Đề tài “ thành lập bản đồ địa hình tỷ 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 được ra đời thay thế cho những công cụ lạc hậu. Tất cả nhằm
phục vụ con người, giải phóng con người 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 đà tìm tòi và cho ra đời những
phương pháp ,những máy móc thiết bị mới hiện đại nhằm phục vụ cho công
tác đo đạc được hiệu quả hơn , qua đó giải phóng cho con người 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 như thế.
Việc sử dụng ảnh hàng không trong thành lập bản đồ nói chung và bản
đồ địa hình nói riêng đà trở nên khá phổ biến, đồng thời đà phần nào đáp ứng
được nhu cầu thành lập bản đồ của xà hội. Nhưng trong công tác đoán đọc
điều vẽ trong phòng việc xác định các đối tượng trên ảnh hàng không thì chưa
được 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 tư liệu trắc địa bản đồ không có,
hoặc có nhưng 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 tư
liệu ảnh vệ tinh là một hướng đi phù hợp.
Xuất phát từ những ý tưởng trên tôi đà thực hiện đồ án này với tên đề tài:
Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 bằng công nghệ đo ảnh sè cã
sư dơng t­ liƯu ¶nh vƯ tinh “
Néi dung chính của đề tài này được trình bày trong bốn chương:
Chương 1.Bản đồ địa hình và các phương pháp thành lập
bản đồ địa hình.

Chương 2. Cơ sở lý thuyết và công nghệ thành lập bản đồ địa hình
bằng phương pháp đo ảnh số.
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-1-

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Chương 3. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000
bằng phương pháp đo ảnh số có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh.
Chương 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 đà nhận được 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 - người đà hướng dẫn, chỉ bảo tận tình em trong suốt thời gian thực
hiện đồ án.
Mặc dù đà có nhiều cố gắng nhưng 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 được 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 Cường

Sinh viên: Vũ Văn Cường

-2-

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Chương 1. Bản đồ và các phương 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 được ký hiệu hoá thể hiện
các yếu tố đặc điểm một cách có chọn lọc. Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ và được
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 người mà mắt ta có thể cảm nhận được.
Trên bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ, các đối tượng có trên bề mặt đất được
chọn lọc biểu diễn, các đối tượng này chứa đựng lượng thông tin và nó phụ
thuộc vào không gian, thời gian và mục đích sử dụng:
- Tính không gian xác định khu vực được 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 ®o vÏ.
- Mơc ®Ých sư dơng chi phèi néi dung và độ chính xác thành lập bản đồ.
* Mục đích sử dụng của BĐĐH
Bản đồ địa hình có vai trò rÊt quan träng trong khoa häc vµ trong thùc tiƠn
bao gồm: trong xây dựng công nghiệp, dân dụng, năng lượng, 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 : thường được sử dụng để thiết kế mặt bằng xây dựng
các công trình xây dựng, các thành phố, các điểm dân cư, 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 lượng 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 nhưỡng, thực vật, thiết kế các công trình thuỷ nông, dùng
để chọn tuyến đường giao thông, để khảo sát các phương án xây dựng thành
phố
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-3-

Lớp Trắc địa A – K48


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 đường sắt, đường 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 được tính nhất quán.
1. Cơ sở trắc địa
Cơ sở trắc địa của bản đồ được đặc trưng bởi Elipxoid trái đất và hệ
thống mạng lưới khống chế trắc địa.
* Hiện nay các bản đồ địa hình Việt Nam được thành lập trong hệ quy
chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN 2000 với các thông số như sau:
- Elipxoid quy chiếu quốc gia là Elipxoid WGS-84.
- Vị trí Elipxoid quy chiếu quốc gia là Elipxoid WGS-84 toàn cầu được
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 được lấy tại Hòn dấu Hải Phòng.
* Hệ thống mạng lưới khống chế trắc địa:
Hệ thống mạng lưới khống chế trắc địa: Là hệ thống các điểm được chọn
và đánh dấu mốc vững chắc trên mặt đất, chúng liên kết với nhau tạo thành
các mạng lưới. Mạng lưới khống chế trắc địa được xây dựng theo nguyên tắc
từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp.
Mạng lưới khống chế trắc địa nhà nước của Việt Nam cả về mặt phẳng
và độ cao đều được xây dựng theo 4 hạng tuần tự là hạng I, hạng II, hạng III
và hạng IV. Lưới hạng I phủ trùm quốc gia, lưới hạng II được chêm vào lưới
hạng I, sau đó được chêm dày thêm bằng lưới hạng III và hạng IV.
Tuỳ vào yêu cầu của công việc mà lập thêm các lưới khống chế cấp
thấp hơn như: lưới giải tích, lưới đường chuyền hoặc lưới khống chế đo
vẽ.Nhưng các lưới này phải đo nối với lưới khống chế nhà nước.
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 được biểu thị đồng dạng trên
quả dịa cầu, để nghiên cứu bề mặt traí đất một cách chi tiết chúng ta bắt buộc
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-4-

