thành lập bản đồ tỉ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh số có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh

Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Mở đầu
Từng ngày, từng giờ trên Trái đất chúng ta chứng kiến sự phát triển mạnh
mẽ của khoa học kỹ thuật. Những phát minh mới, những công cụ mới hiện đại
lần lựơt đợc ra đời thay thế cho những công cụ lạc hậu. Tất cả nhằm phục vụ
con ngời, giải phóng con ngời khỏi những lao động nặng nhọc đồng thời nâng
cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm. Hoà cùng với phát triển mạnh
mẽ đó các nhà trắc địa cũng đã tìm tòi và cho ra đời những phơng pháp ,những
máy móc thiết bị mới hiện đại nhằm phục vụ cho công tác đo đạc đợc hiệu quả
hơn , qua đó giải phóng cho con ngời khỏi lao động khó nhọc. Sự ra đời và phát
triển mạnh mẽ của công nghệ đo ảnh số trong thành lập bản đồ là một phát
minh nh thế.
Việc sử dụng ảnh hàng không trong thành lập bản đồ nói chung và bản
đồ địa hình nói riêng đã trở nên khá phổ biến, đồng thời đã phần nào đáp ứng đ-
ợc nhu cầu thành lập bản đồ của xã hội. Nhng trong công tác đoán đọc điều vẽ
trong phòng việc xác định các đối tợng trên ảnh hàng không thì cha đợc hoàn
thiện lắm vì nguồn thông tin vẫn còn hạn chế, do ảnh hàng không là ảnh toàn
sắc vì vậy công tác đoán đọc, điều vẽ ngoài trời vẫn còn chiếm nhiều thời gian.
Hơn nữa với những khu vực t liệu trắc địa bản đồ không có, hoặc có nhng rất ít
không đủ cho nhu cầu thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn, thì việc thành lập bản
đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng ảnh hàng không có sử dụng t liệu ảnh vệ tinh là một
hớng đi phù hợp.
Xuất phát từ những ý tởng trên tôi đã thực hiện đồ án này với tên đề tài:
Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh số có sử
dụng t liệu ảnh vệ tinh

Nội dung chính của đề tài này đợc trình bày trong bốn chơng:
Chơng 1.Bản đồ địa hình và các phơng pháp thành lập
bản đồ địa hình.
Chơng 2. Cơ sở lý thuyết và công nghệ thành lập bản đồ địa hình
bằng phơng pháp đo ảnh số.

Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
1
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Chơng 3. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ
1:10000 bằng phơng pháp đo ảnh số có sử dụng t liệu ảnh vệ
tinh.
Chơng 4. Thực nghiệm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 khu vực
lòng hồ công trình thuỷ điện.
Để hoàn thành nhiệm vụ của đề tài, bản thân em không ngừng học
tập, tìm hiểu công nghệ mới, tham khảo nhiều tài liệu và thực tập tham quan ở
nhiều đơn vị sản xuất. Trong qua trình thực hiện, em đã nhận đợc nhiều sự giúp
đỡ quí báu có hiệu quả của các cán bộ kỹ thuật ở các đơn vị sản xuất, các thầy
cô giáo trong khoa Trắc địa. Qua đây cho xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các
thầy cô giáo trong bộ môn Đo ảnh và Viễn thám cùng các thầy cô trong khoa
Trắc địa, đặc biệt cho em gửi lời biết ơn tới thầy giáo TS.Trần Đình Trí - ngời
đã hớng dẫn, chỉ bảo tận tình em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhng do kiến thức chuyên môn còn hạn chế,
thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài có hạn nên trong nội dung đồ án chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các
thầy cô giáo, các anh chị cán bộ kỹ thuật và các bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, tháng 6 / 2008
Sinh viên
Vũ Văn Cờng
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
2
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Chơng 1. Bản đồ và các phơng pháp thành lập bản đồ

1.1 . Khái niệm chung
1.1.1. Khái niệm về Bản đồ
Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ của thực tế địa lý đợc ký hiệu hoá thể hiện các
yếu tố đặc điểm một cách có chọn lọc. Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ và đợc khái
quát hoá một phần bề mặt quả đất lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu
hình bản đồ với những nguyên tắc biên tập khoa học.
Bản đồ địa hình là loại bản đồ thể hiện một khu vực trên bề mặt trái đất trên
đó bản đồ thể hiện những thành phần của thiên nhiên và kết quả hoạt động của
con ngời mà mắt ta có thể cảm nhận đợc.
Trên bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ, các đối tợng có trên bề mặt đất đợc chọn
lọc biểu diễn, các đối tợng này chứa đựng lợng thông tin và nó phụ thuộc vào
không gian, thời gian và mục đích sử dụng:
- Tính không gian xác định khu vực đợc tiến hành đo vẽ thành lập bản đồ.
- Tính thời gian ghi nhận trên bản đồ hiện trạng của bề mặt trái đất ở thời
điểm tiến hành đo vẽ.
- Mục đích sử dụng chi phối nội dung và độ chính xác thành lập bản đồ.
* Mục đích sử dụng của BĐĐH
Bản đồ địa hình có vai trò rất quan trọng trong khoa học và trong thực tiễn
bao gồm: trong xây dựng công nghiệp, dân dụng, năng lợng, giao thông và
trong các công trình khác. Bản đồ có nhiều tỷ lệ, ứng với mỗi loại tỷ lệ lại có
những mục đích sử dụng khác nhau.
- Bản đồ tỷ lệ lớn : thờng đợc sử dụng để thiết kế mặt bằng xây dựng các
công trình xây dựng, các thành phố, các điểm dân c, để lập thiết kế kỹ thuật các
xí nghiệp công nghiệp và các trạm phát điện, dùng để tiến hành thăm dò và tìm
kiếm, thăm dò và tính toán trữ lợng các khoáng sản, dùng trong công tác quy
hoạch và cải tạo đồng ruộng.
- Bản đồ tỷ lệ trung bình; dùng trong công tác quy hoạch ruộng đất và làm
cơ sở để đo vẽ thổ nhỡng, thực vật, thiết kế các công trình thuỷ nông, dùng để
chọn tuyến đờng giao thông, để khảo sát các phơng án xây dựng thành phố
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A

