Đồ án Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ đo ảnh số

hành khớp ảnh. Các đặc trưng có thể phân bố theo 2 dạng: Phân bố tuỳ ý và phân bố đều. Đối với mục đích đo ảnh khác nhau thì việc lựa chọn đặc trưng cũng khác nhau, các đặc trưng được lựa chọn trên ảnh có thể phân thành một số cấp theo cấu trúc hình tháp để lần lượt xử lý khi khớp ảnh. Mô tả đặc trưng bằng một số tham số, thường thì lựa chọn đường biên đối tượng làm đặc trưng để khớp ảnh, sử dụng thuật toán biên (Edge Operation) để tách biên từ ảnh sau đó dùng tham số mô tả biên. Khi tiến hành tham gia khớp ảnh điểm đặc trưng, các điểm tham gia khớp ảnh có thể lựa chọn theo các tiêu chí sau: - Trong vùng định đo trên ảnh phải chọn điểm đặc trưng làm điểm có khả năng khớp ảnh. - Tất cả các điểm ảnh trong vùng định đo của ảnh phải đều làm điểm có khả năng khớp ảnh 2.4.3. Khớp ảnh theo mô hình đối tượng Mục đích của khớp ảnh là thu nhận thông tin hình học của đối tượng để xác định vị trí không gian của nó. Vì vậy, sau khi nhận biết điểm ảnh cùng tên theo các cơ sở lý luận khớp ảnh nói trên, cần tiến hành tính toán xác định toạ độ không gian (X, Y, Z) của điểm vật, sau đó thành lập mô hình số bề mặt vật thể (như mô hình số địa hình DTM). Trong quá trình xây dựng mô hình số bề mặt vật thể có thể cần phải sử dụng một số phương pháp nội suy, nên ít nhiều làm giảm độ chính xác đo. Vì vậy, để tránh nhược điểm này có thể sử dụng phương pháp khớp ảnh dựa vào điểm vật có toạ độ không gian trên bề mặt của đối tượng và vận dụng điều kiện đồng phương để xác định độ cao. Lúc này toạ độ mặt phẳng của điểm vật (X, Y) đã biết và chỉ cần xác định độ cao Z của nó. Phương pháp khớp ảnh này được gọi là khớp ảnh theo yếu tố bề mặt của đối tượng tức là phương pháp khớp ảnh theo độ cao. Nguyên lý cơ bản của phương pháp như sau: Giả thiết trong không gian vật có một vật thẳng đứng thì hình ảnh của nó trên ảnh cũng là một đường thẳng tức là giao điểm A của đường thẳng đứng VLL (Vertical Line Locus) với mặt địa hình nhất định sẽ nằm trên hình chiếu tương ứng trên ảnh. Vận dụng tính chất này có thể tìm kiếm các điểm ảnh cùng tên a1, a2 trên ảnh trái và ảnh phải để xác định độ cao của điểm A. Phương pháp này được ứng dụng trong xây dựng mô hình số độ cao tự động sau quá trình tăng dày tức là khi toạ độ tâm chụp và các yếu tố định hướng ngoài của mỗi ảnh đã được xác định. Trong tăng dày nếu có sử dụng toạ độ tâm chụp bằng công nghệ GPS và các điểm khống chế ngoại nghiệp được đánh dấu trước khi chụp thì có thể áp dụng phương pháp này để khớp đa ảnh cho quá trình định hướng tương đối. Tóm lại bản chất của khớp ảnh là quá trình xử lý các thông tin bức xạ trên các vùng có độ phủ của 2 hay nhiều ảnh nhằm tự động tìm ra các điểm ảnh cùng tên dựa trên cấu trúc hình tháp và một vài tham số hình học gần đúng với ban đầu của ảnh. Sau khi tìm được ra toạ độ của các điểm cùng tên sẽ được tự động đo ngay. Khớp ảnh mở ra khả năng chọn điểm, chuyển điểm và đo điểm tự động được thực hiện gần như đồng thời trên trạm đo vẽ ảnh số. Khớp ảnh được áp dụng trong công tác định hướng, tăng dày và tạo mô hình số địa hình. Để cho quá trình khớp ảnh được thực hiện tốt cần phải có những thông