5. Cấu trúc của đồ án
3.2.1. Thông số máy chụp ảnh, ảnh chụp và máy bay
Các tham số chụp ảnh của máy ảnh: Canon EOS Kiss X4 Kích thước Sensor: 14.9 x 22.3 mm.
Số pixel ảnh: 3456 x 5184 pixel. Số điểm ảnh: 17.9 trieu pixel. Tiêu cự chụp ảnh: 18 mm.
Tiêu cự tương ứng với film 35 mm: 43.5 mm. Kích thước pixel ảnh: 4.3 x 4.3 micron.
Kích thước của pixel ảnh ngoài thực địa: 0.048 x 0.048 m. Độ cao bay chụp: 200 m
Độ phủ dọc: 80%; Độ phủ ngang: 60%.
Tổng số ảnh bay chụp 160 ảnh.
Chất lượng hình ảnh: Ảnh có độ nét cao, màu sắc trung thực, khả năng nhận dạng rất tốt. Tuy nhiên có một số ít ảnh hơi nhòe.
Các file thông số bay chụp ảnh gồm tọa độ tâm ảnh, các góc xoay. 3.2.2.Công tác thành lập BĐĐH 1:10000 từ ảnh máy bay không người lái
1. Tăng dày
Xây dựng Project là quá trình nhập vào các thông số cần thiết và xác nhận các file ảnh sử dụng cho công việc theo yêu cầu của hệ thống phần mềm xử lý ảnh số.
Khởi động phần mềm ImageStation Photogrammetric Manager (ISPM) xuất hiện bảng menu chính của chương trình.
59
Nếu đã có một công việc (Project) từ trước thì truy nhập vào công việc bằng cách vào menu File / Open Project , tiếp theo là chọn đường dẫn, thư mục, tên file Project
và bấm OK.
Để tạo Project mới, vào menu File/New Project:
Hình 3.1. Tạo một công việc mới
Xuất hiện bảng Đặt tên công việc và địa chỉ của thư mục công việc “Project
Location”
Hình 3.2. Bảng đặt tên và đường dẫn đến thư mục công việc Trong cửa sổ “Project Name”: Đặt tên công việc
Trong cửa sổ “Location”: chọn ổ đĩa để chứa thư mục công việc, ổ đĩa mặc định
là ổ C, nếu chọn ổ đĩa khác để chứa thư mục của công việc thì bấm vào phím để chọn.
60 Sau khi đã nhập xong bấm [Next]
Xuất hiện bảng Xác định kiêu loại công việc (Project Type) sau đó điền các thông số vào bảng sau đó bấm vào finish hoàn thành buocs công việc này
2. Nhập các thông số tuyến bay
Chọn menu Biên tập tuyến bay (ISPM / Edit / Strip Wizard), xuất hiện bảng Strip Wizard như sau:
Hình 3.3. Thông số tuyến bay Chọn các thông số như đã hiển thị trên bảng Strip Wizard
Sau đó bấm [Next] và xuất hiện bảng thông tin về các tấm ảnh (Image File Information)
61
Hình 3.4. Bảng thông tin các tấm ảnh
Bấm vào hộp […] bên phải sổ thư mục chứa các file ảnh để chọn đường dẫn, ổ đĩa, thư mục chứa các file ảnh.
Xác đinh ký tự tiền tố của số hiệu ảnh (Image Name Prefix).
Gõ vào phần mở rộng của file ảnh (jpg nếu file ảnh có tên là * . jpg).
Sau đó bấm [Next] và xuất hiện bảng thông báo về mô hình (Model
Information).
62
Dùng con trỏ đánh dấu vào ô vuông bên trái của dòng Automatically Generate Models để cho phép chương trình tự động tạo ra mô hình lập thể dựa trên tuyến, tên
ảnh và trật tự các tấm ảnh trong tuyến vừa được gõ vào ở phần trước. Sau đó bấm [Next].