K48
3
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
- Bản đồ tỷ lệ nhỏ; dùng trong quy hoạch và tổ chức các vùng kinh tế, để
chọn các tuyến đờng sắt, đờng ôtô và kênh đào giao thông
1.1.2. Cơ sở toán học của bản đồ địa hình
Cơ sở toán học của BĐĐH nhằm đảm bảo độ chính xác của bản đồ, đáp
ứng yêu cầu sử dụng, đồng thời có thể ghép nhiều mảnh bản đồ lại với nhau mà
vẫn giữ đợc tính nhất quán.
1. Cơ sở trắc địa
Cơ sở trắc địa của bản đồ đợc đặc trng bởi Elipxoid trái đất và hệ thống
mạng lới khống chế trắc địa.
* Hiện nay các bản đồ địa hình Việt Nam đợc thành lập trong hệ quy chiếu
và hệ toạ độ quốc gia VN 2000 với các thông số nh sau:
- Elipxoid quy chiếu quốc gia là Elipxoid WGS-84.
- Vị trí Elipxoid quy chiếu quốc gia là Elipxoid WGS-84 toàn cầu đợc xác
định phù hợp với lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở sử dụng các điểm GPS cạnh dài
có độ cao thuỷ chuẩn phân bố trên toàn bộ lãnh thổ.
- Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt tại khuôn viên viện nghiên cứu
địa chính. Điểm gốc độ cao đợc lấy tại Hòn dấu Hải Phòng.
* Hệ thống mạng lới khống chế trắc địa:
Hệ thống mạng lới khống chế trắc địa: Là hệ thống các điểm đợc chọn và
đánh dấu mốc vững chắc trên mặt đất, chúng liên kết với nhau tạo thành các
mạng lới. Mạng lới khống chế trắc địa đợc xây dựng theo nguyên tắc từ tổng thể
đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp.
Mạng lới khống chế trắc địa nhà nớc của Việt Nam cả về mặt phẳng và
độ cao đều đợc xây dựng theo 4 hạng tuần tự là hạng I, hạng II, hạng III và
hạng IV. Lới hạng I phủ trùm quốc gia, lới hạng II đợc chêm vào lới hạng I, sau
đó đợc chêm dày thêm bằng lới hạng III và hạng IV.
Tuỳ vào yêu cầu của công việc mà lập thêm các lới khống chế cấp thấp

hơn nh: lới giải tích, lới đờng chuyền hoặc lới khống chế đo vẽ.Nhng các lới
này phải đo nối với lới khống chế nhà nớc.
Các quy định khác về cơ sở toán học phải tuân thủ theo các quy định của
quy phạm hiện hành.
2. Phép chiếu bản đồ
Bề mặt hình cầu của trái đất chỉ có thể đợc biểu thị đồng dạng trên quả
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
4
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
dịa cầu, để nghiên cứu bề mặt traí đất một cách chi tiết chúng ta bắt buộc phải
sử dụng bản đồ, vấn đề cần thiêt là phải biểu thị bề mặt hình cầu của trái đất lên
mặt phẳng. Việc chuyển từ mặt Elipxoid lên mặt phẳng là nhờ phép chiếu bản
đồ.
Phép chiếu bản đồ thể hiện quan hệ toạ độ các điểm trên mặt đất và toạ
độ các điểm trên mặt phẳng bằng phơng pháp toán học.
Tuỳ thuộc vào tính chất biểu diễn hoặc mặt phẳng phụ trợ ta có các phép
chiếu khác nhau nh: phép chiếu đồng góc, đồng diện tích, phép chiếu tự do,
phép chiếu giữ độ dài theo một hớng nhất định, chiếu hình nón, chiếu hình trụ
giả, hình nón giả và chiếu phơng vị :
a. Phép chiếu Gauss-kruger và hệ toạ độ phẳng Gauss-Kruger

Hình 1.1. Phép chiếu Gauss-Kruger
* Phép chiếu Gauss-Kruger : Là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc dùng
để tính toạ độ của mạng lới trắc địa cũng nh tính toán lới toạ độ bản đồ dung
cho bản đồ địa hình tỷ lệ lớn.
Phép chiếu chia bề mặt trái đất thành 60 múi mỗi múi 6
0
và đánh số thứ tự
từ tây sang đông tính từ kinh tuyến gốc đi qua đài thiên văn Grennwich .Mỗi

múi đợc chia thành hai phần đối xứng nhau qua kinh tuyến trục
Diện tích của múi chiếu lớn hơn trên mặt cầu. Hệ số biến dạng trên kinh
tuyến giữa bằng 1 và tăng từ kinh tuyến giữa về hai kinh tuyến biên giảm từ
xích đạo về hai cực.
* Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger ;Hệ toạ độ này đợc xây dựng
trên mặt phẳng múi 6
0
của phép chiếu Gauss-Kruger. Trong đó nhận hình chiếu
của kinh tuyến gốc làm trục X còn nhận Xích đạo làm trục.
Nh vậy ; nếu tính từ điểm gốc về phía Bắc X mang dấu dơng, về phía nam
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
5
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
mang dấu âm, còn Y về phía đông mang dấu dơng về phía tây mang dấu âm
Để tính toán tránh trị số Y âm ngời ta quy ớc điểm gốc có toạ độ x
o
=0 và
y
0
=500 km.




Hình 1.2. Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger
Để tính trị số kinh độ của kinh tuyến giữa múi thứ n nào đó ta sử dụng
công thức sau:

n

= 6
0
n - 3
0
( 1. 1 )
b. Phép chiếu UTM và hệ toạ độ phẳng UTM

Hình 1.3. Phép chiếu UTM
* Phép chiếu UTM: Là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc thỏa mãn điều
kiện kinh tuyến giữa là dờng thẳng và trục đối xứng độ biến dạng về chiều dài
và diện tích lớn nhất ở vùng giao nhau giữa xích đạo với kinh tuyến giữa và tại
hai kinh tuyến biên.
Tỷ lệ độ dài m
o
trên kinh tuyến trục là m
o
=0,9996 với múi 6
0
và
m
o
=0.9999 với múi 3
0
.
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
6
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Trong phép chiếu UTM có hai đờng chuẩn có giá trị m
o

=1 .Hai đờng này
đối xứng nhau qua kinh tuyến trục và cắt xích đạo tại những điểm cách kinh
tuyến giữa một khoảng à. Do đó trị số biến dạng trong phép chiếu UTM nhỏ
hơn trong phép chiếu G-K.
* Hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM (N,E):
Trong phép chiếu UTM hình chiếu của kinh tuyến giữa và xích đạo là hai
đờng thẳng vuông góc với nhau và đợc chọn làm hệ trục toạ độ. Đặc điểm của
hệ toạ độ này đợc mô tả trong ( hình I-4), trong đó M là điểm cần xác định toạ
độ O là giao điểm của hình chiếu kinh tuyến giữa OZ và xích đạo OE .

Hình 1.4. Hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM.
Trong cùng một hệ quy chiếu toạ độ phẳng của lới chiếu UTM đợc tính
thong qua toạ độ phẳng của lới chiếu gauss-Kruger theo công thức sau:
X
UTM
= K
0
.X
G

(1.2)
Y
UTM
= K
0
.(Y
G
- 500.000) 500.000 (1.3)

UTM

=
G

(1.4)
Trong đó:
K
0
= 0.9996 cho múi 6
0
K
0
= 0.9999 cho múi 3
0
(X
UTM
, Y
UTM
) là toạ độ phẳng của lới chiếu UTM.
(X
G
, Y
G
) là toạ độ phẳng của lới chiếu Gauss - Kruger.

