Đồ án Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ trung bình bằng công nghệ ảnh số

c 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 và hệ toạ độ ảnh quét thông qua kết quả đo được của các mấu khung 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. Hiện nay trên các trạm đo ảnh số khả năng dịnh hướng trong là khá tốt. Vấn đề kỹ thuật là nhận dạng mẫu 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 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. 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 ) . 2.5.6.6 Định hướng tuyệt đối 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. 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 Đo vẽ các yếu tố đặc trưng Công tác này phục vụ cho việc xây dựng mô hình số độ cao. Ngoài ra, trong khâu này có thể vẽ đường bình độ trực tiếp nếu không dùng phương pháp nội suy. 2.5.6.9 Thành lập mô hình số độ cao 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 nội suy đường bình độ. 2.5.6.10 Thành lập bản đồ trực ảnh Khi nắn trực giao nhằm cải chính sai số của ảnh, cơ sở toán học của phương pháp nắn ảnh số được xây dựng trên mối quan hệ phối cảnh giữa ảnh gốc và ảnh nắn theo phương thức nắn trực tiếp hoặc nắn gián tiếp. Sau mỗi quá trình xác định vị trí pixel tương ứng trên ảnh nắn, ta tiến hành nội suy lại giá trị độ xám của từng pixel. Ta có thể chọn một trong ba phương pháp sau để nội suy, đó là phương pháp nội suy nhân chập bậc ba, phương pháp nội suy song tuyến và phương pháp lân cận gần nhất. Trên trạm đo ảnh số thường sử dụng Modul Base Rectifer để nắn ảnh. Cắt ghép ảnh trên mảnh bản đồ phải đảm bảo mọi thông tin trên ảnh được bảo lưu tối đa, hài hoà về độ sáng, độ tương phản và độ rõ nét đồng đều của các địa vật. 2.5.6.11 Nội suy đường bình độ Tiến hành nội suy đường bình độ trên cơ sở mô hình số địa hình đã dựng với khoảng cao đều đã xác định. Sau đó, làm trơn đường bình độ trên các thuật toán nội suy theo một trong các nguyên lý sau: Làm trơn đường bình độ bằng cách loại bỏ các điểm thừa mà không làm ảnh hưởng đến hình dáng và độ chính xác của địa hình. Cơ sở của thuật toán này là một điểm nằm giữa hai điểm sẽ bị loại bỏ nếu độ dài đường vuông góc hạ từ điểm đó đến đường thẳng nối hai điểm còn lại nhỏ hơn một giá trị cho trước. Làm trơn các đường bình độ bằng cách xác định lại vị trí của điểm tạo nên đường bình độ đó. Vị trí điểm thuộc đường bình độ sẽ được xác định lại bằng cách lấy giá trị trung bình của chính nó với các điểm lân cận. Làm trơn đường bình độ bằng cách xác định một đường cong đi qua các điểm thuộc đường bình độ sao cho sự sai khác là ít nhất hoặc làm trơn bằng cách loại bỏ các đỉnh. Sau khi các đường bình độ được làm trơn và kiểm tra, ta xác định các đường bình độ cái và ghi chú độ cao. 2.5.7 Số hoá trên máy PC 2.5.7.1 Số hoá nội dung địa vật Sau khi đã nắn ảnh trực giao có chất lượng như bản đồ nên có thể đo đạc chính xác vị trí mặt phẳng mà không cần nhìn lập thể. Kết hợp với đo vẽ ngoại nghiệp để bổ sung địa hình, địa vật phức tạp. Thông thường công tác này được thực hiện trên các máy tính PC cũng có thể kết hợp với trạm sử lý ảnh số để tăng hiệu xuất làm việc. Công tác này có sự trợ giúp của kết quả đoán đọc điều vẽ ảnh, tiến hành số