu tố địa hình đáy biển lên. Ngoài ra còn có các tài liệu chuyên ngành nh mạng lới thuỷ văn, lới điện, hệ thống đê điều... đợc dùng để tham khảo và bổ sung trong công tác điều vẽ.
Trớc khi tiến hành hiện chỉnh thì tất cả các tài liệu thu thập đợc đều phải tiến hành điều tra, phân tích và đánh giá mức độ sử dụng của các loại thông tin, t liệu hiện có; trong đó có cả việc tiến hành khảo sát ngoài thực địa. Trên cơ sở đó đa ra các chỉ dẫn mức độ sử dụng từng loại t liệu vào mục đích hiện chỉnh.
chỉnh theo yếu tố dạng điểm, dạng tuyến và dạng diện...Có nh vậy, mới đảm bảo nguyên tắc thống nhất từ trên xuống dới, lựa chọn đợc yếu tố nội dung chính, phụ trên từng phạm vi hiện chỉnh.
2- Nghiên cứu đặc điểm địa lý khu vực hiện chỉnh
Dựa trên các tài liệu thu thập đợc, tiến hành nghiên cứu các đặc điểm địa lý khu vực liên quan đến nội dung cần hiện chỉnh nh:
- Tính chất và mức độ biến đổi của các yếu tố tự nhiên và xã hội trong phạm vi nghiên cứu.
- Phân khu vực hoặc tách riêng từng yếu tố cần hiện chỉnh.
Đây chính là một phần kết quả nghiên cứu thiết kế kỹ thuật cho bản đồ hiện chỉnh.
3- Đánh giá bản đồ cần hiện chỉnh
Việc đánh giá bản đồ cần hiện chỉnh về chất lợng và tính hiện thời sẽ giúp cho việc nắn ảnh phù hợp với bản đồ về cơ sở toán học, hệ thống toạ độ, độ cao, nội dung ký hiệu, cũng nh hình thức thể hiện. Độ chính xác của bản đồ đợc đánh giá bằng cách đối chiếu cơ sở khống chế mặt phẳng, độ cao của bản đồ với các chỉ tiêu kỹ thuật tơng ứng trong quy phạm hiện hành. Trong khi thực hiện cần tiến hành phân tích các báo cáo kỹ thuật hiện chỉnh cũng nh bảng thống kê toạ độ, độ cao các điểm trắc địa và lý lịch bản đồ.
4- Lập thiết kế kỹ thuật - dự toán và các chỉ dẫn biên tập
Khi bớc vào hiện chỉnh ngời thực hiện phải lập thiết kế kỹ thuật - dự toán (luận chứng kinh tế - kỹ thuật) bao gồm các công việc nh: nghiên cứu tình hình đặc điểm khu vực cần hiện chỉnh; nghiên cứu, đánh giá hiện trạng thông tin t liệu; xác định rõ phơng pháp công nghệ áp dụng cho từng phơng án thi công hiện chỉnh bản đồ cho các tỷ lệ khác nhau tuỳ theo mức độ biến đổi nội dung của bản đồ cần hiện chỉnh nhiều hay ít; đa ra các quy định cho từng khâu sản xuất và đề ra các phơng án an toàn lao động - tổ chức thi công, lập dự toán công trình. Trong trờng hợp hiện chỉnh nhiều mảnh bản đồ ở nhiều khu vực khác nhau, nhất thiết phải viết chỉ dẫn biên tập chi tiết cho từng nhóm mảnh bản đồ (nhóm khu vực đồng bằng, đồi núi, thành phố...).
3.2.2 Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
Hầu hết các bớc thành lập bình đồ ảnh vệ tinh chủ yếu bằng phơng pháp số.
Các bớc chủ yếu của quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh đang đợc áp dụng tại Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trờng đợc thể hiện trên hình 3.3. Quy trình này bao gồm các công đoạn chính:
- Nhập ảnh số, quét ảnh tơng tự, xử lý tăng cờng chất lợng hình ảnh. - Chọn điểm khống chế ảnh.
- Lập mô hình số độ cao.
- Nắn ảnh, cắt ghép ảnh và thành lập bình đồ ảnh. - Trình bày khung bình đồ ảnh.
- Ghi đĩa CD- ROM, in bình đồ ảnh.