UTM
và
0
là góc lệch kinh tuyến tơng ứng của lới chiếu UTM và
lới chiếu Gauss - Kruger.
3.Tỷ lệ bản đồ

Tỷ lệ bản đồ là mức độ thu nhỏ của bề mặt trái đất khi biểu thị trên bản đồ
.Trị số của tỷ lệ chung nhất thiết phải đợc chỉ rõ trên bản đồ có ba phơng pháp
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
7
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
thể hiện tỷ lệ.
- Tỷ lệ số: thể hiện bằng một phân số mà tử là 1 còn mẫu số thay cho mức độ
thu nhỏ của mặt đất. Tỷ lệ này đợc viết dạng 1:10 000 hoặc 1/10 000.
- Tỷ lệ chữ nêu rõ một đơn vị trên bản đồ tơng ứng với độ dài là bao nhiêu đó
ngoài thực địa.
- Thớc tỷ lệ: là hình vẽ có thể dùng nó để đo tên bản đồ. Thớc tỷ lệ là thẳng
hay xiên cho phép đo độ chính xác cao hơn.
Về hệ thống tỷ lệ bản đồ ở nớc ta bao gồm các tỷ lệ sau:1/1000000,1/100000,
1/50000, 1/25000, 1/10000 ..,1/2000 và lớn hơn.
4.Khung và lới
Khung bản đồ bao gồm khung trong và khung ngoài, khung trong giới
hạn diện tích đo vẽ khung ngoài dùng để trang trí.
Lới trên bản đô có 2 loại lới tọa độ địa lý hoặc lới toạ độ vuông góc .trên
bản đồ địa hình thờng sử dụng lới toạ độ vuông góc.
5. Hệ thống kí hiệu quy ớc
Là toàn bộ những ghi chú quy ớc dung trên bản đồ một tỷ lệ nhất định
của ý nghĩa nội dung và đặc tính sử dụng, hệ thống ký hiệu quy ớc phải tuân
theo quy phạm của nhà nớc.
Ký hiệu bản đồ là những hình vẽ đợc quy ớc chung để biểu diễn cho
những địa vật về mặt chất lợng cũng nh số lợng.
Trên bản đồ địa hình, khu vực đợc biểu diễn bằng một hệ thống ký hiệu
quy ớc cùng với chữ ghi các địa danh và các giải thích ngắn gọn. Ký hiệu cho
biết hình dạng, vị trí không gian và những đặc tính của địa vật. Chúng rất dễ
nhận thấy và dễ nhớ. Các địa vật cùng loại thờng đợc biểu diễn bằng những ký

hiệu có những nét giống nhau. Màu sắc, kích thớc và đặc điểm trình bày kí hiệu
cũng có một ý nghĩa nhất định.
Trong bản đồ học, ngời ta phân ký hiệu ra làm ba loại là ký hiệu theo tỷ
lệ, ký hiệu phi tỷ lệ và ký hiệu nửa tỷ lệ.
- Ký hiệu theo tỷ lệ là những ký hiệu đợc sử dụng để biểu diễn những đối
tợng có kích thớc lớn.
- Ký hiệu phi tỷ lệ là những ký hiệu đợc sử dụng để biểu diễn những địa vật
có kích thớc quá bé, không thể biểu diễn các đờng nét của chúng theo tỷ lệ bản đồ.
Đó là những biểu tợng hình học nhỏ hay những hình vẽ đơn giản của những đối t-
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
8
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
ợng mà chúng tợng trng. Một điểm nào đó trên hình vẽ sẽ đợc gắn toạ độ để chỉ
đúng vị trí thực của địa vật ấy ngoài thực địa.
- Ký hiệu nửa tỷ lệ dùng để biểu thị những đối tợng chạy dài nh sông,
suối, đờng, ranh giới. Ký hiệu nửa tỷ lệ là loại ký hiệu chỉ giữ đợc tỷ lệ theo
chiều dài đối tợng. Chiều rộng của nó thờng đợc biểu diễn tăng lên so với thực
tế.
Ngoài các nét vẽ- ký hiệu, trên bản đồ địa hình còn có thể thấy các chữ ghi
địa danh, tên điểm dân c, các chữ số độ cao, số dân, các chỉ số của rừng các chữ
ghi này đợc trình bày bằng các màu sắc khác nhau, cỡ chữ to nhỏ khác nhau.
Toàn bộ chữ ghi trên bản đồ giúp viêc truyền đạt thông tin về nội dung bản đồ
nên cũng đợc coi là một loại ký hiệu. Để có đợc trữ lợng thông tin lớn, chữ ghi
trên bản đồ đợc trình bày trên khuôn mẫu nhất định về cỡ chữ, kiểu chữ, độ
nghiêng và màu sắc của chữ.
Nguyên tắc ghi chú trên bản đồ phải tuân theo nguyên tắc đầu chữ quay
lên trên, ngoài ra ghi chú đờng phố sẽ ghi theo hớng đờng phố.
6. Phân mảnh đánh số
Phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và lãnh thổ cần thành lập mỗi mảnh bản đồ

của bản đồ nhiều mảnh đợc ký hiệu theo hệ thống nhất định dới dạng tên ghi
chú bổ sung cho tên chung của mảnh.
Từ mảnh bản đồ 1: 1000000 chia thành 144 mảnh bản đồ 1 : 100000 có kích th-
ớc


=20 và


=30 đợc đánh số hiệu bằng chữ ả rập từ 1, 2, 3, ,144.
Chia bản đồ 1 : 100000 thành 4 mảnh 1:50000 có kích thứoc


=10 và


=15 và đợc ký hiệu là A, B ,C và D .
Từ mảnh 1:50 000 chia thành 4 mảnh 1:25000 có kích thớc


=5 và


=730 và đợc ký hiệu là a, b, c và d .
Từ mảnh 1:25000 đợc chia làm 4 mảnh 1:10000 thớc là


=230 và

=345 và đợc kí hiệu là 1, 2 ,3 và 4 .
Từ mảnh 1:10000 chia làm 384 mảnh 1:5000 có kích thớc là


=115 và


=115 và đợc đánh số hiệu bằng chữ ả rập từ 1, 2,..., đến 384.
1.1.3. Những tính chất cơ bản của BĐĐH
- Tính trực quan của bản đồ: bản đồ cho ta khả năng bao quát và tiếp thu
nhanh chóng những yếu tố chủ yếu và quan trọng nhất của nội dung bản đồ.Nó
phản ánh tri thức các đối tợng đợc biểu thị. Bằng bản đồ ngời sử dụng có thể tìm
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
9
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
ra quy luật của sự phân bố các đối tợng và hiên tuợng trên bề mặt trái đất.
- Tính đo đợc: đây là một tính chất quan trọng của bản đồ .Tính chất này
có liên quan chặt chẽ với cơ sở toán học của bản đồ. Căn cứ vào tỷ lệ và phép
chiếu của bản đồ, căn cứ vào các thang bậc của các ký hiệu quy ớc ngời sử dụng
bản đồ có khả năng xác định đợc rất nhiều các trị số khác nhau nh: toạ độ, biên
độ, khoảng cách, diện tích, thể tích, phơng hớng và
nhiều trị số khác.
- Tính thông tin: đó là khả năng lu trữ và truyền đạt cho ngời sử dụng
những tin tức khác nhau về các đối tợng và các hiện tợng.
1.1.4. Nội dung của Bản đồ địa hình
1. Cơ sở toán học
Địa vật định hớng là những đối tợng cho phép ta xác định vị trí nhanh
chóng và chính xác trên bản đồ thờng đợc biểu thị bằng các đối tợng phi tỷ lệ
trên thực tế là những địa vật dễ nhận biết hoặc nhô cao so với mặt đất.