Xuất hiện bảng Thông tin các yếu tố định hướng ngoài của các tấm ảnh (Exterior Orientation Information)
Hình 3.6. Thông tin các yếu tố định hướng ngoài
Nếu có các thông tin định hướng ngoài gần đúng cho các tấm phim ảnh trong khối, thì đánh dấu vào ô vuông bên trái dòng Enable Input of EO Information. Nếu
muốn hủy việc tạo tuyến bay bấm [Cancel], bấm [Finish] nhằm hoàn thành công việc tạo tuyến bay.
Xuất hiện bảng thông báo Strip Wizard:
Hình 3.7. Hoàn thành tạo chuyến bay Bấm Yes để hoàn thành việc tạo tuyến bay.
63
Xuất hiện bảng thông báo Strip Wizard tiếp theo và bấm [Yes] nếu muốn tạo thêm tuyến bay mới hoặc [No] để thoát khỏi menu Strip Wizard.
3. Nhập tọa độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp
Nếu có tọa độ điểm khống chế ngoại nghiệp, có thể nhập vào file Control menu biên tập điểm khống chế (ISPM / Edit / Control Points).
Khi chọn menu này sẽ xuất hiện bảng Edit Control Points như sau:
Hình 3.8. Nhập tọa độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp Gõ vào cửa sổ ID tên điểm
Chọn cấp hạng điểm (điểm khống chế: control, điểm kiểm tra: check) bấm vào
hộp bên phải cửa sổ Type.
Chọn loại điểm và bấm vào hộp bên phải cửa sổ Class
Nhập các giá trị sai số trung phương vị trí điểm vào các cửa số SY, SX, SZ tương ứng.
Bấm [Add/Modify] lần lượt khi nhập xong tọa độ mỗi điểm.
Bấm [Ok] để ghi lại và thoát khỏi menu khi đã nhập xong hết các điểm khống chế ngoại nghiệp có trong khối ảnh.
Trường hợp điểm đã có file tọa độ các điểm khống chế ngoại nghiệp ở dạng ASCII với thứ tự tọa độ là YXH có thể nhập vào file control bằng menu ISPM / Translator / Import / Control Points
64 4. Định hướng tương đối (RO)
Quá trình định hướng tương đối xác định vị trí tương đối giữa tấm ảnh trái và tấm ảnh phải của một cặp ảnh lập thể thông qua việc đo các điểm định hướng mô hình lập thể. Quá trình này nhằm khử thị sai trên ảnh và liên kết hai ảnh trong không giân với nhau.
Sử dụng menu ISDM / Orientation / Relative…
Xuất hiện bảng chọn các mô hình (Select Models)
Hình 3.9. Mô hình định hướng tương đối
Có thể chọn tất cả các tấm ảnh của công việc theo từng tuyến hoặc trong cả khối. Sau đó bấm [OK] để chấp nhận chọn và thoát khỏi bảng Select Photos.
Xuất hiện màn hình làm việc của bước định hướng tương đối 5. Tính toán bình sai khối tam giác ảnh
65
Hình 3.10: Đường dẫn mở các tấm ảnh trong khối
Xuất hiện bảng chọn các tấm ảnh (Select Photo). Chọn tất cả các tấm ảnh trong
khối ảnh.
Sau đó bấm [OK].
Xuất hiện bảng kết quả bình sai khối tam giác ảnh (Photo Triangulation Results): Chương trình này cho phép lựa chọn tính toán bình sai khối tam giác ảnh không gian theo 2 chế độ: bình sai tương đối và bình sai tuyệt đối. Các chức năng của chương trình bình sai có thể chọn trong bảng Photo Triangulation Option. Bảng này xuất hiện khi bấm [Option] trong bảng kết quả bình sai khối tam giác ảnh:
66
Hình 3.10. Bảng bình sai khối tam giác ảnh
Việc bình sai khối tam giác ảnh được thực hiện theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất.