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

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 phương pháp toán học.
Tuỳ thuộc vào tính chất biểu diễn hoặc mặt phẳng phụ trợ ta có các
phép chiếu khác nhau như: phép chiếu ®ång gãc, ®ång diÖn tÝch, phÐp chiÕu tù
do, phÐp chiÕu giữ độ dài theo một hướng nhất định, chiếu hình nón, chiếu
hình trụ giả, hình nón giả và chiếu phương 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 lưới trắc địa cũng như tính toán lưới 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 60 và đánh số thứ
tự từ tây sang đông tính từ kinh tuyến gốc đi qua đài thiên văn Grennwich

.Mỗi múi được chia thành hai phần ®èi xøng nhau qua kinh tun trơc
DiƯn tÝch cđa mói 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 được xây dựng
trên mặt phẳng múi 60 của phép chiếu Gauss-Kruger. Trong đó nhận hình
chiếu của kinh tuyến gốc làm trục X còn nhận Xích đạo làm trơc.
Nh­ vËy ; nÕu tÝnh tõ ®iĨm gèc vỊ phÝa Bắc X mang dấu dương, về phía
nam mang dấu âm, còn Y về phía đông mang dấu dương về phía tây mang dấu
âm
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-5-

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Để tính toán tránh trị số Y âm người ta quy ước điểm gốc có toạ độ xo=0
và y0=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 ®ã ta sư dơng
c«ng thøc sau:
n = 60n - 30 ( 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 dường 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 mo trên kinh tuyến trục là mo=0,9996 với múi 60 vµ
mo=0.9999 víi mói 30 .
Trong phÐp chiÕu UTM cã hai đường chuẩn có giá trị mo=1 .Hai đường
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-6-

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

này đối xứng nhau qua kinh tuyến trục và cắt xích đạo tại những điểm cách
kinh tuyến giữa một khoảng . 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 đường thẳng vuông góc với nhau và được chọn làm hệ trục toạ độ. Đặc
điểm của hệ toạ độ này được 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 lưới chiếu UTM được
tính thong qua toạ độ phẳng của lưới chiếu gauss-Kruger theo công thức sau:
XUTM = K0.XG
(1.2)
YUTM = K0.(YG - 500.000) 500.000
(1.3)
UTM = G
(1.4)
Trong ®ã:
K0 = 0.9996 cho mói 60
K0 = 0.9999 cho mói 30
(XUTM, YUTM ) là toạ độ phẳng của lưới chiếu UTM.
(XG, YG) là toạ độ phẳng của lưới chiếu Gauss - Kruger.
UTM và 0 là góc lệch kinh tuyến tương øng cđa l­íi chiÕu UTM
vµ l­íi chiÕu Gauss - Kruger.
3.Tû 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 được chỉ rõ trên bản đồ có ba phương
pháp thể hiện tỷ lệ.
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-7-

