Đối với mô hình hàm hữu tỷ bậc 1, SSTP các điểm kiểm tra giảm dần khi số lượng điểm KC tăng dần và đều 1.2m ( 2 pixel). Với trường hợp 9 điểm KC SSTP các điểm kiểm tra lớn nhất, điều này có thể lý giải do điểm kiểm tra K08- 4100-KT01 có sai số lớn nhất do nằm ở vùng núi và ở góc cảnh ảnh. Khi sử dụng số lượng điểm KC từ 11 điểm trở lên SSTP các điểm kiểm tra ổn định hơn.
Khi sử dụng 8 hay 9 điểm KC, mô hình RFM chỉ có các hệ số RPC bậc 1 và bậc 2. Qua SSTP các điểm kiểm tra cho thấy áp dụng mô hình RFM bậc 1 và bậc 2 khi sử dụng 8 hay 9 điểm KC cho kết quả là tương đương nhau. Nhưng khi số điểm KC tăng từ 12 điểm trở lên thì mô hình RFM bậc 2 lại cho kết quả tốt hơn so với mô hình RFM bậc 1.
Đối với mô hình RFM bậc 3, khi sử dụng 8 hay 9 điểm KC thì sai số vị trí điểm KC sau bình sai đều không có do chưa đủ số điểm KC cần thiết. Các phương án 11, 12 hay 13 điểm, SSTP các điểm kiểm tra sau bình sai giảm dần và đều nhỏ hơn so với các giá trị này nhận được từ kết quả bình sai với mô hình RFM bậc 1 và bậc 2 ( 1.05m). Khi sử dụng 12 điểm KC trở lên SSTP ổn định và 0.85m. Do điểm KC trong cảnh ảnh thực nghiệm chỉ có 18 điểm nên không thể tiến hành một số phương án khác để khẳng định thêm.
Theo đồ thị sai số, SSTP trong các phương án bình sai cảnh ảnh theo mô hình RFM các bậc khác nhau hầu như không vượt quá 1.2m (2 pixel) và các mô hình RFM bậc cao hơn cho SSTP thấp hơn rất rõ ràng, nhất là khi số lượng điểm
KC tăng từ 11 điểm trở lên. Có thể giải thích là do phân bố điểm KC và điểm kiểm tra đối với số lượng điểm từ 11 điểm trở lên trên cảnh ảnh đều hơn, xen kẽ nhau mặc dù cảnh ảnh bị thiếu ở phía Bắc. Áp dụng mô hình RFM các bậc 1, 2 và 3 đối với phương án sử dụng 11 điểm KC trở lên sai số vị trí của các điểm kiểm tra đều nhỏ hơn hạn sai cho phép của bản đồ tỷ lệ 1: 5 000. Sử dụng các phương án 11, 12 và 13 điểm KC ở các bậc thì SSTP điểm kiểm tra sau bình sai biến đổi không nhiều và gần tương đương nhau. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng khi lựa chọn số lượng điểm KC và số bậc mô hình cần thiết để đạt hiệu quả về kinh tế mà vẫn đảm bảo được chất lượng bình đồ ảnh.
Như vậy, với cảnh ảnh QUICKBIRD bậc tiêu chuẩn, thực nghiệm ở vùng có chênh cao địa hình, khi không có nhiều điểm KC thì sử dụng mô hình RFM bậc 1 và bậc 2 với 8 hay 9 điểm KC cũng có thể cho kết quả đạt độ chính xác của bản đồ tỷ lệ 1:5 000 nhưng không phải là giải pháp an toàn và hợp lý vì còn phụ thuộc nhiều vào đồ hình phân bố điểm KC, điểm kiểm tra. Khi số điểm KC tăng từ 11 điểm trở lên thì các mô hình RFM bậc 1, bậc 2 hay bậc 3 mới cho kết quả sai số ổn định hơn, đạt yêu cầu của bản đồ tỷ lệ 1: 5 000. Ngoài ra các điểm KC, điểm kiểm tra cần phân bố rải đều trên toàn bộ cảnh ảnh, nhất là ở các rìa ảnh.
