Đồ án Các giải pháp nâng cao hiệu quả công tác đoán đọc ảnh trong thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

§å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K481 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ thông tin. Công nghệ xử lí ảnh số đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hiện chỉnh, cập nhật và thành lập mới các loại bản đồ đặc biệt là bản đồ địa hình. Do có nhiều ưu việt như rút ngắn được thời gian thực hiện, nâng cao được năng suất lao động, tăng độ chính xác của bản đồ cũng như lượng thông tin trên bản đồ, thuận tiện cho việc sử dụng, sửa chữa, cập nhật thông tin mới cũng như thông tin lưu trữ, bảo quản, bảo mật bản đồ. Các kết quả nghiên cứu lý thuyết cũng như việc phân tích các công trình thực nghiệm về đoán đọc ảnh cho phép đi đến kết luận rằng các tư liệu ảnh hàng không có một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu như : địa lí học, địa chất học, nghiên cứu về môi trường, các khí tượng học. Khi phát triển các phương pháp hàng không truyền thống có thể sử dụng những tư liệu này cho đoán đọc địa hình và chuyên đề. Trong bản đồ địa hình các tư liệu ảnh hàng không cho phép nghiên cứu các vấn đề tối ưu bề mặt trái đất trên bản đồ địa hình, giải quyết các bài toán trắc địa. Tuy nhiên với quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ đo vẽ ảnh số hiện tại còn chưa tận dụng hết khả năng ưu việt của ảnh số đặc biệt là khâu đoán đọc vãn làm theo công nghệ truyền thống là vẽ thủ công trên ảnh phóng to, rồi điều vẽ ngoại nghiệp, số tác nghiệp viên có thể đoán đọc tốt, vẽ trên ảnh theo đúng kí hiệu và lực nét là ít. Gây ra rất tốn thời gian, công sức và đem lại hiệu quả kinh tế không cao, độ chính xác chi tiết hạn chế. Với xu thế phát triển rất nhanh của công nghệ xử lí ảnh số có độ phân giải cao. Thấy rõ tính cấp thiết của việc ứng dụng công nghệ xử lí ảnh số vào trong đoán đọc phục vụ cho công tác thành lập bản đồ địa hình tôi đã đi sâu nghiên cứu khả năng đoán đọc của ảnh số với độ phân giải cao. Căn cứ vào §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K482 điều kiện, cơ sở của bộ môn trắc địa ảnh cùng với sự hướng dẫn tận tình của T.S. Trần Đình Trí tôi đã thực hiện đồ án tôt nghiệp này với đề tài : “Các giải pháp nâng cao hiệu quả công tác đoán đọc ảnh trong thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số”. Nội dung của bản đồ án được trình bày cụ thể và chi tiết trong ba chương như sau: Lời nói đầu Chương 1 : Đo vẽ thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ đo vẽ ảnh số Chương 2 : Công tác đoán đọc ảnh hàng không trong thành lập bản đồ địa hình Chương 3 : Các giải pháp nâng cao hiệu quả của công tác đoán đọc ảnh hàng không trong quy trình thành lập bản đồ địa hình băng công nghệ ảnh số Kết luận và kiến nghị Hoàn thành bản đồ án này ngoài những kiến thức đã được trang bị trong thời gian học tập của bản thân, còn có sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Trắc địa Ảnh, cùng các ban bè đồng nghiệp. Đặc biệt là sư hướng dẫn đầy tận tình của thầy giáo, Tiến sĩ Trần Đình Trí trong suốt quá trình làm đồ án. Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất. Mặc dù đã có nhiều cố găng tìm tòi học hỏi nhưng với trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Chính vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy, cô giáo trong Bộ môn, và đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2008 Sinh viên thực hiện Phan Thị Thúy §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K483 CHƯƠNG I : ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ẢNH SỐ I.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH SỐ Bản đồ địa hình là một loại bản đồ mang tính chất đặc biệt quan trọng, nó có yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác cũng như phương thức thể hiện nội dung. Công nghệ thành lập bản đồ địa hình phải trải qua nhiều công đoạn với yêu cầu chặt chẽ về lí luận và thao tác. Do vậy để đánh giá hết khả năng, hạn chế và xu hướng phát triển của công nghệ số thành lập bản đồ số, ta có quy trình thành lập bản đồ bao gồn các công đoạn như sau: §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K484 Khảo sát thiết kế, lập luận chứng kinh tế Chụp ảnh hàng không Đo khống chế ảnh ngoại nghiệp Điều vẽ ảnh ngoại nghiệp Tăng dày nội nghiệp Quét ảnh hàng không Xây dựng mô hình lập thể Đo vẽ các đặc trương địa hình Mạng lưới các điểm độ cao Tạo mô hình số địa hình ( DTM ) Nắn ảnh trực giao Biên tập Số hóa địa vật Kiểm tra, nghiệm thu các cấp In bản đồ Nội suy, biên tập bình độ §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K485 1.2.CÔNG TÁC KHẢO SÁT VÀ LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ KĨ THUẬT Thu tập các số liệu trắc địa, bản đồ, khảo sát tình hình địa lí kinh tế, nắm bắt yêu cầu nhiệm vụ và khả năng kĩ thuật. Lập luận chứng kinh tế kĩ thuật đưa ra các phương án thực hiện, lịch tiến hành nhằm đảm bảo yêu cầu kĩ thuật tính kinh tế và khả năng thực thi. -Tình hình và đặc điểm khu đo Để nắm tình hình địa lí, kinh tế của khu đo cần tiến hành công tác khảo sát điều tra tại khu đo vẽ, liên hệ với chính quyền các cấp ở địa phương để thu thập về tình hình kinh tế, xã hội như: đời sống, ngành nghề của người dân trên khu đo, tình hình an ninh trật tự và ý thức của người dân trong khu cực, trình độ văn hóa và mức độ hiểu biết của người dân trong khu đo, những hoạt động văn hóa xã hội như tôn giáo, phong tục tập quán, dân tộc…Khảo sát thực địa để nắm được mức độ phức tạp của địa hình khu đo, hệ thống giao thông sự phân bố hệ thống này và từ đó đánh giá mức độ thuận tiện của nó. Hệ thống thủy văn và mức độ chia cắt và và sự phân bố của hệ thống này và từ đó đánh giá sự phân bố của hệ thống, sự ảnh hưởng của hệ thống này trong việc đi lại làm việc trong khu đo, các chế độ thủy triều, chế độ thời tiết của khu vực, và sự phân bố dân cư, tình hình kiến thiết cơ sở hạ tầng trên khu đo. Tình trạng thực phủ, với những khu vực rừng thì cần điều tra về loại rừng, loại cây, chiều cao cây, mức độ che phủ của nó. Ngoài ra cần khảo sat những loại cây trồng chủ yếu trong nông nghiệp, tình hình thực phủ trong dân cư… - Các tư liệu cần thiết: Để làm tốt công tác này chúng ta cần xem xét các tài liệu, tư liệu trắc địa và bản đồ đã được tiến hành trước đó trên khu đo như: Hệ thống mạng lưới trắc địa hiện có trên khu đo và gần khu đo trong đó có các số liệu tọa độ, số liệu độ cao, sơ họa các mốc đó. Các loại tư liệu bản đồ hiện có như bản đồ địa hình các tỉ lệ, tư liệu bản đồ địa chính, bản đồ địa giới hành chính … §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K486 - Xác minh thực địa: Xác minh tại thực địa hiện trạng các điểm tọa độ và độ cao nhà nước các cấp, khẳng đinh mức độ tin cậy của các tư liệu tham khảo đã thu thập được. - Lập luận chứng kinh tế kĩ thuật. Sau khi có đầy đủ điều kiện cần thiết thì ta tiến hành lập luận chứng kinh té kĩ thuật, đưa ra các phương án thực hiện, lịch tiến hành nhằm đảm bảo yêu cầu kĩ thuật tính kinh tế và khả năng thực thi I.3 CHỤP ẢNH HÀNG KHÔNG: Đây là công đoạn đầu tiên trong phương pháp thành lập bản đồ bằng ảnh hàng không. Nó có ý nghĩa rất quan trọng tới độ chính xác của bản đồ cần thành lập và hiệu quả kinh tế mà nó mang lại.Với khu vục đo vẽ bản đồ mà chưa có ảnh chụp hoăc ảnh chụp đã cũ và trên thực địa có nhiều thay đổi thì phải tiến hành bay chụp mới. Các tham số hình hoc chụp ảnh được chọn phụ thuộc vào nhiệm vụ của công tác chụp ảnh, phương pháp đo vẽ ảnh sẽ sử dụng, cũng như phụ thuộc vao điều kiện địa lí tự nhiên của khu vực đo vẽ. Ta có các tham số hình học chụp ảnh như sau: Tỷ lệ chụp ảnh: Thông thường tỷ lệ chụp ảnh phụ thuộc trước và phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần thành lập. Tỷ lệ ảnh thường nhỏ hơn tỷ lệ bản đồ cần thành lập khoảng từ 3 ÷ 5 lần. Độ cao bay chụp: Để đảm bảo độ chính xác bản đồ cần thành lập bằng phương pháp đo ảnh lập thể, thì độ cao bay chụp không vượt quá giá trị độ cao được xác định theo công thức sau: h p bH   .   (1.1) Trong đó : b : là đường đáy ảnh.  h :là sai số trung bình cho phép khi xác định độ cao điểm chi tiết trên §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K487 bản đồ.  Δp :là sai số trung bình do độ chênh thị sai ngang Ngày nay với kỹ thuật tiên tiến của công nghệ GPS trong dẫn đường bay chụp (đạo hàng), đặc biệt là kĩ thuật định vị GPS động cho phép ta xác định tọa độ tâm chụp ngay trong lúc chụp ảnh đã tạo điều kiện nâng cao chất lượng kĩ thuật bay chụp. Cùng với chất lượng của hệ thống quang học, hóa ảnh của máy chụp và phim chụp được nâng cao. Cho ra những tấm ảnh chất lượng cao, phát huy độ chính xác cho các công đoạn xử lí sau này, giảm nhẹ công sức cho con người, nâng cao chất lượng sản phẩm. 1.4 ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH NGOẠI NGHIỆP Đo nối khống chế ảnh là toàn bộ công tác bố trí điểm, đo đạc và đánh d â ấu vị trí điểm trên ản h đo. Tất cả các điểm khống chế ảnh dù được xác định bằng phương pháp gi cũng đều thỏa mãn các yêu cầu sau. 1.4.1 Yêu cầu về số lượng và phương án bố trí điểm: Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là cơ sở trực tiếp xác định tọa độ và độ cao của các điểm tăng dày phục vụ cho công tác định hướng mô hình. Nó thỏa mãn một số yêu cầu sau: - Độ chính xác phải cao hơn độ chính xác điểm tăng dày ít nhất một cấp. - Số lượng và vị trí điểm bố trí linh hoạt theo yêu cầu độ chính xác điểm tăng dày và phương pháp tăng dày. Căn cứ vào yêu cầu độ chính xác và vị trí của điểm khống chế ảnh ta thấy rằng các điểm khống chế ảnh được chọn là những địa vật tự nhiên rõ nét, có trên ảnh và có ngoài thực địa, nên bố trí là những diểm giao nhau của những địa vật hình tuyến như chỗ giao nhau của ngã ba đường, ngã ba ruộng, và đặc biệt là cần bố trí ở những chỗ bằng phẳng, không phải là điểm độ cao như mặt ruộng, yên ngựa… không nên bố trí điểm khống chế ở những nơi có độ cao thay đổi đột ngột như các đỉnh núi hoặc như nóc nhà … 1.4.2 Công tác đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp Đo nối được tiến hành nhằm xác định tọa độ của các điểm khống chế §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K488 ảnh ngoại nghiệp phục vụ cho tăng dày tam giác ảnh không gian hoặc khống chế cho từng mô hình đơn. Các điểm này đóng vai trò định hướng lưới tam giác ảnh không gian. Các điểm này đóng vai trò định hướng lưới tam giác ảnh không gian. Các điểm đo nối bao gồm: điểm đo nối mặt phẳng là những điểm chỉ cần xác định tọa độ mặt phẳng X,Y; điểm đo nối độ cao là những điểm cần xác đinh độ cao Z và điểm đo nối tổng hợp là những điểm cần xác định cả tọa độ mặt phẳng và độ cao X,Y,Z. Có 3 phương pháp để xác định tọa độ, độ cao của điểm khống chế ảnh là : phương pháp lưới tam giác, phương pháp xây dựng lưới đường chuyền và phương pháp sử dụng công nghệ GPS. 1 Đo nối khống chế ảnh bằng lưới tam giác nhỏ Với phương pháp này có thể sử dụng nhiều dạng lưới khác nhau như: Chuỗi tam giác đơn, đa giác trung tâm, tứ giác trắc địa, giao hội hướng và cạnh. Dựa trên các điểm hạng cao của nhà nước để thành lập lưới đo góc , đo cạnh, sau đó tiến hành đo các góc hoặc cạnh gốc và phép giải tam giác. Tùy thuộc vào tình hình thực tế của khu đo cũng như yêu cầu kĩ thuật cụ thể của công trình mà bố trí đồ hình cho phù hợp. 2 Đo nối khống chế ảnh bằng lưới đường chuyền . Với loại lưới này thì ngày nay người ta thường sử dung các loại máy móc kĩ thuật hiện đại như : máy đo dài, máy toàn đạc điện tử với khả năng đo cạnh với độ chính xác rất cao và tốc độ đo nhanh, những yêu cầu về vị trí để bố trí điểm ngoài thực địa đơn giản hơn v ì thông thường mỗi điểm đo chỉ thông với 2 hướng, đo nối khống chế ảnh bằng lưới đường chuyền kinh vĩ cũng rất thuận tiện và ít tốn kém. Vì vậy hiện nay đây là phương pháp được ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả công việc cao. 3 Phương pháp định vị vệ tinh GPS. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật định vị vệ tinh GPS, công tác đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cũng phát triển với việc ứng dụng kỹ thuật GPS trong việc xác định tọa độ các điểm. GPS là một hệ thống dẫn §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K489 đường và định vị có độ chính xá c rất cao cùng hệ thống vệ tinh , máy thu, các phần mềm xử lý số liệu hoàn hảo ngày càng được hoàn thiện không nghững thuận tiện trong công tác dẫn đường bay chụp mà còn rất thuận tiện cho việc xác định tọa độ các điểm, với những yêu cầu vể vị trí điểm ngo ài thực địa rất đơn giản và tốc độ đo nhanh chóng, đảm bảo độ chính xác cao cho tất cả các điểm khống chế ở mọi tỷ lệ bản đổ cần thành lập. Có hai phương pháp định vị vệ tinh GPS đó là phương pháp định vị tuyệt đối và phương pháp định vị tương đối: - Phương pháp định vị tuyệt đối: Là phương pháp sử dụng máy thu GPS để xác định ra tọa độ WGS-84. Trong đó có thể thành phần tọa độ vuông góc không gian ( X,Y,H ) hoặc các thành phần tọa độ trắc địa ( B,L,H ) trong hệ thống tọa độ WGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS. Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng cách giữa vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội không gian từ các điểm đã biết tọa độ là vệ tinh . - Phương pháp định vị tương đối : Đây là phương pháp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định hiệu tọa độ giữa hai điểm xét, người ta đã tọa ra và sử dụng những sai phân khác nhau cho pha sóng tải làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số. Hiện nay công nghệ GPS là công nghệ hiện đại nhất và được sử dụng rộng rãi trong trắc địa. 4 Xác định độ cao cho các điểm khống chế ảnh. Có 3 phương pháp được sử dụng để xác định độ cao cho các điểm khống chế ảnh đó là phương pháp thủy chuẩn hình học, đo cao lương giác và phương pháp đo cao bằng GPS. - Thủy chuẩn hình học là phương pháp cổ truyền , đo cao dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn để xác định chênh cao giữa các điểm đo, đây là phương pháp cho độ chính xác cao đảm bảo việc xác định độ cao của các điểm khống chế ảnh nhưng có một hạn chế của phương pháp này là thời gian đo lâu tốn nhiều công sức và nó thường sử dụng cho §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4810 những nơi địa hình có mức độ khó khăn nhỏ kết hợp vơi những phương pháp khác để xác định độ cao cho các điểm khống chế ảnh. - Đo cao lượng giác thường được sử dụng kết hượp cùng với việc đo nối khống chế mặt phẳng, khi đo khống chế mặt phẳng người ta đo luôn góc đứng, chiều cao máy, chiều cao tiêu sau đó khoảng cách giữa để tính ra chênh cao của chúng. Với sự phát triển của kĩ thuật đo đac thì hiện nay có các máy đo với độ chính xác đo góc và cạnh cao như máy đo dài, máy toàn đạc điện tử.. nên việc đo cao lượng giác bằng những phương tiện này để xác định độ cao cho những điểm khống chế ảnh là rất hiệu quả, nhất là với những điểm khống chế ảnh tổng hợp nằm trên những vị trí có địa hình hiểm trở nhiều khó khăn - Sử dụng công nghệ GPS: Việc xác định tọa độ bằng công nghệ GPS thường được sử dụng đồng thời với việc xác định tọa độ mặt phẳng cho các điểm khống chế ảnh. Đây là một phương pháp hiện đại nhất hiện nay cho kết quả nhanh và cho hiệu quả công việc rất cao. 1.5 CÔNG TÁC ĐOÁN ĐỌC VÀ ĐIỀU VẼ ẢNH . Công tác đoán đọc và điều vẽ ảnh nhằm xác định định tính và định lượng của các yếu tố địa vật dựa theo hình ảnh của chúng được chụp trên ảnh. Tùy theo yêu cầu của từng loại bản đồ mà xác định nội dung và khối lượng của công tác đoán đọc và điều vẽ. Người ta thường sử dụng các phương pháp đoán đọc điều vẽ sau: 1.5.1 Điều vẽ ngoại nghiệp. Điều vẽ ngoại nghiệp được áp dụng khi thành lập bản đồ tỉ lệ lớn, các vùng có nhiều địa vật thay đổi, các vùng dân cư cần thu thập nhiều số liệu chi tiết mà không thể hoặc khó có thể xác định trên mô hình lập thể. Phụ thuộc vào quy trình công nghệ đo vẽ hoặc đặc điểm địa lý của khu đo và mức độ nghiên cứu của nó. Phụ thuộc vào tài liệu bay chụp mới hay cũ và các tài liệu đã có trên khu đo mà chọn phương pháp điều vẽ cho phù hợp. Hiện nay, khi thành lập bản đồ tỉ lệ lớn bằng công nghệ số thì tốt nhất §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4811 là điều vẽ trên ảnh đã được nắn đúng bằng bản đồ cần thành lập. Công tác điều vẽ có thể thực hiện bằng hai cách sau: Điều vẽ ngoài trời dày đặc: thương áp dụng khi đo vẽ lập thể mà khu đo có nhiều công trình xây dựng và khi đo vẽ phối hợp để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn Điều vẽ ngoài trời theo tuyến: thường áp dụng cho những khu dân cư, khu vực tương đối phức tạp cho việc đoán đọc trong phòng, khu vực chưa nghiên cứu đầy đủ và có ít tài liệu. 1.5.2 Đoán đọc trong phòng. Cơ sở của đoán đọc trong phòng là sử dụng các chuẩn đoán đọc trực tiếp và chuẩn đoán đọc gián tiếp để giải đoán các yếu tố địa vật. Hình dáng, kích thước, nền ảnh, bóng địa vật là các chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp, còn các quy luật phân bố và quan hệ tương hỗ của các địa vật được phát hiện từ trước là các chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp. Các chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp và gián tiếp của các địa vật cần thể hiện lên bản đồ của khu đo, phải được phát hiện trên cơ sở nghiên cứu tỷ mỉ ảnh mẫu, cũng như trên cơ sở so sánh ảnh hàng không với tư liệu bản đồ thu thập được. Khi đoán đọc điều vẽ trong phòng trước hết phải sử dụng kết hợp các chuẩn đoán đọc trực tiếp và các chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp. 1.5.3 Đoán đọc và điều vẽ theo phương pháp kết hợp. Đây là phương pháp kết hợp giữa đoán đọc điều vẽ ngoài trời và đoán đọc trong phòng. Phương pháp này phù hợp cho việc thành lập nhiều loại bản đồ ngoại trừ bản đồ địa chính. Thông thường người ta đoán thường đoán đọc trong phòng trước rồi mới điều vẽ ngoài trời theo tuyến đã thiết kế. Đây cũng là phương pháp hiện nay được sử dụng phổ biến. 1.6 CÔNG TÁC TĂNG DÀY KHỐNG CHẾ ẢNH NỘI NGHIỆP 1.6.1 Xây dụng project Tạo dựng project là tập hợp và sắp xếp các file dữ liệu cần thiết cho một khu đo trên trạm đo vẽ ảnh số. Tên thư mục thường được lấy từ tên của §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4812 khu đo vẽ. Trong đó chứa các file dữ liệu như file camera chứa các thông tin của máy ảnh hay file control chứa tọa độ và độ chính xác của điểm khống chế ngoại nghiệp. Ngoài ra trong thư mục còn có các file kết quả. Lúc đầu các file kết quả này còn là các file trống chỉ đến khi một số công đoạn được thực hiện xong thì các file này mới hoàn chỉnh. Sauk hi tạo xong project thì hệ thống quy chiếu, hệ tọa độ, độ cao, lưới chiếu của khu đo mới được thành lập. Và một điều cần chú ý là các thông số kĩ thuật, kiểm định, hệ tọa độ, đơn vị đo, thông số các tuyến bay, tọa độ, độ chính xác của các điểm khống chế và các ngưỡng giới hạn cho sự hội tụ của các bài toán bình sai. 1.6.2 Tăng dày khống chế ảnh. Đây là khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ ảnh số. Từ các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp đã có trên ảnh kết hợp với việc chọn điểm, chích điểm, chuyển điểm tọa độ ảnh và bình sai khối tam giác ảnh không gian. Xác định tọa độ và độ cao các điểm tăng dày, đảm bảo mỗi mô hình có ít nhất 3 điểm khống chế đạt độ chính xác phục vụ cho công tác định hướng tuyệt đối. Sai số vị trí mặt phẳng của các điểm khống chế tăng dày ít nhất phải đạt được là 0.1mm. M bd , còn sai sô về độ cao phải bé hơn hoặc bằng 1/5 khoảng cao đều ( không kể vùng bằng phẳng hay vùng núi cao). Nhiệm vụ là xác định tọa độ điểm khống chế đo vẽ được chọn và đánh dấu ở những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở để liên kết các đối tượng đo vẽ trong phòng với thực địa. 1.6.3 Định hướng trong . Đây là công tác đầu tiên được thực hiện trên một tấm ảnh. Quá trình định hướng trong thiết lập một mối quan hệ tọa độ ảnh t hông qua tọa độ kiểm định của các mấu khung camera với đơn vị mm và hệ tọa độ ảnh quét thông qua tọa độ đo được của hình ảnh các mấu khung camera trên ảnh quet tương ứng hiển thị theo hàng cột pixel. Như vậy bản chất của định hướng trong của ảnh số là chuy ển hệ tọa độ §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4813 không gian hai chiều từ hệ tọa độ của ảnh quét sang hệ tọa độ mặt phẳng ảnh. Nếu như ảnh được quét từ phim thì mối quan hệ này vẫn được thiết lập cho từng tấm ảnh một. Bài toán chuyển đổi hệ tọa độ có thể được thực hiện thông qua việc đo tọa độ pixel của các mấu khung. Các mấu khung có tọa độ trong cả hai hệ và bài toán chuyển đổi được thực hiện thông qua việc thực hiện đo tọa độ pixel của các mấu khung kết hợp với tọa độ kiểm định của chúng. Mô hình thường được sử dụng là chuyển đổi affine ( bậc 1 với 6 tham số ). x = a0 + a1xp +a2yp y = b0 + b0xp+b2yp Trong đó : a ,bi - là tham só tính chuyển (i=1,2) xp ,yp -là tạo độ pixel của ảnh sô x,y - là tọa độ mặt phắng ảnh Sở dĩ trên trạm xử lý ảnh số thường chọn mô hình chuyển đổi là affine vì: đối với các ảnh chụp từ phim thông qua quét ảnh được ảnh số thì hình dạng của ảnh thường thay đổi cho biến dạng của ảnh hàng không đều theo chiều ngang và chiều dọc. Góc giữa các trục tọa độ có thể không vuông góc, hai trục tọa độ có thể lệch nhau trong khoảng 50  m ( góc lệch affine ), độ co giãn có thể đạt tới 90 m trên tấm ảnh 23x 23cm dẫn tới sai số tọa độ điểm ảnh vào khoảng 20÷30  m. Do vậy phải nên dùng mô hình affine để khử các sai số này. Giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị của định hướng trong cần phải đạt là nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. Hiện nay trên các trạm đo ảnh số khả năng định hướng trong là khá tốt vấn đề kĩ thuật là nhận dạng mẫu khung tự động. Phần mềm định hướng phải tìm được tâm của mấu khung và mô hình thường được sử dụng là affine. 1.6.4 Định hướng tương đối Là quá trình xác định mối liên hệ giữa tấm ảnh trái và tấm ảnh phải của §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4814 một cặp ảnh lập thể. Nó xác định được vị trí của các góc xoay của tấm ảnh này so với tấm ảnh của một cặp ảnh lập thể thông qua việc đo các điểm định hướng mô hình lập thể. Quá trình này được thực hiện bằng cách đo tại các điểm có vị trí phân bố chuẩn trên từng mô hình nhằm khử thị sai dọc tại các điểm trên vị trí chuẩn. Công tác định hướng tương đối cặp ảnh lập thể được thực hiện bằng cách đo đạc lần lượt tại các điểm trên cặp ảnh lập thể. Để xây dựng mô hình lập thể, tối thiểu phải đo tọa độ ảnh ba cặp điểm định hướng ( là các điểm địa vật có hình ảnh rõ nét, kích thước nhỏ và nằm trong phạm vi vị trí chuẩn theo lý thuyết ) đối với một cặp ảnh lập thể. Đối với việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn nói chung và nhất là đối với các khu vực địa hình phức tạp nên chọn và đo thêm các điểm định hướng, tốt nhất là đo 5 cặp điểm định hướng chuẩn đối với cặp ảnh lập thể. Các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong mô hình và giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị của khâu định hướng tương đối từng cặp ảnh lập thể (  0 ) yêu cầu phải nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. 1.6.5 Liên kết các giải bay Khi định hướng tương đối được hoàn thành thì các mô hình lập thể trong các tuyến bay hình thành. Như vậy phải liên kết các tuyến bay thành một khối ảnh bằng việc đo các điểm nối trên mỗi mô hình đó nhằm tính chuyển tọa độ không gian đo ảnh của các mô hình trong cả khối về một hệ tọa độ đồng nhất. Hệ tọa độ không gian đo ảnh ( khi bình sai tương đối ) hoặc hệ tọa độ trắc địa ( khi bình sai tuyệt đối ) Để liên kết các giải bay cần có số lượn g tối thiểu là ba điểm nối đối với từng cặp giải bay kế tiếp nhau. Các điểm nối cần phải nằm trong độ phủ và nằm cách mép ảnh tối thiểu là 1÷ 1,5 cm. Để làm tăng độ tin cậy của việc liên kết giải bay, nên chọn và đo các điểm nối với số lượng lớn hơn 3 điểm ( tối thiểu cũng phải là 4 điểm nối giữa hai giải bay kế tiếp nhau). §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4815 Sau khi đo đủ các điểm nối cho tất cả các giải bay yêu cầu phải: - Tiến hành bình sai tương đối từng nhóm của giải bay và cho toàn khối ảnh. - Giá trị trung phương trọng số đơn vị của khâu đ ịnh hướng tương đối toàn ảnh khối ( 0 ) phải nhỏ hươn 0.3 kích thước pixel. - Quá trình định hướng khối ảnh được coi là đạt yêu cầu ( không phụ thuộc tỷ lệ bản đồ cần thành lập) nếu đạt được đồng thời các giá trị thị sai còn tồn tại đối với tất cả các điểm trong khối tam giác ảnh và các giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị (  0 ) của tất cả các khâu : + Định hướng tương đối từng cặp ảnh lập thể + Bình sai khái lược từng giải bay + Bình sai khái lược cả khối ảnh Đều nằm trong giới hạn nhỏ hơn 0.3 kích thước pixel. 