Đồ án Nghiên cứu tích hợp công nghệ ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công nghệ GPS để thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1:10000 và 1:5000

3D đ−ợc biểu diễn nh− sau: ⎩⎨ ⎧ +++= +++= 8765 4321 aZaYaXay aZaYaXax iiii iiii Trong đó: ▫ Các hệ số aj (j = 1ữ 8) thể hiện các sai số méo hình về góc xoay (3 yếu tố góc xoay), chuyển dịch (2 yếu tố), tỷ lệ không đồng nhất và nghiêng xiên (3 yếu tố). ▫ x, y là tọa độ hàng và cột của điểm ảnh (pixel) ▫ X, Y, Z là tọa độ trong không gian đối t−ợng của điểm t−ơng ứng. 56 b) Mô hình affine-3D hiệu chỉnh nghiêng xiên thực hiện qua các b−ớc nh− sau:  Các điểm khống chế mặt đất đ−ợc chiếu trên một mặt chuẩn có độ cao xác định. Tọa độ mặt phẳng X và Y đ−ợc hiệu chỉnh: )tan( )sin( e aZiXi ∆−=∆ )tan( )cos( e aZiYi ∆−=∆ Trong đó: ▫ 0ZZZ ii −=∆ với Zi là độ cao của điểm mặt đất i; Z0 là độ cao mặt chuẩn tham chiếu; ▫ (a) là góc ph−ơng vị của bộ cảm biến; ▫ (e) là góc độ cao của bộ cảm biến;  Có 8 tham số chuyển đổi affine từ mặt chuẩn sang hệ tọa độ pixel của mỗi tấm ảnh: x 4321 aZaYaXa 57 Trong đó: iiii +−+= 8765 aZaYaXay iiii +−+= [ ] )tan( )cos(.)sin(. 21 3 e aaaaa += [ ] )tan( )cos(.)sin(. 65 7 e aaaaa +=  Để tính chuyển tọa độ cho 2 hay nhiều tấm ảnh từ hệ tọa độ pixel sang tọa độ mặt đất 3D qua phép giao hội theo ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất. 3. Mô hình chuyển đổi tuyến tính trực tiếp Mô hình chuyển đổi tuyến tính trực tiếp – DLT (Direct Linear Transformation) có dạng sau: ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ +++ +++= +++ +++= 1 1 11109 8765 11109 4321 ZaYaXa aZaYaXay ZaYaXa aZaYaXax Mô hình DLT xác định 11 ẩn số là các hệ số ai (i=1ữ11). Để nâng cao độ chính xác mô hình DLT đ−ợc đ−a thêm một thông số nữa, đ−ợc gọi là mô hình DLT chặt chẽ, hay mô hình DLT tự kiểm định: ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ +++ +++= ++++ +++= 1 1 11109 8765 12 11109 4321 ZaYaXa aZaYaXab XYa ZaYaXa aZaYaXax 4. Mô hình chuyển đổi phép chiếu Mô hình phép chiếu - PT (Projective Transform) 2D, trong mô hình này có 8 tham số cần xác định: ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ++ ++= ++ ++= 1 1 21 321 21 321 YcXc bYbXby YcXc aYaXax Trong đó: ▫ x, y là tọa độ điểm ảnh; ▫ X, Y là tọa độ điểm mặt đất t−ơng ứng; ▫ a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2 là các tham số của mô hình chuyển đổi phép chiếu. 5. Mô hình tham số Mô hình tham số (Parametric method), là quan hệ giữa không gian đối t−ợng và không gian ảnh. Các mô hình tham số sẽ cho kết quả tốt hơn những mô hình không tham số, và đòi hỏi số l−ợng điểm khống chế mặt đất ít hơn trong việc xác định các tham số ch−a biết. Đối với ảnh vệ tinh QuickBird, sản phẩm ảnh Cơ sở đ−ợc công ty Digital Globe cung cấp tất cả các dữ liệu cần thiết chặt chẽ. 6. Mô hình hàm hữu tỷ Mô hình hàm hữu tỷ - RFM (Rational Function Model) thể hiện bằng các tỷ số của các hàm đa thức (phân thức): ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ == == ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = = = = = = = = = 1 0 2 0 3 0 1 0 2 0 3 0 4 3 1 0 2 0 3 0 1 0 2 0 3 0 2 1 ),,( ),,( ),,( ),,( n i n j kji n k ijk m i m j kji m k ijk n i n j kji n k ijk m i m j kji m k ijk ZYXd ZYXc ZYXP ZYXPc ZYXb ZYXa ZYXP ZYXPr Trong đó: ▫ r và c là các chỉ số hàng và cột chuẩn của các pixel trên tấm ảnh; ▫ X, Y, Z là các giá trị tọa độ của các điểm t−ơng ứng trong không gian mặt đất; ▫ aijk, bijk, cijk, dijk là các hệ số của đa thức P1, P2, P3 và P4 t−ơng ứng và đ−ợc gọi là các hệ số hàm hữu tỷ - RFCs (Rational Function Coefficients), hoặc các hệ số đa thức hữu tỷ - RPC (Rational Polynomial Coefficients). ▫ Lũy thừa lớn nhất của mỗi tọa độ mặt đất (m1, m2, m3, n1, n2, n3) giới hạn ở bậc 3, và tổng các lũy thừa của tất cả các tọa độ mặt đất cũng giới hạn ở bậc 3; 58 III.2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý ảnh vệ tinh QuickBird Sơ đồ quy trình kỹ thuật xử lý ảnh vệ tinh Quickbird Tính toán MH SĐC í t Thu thập ảnh QuickBird t i ir * Đo các điểm khống chế trên ảnh * Đo các điểm liên kết ảnh * i tr * i li t Thiết lập dự áni t l Nhập ảnh Chọn điểm k.c ảnh, Xử lý tính toán các điểm k.c ảnh i . , l tí t i . Xây dựng CSDL đo GPS các điểm k.c ảnh i . Bình sai khối ảnhì i i Nắn ảnh * Kiểm tra đ.c.x ảnh nắn * Cắt, ghép ảnh theo mảnh bản đồ * Trộn ảnh * Tăng c−ờng chất l−ợng hình ảnh * Trình bày khung mảnh trực ảnh * In và l−u trữ dữ liệu * i tr . . * t, t * r * t l ì * rì tr * I l tr li Có thể thành lập trực ảnh vệ tinh theo ph−ơng pháp ảnh đơn hoặc theo ph−ơng pháp xây dựng khối ảnh. 59 60 III.2.4 Các b−ớc xử lý ảnh vệ tinh QuickBird 1. Thu thập dữ liệu: Thu thập t− liệu bản đồ trong khu vực. Thu thập t− liệu điểm khống chế mặt phẳng, độ cao trong khu vực. Thu thập dữ liệu mô hình số độ cao trong khu vực. Tr−ờng hợp khu vực cần thành lập trực ảnh ch−a có dữ liệu mô hình số độ cao (DEM) thì tiến hành xây dựng DEM dựa trên t− liệu bản đồ địa hình đã có, hoặc từ các nguồn dữ liệu đo ảnh hàng không, hoặc dữ liệu đo ngoại nghiệp... 2. Lập dự án: Chọn đ−ờng dẫn, ổ đĩa, th− mục, đặt tên tệp tin dự án; Chọn l−ới chiếu, chọn hệ tọa độ làm việc cho dự án; chọn mô hình camera. 3. Nhập ảnh: Chọn đ−ờng dẫn, ổ đĩa, th− mục, tên tệp tin dữ liệu ảnh cần nhập; chọn tên tệp tin bổ trợ cho cảnh ảnh đ−ợc cung cấp kèm theo dữ liệu ảnh. 4. Chọn điểm khống chế ảnh, xử lý tính toán các điểm khống chế ảnh: đo các điểm khống chế trên ảnh: lựa chọn điểm khống chế từ các nguồn khác nhau, hoặc từ ảnh bản đồ số, hoặc từ cảnh ảnh đã đ−ợc nắn chỉnh về hệ tọa độ mặt đất, hoặc từ bản đồ số. 5.Chọn và đo các điểm liên kết giữa các cảnh ảnh: Lựa chọn và đo các điểm địa vật rõ nét trong vùng phủ giữa các tấm ảnh; các điểm liên kết ảnh nên đ−ợc chọn phân bố đều trong vùng phủ, chêm dày các điểm liên kết ảnh ở những khu vực độ chính xác yếu; chọn mô hình số độ cao; kiểm tra độ chính xác của mô hình số độ cao. 6. Bình sai khối ảnh: Kiểm tra, loại bỏ những điểm v−ợt hạn sai cho phép của các điểm khống chế, điểm kiểm tra và điểm liên kết ảnh; nhập giá trị độ cao của các điểm liên kết ảnh từ mô hình số độ cao. 7. Nắn ảnh: Chọn mô hình số độ cao và độ cao trung bình khu vực; chọn ph−ơng pháp nội suy. Khi chênh cao địa hình khu vực lớn hơn giới hạn cho phép thì sử dụng mô