Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG II: CÁC ỨNG DỤNG CỦA VIỄN THÁM TRONG CÔNG TÁC BẢN ĐỒ

CHƯƠNG II: CÁC ỨNG DỤNG CỦA VIỄN THÁM TRONG CÔNG TÁC BẢN ĐỒ

Tải bản đầy đủ

Về khả năng nhận biết của ảnh vệ tinh: Trước kia người ta dựa vào tiêu
chuẩn quan hệ giữa độ tương phản và độ xám ảnh được xác định bằng đơn vị số
đường phân biệt trên 1mm. Ngày nay tiêu chuẩn này tương đương với 2 đến 5
pixel ở tỷ lệ ảnh.
Như vậy có thể thấy trên thực tế với khả năng của ảnh vệ tinh hiện có trên
thị trường, có nhiều loại ảnh vệ tinh đáp ứng được yêu cầu thành lập bản đồ tỷ lệ
với 1:25.000 thậm chí 1:10.000 như ảnh phân giải siêu cao. Tuy nhiên với quy
định tiêu chuẩn của quốc tế, và tiêu chuẩn của Việt Nam thì hiện có một số loại
ảnh vệ tinh đáp ứng được độ chính xác đo vẽ địa hình. Bởi vì giữa dung lượng
thông tin trên bản đồ và dung lượng thông tin trên ảnh có mốit quan hệ chặt chẽ
với nhau. Đặc biệt là việc dựa vào ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ thì mức độ
thông tin trên bản đồ phụ thuộc trực tiếp vào mức độ thông tin của ảnh. Với ảnh
số mối liên hệ này thể hiện thông qua độ lớn pixel thực địa của ảnh và tỷ lệ của
bản đồ. Giá trị pixel càng nhỏ thì dụng lượng thông tin trên ảnh càng lớn và do
đó lượng thông tin mang lại trên bản đồ càng phong phú.
2.1. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ địa hình
Năm 2002 Trung tâm Viễn thám có đề tài nghiên cứu khoa học “Đo vẽ địa
hình 1:50.000 bằng ảnh về tinh” và đã thử nghiệm đo vẽ địa hình bản đồ tỷ lệ
1:50.000 bằng ảnh vệ tinh lập thể SPOT4.
Việc đo vẽ ảnh lập thể cần phải có 2 cặp ảnh chụp tại cùng một vị trí điều
này vệ tinh SPOT thực hiện được bằng cách có thể chụp ảnh từ 2 quĩ đạo khác
nhau hay nghiêng ống kính ở cùng một quĩ đạo.

10

Dựa vào các phần mềm, trang thiết bị sẵn có hiện tại Trung tâm Viến thám
tiến hành thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh trên trạm Socet Set được
thực hiện như qui trình công nghệ sau:
Chuẩn bị tư liệu

Đo khống chế ảnh
bằng GPS

Tăng dày ảnh

Đo vẽ địa hình

Thành lập bản đồ
trực ảnh

Đo vẽ giao thông,
thủy hệ

Điều vẽ ảnh

Vẽ các file dân cư,
thực vật

Biên tập bản đồ

Xuất số, in bản
đồ
Kiểm tra nghiệm
thu, ghi CD

Giao nộp sản phẩm

11

Công đoạn quan trọng và khó khăn của quá trình thành lập bản đồ địa hình
là khâu đo vẽ địa hình. Quá trình đo vẽ địa hình bằng ảnh vệ tinh được thực hiện
như sau:
Nhập ảnh