hoá chi tiết các đối tượng theo nội dung của bản đồ như: mạng lưới giao thông, dân cư, ranh giới hành chính, thuỷ hệ, thực vật. 2.5.7.2 Biên tập nội dung bản đồ Biên tập nội dung bản đồ là quá trình chuẩn hoá dữ liệu không gian sau khi đã số hoá và bao gồm việc gán các thuộc tính đồ hoạ cho các yếu tố để đúng với yêu cầu của quy phạm. Chuẩn hoá các đối tượng về màu sắc, đường nét, kích thước chữ, danh pháp theo đúng quy phạm. 2.5.7.3 In bản đồ và lưu trữ Vì bản đồ được lưu trữ dưới dạng cơ sở dữ liệu, vì vậy khi in chúng ta cần phải tuân thủ theo các quy định về trình bày bản đồ để có các xử lý kỹ thuật cho phù hợp. Trên đây là toàn bộ quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo ảnh số. Xử lý ảnh số trên trạm đo ảnh số cho ra các sản phẩm đặc trưng như: mô hình số địa hình, bình đồ ảnh trực giao, bản đồ số. Kết luận Mỗi một phương pháp thành lập bản đồ đều có ưu và nhược điểm riêng. Trong đo ảnh thì sự khác biệt cơ bản của phương pháp đo ảnh số với các phương pháp đo ảnh truyền thống là quá trình số hoá và xử lý các thông tin bức xạ của ảnh. Nếu như đầu vào là ảnh số thì phương pháp ảnh số đã hoàn toàn loại bỏ được sai số của chất liệu phim ảnh, sai số cơ học của thiết bị đo ảnh, những sai số này tồn tại trong các phương pháp ảnh tương tự và đo ảnh giải tích. Nghĩa là độ chính xác về mặt hình học trong phương pháp đo ảnh số sẽ đạt được tốt hơn so với các phương pháp đo ảnh truyền thống. Hiện nay ảnh tương tự vẫn là nguồn tư liệu được sử dụng phổ biến hơn cả, do đó đầu vào cho phương pháp đo ảnh số là ảnh số hoá từ ảnh tương tự sau quá trình quét ảnh bằng các máy quét có độ chính xác cao. Như vậy độ chính xác của phương pháp đo ảnh số chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của máy quét và vật liệu ảnh. chương 3 độ chính xác của bản đồ địa hình được thành lập bằng công nghệ đo ảnh số 3.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác bản đồ địa hình Độ chính xác của bản đồ địa hình được thành lập bằng phương pháp đo ảnh số phụ thuộc vào độ chính xác của nguồn tư liệu ảnh, độ chính xác trong quá trình đo ảnh và độ chính xác của phương pháp. Để đánh giá độ chính xác của phương pháp đo ảnh số, ta cần tìm hiểu những nguồn sai số truyền thống và những sai số đặc thù riêng của ảnh số ảnh hưởng tới độ chính xác của phương pháp này. Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của công tác thành lập bản đồ địa hình cũng như bản đồ địa chính bằng đo ảnh số: - Sai số của tấm ảnh - Sai số trong quá trình đo ảnh - Sai số của phương pháp 3.2 Sai số của tấm ảnh hàng không Như đã biết, tấm ảnh được xem là nguồn tin nguyên thuỷ của hình ảnh chụp. Do đó để đánh giá độ chính xác đối với một phương pháp thành lập bản đồ từ ảnh hàng không, cũng như phương pháp ảnh số, ta đều phải xét tới nguồn sai số của tấm ảnh. Sai số của tấm ảnh bao gồm tất cả các nguyên nhân gây ra sự biến dạng của hình ảnh chụp, sự xê dịch vị trí điểm ảnh…một tấm ảnh bao gồm các nguồn sai số sau: - Sai số do méo hình kính vật. - Sai số do khúc xạ khí quyển - Sai số do sự không song song của kính vật. - Sai số do phim không được ép phẳng. - Sai số do biến dạng phim ảnh. - Sai số do độ cong của trái đất. - Sai số do sản xuất dương bản. 3.2.1 Sai số