1.6.6 Định hướng tuyệt đối Định hướng tuyệt đối là bước cuối cùng đối với một mô hình. Nếu trong mỗi mô hình lập thể có đủ số lượng điểm có tọa độ trong hệ tọa độ trong hệ tọa độ mặt đất. Tối thiểu là phải có hai điểm khống chế tổng hợp ( X,Y,H ) và một số điểm khống chế độ cao ( H ) thì hoàn thành bước định hướng tuyệt đối chương trình sẽ tính chuyển tọa độ mô hình sang tọa độ mặt đất tương ứng. Đối với quá trình tăng dày khống chế cho một tuyến hay một khối ảnh thì quá trình định hướng tuyệt đối chỉ là đo các điểm kh ống chế ngoại nghiệp trên tất cả các mô hình lập thể mà các điểm này xuất hiện. Sau đó mới có thể thực hiện việc bình sai tính chuyển từ hệ tọa độ không gian đo ảnh sang hệ tọa độ mặt đất cho cả khối. Trong quá trình đo các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp có trong khối ảnh phải đảm bảo không làm phá vỡ kết quả độ chính xác đạt được của các khâu như: Định hường tương đối từng mô hình lập thể và bình sai tương đối từng dải bay và toàn khối ảnh. Vì vậy khi tiến hành đo các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cần chú ý: §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4816 - Dựa trên sơ đồ thiết kế lưới khống chế ngoại nghiệp, ghi chú điểm và các vị trí châm trích điểm trên ảnh. - Trước hết phải dung tiêu đo đơn để đo điểm trên từng tấm ảnh, sau đó phải kiểm tra lại bằng cách quan sát lập thể và đo chính thức từng mô hình lập thể. - Giá trị sai số tồn tại các điểm khống chế cũng phải tuân theo giá trị giới hạn yêu cầu như đối với các điểm định hướng. 1.6.7 Bình sai khối tam giác ảnh không gian : Phương pháp xây dựng và bình sai lưới tam giác ảnh không gian trong phạm vi lớn gồm nhiều dải bay và nhiều mô hình được gọi là phương pháp bình sai khối tam giác ảnh không gian. Căn cứ vào phương thức sử dụng đơn vị hình học cơ bản để xây dựng lưới tam gi ác ảnh không gian mà hình thành các phương pháp chủ yếu sau: - Phương pháp bình sai khối tam giác ảnh không gian khối theo mô hình : Phương pháp này lấy mô hình lập thể lầm đon vị hình học cơ bản để xây dựng lưới. Cơ sở toán học của phương pháp là bài toán chuyển đổi từ hệ tọa độ mô hình về hệ tọa độ chung của lưới và việc định hướng tuyệt đối lưới dựa trên cơ sở các điểm khống chế ngoại nghiệp. - Phương pháp bình sai khối tam giác ảnh không gian theo chùm tia : Phương pháp này lấy chùm tia của ảnh đơn làm đơn vị hình học cơ bản để xây dựng lưới, cơ sở toán học là quá trình định hướng và liên kết chùm tia ( tức là xác định các nguyên tố định hướng ngoài của chùm tia ) . - Phương pháp bình sai khối lưới tam giác ảnh không gian tự hiệu chỉnh : Tiến hành dựa vào phương trình số hiệu chỉnh một số các tham số bổ trợ nhằm hiệu chỉnh ảnh hưởng của một số loại sai số hệ thống nếu không thì chính bản than nó sẽ làm giảm độ chính xác của phương pháp . - Phương pháp bình sai hỗn hợp lưới tam giác ảnh không gian : Phương pháp này ra đời do sự phát triển của công nghệ nhằm bổ trợ cho hai phương pháp trên. Phương pháp này kết hợp tọa độ ảnh với các trị đo hỗn hợp khác §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4817 như trị đo góc, trị đo cạnh, trị đo phương vị, đặc biệt là tọa độ tâm chụp được xác định bằng kĩ thuật định vị GPS sử dụng vào việc xây dựng và bình sai lưới tam giác ảnh không gian. Trong thực tế bình sai khối tam giác ảnh không gian thường sử dụng các chương trình đã lập sẵn như: Photo -T, PATB-GPS và các chương trình có tính năng tương đương. Khi bình sai tuyệt đối cần sử dụng một số điểm khống chế ngoại nghiệp làm điểm kiểm tra. Sau khi bình sai tiến hành so sánh số chênh giữa giá trị tính được và giá trị tọa độ gốc của các điểm kiểm tra đó. Các giá trị chênh tọa độ này phải nằm trong giới hạn cho phép của quy phạm. Trong quá trình bình sai nếu phát hiện các điểm khống chế có sai số vị trí mặt bằng và độ cao lớn thì phải được kiểm tra đo lại hoặc bổ sung. 1.7 CÔNG TÁC ĐO VẼ CÁC YẾU TỐ NỘI DUNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH . 1.7.1 xây dụng mô hình lập thể Mô hình lập thể được xây dựng từ cặp ảnh lập thể, sau quá trình tăng dày khống chế ảnh, trong bộ nhớ của máy tính có các giá trị nguyên tố định hướng tuyệt đối trong phạm vi của mô hình đơn. Việc xây dựng mô hình lập thể trên trạm ảnh số phục vụ công tác đo vẽ có hai trường hợp : - Trường họp sử dụng phần mềm ISDM để tăng dày khống chế ảnh ngay trên trạm ảnh số thì kết quả là các yếu tố định hướng có thể sử dụng vào quá trình tạo mô hình lập thể để tiến hành công tác đo vẽ. - Trường hợp tăng dày trên máy đo vẽ giải tích thông thường, kết quả thu được là toàn bộ tọa độ trắc địa của các điểm khống chế trên khu vực tăng dày, với vị trí điểm được đánh dấu trên phim. Sử dụng các kết quả trên để xây dựng mô hình lập thể đo vẽ trên trạm ảnh số tuàn tự theo các bước sau : + Định hướng trong ( IO ) thành lập hệ tọa độ ảnh. + Định hường tương đối ( RO ) xác định vị trí tương đối ảnh này so với §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4818 ảnh khác. + Định hướng tuyệt đối ( AO ) được sử dụng để đưa mô hình về tọa độ thực địa, thiết lập sự tương quan giữa tọa độ mô hình và tọa độ thực địa. 1.7.2 Lập mô hình số địa hình và nội suy đường bình độ: Các điểm đặc trưng của địa hình như đường phân thủy, hợp thủy, biển, ao, hồ đỉnh núi yên ngựa, các vị trí thay đổi đột biến của địa hình như sườn dốc, vách sụt, đe điều … được đo độ cao t rực tiếp, các đường khoanh vùng cho các khu vực mây che, bóng núi, vùng rừng cây quá cao khó xác định mặt đất. Từ các yếu tố mô tả địa hình trên, tiến hành lập mô hình số độ cao địa hình bằng các phần mềm chuyen dụng như MGE-MAT… - Mô hình số độ cao có nhiều cách biểu diễn nhưng trong đó chủ yếu là hai dạng ô vuông hay GRID được xây dựng bởi một tập hợp các điểm bố trí dưới dạng hình vuông hay hình chữ nhật và được phân bố đều trên bề mặt mô hình, mỗi điểm là một địa diện cho một mắt lưới. Số lượng điểm t ăng càng dày thì sự phản ánh bề mặt địa hình càng chi tiết và chính xác. - Mô hình lưới tam giác không chuẩn là sự liên kết các điểm, các đặc trưng theo một quy cách nhất định tạo thành nhiều tam giác không trùng nhau, trùm phủ bề mặt địa hình. Nội suy đường bình độ : Trên cơ sở mô hình số độ cao ta có thể tiến hành nội suy đường bình độ với các khoảng cao đều cho trước. 1.7.3 Tạo bình đồ ảnh: - Việc tạo bình đồ ảnh qua các bước sau : + Nắn ảnh tực giao: sau khi có mô hình số độ cao ta tiến hành nắn ảnh trực giao, ảnh được nắn phải đảm bảo chất lượng hình ảnh và độ chính xác về vị trí mặt bằng như quy định của quy phạm. + Kiểm tra vị trí của điểm khống chế tăng dày sau đó kiểm tra tiếp bien ảnh nắn. Để kiểm tra vị trí các điểm khống chế tăng dày ta sử dụng phần mềm IASC hoặc MGE/Base Images. Để kiểm tra tiếp biên các tờ ảnh nắn ta cũng §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4819 sử dụng các phần mềm nói trên, sau đó chọn các đối tượng rõ nét trong toàn bộ độ phủ giữa các tấm ảnh nắn để xác định sai số tiếp biên giữa chúng và đối chiếu với hạn sai của quy phạm. Tiếp theo ta cắt ghép theo mảnh bản đồ. 1.7.4 Số hóa nội dung bản đồ và biên tập. 1.7.4.1 Số hóa nội dung bản đồ Các yếu tố nội dung bản đồ được biểu thị trên bản đồ địa hình theo một mức độ như nhau và được biểu thị trên 7 file nội dung theo quy định của cục Đo đạc và Bản đồ 1. File cơ sở : - Xác định lưới chiếu, kinh tuyến trung ương, hệ tọa độ. - Tọ độ và độ cao nhà nước, điểm thiên văn. - Khung và trình bày ngoài khung. 2. File thủy hệ : - Biểu thị toàn bộ mạng lưới biển, sông, suối, ao hồ. - Các yếu tố liên quan đến thủy hệ như: Đê điều đắp cao, xe sâu, cống… 3. File địa hình : - Biểu thị dáng đất, chất đất như : Bình đồ, độ cao, núi đá, bái cát, đầm lầy… - Các đối tượng liên quan : Vách đá, sườn đất sụt đứt gãy, gò đống … 4. File giao thông : - Mạng lưới đường xá : Đường đất, đường nhựa, đường bê tông, đường sắt… - CÁc đối tượng liên quan : Cầu cống, đò, phà, các đường đắp cao, xẻ sâu, hệ thống dẫn đường.. 5. File dân cư và các đối tượng kinh tế xã hội : 6. File ranh giới : 7. File thực vật : 1.7.4.2 Biên tập nội dung bản đồ §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4820 Là quá trình chuẩn hóa dữ liệu không giấnu khi đã số hóa và bao gồm việc gán các thuộc tính đồ họa cho các yếu tố để đúng với yêu cầu của quy phạm. Chuẩn hóa các đối tượng về màu sắc, đường nét, kích thước chữ, danh pháp theo đúng quy phạm. 1.7.5 Kiểm tra nghiệm thu các cấp. 1.7.6 In ấn và giao nộp. Trên đây là toàn bộ quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng c ông nghệ ảnh số. Như vậy ta thấy rằng với quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình theo quy trình công nghệ truyền thống trên thì công tác đoán đọc, điều vẽ ảnh nội nghiệp vẫn làm theo công nghệ truyền thống là vẽ thủ công trên ảnh phóng to. Như vậy khả năng đoán đọc sẽ có độ chính xác hạn chế đồng thời tốn nhiều công sức và tiền của. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ, máy móc ngày càng hiện đại đã hỗ trợ đắc lực trong khâu đoán đọc, điều vẽ ảnh với độ chính xác cao, và đem lại hiệu quả công việc rất lớn. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4821 CHƯƠNG II CÔNG TÁC ĐOÁN ĐỌC ẢNH HÀNG KHÔNG TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐOÁN ĐỌC ẢNH HÀNG KHÔNG 2.1.1 Trữ lượng thông tin của ảnh hàng không Trữ lượng thông tin của ảnh hàng không là toàn bộ thông tin về bề mặt địa hình, hay về một đối tượng nào đó được chụp trên ảnh. Trữ lượng thông tin của ảnh hàng không có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả của công tác đoán đọc điều vẽ ảnh. Trữ lượng thông tin của ảnh chia ra làm : lượng thông tin hình thức, lượng thông tin xác suất, và lượng thông tin giá trị. - Thông tin hình thức: phản ánh mối quan hệ giữa lượng thông tin ghi nhận được trên ảnh với khả năng phân biệt và độ tươ ng phản của ảnh. Thông tin được xây dụng lên từ các nguyên tố thông tin. Trữ lượng thông tin của ảnh phụ thuộc vào kích thước hạt nhũ của vật liệu cảm quang và phụ thuộc vào mức độ nền màu khác nhau tạo nên hình ảnh. Ảnh hàng không bao gồm n phân tử hình ả nh, với m nền màu khác nhau ta sẽ có N = mn trạng thái khác nhau. Trong lí thuyết thông tin thì trữ lượng thông tin I được biểu thị bằng logarit số trạng thái, tức là : I= log2N = nlog2 m ( 2.1 ) Ta có thể tính các số lượng n các yếu tố của hình ảnh được chụp trên ảnh theo công thức : N=s(2R)2 ( 2.2 ) Trong đó : S : diện tích của tấm ảnh hàng không. R : khả năng phân biệt trung bình của ảnh hàng không Nếu lấy logarit cơ số 2 thì trữ lượng thông tin I sẽ được biểu thị bằng đơn vị “bít”. Theo công thức ( 2.1 ) và ( 2.2 ) ta có thể tính được trữ lượng §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4822 thông tin chứa trong một tấm ảnh cỡ 18× 18 cm với khả năng phân biệt và số lượng nền màu khác nhau theo bảng sau : Khả năng phân biệt R (nét/mm) Trữ lượng thông tin ( bit) m = 2 m=10 11 16.106 50.106 15 29.106 92.106 18 42.106 133.106 Từ bảng trên ta thấy trữ lượng thông tin sẽ được tăng nhanh khi tăng khả năng phân biệt của ảnh, còn khi tăng số lượng nền màu thì trữ lượng thông tin của ảnh có tăng nhưng chậm hơn rất nhiều Trữ lượng thông tin ở trên cho ta sự hình dung về trữ lượng thông tin lớn nhất có thể có. Việc tính toán theo công thức ( 2.1 ) rất quan trọng khi lựa chọn các phương tiện kĩ thuật để chụp ảnh. - Việc xác định trữ lượng thông tin của ảnh theo công thức ( 2.2 ) được thực hiệ với giả thiết là tất cả sự kết hợp các yếu tố hình ảnh và mức nền màu đều có xác suất như nhau. Nhưng trên thực tế thì không phải như thế. Để đánh giá thông tin phải lưu ý là sự kết hợp như vậy có xác suất khác nhau và phụ thuộc vào tính chất của cảnh quan. Do vậy khái niệm về thông tin xác suất được đưa vào. Số lượng thông tin có trong một bản tin nào đó có quan hệ với tần số hay xác suất xuất hiện của bản tin đó. Nếu chọn từ x bản tin, mỗi một bản tin có thể được nhận với xác suất P(x) thì thông tin tối thiểu chứa trong một bản tin có thể tính theo công thức Senon: H = -   n x 1 P(x)logP(x) ( 2.3 ) Trong đó: n : số lượng thông tin H : entropi biểu thị tính bất định xuất hiện khi đoán nhận địa vật §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4823 Vì quá trình đoán đọc điều vẽ là quá trình thông tin logic nên tính bất định được loại bỏ. Thông tin và entropi liên hệ tỉ lệ nghịch với nhau. Thông tin càng nhiều thì tính bất định càng nhỏ, tức là entropi càng nhỏ, nếu không có nhiễu thì thông tin bằng entropi theo giá trị tuyệt đối, nhưng do nhiễu luôn tồn tại nên thông tin không bằng entropi được. -Thông tin đánh giá : bao gồm thông tin có ích, thông tin có ích quy ước và thông tin vô ích. Thông tin có ích là thông tin sử dụng trực tiếp có ích chovieecj đoán đọc điều vẽ. Thông tin có ích quy ước là thông tin phục vụ cho việc đoán nhận đối tượng bằng thông tin có ích. Nó có ý nghĩa như là vật chỉ báo để đoán đọc điều vẽ. Thông tin vô ích là thông tin không giúp ích gì cho việc đoán đọc điều vẽ hay còn gọi là thông tin nhiễu. Ví dụ như: để đoán đọc điều vẽ ảnh địa hình, thì ảnh của con đường là thông tin hữu ích, ảnh của con đường mòn ngắt quãng là thông tin hữu ích quy ước, là vật chỉ báo để đoán đọc điều vẽ chỗ lội, còn ảnh của các đám mây trên mặt địa hình là thông tin nhiễu. 