Đồ án Công tác đo vẽ Mô hình lập thể trong quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

ùng tam giác. Các điểm này gọi là điểm nút. Sau khi đã có toạ độ các điểm nút, tấm ảnh xây dựng mô hình số địa hình là DTM bằng phương pháp nội suy lưới ô vuông theo hàm song song tuyến hay lưới tam giác không đều (TIN) theo hàm tuyến tính. * Mô hình số địa hình DTM sử dụng và các mục đích khác nhau: - Nắn ảnh trực giao trong đo vẽ thành lập bản đồ địa chính ở các khu vự có chênh cao địa hình lớn (vùng đồi, vùng núi hoặc các địa vật đặc trưng). - Nội suy các đường bình độ cho các bản đồ địa hình. Với phương pháp xử lý ảnh số hiện nay có thể xây dựng mô hình số địa hình theo hai cách: a. Thành lập mô hình số địa hình thủ công Khi địa hình khu vực đo vẽ phức tạp, nhiều mỏm khe núi, thực vật xen kẽ không đồng đều, phân bố rải rác, chất lượng phim không tốt ảnh hưởng đến chất lượng DTM thành lập không tốt do đó DTM được thành lập theo phương pháp thủ công. Theo phương pháp này các thao tác số hoá được thực hiện bằng tay đường đặ trưng địa hình (break lines). Các đường yếu tố địa hình cần số hoá thủ cong càng đầy đủ càng chi tiết càng tốt. Các đường địa hình thông thường bao gồm các đường sau: - Đường tụ thuỷ - Đường phân thủ - Đường đứt gãy - Đường bao Sự phân bố và mật độ của các điểm đặc trưng, điểm nút có thể được xác định bằng công cụ đặt các thông số của các đường của lưới trên đó chứa các điểm đặc trưng, điểm nút cần đo vẽ. Trong mỗi mô hình lập thể thường phải số hoá khá nhiều các đường đặc trưng và cần đo vẽ nhiều điểm nút. Số lượng các đường đặc trưng phụ thuộc vào mức độ phức tạp của địa hình. Nếu khoảng cách giữa các điểm đặc trưng là 30m thì trên mô hình lập thể tỷ lệ 10.000 có khoảng 3.500 điểm cần phải đo. Do vậy cách đo này thường mất nhiều thời gian vì thế trên thực tế vừa phải đo một lượng tối thiểu các điểm vừa phải đạt độ chính xác đòi hỏi. Để đảm bảo chất lượng, các điểm đặc trưng, điểm nút thường được bổ sung bằng các đường đặc trưng và các yếu tố địa hình khác. Bình thường trong một mô hình lập thể có khoảng 2.000 đến 10.000 (tối đa khoảng 20.000) điểm được đo. Quá trình đo số lượng điểm này có thểm ất đến vài giờ cho tới vài ngày. Nguyên tắc điểm tối thiểu này ham ý là các điểm đo phải có độ chính xác tối đa và các đường đẳCông tyưng có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng. b. Thành lập mô hình số địa hình tự động. Hiện nay, có nhiều hệ thống đo vẽ ảnh số tự động có thể sử dụng trong các tt lấy số liệu thành lập mô hình số địa hình. Trong các hệ thống này, việc lấy số liệu có thể tiến hành theo lưới quy chuẩn thông qua kỹ thuật nhận dạng ảnh tự động. Theo phương pháp này số lượng điểm đo có thể lớn hơn hàng trăm lần so với phương pháp thông thường. Nếu các điểm đo khá chính xác (khi ảnh chụp có chất lượng tốt và địa hình ở vùng quang đãng) thì độ chính xác và độ tin cậy của mô hình số địa hình tăng lên đáng kể. Với một số lớn trị đo thừa cho phép phát hiện ra các sai số thô và cuối cùng có thể nhận biết được các đường đặc trưng. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp (ảnh chụp có tỷ lệ lớn, do độ cao của vật và thực phủ...) các điểm DTM do tự động thường không chính xác do đó phải chỉnh sửa rất nhiều. Cho tới nay việc thành lập DTM tự động mới chỉ áp dụng ở các tỷ lệ nhỏ và thuộc vùng quang đãng. II.1. Khái niệm về mô hình lập thể II.1.1. Cặp ảnh lập thể và các yếu tố của nó Hai tấm ảnh được gọi là cặp ảnh lập thể nếu chúng thoả mãn yêu cầu sau: Chúng được chụp từ hai vị trí khác nhau. b)Hai tấm ảnh đó đều có những hình ảnh của đối tượng cần chụp, hay là trên hai tấm ảnh đó có những vùng ghi nhận hình ảnh cùng tên của đối tượng bay chụp. c)Các tia sáng cùng tên không được giao nhau dưới những góc quá lớn gây ảnh hưởng đến hiệu ứng lập thể. Phần diện tích trên hai tấm ảnh lập thể chứa hình ảnh của một đối tượng chụp gọi là phần phủ của cặp ảnh lập thể. Đại lượng biểu diễn phần phủ đó gọi là độ phủ, độ phủ được tính bằng đơn vị % chờm phủ. Các yếu tố cơ bản của cặp ảnh lập thể bao gồm: M P1 P2 S1 S2 B VM O1 m1 C1 n1 n2 C2 O2 m2 . . . . . . . . . . . . . . . Hình 1.1. Cặp ảnh lập thể và các yếu tố của nó Các ký hiệu trên hình vẽ được gọi là: + S1 và S2 : được gọi là tâm chụp. + B: là đường đáy chụp ảnh. + S1O1 và S2O2 : được gọi là trục quang chính của kính vật, chúng luôn thẳng góc với mặt phẳng tương ứng. + S1n1 và S2n2 : gọi là tia đáy. Tia đáy luôn song song với đường dây dọi. + O1 và O2: là điểm chính ảnh, là giao điểm giữa trục quang chính với mặt phẳng ảnh. + n1 và n2: là điểm đáy ảnh, là giao điểm giữa tia đáy và mặt phẳng ảnh. + C1 và C2: là điểm đẳng giác. Nó là giao điểm giữa đường phân giác của góc phẳng O1S1n1 với P1; O2S2n2 với P2. + và : là góc nghiêng của ảnh. + f: là khoảng cách chính của máy chụp ảnh, đó là tiêu cự của kính vật máy chụp ảnh. + VM: là mặt phẳng đáy chứa điểm M. + S1m1 và S2m2: là hai tia sáng cùng tên, trong phép chiếu ngược gọi là hai tia chiếu cùng tên. + m1 và m2: là hai điểm ảnh cùng tên. + S1S2O1 và S1S2O2: là những mặt phẳng đáy chính của tấm ảnh P1 và P2 tương ứng. + và : là góc xoay của tấm ảnh P1 và P2 tương ứng. II.1.2. Khái niệm mô hình lập thể và các yếu tố của nó A. khái niệm mô hình lập thể Mô hình lập thể của một đối tượng, được xây dựng từ cặp ảnh chụp đối tượng đó từ hai vị trí chụp ảnh khác nhau. Theo nguyên lý xây dựng, quan sát và sử dụng có thể chia mô hình lập thể chia ra làm hai loại: Mô hình quang học và mô hình hình học. Mô hình quang học: Mô hình quang học là mô hình mà con người cảm nhận được qua hình ảnh của vật thể từ cặp ảnh lập thể tác động lên võng mạc của mắt trái và mắt phải. Đó là mô hình mà con người cảm nhận được qua hệ thống thần kinh. Mô hình này tồn tại theo chủ quan của từng người quan sát. Mô hình hình học: Mô hình hình học của vật thể được tạo nên bởi sự giao hội của những tia chiếu cùng tên trong quá trình khôi phục lại chùm tia chiếu. Mô hình hình học tồn tại khách quan, không phụ thuộc vị trí và tình trạng của người quan sát. Mô hình hình học dùng để do đạc. Bởi vậy trong mục đích đo đạc, khi nói đến mô hình lập thể của đối tượng đo, cần phải ngầm hiểu đó là mô hình hình học. Trong trường hợp các tia chiếu cùng tên cắt nhau, tức là các mặt phẳng đáy