c. Phơng phỏp lọc
2.1. Những vấn đề chung
Trong ph−ơng phỏp xõy dựng mụ hỡnh số độ cao bằng đo ảnh số, ngn dữ liƯu đầu vào yờu cầu phải là ảnh số. ảnh số là dạng t liệu ảnh khụng lu trờn giấy ảnh hoặc phim. Đối với phơng phỏp đo vẽ ảnh số thỡ một ảnh đợc biểu diễn bằng cỏc phần tử của ảnh đợc gọi là pixel. Một ảnh số là tập hợp của cỏc pixel đợc sắp xếp dới dạng một ma trận hai chiề Mỗi điểm ảnh tơng ứng với một pixel đợc mụ tả bằng hàm số ảnh với cỏc biến tọa độ điểm ảnh (x, y) và giỏ trị độ xỏm của nó (D):
f(x, y, D) (2.1)
với giỏ trị hàm đợc giới hạn trong phạm vi cỏc số nguyờn dơng, tức là
0 ≤ f(x, y, D) ≤ fmax (2.2)
Nếu mụ tả một ảnh màu thỡ mỗi thành phần màu cơ bản (màu đỏ, lục, lam) của ảnh sẽ đợc biểu diễn bằng cỏc hàm số ảnh thành phần, tức là:
f= ) , , ( ) , , ( ) , , ( b g r D y x b D y x g D y x r (2.3) trong đó: Dr, Dg, Gb là giỏ trị độ xỏm tơng ứng với ba thành phần màu cơ bản.
ảnh số là một ma trận giỏ trị độ xỏm cú n cột và m hàng. Cỏc phần tử của ma trận ảnh số là những điểm ảnh rời rạc với tọa độ của nú đợc xỏc định bằng một số nguyờn dơng nằm giữa (1-n) cột và (1-m) hàng:
1 ≤ x ≤ n ; 1 ≤ y ≤ m (2.4) tọa độ cđa một điểm ảnh trờn ảnh số sẽ đợc xỏc định theo:
yj = y0 + j.∆y (2.6) trong đó: i = 0, 1,…., n-1
j = 0,1,….., m-1
x
∆ ,∆y là khoảng cỏch lấy mẫu trờn hớng x và y, thụng thờng
x
∆ =∆y
Độ xỏm của ảnh sẽ đợc lấy mẫu và sắp xếp theo ma trận độ xỏm:
11 1 1 1 0 1 1 1 11 10 1 0 01 00 - n - m - m - m - n - n d d d d d d d d d , , , , , ... ... ... ... ... ... ...
trong đó dij là độ xỏm của pixel ảnh ở cột i và hàng j cđa ma trận.
Theo khái niƯm trun thống, một ảnh chơp qua hƯ thống kính quang học và vật liƯu cảm quang đợc gọi là ảnh tơng tự. Nú là tập hợp những tớn hiệu liờn tục về khụng gian và về giỏ trị độ xỏm của cỏc điểm ảnh. Để cú thể xử lý ảnh tơng tự trờn cỏc trạm đo vẽ ảnh số thỡ cỏc ảnh này cần phải đợc biến đổi tớn hiệu liờn tục thành tớn hiệu rời rạc thụng qua quỏ trỡnh quột ảnh.
Sự chuyển đổi từ cỏch mụ tả liờn tục sang mụ tả rời rạc của ảnh đợc gọi là lợng tử húa ảnh, hay cũn gọi là số húa ảnh. Quỏ trỡnh lợng tử húa ảnh liờn quan đến việc lợng tử húa độ phõn giải theo vị trớ tọa độ (x, y) của điểm ảnh và lợng tử húa giỏ trị xỏm của phần tử ảnh (pixel).