Bình sai tương đối (Relative) bình sai tọa độ không gian đo ảnh mà không sử dụng đến tạo độ điểm khống chế ngoại nghiệp nhằm kiểm tra đánh giá kết quả các bước định hướng mô hình, liên kết các tuyến ảnh trong khối.
Bình sai tuyệt đối (Absolute) sử dụng trị đo của tất cả các loại điểm và tạo độ
trong hệ tọa độ mặt đất của các điểm khống chế ngoại nghiệp để tính chuyển toàn bộ khối tam giác ảnh về hệ tọa độ mặt đất.
Sau khi chọn các chức năng phù hợp bấm [OK] để trở về bảng Kết quả bình sai
67
Hình 3.11. Bảng trạng thái tính toán
Nếu kết quả tính toán bình sai thỏa mãn các yêu cầu theo phương án kỹ thuật hoặc quy phạm hiện hành, có thể bấm [OK] để chấp nhận kết quả.
Tổng số ảnh được đo và tính toán 154 ảnh.
Tổng số điểm khống chế tổng hợp 34 điểm, số điểm kiểm tra 3 điểm. Sai số trung phương tại điểm khống chế ảnh sau bình sai:
Mx = 0.041m My = 0.049m Mh = 0.031m Sai số trung phương tại điểm kiểm tra:
Mx = 0.040 My = 0.031m Mh = 0.208m 6. Đo vẽ trên mô hình lập thể
Thiết bị: Trạm đo vẽ ảnh số Intergraph ImageStation
Phần mềm: ISSD, ISDC, ISFC. Tài liệu sử dụng:
- Project đó được tính toán tăng dày, định hướng tuyệt đối;
- Ảnh số khuôn dạng TIFF có tạo overview đó sử dụng để tăng dày; - Sơ đồ tâm ảnh.
100% các đối tượng được đo vẽ lập thể trên trạm ảnh số để có được thuộc tính không gian 3 chiều.
68
7. Đo vẽ mô tả địa hình phục vụ lập mô hình số độ cao mặt đất
Thủy hệ và các yếu tố liên quan
Trên mô hình lập thể tiến hành đo vẽ toàn bộ hệ thống thủy hệ trên trạm đo vẽ ảnh số. Các đường mép nước của các hệ thống sông, suối, ao hồ được vẽ theo thời điểm chụp ảnh;
Giải đoán triệt để các thiết bị phụ thuộc và tính chất của chúng như; hệ thống cống tưới tiêu, máng dẫn nước, tính chất các loại bờ đắp cao xẻ sâu, bờ cạp, hệ thống kênh mương đắp cao, xẻ sâu, kênh mương xây và đào đắp và các ao, hồ, đập, đê.
Giao thông và các yếu tố liên quan
Đo vẽ toàn bộ hệ thống giao thông trên mô hình lập thể từ cấp đường mòn trở lên. Với những đường có độ rộng ≥ 0.5mm trên bản đồ thì thể hiện 2 nét theo độ rộng thực tế của đối tượng đường. Các loại đường giao thông được phân biệt thành 2 loại: nửa tỷ lệ vẽ 1 nét vào tim đường, theo tỷ lệ vẽ 2 nét vào 2 bên mép đường;
Đối với hệ thống cầu đặc biệt là các cầu vượt, cầu dẫn thường có độ cao lớn, do vậy phải đo vẽ toàn bộ các loại cầu có trên mô hình lập thể;
Đo vẽ vỉa hè, lề đường, lòng đường, giải phân cách;
Đo vẽ toàn bộ hệ thống các đường bờ ruộng có trong khu vực, khi độ rộng đường bờ ruộng lớn hơn 0.5m thì vẽ theo thực tế, khi độ rộng nhỏ hơn 0.5m thì vẽ vào tim bờ ruộng.