Sử dụng mô hình RFM với các hệ số RPC được cung cấp cùng dữ liệu ảnh đối với sản phẩm ảnh QUICKBIRD bậc tiêu chuẩn sẽ cho kết quả đạt độ chính xác khá cao trong việc thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ lớn. Về sơ đồ bố trí và số lượng điểm KC trên một cảnh ảnh đơn, có chênh cao địa hình lớn thì lựa chọn phương án 18 điểm phân bố đều trên ảnh, trong đó sử dụng 12 hay 13 điểm KC và 6 hay 5 điểm kiểm tra tùy theo địa hình khu vực là phương án đảm bảo phù hợp giữa yêu cầu độ chính xác và yêu cầu về kinh tế.
KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu của đề tài cho phép đưa ra các kết luận như sau:
- Qua thực nghiệm khi sử dụng hai mô hình vật lý và mô hình hàm hữu tỷ để nắn ảnh vệ tinh đơn với số liệu đầu vào như trong thực nghiệm thì cho độ chính xác ảnh SPOT5 Pan sau khi nắn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho việc thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1:10 000 và đối với ảnh QUICKBIRD đen trắng là 1:5 000.
- Ở các phương án thử nghiệm nhận thấy khi các điểm KCA bố trí đều trên cảnh ảnh thì sai số của các điểm KCA rất đồng đều. Điều này rất quan trọng vì nó cũng liên quan tới đồ hình bố trí điểm KC thực địa và chất lượng ảnh sau khi nắn.
- Để đảm bảo độ chính xác của ảnh sau khi nắn cần nâng cao độ chính xác xác định điểm KCA trên ảnh vệ tinh và đo đạc điểm KCA ngoại nghiệp. Cụ thể là phải chú trọng chất lượng việc chọn điểm KCA phục vụ nắn ảnh.
* Sử dụng mô hình vật lý để nắn ảnh vệ tinh SPOT5
- Số lượng điểm khống chế tối thiểu từ 9 điểm đến 12 điểm KC ở vùng bằng phẳng (độ cao trung bình 1-5m), sử dụng DEM thành lập từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25 000 thì bình đồ ảnh có thể đạt độ chính xác ở tỷ lệ 1:10 000.
- Số lượng điểm khống chế tối thiểu là 12 điểm KC ở vùng có chênh cao lớn (Hmin= 1m, Hmax=1200m), sử dụng DEM thành lập từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25 000 thì bình đồ ảnh có thể đạt độ chính xác ở tỷ lệ 1:10 000 và DEM thành lập từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50 000 thì bình đồ ảnh chỉ đạt độ chính xác ở tỷ lệ 1:25 000.
Các trường hợp trên kết quả chỉ có thể đạt được khi các điểm được phân bố đều trên ảnh và có các điểm kiểm tra xen kẽ các điểm KC.
Nếu các điểm KC không thể bố trí đều trên ảnh thì kết quả chỉ đạt độ chính xác cho thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1:25 000 và nhỏ hơn.
- Đối với khối ảnh vệ tinh với địa hình bằng phẳng số lượng điểm KC sử dụng tối thiểu 8 điểm/cảnh ảnh trong khối, phân bố rải đều trên thì kết quả đạt được độ chính xác để thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1:10 000.
* Sử dụng mô hình hàm hữu tỷ nắn ảnh vệ tinh QUICKBIRD bậc Tiêu chuẩn
- Khi sử dụng 8 hay 9 điểm KC, mô hình RFM chỉ có các hệ số RPC bậc 1 và bậc 2 và cho kết quả sai số vị trí điểm sau khi nắn là tương đương nhau.
