1 LỜI NểI ĐẦU
3.2.3.Thành lập mụ hỡnh địa hỡnh 3D từ cỏc nguồn ảnh viễn thỏm khỏc
Ngoài ảnh mỏy bay thường dựng (ảnh quang học chụp từ cỏc mỏy ảnh truyền thống dựng phim và gần đõy là cỏc mỏy ảnh số), ảnh viễn thỏm rất đa dạng, cú thể phõn loại thành hai nhúm chớnh là cỏc loại ảnh vệ tinh và ảnh laser với đầu thu đặt trờn mỏy bay. Với mục đớch thành lập mụ hỡnh địa hỡnh 3D, mối quan tõm được đặt vào khả năng cỏc nguồn ảnh viễn thỏm
cung cấp thụng tin về cỏc nội dung chớnh của bản đồ là DEM; Ảnh làm nền để số húa cỏc dữ liệu vecter, cỏc thụng tin chi tiết về hỡnh dạng và tớnh chất của cỏc đối tượng nằm trờn mặt DEM, ảnh trực giao để phủ lờn mụ hỡnh DEM tạo ảnh thực bề mặt mặt đất.
Với sự đa dạng về đặc điểm cũng như khả năng ứng dụng của từng loại ảnh viễn thỏm cũng như tỷ lệ mụ hỡnh địa hỡnh 3D cần thành lập, khú cú thể đưa ra một qui trỡnh chớnh xỏc và chi tiết. Tuy nhiờn, việc thành lập mụ hỡnh địa hỡnh 3D từ nguồn tư liệu viễn thỏm thường tuõn theo qui trỡnh sơ lược. Qui trỡnh thành lập này cú rất nhiều điểm tương tự qui trỡnh thành lập mụ hỡnh địa hỡnh 3D từ ảnh mỏy bay. Trong phần này sẽ khụng trỡnh bày chi tiết từng cụng đoạn thành lập mà chỉ đề cập đến cỏc nguyờn tắc cơ bản và cỏc điểm khỏc biệt so với cỏc phương phỏp trờn.
Trong nhiều trường hợp, ảnh viễn thỏm chỉ được sử dụng ở một cụng đoạn nhất định để thu thập một trong những nội dung cần thiết cho mụ hỡnh địa hỡnh 3D như dựng để tạo DEM, dựng làm ảnh phủ bề mặt DEM... Khi đú để thành lập mụ hỡnh địa hỡnh 3D phải kết hợp sử dụng cỏc nguồn dữ liệu khỏc như với cỏc ảnh viễn thỏm khỏc, với ảnh mỏy bay hay với cỏc nguồn dữ liệu vecter hoặc DEM cú sẵn. Thớ dụ, ảnh Radar hay Lidar cú thể dựng để tạo DEM cho một vựng rộng trong thời gian ngắn nhưng khụng thể dựng làm nền cho số húa, điều vẽ thực địa, trường hợp này cần phải dựng kết hợp với ảnh mỏy bay hoặc cỏc ảnh vệ tinh quang học độ phõn giải cao. Một thớ dụ kết hợp khỏc là với khu vực cú sẵn DEM và dữ liệu vecter thỡ ảnh vệ tinh quang học đa phổ cú thể được nắn trực giao sử dụng DEM và dựng làm ảnh phủ bề mặt.