2.1.2 Đoán đọc ảnh hàng không, cấu trúc logic của quá trình đoán đọc. Đoán đọc ảnh hàng không là quá trình thu nhận thông tin của các đối tượng theo ảnh của chúng dựa vào các quy luật tạo hình quang học, tạo hình hình học và quy luật phân bố của các địa vậ t. Quá trình đoán đọc điều vẽ ảnh là quá trình tổng hợp nâng cao các giai đoạn nhận thức, từ bước nhận thức sơ bộ đến các bước nhận thức cụ thể rồi mới hợp nhất các nhận thức lại. Cấu trúc logic thường áp dụng cho việ c đoán đọc, điều vẽ các địa vật độc lập. Trong quá trình đoán đọc điều vẽ ảnh ta liên tục chuyển từ việc đoán nhận địa vật này hay địa vật khác, từ việc đoán nhận các địa vật đơn giản đến các địa vật phức tạp và ngược lại. Để phát hiện ra mối qu an hệ tương hỗ giữa các địa vật, tiến hành liên kết các địa vật thành một lãnh thổ tự nhiên, trong đoán đọc điều vẽ ảnh không những cần những tấm ảnh riêng biệt mà còn cần cả sơ đồ ảnh, bình đồ ảnh của bề mặt địa hình, tức là chuyển từ việc đoán đọc §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4824 điều vẽ các địa vật riêng biệt sang việc đoán đọc điều vẽ trạng thái các địa vật. Khi đã hiểu được các trạng thái địa vật ta có thể quay lai việc đoán đọc điều vẽ các địa vật riêng biệt ở mức độ cao hơn với việc xử lí thông tin phù hợp hơn. Sau đây ta sẽ tìm hiểu một cách chi tiết cấu trúc logic của quá trình đoán đọc điều vẽ ảnh. a. Nhìn thấy : là việc cảm thụ riêng biệt các yếu tố hình ảnh của địa vật trên ảnh mà không cần phát hiện ra bản chất của chúng. Ví dụ ta nhìn thấy một hình tam giác trên ảnh, đây là kết quả làm việc của bộ lọc thị giác. Người ta chia ra làm ba giai đoạn thị giác quan sát ảnh đơn và ảnh lập thể. Ảnh đơn Ảnh lập thể Nhìn không rõ Nhận được hiệu ứng sơ bộ Nhìn rõ Hình thành hiệu ứng lập thể Nhìn rõ hình dáng Ổn định hiệu ứng lập thể b. Giải đoán : Là sự thu nhận hình ảnh độc lập của đối tượng và phân chia nó thành các phần có định tính và định lượng xác định, đồng thời đánh giá hình ảnh đã đoán nhận được. Như vậy việc giải đoán sẽ có ba giai đoạn: - Giai đoạn thu nhận hình ảnh một cách trọn vẹn ( giai đoạn tổng hợp) - Giai đoạn phân chia hình ảnh thành các thành phần và thu thập các đặc trưng riêng của chúng ( giai đoạn phân tích ) - Giai đoạn đánh giá hình ảnh nhận được ( giai đoạn tổng hợp ở mức độ cao hơn ) Quá trình này hình thành dưới tác động các thông tin mà tác nghiệp viên điều vẽ có được khi bắt đầu công tác. Trước khi giải đoán có ba trạng thái đặc biệt tạo ra, đó là: - Người đoán đọc không biết gì về địa vật cần đoán đọc điều vẽ. Khi đó cần phải khảo sát ngoài trời hay xây dựng các giả thiết. Trạng thái này gọi là §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4825 trạng thái nhận thức tương đương. - Người đoán đọc điều vẽ không biết được hình ảnh của địa vật trên ảnh nhưng biết được nó trên bản đồ theo mô tả, theo kết quả khảo sát ngoài trời. Người đoán đọc điều vẽ so sánh hình dáng của đối tượng cần đoán đọc điều vẽ với hình ảnh của nó và theo sự giống nhau của các chuẩn đoán đọc điều vẽ mà giải đoán nó. Việc đoán đọc, điều vẽ này gọi là giới hạn nhận thức. - Người đoán đọc điều vẽ biết rất rõ địa vật theo kinh nghiệm của bản thân, việc nhận biết chỉ là việc so sánh hình ảnh đã biết với hình ảnh đã tìm ra. Trạng thái này gọi là giới hạn của nhận thức đã biết. C. Phân loại: Là việc phát hiện bản chất của các dấu hiệu chung các địa vật riêng biệt, là chuyển từ đặc tính riêng biệt về đặc tính chung. Có khi khi phân loại người ta vẽ kí hiệu quy ước lên trên ảnh của địa vật đã được đoán đọc, điều vẽ. 2.2 CƠ SỞ CỦA ĐOÁN ĐỌC ĐIỀU VẼ ẢNH. 2.2.1 Cơ sở địa lý của đoán đọc điều vẽ ảnh: 2.2.1.1 Nghiên cứu cơ sở địa lý của các chuẩn đoán đọc điều vẽ : Các đối tượng tự nhiên của bề mặt địa hình không phân bố một cách tùy tiện mà theo một quy luật nhất định. Tập hợp có tính quy luật các đối tượng tạo ra một quần thể lãnh thổ tự nhiên. Vì vậy để đoán đọc điều vẽ được chính xác ta phải nghiên cứu kỹ các đặc điểm địa lý của quần thể. Tuy nhiên theo các tài liệu bay chụp, tài liệu bản đồ, tài liệu khảo sát ngoài trời và các tài liệu khác, người ta phân vùng khu vực nghiên cứu và xác định những chuẩn đoán đọc điều vẽ cần dùng cho từng khu vực đó. Trong đó cảnh quan địa lí - đơn vị cơ bản của quần thể lãnh thổ tự nhiên là khu vực có nguồn gốc phát sinh và lịch sử phát triển, có cùng một cơ sở địa lý thống nhất, có một sự kết hợp giống nhau về các điều kiện thủy văn, thổ nhưỡng, có cùng một hình dạng địa hình, một điều kiện khí hậu, một xã hội động vật và thực vật. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4826 Quần thể tự nhiên đơn giản nhất là tiểu cảnh khu. Trong phạm vi tiểu cảnh khu các điều kiện tự nhiên như khí hậu, nham thạch, dạng địa hình, xã hội thực vật hoàn toàn giống nhau và thống nhất. Quần thể lãnh thổ tự nhiên phức tạp hơn gồm các t iểu cảnh khu liên kết với nhau gọi là cảnh. Đó là các bãi bồi, thung lũng, đầm lầy, các vùng hạ lưu bằng phẳng . Thường thì cảnh khu dễ đoán nhận ra trên ảnh theo cấu trúc địa mại đặc trưng của chúng. Cảnh quan là tập hợp những cảnh khu giống nhau về quy lu ật, biết được các tính chất quang học của các phần riêng biệt ta có thể nghiên cứu tính chất quang học và địa mạo của tiểu cảnh khu, của cảnh quan. Do tác động của con người trong việc khai khuẩn đất đai, do sự phá hủy của hệ tương hỗ bên trong nên khả năng đoán đọc điều vẽ các đối tượng bị giảm. Việc thay đổi lớp phủ thổ nhưỡng, thực vật hoàn toàn không làm thay đổi địa hình do vậy tính chỉ báo của địa hình vẫn được giữ nguyên. Ranh giới vùng đất canh tác được chụp lên trên ảnh với nhiều hình dạng hình học khác nhau, làm vỡ tính chất toàn vẹn của sự cảm thụ, làm cho sự phân chia ranh giới tự nhiên của lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng, quần thể lãnh thổ tự nhiên sử dụng khi đoán đọc điều vẽ khó hơn. Quần thể lãnh thổ tự nhiên được đặc trưng bằng hình ảnh riêng t heo dấu hiệu này ta dễ dàng xác định được chúng trên ảnh hàng không. Hình dáng của vị trí địa hình là dấu hiệu cơ bản để phân lạoi cảnh khu một cách sơ bộ. Để điều vẽ đoán đọc cảnh khu không đứng riêng biệt trên ảnh, người ta sử dụng vi địa hình đặc trưng, các lưới sói mòn, các thay đổi có tính quy luật của lớp thổ nhưỡng, thực vật, hình dáng, ngoại hình khu đo. Ví dụ : Ở vùng đồng bằng ranh giới của quần thể lãnh thổ tự nhiên trong cùng điều kiện khí hậu như nhau được kiểm tra bằng ranh giới của việc tạo thành các cảnh khu. Ở vùng núi do ảnh hưởng của các đai khí hậu, các đai độ cao, do độ chiếu sang của mặt trời, mối quan hệ giữa cấu trúc địa mạo của cảnh quan và cấu trúc địa chất được biểu thị bằng mối liên hệ phức tạp hơn §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4827 nhiều, điều này dẫn đến sự hình thành các quần thể lãnh thổ tự nhiên khác nhau ngay trên một lướp thổ nhưỡng. 2.2.1.2 Các chỉ báo cấu trúc bên trong cảnh quan: Việc sử dụng các chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp phản ánh cấu trúc cảnh quan là cơ sở của phương pháp đoán đọc điều vẽ ảnh theo dấu hiệu chỉ báo, khi đó vật chỉ báo - các dấu hiệu dễ quan sát trên ảnh như lớp phủ thực vật, hình dạng địa hình, hệ thống thủy văn… sẽ xác định rõ đặc tính địa vật không sát được như nước ngầm, cấu trúc địa chất… còn địa vật được chỉ báo là các địa vật khó quan sát và không quan sát được trên ảnh trực tiếp được nhưng nhờ sử dụng các quy luật chỉ báo nên dễ nhận biết, xác định dễ hơn. Quan hệ tương hỗ bên trong của cảnh quan và quan hệ phụ thuộc giữa các phần bên ngoài của khu đó. Chẳng hạn như quan hệ gi ữa địa hình và thực vật, nước ngầm là cơ sở của việc đoán nhận nước ngầm theo tiêu chuẩn gián tiếp trên ảnh. Mối quan hệ tương hỗ chỉ có thể phát hiện khi phân tích một cách chi tiết các quy luật địa chất thủy văn, điều kiện hình thành nước ngầm, quá trình phát triển và chế độ nước ngầm. Đây là nội dung cơ bản của việc nghiên cứu chỉ báo của thủy văn. Theo quan hệ chỉ báo người ta phân ra làm hai loại: chỉ báo trực tiếp và chỉ báo gián tiếp. + Loại chỉ báo trực tiếp có quan hệ trực tiếp với đối tượng chỉ báo. + Loại gián tiếp có quan hệ gián tiếp với đối tượng chỉ báo. Theo dạng chỉ báo có thể chia ra 2 loại: Chỉ báo thành phần và chỉ báo tổng hợp. + Chỉ báo thành phần đại diện cho một thành phần của cảnh quan ( địa hình, thực vật ) + Chỉ báo tổng hợp ( còn gọi là chỉ báo cảnh quan ) đại diện cho một tập hợp các thành phần cảnh quan trong mối quan hệ không gian giữa chún trên toàn lãnh thổ nghiên cứu. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4828 Theo tính chất của địa vật được chỉ báo người ta chia ra : Chỉ báo địa chất và chỉ báo thạch học, chỉ báo Hal o và chỉ báo thủy văn. + Chỉ báo địa chất đặc trưng cho điều kiện địa chất. + Chỉ báo thạch học đặc trưng cho thành phần thạch học địa tầng bề mặt. + Chỉ báo Halo đặc trưng cho dạng và mức độ hóa mặt của dạng đá mẹ định phân hóa. Chỉ báo thủy văn đặc trưng cho nước ngầm. Như ta đã biết địa hình là chỉ báo quan trọng cho cấu trúc bên trong cảnh quan. Đặc điểm của địa hình phụ thuộc vào quá trình hình thành địa hình, cấu trúc địa chất, nước mặn, nước ngầm, lớp phủ thực vật, thổ nhưỡng và các yếu tố tự nhiên khác. Các chuẩn gián tiếp như đặc trưng của mạng lưới thủy văn trầm tích, thực phủ cho phép ta đoán nhận hình dáng của địa hình có độ cao tương đối nhỏ. Ví dụ : Mạng lưới sông ngòi hình tâm hỏa giúp ta phán đoán sự có mặt của một vùng đất nhô cao hình tròn, hay vùng đất lõm có quan hệ với các hoạt động địa chất. Địa hình quyết định độ ẩm, điều kiện tưới tiêu, điều kiện bồi tụ các khoáng chất, chất hữu cơ, địa hình ảnh hưởng tới mục nước ngầm, tới cường độ của sự tạo dốc và hình thành thổ nhưỡng, thời gian ch iếu sang chiều dốc, độ nghiêng nhỏ của sườn dốc, độ cao của địa hình đai cao được phản ánh bởi các lớp thực vật tương ứng có liên quan tới số bức xạ năng lượng mặt trời bởi mức độ bao phủ của lớp phủ thực vật thổ nhưỡng. Trên ảnh hàng không địa hình có cấu trúc đặc trưng nhờ dụng cụ lập thể ta có thể nhìn thấy độ sâu của địa hình, hướng của địa hình và độ xói mòn của chúng. Ngoài địa hình ra thực vật cũng là chỉ báo quan trọng về cấu trúc bên trong của cảnh quan bởi thực vật chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện sinh trưởng như: thổ nhưỡng, độ ẩm, ánh sang. Chẳng hạn trong điều kiện khí hậu, địa hình như nhau nhưng ở trên lớp đất thấm nước của túi nước ngầm thì cây cối tươi tốt, còn vùng lân cận thì cây cối khô cằn chậm phát triển. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4829 Thủy văn cũng là chỉ báo về cấu trúc bên trong của cảnh quan do đặc tính hoạt động của sông, chế độ và quy luật vận động của dòng chảy nên đặc điểm của địa hình, thổ nhưỡng và thực vật cũng theo góc tạo bởi dòng chảy của suối phụ và suối chính ta có thể phán đoán độ dốc chung của đị a hình. Góc càng nhọn thì địa hình khu vực giữa suối chính và suối phụ càng dốc. Mối quan hệ chặt chẽ của thủy văn với địa hình cho phép ta sử dụng mạng cấu trúc thủy văn như một chỉ báo khi đoán đọc điều vẽ địa chất, địa mạo. Qua việc nghiên cứu khả năng của đoán đọc điều vẽ chỉ báo ta đi đến kết luận là địa vật và hiện tương của khu đo đều có những chỉ báo nhất định . Việc nghiên cứu những chỉ báo rất quan trọng, đặc biệt khi đoán đọc điều vẽ các địa vật, hiện tượng không thể hiện trên ảnh như nước ngầm, địa hình thực vật dưới thảm thực vật… Do vậy khi đoán đọc điều vẽ phải nghiên cứu phát hiện đầy đủ các quy luật của chỉ báo, quy luật phân bố của các địa chất cũng như tập hợp các yếu tố cảnh quan, chỉ có nghiên cứu đầy đủ các quan hệ chỉ báo, quy luật phân bố của các địa vật mới đảm bảo chất lượng của việc đoán đọc điều vẽ. 2.2.1.3. Đoán đọc điều vẽ gián tiếp trên cơ sở mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng. Giữa các đối tượng bên trong và bên ngoài của tập hợp tự nhiên cùng loài cũng có mối quan hệ tương hỗ nhất định, mối quan hệ tương hỗ đó được biểu thị bằng phần trăm, chỉ chỉ tiêu chất lượng của các yếu tố bên trong cảnh quan, xác định theo các chương trình tương quan lập từ các tham số đã biết và các ẩn số cần xác định. Chẳng hạn để phân biệt đất sét, đất mặn và đầm lầy khi đoán đọc điều vẽ trong một cảnh quan hoang mạc ta phải nghiên cứu mối quan hệ giữa chúng với địa hình theo tỷ lệ lớn. Ta biết rằng đất sét luôn phân bố ở khu vực không có điều kiện thoát nước, đầm lầy thường phân bố ở các triền sông hay các chỗ trũng, còn đất mặn thường gặp ở khắp nơi nhưng ở vùng đất trũng, các thung lũng hay gặp hơn theo vị trí tương đối của vùng đất thấp liên quan đến thủy văn, mà ta dẽ dàng nhận biết. Như vậy ta có thể sử §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4830 dụng chuẩn gián tiếp để nhận biết đất sét và đất mặn ở vùng trũng cùng với việc tăng độ dốc của sườn, điều kiện thoát nước sẽ tăng lên và điều kiện giữ mùn và độ ẩm giảm xuống, nó phản ánh đến đặc trưng của lớp phủ thực vật. 2.2.1.4 Đoán đọc điều vẽ trên cơ sở ảnh mẫu. Mẫu đoán đọc điều vẽ là hình ảnh điển hình của một khu đo nào đó đã được khảo sát và đoán đọc điều vẽ, kiểm tra ngoài trời với múc độ tin cậy nhất định. Nó phản ánh toàn bộ địa vật trên ảnh trong điều kiện chụp ảnh xác định. Mẫu đoán đọc điều vẽ thường được thành lập từ các cặp ản h lập thể . Việc đoán đọc điều vẽ các đối tượng trên các khu vực được tiến hành bằng cách so sánh ảnh chụp khu vực đó với ảnh mẫu điều vẽ và bản chất là so sánh tương tự chứ không phải là so sánh đồng nhất. - Theo nội dung người ta chia ra hai loại : Mẫu đoán đọc điều vẽ chuyên đề và mẫu đoán đọc điều vẽ tổng hợp : + Mẫu đoán đọc điều vẽ chuyên đề chỉ chứa một yếu tố cảnh quan. Ví dụ : Chỉ riêng yếu tố thổ nhưỡng hay chỉ riêng yếu tố thực vật. + Mẫu đoán đọc điều vẽ tổng hợp thường đi kèm với mẫu khảo sát đ a đối tượng trong tập hợp cảnh quan với độ chi tiết đồng đều hoặc với độ chi tiết khác nhau. - Theo nguyên tắc sử dụng người ta chia ra ảnh mẫu đoán đọc điều vẽ hệ thống và ảnh mẫu đoán đọc điều vẽ lãnh thổ : + Ảnh mẫu hệ thống mô tả tính chất các đối tượng riêng biệt theo một hệ thống nhất đinh trong một lĩnh vực nào đó. + Ảnh mẫu lãnh thổ mô tả tính chất của tập hợp các yếu tố theo cảnh quan, cảnh khu. Ảnh mẫu loại này được xây dụng theo hệ thống cảnh quan . - Theo công dụng người ta chia ra làm hai loại ảnh mẫu: Ảnh mẫu dùng chung và ảnh mẫu dùng riêng : + Ảnh mẫu dùng chung thường được thành lập dưới dạng Album và có thể sử dụng mọi trường hợp đoán đọc điều vẽ ảnh và cho công tác đào tạo cán bộ kĩ thuật đoán đọc điều vẽ ảnh trên khu vực nào đó. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4831 2.2.2. Cơ sở sinh lí của đoán đọc điều vẽ : 2.2.2.1. Các quy luật thụ cảm thụ giác về giới hạn thị giác : Đoán đọc điều vẽ ảnh là quá trình thông tin logic gắn liền với hoạt đọng sang tạo của con người, liên quan tới khả năng cảm thụ của thị giác. Cơ quan thụ cảm thị giác của mắt gồm ba phần : - Hệ thống thu nhận hình ảnh: Đầu dây thần kinh thị giác nằm trong võng mạc của mắt thu nhận kích thích và biến đổi tín hiệu ánh sáng của tác nhân kích thích. - Bộ truyền : Dây thần kinh thị giác truyền kích thích vào vỏ não con người. - Trung tâm của bộ phận phân tích thị giác : Ở đây kích thích thần kinh được truyền thành thụ cảm thị giác và hình thành hình ảnh. Mắt người thực hiện chức năng quan trọng trong đoán đọc điều vẽ ảnh. Mắt người được cấu tạo từ 3 phần chính là màng , nhân, và thủy tinh thể. Màu sắc được cảm thụ nhờ ba loại dây thần kinh hình nón. Khi dây thần kinh loại 1 bị kích thích sẽ cho thụ cảm màu đỏ , loại hai cho màu lục và loại 3 cho màu chàm. Ánh sáng có độ dài bước sóng khác nhau sẽ kích thích 3 loại dây thần kinh này ở mức độ khác nhau và mắt người sẽ phân tích tác dụng phổ ánh sang lên nó, khi đánh giá thành phần của tia đơn sắc trong phổ ánh sáng đó vỏ não sẽ tổng hợp các đại lượng tương đối của kích thích đỏ, lục, chàm do vậy ta sẽ nhìn được màu sắc của đối tượng. Cảm thụ thị giác đầu tiên tăng nhanh rồi đạt tới độ rõ cức đại, nó sẽ ổn định khi hình thành hình ảnh. Mắt người cảm thụ lớn nhất đối với màu vàng và màu xanh da trời. Độ cảm thụ của mắt sẽ giảm nhiều với ánh sáng màu đỏ, lục và chàm tím. Mắt ng ười có khả năng phân biệt khoảng 200 nền màu với nhiều sắc độ khác nhau. 2.2.2.2 Các đặc điểm của cảm thụ thị giác: Khả năng thông tin của phương pháp đoán đọc điều vẽ trực tiếp phụ thuộc vào khả năng cảm thụ hình ảnh của mắt người, khả năng đoán đọc điều §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4832 vẽ của ảnh, phụ thuộc vào thiết bị kĩ thuật sử dụng của người đoán đọc điều vẽ. Khả năng thụ cảm hình ảnh của mắt người phụ thuộc vào độ tinh của mắt và độ tương phản của thị giác. Mắt người sẽ không phân biệt được hai điểm sáng nếu như ảnh của chúng được tạo trên một sợi dây thần kinh hình nón vì một sợi dây thần kinh chỉ truyền về vỏ não một cảm giác. Hai điểm chỉ phân biệt một cách rõ ràng nếu như hình ảnh của hai điểm đó được tạo trên hai dây thần kinh khác nhau. Vì vậy độ tinh giới hạn của thị giác đượ c đặc trưng bằng góc mà người dưới góc đó từ tiếp điểm người ta nhìn thấy đường kính của dây thần kinh. Để thấy được cặp ảnh lập thể phải có hai tấm ảnh chụp từ hai điểm khác nhau với tỉ lệ của chúng không vượt quá 16% mỗi mắt chỉ được nhìn một ảnh, góc giao hội của các cặp tia chiếu cùng tên không quá 16o. 2.2.2.3 Ảnh hưởng của quá trình thị giác đến độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ ảnh. Khả năng thụ cảm và phân tích thị giác của mắt người ảnh hưởn đến hiệu quả của việc đoán đọc điều vẽ ảnh. Khả năng này được đặc trưng bằng số lượng thông tin mà mắt người thụ cảm được trong 1 đơn vị thời gian. Khả năng này khoảng 70 bít/s và bị giảm xuống khi xử lí truyền thông tin, các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ là sự mệt mỏi của mắt, sự điều tiết thích nghi của mắt, sự thiếu sót của thông tin ảo giác và khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh. Nếu khi làm việc bằng mắt nhiều, mắt dễ bị mỏi, đặc biệt là khi làm viếc với thiết bị nhìn lập thể. Để nâng cao độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ ảnh tức khả năng truyền đạt lên hình ảnh các chi tiết nhỏ của địa vật, phải tăng tương phản của hình ảnh, độ rõ nét cũng như tỷ lệ của hình ảnh Tỷ lệ của ảnh quyết định khả năng đoán đọc điều vẽ. Tỷ lệ ảnh chụp càng lớn thì khả năng đoán đọc điều vẽ ảnh càng cao. Tuy vậy cũng phải đảm bảo giá thành của sản phẩm. 2.2.3 Cơ sở chụp ảnh của đoán đọc điều vẽ. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4833 2.2.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc tạo thành ảnh hìn h học. Ảnh là một tài liệu góc quan trọng để thành lập bản đồ địa hình, nó quyết định chất lượng công tác đoán đọc điều vẽ, ảnh thu được là kết quả của tác động tương hỗ của nhiều yếu tố vật lý gồm: Độ sáng và màu sắc khác nhau của địa vật, đặc điểm của máy chụp ảnh, đặc điểm chụp ảnh trên các phương tiện bay và chế độ xử lí hóa ảnh. Các tham số của máy chụp ảnh hưởng đến khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh bao gồm: Tiêu cự của máy chụp ảnh, độ sáng của kính vật, sai số méo hình kính vật, kính lọc màu, độ chuyển dịch hình ảnh… của máy chụp ảnh. 2.2.3.2. Đặc trưng quang học của bề mặt trái đất. Hình ảnh của khu đo chụp lên trên phụ thuộc vào đặc trưng quang học các đối tượng của bề mặt trái đất, được xác định bằng việc kết hợp nhiều yếu tố tự nhiên và kĩ thuật. Các yếu tố tự nhiên bao gồm: Bề ngoài cảnh quan, khoảng độ chói của cảnh quan và độ sáng, độ mù c ủa không khí. 2.2.3.3 Đặc điểm của việc khôi phục hình ảnh. Các yếu tố kĩ thuật quyết định đến việc khôi phục hình ảnh của địa vật khi chụp ảnh, do vậy ảnh hưởng đến khả năng thông tin của hình ảnh. Bao gồm: Phim ảnh, độ nhạy, hệ số tương phản, độ rộng chụp ảnh, độ mờ… là các đặc trưng quan trọng của phim chụp ảnh. Xử lí hóa phim chụp có ý nghĩa quan trọng với việc nhận được những tấm ảnh có khả năng đoán đọc điều vẽ tối ưu. Để in ảnh có chất lượng đoán đọc điều vẽ ta sử dụng máy in ảnh điện tử dạng Elcop, nó có thể tự động điều chỉnh độ sáng cho từng phần phim âm cần lộ quang. 2.2.3.4. Đặc trưng độ chói của cảnh quan. Khi đoán đọc điều vẽ ảnh, các địa vật được nhận biết riêng biệt ở trên ảnh nhờ sự khác nhau về nền của chúng. Để có được tấm ảnh có lượng thô ng tin lớn nhất, khi ta chụp phải biết được chỉ số độ chói và các địa vật ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. 2.2.3.5. Lựa chọn tham số hình học tối ưu để chụp ảnh. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4834 Để nâng cao khả năng đoán đọc điều vẽ ảnh ta cần lựa chọn chính xác các tham số chụp ảnh như thời gian chụp, loại phim, điều kiện kĩ thuật hàng không, điều kiện quang học, máy chụp ảnh.. Độ cao bay chụp và tiêu cự máy chụp ảnh quyết định đến tỉ lệ nằm ngang của ảnh chụp, quyết định tỉ lệ thẳng đứng của mô hình lập thể khu đo. Các yếu tố kĩ thuật hàng không như tốc độ bay và tính ổn định của máy bay cũng như độ phủ của các giải bay kề và trong dải bay đối với việc đoán đọc điều vẽ rất quan trọng. 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐOÁN ĐỌC ĐIỀU VẼ, CÁC CHUẨN ĐOÁN ĐỌC ĐIỀU VẼ. 2.3.1.Các phương pháp đoán đọc ảnh Đoán đọc điều vẽ ảnh hàng không là một trong những quá trình cơ bản của việc thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình. Phụ thuộc vào quy trình công nghệ của công tác trắc địa- địa hình, vào đặc điểm địa lí của khu đo và mức độ nghiên cứu nó, phụ thuộc vào tài liệu bay chụp và các tài liệu có ý nghĩa bản đồ có được trên khu đo mà người ta sử dụng một trong các phương pháp đoán đọc điều vẽ sau: đoán đọc điều vẽ ngoài trời, đoán đọc điều vẽ trong phòng và đoán đọc điều vẽ kết hợp. Phụ thuộc vào nội dung, đoán đọc điều vẽ có thể chia ra thành đoán đọc địa hình và chuyên ngành. Khi đoán đọc địa hình thì các hình ảnh đối tượng trên ảnh chụp, ta nhận được thông tin về bề mặt trái đất, các đối tượng của nó và các công trình xây dựng trên nó. Khi đoán đọc chuyên ngành thì phải chọn ra những thông tin về từng chủ đề phục vụ cho mục đích chuyên ngành như nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất… Hiện nay người ta chia ra các phương pháp đoán đọc sau: Phương pháp trực quan: trong phương pháp này thông tin từ các bức ảnh được đọc và phân tích của con người. Phương pháp máy móc trực quan: trong phương pháp này thông tin thị tần sơ bộ được biến đổi bằng máy móc thuyết trình lược chuyên môn hóa §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4835 hoặc tổng hợp với mục đích giảm nhẹ việc phân tích trực quan tiếp theo của hình ảnh nhận được. Phương pháp bán tự động: trong phương pháp này việc đọc thông tin từ các bức ảnh và phân tích hoặc phân tích trực tiếp theo từng dòng của thông tin hình tần được ghi được thực hiện bằng máy móc thuyết trình chuyên dụng hoặc tổng hợp với tham gia tích trực của trắc thử. Phương pháp tự động: Trong phương pháp này việc đoán đọc hoàn toàn thực hiện bằng máy móc. Con người xác định nhiệm vụ và cho chương trình xử lí thông tin hình tần. Các phương pháp này có thể chuyển đổi từ cách này sang cách khác theo quá trình hoàn thiện của chúng và sự thay đổi chức năng của con người trong việc thực hiện chúng. 