3.2. Thuật toán lọc điểm từ dữ liệu đám mây điểm để thành lập DEM
3.2.3. Thuật toán lọc dữ liệu quét bằng bổ sung mô hình hóa bề mặt và phát
mô hình TIN tăng cường bộ lọc
2.2.3.86. Nguyên lý cơ bản của phương pháp mô hình hóa bề mặt và phát triển mô hình TIN để tăng cường bộ lọc dựa trên bề mặt phủ tiệm cận dần tới bề mặt địa hình thực bằng việc sử dụng các tham số bề mặt như mô hình TIN, nội suy theo đường ngắn nhất, diện tích nhỏ nhất, mô hình hình dạng hiện thời, mô hình phẳng mỏng Spline.
2.2.3.87. Trong tổng số các phương pháp dựa trên cơ sở bề mặt phủ, việc phát triển mô hình TIN và tăng cường phép lọc là một trong những phương pháp tiêu biểu mà cấu trúc đầu vào mô hình TIN dựa trên mô hình sơ lược DTM (lưu dạng Grid). Thường kích thước ô vuông lưới Grid lớn hơn kích thước của đối tượng không ở mặt đất mang tính đặc trưng địa hình được thu nhỏ tối đa [8,12] dễ được xác định. Các điểm mặt đất còn lại được tăng cường nhận dạng từ các điểm chưa
c c c v i a σ xi yi zi
được lọc sẽ đưa vào dữ liệu sơ bộ DTM dựa trên cơ sở đường đồng mức và tiêu chí góc [26,43]. Kết hợp đồng bộ với các phầm mềm phân tích địa hình Terrasolid, Lastools và ALDPAT [28,32,42] để thực hiện nhiệm vụ nội suy nhận dạng và phân lớp đối tượng bề mặt đất và không mặt đất. Việc phát triển mô hình TIN địa hình để tăng cường bộ lọc phụ thuộc nhiều vào mức độ chi tiết của bề mặt địa hình và những cẩn trọng để hiệu chỉnh các tham
Tham số được ước tính Chuẩn bị dữ liệu đầu vào DTM
Phát triển mô hình TIN và tăng cường bộ lọc Ước tính tham số theo phân tích thống kê Tạo cấu trúc sơ bộ dữ liệu ban đầu
Tâm các điểm mặt đất
Tìm tâm điểm đối tượng đặc trưng mặt Mô hình hóa bề mặt phủ
Dữ liệu đám mây điểm
2.2.3.89.
2.2.3.90. số tạo khuôn dáng địa hình gần nhất với bề mặt địa hình của mặt đất. Việc xác định các tham số đó dựa trên đặc tính giá trị của phương pháp phân tích thống kê của các điểm tương đồng (cùng tên).
2.2.3.91.
Bước 1:
Tạo dữ liệu sơ bộ DTM 2.2.3.92. 2.2.3.93. 2.2.3.94. 2.2.3.95. 2.2.3.96. 2.2.3.97. 2.2.3.98. 2.2.3.99. 2.2.3.100. Bước 2: Ước tính tham số Bước 3: Tinh lọc dữ liệu ban đầu DTM Kết quả cuối cùng DTM
2.2.3.101. Hình 3.3. Sơ đồ khối của thuật toán phép lọc mô hình hóa bề mặt và phát triển mô hình TIN tăng cường bộ lọc [28,42]
2.2.3.104.
2.2.3.105. tượng, hình dạng được khẳng định tiếp cận sát bề mặt địa hình. Quá trình này bao gồm cả thao tác lực bên ngoài kèm theo thao tác lực bên trong. Tuân thủ theo định luật thứ 2 của Newton là sự tiếp cận gần giữa vị trí và lực hút được xác định bằng công thức (3.9). 2.2.3.106. � ��(�) = �2.2.3.107. 2.2.3.108.(�, �) + � 2.2.3.109. (�, �) (3.9) 2.2.3.110. � �2 2.2.3.111. �� � 2.2.3.112. � � �
2.2.3.113. Ở đây: m - Khối lượng phần tử mặt phủ.
2.2.3.114. X - Vị trí của phần tử mặt phủ tại thời điểm t.
2.2.3.115. ����( , � ) - Lực tác động ngoài, tức là lực trọng trường.
2.2.3.116. ��� �(, � ) - Lực tác động trong tạo bởi liên kết giữa các phần tử mặt phủ.
2.2.3.117. Khi bề mặt phủ chuyển về mặt phẳng đo, sự chuyển vị trí của mỗi phần tử mặt phủ chỉ chịu dưới ngoại lực được tính theo công thức (3.10)
2.2.3.118. �( + ∆�∆∆ ) = 22 2222222222222 (�) − �(� − ∆∆ ∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆ ) + ∆∆ 2 (3.10)
2.2.3.119.
2.2.3.120. ∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆∆ - là bước thời gian và g - là gia tốc tự do.