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

- 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 được viết dạng 1:10 000 hoặc 1/10 000.
- Tỷ lệ chữ nêu rõ một đơn vị trên bản đồ tương ứng với độ dài là bao nhiêu
đó ngoài thực địa.
- Thước tỷ lệ: là hình vẽ có thể dùng nó để đo tên bản đồ. Thước tỷ lệ là
thẳng hay xiên cho phép đo độ chính xác cao hơn.
Về hệ thống tỷ lệ bản đồ ở nước 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 lưới
Khung bản ®å bao gåm khung trong vµ khung ngoµi, khung trong giới
hạn diện tích đo vẽ khung ngoài dùng để trang trí.
Lưới trên bản đô có 2 loại lưới tọa độ địa lý hoặc lưới toạ độ vuông góc
.trên bản đồ địa hình thường sử dụng lưới toạ độ vuông góc.
5. Hệ thống kí hiệu quy ước
Là toàn bộ những ghi chú quy ước dung trên bản đồ một tỷ lệ nhất định
của ý nghĩa nội dung và đặc tính sử dụng, hệ thống ký hiệu quy ước phải tuân
theo quy phạm của nhà nước.
Ký hiệu bản đồ là những hình vẽ được quy ước chung để biểu diễn cho
những địa vật về mặt chất lượng cũng như số lượng.
Trên bản đồ địa hình, khu vực được biểu diễn bằng một hệ thống ký
hiệu quy ước 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 thường được biểu
diễn bằng những ký hiệu có những nét giống nhau. Màu sắc, kích thước và đặc
điểm trình bày kí hiệu cũng có một ý nghĩa nhất định.
Trong bản đồ học, người ta phân ký hiệu ra làm ba loại là ký hiệu theo
tû lƯ, ký hiƯu phi tû lƯ vµ ký hiƯu nửa tỷ lệ.
- Ký hiệu theo tỷ lệ là những ký hiệu được sử dụng để biểu diễn những
đối tượng cã kÝch th­íc lín.
- Ký hiƯu phi tû lƯ lµ những ký hiệu được sử dụng để biểu diễn những địa

vật có kích thước quá bé, không thể biểu diễn các đường nét của chúng theo tỷ lệ
bản đồ. Đó là những biểu tượng hình học nhỏ hay những hình vẽ đơn giản của
những đối tượng mà chúng tượng trưng. Một điểm nào đó trên hình vẽ sẽ được gắn
toạ ®é ®Ĩ chØ ®óng vÞ trÝ thùc cđa ®Þa vËt ấy ngoài thực địa.
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-8-

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

- Ký hiệu nửa tỷ lệ dùng để biểu thị những đối tượng chạy dài như sông,
suối, đường, ranh giới. Ký hiệu nửa tỷ lệ là loại ký hiệu chỉ giữ được tỷ lệ theo
chiều dài đối tượng. Chiều rộng của nó thường được 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 cư, các chữ số độ cao, số dân, các chỉ số của rừng
các chữ ghi này được 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 được coi là một loại ký hiệu. Để có được trữ lượng
thông tin lớn, chữ ghi trên bản đồ được 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 đường phố sẽ ghi theo hướng đường 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 được ký hiệu theo hệ thống nhất định dưới 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
thước =20 và =30 được 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 được ký hiệu là A, B ,C và D .
Từ mảnh 1:50 000 chia thành 4 mảnh 1:25000 có kích thước =5 và
=730 và được ký hiệu là a, b, c và d .
Từ mảnh 1:25000 được chia làm 4 mảnh 1:10000 thước là =230 và
=345 và được kí hiệu là 1, 2 ,3 và 4 .
Từ mảnh 1:10000 chia làm 384 mảnh 1:5000 có kích thước là =115
và =115 và được 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 tượng được biểu thị. Bằng bản đồ ng­êi sư
dơng cã thĨ t×m ra quy lt cđa sù phân bố các đối tượng và hiên tuợng trên bề
mặt trái đất.
- Tính đo được: đây là một tính chất quan trọng của bản đồ .Tính chất
Sinh viên: Vũ Văn Cường

-9-

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

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 ước
người sử dụng bản đồ có khả năng xác định được rất nhiều các trị số khác
nhau như: toạ độ, biên độ, khoảng cách, diện tích, thể tích, phương hướng và
nhiều trị số khác.
- Tính thông tin: đó là khả năng lưu trữ và truyền đạt cho người sử dụng
những tin tức khác nhau về các đối tượng và các hiện tượng.
1.1.4. Nội dung của Bản đồ địa hình
1. Cơ sở toán học
Địa vật định hướng là những đối tượng cho phép ta xác định vị trí nhanh
chóng và chính xác trên bản đồ thường được biểu thị bằng các đối tượng phi tỷ
lệ trên thực tế là những địa vật dễ nhận biết hoặc nhô cao so với mặt đất.
Các điểm thuộc lưới khống chế cơ sở được biểu thị với mức độ chi tiết và
độ chính xác phụ thuộc vào tỷ lệ cũng như 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 được biểu thị lên bản đồ.
Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 đến 1/100.000 biểu thị các điểm của mạng
lưới trắc địa Nhà nước hạng I, II, III và IV, các điểm đường chuyền và các
điểm thuỷ chuẩn.
2. Các điểm dân cư và các đối tượng kinh tế, văn hoá xà hội
Các điểm dân cư 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
cư được đặc trưng bởi kiểu cư trú, số người và ý nghĩa hành chính - chính trị
của nó. Khi thể hiện các điểm dân cư trên bản đồ phải giữ được đặc trưng về
quy hoạch, cấu trúc.
Trên các bản đồ tỷ lệ lớn thì sự biểu thị các điểm dân cư càng tỉ mỉ, phạm vi dân cư
phải biểu thị khép kín bằng các ký hiệu tương ứng, nhà trong vùng dân cư 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, xà hội, văn hoá
của chúng như nhà máy, trụ sở uỷ ban, bưu điện