hình số độ cao DEM để nắn ảnh. Khi chênh cao địa hình nhỏ hơn giới hạn cho phép thì có thể sử dụng độ cao trung bình khu vực để nắn ảnh. 8. Trộn ảnh, ghép ảnh: Trộn băng ảnh toàn sắc với các băng ảnh mầu; - Tùy theo loại phần mềm, và tùy thuộc năng lực của trạm máy tính đ−ợc sử dụng, có thể tiến hành trộn ảnh cho cả cảnh ảnh, hoặc theo từng phần của cảnh ảnh, hoặc theo từng mảnh trực ảnh đã chia theo khung mảnh bản đồ; - Yêu cầu đối với ảnh sau khi đ−ợc trộn đảm bảo đạt mức độ chất l−ợng hình ảnh tốt; ghép ảnh khi mảnh trực ảnh nằm giữa các cảnh ảnh; ảnh sau khi đ−ợc ghép phải đảm bảo độ rõ nét, hài hòa về mầu sắc, độ sáng, độ t−ơng phản của hình ảnh, không có vết ghép. 61 9. Tăng c−ờng chất l−ợng hình ảnh : dùng các công cụ biến đổi độ t−ơng phản, độ sáng, biểu đồ histogram..., để tăng c−ờng chất l−ợng hình ảnh của ảnh, đảm bảo hình ảnh rõ nét, mầu sắc chân thực và biến đổi đồng đều giữa các mảnh trực ảnh. 10. Phân mảnh bản đồ trực ảnh và trình bày khung: theo quy định. 11. Xuất Files về dạng Tife phục vụ in ấn. 12. L−u trữ sản phẩm: Các Files ảnh toàn sắc; các Files ảnh đa phổ; các Files các mảnh trực ảnh; các Files khung mảnh bản đồ. III.3. Giải pháp tích hợp công nghệ LIS hiện có ở n−ớc ta với công nghệ viễn thám sử dụng ảnh SPOT-5, ảnh QuickBird để thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 Hiện nay ở n−ớc ta đã bắt đầu hình thành hệ thống CSDL thông tin địa lý trong đó bao gồm cả CSDL thông tin đất đai LIS của các địa ph−ơng. Tuy nhiên trình độ công nghệ và quy mô của các CSDL thông tin đất đai ở các địa ph−ơng còn rất khác nhau. Một số tỉnh do có −u thế về đầu t− đã xây dựng đ−ợc CSDL thông tin đất đai khá đầy đủ và đ−ợc cập nhật th−ờng xuyên, ví dụ nh− Đồng Nai, TP Hồ Chí Minh.... Trong đó phải kể đến hệ thống bản đồ địa chính chính quy dạng số và cơ bản đã hoàn thành đ−ợc bộ hồ sơ địa chính ban đầu, phục vụ có hiệu quả cho công tác quản lý đất đai. Bên cạnh đó vẫn còn một số địa ph−ơng (đặc biệt ở vùng sâu, vùng xa) do điều kiện về kinh tế còn hạn hẹp nên ch−a hoàn chỉnh xong bộ hồ sơ địa chính ban đầu, bản đồ địa chính vẫn còn chắp vá và đ−ơng nhiên là ch−a xây dựng đ−ợc CSDL thông tin đất đai cần thiết cho công tác quản lý. Giả sử tại khu vực cần thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 đã có ảnh vệ tinh lực phân giải cao nh− SPOT-5 hoặc ảnh vệ tinh lực phân giải siêu cao nh− Quickbird và CSDL thông tin địa lý trong đó bao gồm cả CSDL về LIS. Ta có thể đề xuất giải pháp để tiến hành tích hợp hai công nghệ này nh− sau: 1/ Thực hiện quá trình nắn chỉnh ảnh vệ tinh theo quy trình hiện hành về hệ thống toạ độ quốc gia VN-2000; 2/ Chuyển hệ thống toạ độ ảnh từ hệ toạ độ quốc gia về hệ toạ độ địa ph−ơng phù hợp với quy định hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi tr−ờng; 3/ Lựa chọn những thông tin cần thiết có sẵn trong CSDL về LIS để phục vụ cho việc tích hợp sau này sao cho độ chính xác của các thông tin đó ít nhất là phù hợp với độ chính xác của bản đồ ĐCCS cần thành lập; 4/ Thông qua các ch−ơng trình tiện ích để quyết định sử dụng phần mềm quản lý dữ liệu phù hợp với khả năng và thói quen của