2.2.3.121. Sau khi các thành phần bề mặt phủ được chuyển về bằng một ngoại lực, một nội lực được ép định vị lại các thành phần bề mặt phủ được tính theo công thức: 2.2.3.122. �⃗ = ∑3 2.2.3.123. 1 �� 2.2.3.124.�(⃗ 2.2.3.125.2.2.3.126. 2.2.3.127. − � ⃗ 2.2.3.128. )∆�⃗⃗ (3.11) 2.2.3.129. �� =1 ( 2) 2.2.3.130. � �
2.2.3.131. Ở đây:�⃗ - là chuyển vị véc tơ của phần tử mặt phủ.
2.2.3.132. b - là 0 khi phần tử không thay đổi vị trí (đứng yên), trường hợp khác nó sẽ có giá trị bằng 1.
2.2.3.133. �⃗� - là vị trí tại thời điểm của phần tử mặt phủ
2.2.3.134. �⃗� - là vị trí của phần tử bên cạnh được kết nối với �⃗�.
2.2.3.135. �⃗⃗ - là véc tơ chuẩn hóa khi các điểm hướng thẳng đứng, �⃗⃗ = (0,0,1)�
2.2.3.136. RT - là thời gian được lặp lại để kiểm tra độ vững bền của bề mặt phủ.
2.2.3.137. Quá trình tinh lọc dữ liệu ban đầu DTM trên cơ sở phát triển mô hình TIN và tăng cường bộ lọc được tiến hành theo 6 bước:
2.2.3.138.
Bước 1: 2.2.3.139.diện mạo Tìm điểm tương đồng (cùng tên) mô hình TIN dựa trên
2.2.3.142.
2.2.3.143.
Bước 2: 2.2.3.144.hình TIN. Tính toán độ dốc, các điểm đặc trưng địa hình của mô
2.2.3.145.
Bước 3:
2.2.3.146. Thao tác các điểm đối xứng, đỉnh, góc, được lọc dữ liệu với nhãn Pvertex (Xv, Yv, Zv) với giá trị độ cao cao nhất của mô hình TIN và những điểm chưa được lọc là: Punfiltered (Xu, Yu, Zu,).
2.2.3.147. Những điểm đối xứng (tương đồng) là: Pmirror (Xm, Ym, Zm) của Punfiltered (Xu, Yu, Zu,) được tính theo công thức:
2.2.3.148. �� 2 22222222222222= � − �
2.2.3.149. { �� = 222222222222222 − �� (3.12)
2.2.3.150. �� = �
2.2.3.151.
Bước 4:
2.2.3.152. Tính khoảng cách d và góc θ của mô hình TIN với các điểm được lọc về dạng Vertex. Nếu cả hai giá trị tính toán nhỏ hơn giá trị cực
2.2.3.153. đại d và θ thì điểm chưa lọc sẽ là nhãn (Vertex) của điểm mặt đất.
2.2.3.154.
Bước 5:
2.2.3.155. Tính thang độ của mô hình TIN trên mặt phẳng với tọa độ X, Y. Nếu hệ số (RATIO) thang độ max - thang độ min nhỏ hơn thang độ của các điểm tương đồng thì được cập nhật bổ sung vào dữ liệu
2.2.3.156. đầu vào DTM.
2.2.3.157.
Bước 6:
2.2.3.158. Lặp lại bước 1 → bước 5 cho đến khi tất cả những điểm chưa được
2.2.3.159. lọc xong xây dựng lên kết quả cuối cùng DTM.
2.2.3.160. Chỉ số đánh giá độ chính xác của thuật toán được xác định bằng loại I, loại II và tổng sai số.
2.2.3.161. ạạạạạạạạạạạạạạạ � = � 2.2.3.162. � 2.2.3.163. �� = ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ ạ � 2.2.3.164. � 2.2.3.165. ổổổổổổổổổổổổổổổ �ố = ++ 2.2.3.166. { + + + + + + + + + + + + + + + 2.2.3.167. 2.2.3.168. (3.13)
chính xác như là điểm không thuộc mặt đất.
2.2.3.170. b - là số của những điểm không ở mặt đất phân loại không chính xác như điểm mặt đất.
2.2.3.171. c và d - là tổng những số điểm mặt đất và không ở mặt đất tương ứng.
2.2.3.172. Qua thực tiễn cho thấy phương pháp mô hình hóa bề mặt cho phép tạo ra dữ liệu đầu vào là mô hình số DTM dạng Grid sẽ tạo phát triển mô hình TIN nhằm tăng
2.2.3.174.
2.2.3.175. cường phim lọc đám mây điểm dữ liệu laser bằng cách dễ dàng xác định các tham số nguyên, tạo ra cơ sở để tính các tham số cho các điểm tương đồng giữa mô hình TIN và mô hình bề mặt. Phương pháp này rất hiệu quả để nhận dạng và phân lớp mặt đất và không mặt đất đối với vùng đồi núi có địa hình đột biến, độ dốc cao. Đặc biệt có khả năng tự động hóa cao và có thể phát triển ứng dụng có hiệu quả trong việc nhận dạng phân lớp kết hợp giữa dữ liệu ảnh quang học và ảnh quét laser.