do độ cong của trái đất. Tấm ảnh hàng không thường được xem là kết quả của phép chiếu xuyên tâm các đối tượng chụp lên mặt phẳng ảnh. Mặt khác, các đối tượng chụp là miền thực địa trên trai đất hình cầu, do đó chắc chắn các kết quả nhận được của phép chiếu xuyên tâm lên mặt phẳng ảnh sẽ có sự sai lệch về giá trị độ cao và sự xê dịch về vị trí của điểm ảnh. Các nguồn sai số này được tính theo công thức sau: (3.1) Trong đó: H: Độ cao bay chụp. R:bản kính trái đất. r: khoảng cách trên tấm ảnh từ điểm đáy ảnh đến điểm cần xác định. f: tiêu cự của máy ảnh. : được xem như giá trị điểm ảnh do địa hình lồi lõm gây ra (3.2) : là độ lệch chênh cao của điểm cần xác định do độ cong của quả đất gây ra. Từ công thức (3.1) và (3.2) thì sai số lớn nhất về độ cao do độ cong của trái đất được tính theo công thức: (3.3) S: là đường chéo nối 2 điểm khống chế ở 2 rìa của tấm ảnh. Trong trường hợp ảnh hưởng nghiêng, số hiệu chỉnh theo công thức (3.1) là không chặt chẽ về mặt lý thuyết và ảnh hưởng của nó trong một số trường hợp có thể vượt quá sai số đo toạ độ ảnh. Nếu trong quá trình bình sai lưới tam giác không gian người ta sử dụng hệ thống toạ độ địa tâm hoặc hệ thống toạ độ mặt phẳng thẳng góc tiếp tuyến thì ảnh hưởng của sai số này được tự động loại trừ. 3.2.2 Sai số do chiết quang khí quyển Khí quyển là môi trường truyền sáng không đồng nhất. Do vậy khi càng lên cao khí quyển càng loãng nên các tia sáng phản xạ từ điểm vật qua môi trường khí quyển bị bẻ cong trước khi tạo nên điểm ảnh tương ứng trên phim tai thời điểm chụp ảnh. Do ảnh hưởng của các yếu tố độ ẩm, nhiệt độ, áp xuất, bụi nên tia sáng truyền trong khí quyển không phải là đường thẳng. Điều này gây ra sự biến dạng của phép chiếu xuyên tâm và làm cho toạ độ điểm ảnh bị biến đổi đi một lượng nào đó. Hình trên mô tả ảnh hưởng của chiết quang khí quyển tới điểm ảnh. Trong đó đoạn aa’là giá trị xê dịch của vị trí điểm ảnh do chiết quang khí quyển. Tính chất của chiết quang khí quyển.rất phức tạp vì nó chụi ảnh hưởng của nhiều nhân tố,tuy nhiên qua kết quả nghiên cứu cho thấy là có thể phân chia khí quyển thành nhiều tầng khác nhau và mỗi tầng được coi là một môi trường không khí đồng nhất với hệ số chiết quang nhất định n, n1, n2, ..., nn. Theo quy luật phản xạ và với việc xem xét các góc , ,… chúng ta có: nsin(i) = n1sin(i1) = nnsin(in) hoặc sin(i) = (n/nn)sin(i) (3.4) giả sử góc lệch của tia sáng từ A tới S do khúc xạ là, khi đó chúng ta có: Đưa biểu thức trên vào phương trình (3.4): (3.5) Vì d rất nhỏ nên phương trình trên có thể rút gọn như sau: (3.6) Hoặc (3.7) Vì và một cách sấp xỉ ta giả sử rằng ta có: (3.8) Cuối cùng sai số xê dịch vị trí điểm ảnh do chiết quang khí quyển gây ra là: (3.9) Bảng 3.1 giá trị g trong điều kiện khí quyển chuẩn H(km) 600 450 300 100 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0 2” 4” 9” 12” 16” 18” 20” 1” 3” 5” 7” 9” 11” 16” 1” 2” 3” 4” 5” 6” 9” 0” 0” 1” 1” 2” 2” 2” Trong điều kiện chụp ảnh ở độ cao H ≤ 5km thì ảnh hưởng của sai số do chiết quang khí quyển là: (3.10) Trong đó: Ma là mẫu số tỷ lệ ảnh. f : tiêu cự máy chụp ảnh. r: khoảng cách đo được trên ảnh từ điểm ảnh đến điểm cần xác định. H0 độ cao tuyệt đối của máy bay. H độ cao chụp ảnh của điểm dang