ng−ời sử dụng. Hiện nay đa số các địa ph−ơng vẫn sử dụng phầm mềm quản lý CSDL về LIS là ARC/INFO, MAPINFO, GIS- OFFICE, ILWIS, PAMAP. Còn dữ liệu đa số l−u trữ d−ới dạng dgn của Intergraph/Microstasion Design, DWG của AutoCAD, ESRI ARCINFO, MapInfo TAB... 5/ Chuyển đổi toàn bộ dữ liệu đồ hoạ đã lựa chọn nêu trên về một dạng dữ liệu sở tr−ờng của ng−ời sử dụng thông qua các trình tiện ích sẵn có hoặc tự lập trình; 6/ Hiển thị các dữ liệu trên lên nền ảnh đã đ−ợc nắn chỉnh; 7/ Phân loại, phân tích, đánh giá mức độ sử dụng của các thông tin nêu trên và khả năng tái sử dụng chúng trong quá trình thành lập bản đồ ĐCCS; Hình III - 2 : Bình đồ ảnh SPOT-5 sau khi đã đ−ợc nắn chỉnh 62 Hình III - 3 : Hiển thị các thông tin về LIS lên nền ảnh III.4. Nghiên cứu giải pháp tích hợp công nghệ GPS với công nghệ viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 và ảnh QuickBird để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 Nh− trên chúng ta đã trình bày, để tích hợp hai công nghệ GPS và công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh lực phân giải cao hoặc siêu cao để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 hoặc 1/5000 thì cần thiết phải xây dựng CSDL đo GPS. Từ việc thiết kế CSDL đến chuẩn hoá dữ liệu cần phải đ−ợc nghiên cứu kỹ l−ỡng. Đây là công việc mới và đòi hỏi khá nhiều công sức đầu t−, trong khuôn khổ của đề tài này chúng tôi đề cập tới khả năng tích hợp hai công nghệ này. Giả sử tại khu vực cần thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 hoặc 1/5000 đã có ảnh vệ tinh lực phân giải cao hoặc siêu cao và CSDL các kết quả đo GPS. Ta có thể đề xuất giải pháp để tiến hành tích hợp hai công nghệ này nh− sau: 1/ Thực hiện quá trình nắn chỉnh ảnh vệ tinh theo quy trình hiện hành về hệ thống toạ độ quốc gia VN-2000; 2/ Chuyển hệ thống toạ độ ảnh từ hệ toạ độ quốc gia về hệ toạ độ địa ph−ơng phù hợp với quy định hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi tr−ờng; 63 3/ Lựa chọn những thông tin cần thiết có sẵn trong CSDL về các trị đo GPS để phục vụ cho việc tích hợp sau này sao cho độ chính xác của các thông tin đó ít nhất là phù hợp với độ chính xác của bản đồ ĐCCS cần thành lập; 4/ Thông qua các ch−ơng trình tiện ích để quyết định sử dụng phần mềm quản lý dữ liệu phù hợp với khả năng và thói quen của ng−ời sử dụng. Hiện nay đa số các địa ph−ơng vẫn sử dụng phầm mềm quản lý CSDL về GIS là ARC/INFO, MAPINFO, GIS- OFFICE, ILWIS, PAMAP.Còn dữ liệu đa số l−u trữ d−ới dạng dgn của Intergraph/Microstasion Design, DWG của AutoCAD, ESRI ARCINFO, MapInfo TAB... 5/ Chuyển đổi toàn bộ dữ liệu đồ hoạ đã lựa chọn nêu trên về một dạng dữ liệu sở tr−ờng của ng−ời sử dụng thông qua các trình tiện ích sẵn có hoặc tự lập trình; 6/ Hiển thị các dữ liệu trên lên nền ảnh đã đ−ợc nắn chỉnh; 7/ Phân loại, phân tích, đánh giá mức độ sử dụng của các thông tin nêu trên và khả năng tái sử dụng chúng trong quá trình thành lập bản đồ ĐCCS; Hình III - 4 : Dữ liệu đo GPS tại khu vực khảo sát 64 Hình III - 5 : Hiển thị các thông tin dữ liệu đo GPS tại khu vực khảo sát III.5. Nghiên cứu giải pháp tích hợp hỗn hợp các công nghệ GIS, LIS