được khôi phục thì mô hình hình học của đối tượng đo được thiết lập. Nếu trong quá trình chụp ảnh các tia sáng cùng tên xuất phát từ các điểm trên đối tượng chụp đi qua hai tâm chụp và đập nên mặt phẳng ảnh của hai tấm ảnh được đặt ở vị trí nhất định, thì trong phép chiếu ngược, nếu ta đặt hai tấm ảnh lập thể ở một vị trí nhất định, các tia chiếu cùng tên sẽ cắt nhau và tạo nên mô hình lập thể. Từ đó ta thấy rõ rằng sự tạo nên mô hình hình học của vật thể liên quan đến vị trí nhất định của cặp ảnh lập thể tương tự như lúc chụp ảnh. Nói cách khác, sự giao hội của các tia chiếu cùng tên liên quan chặt chẽ đến vị trí tương đối của hai tấm ảnh lập thể. Tóm lại, nếu hai tấm ảnh của cặp ảnh lập thể được đặt đúng vị trí tương đối với nhau như lúc chụp ảnh thì mô hình hình học của đối tượng chụp ảnh được xây dựng lại. Quá trình khôi phục vị trí tương đối của hai tấm ảnh lập thể như lúc chụp ảnh để các tia chiếu cùng tên cắt nhau gọi là định hướng tương đối. B. Các yếu tố của mô hình lập thể. Xây dựng mô hình lập thể là công tác mô hình lập thể. Muốn xác định tọa độ của các điểm thì phả định hướng. Định hướng là một trong những khâu quan trọng nhất quy trình đo vẽ, bởi vì nó quyết định độ chính xác của toàn bộ quá trình đo vẽ ảnh. Quá trình này được thực hiện qua ba bước: định hướng trong, định hướng tương đối, định hướng tuyệt đối. - S1, S2 – Tâm chụp ảnh trái, phải của ảnh lập thể. - B – Cạnh đáy chụp ảnh – khoảng cách 2 tâm chụp . - WA- Mặt phẳng cạnh đáy. - WN – Mặt đáy đứng – chứa điểm đáy ảnh trái, phải của cặp ảnh lập thể. - O1, O2- Điểm ảnh trái, phải của ảnh. Mặt phẳng chứa 2 điểm chính ảnh gọi là mặt đáy chính. - Vết của mặt phẳng đáy trên mặt phẳng ảnh được gọi là đường đáy. - Vết của mặt phẳng đáy đứng trên mặt phẳng ảnh được gọi là cạnh đáy ảnh, kí hiệu là b. Trên ảnh trái có đường đáy ảnh n1n2, và trên ảnh phải có đường đáy ảnh phải n1,n2. Đối với ảnh lý tưởng thì: n1n’2= 010’2 và n’1n2 = 0102= b2 Đối với ảnh bằng thì: n1n’2 ≈ 010’2= b1 và n’1n2 ≈ 0102= b2 II.3. Các quá trình định hướng ảnh Định hướng ảnh là quá trình thực hiện định hướng các tấm ảnh theo đúng vị trí không gian của chúng tồn tại ở thời điểm chụp ảnh trong hệ toạ độ được xác định gồm: + Quá trình định hướng trong + Quá trình định hướng tương đối + Quá trình định hướng tuyệt đối - Mục đích: nhằm khôi phục lại vị trí không gian của tâm chiếu S. - Xây dựng hệ toạ độ trong mặt phẳng ảnh (xoy). Quá trình định hướng được thực hiện nhờ các mấu khung toạ độ đã được ghi có sẵn trên phim từ mặt phẳng khung ép phim của máy chụp ảnh. - Số lượng các mấu khung toạ độ trên ảnh đo có thể là 4 hay là 8. Sau quá trình định hướng trong, một điểm ảnh bất kì trên mặt phẳng ảnh đo sẽ được xác định bởi các toạ độ ảnh (x, y). 