3. Thuỷ hệ và các công trình liên quan
Các yếu tố thuỷ hệ được biểu thị tỉ mỉ, trên bản đồ địa hình biểu thị các
đường bờ biển, bờ hồ, sông, ngòi, mương, kênh, rạch,Các đường bờ nước
được thể hiện trên bản đồ theo đúng đặc điểm của từng kiểu đường bờ. Đồng
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 10 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

thời còn phải thể hiện các thiết bị phụ thuộc thuỷ hệ như các bến cảng, trạm
thuỷ điện, đập
Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ còn được bổ sung bằng các đặc trưng chất
lượng như độ mặn của nước, độ sâu và rộng của sông, tốc độ dòng chảy
4. Mạng lưới đường giao thông
Trên các bản đồ địa hình mạng lưới đường được thể hiện tỉ mỉ về khả
năng giao thông và trạng thái của đường. Mạng lưới đường được thể hiện chi
tiết hoặc khái lược và tuỳ thuộc vào tỷ lệ của bản đồ, cần phải phản ánh đúng
mật độ của lưới đường, hướng và vị trí của các con đường, chất lượng của
chúng.Khi lựa chọn phải xét đến ý nghĩa của đường. Phải biểu thị những con
đường đảm bảo mối liên hệ giữa các điểm dân cư 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 đường như : đường
sắt, đường ô tô, đường rải nhựa, đường đất lớn-nhỏ, đường mòn, chú ý biểu thị
vị trí hạ hoặc nâng cấp đường, biển chỉ đường, cầu cống, cột cây số

5. Lớp phủ thực vật - th nhng
Trên các bản đồ địa hình biểu thị các loại rừng, vườn cây, đồn điền,
ruộng, đồng cỏ, tài nguyên, cát, đất mặn, đầm lầy Ranh giới các khu thực
phủ và của các loại đất được biểu thị bằng các đường nét đứt hoặc dÃy các dấu
chấm, ở diện tích bên trong đường viền thì vẽ các ký hiệu quy ước đặc trưng
cho từng loại thực vật hoặc đất. Ranh giới của các loại thực vật và đất cần
được thể hiện chính xác về phương diện đồ hoạ, thể hiện rõ ràng những chỗ
ngoặt có ý nghĩa định hướng.
6. Ranh giới
Bản đồ địa hình khi thể hiện ranh giới, địa giới hành chính thì ngoài
đường biên giới quốc gia còn thể hiện đầy đủ địa giới hành chính của các cấp.
Các đường 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 nước. Các mốc địa giới khi
đo vẽ phải xác định chính xác và vẽ đúng vị trí. Đường ranh giới hành chính
cấp cao được thay thế cho đường ranh giới hành chính cấp thấp và được khép
kín.
Ranh giới thực vật và các địa vật khác được phân ra làm hai loại, loại
chính xác và loại không chính xác thể hiện bằng ký hiệu tương ứng.
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 11 -

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Các đường 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 được biểu thị bằng các đường bình độ v
các điểm độ cao. Ngoài đường 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 như đèo hố, gò, vách sụt, vách đá, bÃi đá, ngọn đá. Như vậy bằng việc sử
dụng các ký hiệu mô tả được các kiểu địa hình khác nhau như : 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
trưòng hợp địa hình có đột biến như 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 phương của điểm khống chế mặt phẳng ảnh so với điểm
khống chế nhà nước gần nhất không vượt 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 vượt 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 tương hỗ giữa các địa vật cố
định, quan trọng không được 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 vượt 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 Cường