và GPS với công nghệ viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5, ảnh QuickBird để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 Giả sử tại khu vực cần thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 hoặc 1/5000 đã có ảnh vệ tinh lực phân giải cao hoặc siêu cao, ngoài CSDL các kết quả đo GPS đã có nh− trình bày ở trên, chúng ta còn có thêm: - Dữ liệu về GIS bao gồm các bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn hoặc bằng 1/10000 (hoặc 1/5000); các loại bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000, 1/50.000 trong tr−ờng hợp không có bản đồ tỷ lệ lớn; các loại bản đồ chuyên đề tỷ lệ lớn mới đ−ợc thành lập; - Dữ liệu về LIS bao gồm các loại bản đồ ĐC tỷ lệ 1/200, 1/500, 1/1000, 1/2.000, 1/5000, 1/10000...; bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000, 1/10000....đ−ợc thành lập trong thời gian gần nhất. D−ới đây là giải pháp đề xuất để tiến hành tích hợp các dữ liệu này nh− sau: 65 66 1/ Thực hiện quá trình nắn chỉnh ảnh vệ tinh SPOT-5 theo quy trình hiện hành về hệ thống toạ độ quốc gia VN-2000; 2/ Chuyển hệ thống toạ độ ảnh từ hệ toạ độ quốc gia về hệ toạ độ địa ph−ơng phù hợp với quy định hiện hành; 3/ Lựa chọn những thông tin cần thiết có sẵn trong CSDL về các trị đo GPS để phục vụ cho việc tích hợp sau này sao cho độ chính xác của các thông tin đó ít nhất là phù hợp với độ chính xác của bản đồ ĐCCS cần thành lập; 4/ Thông qua các ch−ơng trình tiện ích để quyết định sử dụng phần mềm quản lý dữ liệu phù hợp với khả năng và thói quen của ng−ời sử dụng. Hiện nay đa số các địa ph−ơng vẫn sử dụng phầm mềm quản lý CSDL về GIS là ARC/INFO, MAPINFO, GIS- OFFICE, ILWIS, PAMAP. Còn dữ liệu đa số l−u trữ d−ới dạng dgn của Intergraph/Microstasion Design, DWG của AutoCAD, ESRI ARCINFO, MapInfo TAB... 5/ Chuyển đổi toàn bộ dữ liệu đồ hoạ đã lựa chọn nêu trên về một dạng dữ liệu sở tr−ờng của ng−ời sử dụng thông qua các trình tiện ích sẵn có hoặc tự lập trình; 6/ Hiển thị các dữ liệu trên lên nền ảnh đã đ−ợc nắn chỉnh; 7/ Phân loại, đánh giá mức độ sử dụng của các thông tin nêu trên và khả năng tái sử dụng chúng trong quá trình thành lập bản đồ ĐCCS; 67 Ch−ơng IV : Xây dựng quy trình thành lập BảN đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000, 1/5000. IV.1. Nghiên cứu giải pháp chọn lựa các khuôn dạng (Format) các sản phẩm trong công nghệ GIS phù hợp với điều kiện Việt Nam và nhằm đáp ứng tối −u các nhu cầu sử dụng đa ngành. IV.1.1 Quy trình đo đạc thành lập bản đồ số Khi tổ chức đo đạc và biên tập bản vẽ, nếu kế thừa đ−ợc những sản phẩm bản đồ dạng số đã có trong CSDL, sẽ làm tăng đáng kể năng suất, giảm bớt đ−ợc những sai sót và phí tổn thời gian chỉnh sửa không đáng có. Khi thành lập bản đồ số cần tuân thủ một số điểm nh− sau: • Sử dụng các phần mềm thích hợp phục vụ cho công tác thành lập bản đồ số, trong số đó phải có một phần mềm đồ họa có các chức năng biên tập mạnh cho phép ng−ời sử dụng hiển thị trực quan bản vẽ và chỉnh sửa các sai sót ngay tại thực địa. • Có ng−ời biết sử dụng thành thạo phần mềm để có thể biên tập thành tờ bản đồ theo quy phạm. • Đem bản đồ trực ảnh ra