1. Quét, nắn bản đồ
Công đoạn này đợc áp dụng đối với bản đồ cần hiện chỉnh không ở dạng số vector. Bản đồ dùng để quét là các tài liệu bản đồ đã đợc phân tích lựa chọn đáp ứng yêu cầu của bản đồ dùng để hiện chỉnh và có thể là bản đồ in trên giấy, bản gốc tách màu (thờng là phim dơng) hoặc bản tổng hợp nét đen trên đế trong. Các bản gốc này phải sạch sẽ, rõ nét, phải có đủ điểm mốc để nắn, cụ thể phải có đủ 4 điểm mốc góc khung và các điểm mốc lới ô vuông.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SV: Nguyễn Nguyên Anh 47 Lớp: Liên thông Trắc Địa C – K3 Đo KC ngoại nghiệp, tăng dày điểm nắn ảnh Công tác chuẩn bị Quét bản đồ Nắn bản đồ số Chọn điểm nắntrên bản đồ Hiển thị mô hình lập thể ảnh vệ tinh Nắn ảnh số vệ tinh mức 3 Thành lập mô hình số độ cao Cắt ghép ảnh và thành lập bình đồ ảnh Trình bày khung và chú giải ảnh vệ tinh Không đạt Đánh giá độ chính xác Đạt
Hình 3.3: Quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
ảnh quét bản đồ phải rõ ràng, có độ tơng phản trung bình, các dấu khung toạ độ góc khung phải hiện rõ, trị số toạ độ phải đọc rõ ràng.
Nắn bản đồ quét bằng các phần mềm nh phần mềm IRAS-C. Sau khi nắn phải hiệu chỉnh độ tơng phản của ảnh nắn để có hình ảnh tốt nhất cho việc vector hoá. Độ chính xác nắn bản đồ quét phải ≤ 0,2 mm ở tỷ lệ bản đồ thành lập.
2. Nhập ảnh số, quét ảnh tơng tự, xử lý tăng cờng chất lợng hình ảnh
Đa số t liệu ảnh vệ tinh dạng ở dạng số và đợc nhập vào hệ thống xử lý ảnh số từ CD-ROM. Dữ liệu ảnh vệ tinh đợc ghi lại và tổ chức theo những trật tự nhất định gọi là khuôn dạng ảnh; đây là sự phối hợp vị trí không gian (hàng, cột) và giá trị phổ để thu nhận, lu trữ, thể hiện và phân tích ảnh.
Khuôn dạng BSQ (Band Sequence): Là khuôn dạng trong đó các kênh
phổ đợc lu tuần tự hết kênh này sang kênh khác, nghĩa là mỗi ảnh tơng ứng với một kênh.
Khuôn dạng BIL (Band Interleaved by Line): Là khuôn dạng trong đó
từng hàng ảnh đợc ghi theo thứ tự của số kênh, mỗi hàng đợc ghi tuần tự theo giá trị của các kênh phổ và sau đó lặp lại theo thứ tự của từng hàng.
Khuôn dạng BIP (Band Interleaved by Pixel): Mỗi pixel đợc lu tuần tự
theo các kênh, nghĩa là các kênh phổ đợc ghi theo hàng và cột của pixel; sau khi kết thúc tổ hợp phổ của pixel này lại chuyển sang tổ hợp phổ của pixel khác.
Các dữ liệu ảnh vệ tinh số có thể ở các khuôn dạng khác nhau; có loại ảnh đã ở dạng số tơng thích với các thiết bị và phần mềm xử lý ảnh số hiện có, nhng cũng có loại ảnh tuy đã ở dạng số nhng cha đúng với khuôn dạng t- ơng thích. Vì vậy trớc khi đăng nhập dữ liệu vào hệ thống thông qua phần mềm trung gian, rồi sau đó mới chuyển về đúng khuôn dạng cho phù hợp với hệ thống xử lý ảnh số.
Chất lợng hình ảnh phụ thuộc rất nhiều vào việc xử lý phổ. Đối với mỗi loại ảnh vệ tinh khác nhau sẽ có những phơng án xử lý phổ khác nhau. Nhng kết quả cuối cùng là phải đảm bảo về khả năng thông tin của ảnh để dễ đoán đọc nhất. Các phơng pháp đợc dùng để xử lý phổ nh: Dãn tuyến tính, phi tuyến và các phin lọc (tần số cao: Nổi bật các đờng nét; tần số thấp: Giảm nhiễu).