khảo sát. Đối với toạ độ điểm ảnh (x, y) ta sẽ có các sai số (dx, dy) do ảnh hưởng của chiết quang khí quyển như sau: (3.11) Trong đó j: là góc giữa vectơ hướng tâm giữa điểm ảnh và trục x. Sai số này rất nhỏ và có thể coi là không đáng kể. Trong trường hợp ta chưa có điều kiện xác định các thông số kỹ thuật chính xác về khí quyển, chúng ta có thể tham khảo các yếu tố của khí quyển chuẩn trong điều kiện này g chỉ liên quan tới độ cao của A và i. Khi đố ta có thể đưa ra sử dụng các giá trị gần đúng trong bảng (3.1) mà H là độ cao bay chụp tương đối. 3.2.3 Sai số méo hình kính vật Kính vật máy chụp ảnh hàng không là bộ phận quan trọng nhất quyết định đến chất lượng của hình ảnh trên tấm ảnh chụp. Không bao giờ chúng ta có thể chế tạo ra một kính vật hoàn hảo, không có sai sót. Sai sót lớn nhất mà trong công tác đo ảnh chúng ta cần quan tâm đến là sai số méo hình kính vật. Sai số méo hình kính vật.máy chụp ảnh có ảnh hưởng trực tiếp đến toạ độ điểm ảnh. Đối với bản đồ tỷ lệ lớn, cần thiết phải nâng cao chất lượng của máy chụp. Điều này liên quan tới việc sản xuất kính vật tiêu chuẩn với sự xác định chính xác hiện tượng méo hình của nó. (3.12) Từ phương trình trên chính ta thấy rằng sai số méo hình kính vật có quan hệ với tiêu cự ảnh. Khi tiêu cự thay đổi từ f tới f + Df thì sai số méo hình cũng thay đổi một lượng là - f tga. Sai số méo hình kính vật mới cho điểm ảnh là: Dr3 = Dr – f tga (3.13) 3.2.4 Sai số biến dạng phim ảnh Do ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật và điều kiện chụp ảnh như: nhiệt độ, độ ẩm, quá trình xử lý ảnh…nên vật liệu chụp ảnh thường bi biến dạng. Biến dạng phim là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình sử lý các số liệu đo ảnh. Nguyên nhân biến dạng chủ yếu là thay đổi kích thước tấm phim trong quá trình hình thành ảnh ngắm phim tại thời điểm chụp ảnh đến khi in và hiện ảnh trên phim dương. Sự biến dạng này được phân biệt thành các loại như sau: - Biến dạng mang tính chất hệ thống, trong đó có thể có cả các trường hợp biến dạng đểu trên các hướng và trên tờng hướng của trục toạ độ (biến dạng affin). - Biến dạng ngẫu nhiên và cục bộ, nó xuất hiện không có quy luật nhất định và không đều trên toàn bộ mặt ảnh hoặc trên từng hướng. Rõ ràng là ảnh hưởng của biến dạng hệ thống của phim ảnh đối với vị trí điểm ảnh có thể xác định được và loại trừ trong quá trình đo ảnh. Biến dạng đều Biến dạng affine Hình 3.2 các loại biến dạng hệ thống của phim ảnh - Biến dạng đều của phim ảnh trên các hướng hoặc trên từng hướng mang tính chất hệ thống. Biến dạng này được khử bằng cách hiệu chỉnh vào tiêu cự máy ảnh (f) một đại lượng (Df). Df = (K - 1).f (3.14) Trong đó: K là hệ số biến dạng phim ảnh và được xác định theo công thức sau: (3.15) Trong dó: L là khoảng cách gốc giữa các mấu khung toạ độ ảnh được đo trực tiếp trên mặt phẳng khung ảnh của máy chụp ảnh. L’ là khoảng cách giữa các mấu khung toạ độ tương ứng được đo trên ảnh. Từ các công thức trên, ta có thể xác định độ xê dịnh vị trí điểm ảnh m trong trường hợp biến dạng đều như sau: (3.16) Trong đó: r là khoảng cách đo trên ảnh từ điểm m đến điểm đáy ảnh O. Hình (3.2) thể hiện sự xê dịch vị trí điểm ảnh m một đai lượng dr = m0m trong trường hợp