Xây dụng mô
hình lập thể

Công cụ đo vẽ lập thể và
DTM

Công cụ chỉnh sửa
DTM

Công cụ biên tập

File kết quả
vector
Để việc đo vẽ địa hình được chính xác thì kết quả tăng dày cặp ảnh lập thể
là rất quan trọng. Trên thực tế ở những khu vực mà Trung tâm Viễn thám đã tiến
hành đo vẽ thử để đảm bảo triệt tiêu thị sai ngang trên ảnh SPOT 10m thì số
lượng điểm chung trên cả hai ảnh lên đến 200 điểm. Khi đó khả năng nhìn lập
thể sẽ tốt hơn.
Việc đo vẽ địa hình cũng có thể tiến hành bằng việc nội suy tự động hay đo
vẽ thủ công bằng tay. Nội suy địa hình tự động thì kết quả cho ta không được
chính xác lắm nhưng lại có lợi về mặt thời gian, còn nếu đo vẽ địa hình bằng tay
thì có độ chính xác cao nhưng lại mất rất nhiều thời gian và công sức( Kết quả
so sánh với bản đồ dược thành lập băng ảnh hàng không). Do vậy việc kết hợp
vừa đo vẽ địa hình bằng tay với nội suy bình độ tự động cho ta kết quả vừa
chính xác và thời gian cũng được rút ngắn đi rất nhiều.

12

Ảnh nổi 3D dược nhìn bằng kính xanh đỏ

13

Kết hợp đo vẽ địa hình bằng tay và nội suy tự động được úp lên bản đồ đo vẽ bằng
ảnh hàng không để so sánh

Công đoạn tiếp theo là đo vẽ thuỷ hệ, giao thông trên trạm ảnh số

Kết hợp với bình đồ ảnh đã được in ra đi điều vẽ bổ sung ngoại nghiệp các
yếu tố địa vật, các yếu tố mới phát sinh mà không có trên ảnh. Tiến hành số hóa
các yếu tố địa vật bằng phần mềm MicroStation, Irasc và biên tập cắt mảnh bản
đồ. Cuối cùng là kiểm tra sửa chữa, ghi CD và giao nộp thành quả.

14

2.2. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ trực ảnh vệ tinh
Bản đồ trực ảnh gồm có các nội dung sau: Nền ảnh vệ tinh được xử lý theo
tổ hợp màu tự nhiên, được nắn chỉnh theo một hệ tọa độ xác định đã loại trừ ảnh
hưởng của biến dạng hình ảnh do chenh cao địa hình gây ra, và một số yếu tố
nội dung của bản đồ địa hình dạng số (cơ sở số học, địa hình, thuỷ văn, ranh
giới, một số đường giao thông...).
Quá trình thành lập bản đồ trực ảnh được thực hiện theo sơ đồ công nghệ
sau:
Công tác chuẩn bị

Chọn dữ liệu
ảnh vệ tinh

Đo khống chế
ảnh bằng GPS

Lập mô hình số
độ cao từ BĐ
số

Thu thập và xử
lý bản đồ số

Nhập điểm nắn, tính
toán mô hình vật lý

Nắn ảnh, ghép cảnh,
cắt mảnh

Xử lý phổ

Chập file số địa
hình lên ảnh số

Trộn file vector
và ảnh
Xuất file, in
bản đồ trực ảnh
Kiểm tra nghiệm
thu, ghi CD

15
Giao nộp sản phẩm

Quá trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh là khâu quan trọng nhất trong việc
thành lập bản đồ trực ảnh, quá trình đó được thực hiện qua các bước:
- Lập mô hình số độ cao (DEM)
- Nhập dữ liệu ảnh số
- Khống chế ảnh mặt phẳng (bao gồm cả việc đo điểm khống bằng GPS và
cả theo các điểm được chọn trên bản đồ)
- Tính toán mô hình vật lý
- Nắn ảnh, ghép ảnh và cắt mảnh bình đồ ảnh
- Xử lý phổ
- Kiểm tra- nghiệm thu sản phẩm.
Để có được các bình đồ ảnh vệ tinh đảm bảo độ chính xác, ở đây áp dụng
nghuyên lý nắn chỉnh hình học và dựa trên cơ sở các mô hình toán học để nắn
chỉnh ảnh vệ tinh, sử dụng mô hình toán học thích hợp còn tuỳ theo yêu cầu cụ
thể để nắn chỉnh ảnh. Để đảm bảo độ chính xác của giá trị điểm ảnh đạt hạn sai
trong qui phạm quá trình nắn ảnh vệ tinh nhất thiết phải sử dụng mô hình số độ
cao (DEM). Trường hợp không dung DEM chỉ áp dụng ở những vùng địa hình
bằng phẳng có chênh cao <50m đối với ảnh có đọ phân giải cao đồng thời tăng
cường chọn điểm khống chế ảnh.
Bình đồ ảnh vệ tinh sau khi được nắn chỉnh về đúng hệ toạ độ được tiến
hành cắt mảnh. Sau đó được trộn lẫn với file vector số của bản đồ. Các yếu tố
này được lựa chọn để thể hiện trên bình đồ ảnh vì thể hiện ảnh vệ tinh là chủ
yếu. Qua trình trộn ảnh vệ tinh và file vector số được thực hiện bằng phần mêm
MicroStation và một số phần mềm phun trợ khác trước khi xuất ra file ảnh để in.
Một điều cần lưu ý khi tiến hành chập file số của bản đồ địa hình lên ảnh vệ
tinh cần đổi màu một số yếu tố để tránh nhầm lẫn với tông ảnh.
Sản phẩm của bản đồ trực ảnh được trình bày như hình sau:

16

2.3. Ứng dụng trong việc hiện chỉnh bản đồ địa hình
Từ thử nghiệm ban đầu trong việc sử dụng ảnh đa phổ chụp từ máy bay để
hiện chỉnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25.000 khu vực Thủ Đức (TP. Hồ Chí Minh)
năm 1980-1982, đến việc sử dụng các loại ảnh vệ tinh có độ phân giải khác nhau
để hiện chỉnh và thành lập bản đồ địa hình ở nhiều tỷ lệ. Hiện nay Trung tâm
Viễn thám Quốc gia là một đơn vị duy nhất trong Bộ Tài nguyên và Môi trường
được giao nhiệm vụ hàng năm để hiện chỉnh bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh.
Việc sử dụng ảnh vệ tinh để hiện chỉnh bản đồ địa hình được thực hiện
bằng các phương pháp như sau:
- Phương pháp tương tự
- Phương pháp số
- Phương pháp số kết hợp với phương pháp tương tự
17

Với phương tiện kỹ thuật hiện đại hiện nay phương pháp số kết hợp với
phương pháp tương tự được áp dụng trong sản xuất. Quá trình hiện chỉnh bản đồ
địa hình được thực hiện theo sơ đồ công nghệ sau:
Công tác chuẩn bị và lập LCKT-KT
(Thu thập, đánh giá và hệ thống hoá tư liệu; Nghiên cứu đặc điểm địa lý khu hiện chỉnh và đánh
giá bản đồ cần hiện chỉnh ở ngoài thực địa; In bản đồ địa hình cần hiện chỉnh; Lập LCKT-KT)
Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
(Nhập ảnh số, nắn ảnh, ghép ảnh và cắt mảnh bình đồ ảnh; Xử lý phổ, trình bày khung
bình đồ ảnh;Xuất file ảnh; In bình đồ ảnh)
Điều vẽ ảnh (nội nghiệp, ngoại nghiệp)

Quét, nắn bình đồ ảnh đã điều vẽ
Thành lập bản đồ gốc hiện chỉnh dạng số vector
(Chập bản đồ số vector cũ lên ảnh quét bản đồ hiện chỉnh mới hoặc ảnh quét tử
bình đồ ảnh đã điều vẽ; Bỏ những yếu tố không còn tồn tại trên thực tế và số hoá
bổ sung nội dung mới hoặc đã thay đổi; Biên tập bản đồ số)