Đo điểm khống
chế Tăng dày
Thành lập mụ hỡnh số độ cao DEM
Nội suy bỡnh độ, đo điểm độ cao tại cỏc vị trớ đặc trưng địa
hỡnh Số húa trờn nền ảnh trực giao Nắn ảnh trực giao Điều vẽ thực địa Gắn mó địa hỡnh và thuộc tớnh cho cỏc đối tượng
In nền ảnh cho điều vẽ thực địa Đo vẽ cỏc đặc trưng địa hỡnh: đường phõn thủy tụ thủy ảnh viễn thỏm
Hoàn thiện và biờn tập dữ liệu 2D
Chuyển đổi dữ liệu sang khuụn dạng SHP
Hiển thị cỏc đối tượng của BĐ ĐH 3D trong mụi trường
skyline
Bổ sung nội dung điều vẽ
Khảo sỏt và phõn tớch nội dung BĐ ĐH 3D Thiết kế nội dung:Xỏc định nội dung và cỏch thể hiện cỏc yếu tố Chuẩn bị bộ ký hiệu Bản đồ địa hỡnh 3D
CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG PHẦN MỀM SKYLINE THÀNH LẬP Mễ HèNH ĐỊA HèNH 3D KHU VỰC ĐẮC NễNG - VIỆT NAM 4.1. Tư liệu thành lập bản đồ
Để thành lập CSDL GIS 3D khu vực Đắc Nụng thỡ việc đầu tiờn là phải thu thập dữ liệu khụng gian lẫn thuộc tớnh của khu vực đú. Trong ứng dụng này tụi đó sử dụng bản đồ 2D cú sẳn được xõy dựng từ bản đồ trực ảnh tỷ lệ 1 : 25 000 cú kớ hiệu là 96 làm nền tảng cho việc thành lập CSDL bản đồ. Tuy nhiờn chỉ với bản đồ cũ dạng số *.dgn thỡ cũng cú thể chấp nhận được với dữ liệu 2D nhưng đối với việc xõy dựng CSDL GIS 3D thỡ cần phải cú bản đồ giấy của khu vực, bản đồ địa chớnh Huyờn, và cú thể đi thực tế để cú thể cập nhật update được những thay đổi của cỏc đối tượng. Từ đú dữ liệu cú thể bảo đảm tớnh mới mẻ và đỳng đắn sỏt với thực tế.
4.2. Sơ đồ cụng nghệ
4.2.1. Qui trình công nghệ xây dựng mô hình địa hình 3D trên bộphần mềm Skyline phần mềm Skyline
Chuyển file *dh.dgn từ 2D sang 3D
Quột nắn
Số húa nội dung bản đồ địa hỡnh
Điều vẽ bổ sung In bản đồ cho
điều vẽ bổ sung thực địa
Bản đồ địa hỡnh giấy
Xuất ảnh phủ bề mặt địa hỡnh, chuyển đổi dữ liệu sang khuụn dạng SHP
Hiển thị cỏc đối tượng của BĐ ĐH 3D trong Terra Explorer Pro
Bổ sung nội dung điều vẽ
Làm sạch dữ liệu file địa hỡnh 3D Thành lập DEM Bản đồ địa hỡnh số Thu thập dữ liệu, Xỏc định nội dung và cỏch thể hiện cỏc yếu tố Chuẩn bị bộ ký hiệu Bản đồ địa hỡnh 3D
Tạo file dữ liệu bề mặt địa hỡnh *.MPT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2.2. Thu thập dữ liệu bản đồ, xác định nội dung và cách thể hiệncác yếu tốcác yếu tố các yếu tố
- Xác định khu vực cần xây dựng mô hình địa hình 3D. Thu thập bản đồ số hoặc bản đồ giấy mới nhất tại khu vực đó và các tài liệu có liên quan. Vì bản đồ luôn có tính lạc hậu so với thực địa nên chúng ta phải tiến hành điều vẽ bổ sung thông tin mới nhất lên bản đồ. Đồng thời căn cứ vào yêu cầu xác định nội dung và cách thể hiện các yếu tố từ đó xây dựng bộ ký hiệu 3D bằng phần mềm Sketchup.
4.2.3. Bổ sung nội dung điều vẽ
- Khi điều vẽ, để thuận tiện chúng ta phải tiến hành trên bản đồ giấy, vì vậy sau khi điều vễ xong chúng ta bổ sung nội dung mới điều vẽ lên bản đồ đã đợc số hóa.
4.2.4. Chuyển file *dh.dgn từ 2D sang 3D, làm sạch dữ liệu file địahìnhhình hình
B ớc 1:
Mở file địa hình 2D bằng phần mềm Microstation sau đó vào file/Export/3D.
.