biến dạng đều trên các hướng. - Biến dạng không đều, ta cần phải xác định hệ số K theo từng hướng x, y của ảnh. và (3.17) Độ xê dịch vị trí điểm ảnh được tính theo công thức sau: (3.18) Nếu dx < 0,01% thì sai số này có thể bỏ qua. Một số máy toàn năng cho phép hiệu chỉnh biến dạng không đều bằng cách hiệu chỉnh vào tiêu cự theo 2 hướng x, y. Có thể tính các đại lượng hiệu chỉnh theo công thức sau: Dfx = (Kx - 1)f Dfy = (Ky - 1)f (3.19) Từ đó xác định được độ xê dịch vị trí điểm ảnh trên 2 hướng toạ độ x, y: (3.20) - Biến dạng cục bộ mang tính ngẫu nhiên không có quy luật. Biến dạng này gây ra do độ dày đế phim không đồng đều hoặc xuất hiện trong quá trình sử lý phim ảnh. Nhiều công trình nghiên cứu dã chứng minh rằng: đối với dạng nền phim ảnh sẽ gây ra những biến dạng khác nhau. Thời gian gần đây người ta xử dụng phim hàng không với biến dạng rất nhỏ của loại”EKSTRA” hoặc “KRONAR” là những loại nền phim ít bị biến dạng theo thời gian, nhiệt độ và độ ẩm. 3.2.5 ảnh hưởng của dạng chêm quang học của kính lọc Nếu kính lọc màu hoặc kính bảo vệ máy ảnh không song song thì sẽ gây ra sai số về toạ độ x, y của điểm ảnh. Nếu độ không song song a = 1’ thì gây ra sai số tối đa vị trí điểm là 0.05 mm. Nếu sai số a = 10’ thì sai số này sẽ giảm đi 8 lần, cho nên sai số nhỏ không đáng kể. Như vậy, đối với máy ảnh được lắp đặt chính xác như: RC-30 của Thụy Sỹ, hai mặt của kính lọc màu có độ song song rất cao thì ảnh hưởng của sai số này có thể coi là không đáng kể. Với kỹ thuật chế toạ phim, chế tạo máy chụp ảnh và kỹ thuật chụp ảnh ngày nay, sai số về độ phẳng của phim ảnh là rất nhỏ có thể bỏ qua. Các sai số như biến dạng affin, méo hình kính vật cũng được giảm tối thiểu. Sai số chiết quang khí quyển sẽ được gỉảm nhỏ nếu chọn thời điểm bay chụp và phương thức bay chụp thích hợp. Trên hệ thống đo ảnh số có thể khử được các sai số hệ thống còn lại như: sai số do độ cong của trái đất, sai số méo hình kính vật khi nhập các thông số cần thiết như độ cao bay chụp, bán kính trái đất, các hệ số méo hình kính vật. Sai số biến dạng affin có thể được khử trong quá trình định hướng trong như đã trình bày. các sai số này máy tính sẽ tinh toán một cách định lượng và hiệu chỉnh vào trị đo toạ độ ảnh khi tiến hành đo đặc giúp tăng độ chính xác. 3.2.6 Sai số do không ép phim Sai số này do 3 nguyên ngân chính gây ra; - Sai số do ép không đều. - Sai số do phim không ép sát vào mặt phẳng. - Sai số do độ dày của phim không đều. Đối với máy ảnh có góc mở càng lớn thì ảnh hưởng của các sai số này sẽ càng lớn. Để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, ta dùng những máy chụp ảnh có góc mở trung bình và góc mở hẹp, do nếu độ dày của phim dao động từ 4.5 đến 7.5 microns thì ảnh hưởng của sai số này được xem là không đáng kể. Trong một số công bố gần đây đã chứng minh rằng: với kích thước phim 230´230mm, nếu độ lệch của mặt phẳng phim so với mặt phẳng ép phim đạt giá trị 20 microns thì nó dẫn đến sai số vị trí điểm là 11 microns khi tiêu cự của máy chụp ảnh (f) bằng 200mm và sai số tới 7 microns khi tiêu cự f = 300mm. Sai số này được coi là không đáng kể đối với những máy ảnh có chất lượng cao như máy ảnh RC – 30. 