Các điểm thuộc lới khống chế cơ sở đợc biểu thị với mức độ chi tiết và độ
chính xác phụ thuộc vào tỷ lệ cũng nh mức độ sử dụngcủa bản đồ.
Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 và lớn hơn các điểm khống chế trắc địa có
chôn mốc cố định phải đợc biểu thị lên bản đồ.
Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 đến 1/100.000 biểu thị các điểm của mạng
lới trắc địa Nhà nớc hạng I, II, III và IV, các điểm đờng chuyền và các điểm
thuỷ chuẩn.
2. Các điểm dân c và các đối tợng kinh tế, văn hoá xã hội
Các điểm dân c là một trong những yếu tố quan trọng nhất của bản đồ địa
hình. Tỷ lệ bản đồ địa hình càng lớn thì mức độ càng chi tiết, các điểm dân c đ-
ợc đặc trng bởi kiểu c trú, số ngời và ý nghĩa hành chính - chính trị của nó. Khi
thể hiện các điểm dân c trên bản đồ phải giữ đợc đặc trng về quy hoạch, cấu
trúc.
Trên các bản đồ tỷ lệ lớn thì sự biểu thị các điểm dân c càng tỉ mỉ, phạm vi dân c
phải biểu thị khép kín bằng các ký hiệu tơng ứng, nhà trong vùng dân c phải biểu thị tính
chất (chịu lửa, kém chịu lửa), quy mô (lớn, nhỏ, số tầng).
Các công trình công cộng phải biểu thị tính chất kinh tế, xã hội, văn hoá
của chúng nh nhà máy, trụ sở uỷ ban, bu điện
3. Thuỷ hệ và các công trình liên quan
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
10
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Các yếu tố thuỷ hệ đợc biểu thị tỉ mỉ, trên bản đồ địa hình biểu thị các đờng
bờ biển, bờ hồ, sông, ngòi, mơng, kênh, rạch, Các đ ờng bờ nớc đợc thể hiện
trên bản đồ theo đúng đặc điểm của từng kiểu đờng bờ. Đồng thời còn phải thể
hiện các thiết bị phụ thuộc thuỷ hệ nh các bến cảng, trạm thuỷ điện, đập
Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ còn đợc bổ sung bằng các đặc trng chất lợng
nh độ mặn của nớc, độ sâu và rộng của sông, tốc độ dòng chảy
4. Mạng lới đờng giao thông

Trên các bản đồ địa hình mạng lới đờng đợc thể hiện tỉ mỉ về khả năng
giao thông và trạng thái của đờng. Mạng lới đờng đợc thể hiện chi tiết hoặc khái
lợc và tuỳ thuộc vào tỷ lệ của bản đồ, cần phải phản ánh đúng mật độ của lới đ-
ờng, hớng và vị trí của các con đờng, chất lợng của chúng.Khi lựa chọn phải xét đến
ý nghĩa của đờng. Phải biểu thị những con đờng đảm bảo mối liên hệ giữa các
điểm dân c với nhau, với các ga xe lửa, các bến tàu, sân bay
Trên các bản đồ tỷ lệ lớn phải biểu thị tất cả các con đờng nh : đờng sắt, đ-
ờng ô tô, đờng rải nhựa, đờng đất lớn-nhỏ, đờng mòn, chú ý biểu thị vị trí hạ
hoặc nâng cấp đờng, biển chỉ đờng, cầu cống, cột cây số
5. Lớp phủ thực vật - th nhng
Trên các bản đồ địa hình biểu thị các loại rừng, vờn cây, đồn điền, ruộng,
đồng cỏ, tài nguyên, cát, đất mặn, đầm lầy Ranh giới các khu thực phủ và của
các loại đất đợc biểu thị bằng các đờng nét đứt hoặc dãy các dấu chấm, ở diện
tích bên trong đờng viền thì vẽ các ký hiệu quy ớc đặc trng cho từng loại thực
vật hoặc đất. Ranh giới của các loại thực vật và đất cần đợc thể hiện chính xác
về phơng diện đồ hoạ, thể hiện rõ ràng những chỗ ngoặt có ý nghĩa định hớng.
6. Ranh giới
Bản đồ địa hình khi thể hiện ranh giới, địa giới hành chính thì ngoài đờng
biên giới quốc gia còn thể hiện đầy đủ địa giới hành chính của các cấp. Các đ-
ờng ranh giới phân chia hành chính cần phải thể hiện rõ ràng chính xác theo địa
giới hành chính, theo các tài liệu của Nhà nớc. Các mốc địa giới khi đo vẽ phải
xác định chính xác và vẽ đúng vị trí. Đờng ranh giới hành chính cấp cao đợc
thay thế cho đờng ranh giới hành chính cấp thấp và đợc khép kín.
Ranh giới thực vật và các địa vật khác đợc phân ra làm hai loại, loại chính
xác và loại không chính xác thể hiện bằng ký hiệu tơng ứng.
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
11
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Các đờng ranh giới phân chia hành chính - chính trị đòi hỏi phải thể hiện rõ

ràng, chính xác và theo đúng quy định trong quy phạm.
7. Dáng đất
Dáng đất trên bản đồ địa hình đợc biểu thị bằng các đờng bình độ v các
điểm độ cao. Ngoài đờng bình độ và độ cao ra còn sử dụng rất nhiều các ký
hiệu khác bổ trợ để mô tả rõ hơn đặc điểm của các phần tử và dạng tiểu địa hình
nh đèo hố, gò, vách sụt, vách đá, bãi đá, ngọn đá. Nh vậy bằng việc sử dụng
các ký hiệu mô tả đợc các kiểu địa hình khác nhau nh : Địa hình đồi núi, địa
hình bằng phẳng, địa hình cát, địa hình đầm lầy
Quy định chung trên một tờ bản đồ chỉ có một khoảng cao đều, trong tròng
hợp địa hình có đột biến nh núi và đồng bằng kề nhau, chen nhau thì cho phép
trên một mảnh bản đồ có hai loại khoảng cao đều.
1.1.5. Độ chính xác của nội dung bản đồ địa hình
- Sai số trung phơng của điểm khống chế mặt phẳng ảnh so với điểm khống
chế nhà nớc gần nhất không vợt quá 0.2 mm theo tỷ lệ bản đồ ở vùng quang
đãng, và 0.3mm trên bản đồ ở vùng ẩn khuất.
- Sai số giới hạn của điểm khống chế độ cao đo vẽ sau bình sai so với độ cao
của mốc độ cao gần nhất không vợt quá 1/5 khoảng cao đều cơ bản ở vùng đồng
bằng và 1/3 khoảng cao đều ở vùng rừng núi.
- Sai số trung bình vị trí mặt phẳng các địa vật cố định, chủ yếu so với điểm
khống chế đo vẽ gần nhất 0.5mm trên bản đồ, đối với địa vật thứ yếu không quá
0.7mm.
- Trong thành phố và khu công nghiệp sai số tơng hỗ giữa các địa vật cố
định, quan trọng không đợc lớn hơn 0.4mm.
- Sai số trung bình đo vẽ dáng đất so với điểm khống chế độ cao gần
nhất,tính theo khoảng cao đều cơ bản không vợt quá1/4 khoảng cao đều đối với
vùng bằng phẳng và 1/3 khoảng cao đều so với vùng rừng núi.
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
12
Các Phương pháp thành lập bản đồ