Dân cư và các yếu tố liên quan
Tất cả các loại nhà, công trình kiến trúc, các di tích lịch sử văn hóa đều được đo vẽ trên mô hình lập thể;
Nhà trên mô hình lập thể được vẽ trên đỉnh đối tượng;
Các yếu tố đường dây điện, vị trí các chân cột được chấm chính xác trên mô hình lập thể.
Việc đo vẽ mô hình lập thể được tiến hành bằng chương trình ISSD (Image Station Stereo Display)
Khởi động chương trình ISSD:
69
Đánh dấu vào các ô vuông bên trái của các dòng ISFC và ISDC để chương trình kích hoạt và tích hợp các chương trình Image Station Feature Code (ISFC) và Image
Station DTM Collection (ISDC) cùng hoạt động.
Các đặc trưng của địa hình cần số hoá được phân loại trong phần mềm ISDC
gồm:
+ Breakline: là đường tạo ra bởi tập hợp các điểm ghi nhận những thay đổi đột
biến của bề mặt địa hình.
+ Draiage: là đường đi theo đáy của các khe, rãnh, suối và tất cả các điểm nằm trên đường này đều có độ cao thấp hơn các điểm nằm về 2 phía của đường đó.
+ Ridge: là đường thể hiện các sống núi hoặc các điểm ghi nhận sự đột biến của bề mặt địa hình và tất cả các điểm nằm trên đường này có độ cao cao hơn các điểm nằm về 2 phía của đường đó.
+ Mass points: là các điểm độ cao được đo bổ sung tại các vị trí, các vùng cần thiết trên mô hình lập thể.
+ Collection boundary: là đường bao được chọn và đo vẽ trước khi tiến hành đo các điểm độ cao mô hình số địa hình.
+ Obsscured area: là vùng không thể đo, số hoá được độ cao một cách chính xác vì hình ảnh bị che khuất; ví dụ như bị cây phủ kín không thể nhìn thấy mặt đất.
+ Vertical fault: là đường ghi nhận sự không liên tục về độ cao (trong ISDC,
đường này tương tự như đường Breakline). 8. Thành lập mô hình số địa hình
Sau khi đo vẽ xong các đường đặc trưng địa hình cần và đủ chúng ta tiến hành tạo mô hình số địa hình.
Đo DTM thủ công: phương pháp này mất nhiều thời gian nhưng đảm bảo độ chính xác.
Từ thanh menu của phần mềm ISDC chọn lệnh Define/Active Point Types. Khi đó màn hình sẽ hiện thị hộp thoại cho phép đặt cách tùy chọn đối với các kiểu điểm được kích hoạt. Với mỗi đường Pathway được kích hoạt chọn trong thanh menu Digitize trải xuống các lệnh sau để đo độ cao các điểm DTM.
70
- Collect Pathway: đo theo Pathway.
- Collect Profile: đo theo từng mặt cắt được chọn. - Collect Area: đo theo vùng được chọn.
- Collect Point: đo theo từng điểm của Pathway.
Vào menu của phần mềm ISDC chọn lệnh Surface/ Update Surface để cập nhật các đối tượng vẽ vào file. Việc này có thể cập nhật từ File vẽ ở phần đo vẽ lập thể đặc trưng địa hình.
Vào Trangulate Surface để xây dựng mô hình số TIN Vào Setting để đặt chế độ Write DTM Element.
Sau khi kiểm tra, bấm [Apply] sẽ hiển thị lại các đường Contour. Các mô hình tiếp theo tiến hành làm tương tự.
Khi đã kín trong một mảnh bản đồ cần thành lập, vào Utilities/ New Surface để đặt tên mảnh bản đồ mới.
Vào Merge Surface để liên kết các file bề mặt. Gọi tên vừa tạo ở Target Surface. Trong Select Souce Surface lựa chọn tên các mô hình cần Merge.
Vào Utilities/ Save Surface để ghi lại Surface vừa Merge. Có thể đặt ở dạng DTM hoặc TIN, ta sẽ có một file TIN cho một mảnh bản đồ.