tin cần thiết về mô hình hình học cũng như mô hình bức xạ của ảnh. Ngoài ra các giá trị gần đúng ban đầu của một vài tham số cũng cần phải được xác định với độ tin cậy nhất định. Đặc điểm địa hình địa vật cũng là những yếu tố rất quan trọng và có ảnh hưởng lớn tới kết quả khớp ảnh. Như vậy để thực hiện các bước xử lý ảnh số trong các ứng dụng của hệ phần mềm theo nguyên lý khớp ảnh hoặc để tăng tốc độ đọc và hiển thị đồ hoạ, các file ảnh thường được tổ chức thành các cấu trúc hình tháp của ảnh. Các cấu trúc hình tháp của ảnh là các lớp pixel mới của cùng một file ảnh với độ phân giải khác nhau theo một hệ số phóng đại nhất định. Cấu trúc hình tháp này được dùng rất nhiều trong các thuật toán khớp ảnh (tự động tìm kiếm điểm cùng tên trên các ảnh phủ nhau). 2.5. Quy trình đo vẽ bản đồ địa hình bằng phương pháp đo ảnh Mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình Đoán đọc điều vẽ và đo bù NN Nắn ảnh số Bình đồ ảnh trực giao Mô hình số DTM/DEM Biểu dĩên đường bình độ tự động Đo vẽ xử lý ảnh trên trạm Đo vẽ chi tiết 1số địa vật trên mô hình lập thể Chỉnh sửa Định hướng mô hình Đo nối khống chế ngoại nghiệp Đặt dấu mốc (nếu cần) Chụp ảnh hàng không ảnh hàng không Tăng dày khống chế ảnh Khảo sát thiết kế Quét phim ảnh Số hoá trên máy PC Biên tập Số hoá chi tiết địa vật In-Lưu trữ Bản đồ địa hình là một loại bản đồ mang tính chất đặc biệt quan trọng, nó có yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác cũng như phương thức thể hiện nội dung. Công nghệ thành lập bản đồ địa hình phải trải qua nhiều công đoạn với yêu cầu chặt chẽ về lý luận và thao tác. Do vậy để đánh giá hết khả năng, hạn chế và xu hướng phát triển của công nghệ số thành lập bản đồ số. Quy trình thành lập bản đồ bao gồm các công đoạn sau: 2.5.1. Khảo sát thiết kế. Thu thập các số liệu trắc địa bản đồ, khảo sát tình hình địa lý kinh tế, nắm bắt yêu cầu nhiệm vụ và khả năng kỹ thuật. Lập luận chứng kinh tế kỹ thuật đưa ra các phương pháp thực hiện, lịch tiến hành nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế và khả năng thực thi. 2.5.2. Chụp ảnh hàng không Đây là công đoạn đầu tiên trong phương pháp thành lập bản đồ bằng ảnh hàng không. Nó có ý nghĩa rất quan trọng tới độ chính xác của bản đồ cần thành lập và hiệu quả kinh tế mà nó mang lại. Độ cao bay chụp có thể xác định theo công thức : (2.7) P, là thị sai ngang và độ chênh của thị sai ngang là sai số trung bình xác định độ chênh thị sai ngang. là sai số trung bình xác định độ cao. Ngày nay với kỹ thuật tiến bộ của của công nghệ GPS trong dẫn đường bay chụp (đạo hàng), đặc biệt là kỹ thuật định vị GPS động cho phép ta xác định toạ độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh đã tạo điều kiện nâng cao chất lượng kỹ thuật bay chụp. Cùng với chất lượng của hệ thống quang học, hoá ảnh của máy chụp và phim được nâng cao. Cho ra những tấm ảnh chất lượng cao, phát huy độ chính xác cho các công đoạn xử lý sau này, giảm nhẹ công sức cho con người, giảm giá thành đáng kể. 2.5.3. Đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là cơ sở trực tiếp xác định toạ độ và độ cao của các điểm tăng dày phục vụ cho công tác định hướng mô hình. Nó thoả mãn một số yêu