thực địa. Việc sử dụng bản đồ trực ảnh trực tiếp ở thực địa sẽ tăng khả năng kiểm tra, đối soát bản vẽ một cách tổng thể và giúp cho việc tận dụng khả năng trực giác. IV.1.2 Nội dung và yêu cầu của hệ thống đồ họa phục vụ thành lập bản đồ số Một phần mềm đồ họa độc lập phục vụ cho công tác thành lập và quản lý bản đồ cần có một số tính năng: Tạo và chỉnh sửa các ký hiệu bản đồ d−ới dạng điểm (khối); Tạo và chỉnh sửa các ký hiệu bản đồ d−ới dạng miền (tạo các mẫu tô); Tạo và chỉnh sửa các kiểu ký tự phù hợp với các chữ quy định trong bản đồ; Tạo và chỉnh sửa các kiểu đ−ờng linh hoạt t−ơng ứng với các kiểu đ−ờng của bản đồ; Thể hiện màu sắc; Biên tập các đối t−ợng bao gồm các thao tác xóa, tạo mới, chỉnh sửa đối t−ợng; Quản lý đối t−ợng theo lớp; Nhập tọa độ, bắt điểm chính xác; Tìm, lọc đối t−ợng theo yêu cầu ; In ấn; 68 Ngoài ra, hệ thống phần mềm phục vụ cho công tác thành lập bản đồ số còn phải thỏa mãn những yêu cầu sau: • Giao diện, thao tác đơn giản, dễ hiểu, ng−ời sử dụng cần những kiến thức cơ bản về tin học. • Cho phép sử dụng đ−ợc những đặc điểm, thói quen trong quy trình đo đạc truyền thống, sử dụng triệt để thông tin trực giác. • Phát hiện và khắc phục lỗi nhanh, chính xác. • Thích ứng đ−ợc các yêu cầu đặc thù ứng dụng trong điều kiện hoàn cảnh Việt Nam về mẫu mã, qui định, qui phạm của ngành cũng nh− địa ph−ơng. IV.1.3 Khảo sát một số phần mềm đồ họa Trong số các phần mềm đồ họa đ−ợc sử dụng phổ biến nhất để phục vụ cho công tác thành lập bản đồ số ở n−ớc ta hiện nay phải kể đến một số hệ phần mềm quan trọng, đó là phần mềm Autocad của hãng AutoDesk, MicroStation của hãng Bentley và đặc biệt gần đây là phần mềm SOCET SET của hãng BAE SYSTEMS (Mỹ). Hai hệ thống phần mềm Autocad và MicroStation đều đ−ợc xây dựng từ thập niên 80 của thế kỷ tr−ớc. Phần mềm AutoCad đ−ợc xây dựng từ năm 1982, phiên bản hoàn thiện và đ−ợc ứng dụng phổ biến nhất trong thành lập bản đồ số ở n−ớc ta là AutoCad Release 12. MicroStation phát triển trong môi tr−ờng Window, nó có những chức năng biên tập phong phú, lại đ−ợc liên kết với các phần mềm chuyên về bản đồ của hãng InterGraph, do đó đ−ợc chọn làm công cụ chủ yếu đối với các đơn vị làm bản đồ chuyên nghiệp. Phần mềm SOCET SET đ−ợc xây dựng từ những năm 1990 phiên bản mới nhất đã thể hiện tính năng nổi trội trong xử lý ảnh vệ tinh và ảnh máy bay nh−: cung cấp công cụ để sản xuất ra sản phẩm 3D chính xác của ảnh trực giao, ảnh ghép, mô hình số địa hình, ảnh đối t−ợng khối 3D, CSDL địa hình, ảnh phối cảnh...; áp dụng t−ơng thích với kết quả bình sai l−ới tam giác của Hệ thống Intergraph Image Station; xử lý bình sai l−ới tam giác ảnh từ nhiều loại cảm biến khác nhau; tự động tạo ra mô hình số địa hình độ phân giải cao; xử lý LIDAR mô hình số địa hình; cho phép tích hợp với công nghệ ESRI thông qua giao diện trực tiếp với CSDL của ESRI. Hiện phiên bản mới nhất của phần mềm này đang đ−ợc th−ơng mại trên thị tr−ờng với giá khá cao. Cấu trúc dữ liệu của tệp bản vẽ MicroStation là DGN đã đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các đơn vị sản xuất và quản lý bản đồ chuyên nghiệp. Tuy vậy, phần mềm AutoCad