71
Đo DTM tự động: phương pháp này được tiến hành nhanh chóng, thuận lợi hơn
phương pháp đo thủ công nhưng đối với vùng địa hình phức tạp thì khả năng nội suy tự động mô hình số địa hình không đảm bảo chính xác.
Từ phần mềm ISDC trên thanh menu chọn Define/ Match–T Parameters hộp thoại Match-T sẽ hiện thị để ta cài đặt các thông số cần thiết. Sau đó bấm [OK] để chạy chương trình.
Chọn lệnh External Data/Input để ghi các điểm DTM vào file design.
Kiểm tra mô hình số địa hình: Mô hình số địa hình phải đảm bả độ chính xác theo
yêu cầu của bản đồ cần thành lập. Căn cứ theo sai số cho phép, phải quan sát lập thể và sử dụng các công cụ hỗ trợ để kiểm tra và sửa độ cao cho các điểm bị sai.
Hình 3.13. Đo DTM tự động 9. Nắn ảnh và lập bình đồ ảnh
Nắn ảnh
Ta sử dụng Modul Base Rectifer. Trên cơ sở mô hình số độ cao, chương trình tự động nắn chuyển ảnh chiếu xuyên tâm thành ảnh chiếu trực giao.
Khởi động phần mềm Base Rectifer sẽ xuất hiện hộp thoại Base Rectifer. Các thủ tục khai, nhập file ảnh
72
+ Photo: vào tên ảnh.
+ Input Image: xác định file ảnh đầu vào.
+ Output Image: chọn đường dẫn của file ảnh đầu ra
+ Size of pixel: Chọn cỡ file ảnh - Nắn và tùy chọn mô hình số địa hình. Chọn Rectification and option.
+ DMT: chọn file TIN hoặc Grid;
+ Interpolation Options: các phương pháp nội suy.
Phương pháp Nearest Neighbor: sử dụng giá trị độ xám của pixel gần nhất. Phương pháp Bilinear: Sử dụng giá trị độ xám của 4 pixel kề bên.
Phương pháp Cubic Convolution: Nội suy giá trị độ xám từ 16pixel gần nhất. - Digital Terrain Model Options: Chọn phương pháp nắn
+ Nắn sử dụng mô hình số địa hình: phương pháp này cho độ chính xác cao. + Nắn ảnh không sử dụng mô hình số địa hình cho độ chính xác trung bình. - Process Option: Hộp thoại cho phép thêm vào (Add Job) hoặc loại bỏ (Remove Job) khỏi danh sách các file ảnh được thực hiện trong khoảng thời gian xác định hiện thời hay sau đó theo lịch nhằm tiết kiệm thời gian khi nghỉ vào ban đêm hay ngày nghỉ cuối tuần.
Sau khi xác định và đánh dấu đồng thời tất cả các tấm ảnh, nhấn Submit Selected Jobs để tiến hành quá trình nắn.
73
Hình 3.14. Ảnh nắn Ghép ảnh
Để thực hiện ghép hai tấm ảnh ta chọn lệnh Tool/Mosaic Image trong phần mềm IRASC. Khi ghép ảnh ta phải điều chỉnh độ xám giữa hai ảnh kề nhau để tránh sự tương phản quá lớn. Các ảnh ghép được với nhau phải có độ chờm phủ lên nhau và cùng mật độ phân giải.
Cắt ảnh
Chọn lệnh Tool/Extract trong IRASC để cắt lấy khu vực cần đo vẽ trong khung bản đồ có trước.
Sai số ghép ảnh: Độ chênh lệch vị trí điểm địa vật cùng tên không được vượt quá 0.4mm theo tỷ lệ bản đồ.
Hình 3.15. Bình đồ ảnh khu vực đo vẽ 10. Điều vẽ ảnh và đo vẽ bổ sung.