3.2.7 Sai số sản xuất dương bản Trong quá trình sản xuất dương bản sẽ xuất hiện nhiều nguyên nhân gây ra các sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của ảnh đo. Về cơ bản, sai số này xuất hiện do 3 nguyên nhân sau: - Nhiệt độ và độ ẩm không ổn định. - Phim bi nóng do máy in không được làm mát. - Khi phơi khô trên dương bản bị đọng những giọt nước gây ra các biến dạng cục bộ. 3.3 Sai số trong quá trình đo ảnh Đây là các sai số liên quan đến quá trình xây dựng mô hình lập thể và đo đạc trên mô hình đó. Các sai số trong nhóm này có thể kể đến là: - Sai số do người đo. - Sai số của máy móc. - Sai số số liệu gốc. - Sai số của quá trình định hướng 3.3.1 Sai số do người đo Sai số này phụ thuộc vào trình độ tay nghề, độ tinh nhạy của mắt, phụ thuộc trạng thái sinh lý của mắt, phụ thuộc sự mệt mỏi của quá trình làm việc kéo dài trên máy, phụ thuộc vào kinh nghiệm và kỹ thuật của người đo. Sai số này bao gồm: - Sai số do cắt điểm. - Sai số làm trùng điểm. 3.3.1.1 Sai số do cắt điểm. Sai số do ngắm trên mô hình lập thể phụ thuộc vào chất lượng của ảnh đo, tỷ lệ ảnh, bề mặt địa hình và chất lượng của máy đo ảnh. Để xác định sai số cắt điểm trên mô hình, ta sử dụng công thức cơ bản sau: (3.21) Trong đó: H : độ cao bay chụp b : đường đát ảnh mDP; sai số do chênh thị sai ngang 3.3.1.2 Sai số làm trùng điểm. Tuy rằng độ phóng đại kính ảnh trên hệ thống đo ảnh số lớn hơn độ phóng đại của các máy quang cơ, máy giải tích khác nhưng nó vẫn không tránh khỏi những sai số về nhận dạng điểm. Sai số về nhận dạng điểm ảnh hưởng đến độ chính xác toạ độ phẳng của các điểm đo trên mô hình đơn cũng như trong lưới tam giác ảnh không gian. Độ chính xác của việc châm điểm bằng tay có thể đạt tới 0.07mm. Qua nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học đã khẳng định việc đánh dấu ngoài thực địa làm nâng cao độ chính xác của việc đo lập thể. Công tác đánh dấu sẽ nâng độ chính xác lên từ 1.5 đến 2 lần so với việc không đánh dấu. Sai số làm trùng điểm tăng lên khi tỷ lệ ảnh giảm đi. Khi thao tác trên mô hình lập thể với chùm tia chiếu đồng dạng ta có đẳng thức: (3.22) Trong đó: Mx, Mz là mẫu số tỷ lệ theo phương nằm ngang và thẳng đứng. Sai số làm trùng điểm của các điểm khống chế dẫn đến sai số tỷ lệ theo phương nằm ngang dM x từ đó dẫn đến sai số tỷ lệ theo phương thẳng đứng dMz: (3.23) Mặt khác: (3.24) Trong đó: X: khoảng cách ngoài thực địa x: khoảng cách tương ứng trên phim H: độ cao bay chụp của điểm khống chế f: tiêu cự máy chụp ảnh Vi phân công thức trên theo x và H ta có: (3.25) Từ đây, ta xác định được công thức để sai số tính độ cao khi đo các điểm khống chế như sau: (3.26) Giả sử H = 1000m, x = 70 mm, dx = 0.02 mm, khi đó sai số do độ cao dH = 0.25m. Từ các kết quả trên, ta thấy rằng: nếu khoảng cách giữa các điểm khống chế dùng quy tỷ lệ mô hình lập thể ngắn thì sẽ cho sai số lớn về độ cao của các điểm xác định được trên mô hình. Do vậy, khi thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ bé thì sai số do điểm khống chế không đánh dấu gây ra bé. Nhưng đối với việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn thì ảnh hưởng đó rất đáng kể. Vì vậy, để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn thì bắt buộc phải đánh dấu các điểm khống chế trước lúc bay chụp. 3.3.2 