cầu sau: - Độ chính xác phải cao hơn độ chính xác điểm tăng dày ít nhất một cấp. - Số lượng và vị trí điểm bố trí linh hoạt theo yêu cầu độ chính xác điểm tăng dày và phương pháp tăng dày. Công tác đo nối khống chế ảnh được thực hiện bằng các phương pháp giao hội hoặc máy GPS với chế độ đo tĩnh đo tương đối, cho độ chính xác rất cao. Đồ hình bố trí điểm đo nối phụ thuộc vào phương pháp tăng dày bằng tam giác ảnh không gian. 2.5.4. Quét ảnh Đây là công tác số hoá ảnh hàng không. Dựa vào độ chính xác của bản đồ cần thành lập theo quy phạm của tổng cục địa chính ban hành để lựa chọn tỷ lệ ảnh chụp. Từ đó ta lựa chọn độ phân giải của ảnh quét nhằm đảm bảo độ chính xác của ảnh đo. Việc lựa chọn độ phân giải của ảnh quét là một yêu cầu quan trọng. Trong khi quét, ngoài việc đảm bảo hình ảnh rõ nét còn phải chọn độ phân giải quét phim sao cho vừa phải đảm bảo độ chính xác đạt yêu cầu của bản đồ cần thành lập vừa có dung lượng file là rất nhỏ. Hiện nay, độ phân giải quét ảnh thường được lựa chọn theo công thức: (mm) (2.8) Trong đó : P là kích thước của pixel Ma là mẫu số tỷ lệ ảnh Mb là mẫu số tỷ lệ bản đồ 2.5.5. Đoán đọc và điều vẽ ảnh Công tác đoán đọc và điều vẽ nhằm xác định định tính và định lượng của các yếu tố địa vật dựa theo hình ảnh của chúng được chụp trên ảnh. Tuỳ theo yêu cầu của từng loại bản đồ mà xác định nội dung và khối lượng của công tác đoán đọc điều vẽ. Các phương pháp đoán đọc và điều vẽ : Điều vẽ ngoại nghiệp được áp dụng khi thành lập bản đồ có tỷ lệ lớn, các vùng có nhiều địa vật thay đổi, các vùng dân cư cần thu thập nhiều số liệu chi tiết mà không thể hoặc khó có thể xác định được trên mô hình lập thể. Phụ thuộc vào quy trình công nghệ đo vẽ hoặc đặc điểm địa lý của khu đo và mức độ nghiên cứu của nó. Phụ thuộc vào tài liệu bay chụp là mới hay cũ và các tài liệu đã có trên khu đo mà chọn phương pháp điều vẽ cho thích hợp. Hiện nay, khi thành lập bản đồ tỷ lệ lớn bằng công nghệ số thì tốt nhất là điều vẽ trên ảnh đã được nắn đúng bằng tỷ lệ bản đồ cần thành lập. Công tác điều vẽ có thể thực hiện theo 2 cách sau: Điều vẽ ngoài trời dày đặc là áp dụng khi đo vẽ lập thể mà khu đo có nhiều công trình xây dựng và khi đo vẽ phối hợp để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn. Điều vẽ ngoài trời theo tuyến là áp dụng cho những khu dân cư, khu vực tương đối phức tạp cho việc đoán đọc trong phòng, khu vực chưa được nghiên cứu đầy đủ và có ít tài liệu. Đoán đọc trong phòng: Cơ sở của phương pháp là sử dụng các chuẩn đoán đọc trực tiếp và các chuẩn đoán đọc gián tiếp để giải đoán các yếu tố địa vật. Công việc này thường được thực hiện nhờ sự trợ giúp của các tư liệu cũ kết hợp với kiến thức địa chất địa mạo của khu đo để nhận biết từng đối tượng. Đoán đọc và điều vẽ kết hợp là phương pháp phù hợp cho nhiều trường hợp thành lập bản đồ ngoại trừ bản đồ địa chính. Thông thường người ta đoán đọc ở trong phòng sau đó mới điều vẽ ngoài trời theo tuyến đã thiết kế. 2.5.6. Các thao tác trên trạm ảnh số 2.5.6.1. Tạo dựng Project Là tập hợp và sắp xếp các file dữ liệu cần thiết cho một khu đo trên trạm đo vẽ ảnh số. Tên của thư mục thường được lấy từ tên của khu đo vẽ. Trong đó chứa các