2.3.2 Các chuẩn của đoán đọc điều vẽ Việc đoán đọc điều vẽ ảnh được tiến hành theo các chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp, gián tiếp, tổng hợp và các tài liệu bổ sung có ý nghĩa bản đồ. 2.3.2.1. Chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp Các đặc tính của địa vật được truyền trực tiếp lên ảnh và được mắt người cảm thụ trực tiếp gọi là chuẩn đoán đoc điều vẽ trực tiếp. Chúng bao gồm hình dạng, kích thước, nền màu, màu sắc, và ảnh bóng của địa vật - Chuẩn hình dáng Đây là chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp cơ bản, theo chuẩn này ta xác định được sự có mặt của địa vật và tính chất của địa vật đó. Việc quan sát bằng mắt của người đoán đọc điều vẽ trước tiên sẽ phát hiện ra chính diện mạo của địa vật có trên ảnh. Khi sử dụng chuẩn hình dáng chúng ta phải lưu ý một số đặc điểm tạo hình học của đối tượng. Trên ảnh các đối tượng được biểu thị bằng hình dáng như trên bản đồ, tức là giữ nguyên tính đồng dạng với địa vật nhưng có kích thước nhỏ hơn, hệ số thu nhỏ phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh chụp, các đối tượng có §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4836 hình dạng như nhau ở các vùng khác nhau của ảnh sẽ có hình dạng khác nhau ( khi ảnh có góc nghiêng nhỏ ). Có một số loại đối tượng của bề mặt địa hình có hình dạng hình ảnh xác định như nhà cửa.. và hình dạng không xác định như ao hồ tự nhiên, đồng cỏ… Ngoài ra còn có các chuẩn hình dáng như hình tuyến, hình vết, hình khối, hình phẳng là những chuẩn hình dáng quan trọng trong đoán đọc điều vẽ, như các yếu tố giao thông thủy lợi, ngôi nhà trong khu dân cư… - Chuẩn kích thước Kích thước hình ảnh cũng là chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp nhưng ít chắc chắn hơn chuẩn hình dáng. Kích thước ảnh địa vật trên ảnh phụ thuộc vào tỉ lệ ảnh. Có thể xác định kích thước thực tế của địa vật theo tỉ lệ ảnh hay bằng cách so sánh kích thước hình ảnh của địa vật khác đã biết theo công thức : L = L’ 'l l ( 2.4 ) Trong đó : L : chiều dài địa vật cần xác định ngoài thực tế (m) l : chiều dài địa vật cần xác định trên ảnh (mm) L’: chiều dài của ảnh địa vật đã biết ngoài thực địa (m) l’ : chiều dài của ảnh địa vật đã biết trên ảnh (mm) Với chuẩn kích thước, người ta biết được một số tính chất đặc trưng của địa vật bằng cách gián tiếp, ví dụ theo kích thước của cầu người ta có thể biết được trọng tải của cầu. Chuẩn kích thước dùng để đoán đọc điều vẽ các địa vật có cùng hình dạng. - Chuẩn nền ảnh Nền ảnh là độ hóa đen của phim chụp ở chỗ tương ứng của ảnh địa vậtvà sau này là độ đen ảnh. Độ đen là hàm logarit độ sáng của bề mặt địa vật được chụp ảnh. Cường độ khác nhau của tia sáng phản xạ từ vật chụp chiếu §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4837 lên vật liệu ảnh sẽ làm hóa đen lớp nhũ ảnh ở các mức độ khác nhau. Nền ảnh của địa vật được chụp lên ảnh chủ yếu phụ thuộc vào : Khả năng phản xạ của địa vật, cấu trúc của bề mặt địa vật, độ nhạy của nhũ ảnh, độ ẩm của đối tượng chụp. - Chuẩn bóng Ảnh của bóng địa vật trên ảnh là chuẩn đoán đọc điều vẽ ngược, chỉ có bóng mới cho phép ta xác định tính chất của địa vật, ngoài ra bóng còn che lấp bên cạnh gây ảnh hưởng ch o đoán đọc điều vẽ. có hai loại : bóng bản thân và bóng đổ Bóng bản thân là bóng nằm ngay tại chính bản thân địa vật đó, tức là địa vật không được chiếu sáng. Bóng bản than làm nổi tính không gian của địa vật. Bóng đổ là bóng địa vật hắt xuống mặt đất hay xuống địa vật khác, bóng đổ có hình dạng quen thuộc của địa vật. Bóng đổ được tạo ra bằng tia chiếu nghiêng nên hình dáng của bóng đổ và hình dạng của địa vật nhìn bên cạnh không hoàn toàn đồng dạng. Chiều dài bóng đổ phụ thuộc vào độ dốc của địa hình và độ cao củ a mặt trời ở thời điểm chụp ảnh. Khi biết được độ dài của bóng hình ảnh ta có thể tính được độ cao của đối tượng theo công thức: H= ma.l.tg ( 2.5 ) Trong đó: h : độ cao đối tượng m : mẫu số tỉ lệ bản đồ l : độ dốc bóng trên ảnh  : góc hợp bởi tia mặt trời và mặt phẳng. 2.3.2.2 Chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp Chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp được xây dựng trên mối quan hệ tương hỗ của các đối tượng tự nhiên với nhau và với cảnh quan, chỉ ra sự có mặt của các đối tượng hay các tính chất của chúng không thể hiện tren ảnh, §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4838 hoặc không xác định được theo các chuẩn trực tiếp. Mối quan hệ tương hỗ có tính quy luật giữa các đối tượng của khu đo vẽ xuất hiện theo hai hướng cơ bản : tính kéo theo tương ứng của địa vật này với địa vật khác và sự thay đổi tính chất của địa vật này do ảnh hưởng của địa vật khác. Theo tính kéo theo tương ứng của địa vật này đối với địa vật khác người ta có thể nhận biết trên ảnh: - Các địa vật mà theo chuẩn trực tiếp của chúng không thể nhận biết được vì chúng thể hiện không rõ rang hay không đầy đủ. - Các địa vật được chụp trên ảnh cùng một nền màu. Theo sự thay đổi tính chất của địa vật này dô ảnh hưởng của địa vật khác ta có thể đoán nhận: - Các địa vật bị các địa vật khác che khuất - Các địa vật không có trên bề mặt đất nhưng có ảnh hưởng đến tính chất của địa vật ở trên chúng, do đó làm cho chuẩn trực tiếp của địa vật này thay đổi - Chuẩn dấu vết hoạt động là chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp quan trọng khi đoán đọc điều vẽ các địa vật động như sông suôi, đường xá, khu dân cư… 2.3.2.3 Chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp Chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp là tập hợp tất cả các chuẩn trực tiếp và gián tiếp. Người ta thành lập chẩn này trên cơ sở của phương pháp đoán đọc điều vẽ cảnh quan. Cấu trúc nền của hình ảnh được hình thành từ các thành phần : hình dáng, diện tích, nền màu. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4839 Sơ đồ cấu trúc logic của quá trình đoán đọc, điều vẽ ảnh Bắt đầu trạng thái làm việc và kế hoạch hóa quá trình đoán đọc, điều vẽ Phân tích đánh giá thông tin ban đầu Nghiên cứu cấu trúc chung qua hệ thống ảnh hàng không Kế hoạch hóa các giai đoạn đoán đọc điều vẽ Giai đoạn tìm kiếm Giải đoán địa vật Phân chia tình trạng bên ngoài Giải đoán tình trạng Phân tích các yếu tố bên trong trạng thái Đoán đọc điều vẽ theo phương pháp tương tự Giai đọan nội suy Đoán đọc điều vẽ theo phương pháp tương tự Giai đoạn kiểm tra Đánh giá chung Nhận biết các địa vật riêng biệt §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4840 CHƯƠNG III MỘT SỐ GIẢI PHÁP KĨ THUẬT HỖ TRỢ CÔNG TÁC ĐOÁN ĐỌC ẢNH HÀNG KHÔNG TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BẰNG CÔNG NGHỆ ẢNH SỐ 3.1 ẢNH SỐ TRONG ĐO VẼ ẢNH Ảnh số được hình thành trong không gian ba chiều với các trục tọa độ Xn , Yn , Dn. Trong mặt phẳng Xn , Yn , ảnh số có dạng ma trận hình chữ nhật, mỗi một phần tử của ma trận được gọi là pixel, kích thước các pixel và khoảng cách giữa chúng thường như nhau. Hệ tọa độ phẳng vuông góc với các trục tọa độ Xn và Yn được gọi là hệ tọa độ pixel. Hệ tọa độ này hoàn toàn khác hệ tọa độ phẳng ảnh. Mỗi pixel ứng với một giá trị bằng số, đây là trị trung bình về độ đen quang học trên toàn bộ diện tích 1 pixel. Khi biến đổi thành số, cả một khoảng độ đen quang học được mã hóa thành 256, hoặc 512 hay 1024 b ậc. Từ cặp ảnh lập thể số có thể xây dựng mô hình hình học 3 chiều của đối tượng chụp. Khác với ảnh tương tự các tham số đặc trưng cho tính chất mô tả và đo đạc của ảnh số phụ thuộc vào kích thước hình học của phần tử ảnh – pixel của máy chụp ảnh số hay máy quét ảnh để tạo nên ảnh số. Kích thước của pixel được xác định bằng kích thước của phần tử ảnh trong máy chụp ảnh hoặc phần tử khe quét của máy quét. Giá trị này được chọn phụ thuộc vào độ chính xác đo tọa độ điểm ảnh, xây dựng mô hình số địa hình hay đ oán đọc và điều vẽ ảnh, độ lớn này có thể thay đổi tùy thuộc theo yêu cầu. Tính chất mô tả của ảnh số được đực trưng bằng hai khả năng: khả năng ghi nhận các độ tương phản khác nhau và khả năng ghi nhận các chi tiết nhỏ nhất của đối tượng trên 1 mm hình ản h. Độ tương phản quang học của đối tượng được xác định bằng hiệu năng lượng bức xạ của chúng trong cùng một chế độ chiếu sáng. Trong quá §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4841 trình lan truyền từ đối tượng tới thiết bị ghi nhận ( hay chụp ảnh ) độ tương phản quang học có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của môi trường, của thiết bị ghi… Vì vậy độ tương phản quang học không trùng với độ tương phản tông màu. Độ tương phản tông màu ( nền màu ) – còn gọi là độ tương phản chụp ảnh của hai đối tượng 1 và 2 kề nhau, được xác định bằng hiệu độ đen quang học của hình ảnh trên ảnh số Δ12 = D1 – D2 Chính giá trị này mới quyết định đến khả năng đoán đọc của ảnh số. Để đánh giá khả năng ghi nhận độ tương phản quang học bằng độ tương phản nền màu người ta sử dụng các đặc trưng độ mờ, phạm vi ánh sáng hữu ích, hệ số tương phản. Khả năng ghi nhận những chi tiết nhỏ nhất của đối tượng trên ảnh số được xác định bằng khả năng phân biệt , độ rõ nét của hình ảnh và độ phân giải thực tế. Khả năng phân biệt được xác định bằng số lượng các vạch đường nét trong 1 mm hình ảnh của đối tượng độ tương phản tuyệt đối. Để xác định khả năng phân biệt người ta sử dụng các tiêu bản mẫu, trên có các hình ảnh đường nét có độ tương phản bằng 1. Khả năng mô tả của ảnh nhìn chung chỉ là một khái niệm tương đối. độ lớn của chúng có thể thay đổi tới vài lần nếu tiến hành đánh gi á chúng với các độ tương phản tông màu khác nhau, trên các vùng khác nhau của ảnh R = f(D). Khả năng phân biệt thực tế được xác định bằng kích thước nhỏ nhất của đối tượng có thể phân biệt ở trên ảnh : RTĐ = R2 m a = k tb f9.0 Hd ; (3.1) §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4842 Khả năng phân biệt thực tế RTD được sử dụng như là một chuẩn để đánh giá chất lượng ảnh, bởi vì nó cho biết kích thước cụ thể của các đối tượng nhỏ nhất có thể giải đoán ở trên ảnh . Từ công thức xác định xác định độ nhạy tương phản δ nhòe δnhòe = δ0 ( 1+ k3δl3 ) ( 3.2) Trong đó : k - hệ số phụ thuộc vào dạng của đường cong biên phản ánh hiệu độ đen giữa các mục tiêu kề cạnh. δl - độ rộng của dải nhòe hình ảnh. Khi đường cong biên có dạng gần thẳng thì k = 8,4 3. Khi tỉ lệ ảnh càng nhỏ thì đại lượng δl được giảm đáng kể nên làm cho giới hạn phân biệt lớn hơn. Điều này có ý nghĩa quan trọng khi đoán đọc điều vẽ ảnh tỉ lệ nhỏ. Độ rõ nét của hình ảnh được xác định bằng khả năng ghi nhận hình dạng đối tượng bằng hình ảnh, và được xác định bằng giới hạn sử dụng hệ số phóng đại khi quan sát thực tế bằng mắt. Tiêu chuẩn này liên quan mật thiết với hệ số phóng đại tối ưu. Trên thực tế, độ rõ nét của hình ảnh được đánh giá nhờ sử dụng các kính lúp với 2 hệ số phóng đại: 11 và 17 lần. Độ rõ nét đạt yêu cầu : khi quan sát ảnh với hệ số phóng đại 17 lần mà không thấy độ nhòe. Lx X D Hình 3.1: Đường cong biên của 2 đối tượng kề nhau. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4843 Độ rõ nét thấp: khi quan sát ảnh với hệ số phóng đại 17 lần thấy độ nhòe, nhưng với 11 lần thì không bị n hòe. Độ rõ nét không đạt yêu cầu : khi quan sát với hệ số phóng đại 11 lần đã phát hiện thấy độ nhòe. Tính chất đo đạc của ảnh số được xác định bằng độ chính xác đo các tham số hình học của ảnh như chiều dài, chiều rộng , khoảng cách, diện tích , thể tích. Tuy nhiên độ chính xác của các kết quả đo còn phụ thuộc vào rất nhiều các dữ kiện, chủ yếu nhất trong số này là : - Độ nhòe của hình ảnh do chiết quang khí quyển, do điều quang, do chuyển động của máy chụp ảnh trong quá trình bay chụp, do kích thước của pixel. - Sự biến dạng của phép chiếu xuyên tâm do ảnh hưởng của độ cong quả đất, chiết quang khí quyển, méo hình kính vật, biến dạng vật liệu ảnh - Sai số đo điểm trên trạm đo vẽ ảnh số do sai số nhận biết điểm, sai số cắt tiêu đo, sai số thiết bị đo. 3.2 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐOÁN ĐỌC ẢNH SỐ Như chúng ta đã biết, vấn đề lí thuyết và thực tế ứng dụng của công tác đoán đọc và điều vẽ ảnh tương tự đã được nghiên cứu kĩ và trình bày khá hoàn chỉnh trong các tài liệu khoa học. Điều khác biệt cơ bản nhất của ảnh số nhận được qua quá trình quét ảnh, hoặc chụp bằng máy chụp ảnh số, là hình ảnh được cấu thành từ các phần tử rời rạc cơ bản – pixel. Cấu trúc pixel của hình ảnh làm thay đổi các đặc trưng của đoán đọc của ảnh. Để có cơ sở đánh giá khả năng đoán đọc của ảnh số, của cặp ảnh lập thể số chúng ta cần phân tích sự ảnh hưởng của khả năng phân biệt tới khả năng đoán đọc ảnh số. 3.2.1 Đối với ảnh số đơn Để đoán đọc được các đối tượng cần nghiên cứu trên các tấm ảnh tương tự thì hình ảnh của chúng trên ảnh phải được tập hợp từ một số phần tử hình ảnh hữu hạn nào đó ( trong ảnh số gọi là pixel ). Số lượng các phần tử ảnh phụ thuộc vào hình dạng của đối tượng. Nếu xác định được số phần tử tối §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4844 thiểu đó ta có thể đánh giá được khả năng mô tả của ảnh. Chuẩn để đánh giá khả năng mô tả của ảnh phải là : khả năng phân biệt ( KNPB ) trên ảnh - khả năng phân biệt được các chi tiết nhỏ nhất của hình ảnh, và