Sai số của máy móc Trạm đo ảnh số là hệ thống đo ảnh dạng số nên việc giải bài toán giao hội thuận và nghịch của đo ảnh được xem là chặt chẽ và không có sai số. Vì vậy sai số máy móc ở đây là sai số của máy quét ảnh và sai số cấu trúc đo dạc trên mô hình lập thể. 3.3.2.1 Sai số của máy quét Mặc dù công nghệ đo vẽ ảnh số đã có những bước tiến dài và được sử dụng rộng rãi nhưng trong thực tế công nghệ chụp ảnh vẫn ít thay đổi, đa số ảnh hàng không vẫn được chụp bằng máy ảnh dùng phim Halogen bạc. Với thời gian lộ quang và khoảng thời gian giữa 2 lần chụp nhỏ, phim ảnh tương tự cho hình ảnh có độ phân giải cao chứa nhiều thông tin mà công nghệ chụp ảnh số hiện nay chưa cho phép đạt được. Kết quả là phim ảnh tương tự vẫn được dùng phỏ biến và là môi trường lưu giữa hình ảnh hiệu quả nhất. Tuy nhiên như đã trình bày, để xử lý bằng công nghệ số nhất thiết phải có ảnh số, do vậy phải có quá trình chuyển từ tấm ảnh tương tự sang tấm ảnh số. Công việc này được thực hiện nhờ quá trình quét ảnh. Trong công nghệ đo ảnh số sai số của máy quét là một trong những sai số chủ yếu ảnh hưởng tới toàn bộ quá trình xử lý tấm ảnh, việc xác định sai số rhực tế của máy quét ảnh và hiệu chỉnh sai số này khi vượt quá giới hạn cho phép là một việc quan trọng. Xuất phát từ đó mà phương pháp xác định sai số thực tế của máy quét để làm cơ sơ cho việc hiệu chỉnh sai số này trong quá trình kiểm nghiệm máy quét ảnh. Máy quét CSAL + Độ chính xác hình học của máy: 2mm + Độ phân giải quét tuỳ thuộc theo thang bậc: 7, 14, 21, 28, 56, 112, 224mm + Kích thước phim lớn nhất có thể quét được: 250´250 mm + Có thể quét được phim đen trắng, phim cuộn và phim tấm + Có thể quét được phim âm và phim dương cho ra hình ảnh là âm bản hay dương bản tùy chọn. Máy quét phim SCAL được điều khiển bởi phần mềm quét phim. PHODIS – SC cài đặt trong máy tính Silicon Graphic trên hệ điều hành Unix – Iris. Máy quét PSI + Độ chính xác hình học của máy: 2mm + Độ phân giải quét tuỳ thuộc theo thang bậc: 7.5, 15, 22.5, 30, 60, 120mm + Kích thước phim lớn nhất có thể quét được: 260´260 mm + Có khả năng quét phim âm bản phim đen trắng, phim cuộn và ảnh màu. Máy PS1 được điều khiển bằng phân mềm PS1 của hãng Intergraph cài đặt trong máy tinh PC trên hệ điều hành Window. Với hai kiểu máy quét nêu trên, sự chyển động được điều khiển và điều chỉnh bởi hệ thống mô tơ chính và phụ và nó nhận thông tin tham khảo từ các tiêu chuẩn cố định (các mã chuyển động thẳng và quay với các tính toán rất nhỏ và chính xác thông thường là 1mm). Thông qua đó các sai số do sự hạn chế về cơ học của hệ thống mô tơ (nhanh hoặc chậm ) dều được kiểm tra trong quá trình chuyển động. Tất cả các máy quét dều có các sai số cơ bản như là: - Sai số do chuyển động không hoàn hảo của bộ phận cơ học khay phim hoặc của CCD, sự không hoàn hảo này tạo ra sự dao động của ống kính cà mặt phảng ảnh nên gây ra sai số về tỷ lệ. - Sự không vuông góc giữa trục của ống kính và mặt phẳng ảnh cũng là nguồn sai số đáng kể. - Sai số hình học là sai số được sinh ra khi thanh quét chuyển động trên phim gây ra các hiện tượng là các pixel không nằm trên đường thẳng. Sai số chủ yếu ở đây là sai số do độ chính xác của các bộ phận cơ học như hệ thống trục quét(cố