file dữ liệu như file camera chứa các thông tin số của máy ảnh hay file control chứa toạ độ và độ chính xác của điểm khống chế ngoại nghiệp. Ngoài ra trong thư mục còn có các file kết quả. Lúc đầu các file kết quả này còn là các file trống chỉ đến khi một số công đoạn được thực hiện xong thì các file này mới hoàn chỉnh. Sau khi tạo xong Project thì hệ thống quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, lưới chiếu của khu đo mới được thành lập. Cần lưu ý khi đưa vào các thông số kỹ thuật, kiểm định, hệ toạ độ, đơn vị đo, thông số các tuyến bay, toạ độ, độ chính xác của các điểm khống chế và các giới hạn cho sự hội tụ của bài toán bình sai. 2.5.6.2. Tăng dày khống chế ảnh Là khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ ảnh số. Từ các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đã có trên ảnh kết hợp với việc chọn điểm, chích điểm, chuyển điểm toạ độ ảnh và bình sai khối tam giác ảnh không gian. Xác định toạ độ và độ cao của các điểm tăng dày, đảm bảo mỗi mô hình có ít nhất 3 điểm khống chế đạt độ chính xác phục vụ công tác định hướng tuyệt đối. Sai số vị trí mặt phẳng của các điểm khống chế tăng dày ít nhất phải đạt được là 0,1mm Mbđ, còn sai số về độ cao phải bé hơn hoặc bằng 1/5 khoảng cao đều (bất kể vùng bằng phẳng hay vùng núi cao). Nhiệm vụ là xác định toạ độ điểm khống chế đo vẽ được chọn và đánh dấu ở những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở liên kết các đối tượng đo vẽ trong phòng với thực địa. 2.5.6.3. Định hướng trong – Iterion orientation (IO) Là công tác đầu tiên được thực hiện trên một tấm ảnh. Quá trình định hướng trong thiết lập một mối quan hệ toạ độ ảnh thông qua toạ độ kiểm định của các mấu khung camera với đơn vị mm và hệ toạ độ ảnh quét thông qua kết quả đo được của các mấu khung camera tương ứng trên ảnh quét. Như vậy, bản chất của định hướng trong của ảnh số là chuyển hệ toạ độ trong không gian hai chiều từ hệ toạ độ của ảnh quét sang hệ toạ độ của mặt phẳng ảnh. Nếu như ảnh được quét từ phim thì mối quan hệ này vẫn được thiết lập cho từng tấm ảnh một. Bài toán chuyển đổi hệ toạ độ có thể được thực hiện thông qua việc đo toạ độ pixel của các mấu khung. Các mấu khung có tọa độ trong cả 2 hệ và bài toán chuyển đổi được thực hiện thông qua việc đo tọa độ pixel của các mấu khung kết hợp với tọa độ kiểm định của chúng. Mô hình thường được sử dụng là chuyển đổi affine (bậc 1 với 6 tham số). x = a0 + a1xp + a2yp (2.9) y = b0 + b1xp + b2yp Trong đó: ai,bi - là các tham số tính chuyển (i = 0,1,2) xp,yi - là tọa độ pixel của ảnh số x,y - là tọa độ mặt phẳng so với điểm chính ảnh Sở dĩ trên các trạm xử lý ảnh số thường chọn mô hình chuyển đổi affine là vì: đối với các ảnh chụp từ phim thông qua quét ảnh được ảnh số thì hình dạng của ảnh thường thay đổi cho biến dạng của ảnh không đều của ảnh theo chiều ngang và chiều dọc. Góc giữa các trục tọa độ có thể không vuông, 2 trục tọa độ có thể lệch nhau trong khoảng 50 mm (góc lệch affine), độ co dãn có thể đạt tới 90 mm trên tấm ảnh 23 x 23 cm dẫn tới sai số tọa độ điểm ảnh vào khoảng 20- 30 mm. Do vậy, nên dùng mô hình affine để khử các sai số này. Giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị của định hướng trong cần phải đạt là nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. Hiện nay trên các trạm đo ảnh số khả năng định hướng trong là khá tốt. Vấn đề kỹ thuật là nhận dạng mẫu khung tự động. Phần mềm định hướng phải tìm được tâm của mấu khung và mô hình thường được sử dụng là affine. 