Xuất hiện cửa sổ Save 2D as 3D. Chọn đờng dẫn sau đó đặt tên file 3D, tại hộp “Z Depth Options” chọn Type là Element Z Low sau đó nhấn OK.
Cỏc cụng đoạn trong trường hợp chỉ cú bản đồ địa hỡnh trờn giấy Cỏc cụng đoạn trong trường hợp cú sẵn bản đồ địa hỡnh 2D dạng số
B
ớc 2:Sau khi đã xuất file địa hình sang 3D ta phải loại bỏ các điểm và
đờng bình độ bị lỗi về độ cao hoặc cha gán độ cao.
Dùng công cụ Rotate View với các lựa chọn Method: back;
right... ta sẽ thấy đợc những điểm và đờng bình độ bị lỗi độ cao.
B
ớc 3:Để loại bỏ các điểm độ cao và đờng bình độ bị lỗi đó ta dùng
công cụ Fence với lựa chọn fence mode là Void-Clip, quét chọn vùng không bị lỗi sau đó dùng công cụ Delete Fence phần bị lỗi sẽ bị loại bỏ.
4.2.5. Thành lập DEM
Sau khi file địa hình 3D đã đợc làm sạch ta tiến hành tạo DEM bằng phần mềm Global Mapper
B ớc 1:
Khởi động phần mềm Global Mapper vào lệnh file/Open Data File...chọn file 3D vừa tạo ở trên.
B ớc 2:
B ớc 3:
Kích chuột phải vào file 3D đang hiển thị và chọn “GRID – Create Elevation Grid from 3D Vector Data...” xuất hiện hộp thoại “Elevation Grid Creation Options”.
B ớc 4:
Tại tab Grid Options trong hộp Grid Spacing có thể để phần mềm tự động tạo khoảng cách giữa các mắt lới của mô hình DEM hoặc có thể tự đặt theo yêu cầu. Sau đó bấm OK:
B ớc 5:
Bỏ chọn file địa hình, sau đó dùng lệnh: File/Export/Export Elevation Grid Format... để xuất ra file DEM ( thờng thi chúng ta xuất ra file DEM dạng Geotif), trong hộp thoại Geotif Export Option tại tab Geotif Option ta có thể chọn DEM ở dạng 16 bit hoặc 32 bit, chọn xong bấm OK và chọn đ- ờng dẫn muốn lu file DEM.
4.2.6. Tạo file cơ sở dữ liệu nền địa hình *.MPT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cở sở dữ liệu nền địa hình bao gồm mô hình số độ cao DEM và ảnh phủ bề mặt. File này đợc tạo trên phần mềm TerraBuider. Để chèn DEM vào ta nhấn vào nút lệnh Insert Elevation hoặc kích chuột phải vào nhóm lớp dữ liệu và chọn Insert Elevation Layer hoặc nhấn lệnh Ctrl + E. Xuất hiện hộp thoại Insert Elevation ta chọn đến file DEM vừa tạo đợc. Chọn xong nhấn Open
Dữ liệu DEM sau khi Insert vào cha thể hiển thị trên bề mặt địa hình (thể hiện dấu nhân màu đỏ ở trờng info)
Muốn hiển thị trên bề mặt địa hình chúng ta phải chuyển DEM sang dạng cấu trúc hình tháp(Pyramid). Để chuyển DEM sang cấu trúc hình tháp (Pyramid) ta kích chuột phải vào file DEM và chọn Create Resolution Pyramid.
Xuất hiện hộp thoại Create Resolution Pyramid (s)
Nhấn vào nút Start MPT sau khi Convert xong nhấn OK. Lúc này file DEM.tif đã đợc Convert sang file DEM.Ei.mpt, bây giờ chúng ta có thể xóa bỏ file DEM.tif và Insert file DEM.Ei.mpt vào.
Để chèn ảnh phủ bề mặt địa hình ta nhấn nút lệnh Insert Imagery hoặc kích chuột phải vào nhóm lớp muốn chèn và chọn Insert Imagery Layer hoặc nhấn “Ctrl + I”, hộp thoại Insert Imagery xuất hiện và chọn th mục chứa file ảnh muốn chèn.