Kiểm tra , nghiệm thu các cấp

Giao nộp sản phẩm

Việc hiện chỉnh bản đồ có thể tiến hành bằng cách sử dụng các tấm ảnh vệ
tinh riêng biệt đã nắn chỉnh hay bình đồ ảnh đồ ảnh đã nắn chỉnh về lưới chiếu
bản đồ cần hiện chỉnh. Điểm khác nhau cơ bản của phương pháp hiện chỉnh bản
đồ với việc sử dụng ảnh vệ tinh so với phương pháp hiện chỉnh bản đổ sử dụng
ảnh hàng không là do đặc điểm của việc giải đoán ảnh vũ trụ, do công tác tăng
dày lưới mặt phẳng độ cao và do phương pháp nắn chỉnh ảnh. Cần lưu ý rằng
khi hiện chỉnh bản đồ bằng ảnh hàng không do diện tích khu đo chụp được trên
một tấm ảnh nhỏ nên toạ độ vuông góc ảnh không khác nhiều với hệ toạ độ
vuông góc trên bản đồ nên việc chuyển địa vật đã giải đoán từ ảnh lên bản đồ
khá đơn giản. Trong khi đó phương pháp hiện chỉnh bản đồ có sử dụng ảnh vệ
tinh do diện tích khu đo chụp được trên một tấm ảnh khá lớn nên tọa độ trên ảnh
khác biệt nhiều so với toạ độ trên bản đồ, nên việc chuyển các địa vật đã giải
đoán lên bản đồ phải thực hiện theo ảnh đã nắn chỉnh về lưới chiếu bản đồ cần
hiện chỉnh.
18

Ảnh vệ tinh dùng để hiện chỉnh bản đồ phải chụp trước thời điểm hiện
chỉnh không quá 1 năm đối với bản đồ 1:10.000, 2 năm đối với bản đồ 1:25.000,
3 năm đối với bản đồ 1:50.000 và 1:100.000.
Hiện chỉnh bản đồ địa hình từ ảnh vệ tinh cũng có các công đoạn thành lập
bình đồ ảnh vệ tinh. Công đoạn này cũng tương tự như ở phần trước. Mục đích
của việc in bình đồ ảnh vệ tinh chỉ để phục vụ cho công tác điều vẽ ngoại nghiệp
và kiểm tra nghiệm thu sản phẩm cuối cùng. Còn với phương tiện và trang thiết
bị như hiện nay thì công đoạn điều vẽ ảnh nội nghiệp đều dựa trên file bản đồ số
và ảnh số.
Công việc điều vẽ được tiến hành theo 2 bước là điều vẽ nội nghiệp và điều
vẽ điều tra bổ sung ngoại nghiệp.
- Điều vẽ nội nghiệp được tiến hành theo cách chập file bản đồ số lên ảnh
vệ tinh số để rà soát các yếu tố nội dung bản đồ đã thay đổi. Các yếu tố đã thay
đổi không còn tồn tại trên ảnh tiến hành xóa bỏ trên file số và bổ xung các yếu
tố mới xuất hiện trên ảnh vào file số.
- Điều vẽ ngoại nghiệp được tiến hành trên cơ sở cần xác minh làm rõ hoặc
điều vẽ bổ sung cho các yếu tố nội dung còn nghi ngờ hoặc chưa xác định được
khi điều vẽ nội nghiệp. Ngoài ra, còn phải tiến hành thu thập các thông tin
chuyên ngành ở tại các địa phương về các yếu tố không có trên ảnh như địa
danh, địa giới, các tính chất của đường giao thông của thủy hệ, mạng lưới đường
dây điện...
- Kết quả điều vẽ được ghi nhận trực tiếp trên các bình đồ ảnh vệ tinh và
trên bản đồ địa hình cùng ở tỷ lệ. Trên bình đồ ảnh được vẽ mới các yếu tố nội
dung của bản đồ đã thay đổi về hình dáng, cấp hạng và ghi chú các đặc trưng
thuộc tính của các đối tượng hoặc tên địa danh mới có. Khi vẽ mới cần thể hiện
đúng vị trí tương quan của địa vật cần chỉnh sửa so với các địa vật khác ở xung
quanh.
Sau khi đã có kết quả điều vẽ ngoại nghiệp bình đồ ảnh này sẽ được quét,
nắn và số hóa các nội dung được ghi nhận trên bình đồ ảnh. Biên tập, kiểm tra
sửa chữa, ghi CD và in bản đồ thành quả là những công đoạn cuối cùng của việc
hiện chỉnh bản đồ địa hình. Kết quả đuợc minh họa bằng hình dưới đây:

19

Bản đồ trước khi hiện chỉnh

20