Đo vẽ trực tiếp ngoài
thực địa
Đo vẽ bằng ảnh chụp
Phương
pháp
toàn
đạc
Biên tập từ bản đồ
tỷ lệ lớn
Phương
pháp Đo
ảnh đơn
Phương
pháp
Đo ảnh
lập thể
Phương
pháp
bàn đạc
Phư
ơngphá
p phối
hợp trên
nền ảnh
nắn
quang
cơ
Phương
pháp
phối

Hợp
ảnh nắn
và
kỹ thuật
số hoá
Phương
pháp
đo ảnh
tương tự
Phư
ơng
pháp
đo ảnh
giải tích
Phương
pháp đo
ảnh số
Phương
pháp đo
GPS
động
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
1.2. Các phơng pháp thành lập bản đồ địa hình
Từ tính chất đa dạng của các thể loại bản đồ mà việc phân loại các phơng
pháp thành lập bản đồ phải mang tính tổng quát cao. Dới đây là mô hình các
phơng pháp thành lập bản đồ thông dụng nhất.

Hình 1.5.Các phơng pháp thành lập bản đồ địa hình.
1.2.1.Phơng pháp đo vẽ trực tiếp
1 . Phơng pháp bàn đạc
Đo vẽ bản đồ bằng phơng pháp bàn đạc là sử dụng bàn đạc vừa tiến hành đo
và vẽ bản đồ trực tiếp ngoài thực địa, khi đo xong ngoài thực địa thì bản vẽ cũng
hoàn thành cơ bản, công tác trong phòng chỉ còn tiến hành tu sửa chỉnh lí và can
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
13
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
vẽ. Do đo vẽ ngay ngoài thực địa nên bản vẽ mô tả đợc đầy đủ dáng địa hình,
địa vật của khu vực. Nhng phơng pháp bàn đạc cho năng suất lao động thấp,
chính vì vậy phơng pháp này hiện nay không còn đợc sử dụng trong sản xuất.
2. Phơng pháp toàn đạc

Hình 1.6. MáyTC -305 và máy Nikon DTM330
Thiết bị dùng để đo vẽ là các loại máy kinh vĩ quang cơ hoặc là máy toàn
đạc điện tử. Công tác đo vẽ chi tiết đợc tiến hành từ các trạm đo,các trị số đo đ-
ợc ghi vào sổ đo hoặc đợc lu trong bộ nhớ của máy nh máy Set
2a,2b,2c,Nikon ,TC,TCR hay Topcon và vẽ sơ hoạ h ình học của các điểm chi
tiết. Việc tính toán và biên tập bản đồ thông qua các phần mềm xử lý số liệu, đo
vẽ chuyên dụng.
Đây là phơng pháp truyền thống và đợc sử dụng rộng rãi nhất đảm bảo độ
chính xác rất cao cho từng điểm đo, rất tiên lợi cho việc thành lập bản đồ tỷ lệ
lớn và cực lớn. Bên cạnh những u điểm đó thì phơng pháp còn tồn tại những nh-
ợc điểm nhất định nh: thời gian làm việc ngoài trời kéo dài, chịu ảnh hởng lớn

của thời tiết, hạn chế tầm thông hớng, năng suất lao động không cao, và đặc biệt
là hạn chế khả năng ứng dụng các thành tựu của khoa học kỹ thuật.
3. Phơng pháp đo GPS động
Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật phơng pháp đo GPS động đã đợc áp
dụng voà công tác thành lập bản đồ địa hình trực tiếp bằng phơng pháp ngoài
trời .phơng pháp này cho phép xác định vị trí tơng đối của hàng loạt điểm với
các điểm đã biết, trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong 1 phút.
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
14
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Theo phơng pháp này thì phải cần ít nhất là hai máy thu (một máy đặt cố định
gọi là trạm Base còn một máy di động lần lợt đến các điểm đo cần xác định) và
một cạnh đã biết toạ độ (tại đó đặt trạm Base ). Viêc sử lý số liệu đợc thực hiện
hoàn toàn trong phòng với sự hỗ trợ của máy tính và các phần mềm chuyên
dụng nh GPSurvey
1.2.2. Phơng pháp đo vẽ bằng ảnh chụp
Bản chất của phong pháp đo ảnh là một phơng pháp đo gián tiếp thông qua
hình ảnh hoặc các nguồn tin thu nhận đợc của đối tợng đo. Nhiệm vụ của phơng
pháp đo ảnh là xác định trạng thái hình học của đối tợng đo bao gồm vị trí, hình
dáng, kích thớc và mối quan hệ tơng hỗ của các đối tợng đo. Phơng pháp đo ảnh
có hai quá trình cơ bản:
Quá trình thứ nhất: là quá trình thu nhận hình ảnh hoặc các thông tin ban
đầu của đối tợng đo, đợc thực hiện trong một thời điểm nhất định với nhiều ph-
ơng thức khác nhau. Quá trình này đợc thực hiện bằng phơng pháp chụp ảnh
quang học theo nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm hay phơng pháp quét ảnh
điện tử với hai phơng thức:
1.Chụp ảnh trên không; tức là thiết bị chụp ảnh đợc đặt trên các thiết bị trên
không nh: máy bay, vệ tinh nhân tạo hay trên các tàu vũ trụ con thoi. Hình ảnh
thu đợc là các ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh.

2.Chụp ảnh mặt đất; tức là thiết bị chụp ảnh đợc đặt trên mặt đất để chụp
Quá trình thứ hai; là quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tợng
đo từ các thông tin thu đợc có thể thực hiện bằng 3 phơng pháp cơ bản: phơng
pháp tơng tự, phơng pháp giải tích và phơng pháp số.
Phơng pháp đo ảnh đợc áp dụng cho những khu đo rộng lớn và có địa hình
phức tạp, bị chia cắt. Trong đo ảnh thờng đợc sử dụng 2 phơng pháp là: phơng
pháp đo vẽ phối hợp và phơng pháp đo ảnh lập thể .
1. Phơng pháp đo vẽ phối hợp
Đo vẽ phối hợp là phơng pháp thành lập bản đồ dựa trên hình ảnh của đối
tợng đo vẽ đợc chụp trên ảnh hàng không kết hợp với công tác điều vẽ và đo vẽ
bổ sung ngoài thực địa.
Phơng pháp đo vẽ phối hợp thờng đợc áp dụng cho vùng bằng phẳng có
độ chênh cao địa hình không lớn,nó đợc áp dụng để đo vẽ địa hình khi mà độ
chính xác đo độ cao của phơng pháp đo ảnh lập thể không đáp ứng đợc.
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
15
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Phơng pháp đo vẽ phối hợp đợc thực hiện theo quy trình công nghệ hình sau:



Hình 1.7. Quy trình thành lập bản đồ bằng phơng pháp đo vẽ phối hợp.
Khi tăng dày khống chế ảnh nếu thực hiện theo phơng pháp tam giác ảnh
không gian giải tích thì thực hiện theo nhánh 1 còn nếu thực hiện theo phơng
pháp ảnh không gian số thì theo nhánh 2.
2. Đo ảnh lập thể
Đo ảnh lập thể là phơng pháp có khả năng khái quát địa hình tốt nhất so với
tất cả các phơng pháp khác. Ngày nay nhờ có các thiết bị hiện đại và bằng các
phơng pháp xử lý ảnh số, phơng pháp này có thể thoả mãn độ chính xác thành

lập bản đồ tỷ lệ 1: 1000 và nhỏ hơn. Do đo vẽ trên mô hình nên phơng pháp lập
thể hầu nh hạn chế đợc đến mức tối đa ảnh hởng của thời tiết và địa hình. Đặc
biệt với bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ bé thì không có phơng pháp nào cho độ
chính xác cao hơn phơng pháp đo ảnh lập thể .
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
16
Phim ảnh hàng không
Tăng dày khống chế ảnh
Biên tập bản đồ
In bản đồ và lưu trữ
jftf
Quét ảnh
Đo nối khống
chế ảnh
2
1
Nắn ảnh
Tạo bình đồ ảnh
Điều vẽ và đo vẽ địa hình
ngoại nghệp
Số hoá nội dung địa vật
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Phơng pháp đo ảnh lập thể đợc thực hiện theo quy trình công nghệ sau:



Hình 1.8. Quy trình công nghệ đo ảnh bằng ảnh lập thể.
Đo vẽ nội dung địa vật thực chất là tiến hành vector hoá các yếu tố địa vật
trên mô hình lập thể trực tiếp trên màn hình vi tính bằng các phần mềm chuyên

dụng. Khi tăng dày khống chế ảnh không gian theo giải tích thì thực hiện theo
nhánh 1 còn khi tăng dày khống chế ảnh bằng TGAKG số thì theo nhánh 2.
Có thể nói phơng pháp này đợc áp dụng các thành tựu tiên tiến của khoa
học vào sản xuất để giải phóng con ngời khỏi lao động vất vả đồng thời nâng
cao năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm.
ở nớc ta trong những năm gần đây công nghệ ảnh số đã và đang đợc
nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất. Đó là phơng pháp thành lập bản đồ địa
hình mới nhất hiên nay. Với sự phát triển của công nghệ tin học và máy tính
toàn bộ quá trình tăng dày khống chế ảnh, đo ảnh trên máy toàn năng đợc thay
thế bằng công tác đo vẽ ảnh số. Tuy nhiên phơng pháp còn có những nhợc điểm
nhất định; cho độ chính xác không cao lắm do chịu ảnh hởng của nhiều nguồn
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
17
Điều vẽ và
đo vẽ bổ
sung
Phim ảnh hàng không
Tăng dày khống chế ảnh
Xây dựng mô hình lập thể
Đo vẽ địa vật
Biên tập bản đồ
In bản đồ và lưu trữ
Đo nối khống
chế ảnh
Tạo mô
hình số độ
cao
Nội suy đư
ờng bình

độ
Quét ảnh
1
2
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
sai số.
1.2.3. Thành lập bản đồ bằng phơng pháp biên tập từ bản đồ tỷ lệ lớn hơn
Thực chất của phơng pháp là số hoá bản đồ giấy có sẵn đợc quét bằng máy
quét ảnh. Bản đồ sau khi quét có dữ liệu dạng raster sau đó sử dụng chơng trình
IrasC trong bộ phần mềm Microsation để nắn ảnh theo các mấu khung đã chọn
trớc tỷ lệ. Sau đó tiến hành vector hoá các đối tợng ảnh dới dạng line, polyline,
circle,
Trong quá trình số hoá, biên tập bản đồ phải đặc biệt chú ý tới tổng quát hoá
và khái quát hoá các nội dung thể hiện chi tiết trên bản đồ tỷ lệ lớn.
Việc biên tập bản đồ từ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn thờng đợc sử dụng để làm
mới bản đồ: thành lập các bản đồ tỷ lệ trung bình, tỷ lệ bé; thành lập các loại
bản đồ chuyên đề.
Độ chính xác của bản đồ cần thành lập phụ thuộc vào độ chính xác của
bản đồ tài liệu và phơng pháp chuyển vẽ.
Phơng pháp này có u điểm là thành lập bản đồ bằng phơng pháp trong
phòng với thời gian ngắn và rẻ tiền.
Một nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp thành lập bản đồ này là cho độ
chính xác thành lập bản đồ thấp, do có nhiều nguồn sai số chính vì vậy giá trị sử
dụng phần lớn chỉ mang tính biểu thị.

Chơng 2. Cơ sở lý thuyết và công nghệ thành lập BĐĐH
bằng phơng pháp đo ảnh số
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
18

Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
2.1.Cơ sở lý thuyết đo ảnh số
2.1.1.Khái niệm về ảnh số
ảnh số là t liệu ảnh đợc mã hoá theo các thông tin bức xạ của các đối tợng
chụp ảnh. ảnh số bao gồm thông tin về vị trí của điểm ảnh và độ xám của đối t-
ợng, quá trình tạo ra ảnh số đợc gọi là quá trình số hoá ảnh, quá trình số hoá
ảnh bao gồm: rời rạc hoá vị trí điểm ảnh và rời rạc hoá giá trị độ xám ảnh.
ảnh số đợc tạo bởi mảng hai chiều của các phần tử ảnh có cùng kích thớc
đợc gọi là pixel. Mỗi pixel đợc xác định bởi toạ độ hàng (i), cột(j) và giá trị độ
xám(D). Tất cả các điểm trên một pixel có cùng một giá trị toạ độ. Toạ độ hàng
và cột của mỗi pixel đều là số nguyên. Còn giá trị độ xám của mỗi pixel nằm
trong thang độ xám từ 0 đến (2
n
- 1) mức với n là số bit. Với ảnh chụp đen
trắng hiện nay thì phổ biến nhất là ảnh số 8 bit (8 bit = 1 byte) với thang độ
xám từ 0 đến 2
8
- 1 = 255. ảnh màu thờng lu trữ trên 3 băng màu có băng: đỏ -
lục - lam, và mỗi băng có 256 mức xám.
Toạ độ số hoá của một điểm ảnh bất kỳ đợc xác định bởi công thức:




+=
+=
y
x
j. y y
i. x x

(2.1)
Trong đó:
x,y là toạ độ của pixel.
i,j là thứ tự hàng cột của pixel đó.
i = 0,1,2 M
j = 0,1,2 N
M,N là các số nguyên.
x,y là bớc nhảy số hoá ( kích thớc của pixel ).
Khi lấy x = y thì pixel có dạng hình vuông và Hệ toạ độ của pixel sẽ
lấy gốc ở điểm trên bên trái của tấm ảnh. (Hình 2.1)
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
19
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Hình 2.1. Hệ toạ độ mặt phẳng ảnh và Hệ toạ độ pixel
Kích thớc pixel càng nhỏ lợng thông tin càng lớn, độ phân giải càng cao làm
cho kích thớc của file ảnh càng lớn.
Giá trị độ xám D đợc biểu diễn dới dạng ma trận độ xám D(m,n).
Giá trị D[m,n] biểu diễn cờng độ sáng đợc mã hóa của mỗi điểm ảnh (x,y).
Giá trị đó còn đợc gọi là mức xám (grey level). Vậy D[m,n] có giá trị rời rạc và
để tiện xử lý, ta lấy giá trị của D[m,n] là nguyên: D[m,n]