- Số lượng điểm khống chế tối thiểu từ 11 điểm đến 13 điểm KC ở vùng có chênh cao lớn (Hmin= 1m, Hmax=700m) thì bình đồ ảnh có thể đạt độ chính xác ở tỷ lệ 1:5 000. Trong thực nghiệm sử dụng DEM thành lập từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25000 đạt kết quả tốt nhưng do có ít điểm kiểm tra trên vùng núi cao nên cần phải khảo cứu thêm trên một số khu vực địa hình đặc trưng hơn nữa.
- Sử dụng các phương án 11, 12 và 13 điểm KC ở bậc 1, bậc 2 và bậc 3 thì SSTP điểm kiểm tra sau bình sai biến đổi không nhiều và gần tương đương nhau.
Từ các kết quả thực nghiệm đưa ra các đề xuất sau:
- Đối với trường hợp các loại ảnh SPOT, QUICKBIRD bậc cơ sở sử dụng mô hình vật lý để nắn chỉnh hình học thì đạt độ chính xác cao và có hiệu quả hơn khi sử dụng mô hình hàm hữu tỷ về mặt kinh tế.
- Đối với trường hợp ảnh QUICKBIRD khi nhà cung cấp ảnh không cung cấp loại ảnh cơ sở (Basic) nên không sử dụng được mô hình vật lý thì áp dụng mô hình hàm hữu tỷ trong quá trình mô hình hoá ảnh cũng cho độ chính xác cao nhưng số lượng điểm KCA cần nhiều hơn.
- Đối với ảnh vệ tinh SPOT5: số lượng điểm KC trên cảnh ảnh từ 9 điểm đến 12 điểm ở vùng bằng phẳng và tối thiểu 12 điểm ở vùng có chênh cao địa hình, ngoài ra còn các điểm kiểm tra xen kẽ; điểm KC ngoại nghiệp cần bố trí đều trên toàn bộ cảnh ảnh. Sử dụng DEM thành lập từ bản đồ tỷ lệ 1:25 000 và mô hình vật lý để nắn ảnh thành lập bình đồ ảnh thì kết quả đạt độ chính xác của bản đồ tỷ lệ 1:10 000.
- Đối với khối ảnh vệ tinh SPOT5 ở khu vực địa hình bằng phẳng, số lượng điểm KC sử dụng tối thiểu 8 điểm/cảnh ảnh, phân bố đều thì kết quả cũng đạt được độ chính xác để thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ 1:10 000.
- Đối với ảnh vệ tinh QUICKBIRD bậc tiêu chuẩn: số lượng điểm khống chế từ 11 điểm đến 13 điểm KC ở vùng có chênh cao địa hình có các điểm kiểm tra xen kẽ, rải đều trên toàn bộ cảnh ảnh nhất là ở các rìa ảnh; sử dụng DEM tốt nhất thành lập từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10 000 và lớn hơn; mô hình RFM với các hệ số RPC để nắn ảnh thì bình đồ ảnh có thể đạt độ chính xác ở tỷ lệ 1:5 000.
- Đối với việc thành lập bình đồ ảnh tỷ lệ lớn như 1:10 000, 1:5 000 ở khu vực có chênh cao địa hình nên sử dụng DEM có độ chính xác cao như thành lập từ công nghệ đo vẽ lập thể ảnh hàng không, công nghệ LIDAR...
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Xuân Lâm (2006), Đề tài nghiên cứu cấp Bộ: Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám độ phân giải cao cho mục đích thành lập bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1 :10 000 và lớn hơn.
2. Tổng cục Địa chính (2002), Quy trình hiện chỉnh bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh, Hà nội.
3. Cao Xuân Triều, Tăng Quốc Cương (2007), Tìm hiểu và đánh giá về mô hình hàm số hữu tỷ: Các phương pháp và ứng dụng, Bài báo, Đặc san Viễn thám và
Địa tin học số 2 (4/2007), Trung tâm Viễn thám.
