ứng dụng cụ thể
2.3.1. Yêu cầu về độ chỉnh xác của M H SĐ C trong thành lập bình đồ ảnh trực giao từ ảnh hàng không
Độ chính xác của M HSĐC quyết định chất lượng và độ chính xác cùa quá trình nấn ảnh trực giao - một công đoạn quan trọng trong thành lập bản đồ bans công nghệ ánh số đang được ứng dụng phổ biến ở nước ta hiện nay.
Anh hường của chênh cao địa hình đên vị trí cùa điêm ảnh được chụp với máv ảnh có tiêu c ự / ở độ cao H được minh hoạ trên hinh 2.6.
s
R
Hình 2 .6 . S ự xê dịch vị trí của điểm ảnh do ch ê n h cao địa hình,
Dựa trên tính chất hình học của phép chiếu xuyên tâm, có thể xác định độ dịch chuyển AR trên thực địa do chênh cao địa hinh AH gây ra. Theo hình 2.6. ta có:
AR - AH X tan a = tsH X — = A i/ X — ( 2. 11)
H f
Tỷ lệ ảnh chụp được tính theo công thức:
* = Z = = (2.12)
m u H R A R
Trong các công (hức trên r là khoảng cách từ tâm ành tới điểm ảnh, ôr là độ dịch chuyển vị trí điềm àiih. N hư vậy:
S r ^ J - A R = L A H x - = — x r ( 2 . 1 3 )
H H f H
Cône thức 2.8 được áp dụng để tính độ dịch chuyên vị trí điẻm ảnh khi nắn theo độ cao trung bình khu vực. ơ đây, hệ số phóng ảnh nx =1. tức là không thay đôi tỷ lệ trune
bình của ảnh sau khi năn. N êu tính đến cả hệ số phóng nx — mj/mn (mn là mẫu số tỳ !ệ ánh
sau khi năn) thì trong công thức (2.8) Sr cũng phải được nhân thêm với hệ số phóng:
- AH
o, = ---x r x n *
H (2.14)
Từ công thức (2.14) có thể tính được chênh cao lớn nhất cho phép cùa địa hình A/ímoi so với mặt phẳng trung bình, theo độ dịch chuyển vị trí điểm ảnh lớn nhất cho phép
Srmax trên bình đồ ảnh:
_ HX Ổrí na* = / X ma X 5r ma, _ f xSr
r x n x r ■ X (2.15)
rX -
Khi nắn ảnh trực giao thì ảnh hưởng cùa sai số về độ cao của M HSĐC SDEM đến độ
dịch chuyển vị trí điếm ảnh AR trên thực địa được minh hoạ trên hình 2.7.
Hình 2 .7. Ành hưởng của sai số về độ cao của DEM ỉên vị trí của đ iếm ả nh nắn.
Trên hình 2.7 ta có AR - SDIMt g a . Thực hiện các phép biến đổi tương tự như từ cồng thức 2.11 đến 2.15 và thay AH bàng ỎDEM , ta sẽ tính được sai số lớn nhất cho phép của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
MHSĐC theo độ dịch chuyển vị trí điểm ảnh lớn nhất cho phép ôrmVí trên ảnh nan trực
giao:
D E M max . M r r - x m . (2.16)
Từ công thức trên chúng ta thấy sai số giới hạn cho phép đôi với M H SĐ C cân được tính theo giá trị lớn nhất r[mx của r (để ÔDEKÍ niax nhỏ nhất). Sau đây chúng ta sẽ suv luận ra cách tính giá trị này. Trong thực tế, ảnh thường được chụp với độ chông phủ trung binh
bình đô ảnh. Có thể nắn cách ành hoặc nấn liền ảnh (hình 2.8).
... (a) . (b)
-3—ổr...'r ;t
--- Đ ư ờ ng cắt ảnh khi g h ép 4 0*
Hình 2.8. s ơ đồ tính rmax khi nắn cá ch ảnh (a ) và liền ảnh (b ).
Trong trường hợp năn cách ảnh thì:
rmax = Vo.42 + 0-35 X / = Ỉ22mm ,
với / là kích thước ảnh chụp hàng không, đối với các máy ảnh đang được sử dụng ở nước ta hiện nay thì / = 230mm hay 180mm.
Trong trường hợp nấn liền ảnh thì:
rmiK = Vo.22 + 0 .3 5 2 X/ = 9 3m m .
Đôi với từng khu chụp cụ thê, tuỳ theo các độ chông phủ p và Q m à có thê tính ra theo công thức tổng quát sau:
= / x (2.17)
nếu nẳn cách ảnh (p ìs 0,5) và:
rma* = / X. ' w - s '
2
X í p Q
nêu năn liên ành. Trong các công thức trên: p = —— và q ----.