2.5.6.4. Định hướng tương đối - Relative orientation (RO). Là quá trình xác định mối liên hệ giữa tấm ảnh trái và phải của một cặp ảnh lập thể. Nó xác định được vị trí của các góc xoay của tấm ảnh này so với tấm ảnh của một cặp ảnh lập thể thông qua việc đo các điểm định hướng mô hình lập thể. Quá trình này được thực hiện bằng cách đo tại các điểm có vị trí phân bố chuẩn trên từng mô hình nhằm khử thị sai dọc tại các điểm trên vị trí chuẩn. Công tác định hướng tương đối cặp ảnh lập thể được thực hiện bằng cách đo đạc lần lượt các điểm phân bố chuẩn trên cặp ảnh lập thể. Để xây dựng mô hình lập thể, tối thiểu phải đo tọa độ ảnh 3 cặp điểm định hướng (là các điểm địa vật có hình ảnh rõ nét, kích thước nhỏ và nằm trong phạm vi vị trí chuẩn theo lý thuyết) đối với một cặp ảnh lập thể. Đối với việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn nói chung và nhất là đồi với các khu vực địa hình phức tạp nên chọn và đo thêm các điểm định hướng, tốt nhất là đo 5 cặp điểm định hướng chuẩn đối với cặp ảnh lập thể. Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong mô hình và giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị cuả khâu định hướng tương đối từng cặp ảnh lập thể (s0) yêu cầu phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. 2.5.6.5. Liên kết các dải bay Khi định hướng tương tối được hoàn thành thì các mô hình lập thể trong các tuyến bay hình thành. Như vậy phải liên kết các tuyến bay thành một khối ảnh bằng việc đo các điểm nối trên mỗi mô hình đó nhằm tính chuyển toạ độ không gian đo ảnh của các mô hình trong cả khối về một hệ toạ độ đồng nhất. Hệ toạ độ không gian đo ảnh (khi bình sai tương đối) hoặc hệ toạ độ trắc địa (khi bình sai tuyệt đối) . Để liên kết các dải bay cần có số lượng tối thiểu là 3 điểm nối đối với từng cặp dải bay kế tiếp nhau. Các điểm nối cần phải nằm trong độ phủ và nằm cách mép ảnh tối thiểu là 1 á 1,5 cm. Để làm tăng độ tin cậy của việc liên kết dải bay, nên chọn và đo các điểm nối với số lượng lớn hơn 3 điểm (tối thiểu cũng phải là 4 điểm nối giữa 2 dải bay kế tiếp nhau). Sau khi đo đủ các điểm nối cho tất cả các dải bay yêu cầu phải: - Tiến hành bình sai tương đối từng nhóm của dải bay và cho toàn khối ảnh. - Giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị của khâu định hướng tương đối toàn ảnh khối (s0) phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. Quá trình định hướng tương đối khối ảnh được coi là đạt yêu cầu (không phụ thuộc tỷ lệ bản đồ cần thành lập) nếu đạt được đồng thời các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong khối tam giác ảnh và các giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị (s0) của tất cả các khâu: - Định hướng tương đối từng cặp ảnh lập thể - Bình sai khái lược từng dải bay - Bình sai khái luợc cả khối ảnh Đều nằm trong giới hạn nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. 