Cũng giống nh file DEM, file ảnh muốn hiển thị đợc thì phải convert sang ảnh có cấu trúc hình tháp. Kích chuột phải vào lớp ảnh và chọn Create Resolution Pyramid. Sau khi convert xong thì file ảnh lúc này có dạng anhgoc.li.mpt, và ta cũng có thể xóa file anhgoc.tif và insert lại file anhgoc.li.mpt.
Tạo tập tin cơ sở dữ liệu địa hình 3D (*.MPT)
Để tạo tập tin cơ sở dữ liệu địa hình dạng *.MPT ta nhấn nút lệnh Create MPT hoặc nhấn F5, hộp thoại Creating MPT xuất hiện ta nhấn nút Start MPT, sau khi hoàn thành nhấn nút OK để kết thúc.
4.2.7. Hiển thị các đối tợng của bản đồ địa hình 3D trong phầnmềm TerraExplorer Promềm TerraExplorer Pro mềm TerraExplorer Pro
Để hiển thị bề mặt địa hình trong môi trờng 3D TerraExplorer Pro có hai cách:
Cách thứ nhất là khởi động phần mềm TerraExplorer Pro và tạo Project mới và mở fiel *.MPT.
Cách thứ hai: Khi đã tạo xong file *.MPT trên phần mêm TerraBuilder ta kích vào biểu tợng “View in 3D”:
Khi đó cơ sở dữ liệu nền địa
hình 3D sẽ đợc hiển thị trong phần mềm Terra Explorer Pro sau đó dùng lệnh File/Save as để lu lại Project dạng *.fly.
Để hiển thị các đối tợng địa vật lên nền địa hình 3D ta tiến hành theo các bớc sau:
B
ớc 1: Trong Project Tree tiến hành tạo các nhóm lớp để quản lý dữ
B
ớc 2: Kích chuột phải vào nhóm lớp và sử dụng lệnh Layer/Load
Featre Layer…và chọn đến lớp dữ liệu muốn chèn vào. Ví dụ: Trong nhóm lớp “dân c” muốn chèn nhà độc lập.
Khi thực hiện bớc 2 ở trên cửa sổ Browse for feature layer xuất hiện ta tiến hành chọn fiel “NDL.SHP”, chọn xong nhấn Open. Cửa sổ “Select layer” xuất hiện, nhấn Next xuất hiện cửa sổ “General setting”:
Trong hộp
Reprojection chọn “Set
Để chọn hệ tọa độ đúng cho lớp dữ liệu ta nhấn vào “Change…” xuất hiện “Coordinate System” Trong hộp Well Known text dùng chuột bôi đen và xóa sạch thông số hệ tọa độ mặc định trớc đó.
Mở file
*.prj (File này đợc xuất kèm cùng lúc xuất file DEM bằng Global Mapper) của bản đồ copy thông số tạo độ của bản đồ và paste vào Well Known text của cửa sổ “Coordinate System” trên, nhập xong nhấn OK. Lúc này file dữ liệu “NDL” sẽ đợc Inport vào đúng tọa độ.
Tại đây nhấn OK và trở về hộp thoại “General setting”, trong hộp “Predefined Visibility” Chọn House và nhấn Next xuất hiện hộp thoại “Layer settings”
- Trong
tab Plygons: + Type: Building. + Roof Altitude: 10m Các thuộc tính này có thể chọn sau khi Import. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình trên ta thấy đối tợng nhà độc lập đã đợc thể hiện trên nền địa hình 3D.Với các lớp dữ liệu khác chúng ta làm tơng tự.