- 12 -

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

1.2. Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình
Từ tính chất đa dạng của các thể loại bản đồ mà việc phân loại các
phương pháp thành lập bản đồ phải mang tính tổng quát cao. Dưới đây là mô
hình các phương pháp thành lập bản đồ thông dụng nhất.
Các Phương pháp thành lập bản đồ

Đo vẽ bằng ảnh chụp

Đo vẽ trực tiếp ngoài
thực địa

Phương
pháp
bàn
đạc

Phương
pháp
toàn
đạc

Phương

pháp đo
GPS
động

Phương
pháp Đo
ảnh đơn

Biên tập từ bản đồ
tỷ lệ lớn

Phương
pháp
Đo ảnh
lập thể

Phương
Phương
Phương
Phương
pháp
pháp
pháp
pháp
phối
phối
đo ảnh
đo ảnh
hợp
Hợp

tương
giải
trên
ảnh nắn
tự
tích
nền ảnh
và
nắn
kỹ thuật
số hoá
quang
cơ
Hình 1.5.Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình.

Phương
pháp đo
ảnh số

1.2.1.Phương pháp đo vẽ trực tiếp
1 . Phương pháp bàn đạc
Đo vẽ bản đồ bằng phương 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
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 13 -

Lớp Trắc địa A – K48

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

và can vẽ. Do đo vẽ ngay ngoài thực địa nên bản vẽ mô tả được đầy đủ dáng
địa hình, địa vật của khu vực. Nhưng phương pháp bàn đạc cho năng suất lao
động thấp, chính vì vậy phương pháp này hiện nay không còn được sử dụng
trong sản xuất.
2. Phương 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 được tiến hành từ các trạm đo,các trị số đo
được ghi vào sổ đo hoặc được lưu trong bộ nhớ của máy như máy Set
2a,2b,2c,Nikon ,TC,TCR hay Topconvà vẽ sơ hoạ hình 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 phương pháp truyền thống và được 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 ưu điểm đó thì phương pháp còn tồn tại
những nhược điểm nhất định như: thời gian làm việc ngoài trời kéo dài, chịu
ảnh hưởng lớn của thời tiết, hạn chế tầm thông hướng, 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. Phương pháp đo GPS ®éng
Víi sù tiÕn bé cđa khoa häc kü tht phương pháp đo GPS động đà được
áp dụng voà công tác thành lập bản đồ địa hình trực tiếp bằng phương pháp
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 14 -

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

ngoài trời .phương pháp này cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt
điểm với các điểm đà biết, trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong
1 phút. Theo phương 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 lượt đến các điểm đo cần
xác định) và một cạnh đà biết toạ độ (tại đó đặt trạm Base ). Viêc sử lý số liệu
được thực hiện hoàn toàn trong phòng với sự hỗ trợ của máy tính và các phần
mềm chuyên dụng như GPSurvey
1.2.2. Phương pháp đo vẽ bằng ảnh chụp
Bản chất của phưong pháp đo ảnh là một phương pháp đo gián tiếp thông
qua hình ảnh hoặc các nguồn tin thu nhận được của đối tượng đo. Nhiệm vụ
của phương pháp đo ảnh là xác định trạng thái hình học của đối tượng đo bao
gồm vị trí, hình dáng, kích thước và mối quan hệ tương hỗ của các đối tượng
đo. Phương 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 tượng đo, được thực hiện trong một thời điểm nhất định với nhiều
phương thức khác nhau. Quá trình này được thực hiện bằng phương pháp chụp
ảnh quang học theo nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm hay phương pháp
quét ảnh điện tử với hai phương thức:
1.Chụp ảnh trên không; tức là thiết bị chụp ảnh được đặt trên các thiết bị
trên không như: máy bay, vệ tinh nhân tạo hay trên các tàu vũ trụ con thoi.
Hình ảnh thu được là các ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh.