100 100
Ở nước ta, các máy ảnh dùng trong bay chụp ảnh địa hình hiện nay thường có tiêu cự
152-153mm. Thay các giá trị rwax và f vào công thức (2.16) cho các trường hợp nẩn cách
ảnh và nấn liền ả nil sẽ tính được sai sổ giới hạn cho phép của M HSĐC. T ừ cône thức (2.16) có thể thấy sai số cho phép của M HSĐC ỖULU lớn gấp fỉrmax lần sai số xê dịch vị trí điềm
=1.25 khi nắn cách ảnh và bàng 1.65 khi nắn l i ề n ành.
Theo các quy phạm hiện hành ở nước ta, có thê lấv Srmax ~ 0.3mm với điều kiện các
sai số trong công tác định hướng, tăng dày ảnh hưởng không đáne kể tới độ xê dịch vị trí điểm trên ảnh nắn ta có:
- N ắ n cách ảnh: ÔDEM = 153x03 xnĩn = 0.38 ffimxw,;
XTỈ ’ 1 f 1 5 3 X 0 . 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Năn liên ảnh: SDLM = —— — X mn = ữA9mmX mn.
Các số liệu trên cho thấy, khi nắn liền ảnh thi sai số cho phép cùa M HSĐC có thể được nới rộng khoảng 1.3 lần so với nắn cách ảnh. Bảng 2.2 trinh bày kết quả tính sai số cho phép của MHSĐC trong thành lập bình đồ ảnh trực giao ờ các tỷ lệ khác nhau.
B ảng 2 .2 . Sai s õ ch o phép của M H SĐ C trong thành lập bình đồ ảnh trực giao (với p = 6 0 % , Q = 3 0 % , f= 1 5 3 m m , S r= 0 .3 m m ) T ý lệ bình đồ ảnh 1: m„ Sai số ch o phép của D E M (m) N ắn liền ảnh 8dum= 0 .4 9 m m x m„ N ấn cách ảnh Sd e m = 0.3 8 m m x m„ 1 1000 0 .4 9 0.38 1 2 0 0 0 0 .9 8 0 .7 6 1 5 0 0 0 2.45 1.90 ] 10000 4 . 9 0 3.80 1 2 5 0 0 0 12.25 9 .5 0 1 5 0 0 0 0 2 4 . 5 0 19.00
2.3.2. Yêu cầu về độ chính xác của M H S Đ C p h ụ c vụ nội suy đường bình độ trong quả trình tlĩànlt lập bản đồ địa hình
Tự động vẽ các đường bình độ là một trong các ứng dụng chủ yếu của MHSĐC. Khoảng cao đều của đường bình độ được chọn theo tỷ lệ bản đồ và độ dốc của địa hình. Khoảng cao đều còn được xác định theo độ chính xác đo vẽ độ cao. Theo các tiêu chuân vê độ chính xác của bàn đồ thì 90% các điểm đo vẽ phải có sai số về độ cao không vượt quá 1/2 khoảng cao đều. Nếu các sai so tuân theo luật phân phối chuẩn thì sai số giới hạn tương
ứng với miền 90% bằng ±1.65mh với m h là sai sổ trung phương của M H SĐ C. N hư vậy,
nếu CI là khoảng cao đều thì:
— C l = 1.65 X mh, ( 2 . 1 7)
hay: C ỉ = 3.3 X m h .
N hu vậy, nếu các đường bình độ được tự động nội suy từ M H SĐ C thì sai số cùa MHSĐC phài nhò hơn 1/3 khoảng cao đều. Tuy nhiên, để có thể nội suy được đúníỉ dáng
cùa đường bình độ thì MHSĐC còn phải mô tả chi tiết các đặc trưna cùa địa hình. Ackermann [10] đã chi ra ràng, nếu trong MHSĐC chì có các điểm độ cao thôi thì chưa đủ để phục vụ cho các mục đích bàn đồ hay xây dựng các công trình, cần phài bô sung thêm các đường đứt gãy địa hình và các điểm độ cao độc lập.
CHƯƠNG III. NGHIÊN c ứ u ĐÈ XƯÁT PHƯƠNG PHÁP KIÉM ĐỊNH Đ ộ CHÍNH XÁC CỦA MÔ HÌNH SỐ Đ ộ CAO
3.1. Nội dung của công tác kiểm định độ chính xác của mô hình số độ cao hiện hành
3.1.1. C ơ s ở khoa học và pháp lý của công tác kiểm định độ chính xác của mô hình số độ cao
Kiểm tra chất lượng một sản phẩm là đánh giá sàn phẩm đó theo những tiêu chuân nhất định được quy định bởi các quy phạm, quy định kỹ thuật do cơ quan chủ quàn ban hành để công nhận sản phẩm đó (hay toàn bộ sản phẩm thuộc một quá trinh sản xuất) có đảm bảo chất lượng không thông qua việc thực hiện các công đoạn theo các phương pháp do người kiểm tra lựa chọn.