2.5.6.6. Định hướng tuyệt đối - Absotute Orientation (AO) Là đưa mô hình về tỷ lệ cho trước và định hướng nó trong hệ toạ độ trắc địa. Để quá trình này được thực hiện chính xác thì phải có đủ số lượng điểm có toạ độ trong hệ toạ độ trắc địa. Để bình sai khối tam giác ảnh thì thường sử dụng chương trình như Photo-T, MATCH-AT. Khi bình sai cần phải sử dụng một số điểm khống chế ngoại nghiệp làm điểm kiểm tra. Sau khi đã bình sai xong thì tiến hành so sánh các số chênh lệch giữa các giá trị toạ độ tính toán được so với giá trị toạ độ gốc của các điểm kiểm tra đó. Các giá trị chênh này phải nằm trong hạn sai cho phép của quy phạm. Trong quá trình bình sai nếu phát hiện các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp có sai số vị trí mặt bằng và có độ cao lớn phải tiến hành kiểm tra, đo lại hoặc bổ sung. Thực hiện định hướng tuyệt đối bằng cách đo lần lượt tất cả các điểm không chế ngoại nghiệp và các điểm không chế tăng dày có trên cặp ảnh. Khi đo đạc, ta có thể phóng đại hình ảnh lên nhiều lần để đảm bảo độ chính xác nhận dạng điểm định hướng tuyệt đối. Sau khi đo xong máy sẽ tự động tính toán các yếu tố định hướng tuyệt đối bằng giải tích. Trong công nghệ ảnh số cũng như trên các máy toàn năng giải tích, quá trình định hướng tương đối và định hướng tuyệt đối thường được thực hiện đồng thời. Bởi vì khi đo ở các điểm định hướng tương đối thì các điểm này bao gồm cả các điểm định hướng tương đối, các điểm tăng dày, các điểm này được đánh bằng các mã kí hiệu khác nhau, sau khi định hướng tương đối xong máy tự động gọi các điểm tăng dày, các điểm khống chế ngoại nghiệp để tiến hành định hướng tuyệt đối không cần phải đo đạc nữa. Quá trình này được goi là định hướng một lần. Quá trình định hướng mô hình kết thúc máy tính sẽ tự động đưa ra ma trận chứa các pixel của tấm ảnh nghiêng về vị trí mới cần có trên tấm ảnh lý tưởng. Khả năng này cho phép tập hợp các pixel nằm trên những đường song song với đường đáy của cặp ảnh, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động tìm kiếm các cặp ảnh cùng tên. Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với các điểm định hướng phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. Sau khi đo xong tất cả các điểm không chế ngoại nghiệp có trong khối ảnh phải đảm bảo không phá vỡ kết quả độ chính xác đã đạt được của các khâu định hướng tương đối mô hình lập thể. 2.5.6.7. Xây dựng mô hình lập thể Mô hình lập thể được xây dựng từ cặp ảnh lập thể, sau quá trình tăng dày khống chế ảnh, trong bộ nhớ của máy tính có các giá trị nguyên tố định hướng của ảnh, toạ độ của điểm tăng dày. Vì vậy, khi chọn cặp ảnh lập thể, mô hình lập thể đã được xây dựng tự động, tác nghiệp viên kiểm tra lại quá trình định hướng tương đối và định hướng tuyệt đối trong phạm vi của mô hình đơn. 2.5.6.8.Vẽ mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình Công tác đo vẽ mô tả bề mặt địa hình được tiến hành bằng cách số hóa các yếu tố đặc trưng của địa hình trên nền là mô hình lập thể đã được định hướng, phục vụ thành lập mô hình số địa hình. Công tác này có sự trợ giúp của phần mềm MGE Terain Analyst định nghĩa và phân loại sẵn các đối tượng đặc trưng tham gia vào