2.Chụp ảnh mặt đất; tức là thiết bị chụp ảnh được đặt trên mặt đất để chụp
Quá trình thứ hai; là quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối
tượng đo từ các thông tin thu được có thể thực hiện bằng 3 phương pháp cơ
bản: phương pháp tương tự, phương pháp giải tích và phương pháp số.
Phương pháp đo ảnh được áp dụng cho những khu đo rộng lớn và có địa
hình phức tạp, bị chia cắt. Trong đo ảnh thường được sử dụng 2 phương pháp
là: phương pháp đo vẽ phối hợp và phương pháp đo ảnh lập thể .
1. Phương pháp đo vẽ phối hợp
Đo vẽ phối hợp là phương pháp thành lập bản đồ dựa trên hình ảnh của
đối tượng đo vẽ được chụp trên ảnh hàng không kết hợp với công tác điều vẽ
và đo vẽ bổ sung ngoài thực địa.
Phương pháp đo vẽ phối hợp thường được áp dụng cho vùng bằng phẳng
có độ chênh cao địa hình không lớn,nó được áp dụng để đo vẽ địa hình khi mà
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 15 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

độ chính xác đo độ cao của phương pháp đo ảnh lập thể không đáp ứng được.
Phương pháp đo vẽ phối hợp được thực hiện theo quy trình công nghệ hình
sau:
Phim ảnh hàng không
1

Đo nối khống
chế ảnh

Tăng dày khống chế ảnh

2

Quét ảnh

Nắn ảnh
Tạo bình đồ ảnh
Điều vẽ và đo vẽ địa hình
ngoại nghệp
Số hoá nội dung địa vật
Biên tập bản đồ
In bản đồ và lưu trữ
jftf
Hình 1.7. Quy trình thành
lập bản đồ bằng phương pháp đo vẽ phối hợp.
Khi tăng dày khống chế ảnh nếu thực hiện theo phương pháp tam giác ảnh
không gian giải tích thì thực hiện theo nhánh 1 còn nếu thực hiện theo phương
pháp ảnh không gian số thì theo nhánh 2.
2. Đo ảnh lập thể
Đo ảnh lập thể là phương pháp có khả năng khái quát địa hình tốt nhất so
với tất cả các phương pháp khác. Ngày nay nhờ có các thiết bị hiện đại và
bằng các phương pháp xử lý ảnh số, phương 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 phương pháp lập thể hầu như hạn chế được đến mức tối đa ảnh hưởng của

Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 16 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

thời tiết và địa hình. Đặc biệt với bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ bé thì không
có phương pháp nào cho độ chính xác cao hơn phương pháp đo ảnh lập thể .
Phương pháp đo ảnh lập thể được thực hiện theo quy trình công nghệ sau:

Phim ảnh hàng không
Đo nối khống
chế ảnh

Quét ảnh

1

Tăng dày khống chế ảnh

2

Xây dựng mô hình lập thể
Tạo mô
hình số độ
cao

Đo vẽ địa vật

Nội suy
đường
bình độ

Điều vẽ và
đo vẽ bổ
sung

Biên tập bản đồ

In bản đồ và lưu trữ
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 phương pháp này được áp dụng các thành tựu tiên tiến của
khoa học vào sản xuất để giải phóng con người khỏi lao động vất vả đồng thời
nâng cao năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm.
ở nước ta trong những năm gần đây công nghệ ảnh số đà và đang được
nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất. Đó là phương pháp thành lập bản đồ địa
hình mới nhất hiên nay. Với sự phát triển của công nghệ tin học và máy tính
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 17 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

toàn bộ quá trình tăng dày khống chế ảnh, đo ảnh trên máy toàn năng được
thay thế bằng công tác đo vẽ ảnh số. Tuy nhiên phương pháp còn có những
nhược điểm nhất định; cho độ chính xác không cao lắm do chịu ảnh hưởng
của nhiều nguồn sai số.
1.2.3. Thành lập bản đồ bằng phương pháp biên tập từ bản đồ tỷ lệ lớn
hơn
Thực chất của phương pháp là số hoá bản đồ giấy có sẵn được quét bằng
máy quét ảnh. Bản đồ sau khi quét có dữ liệu dạng raster sau đó sử dụng
chương trình IrasC trong bộ phần mềm Microsation để nắn ảnh theo các mấu
khung đà chọn trước tỷ lệ. Sau đó tiến hành vector hoá các đối tượng ảnh dưới
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 thường được 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 phương pháp chuyển vẽ.
Phương pháp này có ưu điểm là thành lập bản đồ bằng phương pháp trong
phòng với thời gian ngắn và rẻ tiền.
Một nhược điểm lớn nhất của phương 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.

Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 18 -

Lớp Trắc địa A – K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Chương 2. Cơ sở lý thuyết và công nghệ thành lập BĐĐH
bằng phương pháp đo ảnh số
2.1.Cơ sở lý thuyết đo ảnh số
2.1.1.Khái niệm về ảnh số
ảnh số là tư liệu ảnh được mà hoá theo các thông tin bức xạ của các đối
tượng chụp ảnh. ảnh số bao gồm thông tin về vị trí của điểm ảnh và độ xám
của đối tượng, quá trình tạo ra ảnh số được 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 được tạo bởi mảng hai chiều của các phần tử ảnh có cùng kích
thước được gọi là pixel. Mỗi pixel được 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 ®Õn (2n - 1) møc víi n lµ sè 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 28 - 1 = 255. ảnh màu thường lưu 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 được xác định bởi công thức:

x x i.x

y y j.y

(2.1)

Trong đó:
x,y là toạ ®é cđa pixel.
i,j lµ thø tù hµng cét cđa pixel đó.
i = 0,1,2M
j = 0,1,2N
M,N là các số nguyên.
x,y là bước nhảy số hoá ( kích thước 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 Cường

- 19 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

y

(cột)

0

o

x

(hàng)

Hình 2.1. Hệ toạ độ mặt phẳng ảnh và Hệ toạ độ pixel
Kích thước pixel càng nhỏ lượng thông tin càng lớn, độ phân giải càng cao
làm cho kích thước của file ảnh càng lớn.
Giá trị độ xám D được biểu diễn dưới dạng ma trận độ xám D(m,n).
Giá trị D[m,n] biểu diễn cường độ sáng được mà hóa của mỗi điểm ảnh
(x,y). Giá trị đó còn được 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 được 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 được mà hóa bằng 8 bit.
Khi một ảnh tương tự đà được quét - được số hóa là nó đà được biểu diễn
bằng một mảng hai chiỊu cã m hµng vµ n cét víi m*n pixel. Mỗi pixel có một
trong 256 mức xám. Ma trận độ xám của các pixel D(m,n) có dạng:
D1,1 D1,2 ...D1,n 


D 2,1 D 2,2 ...D 2,n  ;
...




D m,1D m,2 ...D m,n

( 2.2 )

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 được tính từ 1 đến m và số cột được tính từ 1 đến n.
Độ lớn (dung lượng) của một file ảnh quét (chưa nén) có thể được tính
theo công thức:
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 20 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp
Dung lượng File (bytes) =

Bộ môn đo ảnh và viễn thám
bit/pixel
8bit

P ;
i

( 2 .3 )

Với Pi - tỉng sè pixel cđa ¶nh sè (b»ng m*n);
ThÝ dơ khi quét một ảnh hàng không đen trắng có kích thước

230*230mm với độ phân giải quét ảnh 15m, ta có:
- Số pixel trên một dòng quét là 15 333 ; 1 pixel = 8 bit = 1 byte. Nh­ vËy
dung lượng của file ảnh số là: 15 333*15 333 =235.100.889 bytes = 235MB.
Nếu quét một ảnh màu có kích thước tương 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 được 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 .Lượng tử hoá ảnh:
Lượng tử hoá ảnh là bước chuyển từ thông tin liên tục sang thông tin rời
rạc của ảnh hay còn gọi là quá trình số hoá ảnh. Sau khi lượng tử hoá ảnh thu
được ảnh rời rạc về không gian và về tín hiệu bức xạ.
Quá trình lượng tử hoá bao gồm 2 bước:
- Rời rạc hoá về mặt không gian, bước này tạo ra tấm ảnh bao gồm các
phần tử ảnh (pixel). Kích thước của pixel gọi là độ phân giải của ảnh, quá
trình này được 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 được gán cho một giá trị độ xám.
Trên thực tế người ta tiến hành rời rạc hoá về mặt không gian sau đó gán giá
trị độ xám cho pixel luôn .như vậy mỗi pixel có một giá trị độ xám duy nhất.
Có ba phương pháp gán thương sử dụng đó là : phương pháp người láng
giềng gần nhất, phương pháp nội suy hàm song tuyến và phương pháp xoắn
bậc ba.
2 . Giá trị xám:
a. Biểu đồ cột giá trị độ xám hay lược đồ xám của ảnh :
Giá trị xám của một ảnh được biểu diễn bằng biểu đồ cột giá trị độ xám
hay gọi là lược đồ xám ( Histogram ) .Lược đồ xám cung cấp tần suất xuất
hiện của mỗi mức độ xám.

Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 21 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

H(g)

N

0

Hình 2.2.Lược đồ xám của một ảnh
Lược đồ xám được 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.
Lược đồ xám là một phương tiện trợ giúp trong kỹ thuật phân tích ảnh
theo phương pháp thống kê. Dựa vào lược đồ xám của ảnh ta có thể suy ra các
tính chất quan trọng của ảnh, như 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 lượng 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

được 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
trước.
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 được cải thiện, đà 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 đà nhập các hệ
thống phần mềm đo và ảnh số Photomod (Nga) và 3D-Mapper (úc)làm việc
trên các PC thông thường.

Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 22 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

Hệ thống đo ảnh số được mô tả như sau:
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...)

Hình 2.3. Hệ thống đo ảnh số.
ảnh tương tự được số hóa qua quá trình quét ảnh trên các máy quét
(PhotoScanner) có độ phân giải cao. Sau đó ảnh số được đưa vào máy tính
(Trạm đo ảnh số) cùng với các số liệu trắc gốc, như tọa độ độ cao của các
điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, các số liệu đo được 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 tương ứng.
Sản phẩm nhận được từ quá trình xử lý ảnh rất đa dạng, phụ thuộc vào
yêu cầu của người 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
được ghi ra đĩa CD-ROM để lưu trữ; cũng có thể được 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 lưu 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 đà đem lại hiệu suất
lao động và hiệu quả kinh tế cao; giảm cường độ lao động nặng nhọc đơn điệu
của tác nghiệp viên, nâng cao độ chính xác của thành quả; đồng thời quy trình
sản xuất còn cho ra các sản phẩm đa dạng và hoàn hảo hơn nhiều so với các
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 23 -

Lớp Trắc địa A K48


Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

công nghệ đo ảnh truyền thống trước đây.
ở Việt Nam hiện nay, công nghệ đo ảnh số đang ở giai đoạn bắt đầu ứng
dụng và đang dần chứng tỏ được ưu thế hiện đại của nó trong thực tế sản xuất.
Nhưng do thiết bị quá đắt, mặt khác khả năng khai thác công nghệ mới còn
kém hiệu quả. Chính vì vậy, vấn đề cần được quan tâm hiện nay là khẩn
trương 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 víi xu thÕ ph¸t triĨn cđa thÕ giíi.
2.3. CÊu tróc của hệ thống xử lý ảnh số
Để thực hiện được 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 tương 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
tương tự (ảnh của đối tượng được 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 được nhiều hÃng
như Optronics (USA), Scitex (Israel), Syscan (Nauy), Laserscan (Anh).... Trong
®ã cã 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 được ứng dụng phổ biến.
Hiện nay, ở các cơ sở sản xuất ở nước ta sử dụng các máy quét SKAI và
PSI, với các đặc trưng kĩ thuật như sau:
- Máy quét SKAI:
+ Độ chính xác hình học của máy là 2 m;
Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 24 -

Lớp Trắc địa A K48

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn đo ảnh và viễn thám

+ Độ phân giải quét ảnh có các bậc: 7, 14, 21, 28, 56, 112 vµ 224 m ;
+ KÝch th­íc phim lớn nhất có thể quét được là: 250x250mm;
+ Có thể quét phim đen trắng, phim cuộn, phim tấm; phim âm, phim dương.
Máy quét SKAI được 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 m ;
+ Độ phân giải quét ảnh có các bậc: 7.5, 15, 22.5, 30, 60, vµ 120 m;
+ KÝch th­íc phim lớn nhất có thể quét được là: 250x250mm;
+ Có thể quét phim âm, dương bản, ảnh đen trắng, màu.
Máy quét PSI được điều khiển bằng phần mềm được cài đặt trong máy
tính trên hệ điều hành Window. Với cả hai dạng máy quét nêu ở trên, sự
chuyển động được 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 1m.
Thông qua đó các sai số do hạn chế về cấu tạo cơ học của hệ thống mô tơ đều
được 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 đưa vào như ảnh số,
các số liệu trắc địa gốc, các số liệu đo trong quá trình bay chụp ảnh ..., cũng
như 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 như sau:

Sinh viên: Vũ Văn Cường

- 25 -

Lớp Trắc địa A K48