2.1.1. ẢNH ĐO VÀ TÍNH CHẤT CỦA ẢNH ĐO
Các ảnh được dùng vào mục đích đo đạc được gọi là ảnh đo. Ảnh đo là hình ảnh thu được của các đối tượng đo theo nguyên lý phép chiếu xuyên tâm. Ảnh đo là nguồn thông tin gốc của đối tượng đo phục vụ cho các quá trình đo đạc trong phương pháp đo ảnh.
Tuy nhiên định nghĩa này chỉ có ý nghĩa hình học đơn thuần. Trên thực tế, ảnh đo là kết quả tổng hợp của quá trình tạo hình quang học (qua một hệ thống thấu kính có chất lượng cao) hoặc quá trình quét ảnh điện từ và được ghi lại trên vật liệu ảnh (phim mềm hoặc phim cứng) theo những nguyên lý cơ bản của phép chiếu xuyên tâm đối với phương thức chụp ảnh quang học, trên các băng từ đối với phương thức quét ảnh.
Ảnh đo mang những tính chất cơ bản sau:
■ Nội dung của ảnh đo phản ánh trung thực các chi tiết bề mặt của đối tượng (như địa hình địa vật trên mặt đất) nhưng chưa thể hiện được đúng và đầy đủ theo yêu cầu của nội dung bản đồ (hình 2.1). Trong khái niệm của thông tin học, ảnh đo là nguồn thông tin cơ bản của đối tượng đo thu nhận được trong thời điểm chụp ảnh. Chúng sẽ được khai thác tùy theo các mục đích khác nhau trong quá trình xử lý sau này.
■ Mức độ chi tiết và khả năng đo đạc của ảnh đo phụ thuộc vào điều kiện và phương thức chụp ảnh như: điều kiện khí tượng, thiết bị chụp ảnh, vật liệu ảnh, kỹ thuật chụp ảnh v.v...
■ Ảnh đo chỉ là nguồn thông tin ban đầu nên không thể trực tiếp sử dụng như những thành quả đo đạc khác (như: bản đồ...) vì:
18
trường đại học nông lâm thái nguyên
Giáo trình Trắc địa ảnh và Viễn thám
• Quan hệ tọa độ giữa các điểm trên ảnh và các điểm tương ứng trên mặt đất là quan hệ phối cảnh của phép chiếu xuyên tâm, chứ không phải là quan hệ chiếu thẳng như trên bản đồ.
• Tỷ lệ của các hình ảnh trên ảnh không thống nhất như trên bản đồ, do đặc điểm của quá trình chụp ảnh (ảnh nghiêng và địa hình lồi lõm).
• Các hình ảnh trên ảnh không chính xác về vị trí và bị biến dạng do nhiều nguyên nhân gây ra (như: quy luật chiếu hình, sai số quang học, vị trí của ảnh chụp, biến dạng của vật liệu ảnh...).
Vì vậy, muốn sử dụng ảnh đo cho các mục đích đo đạc, trước hết cần nghiên cứu các quy luật tạo hình về hình học, quang học và hoá học của ảnh đo.
2.1.2. CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA ĐO ẢNH
1. Mặt phẳng E gọi là mặt phẳng vật. Thông thường giả thiết mặt E là một mặt phẳng nằm ngang.
2. Mặt P gọi là mặt phẳng ảnh. Trong trường hợp chung, mặt P có một góc nghiêng bất kỳ ỏ đối với mặt phẳng vật E, góc ỏ gọi là góc nghiêng của ảnh.
Ảnh chụp P
Bản đồ E Mặt đất G
S
D
0
C A 0
0
B
0
D C A B
d a c b
hÌnh 2.1: Sự hình thành ảnh đo theo phép chiếu xuyên tâm
19
Chương 2 CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO ẢNH trường đại học nông lâm thái nguyên
3. Điểm S gọi là tâm chụp hay tâm chiếu. Vị trí của S đối với mặt P được xác định theo tiêu cự của máy chụp ảnh sao cho thoả mãn điều kiện S0 = fk.
4. Qua tâm chiếu S dựng mặt phẳng W thẳng góc với mặt E và mặt P. Mặt W gọi là mặt đứng chính.
5. Vết của mặt phẳng W trên mặt phẳng ảnh P được gọi là đường dọc chính v.v.
6. Vết của mặt phẳng W trên mặt phẳng vật E được gọi là đường hướng chụp VV.
7. Giao tuyến giữa mặt phẳng ảnh P với mặt phẳng vật E được gọi là đường nằm ngang hay gọi là trục chụp TT.
8. Từ tâm chụp S kẻ đường vuông góc xuống mặt phẳng ảnh P và giao điểm của chúng được gọi là điểm chính ảnh o. So được gọi là tia sáng chính.
9. Từ tâm chụp S kẻ đường vuông góc SN xuống mặt phẳng vật W và giao điểm của nó với mặt phẳng ảnh được gọi là điểm đáy ảnh n.
10. Trong mặt phẳng W từ tâm chụp S kẻ đường phân giác của góc oSn (oSn= ỏ), giao điểm của nó với mặt phẳng P được gọi là điểm đẳng giác c.
11. Trong mặt phẳng W từ tâm chụp S kẻ đường song song với mặt phẳng E, giao điểm của nó với mặt phẳng P được gọi là điểm tụ chính I.
12. Trong mặt phẳng ảnh P qua I kẻ đường song song với đường nằm ngang TT sẽ có đường chân trời hihi.
13. Trong mặt phẳng ảnh P qua điểm chính ảnh o kẻ đường song song với đường nằm ngang TT sẽ có đường nằm ngang chính h0h0.
14. Cũng trong mặt phẳng ảnh P qua điểm đẳng giác c kẻ đường thẳng song song với trục chụp TT sẽ có đường đẳng tỷ lệ hchc.
15. Khoảng cách từ tâm chụp S đến mặt phẳng vật E theo đường dây dọi được gọi là độ cao chụp ảnh: SN=H.
Từ hình 2.2 dễ dàng xác định được các đại lượng hình học cơ bản của ảnh hàng không sau đây:
hÌnh 2.2: Các yếu tố hình học cơ bản của ảnh đo
H T
v V N T O C
E V
W
P v
α fk o
c n
I S
h0
h0
a)
20
trường đại học nông lâm thái nguyên
Giáo trình Trắc địa ảnh và Viễn thám
S0=fk S f
n= k
cosα S f
c= k
cosα/2 (2.1)
Trong phương pháp đo ảnh, ảnh đo có thể được chụp ở hai vị trí đặc biệt sau:
1. Khi góc nghiêng của ảnh α = 0, tức là mặt phẳng ảnh P nằm ngang (hình 2.3). Đây là trường hợp chụp ảnh hàng không lý tưởng. Trong trường hợp này, các điểm chính ảnh o, điểm đáy ảnh n và điểm đẳng giác c trùng nhau tại một điểm. Trên mặt phẳng ảnh, điểm tụ chính I và đường hihi đều nằm ở vô cực.
2. Khi góc nghiêng của ảnh α = 900, tức là mặt phẳng ảnh P thẳng đứng (hình 2.3b).
Đây là trường hợp chụp ảnh mặt đất. Trong trường hợp này điểm chính ảnh o sẽ trùng với điểm tụ chính I của ảnh. Đường nằm ngang chính h0h0 trùng với đường chân trời hihi. Điểm đáy ảnh n nằm ở vô cực.