xây dựng mô hình số địa hình. Chúng gồm các loại sau: a. Các đối tượng dạng điểm + Check points: Là những điểm mà tọa độ độ cao của chúng được đo đạc chính xác và được dùng để đối chiếu xác định độ chính xác của mô hình số địa hình. + Regular points: Là những điểm thuộc bề mặt địa hình mà tọa độ và độ cao của chúng tham gia vào quá trình xây dựng mô hình số địa hình. + Spot Heights: Là các điểm độ cao được xác định tư công tác đo ngoại nghiệp b. Các đối tượng dạng đường + Breck lines: Là đường tạo ra bởi tập hợp các điểm ghi nhận những thay đổi đột biến của bề mặt địa hình. + Ridge lines: Là đường phân thủy, thể hiện các sông núi hoặc các điểm ghi nhận sự đột biến của bề mặt địa hình. Tất cả các điểm nằm trên đường này có độ cao cao hơn các điểm nằm về 2 phía của đường đó. + Drainge: Là đường tụ thủy, đi theo đáy của các khe, rãnh, suối. Tất cả các điểm nằm trên đường này đều có độ cao thấp hơn các điểm nằm về 2 phía của đường đó. c. Các đối tượng dạng vùng + Collection Boudary: Là đường bao được chọn chỉ ra phạm vi giới hạn của mô hình cần xây dựng. + Planes: Là những vùng mà tại đó giá trị độ cao không thay đổi. Ví dụ khu vực hồ, ao, sông ruộng… + Obscured areas: Là vùng không thể đo, không thể số hóa được độ cao một cách chính xác vì hình ảnh bị che khuất. Ví dụ như khu vực bị bao phủ bởi cây cối dày đặc, vùng bị che khuất, vùng bóng núi… Để đo vẽ mô tả các yếu tố đặc trưng của địa hình được chính các, đòi hỏi tác nghiệp viên phải có khả năng quan sát lập thể tốt, giàu kinh nghiệm về kiến thức địa mạo. 2.5.6.9. Thành lập mô hình số độ cao DEM (Digital Elevation Model) mô hình số độ cao là tập hợp các điểm có độ cao Z và tọa độ X, Y nhằm biểu diễn một bề mặt hoặc đối tượng nào đó. Trong đo vẽ ảnh hàng không, DEM là mô hình vật lý trên càng của bề mặt điạ hình (độ cao nhà cửa, cây cối…). Dữ liệu độ cao là một dạng dữ liệu đặc biệt trong hệ thống thông tin địa lý. Nó là một trong những lớp thông tin quan trọng nhất của bản đồ, đó là địa hình. Trong công nghệ bản đồ nói chung và công nghệ địa lý nói riêng dữ liệu địa hình được thể hiện dưới dạng mô hình số độ cao (DEM). DEM chính là sự phản ánh bề mặt vật lý miền thực địa dưới dạng số. Trong đo ảnh, mô hình số độ cao được sử dụng để nắn ảnh trực giao và tạo DTM để nội suy đường bình độ. Dựa vào kết quả mô tả bề mặt địa hình, mô hình số địa hình được tạo ra một cách tự động bằng phần mềm ImageStation Match - T (ISMT). Các điểm DTM được chọn theo mạng lưới ô vuông (GRID) hay mạng lưới tam giác (TIN) tùy chọn được gọi là các điểm nút. Phương pháp tạo DTM tự động cho tốc độ nhanh chóng (trong khoảng 25 - 30 phút ISMT tạo ra khoảng hơn 30.000 điểm DTM). Tuy nhiên để phản ánh được chính xác bề mặt địa hình nên biểu thị các điểm DTM và chỉnh sửa những điểm cần thiết để đưọc một DTM chất lượng cao. Mô hình số địa hình là một trường hợp đặc biệt của DEM trong biểu diễn bề mặt địa hình. 2.5.6.11. Biểu diễn đường bình độ tự động Đặt khoảng cao đều giữa các đường bình độ tự động kết hợp với mô hình số địa hình tiến hành hiển thị đường bình độ tự động. Các đường bình độ tự động được nội suy và được làm trơn theo các thuật toán sau đây: - Douglas - Peuker: Làm thơn