Hiện nay, cỏc phơng phỏp cơ bản để xõy dựng mụ hỡnh số độ cao là: phơng phỏp đo đạc ngoài thực địa, phơng phỏp số húa đờng bỡnh độ trờn bản đồ địa hỡnh, phơng phỏp đo ảnh, phơng phỏp ứng dơng công nghƯ laser đặt trờn mỏy bay (Lidar) và phơng phỏp ứng dụng cụng nghệ radar độ mở tổng hợp giao thoa (IFSAR). Cỏc phơng phỏp này khỏc nhau ở ngn dữ liƯu đầu vào, thiết bị mỏy múc sử dụng, giỏ thành, độ chớnh xỏc, phạm vi và khả năng ỏp dụng. Tuy nhiờn, việc thành lập MHSĐC tiến hành theo phơng thức nào cũng đều bao gồm hai phần: thu thập cỏc trị đo và tạo MHSĐC từ cỏc
trị đo thụng qua tớnh toỏn nội su
Phơng phỏp đo ảnh là phơng phỏp lấy số liệu địa hỡnh cho việc xõy dựng MHSĐC cú hiệu quả nhất với hiệu suất cụng tỏc cao nhất và cờng độ lao động thấp nhất. Tựy thuộc vào trang thiết bị sử dụng trong đo vẽ và đặc điểm địa hỡnh khu đo mà cú những phơng phỏp xõy dựng MHSĐC khỏc nhau trờn trạm ảnh số Image Station:
- Xõy dựng MHSĐC từ cỏc điểm độ cao: Đối với khu vực địa hỡnh ớt cắt xẻ và ớt thực phủ cú thể tạo MHSĐC từ những điểm độ cao tự động. Chơng trỡnh MATCH-T trờn trạm ảnh số cho phộp ngời thao tỏc tạo một lới điểm girn cỏch nhất định, để đo trực tiếp hoặc nội suy tự động và sau đú kiểm tra hiƯu chỉnh lạị
- Xõy dựng MHSĐC từ cỏc đờng đặc trng: Đối với khu vực địa hỡnh cắt xẻ nhiều, để lột tả đợc bề mặt khu vực cần phải đo vẽ lập thể cỏc đối tợng nh hệ thống thủy văn, hệ thống cỏc đờng phõn thủy và tụ thủy, cỏc đ−ờng thĨ hiƯn sự thay đổi đột ngột về độ cao của bề mặt địa hỡnh, cỏc điểm đặc trng của bề mặt địa hình.
- Xõy dựng MHSĐC từ cỏc đờng bỡnh độ: Đối với những khu đo địa hỡnh đồi bỏt ỳp và ớt cắt xẻ, ta cú thể xõy dựng MHSĐC từ cỏc đờng bỡnh độ đợc vẽ trực tiếp trờn mụ hỡnh lập thể. Đối với phơng phỏp này phải chú ý hiƯu chỉnh chiỊu cao cđa thực phđ tr−ớc khi lập và nội suy MHSĐC.
- Xõy dựng MHSĐC theo phơng phỏp đo vẽ hỗn hợp: Nếu cần MHSĐC cú độ chớnh xỏc cao, ta cú thể đo vẽ hỗn hợp cả điểm, đờng đặc trng của địa hỡnh và cỏc điểm độ cao theo lới quy chuẩn tạo thành lới hỗn hợp Grid - Tin.
Các số liệu của MHSĐC thu đợc sau khi nội suy cần phải đợc lu trữ theo một kết cấu và quy cỏch nhất định để tiện cho cỏc mục đớch sư dơng. Ph−ơng thức lu trữ cú thể theo từng đơn vị mảnh bản đồ hoặc thành lập cơ sở dữ liệu địa hỡnh. Thụng thờng đầu tệp số liệu lu giữ cỏc thụng tin cơ sở cú
liờn quan nh: tọa độ điểm gốc, khoảng cỏch của lới ụ vuụng, phạm vi khu đo, ký hiệu mảnh bản đồ,.Sau phần đầu tệp số liệu là phần độ cao điểm lớ Đối với MHSĐC cú phạm vi nhỏ thỡ lợng số liệu khụng lớn, nờn cú thể lu giữ trực tiếp, tức là mỗi lần ghi là độ cao một điểm hoặc số liƯu độ cao cđa một dải điểm. Đối với MHSĐC cú phạm vi tơng đối rộng thỡ lợng số liệu của nú cũng rất lớn. Vỡ vậy cần phải lựa chọn ph−ơng thức nén số liƯu khi ghi và lu trữ để tiết kiệm bộ nhớ.
Nộn dữ liệu là quỏ trỡnh làm giảm lợng thụng tin trong dữ liệu gốc để tiết kiƯm bộ nhớ. Lợng thụng tin thu đợc sau khi nộn thờng nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều và đợc biểu thị bằng:
Tỷ lệ nén = r l
%
với l là kớch thớc dữ liệu gốc và r là kớch thớc dữ liệu thu đợc sau khi nộn. HiƯn nay có rất nhiỊu phơng phỏp nộn số liệu, trong đú cỏc phơng phỏp thờng dựng để nộn dữ liệu MHSĐC là:
- Lu trữ theo dạng số nguyờn
- Lu trữ theo phơng phỏp ỏnh xạ phõn sai - Nén theo mr số
Dữ liệu của MHSĐC đợc lu trữ theo đơn vị mảnh bản đồ mà mỗi mảnh th−ờng gồm nhiỊu mụ hỡnh. Vỡ vậy, cần phải xõy dựng một loạt cỏc phần mềm để phục vụ việc lu trữ, tiếp biờn và làm mới dữ liệu MHSĐC theo đơn vị mảnh bản đồ. Đối với cỏc số liệu đr đợc đa vào cơ sở dữ liệu cần cú biện phỏp bảo quản đề phũng virut, bảo đảm cho số liệu luụn chớnh xỏc và sư dơng có hiƯu quả.