5 1 2 6 8 3 7 4 Hình 1.2. Sơ đồ của các điểm mấu khung. I.2.2. Định hướng tương đối. 1. Khái niệm. - Quá trình làm cho cặp các ảnh tia chiếu cùng tên của cặp ảnh lập thể giao nhau trong không gian để xác định vị trí tương đối của hai tấm ảnh trong cặp ảnh lập thể được gọi là định hướng tương đối - Cơ sở của quá trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể là số chênh của các nguyên tố định hướng ngoài tương ứng của cặp ảnh lập thể. ; ; ; ; ; ; Các nguyên tố này trực tiếp tham gia vào quá trình định hướng tương đối cặp ảnh lập thể. Chúng được gọi là các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể. 2. Các yếu tố định hướng tương đối trong các hệ tọa độ. Công tác định hướng có hai cách: - Dùng các chuyển động góc của hai tấm ảnh. - Chỉ chuyển dịch 1 tấm ảnh còn tấm kia để cố định Tương ứng với hai cách trên sẽ tồn tại hai nhóm các yếu tố định hướng tương đối trong các hệ toạ độ tuỳ chọn: Hệ toạ độ của tấm ảnh trái và hệ toạ độ đường đáy. a.Nhóm nguyên tố định hướng tương đối của mô hình độc lập (hệ toạ độ đường đáy). Hệ toạ độ ở đây được chọn là: - Trục X của hệ toạ độ đo ảnh được đặt trùng với đường đáy chiếu, tức là hai tâm chiếu S1, S2 đều nằm trên trục X và , . - Mặt phẳng đáy chính trái( mặt phẳng chứa đường đáy chiếu và trục quang chính của tấm ảnh trái) trùng với mặt phẳng thẳng đứng tức là mặt phẳng S1X1Z1. Có nghĩa là góc .(h.1.3). : góc kẹp Z1 và hình chiếu S1O1trên mặt phẳng đáy chính trái. : Góc xoay của P, kẹp giữa y1 và vết của mặt phẳng S1O1Y1trên mặt phẳng ảnh P1. : Góc kẹp giữa Z1 và hình chiếu S2O2trên mặt phẳng đáy chính trái. : Góc kẹp giữa S2O2 và hình chiếu S2O2 trên mặt phẳng đáy chính phải. : Góc kẹp giữa y2 và vết của S2O2Y2 trên P2. R0 O2 O1 P2 P1 M R2 R1’ m2 m1 S2 S1 Y1 S2 S1 Hình 1.3 Phương pháp độc lập được sử dụng cho từng mô hình riêng biệt. Thường được dùng trong lúc vẽ bản đồ góc bằng những mô hình riêng biệt. b..Nhóm nguyên tố định hướng tương đối của mô hình phụ thuộc (hệ toạ độ của tấm ảnh trái). Z2 Z1 Y2 S2 S1 X1 X2 R1’ R2, O1 m1 O2 P1 m2 P2 R M Hình 1.4. Trong nhóm này tấm ảnh trái được định hướng ở mô hình trước, do vậy hệ toạ độ S1X1Y1Z1 được chọn song song với hệ toạ độ của tấm ảnh trái o1x1y1z1 tức là các góc nghiêng của tấm ảnh trái được quy không: (h.1.4). : góc nghiêng của đường đáy chiếu so với mặt phẳng tấm ảnh trái. : góc kẹp giữa trục X1 và dấu vết mặt phẳng đáy chính trên ảnh trái. : góc nghiêng dọc tương đối của 2 tấm ảnh, góc kẹp giữa trục Z2 với hình chiếu trục quang chính S2O2 trên mặt phẳng Z2X2. : góc nghiêng ngang tương đối của 2 tấm ảnh, góc kẹp giữa mặt phẳng Z2X2 và trục quang chính S2O2. : góc xoay tương đối của 2 tấm ảnh, góc kẹp giữa trục y2 và vết mặt phẳng S2O2Y2 trên tấm ảnh. Các yếu tố trong mô hình này được bảo toàn. Do vậy được dùng cho mô hình mà có sự liên kết với nhau. Gọi là phương pháp liên tục. c. Các phương pháp định hướng tương đối. Định hướng tương đối cặp ảnh lập thể là quá trình xác định mối quan hệ tương hỗ giữa tấm ảnh trái và tấm ảnh phải của một cặp ảnh lập thể tồn tại ở thời điểm chụp ảnh. Cơ sở hình học để xây dựng mô hình lập thể là điều kiện đồng phẳng của hai veter điểm ảnh cùng tên, veter đường đáy trên cặp ảnh lập thể Phương pháp định hướng tuơng đối cặp ảnh lập thể trên các máy đo ảnh toàn năng. Mô hình hình học được xây dựng trực tiếp trên các máy đo ảnh toàn năng. Bằng các vận động của hai khay phim tiến hàng khử thị sai dọc tại các điểm đặc trưng để tạo ra mô hình lập thể. Phương pháp giải tích xác