Để nâng cao chất lợng hình ảnh phục vụ cho mục đích giải đoán các đối tợng có thể tiến hành một số công việc nh: Sử dụng các phép tăng cờng chất l- ợng ảnh (biến đổi cấp độ xám, biến đổi histogram, tổ hợp màu, biến đổi mầu giữa hai hệ RGB và HSI..), chồng ghép ảnh phổ màu và toàn sắc (XS + P), chồng ghép ảnh đa thời gian, xử lý phân tích thành phần chính...
3. Chọn điểm khống chế ảnh
Các điểm khống chế ảnh (KCA) đợc dùng để nắn ảnh, đa ảnh về hệ quy chiếu và tỷ lệ bình đồ ảnh cần thành lập. Ngoài các điểm đo KCA tận dụng từ các kết quả đo của các công trình trớc đây, cần tiến hành xác định bổ sung bằng phơng pháp đo ngoại nghiệp. Đo đạc toạ độ điểm KCA ở ngoại nghiệp (dùng công nghệ đo GPS hoặc các thiết bị xác định toạ độ khác) thì phải đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật.
Điểm KCA phải là các điểm có toạ độ mặt phẳng và độ cao đợc xác định một cách chính xác và phải ở các vị trí có hình ảnh rõ nét trên ảnh và còn tồn tại ngoài thực địa. Số lợng điểm KCA tuỳ thuộc vào phơng pháp nắn ảnh, loại ảnh đợc sử dụng và tỷ lệ bình đồ ảnh cần thành lập. Số lợng điểm khống chế cần đo khoảng từ 12 điểm cho một cảnh ảnh, trong đó có 2 điểm dùng để kiểm tra. Việc bố trí điểm KCA mặt phẳng và độ cao cho một cảnh ảnh theo nguyên tắc 5 điểm rải đều ở sát biên Bắc, 5 điểm rải đều ở sát biên Nam và 2 điểm ở khu vực trung tâm. Vị trí điểm nằm cách mép biên khu hiện chỉnh không quá 0,2 cm trên ảnh về phía trong khu vực hiện chỉnh.
4. Lập mô hình số độ cao DEM (Digital Elevation Model)
Mô hình số độ cao dùng để nắn ảnh vệ tinh về ảnh trực giao nhằm loại trừ sai số xê dịch vị trí điểm ảnh do chênh cao địa hình gây ra. Mô hình số độ cao có thể có đợc từ các nguồn sau:
- Từ kết quả đo trực tiếp ngoài thực địa, từ ảnh lập thể hàng không. - Có đợc do vệ tinh cung cấp đối với những hệ thống vệ tinh có khả năng chụp ảnh lập thể.
- Từ bản đồ địa hình số của khu vực cần thành lập bình đồ.
Mô hình số độ cao đợc lập bằng cách chuyển đổi từ bản đồ địa hình số của khu vực cần thành lập bình đồ đợc thực hiện theo các bớc sau:
- Công tác chuẩn bị.
- Quét bản đồ và nắn bản đồ quét.
- Số hóa đờng bình độ và các yếu tố cần thiết. - Gán thuộc tính.
- Xây dựng mô hình số địa hình. - Kiểm tra giao nộp sản phẩm.
Công tác chuẩn bị đợc tiến hành trớc khi quét bản đồ và bao gồm việc chọn bản đồ thích hợp cho việc số hoá để lập mô hình số độ cao. Để nắn bình đồ ảnh vệ tinh SPOT tỷ lệ 1:10.000 tối thiểu cần số hoá đờng bình độ với khoảng cao đều 30 m trở xuống, đối với tỷ lệ 1: 25.000 là 75 m trở xuống, với tỷ lệ 1: 50.000 là 150 m trở xuống.
Để lập DEM phải số hoá các đờng bình độ cần thiết, các điểm độ cao đặc trng và hệ thuỷ văn khu hiện chỉnh. Khi số hoá ngời thực hiện phải kiểm tra tỷ mỉ nhằm không bỏ sót những đoạn bị đứt và tách các đờng nét bị chập cũng nh làm tinh chỉnh kết quả số hoá theo yêu cầu của phần mềm dùng để tính toán mô hình số độ cao.