vẫn có vai trò quan trọng trong đo đạc thành lập bản đồ số, đặc biệt đối với công tác khảo sát ở các lĩnh vực khác nõngây dựng, giao thông, thủy lợi, thủy điện. Ph−ơng pháp để khảo sát các phần mềm đồ họa đ−ợc thực hiện chủ yếu bằng thực nghiệm và bằng việc khảo sát chi tiết các cấu trúc dữ liệu tệp bản vẽ của mỗi phần mềm. Các phần mềm này có một số điểm khác biệt trong cấu trúc dữ liệu, thiết kế hệ thống quản lý đối t−ợng, cách đặt tên đối t−ợng ... IV.1.4 Giới thiệu mẫu một số đối t−ợng đồ họa cơ sở dùng để tham khảo Xây dựng và xử lý các đối t−ợng hình học lnhiệm vụ quan trọng của một hệ thống đồ họa. Chúng là các phần tử cơ bản và nhỏ nhất của một hệ thống, cũng t−ơng tự nh− các phân tử để cấu tạo nên một loại vật chất. Tất cả các đối t−ợng phức tạp hơn đ−ợc định nghĩa trong hệ thống trên cơ sở kết hợp của các phần tử này với nhau. Bản thân bản vẽ trong hệ thống có thể đ−ợc coi nh− một đối t−ợng phức hợp. Trong bảng d−ới đây giới thiệu một số mẫu cơ bản th−ờng dùng: Bảng IV.1 Các đối t−ợng đồ họa cơ bản Tên đối t−ợng Tên t−ơng đ−ơng trong ACAD Mô tả thuộc tính hình học Thuộc tính Điểm POINT tọa độ (X,Y,Z) Đoạn LINE tọa độ 2 đầu mút (X1,Y1,Z1)-(X2,Y2,Z2) Đa giác POLYLINE số hiệu bắt đầu (StartId) và kết thúc (EndId) trỏ tới mảng phần tử VERTEX Đỉnh đa giác VERTEX tọa độ (X,Y,Z) Đ−ờng tròn CIRCLE tọa độ tâm (X,Y,Z), bán kính R Cung tròn ARC tọa độ tâm (X,Y,Z), bán kính R, góc khởi đầu α 1, góc kết thúc α 2 Văn bản TEXT điểm vẽ (X,Y,Z) hoặc Kiểu văn bản, 69 (X1,Y1,Z1)-(X2,Y2,Z2), góc quay α . kiểu căn chỉnh, văn bản Spline SPLINE Khối BLOCK các dạng đối t−ợng tổ hợp thành khối, điểm chèn (X,Y,Z) Tên khối Chèn khối INSERT điểm chèn (X,Y,Z), tỷ lệ mX, tỷ lệ mY, góc quay α . Tên khối Định thuộc tính ATTDEF điểm vẽ (X,Y,Z) hoặc (X1,Y1,Z1)-(X2, Y2 ,Z2 ), góc quay α Kiểu văn bản, kiểu căn chỉnh. Trị mặc định, lời nhắc Thuộc tính văn bản ATTRIB điểm vẽ (X,Y,Z) hoặc (X1,Y1,Z1)-(X2,Y2,Z2) , góc quay α Kiểu văn bản, kiểu căn chỉnh. Trị mặc định, lời nhắc Phần tử ENTITY hình chữ nhật RECT (X1,Y1,Z1)-(X2,Y2,Z2) Lớp, màu, kiểu đ−ờng. Kiểu, số hiệu Trong hệ thống còn xây dựng một hệ thống các mảng đối t−ợng ảo có cấu trúc chỉ mô tả các thuộc tính hình học hai chiều, với các giá trị tọa độ, kích th−ớc nguyên. Mảng đối t−ợng ảo thu đ−ợc khi chúng ta thực hiện phép ánh xạ các phần tử trong mảng đối t−ợng thực từ hệ tọa độ trong không gian thực sang hệ tọa độ của mặt chiếu ảo. IV.1.5 Các đối t−ợng định danh Các Đối t−ợng định danh là loại đối tuợng mà việc truy xuất đến các phần tử của chúng trong danh sách có thể đuợc gọi theo tên. Nói cách khác, mỗi phần tử thuộc loại này đều đ−ợc gán một tên để phân biệt. Các tên phần tử của một loại đối t−ợng do ng−ời sử dụng tự đặt nh−ng không đ−ợc trùng nhau. Nói chung, các đối t−ợng định danh đ−ợc sử dụng để quản lý các thuộc tính không định l−ợng của các đối t−ợng hình học. Các đối t−ợng định danh và thuộc tính của chúng đ−ợc trình bày trong bảng d−ới đây. 70 71 Bảng IV-1 Các đối t−ợng định danh Tên đối t−ợng Tên t−ơng đ−ơng trong ACAD Thuộc tính Cửa sổ hiển thị VIEW Tên Tâm (X,Y) Chiều cao H, chiều rộng W Lớp LAYER