{0, 1, 2, L-1}; với
L là mức xám tối đa sử dụng dể biểu diễn độ xám.
Mã hóa hiện nay đang đợc sử dung nhiều nhất và phổ thông nhất trong công
nghệ đo ảnh số là 256 mức. Do vậy với 256 mức độ xám, thì mỗi pixel của ảnh
số đợc mã hóa bằng 8 bit.
Khi một ảnh tơng tự đã đợc quét - đợc số hóa là nó đã đợc biểu diễn bằng
một mảng hai chiều có m hàng và n cột với m*n pixel. Mỗi pixel có một trong
256 mức xám. Ma trận độ xám của các pixel D(m,n) có dạng:

nm,m,2m,1
n2,2,22,1
n1,1,21,1
...DDD
...
...DDD
...DDD
; ( 2.2 )
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
o
x
(cột)
(hàng)
0

20
y
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Trong (2.2) mỗi pixel có gái trị độ xám là D và có vị trí là các chỉ số hàng
và cột. Số hàng đợc tính từ 1 đến m và số cột đợc tính từ 1 đến n.
Độ lớn (dung lợng) của một file ảnh quét (cha nén) có thể đợc tính theo
công thức:
Dung lợng File (bytes) =


i
P
8bit
bit/pixel
; ( 2 .3 )
Với P
i
- tổng số pixel của ảnh số (bằng m*n);
Thí dụ khi quét một ảnh hàng không đen trắng có kích thớc
230*230mm với độ phân giải quét ảnh 15àm, ta có:
- Số pixel trên một dòng quét là 15 333 ; 1 pixel = 8 bit = 1 byte. Nh vậy
dung lợng của file ảnh số là: 15 333*15 333 =235.100.889 bytes = 235MB.
Nếu quét một ảnh màu có kích thớc tơng tự, ta có độ lớn của file ảnh số
sẽ là 235*3 = 705 MB.
Đối với ảnh vệ tinh dạng số thì mỗi phần tử ảnh của pixel thể hiện một khu
vực bề mặt trái đất. Giá trị độ xám của pixel đợc tính bằng trị trung bình của độ
phản xạ phổ của toàn bộ khu vực nằm trong phạm vi của pixel.
2.1.2. Các tính chất cơ bản của ảnh số:
1 .Lợng tử hoá ảnh:
Lợng tử hoá ảnh là bớc chuyển từ thông tin liên tục sang thông tin rời rạc

của ảnh hay còn gọi là quá trình số hoá ảnh. Sau khi lợng tử hoá ảnh thu đợc
ảnh rời rạc về không gian và về tín hiệu bức xạ.
Quá trình lợng tử hoá bao gồm 2 bớc:
- Rời rạc hoá về mặt không gian, bớc này tạo ra tấm ảnh bao gồm các phần
tử ảnh (pixel). Kích thớc của pixel gọi là độ phân giải của ảnh, quá trình này đ-
ợc thực hiện thông qua bộ cảm biến quét ảnh CCD ( Change Couple Device).
- Rời rạc hoá về bức xạ: đây là quá trình chia tấm ảnh thành các phần, mỗi
phần sẽ đợc gán cho một giá trị độ xám.
Trên thực tế ngời ta tiến hành rời rạc hoá về mặt không gian sau đó gán giá trị
độ xám cho pixel luôn .nh vậy mỗi pixel có một giá trị độ xám duy nhất.
Có ba phơng pháp gán thơng sử dụng đó là : phơng pháp ngời láng giềng
gần nhất, phơng pháp nội suy hàm song tuyến và phơng pháp xoắn bậc ba.
2 . Giá trị xám:
a. Biểu đồ cột giá trị độ xám hay lợc đồ xám của ảnh :
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
21
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
Giá trị xám của một ảnh đợc biểu diễn bằng biểu đồ cột giá trị độ xám hay
gọi là lợc đồ xám ( Histogram ) .Lợc đồ xám cung cấp tần suất xuất hiện của
mỗi mức độ xám.

Hình 2.2.Lợc đồ xám của một ảnh
Lợc đồ xám đợc biểu diễn trong một hệ toạ độ vuông góc ,trong đó trục
hoành biểu diễn mức xám từ 0 đến N ( N là số mức xám cần xét ), trục tung
biểu diễn số điểm ảnh có cùng mức xám.
Lợc đồ xám là một phơng tiện trợ giúp trong kỹ thuật phân tích ảnh theo
phơng pháp thống kê. Dựa vào lợc đồ xám của ảnh ta có thể suy ra các tính chất
quan trọng của ảnh, nh giá trị xám trung bình hoặc độ tản mạn của giá trị xám.
Mục đích của biểu đồ cột giá trị độ xám là :

- Cung cấp tần suất xuất hiện biểu đồ cột giá trị độ xám .
- Giúp nâng cao khả năng nâng cao chật lợng ảnh số.
b. Ma trận chuyển tiếp các giá trị xám
Ma trận chuyển tiếp các giá trị xám là một công cụ hỗ trợ để có thể có đ-
ợc những nhận xét về cấu trúc của một ảnh. Do đó cần phải tính toán xác định
mối quan hệ về giá trị xám giữa hai điểm ảnh trên một khoảng cách cho trớc.
2.2. Tổng quan về các Hệ thống đo vẽ ảnh số
Sự phát triển nhảy vọt của công nghệ tin học với tốc độ xử lý của máy tính
cá nhân ngày càng đợc cải thiện, đã tác động mạnh mẽ đến công nghệ đo ảnh
số. Xu thế phát triển của hệ thống thiết bị đo ảnh số đang chuyển dịch dần từ
những máy tính trạm (WorkStation) to lớn cồng kềnh sang máy tính cá nhân
(PC) đơn giản và phổ cập. Năm 1999 Cục Bản đồ quận sự đã nhập các hệ thống
phần mềm đo và ảnh số Photomod (Nga) và 3D-Mapper (úc)làm việc trên các
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
22
H(g)
N
0
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
PC thông thờng.
Hệ thống đo ảnh số đợc mô tả nh sau:
Hình 2.3. Hệ thống đo ảnh số.
ảnh tơng tự đợc số hóa qua quá trình quét ảnh trên các máy quét
(PhotoScanner) có độ phân giải cao. Sau đó ảnh số đợc đa vào máy tính (Trạm
đo ảnh số) cùng với các số liệu trắc gốc, nh tọa độ độ cao của các điểm khống
chế ảnh ngoại nghiệp, các số liệu đo đợc trong quá trình bay chụp ảnh ...Trạm
đo ảnh số có khả năng thực hiện các chức năng của các công đoạn đo vẽ ảnh
bằng các hệ thống thiết bị phần cứng và phần mềm tơng ứng.
Sản phẩm nhận đợc từ quá trình xử lý ảnh rất đa dạng, phụ thuộc vào yêu