bằng cách loại bỏ những điểm thừa. Cơ sở của thuật toán này là một điểm nằm giữa 2 điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đường vuông góc hạ từ điểm đó đến đường thẳng nối 2 điểm còn lại nhỏ hơn một giá trị cho trước. - Weighted Averager: Làm trơn bình độ bằng cách xác định vị trí của điểm tạo nên đường bình độ đó thông qua lấy giá trị trung bình của chính nó với các điểm lân cận. - Parametric Fitting: Làm trơn bằng cách xác định một đường cong đi qua các điểm thuộc đường bình độ sao cho sự sai khác là ít nhất. - Rounded Corners: Làm trơn các đường bình độ bằng cách loại bỏ các góc nhọn. 2.5.6.12. Chỉnh sửa đường bình độ Các đường bình độ được hiển thị trực tiếp trên mô hình lập thể. Lúc này dữ liệu Raster và vectơr trong cùng một môi trường, ta có thể quan sát trực quan các đường bình độ bám trên bề mặt địa hình. Tiến hành chỉnh sửa các đường bình độ đi qua lòng sông, lòng hồ, các đường chưa bám bề mặt địa hình. Kết hợp với tài liệu điều vẽ, chỉnh sửa các đường bình độ đi trên ngọn cây thuộc khu vực dày đặc thực phủ. Nếu không có chiều cao cây do tài liệu điều vẽ cung cấp có thể dựa vào mô hình lập thể đo trực tiếp chiều cao cây ở những chổ đất trống. 2.5.6.13. Nắn ảnh trực giao - thành lập bình độ ảnh - Nắn ảnh trực giao Sau khi có mô hình số độ cao ta tiến hành nắn ảnh, ảnh nắn phải đảm bảo chất lượng hình ảnh và độ chính xác về vị trí mặt bằng như quy định của quy phạm. Cũng như các phương pháp nắn ảnh khác, phương pháp nắn ảnh số có nhiệm vụ biến đối hình ảnh trên ảnh nghiêng thành hình ảnh tương ứng trên ảnh trực giao chiếu và có tỷ lệ tương ứng với tỷ lệ bản đồ. Khác với phương pháp nắn ảnh quang cơ và nắn ảnh giải tích, phương pháp nắn ảnh số thực hiện nhiệm vụ nắn ảnh thông qua kỷ thuật nắn ảnh phổ biến hình ảnh gốc theo phép chiếu xuyên tâm được số hoá thành hình ảnh trực chiếu. Quá trình biến đối này đựơc thực hiện đối với từng điểm ảnh hoặc đối với từng phần tử ảnh được gọi là pixel. Cơ sở toán học của phương pháp nắn ảnh số được xây dựng trên quan hệ phối cảnh giữa ảnh gốc và ảnh nắn được biểu diễn bằng các hàm sau: Đối với vùng bằng phẳng ta sử dụng phương pháp nắn ảnh phối cảnh. x=jx(X,Y) X=Ưk(x.y) y=jy(X,Y) Y=Ưk(x,y) trong đó: x,y: Là toạ độ điểm ảnh trên ảnh gốc. X,Y: Là toạ độ điểm ảnh trên ảnh nắn. Đối với vùng có chênh cao lớn ta sử dụng DEM là cơ sở hiệu chỉnh sai số trên cao địa hình, chiếu thẳng từng điểm lấy độ cao của DEM làm cơ sở. Trong nắn ảnh số trước tiên cần xác định vị trí của pixel tương ứng trên ảnh nắn, sau đó tiến hành nội suy độ xám. Do tọa độ điểm ảnh có thể không trùng với tâm pixel của ảnh số hoá nên cần phải nội suy độ xám của điểm ảnh trên cơ sở độ xám của ma trận ảnh số, tức là thực hiện quá trình tái chia mẫu. Có ba phương pháp nội suy tái chia mẫu của điểm ảnh: Phương pháp 1: Sử dụng độ xám của pixel lân cận nhất. Phương pháp 2: Nội suy song tuyến. Phương pháp 3: Nội suy xoắn lập phương ( nội suy từ 16 pixel). Nên tính theo sự tăng dày của độ chính xác thì phương pháp thứ 3 là phương pháp cho độ chính xác cao nhất, mặc dù khối lượng tính toán nhiều nhưng vẫn được sử dụng trong nắn ảnh trực giao trên trạm đo ảnh số của hãng Intergraph. - Ghép