4. Nguyễn Hà Phú và nnk (2007), Thành lập trực ảnh tỷ lệ 1:5 000 bằng tư liệu ảnh
vệ tinh độ phân giải siêu cao, Dự án SXTN, Trung tâm Viễn thám.
5. Institut Geographique National (2006), Block Adjustments Software, IGN
ESPACE, Toulouse, France.
6. Institut Geographique National (2001), Logiciel DELTAMULTI, Manuel
Utilisateur Version 1.0, IGN ESPACE, Toulouse, France.
7. SPOT IMAGE (2002), Spot Satellite Geometry Handbook, Toulouse, France. 8. Space Imaging (2003), RPC Block Adjustment Certification of PCI Geomatica
OrthoEngine 9.0.
9. Philip Cheng, Thierry Toutin, Yun Hang, Matthew Wood, Quickbird- Geometric
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1
Kết quả nắn ảnh SPOT Pan đơn với số lƣợng điểm KC khác nhau.
1. Phương án 6 điểm khống chế : 1. Phương án 8 điểm KC :
Sai số mặt phẳng 1.47m
Point ID Res Res X Res Y Type
931 2.20 1.11 1.90 Check 1012 3.83 2.44 -2.95 Check 922 3.38 1.15 3.18 Check 914 2.14 1.42 -1.60 Check 910 2.02 -1.35 1.51 Check 917 1.47 0.07 1.46 GCP 915 1.37 0.02 -1.37 GCP 906 1.22 1.05 -0.62 Check 925 1.21 -0.48 1.11 GCP 905 1.03 0.56 -0.86 GCP 903 0.95 -0.35 0.88 GCP 904 0.90 0.52 0.73 Check 928 0.88 0.25 -0.84 GCP 932 0.41 0.26 -0.31 GCP 907 0.34 -0.33 -0.08 GCP 2. Phương án 9 điểm KC : Sai số mặt phẳng 2.26m
Point ID Res Res X Res Y Type
1013 2.68 -2.54 0.85 Check 916 2.26 0.47 2.21 Check 920 2.26 -0.26 2.24 GCP 905 2.20 0.74 -2.07 GCP 931 2.06 1.57 1.34 Check 909 1.98 -1.83 -0.77 Check 1012 1.93 0.54 -1.85 GCP 906 1.89 1.62 -0.98 Check 907 1.81 -0.64 1.70 GCP 903 1.29 -0.33 1.25 GCP 914 0.94 -0.07 -0.94 GCP 932 0.54 0.25 -0.48 GCP 925 0.29 -0.21 0.20 GCP 928 0.05 -0.03 -0.04 GCP 923 0.95 0.65 -0.70 Check
Sai số so với điểm kiểm tra:
TT Tên điểm Sai số
X(m) Y(m) 1 904 1.25 -1.56 2 906 -0.47 0.9 3 914 -0.98 2.12 4 910 0.81 2.09 5 922 0.94 2.6 6 931 1.47 1.84 7 1012 1.66 1.84 2.48
Sai số so với điểm kiểm tra:
TT Tên điểm Sai số
X(m) Y(m) 1 909 -1.04 -0.06 2 906 0.49 -0.62 3 916 0.17 1.97 4 923 0.94 0.97 5 931 0.67 2.09 6 1013 -1.84 1.5
3. Phương án 12 điểm KC: Sai số mặt phẳng 2.29m
Point ID Res Res X Res Y Type