định các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể. Các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể có thể được xác định nhờ các giá trị thị sai dọc đo được trên cặp ảnh lập thể, bằng phương pháp tính toán. Hiện nay, trên máy toàn năng giải tích, sau khi tính được giá trị các nguyên tố định hướng tương đối, các hệ thống chuyển động sẽ tự động dịch chuyển và quay các khay phim đi các trị tương ứng để tạo ra mô hình lập thể. Phương pháp định hướng tương đối trên trạm đo ảnh số. Thực hiện quá trình định hướng tương đối trên trạm đo ảnh số màn hình máy sẽ hiển thị các vị trí tùy chọn số lượng điểm phân bố chuẩn của mô hình (10 điểm, mỗi cột 5 điểm; hay 6 điểm với mỗi cột 3 điểm). Khi đo các điểm này ta chọn lại các vị trí địa vật khác rõ nét hơn trên cả hai tấm ảnh. Nếu trên cả hai tấm ảnh đều không có điểm rõ nét để chọn thì mới chọn điểm nằm ngoài phạm vi phân bố chuẩn. Khi tiến hành đo các điểm này ta chỉ cần chọn điểm trên một tấm ảnh và chương trình sẽ tự động tìm và hiển thị con trỏ ở điểm cùng tên ở ảnh bên cạnh, ta có thể chọn lại vị trí chính xác hơn. Tiếp tục quá trình này cho đến hết các điểm, cần thiết phải đo tối thiểu là 6 điểm nằm trong vùng phân bố chuẩn, khi đo xong chương trình sẽ tính các nguyên tố định hướng tương đối theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất. Mỗi khi đo thêm một điểm nào hoặc có điểm nào được đo chỉnh lại thì chương trình cũng sẽ tự động tính toán và hiển thị lại kết quả. Xem kết quả khi giá trị thị sai Py ở tất cả các điểm đều Ê 5 mm là được. Nếu chấp nhận kết quả định hướng tương đối này, phải ghi lại kết quả vào các file chức năng của dự án (Project). Công việc cứ tiếp tục như vậy với tất cả các mô hình trong tuyến và khối ảnh. Trong công nghệ đo ảnh số, quá trình nhận biết điểm cùng tên trên cặp ảnh lập thể được nhận biết tự động nhờ kỹ thuật tương quan thông qua các chương trình đã cài đặt trên máy tính. Sau quá trình đo thị sai dọc tại các điểm đặc trưng, phần mềm định hướng tương đối được cài đặt sẵn trên máy sẽ tính ra giá trị các nguyên tố định hướng tương đối. d.Các yêu cầu đối với định hướng tương đối trên mô hình lập thể. Trong mỗi mô hình phải đo ít nhất 6 điểm định hướng mô hình, thông thường số lượng điểm định hướng mô hình nên sử dụng 10 điểm. Tên các điểm định hướng mô hình được đánh số theo nguyên tắc 2 ký tự đầu tiên là tên tuyến bay, các ký tự tiếp theo là tên tấm ảnh và ký tự cuối cùng là tên điểm để tránh trường hợp có điểm cùng tên trong khối. Các điểm định hướng mô hình phải nằm tại vị trí chuẩn như sơ đồ hình 1.5 Điểm định hướng ở giữa phải nằm quanh khu vực tấm ảnh trong đường tròn đường kính 2 cm, tâm là tâm ảnh. Các điểm ở rìa càng xa tâm ảnh càng tốt, tuy nhiên phải cách mép ảnh trên và dưới ít nhất 1 cm và tuyệt đối phải đảm bảo chỗ có hình ảnh lập thể rõ ràng. Tuỳ theo địa hình, địa vật của vực chọn điểm. . . .. .. 6 điểm . . 