Tên Trạng thái: • ẩn/hiện • phủ/bóc • khóa/mở khóa • in/cấm in Kiểu đ−ờng • Logic: BYLAYER/BYBLOCK • Theo tên Màu • Logic: BYLAYER/BYBLOCK • Theo số trong bảng màu Kiểu đ−ờng LINETYPE Tên Chuỗi kí tự mô tả kiểu đ−ờng Loại • đơn giản • phức hợp Khối BLOCK Tên Kiểu khối • thông th−ờng • là mẫu tô • kèm thuộc tính • là bản vẽ tham chiếu Điểm chèn (x,y,z) Kiểu văn bản TEXT STYLE Tên 72 Tên phông Độ cao Hệ số độ rộng IV.2. Chọn giải pháp thành lập bản đồ địa chính tỷ cơ sở lệ 1/10000 và 1/5000 bằng công nghệ viễn thám, công nghệ GIS và công nghệ GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam IV.2.1 Cơ sở số học và cách chia mảnh bản đồ ĐCCS 1/10000 và 1/5000 [11] - Múi chiếu 3°, kinh tuyến trục phù hợp với vị trí địa lý của từng tỉnh theo quy định hiện hành ( Thông t− h−ớng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000 số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/6/2001); - L−ới chiếu UTM, Ellipsoid WGS-84 định vị theo lãnh thổ Việt Nam; - Hệ toạ độ Nhà n−ớc VN-2000; - Khoảng cao đều đ−ờng bình độ nên bố trí: ở vùng núi cao là 10 m (lấy theo bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000), khu vực có bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn thì tuỳ từng tr−ờng hợp cụ thể về chất l−ợng bản đồ, năm thành lập hoặc năm hiện chỉnh, ph−ơng pháp thành lập hoặc hiện chỉnh để quyết định chọn loại lớp địa hình cho tối −u; - Phân mảnh và đặt phiên hiệu mảnh bản đồ địa chính đ−ợc thực hiện theo quy định tại Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1/500, 1/1.000, 1/2.000, 1/5000, 1/10000, 1/25.000 do TCĐC ban hành năm 1999. Bản đồ ĐCCS đ−ợc đo vẽ kín ranh giới hành chính và kín khung mảnh bản đồ, phủ trùm diện tích đơn vị hành chính cấp xã của từng huyện. IV.2.2 Độ chính xác của bản đồ ĐCCS [11] - Sai số trung ph−ơng vị trí điểm đo GPS khống chế mặt phẳng ảnh ngoại nghiệp so với điểm toạ độ Nhà n−ớc gần nhất không v−ợt quá 0,1 mm tính theo mẫu số bản đồ M; - Sai số trung ph−ơng vị trí điểm trên ranh giới thửa đất biểu thị trên bản đồ ĐCCS không v−ợt quá 0,5mm x M; các điểm địa vật còn lại sai số trung ph−ơng không v−ợt quá 0,7mm x M. Sai số giới hạn không v−ợt quá 2 lần sai số nêu trên. Tổng số các điểm v−ợt trên không chiếm quá 10% tổng số các điểm. Khi đo kiểm tra sai số giới hạn t−ơng hỗ 73 giữa các thửa đất, giữa các điểm trên cùng ranh giới thửa đất, độ dài cạnh thửa đất không v−ợt quá 0,4mm x M; - Sai số t−ơng hỗ giữa các ranh giới thửa đất, giữa các điểm trên cùng ranh giới thửa đất, sai số độ dài cạnh thửa đất không v−ợt quá 0,4mm x M; - Sai số giới hạn của vị trí điểm đo GPS khống chế ảnh không v−ợt quá 2 lần sai số trung ph−ơng điểm đo GPS khống chế ảnh. Tổng số các điểm v−ợt trên không quá 5% tổng số điểm đo và phải loại bỏ mọi sai số hệ thống; IV.2.3 Nội dung bản đồ ĐCCS [11] Với mục đích thể hiện các loại đất lâm nghiệp và các loại đất đồi núi ch−a sử dụng, nôi dung của bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 cần biểu thị cụ thể nh− sau: - Điểm toạ độ Nhà n−ớc, điểm GPS đo l−ới ĐCCS. Tất cả các điểm toạ độ Nhà n−ớc hạng I, II, III, IV còn tồn tại và các điểm đo GPS l−ới Đ