1013 2.77 -2.66 0.78 Check 905 2.45 -1.79 -1.66 Check 916 2.29 0.61 2.21 GCP 915 2.29 -1.21 -1.94 GCP 906 2.17 0.91 -1.96 GCP 933 2.14 -1.41 1.61 GCP 907 2.12 -1.03 1.86 GCP 908 2.10 0.28 2.09 Check 903 1.41 -0.46 1.33 GCP 1012 1.28 0.54 -1.16 GCP 932 1.27 0.74 -1.03 GCP 925 1.11 -0.35 -1.05 Check 931 1.09 1.08 -0.10 GCP 928 0.98 -0.64 -0.74 GCP 914 0.67 0.66 0.13 GCP 904 0.29 0.20 -0.21 GCP 912 1.49 -1.42 -0.46 Check 919 1.74 -0.05 -1.74 Check
Sai số so với điểm kiểm tra:
TT Tên điểm Sai số
X(m) Y(m) 1 905 -0.55 -2.17 2 908 0.11 2.49 3 919 -1.75 0.65 4 912 0.59 -1.12 5 925 0.43 -0.24 6 1013 -1.48 0.79 4. Phương án 14 điểm KC: Sai số mặt phẳng 2.74m
Point ID Res Res X Res Y Type
916 2.74 0.67 2.66 GCP 1013 2.74 -2.60 0.86 Check 930 2.68 -2.57 -0.76 Check 911 2.48 -0.83 -2.34 Check 933 2.47 -1.32 2.09 GCP 907 2.19 -1.11 1.89 GCP 915 2.05 -1.20 -1.66 GCP 905 1.92 0.19 -1.91 GCP 909 1.84 -1.83 -0.21 Check 903 1.67 -0.51 1.59 GCP 1012 1.50 0.54 -1.40 GCP 932 1.41 0.84 -1.14 GCP 906 1.32 0.87 -0.99 GCP 928 1.05 -0.57 -0.88 GCP 913 0.85 -0.62 0.58 Check 924 0.82 -0.42 0.71 Check 925 0.76 -0.31 -0.69 GCP 914 0.67 0.61 -0.27 GCP 904 0.50 0.18 0.47 GCP 931 1.16 1.13 0.24 GCP
Sai số so với điểm kiểm tra:
TT Tên điểm Sai số
X(m) Y(m) 1 909 -0.93 -0.44 2 911 -0.46 -0.56 3 913 -0.94 0.57 4 924 0.58 0.57 5 930 -2.28 -1.39 6 1013 -0.48 1.06
PHỤ LỤC 2:
Thực nghiệm nắn SPOT5 Pan cảnh 271308 với điểm KC không rải đều trên ảnh.
1. Vùng không có điểm KC có độ cao trung bình 1m
Mặt phẳng 5.4m; Độ cao 4.2m
2. Vùng không có điểm KC có độ cao trung bình 50 m
PHỤ LỤC 3:
Thực nghiệm nắn ảnh SPOT5 Pan theo khối ảnh có góc nghiêng chụp ảnh lớn với số lƣợng điểm KC khác nhau.
1. Phương án 36 điểm KC
a. Sai số trên mô hình: Mặt phẳng 4.8m; Độ cao 7.4m
b. Sai số tại các điểm KC sau khi nắn Bảng PL 3.1 TT Tên điểm Sai số TT Tên điểm Sai số X(m) Y(m) X(m) Y(m) 1 2474 1.27 -0.10 19 1822 -7.15 0.86 2 1942 0.00 -2.87 20 1829 -1.43 -1.19 3 1835 6.57 -1.97 21 922 2.84 -8.66 4 2469 3.95 -2.04 22 925 -2.16 0.26
5 1833 -2.32 0.45 23 1580 -4.94 1.95 6 1826 1.52 -0.84 24 1012 -0.82 -0.64 7 1824 4.35 1.12 25 914 -3.24 -3.14 8 2470 1.19 0.58 26 907 3.54 -3.67 9 2471 1.31 -1.70 27 921 -1.46 -3.00 10 1815 5.19 3.49 28 1564 4.51 -2.18 11 1577 3.23 -0.04 29 1569 0.51 2.16 12 1823 -1.11 0.10 30 1587 -4.96 4.08 13 1819 -1.27 0.61 31 1568 -2.37 0.99 14 1827 -3.07 2.33 32 1577 1.35 -0.54 15 1828 -2.74 -0.21 33 1580 -1.19 4.76 16 1560 -2.19 2.42 34 925 -4.66 2.13