10điểm . . . . .. .. Hình 1.5.. Sơ đồ vị trí điểm chuẩn Sai số định hướng mô hình đơn . Sau khi định hướng tất cả các mô hình trong dải bay thì tiến hành định hướng tương đối cả dải bay. Sai số định hương tương đối cho phép của dải bay là . Sau khi định hướng tất cả các tuyến trong khối thì tiến hành đo nối dải bay trong khối. Tên cuả điểm nối dải bay được đánh số như sau: 4 ký tự đầu tiên là tên của dải bay được nối, các ký tự tiếp theo là tên điểm. H-íng-bay Mỗi mô hình phải có ít nhất hai điểm nối với dải bay kề với nó như hình vẽ 1.6. . . Hình 1.6.. Sơ đồ điểm nối mô hình. Trong mỗi mô hình có tuyến bay thì phải định hướng tương đối các mô hình trong tuyến bay chặn xong mới nối tuyến bay chặn vào khối chính, sai số tương đối mô hình và dải bay trong tuyến bay chặn phải tương ứng với các tuyến trong khối. Sau khi đã đo nối toàn bộ khối tiến hành định hướng tương đối toàn khối. Sai số tương đối toàn khối , sai số thị sai tại các điểm định hướng . Nếu định hướng tương đối toàn khối không đạt yêu cầu thì phải tiến hành kiểm tra lại sai số định hướng trong từng dải bay. Đối với các khối ảnh sử dụng phương pháp toạ đo ảnh tự động thì sau khi phần mềm đo xong thì phải tiến hành kiểm tra lại các trị đo có sai số thô, đo thêm vào các vị trí chưa đo được. I.2.3. Quá trình Định hướng tuyệt đối. Nhiệm vụ của định hướng tuyệt đối là đưa mô hình về tỷ lệ cho trước và định hướng nó về hệ toạ độ trắc địa. Vì nhiệm vụ của nó như vậy nên định hướng tuyệt đối có lúc gọi là định hướng trắc địa. Mỗi cặp ảnh lập thể có 12 yếu tố định hướng ngoài. Trong đó có: 5 yếu tố định hướng tương đối đã được xác định sau quá trình định hướng tương đối, và 7 yếu tố định hướng tuyệt đối được thể hiện như hình 1.7. Y Z ZTĐ YTĐ XTĐ X XTĐ R0 ZTĐ X0 Y0 OTĐ M YTĐ RTĐ S Hình 1.7.Các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể Trong đó: M0: mẫu số tỷ lệ mô hình. X0, Y0, Z0: toạ độ điểm gốc của hệ toạ độ đo ảnh, trên hình đó là điểm S. : góc nghiêng dọc theo trục X của mô hình, đó là góc kẹp giữa hình chiếu của ảnh trên mặt ZTĐ XTĐ và trục ZTĐ. : góc nghiêng ngang( góc nghiêng dọc theo trục Y) kẹp giữa trục Z và hình chiếu của nó trên mặt phẳng ZTĐ, XTĐ và trục ZTĐ. : góc xoay của mô hình trong mặt phẳng XY, kẹp giữa trục Y và giao tuyến của 2 mặt phẳng XY và YTĐZ Định hướng tuyệt đối là bước định hướng cuối cùng đối với một mô hình. Nếu trong mỗi mô hình lập thể có đủ số lượng điểm có toạ độ trong hệ toạ độ mặt đất, tối thiểu là 2 điểm khống chế mặt phẳng( XY) và 3 điểm khống chế độ cao (H) thì khi hoàn thành các bước định hướng tuyệt đối chương trình sẽ tính chuyển toạ độ mô hình sang hệ toạ độ mặt đất tương ứng trong hệ tọa độ trắc địa xác định. I.2.4.Các phương pháp định hướng tương đối. a.Xác định các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình bằng phương pháp giải tích: Trong phương pháp này các nguyên tố định hướng tuyệt đối của mô hình được xác định theo các phương trình định hướng tuyệt đối, theo nguyên lý bình sai gián tiếp. b.Phương pháp trực tiếp trên máy đo vẽ ảnh( máy toàn năng: Trong phương pháp này mô hình lập thể sẽ được định hướng trực tiếp trên máy thông qua việc sử dụng các vận động tương ứng của máy để làm cho các số đọc toạ độ tại các điểm định hướng phù hợp với toạ độ trắc địa của chúng. c.Phương pháp định hướng tuyệt đối trên trạm ảnh số: Mục