Hỡnh4.3.2 Một cảnh tổng quỏt khu vực nhỡn từ mặt đất
Hỡnh4.3.4 Một cảnh tổng quỏt khu vực nhỡn từ trờn cao
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết quả đạt được
Qua một thời gian nghiờn cứu, tỡm hiểu và tiến hành đi thực tế xõy dựng mụ hỡnh với sự hướng dẫn nhiệt tỡnh của thầy giỏo hướng dẫn ThS. Phan Quốc Yờn, cựng cỏc thầy cụ giỏo trong bộ mụn tụi đó hoàn thiện và xõy dựng thành cụng xõy dựng CSDL GIS 3D đồng thời ỏp dụng để xõy dựng CSDL 3D cho mảnh bản đồ khu vực Đắc Nụng - Việt Nam – mảnh 96-(246-h)
- Xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ thành lập mụ hỡnh CSDL GIS 3D : Từ quy định xõy dựng cơ sở dữ liệu bản đồ, quy định chuẩn húa dữ liệu bản đồ, quy trỡnh tớch hợp cơ sở dữ liệu và nguồn dữ liệu từ dạng *.dgn và dữ liệu ở dạng *.dwg, *.dxf…Từ những tài liệu đú đó làm nền tảng và tiờu chuẩn để xõy dựng CSDL GIS 3D.
- Cung cấp thụng tin cần thiết cho người sử dụng( truy vấn dữ liệu) một cỏch nhanh chúng thuận lợi, hiển thị được hỡnh ảnh thụng tin đến tường đối tượng vớ dụ như : khu vực dõn cư; nhà cửa…
Kết luận, kiến nghị và hướng phỏt triển của đề tài
Kết luận, kiến nghị
Cụng nghệ GIS đó ra đời và phỏt triển từ rất sớm ở cỏc nước phỏt triển trờn thế giới. Ứng dụng của GIS trong cỏc ngành kinh tế là rất lớn và hiệu quả, khụng riờng gỡ trong lĩnh vực sản xuất bản đồ .
Trong ngành bản đồ núi riờng, cỏc sản phẩm bản đồ số luụn cú sự đổi mới, đẹp hơn, tiện dụng hơn do vậy việc ứng dụng cụng nghệ GIS trong xõy dựng bản dồ ba chiều (3D) cần được đẩy mạnh phỏt triển trong thời gian tới.Cựng với bản đồ động, bản đồ 3D đang là một hướng đi cần thiết, đỏp ứng được nhu cầu sử dụng bản đồ hiện nay.
Một bản đồ 3D sẽ trực quan hơn so với bản đồ địa hỡnh 2D thụng thường đồng thời đỏp ứng được nhu cầu về truy vấn hỏi đỏp thụng tin do vậy nú cú tỡnh ứng dụng cao hơn cho cỏc ngành kinh tế khỏc.
Qua thực tế nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy, một cơ sở dữ liệu GIS-3D phải đảm bảo được cỏc yờu cầu sau:
- Mụ tả cỏc đối tượng, hiện tượng trờn bề mặt một cỏch trực quan, sinh động và gần với thế giới thực.
- Cú khả năng tra cứu, hỏi đỏp thụng tin - Cú khả năng phõn tớch dữ liệu
- Cú khả năng thành lập cỏc bản đồ dẫn xuất khỏc
Tuy nhiờn, để thành lập cơ sở dữ liệu GIS-3D cũng đũi hỏi những yờu cầu khỏ cao như:
- Đầu tư mỏy múc, trang thiết bị, cụng nghệ cao.
- Đũi hỏi cỏc kỹ sư bản đồ phải cú trỡnh độ, nhanh nhạy trong việc tiếp cận cụng nghệ mới.
Do mới tiếp cận với GIS 3D và do thời gian nghiờn cứu cũn hạn chế cho nờn mới chỉ xõy dựng được CSDL GIS khu vực phạm vi nhỏ, một số địa vật cũn hạn chế.
Mặc dự đó rất cố gắng song đồ ỏn khú trỏnh khỏi những thiếu sút, tụi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đúng gúp ý kiến của cỏc thầy cụ giỏo, cỏc nhà chuyờn mụn và cỏc bạn học viờn để đồ ỏn của tụi được hoàn thiện hơn. tụi xin chõn thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Văn Chất, Giỏo trỡnh mụ hỡnh địa vật 3D.
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Skyline tiếng việt - CBĐ 2. Siyka Zlatanova, Advances in 3D GIS.