Đổi với M HSĐC, phương pháp kiểm định độ chính xác dựa trên các cơ sờ sau:
a. Các quy phạm , quy chế kiểm tra, các quy định kỹ thuật
Các văn bản này là các quy định mang tính bắt buộc đối với các công trình sán phâm đo đạc và bản đồ trong đó có mô hình sổ độ cao. Các quy phạm, quy chế kiểm tra chất lượng do Bộ Tài nguyên và Môi trường (Tổng cục Địa chính trước đây) ban hành. Các quy định kỳ thuật thường nàm trong thiết kế kỹ thuật - dự toán của mỗi công trình, do Ban quản lý các dự án đo đạc và bản đồ thuộc Cục Đo đạc và Bàn đồ (Bộ Tài nguyên và Môi trường) lập và đã có sự phê duyệt của Cục. Các quy định này về cơ bản được thành lập dựa theo quy phạm và quy chế trên. Các quy trình, quy phạm và vãn bản pháp quy đã ban hành gồm có:
* Các qui trình, qui phạm hiện hành:
- Quy phạm thành lập bản đồ địa hỉnh tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000, 1/10.000 và 1/25.000 (phần trong nhà) ban hành năm 1990.
- Quy phạm thành lập bàn đồ địa hình tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000 (phân ngoài trời) ban hành năm 1990.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 ban hành năm 1998.
- Quy định kỹ thuật số hóa bản đồ địa hình tỉ lệ 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000 và 1:100 000 ban hành năm 2000.
- Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC của Tổng cục Địa chính hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ toạ độ Quốc gia VN-2000 ban hành năm 2001.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỳ lệ 1/200, 1/500. 1/1000 khu vực đô thị (tạm thời) ban hành năm 1995.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000, 1/10.000 và 1/25.000 ban hành năm 1999 (tái bản năm 2004).
* Các vãn bản pháp quy về quản lý chất lượng:
- Quy chê quản lý chât lượng công trình - sản phẩm đo đạc bàn đồ do Tổng cục Địa
chính ban hành năm 1997.
- Hướng dẫn kiểm tra kỹ thuật, nghiệm thu công trình - sán phẩm đo đạc - bản đồ do Tổng cục Địa chính ban hành năm 1997. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thông tư 02/2007/TT-BTNMT ngày 12/02/2007 cùa Bộ Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ.
- Thông tư 0Ó/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/02/2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc ban hành Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia.
b. M ục đích thành lập
Tuỳ thuộc vào mục đích thành lập MHSĐC nhu: phục vụ cho các nghiên cứu về tài nguyên hay môi trường cùa một vùng, một khu vực; phục vụ cho thiết kế các công trình giao thông, xây dựng; hay thành lập bình đồ ảnh trong đo vẽ bản đồ;... mỗi một ứng dụng có yêu cầu về độ chính xác và cách xây dựng MHSĐC khác nhau, căn cứ vào đó để lựa chọn các phương pháp kiêm tra phù hợp nhât. Ví dụ như đê phục vụ công tác thành lập bình đồ ảnh trong đo vẽ bản đô, yêu câu độ chính xác của MHSĐC tương đôi cao, thường thành lập bàng phương pháp ảnh số, cấu trúc dạng TIN để đàm bào độ chính xác; còn các mô hình số độ cao phục vụ cho các nghiên cứu tài nguyên và môi trường cùa một khu vực thì yêu cầu độ chính xác thấp hơn, vì phủ trùm trên diện tích lớn nên có thể được thành lập bàng phương pháp đo vẽ ảnh vệ tinh với cấu trúc dạng GRID,...
c. Phương p h á p thành lập
Mỗi phương pháp thành lập mô hình số độ cao có những ưu, nhược điểm riêng như đã phân tích ờ chương 1. Càn cứ vào nhược điểm của phương pháp được áp dụng khi thành lập MHSĐC, có thể đưa ra phương pháp kiểm tra độ chính xác họp lý nhất.
d. Điều kiện trang thiết bị và trình độ công nghệ
Đây cũng là một cơ sờ quan trọng để lựa chọn phương pháp kiểm tra. c ầ n phải căn cứ theo điều kiện trang thiết bị và trình độ công nghệ cùa cà hai phía là đơn vị sàn xuất và đơn vị kiểm tra. Trang thiết bị và trình độ chuyên môn của đơn vị kiểm tra cần phải hiện đại hơn và cao hơn đơn vị sàn xuất. Nếu trang thiết bị không đầy đủ thì yếu tố trình độ và tìm phương pháp kiềm tra theo hướng mới, không lặp lại trong sản xuất là rất quan trọng.