đích của công tác định hướng tuyệt đối (hay còn gọi là định hướng ngoài) là đưa tỷ lệ mô hình về một giá trị nhất định cho trước và xoay mô hình đưa hệ trục toạ độ của mô hình về hệ trục toạ độ trắc địa. Công tác định hướng tuyệt đối mô hình lập thể trên trạm đo vẽ ảnh số là thiết lập mối quan hệ giữa toạ độ mô hình và toạ độ trắc địa tiến hành đo như sau: Trên cặp ảnh lập thể hiển thị trên màn hình đã được đánh dấu vị trí của các điểm tăng dày nội nghiệp và các điểm khống chế ngoại nghiệp, tiến hành đánh dấu vào điểm khống chế ở trong file toạ độ có trên mô hình, đưa tiêu đo vào vị trí của điểm đó trên tấm ảnh trái và tấm ảnh phải, tương tự động tác như vậy với ảnh bên cạnh và lặp lại thao tác này với tất cả các mô hình. Sau khi đo tối thiểu 3 điểm khống chế trên mỗi mô hình , máy tự động tính các yếu tố định hướng tuyệt đối của mô hình lập thể. Các thuật toán trong xây dựng mô hình lập thể Điều kiện hình học của định hướng tương đối mô hình lập thể. Mặt phẳng đáy Mô hình lập thể P2 X' P1 r1 r2 S1 Z' Y' b Bx B2x S2 Mô hình lập thể được xây dựng trên cơ sở cặp ảnh lập thể giao nhau trong không gian, tức là hai tia chiếu cùng tên r1, r2 nhất thiết phải nằm trên cùng trong một mặt phẳng đáy chứa cạnh đáy chiếu. Điều kiện này được gọi là điều kiện đồng phẳng của ba vectơ r1, r2, b được biểu diễn banừg phương trình tổng hợp sau đây. Hình 2-6: Điều kiện hình tạo nên mô hình lập thể. F = (r1 ^ r2) b = 0 Phương trình trên có thể viết dưới dạng sau: Hoặc triển khai thành: Bx(y1z2 - z1y2) - By(x1z2 - z1x2) + Bz(x1y2 - y1z2) = 0 Đây là phương trình cơ bản trong định hướng tương đối cặp ảnh lập thể trong hệ toạ độ mô hình độc lập hay phụ thuộc. Trong đó: - r1 , r2 là véctơ toạ độ của cặp điểm ảnh cùng tên trên ảnh trái và ảnh phải được biểu diễn theo: r1 = A1r'1 = (2.1) với A1 là ma trận quay với các góc định hướng tương đối của ảnh trái và r2 = A2r'2 = (2.2) với A2 là ma trận quay với các góc định hướng tương đối của ảnh phải b là véc tơ đáy chiếu ảnh được biểu diễn bằng các thành phần cạnh đáy chiếu ảnh trên các trục toạ độ X', Y', Z': b = Phương trình định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể Phương trình định hướng tương đối của cặp ảnh độc lập Đối với mô hình độc lập thì véc tơ cạnh đáy chiếu ảnh b được xác định như sau; b = = Từ trên ta thấy điều kiện định hướng tương đối của cặp ảnh độc lập là: B (y1 z2 - z1 y2) = 0 Do b là cạnh đáy chiếu ảnh, tức là B # 0 nên phương trình điều kiện định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể sẽ là: y1z2 - z2y2 = 0 Trong đó các toạ độ y1, z2 và z2y2 là hàm của các yếu tố định hướng góc cho ảnh trái và phải. Trong hệ toạ độ mô hình độc lập, các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể được xác định các góc j1, x1 của ảnh trái và j2, w1, x2 của ảnh phải. Trong điều kiện kỹ thuật hiện nay, thường các góc định hướng rất nhỏ (< 30 đến 50) nên có thể dùng các cosin chỉ hướng trong các ma trận quay A1 và A2tức là. A1 = A2 = x1 = x' - y' dk2 + fkdj1 y1 = y' - y' + xdk1 (2.3) z1 = - fk + x'd dj1 Và: x2 = x'' - y'' dk2 + fkdj2 trong đó x', y', x'', y'' toạ độ của điểm đo ảnh trái và ảnh phải. Thay các yếu tố y1, z1 và y2, z2 được xácđịnh từ công thức (2-3), (2-4) ta được phương trình định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể độc lập như sau. (2.5) Trong đó; q = y' - y'' là thị sai dọc của điểm định hướng. 