Trớc khi tính toán mô hình số độ cao các lớp số hóa cần phải đợc kiểm tra và sửa lỗi, tạo topology và gán thuộc tính (độ cao của các điểm độ cao và các đờng bình độ). Việc số hóa và gán độ cao cho các điểm độ cao và đờng bình độ có thể thực hiện bằng modul MSFC (MicroStation Feature Collection) của phần mềm Mapping Office. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để tính toán mô hình số độ cao sử dụng modul TIN và GRID của phần mêm ARC/INFO hoặc modul MTA (Modul Terrain Analys) để tạo file *.TIN hoặc *.GRID. Sau khi tính toán phải kiểm tra độ chính xác tính toán so với bản đồ dùng để số hóa. Độ chênh về độ cao giữa mô hình số độ cao và độ cao tính trên bản đồ không vợt quá 1/2 khoảng cao đều đờng bình độ của bản đồ.
5. Nắn ảnh, cắt ghép ảnh và thành lập bình đồ ảnh
a- Sự cần thiết của hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh
Để dữ liệu ảnh có toạ độ và tích hợp với các nguồn dữ liệu khác thì việc hiệu chỉnh hình học phải đợc tiến hành, đây là công việc vô cùng quan trọng trong công tác xử lý ảnh. Dữ liệu ảnh trớc khi thực hiện phép nắn chỉnh hình học thờng chứa đựng sự biến dạng về hình học và không thể sử dụng nh một bản đồ đợc. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự biến dạng đó nh: độ cao bay chụp, vận tốc bay của máy bay hoặc vệ tinh, ảnh hởng của sự quay trái đất, độ cong mặt đất, tầng điện ly, lớp khí quyển, hay địa hình của khu chụp,... Việc hiệu chỉnh hình học sẽ hiệu chỉnh các biến dạng hình học của ảnh làm cho dữ liệu ảnh có độ trung thực về hình học nh một bản đồ.
Mục đích của quá trình hiệu chỉnh hình học là: thực hiện việc hiệu chỉnh hình học để loại trừ sự biến dạng về mặt hình học của ảnh. Biến dạng hình học của ảnh đợc hiểu nh sự sai lệch vị trí giữa toạ độ ảnh thực tế đo đợc và toạ độ ảnh lý tởng đợc tạo bởi một bộ cảm có thiết kế hình học chính xác và trong điều kiện thu nhận lý tởng. Và bản chất của quá trình hiệu chỉnh hình học là xây dựng mối tơng quan giữa hệ toạ độ ảnh và hệ toạ độ quy chiếu
chuẩn có thể là hệ toạ độ mặt đất vuông góc hoặc hệ toạ độ địa lý dựa vào các điểm khống chế mặt đất, vị thế của sensor, điều kiện khí quyển,...
b- Nắn ảnh số
ảnh số có thể xem nh là mảng giá trị độ xám đợc lu giữ trong máy tính, vì vậy việc nắn chỉnh ảnh số là sự thay đổi vị trí của các con số này và hiển thị lại giá trị độ xám của các pixel nằm trong mảng xắp xếp của ảnh số. Sự biến đổi này dựa trên hàm số chuyển đổi toạ độ tức là phải xác định mối quan hệ hình học giữa ảnh gốc và ảnh sau khi nắn và các phơng pháp tái chia mẫu đợc lựa chọn thích hợp.
Trong nắn chỉnh hình học ảnh số, vấn đề đầu tiên cần phải xác định là mối quan hệ hình học giữa ảnh gốc và ảnh sau khi nắn. Giả sử rằng toạ độ của pixel P nào đó trớc và sau khi nắn là (x,y) và (X,Y) chúng ta sẽ có quan hệ hàm số sau : Xp = Fx(xp,yp) Yp = Fy(xp,yp) (3.1) và xp = fx(Xp,Yp) yp = fy(Xp,Yp) (3.2) Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý nắn ảnh số
Hàm số (3.1) tơng đơng với nắn ảnh trực tiếp. Theo phơng pháp này đầu