cầu của ngời sử dụng; có thể là bản đồ số, bản đồ giấy, ảnh nắn hay bình đồ trực
ảnh, mô hình số địa hình - DTM, mô hình số độ cao - DEM...; có thể đợc ghi ra
đĩa CD-ROM để lu trữ; cũng có thể đợc hiển thị trên màn hình để quan sát. Mọi
thông tin về bề mặt địa hình có thể kiết xuất sang các hệ thống thông tin địa lý -
GIS, hay hệ thông tin đất đai - LIS nhằm kết hợp với các nguồn thông tin khác
nhau để lu trữ, quản lý, phân tích và khai thác một cách có hiệu quả nhất phục
vụ cho nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân và quốc phòng.
Việc ứng dụng công nghệ đo ảnh số trong sản xuất đã đem lại hiệu suất
lao động và hiệu quả kinh tế cao; giảm cờng độ lao động nặng nhọc đơn điệu
của tác nghiệp viên, nâng cao độ chính xác của thành quả; đồng thời quy trình
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
ảnh tương tự
(hàng không, mặt
đất)
Máy quét
(PhotoScanner)
Số liệu gốc
(số liệu trắc địa)
ảnh số (chụp từ các
máy chụp ảnh số,
ảnh vệ tinh)
trạm đo
ảnh số
Cung cấp thông tin
cho GIS/LIS
Thiết bị ghi, in
(Bản đồ giấy, bản đồ
số...)
23

Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
sản xuất còn cho ra các sản phẩm đa dạng và hoàn hảo hơn nhiều so với các
công nghệ đo ảnh truyền thống trớc đây.
ở Việt Nam hiện nay, công nghệ đo ảnh số đang ở giai đoạn bắt đầu ứng
dụng và đang dần chứng tỏ đợc u thế hiện đại của nó trong thực tế sản xuất. Nh-
ng do thiết bị quá đắt, mặt khác khả năng khai thác công nghệ mới còn kém
hiệu quả. Chính vì vậy, vấn đề cần đợc quan tâm hiện nay là khẩn trơng đào tạo
các cán bộ kỹ thuật có thể khai thác có hiệu quả các thiết bị và công nghệ mới;
đổi mới quy trình, ứng dụng vào thực tiễn sản xuất những thành tựu mới nhất,
tiên tiến nhất phù hợp với xu thế phát triển của thế giới.
2.3. Cấu trúc của hệ thống xử lý ảnh số
Để thực hiện đợc các chức năng đo vẽ ảnh, hệ thống đo vẽ ảnh số gồm
các thiết bị sau:
- Máy quét ảnh (PhotoScanner);
- Trạm đo ảnh số (ImageStation);
- Máy in (Ploter).
Các thiết bị trên liên kết với nhau tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh.
2.3.1. Máy quét ảnh (PhotoScanner)
Trong công nghệ xử lý ảnh số, máy quét ảnh là thiết bị quan trọng, đảm
nhiệm thông tin đầu vào nhằm biến đổi ảnh tơng tự thành dạng ảnh số hoàn toàn tự
động. Đây chính là khâu quan trọng và cần thiết nhất, độ chính xác của quá trình
quét ảnh quyết định tới độ chính xác của tất cả các công đoạn xử lý ảnh tiếp theo.
Máy quét ảnh là thiết bị đầu vào thực hiện chức năng biến đổi ảnh tơng
tự (ảnh của đối tợng đợc ghi nhận trên bề mặt của các vật liệu cảm quang) thành
ảnh số.
Máy quét ảnh là nền tảng của các kĩ thuật xử lý ảnh số đợc nhiều hãng nh
Optronics (USA), Scitex (Israel), Syscan (Nauy), Laserscan (Anh).... Trong đó có 2
hãng nổi tiếng nhất trên thế giới là Helava - Leica (Mỹ - Thuỵ Sỹ) và Carl Zeiss
(Đức) sản xuất.
Với tiến bộ của các thiết bị ghi hình CCD, và nhờ có tính ổn định cao về

hình học, nên các máy quét ảnh dùng CCD đợc ứng dụng phổ biến.
Hiện nay, ở các cơ sở sản xuất ở nớc ta sử dụng các máy quét SKAI và
PSI, với các đặc trng kĩ thuật nh sau:
- Máy quét SKAI:
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
24
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn đo ảnh và viễn thám
+ Độ chính xác hình học của máy là 2 àm;
+ Độ phân giải quét ảnh có các bậc: 7, 14, 21, 28, 56, 112 và 224 àm ;
+ Kích thớc phim lớn nhất có thể quét đợc là: 250x250mm;
+ Có thể quét phim đen trắng, phim cuộn, phim tấm; phim âm, phim dơng.
Máy quét SKAI đợc điều khiển bằng phần mềm quét phim Photodis - SC
cài đặt trong máy tính Silicon Graphic trên hệ điều hành Unix-Iris.
- Máy quét PSI:
+ Độ chính xác hình học của máy là 2 àm ;
+ Độ phân giải quét ảnh có các bậc: 7.5, 15, 22.5, 30, 60, và 120 àm;
+ Kích thớc phim lớn nhất có thể quét đợc là: 250x250mm;
+ Có thể quét phim âm, dơng bản, ảnh đen trắng, màu.
Máy quét PSI đợc điều khiển bằng phần mềm đợc cài đặt trong máy tính
trên hệ điều hành Window. Với cả hai dạng máy quét nêu ở trên, sự chuyển
động đợc điều khiển và điều chỉnh bằng các hệ thống môtơ chính và phụ. Các
thiết bị này nhận các thông tin từ các tiêu chuẩn cố định - các mã chuyển động
thẳng và quay với các tính toán rất nhỏ và chính xác, cỡ 1àm. Thông qua đó các
sai số do hạn chế về cấu tạo cơ học của hệ thống mô tơ đều đợc kiểm tra trong
các quá trình chuyển động.
2.3.2.Trạm đo ảnh số - DPWS (Digital Photogrammetric WorkStation)
Trạm đo ảnh số có chức năng xử lý các thông tin đa vào nh ảnh số, các số
liệu trắc địa gốc, các số liệu đo trong quá trình bay chụp ảnh ..., cũng nh chức
năng điều khiển các thiết bị đầu vào, đầu ra của toàn bộ hệ thống. Trạm đo ảnh

số phải là máy tính cỡ lớn, máy PC có cấu hình mạnh hay các WorkStation có
bộ nhớ lớn mà tốc độ xử lý nhanh.
Sơ đồ của trạm đo ảnh số có thể mô tả tổng quát nh sau:
Sinh viên: Vũ Văn Cờng Lớp Trắc địa A
K48
Màn hình lập thể
độ phân giải cao
cao
-Bộ xử lý trung
tâm (CPU)
- Bộ xử lý đồ họa
-Băng từ R/W
- Đĩa quang, CD-ROM
- Đĩa mềm
Thiết bị điều khiển ngoại vi
-Bàn phím
- Chuột
-Hệ thống nhìn lập thể
25