2. Phương trình định hướng tương đối của cặp ảnh phụ thuộc Từ phương trình điều kiện Bx(y1z2 - z1y2) - By(x1z2 - z1x2) + Bz(x1y2 - y1x2) (2.6) Nếu xét đến các mối quan hệ giữa góc lệch và góc nghiêng g t của cạnh đáy chiếu ảnh trong công thức ta có: (y2z2 - z2y2) - t(x1z2 - z2x2)+ g (x1y2 - y1x2) = 0 (2.5) x1, y1, z1 được xác định bằng chính véc tơ toạ độ của điểm ảnh trái r'1 vì các trục toạ độ tương ứng của ảnh trái, tức là j1 = w1 = k1 = 0, nên r1 = = A1r'1 = Thay các quan hệ toạ độ x1, y1,z1 và x2, y2,z2 vào công thức (2-5) triển khai và rút gọn thay các giá trị x' - y'' = P , y' - y'' = q với giả thiết y' = y'' ta có phương trình định hướng tương đối của ảnh phụ thuộc đây. (2.6) phương trình định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể phụ thuộc là Phương trình định hướng tuyệt đối mô hình lập thể Mô hình lập thể X' Z' Z0 0 X0 Y' O R0 Y0 RC A R Định hướng tuyệt đối mô hình lập thể là xác định tỷ lệ của mô hình và định hướng mô hình trong hệ toạ độ trắc địa. Hình 2-7: Quan hệ véctơ giữa hệ toạ độ mô hình và hệ toạ độ trắc địa. Cơ sở của bài toán là tính chuyển toạ độ véctơ vị trí điểm trong hai hệ toạ độ không gian vuông góc, tức là từ hệ toạ độ mô hình về hệ toạ độ trắc địa. RG = R0 + mAR Trong đó: RG = - Véc tơ toạ độ điểm A trong hệ toạ độ trắc địa RG = - Véc tơ toạ độ điểm A trong hệ toạ độ mô hình R0 = - Véc tơ toạ độ điểm gốc hệ toạ độ mô hình trong hệ toạ độ trắc địa. m - hệ số tỷ lệ của mô hình AG - ma trận quay với các góc định hướng trong hệ toạ độ trắc địa; góc định hướng k của mô hình, góc nghiêng dọc f trên hướng trục X' của mô hình và góc nghiêng ngang W trên hướng trục Y' của mô hình, tức là; AG = AjAWAk Trong đó: I.2.5.Các nguồn sai số ảnh hưởng tới độ chính xác xây dựng mô hình lập thể Trong quá trình định hướng các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể, các nguồn sai số ảnh hưởng đến là: sai số hệ thống của ảnh đo, sai số thiết bị đo tọa độ điểm ảnh và sai số tính toán. a. máy chụp ảnh: ảnh đo được chụp từ máy chụp ảnh phải là hình chiếu xuyên tâm. Nhưng do thiết bị chế tạo và khai thác sử dụng có thể có các điều kiện cơ học, quang học bị thay đổi. Sự thay đổi toạ độ điểm chính ảnh trong hệ thống toạ độ phẳng của ảnh: và Mặt phẳng khung ép phim không vuông góc với trục quang chính. Mặt phẳng khung ép phim xoay quanh trục quang chính. Sai số méo hình kính vật, độ nêm quang học của kính lọc màu máy chụp ảnh. Trên thực tế, với điều kiện chụp ảnh hiện nay, góc nghiêng của máy chụp ảnh thường nhỏ hơn 50 cho nên các sai số , không ảnh hưởng tới độ chính xác các nguyên tố định hướng tương đối của cặp ảnh lập thể. b. Về phim ảnh: Phim chụp có thể biến dạng không đều. Biến dạng đều của phim ảnh làm thay đổi tỷ lệ chung của ảnh. Do vậy nó không ảnh hưởng tới độ chính xác của các nguyên tố định hướng tương đối. Biến dạng không đều của phim ảnh thể hiện ở c