Một sản phẩm có thể được sản xuất theo nhiều cách, bằng các công nghệ khác nhau, người kiểm tra phải có nhiệm vụ tìm ra được một phương pháp tối ưu có thể đánh giá được
đọ chinh xac cua san pham theo các tiêu chuân CỊUV định một cách chính xác nhất dựa vào
các cơ sở trên.
e. T ính h iệ u q u ả v à kinh t ế
Đây là một yêu câu không thê thiêu trong công tác kiểm tra chất lượng sàn phầm. Mục tiêu cuôi cùng là phải lựa chọn phương pháp kiểm tra cho phép đưa ra đánh giá khách quan, chính xác vê chât lượng sản phâm mà không tốn nhiều thòi gian và tiết kiệm về kinh tế.
3.1.2. N hữ n g nội dung chính của công tác kiểm đỉnh độ chỉnh xác của mô hình số độ cao hiện hành
Hiện nay, công tác kiểm tra độ chính xác của MHSĐC bao gồm các nội dung chủ yếu sau đây:
- So sánh độ cao nội suy từ MHSĐC với các điểm kiểm tra ngoại nghiệp, điềm khống chế, điểm tăng dày để kiểm tra độ chính xác;
- Kiểm tra trực tiếp trên mô hình lập thể để phát hiện các sai sót đo vẽ (mức độ chi tiết, độ chính xác của quá trình lấy mẫu);
- Nội suy đường bình độ để kiểm tra khả năng mô tả địa hình; - Kiểm tra sai số tiếp biên của MHSĐC.
3.1.2.1. So sánh độ cao nội suy từ mô hình sô độ cao với các điêm đo kiêm trci, điểm kháng chế ngoại nghiệp, điểm tăng dày
Các điểm đo kiểm tra, điểm khống chế ngoại nghiệp là những điểm được đo đạc ngoài thực địa bang các máy toàn đạc, thuỷ chuẩn, GPS với độ chính xác cao. Các điềm tăng dày là các điểm được đo trên các trạm ảnh số nhưng được tính toán binh sai từ các điểm khống chế ngoại nghiệp nên độ cao cũng có độ chính xác tốt. So sánh độ cao cùa các
điểm này với độ cao được nội suy từ M HSĐC có thể tíiih được sai số trung phương mh của
MHSĐC theo công thức (2.4). Phương pháp so sánh độ cao đánh giá được sai số cùa MHSĐC so với độ cao thực địa. Nếu đo kiểm tra được nhiều điểm thì việc đánh giá độ chính xác của MHSĐC là tin cậy nhất và chính xác nhất. Tuy nhiên, số lượng các điểm kiểm tra trong thực tế thường không nhiều do các hạn chế về kinh tế cũng như kỳ thuật.
3.1.2.2. Đánh giá độ chính xác trực tiềp trên mô hình lập thê
Để đánh giá độ chính xác cùa M HSĐC có thể quan sát trực tiếp trên mô hình lập thể nhằm phát hiện các sai sót và đánh giá mức độ chi tiết, độ chính xác của quá trình lấy mẫu. Sự phân bố và mật độ của các điểm MHSĐC có thể được xác định bàng công cụ định nghĩa các thông số của lưới theo đó bố trí các điểm chi tiết cần đo vẽ. Phương pháp này đòi hỏi người kiểm tra phải có khá năng nhìn lập thể tốt và có kiến thức để đánh giá cách lấy mẫu thành lập M HSĐC có đù chi tiết hay không. Phương pháp này không dánh giá được chính xác sai số độ cao cùa M HSĐC so với thực địa mà chi đánh giá được chất lượng lấy mẫu MHSĐC.
3.1.2.3. Nọi suy đương bình độ đẽ kiêm tra khả năng mô tà địa hình
Phương pháp nội suy đường bình độ có vai trò quan trọng bời các đối tượng đặc trưng đìa hình ảnh hưởng rõ rệt nên việc mô tả địa hình thông qua các đườne bình độ. Ba yêu cầu chính đổi với các đường bình độ là:
- Bám đất;
- Lột tả và khái quát hoá được dáng của địa hình; - Đảm bảo tính thẩm mỹ (đường bình độ phải trơn).