khả năng phân biệt thực tế. Khả năng phân biệt của ảnh được tính từ công thức : R = a2 1 (3.3) Trong đó a là kích thước tối thiểu của hình ảnh đối tượng trên ảnh mà mắt người có thể nhận biết được. Khả năng phân biệt thực tế được xác định từ công thức : A = 3a 10. R2 m  ; (3.4) Trong đó ma là mẫu số tỉ lệ của ảnh A là kích thước đối tượng nhận biết được trên thực địa. Đối với ảnh số, các khái niệm đó mang một tính chất khác biệt hơn. Trong đó, khả năng phân biệt của ảnh số được xác định theo độ lớn ( kích thước ) của phần tử nhỏ nhất của hình ảnh – pixel, thì : R= M22 1 ( 3.5) Trong đó M là độ phân giải không gian của ảnh số: đó chính là kích thước của pixel trên ảnh. Kích thước tương ứng của pixel trên thực địa sẽ là : MTD = 3a 10.R2 m  ( 3.6) Trong đó MTD là khả năng phân biệt không gian của ảnh số trên thực địa. Trong các công thức, các pixel của ảnh số có dạng vuông, độ phân giải đó được tính theo một hướn song song với hướng quét. Đối với các hướng khác thì khả năng p hân biệt sẽ là: Rα = R.cosα §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4845 Trong đó α là góc nhọn tạo bởi hướng quan sát và dòng quét. Như vậy theo công thức ( 3.5) ta có thể tính được độ phân giải cao nhất của ảnh số. Đối với các hình ảnh được tạo bởi các pixel có hình dạng chữ nhật, với kích thước các cạnh là Mx, My thì khả năng phân biệt được tính theo công thức : R = 2 y 2 x MM2 1  (3.7) Và khả năng phan biệt trên thực địa : MTD = 2y2x MM  .m.10-3 (3.8) Cần phải nói thêm rằng, độ phân giải được chọn để quét ảnh c ó ý nghĩa khi độ lớn của nó không được nhỏ hơn phân nửa độ phân giải của ảnh gốc, có nghĩa là : M ≥ 1/2 Rag (3.9) với pixel sử dụng để quét ảnh có dạng hình vuông, hoặc : 2 y 2 x MM   1/ 2 Rag với pixel sử dụng để quét ảnh có dạng hình chữ nhật với kích thước theo hai hướng là Mx và My thì Rag là độ phân giải của ảnh gốc. Trong trường hợp ngược lại, độ phân giải của ảnh của ảnh số sẽ không có ý nghĩa. Phương pháp được coi là chính xác nhất được sử dụng để xác định khả năng phân biệt là đạt tiêu bản vào đúng bề mặt đối tượng với điều kiện của môi trường thực tế rồi tiến hành chụp ảnh. Khả năng phân biệt có thể xác định theo độ rộng trung bình của các đối tượng hình tuyến như sau. Trên ảnh chọn 15 - 20 đối tượng hình tuyến có k ích thước nhỏ nhất, có đường biên rõ ràng nhất, tiến hành đo độ rộng của chúng 3 lần, tính trị trung bình và loại đi các trị đo không thỏa mãn điều kiện 0.8d tb < di < 1.2 d tb (3.11) Sau đó lại tiến hành đo và tính trung bình rồi loại bỏ … Cuối cùng khả năng phân biệt được tính theo công thức: §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4846 R = tbd2 9.0 (net/mm); ( 3.12 ) Phương pháp thứ ba được sử dụng để xác định khả năng phân biệt dựa trên trị đo độ rộng của dải nhòe hình ảnh. Chọn trên ảnh hai đối tượng kề nhau có độ phân giải lớn, ví dụ như bờ song – mặt nước, đường nhựa – mét đá của đường… đo độ rộng của bước chuyển tiếp độ tương phản. Khả năng phân biệt được tính gần đúng theo công thức sau: R = x a L8.2 m ( 3.13) Trong đó ma là mẫu số tỷ lệ ảnh Lx là độ rộng của dải nhòe, bước chuyển tiếp tông màu. Phương pháp thứ tư được xây dụng trên mối liên hệ giữa khả năng phân biệt với hệ số phóng đại tối ưu: R = 2.5V (3.14) Để xác định R, người ta chọn các vùng ở tâm và rìa ảnh trên đó có nhiều địa vật với nhiều chi tiết nhỏ nhất. Sử dụng hệ thống quang học có độ phóng đại thay đổi để quan sát hình ảnh. Hệ số phóng đại được coi là tối ưu, khi độ lớn hơn nó không phát hiện them được chi tiết hình ảnh. 3.2.2 Đối với cặp ảnh lập thể số Chúng ta biết rằng, mức độ xa gần của hai đối tượng không gian A và B được đánh giá bằng hiệu ứng lập thể, hay lực nhìn không gian của hai mắt qua công thức : LA-B = m 2 b L  A-B ( 3.15) Ở đây L là khoảng cách từ mắt đến điểm quan sát B;  A-B là hiệu 2 góc giao hội từ hai mắt tới A và B, b m là đường đáy quan sát của mắt. Trong trường hợp giới hạn mối quan hệ trên được gắn với ngưỡng thụ cảm lập thể độ sâu L và độ tinh nhọn của hiệu ứng lập thể VS : §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4847 L = m 2 b L vs (3.16) Ngưỡng thụ cảm thị giác chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như: dữ kiện vật lí, dữ kiện sinh lí, độ chiếu sáng và thành phần phổ của nguồn sáng, độ tương phản của hình ảnh, đặc trưng của phông nền, khoảng cách quan sát… Do vậy, nó được biểu diễn bằng phương trình vật lí, dạng : VS = k. V0 (3.17) Trong đó VS là giới hạn trung bình lấy bằng V0 = 30’’ k là hệ số ảnh hưởng của tất cả các dữ kiện. Như vậy, định lượng và mức độ chi tiết của các đối tượng không gian, do mắt người thụ cảm được hình thành nên hệ thống thị giác lập thể xác định bằng độ tinh nhọn của hiệu ứng lập thể. Về mặt hình học, theo trục nhìn của mắt xác định chiều sâu L, còn theo hướng vuông góc với nó – độ tinh tuyến tính L0 của hiệu ứng lập thể. L0 = L. VS (3.18) Từ các mối quan hệ trên thì với mắt thường, người ta có thể quan sát được độ sâu chi tiết của đối tượng L trên mô hình tương tự : L = mb L L0 (3.19) Công thức ( 19) này sẽ được sử dụng trong điều kiện quan sát mới: Mô hình lập thể được xây dựng từ cặp ảnh số. Như chúng ta đã biết, đặc trưng cơ bản nhất của ảnh số đơn là tính chất mô tả của nó được đặc trưng bằng độ phân giải tương ứng với kích thước (Mx. My) của pixel khi quét ảnh tương tự. Đối với ảnh số đơn, độ phân giải R được tính theo kích thước các cạnh của pixel : R2 = ( M2x + M2y ) ( 3.20) §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4848 Trong đó Mx và My là kích thước của pixel quét theo 2 hướng xx và yy, nếu sử dụng pixel hình vuông như các máy quét ảnh thong dụng hiện nay thì Mx = My = M. Trong quan sát lập thể, tương ứng với công thức ( 3.18) đã chứng minh. Ls = mb L R = mb L ( M2x + M2y )1/2. (3.21) Dễ dàng nhận thấy, giá trị định lượng của Ls xác định chất lượng mang tính định tính của mô hình lập thể của miền thực địa được xây dựng từ cặp ảnh đã được số hóa ( mô hình lập thể số) với Ls càng nhỏ, tác nghiệp viền có khả năng nhận biết và phân biệt các độ sâu khác nhau của đối tượng. Ngược lại với Ls càng lớn thì các ranh giới nhỏ về độ sâu của chi tiết đối tượng sẽ bị lược bỏ. Như vậy, mức độ tổng quát hóa về tính không gian của nó hình ảnh số tỉ lệ thuận với kích thước MxMy ( hoặc M) của pixel. Để xét mối tương quan của độ sâu, sử dụng hệ số k, được tính bằng tỷ số giữa ngưỡng thụ cảm lập thể L của mô hình xây dựng từ cặp ảnh lập thể tương tự và Ls – ngưỡng thụ cảm lập thể được xây dựng từ cặp ảnh lập thể số: k = SL L   = R L0 ; (3.22) như vậy: LS = mb L = k L0 ; (3.23) Đối với cặp ảnh lập thể số được quét bằng các pixel có hình dạng vuông kích thước Mx = My = M , thì : k = 0.7 M L0 ; (3.24) Trong phần cơ sở đo ảnh chúng ta đã biết, ngưỡng thụ cảm độ sâu của cặp ảnh lập thể tương tự phụ thuộc vào hệ số phóng đại V của hệ thống quan §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4849 sát quang học, chiều cao bay chụp ảnh H, ( H = L ), và đường đáy chụp ảnh b ( ở tỷ lệ ảnh), được tính theo công thức: L = H2. bV VS ; (3.25) Bởi vì, khi quan sát ảnh với độ phóng đại V s, giá trị tuyến tính độ tinh nhọn của hiệu ứng lập thể : L0 = L. V VS ; (3.26) cho nªn, sö dông c¸c c«ng thøc trªn ®èi víi cÆp ¶nh lËp thÓ sè , chóng ta sÏ cã ®­îc : Ls = b H (M2x + M2y )1/2 ; (3.27) Hoặc là: Ls = bk H L0 ; (3.28) Qua các công thức đã chứng minh ở trên, chúng ta có thể sử dụng chúng để đánh giá chất lượng quan sát lập thể để đoán đọc trong công nghệ đo ảnh số. Mặt khác ta có thể sử dụng công thức trên để ước tính độ phân giải quét ảnh phục vụ cho công tác đoán đọc các đối tượng không gian của bề mặt địa hình: M = H4,1 bLS ; (3.29) Ví dụ : Ta cần phân biệt chi tiết không gian của đối tượng Ls = 1m , cặp ảnh được chụp với độ cao bay chụp là H = 2000m; đường đáy chụp ảnh là b = 90m, thì cần phải quét ảnh với kích thước của pixel là M = 30m. Hoặc nếu cần phân biệt chi tiết đối tượng với độ sâu không gian là 0.5m ta phải quét ảnh với độ phân giải là 15m. 3.3 MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC ĐOÁN ĐỌC ẢNH. 3.3.1 Tăng lực phân giải của ảnh hàng không §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4850 Lực phân giải phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố khác nhau. Một phần trong số đó liên quan trực tiếp đến hệ thống máy chụp ảnh và có thể điều chỉnh được, ví dụ như lực phân giải của kính vật trong máy chụp ảnh hang không. Các yếu tố liên quan đến quá trình chụp ảnh khác thường thay đổi và trên thực tế là không điều khiển được. Như chúng ta đã biết thời gian lộ sáng chỉ có một vài phần trăm giây duy nhất ứng với lực phân giải cực đại có thể. Và với bất kì một giá trị nào khác của thời gian lộ sáng đều làm giảm đi lực phân giải của ảnh. Để giảm tối đa sự ảnh hưởng này khi chụp ảnh cần thực hiện những điều kiện sau : Phạm vi bắt ánh sáng hữu ích ( bề rộng phim ) phải lớn hơn khoảng sáng của bề rộng địa hình. Thời gian lộ sáng được chỉnh đến độ sáng xác suất nhất có thể có được của các đối tượng, phải làm cho việc tạo thành mật độ quang học trên ảnh hang không ứng với lực phân giải cực đại. Thực hiện được việc này là hết sức khó khăn vì độ sáng của các đối tượng thay đổi trong giải đất rộng . Có thể tăng độ phân giải của ảnh hàng không bằng cách nới rộng khe tương đối của kính vật máy chụp ảnh. Những kính vật có độ hội sáng ,mạnh hơn sẽ sử dụng để chụp ảnh trên những vật liệu ảnh có độ phân giải cao. 3.3.2 Tăng độ phân giải khi quét ảnh. Trong hệ thống đo vẽ ảnh số, nguồn dữ liệu đầu vào phải là ảnh số. Ảnh hàng không sau khi chụp cần được số hóa bằng thiết bị máy quét có độ chính xác hình học và độ phân giải cao. Trong quá trình quét hàm liên tục giá trị độ xám của ảnh trên phim sẽ được làm rời rạc và lượng tử hóa theo mức độ xám (grey scale). Ảnh số sẽ là tập hợp các phần tử ảnh ( gọi la pixel ) được sắp xếp theo dạng ma trận hai chiều mà mỗi phần tử ảnh được xác định bởi một vị trí hàng / cột và một giá trị độ xám. Độ phân giải của ảnh càng cao thì chất lượng hình học và bức xạ của ảnh càng cao nhưng ngược lại nếu kích thước của file ảnh càng lớn, thời gian quét ảnh lâu, lượng thông tin trên ảnh thừa. Độ phân giải thấp thì không đảm §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4851 bảo độ chính xác hình học, nhiều thông tin trên ảnh bị mất. Vì vậy việc lựa chọn độ phân giải của ảnh quét cần căn cứ vào độ chính xác của bản đồ cần thành lập, tỷ lệ của ảnh và mục đích sử dụng. Thông thường độ phân giải của ảnh được tính bằng 100 μ / X , trong đó X bằng mẫu số tỉ lệ ảnh chia cho mẫu số tỉ lệ bản đồ cần thành lập. Tùy theo các máy quét được sử dụ ng mà độ phân giải có thể là 7.5, 15, 22.5, 30, 60, 120.. μm đối với máy quét PhotoScan PS1 hay 7, 14, 21, 28 .. μm đối với máy SCAL. 3.3.3 Kĩ thuật nâng cao chất lượng hình ảnh Một số công đoạn xử lí ảnh trong đo ảnh số và viễn thám thường phải sử dụng các kĩ thuật nâng cao chất lượng hình ảnh. Các kĩ thuật này áp dụng các thuật toán xử lí thông tin bức xạ của dữ liệu ảnh số nhằm làm nổi bật các đối tượng cần quan tâm, giúp cho việc giải đoán ảnh bằng mắt hoặc bằng máy móc, thiết bị kỹ thuật được thực hiện dễ dàng và chính xác hơn. Trong đo ảnh số, các kỹ thuật thường được áp dụng nhất là thu phóng hình ảnh, biến đổi độ xám ( độ tương phản của hình ảnh ). Người thao tác có thể thu nhỏ hoặc phóng to hình ảnh để xem xét hình ảnh một cách tổng quát hay chi tiế t để xác định vị trí của điểm đo. Bằng cách biến đổi độ tương phản của hình ảnh, hay phóng to hình ảnh tác nghiệp viên có thể chọn và đo điểm chính xác hơn rất nhiều, tránh được các sai lầm trong thao tác. 3.3.3.1 Thu phóng ảnh số nhằm chọn hệ số thu phóng phù hợp Trong đo vẽ ảnh số, thường phải hiển thị trên màn hình máy tính toàn cảnh của một ảnh để xác định các khu vực cần nghiên cứu, cần đo vẽ. Mỗi file ảnh số chứa hàng vạn pixel, nhưng hầu hết trên các hệ thống đo vẽ ảnh số hiện nay chỉ có thể hiển thị trên màn hình một hình ảnh có kích thước không lớn hơn 1024*1024 pixel trong một lần. Do đó sẽ rất hữu ích nếu có một thuật toán đơn giản để làm tăng hay giảm kích thước của file ảnh ban đầu sao cho chỉ cần một lần cũng có thể hiển thị được toàn cảnh của một ảnh hay một phần của nó mà ta cần quan tâm. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4852 Hình 3.2 Thu nhỏ ảnh số Để thu nhỏ ảnh số xuống chỉ còn 1/(m.n) dung lượng ban đầu thì cứ sau m hàng thì có 1 hàng được chọn, và cứ sau n cột thì có 1 cột được chọn để hiển thị. Trên hình 3.2, nếu tính từ trên xuống dưới, từ trái qua phải thì các pixel có vị trí hàng cột lẻ được chọn để hiển thị, và chúng được tô đậm. Nếu như để thu nhỏ một ảnh ta phải bỏ bớt một hang, một cột thì để phóng to ta lại phải thêm vào ảnh số gốc một hang và một cột. Hình 3.3 Phóng to ảnh số Kỹ thuật phóng to hình ảnh thường được áp dụng cho mục đích đoán đọc ảnh bằng mắt. Trong xử lý ảnh số, ảnh phóng to làm kích thước của pixel tăng lên nhiều lần. Nếu hệ số phóng đại là k lần thì mỗi pixel trên ảnh nguyên 0 2 7 6 0 6 7 1 1 9 2 9 7 1 5 1 11 12 10 8 7 9 4 5 6 8 9 9 6 12 3 7 8 4 5 6 9 11 10 12 13 14 12 26 25 25 26 28 29 30 28 29 32 34 35 36 31 12 14 15 16 1 23 12 12 3 3 4 15 16 12 13 14 15 16 17 15 16 15 14 11 10 7 4 8 5 9 10 29 28 32 35 12 3 15 12 0 0 2 2 7 7 6 6 0 0 2 2 7 7 6 6 0 0 6 6 7 7 1 1 0 0 6 6 7 7 1 1 1 1 9 9 2 2 9 9 1 1 9 9 2 2 9 9 7 7 1 1 5 5 1 1 7 7 1 1 5 5 1 1 §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4853 thủy sẽ được thay thế bằng một khối với k*k pixel, tất cả pixel trong khối đều có cùng một mức độ xám bằng mức độ xám của pixel nguyên thủy. 3.3.3.2. Biến đổi độ tương phản Các bộ cảm biến ghi lại năng lượng bức xạ hay phản xạ tư các đối tượng trên mặt đất. Thực tế, các loại đối tượng khác nhau sẽ có khả nặng phản xạ khác nhau trong các dải phổ hẹp với các bước song khác nhau. Điều đó dẫn đến sự tương phản giữa các loại đối tượng được ghi nhận bằng một má y cảm biến. Thế nhưng ở vùng phổ của song ánh sáng nhìn thấy, hay ngay cả trong vùng hồng ngoại, một số đối tượng tự nhiên hay nhân tạo của bề mặt tái đất có độ sáng gần như nhau, nên độ tương phản ghi nhận được giữa chúng rất thấp. Tăng cường bước nhận ảnh là bước quan trọng tạo tiền đề cho xử lý ảnh, gồm một loạt các kỹ thuật như tăng cường độ tương phản, khử nhiễu, nổi màu….Tăng cường chất lượng ảnh được thực hiện nhằm hoàn thiện trạng thái quan sát ảnh. Trong đó khôi phục ảnh được thực hiện nhằm khôi phục lại hình ảnh gần với ảnh gốc nhất, trước khi nó bị biến dạng do nhiều nguyên nhân gây nên. * Các kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement) Nhiệm vụ của tăng cường chất lượng ảnh không phải là tăng lượng thông tin vốn có trong ảnh mà làm nổi bật các đặc trưng vốn có của ảnh, làm sao để có ảnh tốt hơn đẹp hơn, thuận lợi cho quá trình xử lý và đo vẽ ảnh. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4854 Hình3.4.Các kỹ thuật tăng cường ảnh Tăng cường chất lượng ảnh bao gồm các kỹ thuật điều khiển mức xám, thay đổi độ tương phản, lọc giảm nhiễu, nội suy tái chia mẫu, phóng đại, nổi biên…được mô tả tổng quát trong hình 3.4 trên. * Sử dụng toán tử điểm để tăng cường ảnh Toán tử điểm là toán tử không bộ nhớ, ở đó mức xám D [0.L] được ánh xạ sang mức xám Đ[0,L]; Đ = f(D).Ánh xạ f có các dạng khác nhau phụ thuộc vào các ứng dụng khác nhau, được liệt kê như sau: Tăng độ tương phản : Để đoán đọc các đối tượng địa hình trên ảnh hang không phụ thuộc rất nhiều yếu tố, đặc biệt là độ tương phản của các đối tượng. Đặc điểm của việc tạo ra sự khác nhau về độ sáng của các đối tượng địa hình trên ảnh được xác định bởi các điều kiện lộ sáng và các phương pháp xử lí hóa ảnh các vật liệu ảnh. Các điều kiện lộ sáng chuẩn là: - Bề rộng chup ảnh của phim lớn hơn khoảng sáng các đối tượng địa hình. Toán tử điểm Tăng độ tương phản Xõa nhiễu Lọc gốc Lọc tuyến tính Chia cửa sổ Toán tử KG Làm trơn nhiễu Toán tử điểm Lọc trung bình Biễn đổi Lọc chọn màuLọc giải thấp Mô hình hóa Màu giả Màu biến đổi Màu giả §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4855 - Thời gian lộ sáng được điều chỉnh theo độ sáng trung bình của đối tượng chụp, gây nên sự hình thành nên âm bản với mật độ quang học vượt quá 0.85. Vi phạm quy tắc chuẩn dẫn đến việc mất đối tượng trê n ảnh. Để nhận được dương bản với chất lượng cao xuất phát từ quan điểm đoán đọc cần thực hiện hai điều kiện sau : + Khoảng thời gian lộ sáng hữu ích của phim dương bản phải lớn hơn mật độ quang học của âm bản. Tích của các hệ số tương phản của âm bản và d ương bản lớn hơn 1 . Tuy nhiên việc thực hiện được điều kiện thứ hai là rất khó khăn Tóm lại, ảnh có độ tương phản quá thấp hay quá cao do điều kiện chụp ảnh không chuẩn, ta có thể điều chỉnh lại độ tương phản bằng cách biến đổi đầu vào theo các hàm tuyến tính hay phi tuyến. Khi sử dụng hàm tuyến tính các độ dốc  ,, phải lớn hơn trong một miền cắt dãn. Các cận là tham số a và b có thể chọn khi xem xét của anh. Nếu dãn độ tương phản bằng hàm tuyến tính ta có :  =  =  ảnh biến đổi trùng với ảnh gốc:  , ,  > 1 dãn độ tương phản: (3.30)  , ,  < 1 co độ tương phản: Hàm số mũ trong biến đổi phi tuyến thường có dạng : f = (X[m,n])p. Thuật toán tổng quát có dạng: f(D) =             LDb bDa aD ; D)bD( D)aD( D b a (3.31) Các dộ dốc  ,, xác định độ tương phản tương đối. L là mức xám cực đại. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4856 Tách nhiễu và phân ngưỡng f(D) =           Db bDa aD0 ; L D 0 (3.32) Khi a = b = t; gọi là phân ngưỡng . Tách nhiễu là trường hợp đặc biệt của dãn độ tương phản, khi hệ số α =  =  = 0, được sử dụng một cách hữu hiệu để giảm nhiễu khi biết tín hiệu vào nằm trong khoảng {a,b}. Phân ngưỡng là trường hợp đặc biệt của tách nhiễu kh a = b = const và đầu ra rõ rang là ảnh nhị phân. Phân ngưỡng được sử dụng trong kỹ thuật in ảnh 2 màu vì ảnh gần nhị phân không thể cho ra ảnh nhị phân khi quét ảnh bởi có sự xuất hiện của nhiễu do bộ cảm biến và sự biến đổi của nền. Biến đổi âm bản: f(D) = L.D để tạo nên âm bản. Thường sử dụng f(D) = 255 – D, rất có ích khi cần hiện các ảnh y học. Cắt theo mức: f(D) =       khacdi bDa ; D L Trích chọn bit: Mỗi điểm ảnh được mã hóa trên B bít. Nếu B = 8 ta có ảnh 2 8 = 256 cấp độ xám ( ảnh đa cấp xám ); còn với B = 1 ta có ảnh nhị phân. Trong các mã hóa này người ta chia làm hai loại : bit bậc thấp và bít bậc cao. Với bít bậc cao độ bảo toàn thông tin cao hơn nhiều so với bit bậc thấp. Trong kỹ thuật này ta có: D = k12n-1 + k22n-2 + kn-12 + kn ; ( 3.34 Muốn chọn được thông tin có ý nghĩa nhất, bít thứ n và hiển thị chúng, ta sử dụng phép biến đổi: f(D) = L nếu kn = 1; hay với các giá trị khác của kn thì f(D) = 0. Trừ ảnh Trừ ảnh được sử dụng để tách nhiễu khỏi nền. Trong kỹ thuật này §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4857 người ta sử dụng ảnh ở hai thời điểm khác nhau, so sánh để tìm ra sự khác nhau, dóng thẳng rồi trừ ảnh để có ảnh mới. Kỹ thuật này thường sử dụng trong xử lí ảnh vệ tinh để dự báo thời tiết, hay ảnh chụp trong y học để chuẩn đoán bệnh tật. Nén giải độ xám Trong nhiều trường hợp do giải rộng của ảnh quá lớn, cần phải thu nhỏ dải độ sáng lại mà chúng ta thường gọi là nén giải độ sáng. Người ta thường sử dụng phép biến đổi sau : v(m,n) = clog10(  u(m,n)) với c là hằng số biến đổi tỷ lệ độ sáng δ là rất nhỏ so với u(m,n), được chọn cỡ 10-3. Mô hình hóa và biến đổi lược đồ ( histogram) độ xám của ảnh Lược đồ độ xám cung cấp rất nhiều thông tin về phân bố mức xám của ảnh trong xử lí ảnh số đó chính là tính động của ảnh. Tính động này cho phép phân tích sự phân bố mức xám của ảnh, ảnh sáng hay tối, đậm hay nhạt. Nếu ảnh sáng, lược đồ độ xám lệch về bên phải ( mức xám cao), ngược lại nếu ảnh nhạt lược đồ độ xám lệch về bên trái ( mức xám thấp Hình 3.5 Lược đồ độ xám Trong kỹ thuật tăng cường ảnh, các thao tác chủ yếu là dựa vào kết quả phân tích lược đồ độ xám để biến đổi giá trị độ xám của một điểm ảnh bằng một hàm thuyến tính hay hàm phi tuyến. Các phép xử lý này là cơ sỏ để biến a. Ảnh đậm b. Ảnh nhạt Số điểm ảnh Số điểm ảnh Mức xám §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4858 đổi độ tương phản của hình ảnh. Thí dụ, ta sử dụng hàm phi tuyến dạng log a: f = a.log(…) : Dm = a. log( D[m.n]). Nếu ảnh có kích thước là 256*256 thì ta cần phải sử dụng 256 2 phép biến đổi. Một cách tổng quát , nếu ảnh có kích thước n*n phần tử điểm song chỉ có N mức xám ( N rất nhỏ so với n ) và phép biến đổi chỉ nhằm cải thi ện một mức xám 1 N sang mức xám 1’  N’ thì có thể thực hiện nhanh hơn rất nhiều. Do vậy có thể có cách như sau: - Tính giá trị của hàm f : y = f( d i) với I = 1,2,…,N và lưu giá trị vào một bảng. - Duyệt toàn bộ ảnh , với mỗi điểm ảnh tra giá trị trong bảng ( ở đây không cần tính), và từ đó thu được ảnh mới. Kỹ thuật này có tên là bảng tra – LƯT ( look up table). Bảng tra LƯT là một bảng chứa dữ liệu biến đổi một mức xám I sang mức xám j. Nó được định nghĩa như sau : - Cho Xi là một tập các mức xám ban đầu Xi = [0,1,2,…N] Để minh họa, ta xét một ví dụ sau: Cho ảnh số A gồm 16 pixel với 8 mức xám : 1 2 4 5 7 8 1 2 A = 1 4 3 6 4 5 6 2 Thành lập bảng tra LƯT : Mức xám Bảng tra Mức xám Bảng tra 1 a.log(1) 5 a.log(5) 2 a.log(2) 6 a.log(6) 3 a.log(3) 7 a.log(7) 4 a.log(4) 8 a.log(8) §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4859 Thuật toán biến đổi được mô tả như sau: - Tính bảng : LƯT : For k = 1 to N do LƯT [k]:= f (x [k]) - Biến đổi : For each pixel X[I,j] do Y [I,j] : = LƯT ( X[I,j]) a. Hàm biến đổi: f(u) = )X(P i u 0X u i   víi:    1N 0i i i iu )X(h )X(h)X(P ; i = 0, 1 …(N-1); (3.35) Trong đó h(Xi) là lược đồ mức xám X – số điểm ảnh có mức xám X i U là mức xám đầu vào, còn V là mức xám đầu ra sẽ được lượng tử hóa theo sơ đồ : b. Mức Xám đầu vào U được biến đổi theo hàm phi tuyến trước. Có thể sử dụng một trong các hàm dưới đây: - f(u) = log (1+u); với u 0 ; - (u) = u1/n ; u 0 ; n = 2, 3, … - f(u) =      1N 0X i n/1 U U 0X i n/1 U i i )X(P )X(P với n = 2, 3 … (3.36) Sau đó đầu ra được lượng hóa đều. f(D) =(in -2in-1) ; với Int[bit/2n-1] ; n = 1,2 … B. (3.37) 3.3.4 Thay đổi độ rõ nét trên ả nh. Như chúng ta đã biết, trên một tấm ảnh bao gồm rất nhiều thông tin, nhiều đối tượng và nhiều khu vực khác nhau. Khi chụp lên ảnh thì chúng sẽ có những gam màu đạm nh ạt, cũng như độ rõ nét khác nhau tùy thuộc vào từng đối tượng và từng khu vực. V í dụ như khi đoán đọc ở khu vực đồi núi thì yêu cầu độ rõ nét phải cao hơn khi đoán đọc ở khu vực đồng bằng… Khi đó   u 0X i i )X(P Lượng tử hóa đềuVU V §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4860 chúng ta cần thay đổi độ rõ nét của ảnh bằng cách sử dụng phần mềm Irac C, Vào thanh công cụ Ctrast chọn Gamma sẽ ra được bảng sau Trên thanh công cụ này sẽ cho phép ta điều chỉnh độ rõ nét của các đối tượng trên ảnh theo một vùng nào đó. Bằng cách click chuột vào 2 mũi tên trên thanh công cụ Gamma chúng ta co thể điều chỉnh độ rõ nét của ảnh cho phù hợp với từng khu vực để có thể đoán đọc các đối tượng trên ảnh một cách tốt nhất. 3.3.5 Tạo ra các điều kiện tốt nhất để đoán đọc trực tiếp. Sự khác nhau của con người trong khả năng giải hình dạng của các đối tượng được thể hiện ở chất lượng xác suất đoán đọc. Làm tốt hơn các điều kiện quan sát ảnh có thể nâng cao hơn độ nhạy của mắt và khả năng đoán đọc trong khi đoán đọc ảnh. Một trong những cách nâng cao chất lượng đoán đọc là sử dụng rộng rãi các mẫu đoán đọc chuẩn chuyên dung,các quy định chuẩn để giúp người đoán đọc có thể cụ thể hóa được nội dung và tăng khả năng đoán đọc. §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4861 A. Đối với công tác đoán đọc trực tiếp trên trạm ảnh số : Trong công tác thành lập bản đồ tỷ lệ lớn ( tỷ lệ : 1/2000; 1/5000) có thể đưa ra một số chuẩn đoán đọc, một số quy định đoán đọc ảnh như sau : 1. Đối với các đối tượng thủy hệ : -Đo vẽ theo hình ảnh toàn bộ những đối tượng thủy văn có hình ảnh rõ ràng. - Các đối tượng hình tuyến được đo vẽ sao cho vừa có thể đảm bảo được cả yêu cầu về trình bày bản đồ vừa đảm bảo độ chính xác về độ cao. - Khi đo vẽ lưu ý đến tí nh liên tục và tương quan của các đối tượng hình tuyến ( song, kênh, mương, đường …) Với đối tượng hình tuyến chạy song song và gần nhau phải đo vẽ đầy đủ, không lấy bỏ theo quan niệm nội dung bản đồ truyền thống. Tuy nhiên , trên mô hình lập thể có những đoạn song, kênh mương có hình ảnh rõ rang nhưng không đoán đọc được hướng liên thông với các tuyến chính vẫn phải vẽ, những đoạn hình tuyến không rõ rang và những đoạn không có khả năng liên thông với các tuyến chính ( ví dụ qua cống) phải đánh dấu và ghi chú lại để thông tin cho ngoại nghiệp để xác định lại ngoài thực địa - Sông, suối có độ rộng > 0.5 mm theo tỷ lệ bản đồ mới thể hiện bằng hai nét. - Không đo vẽ các đoạn sông, suối, mương ngắn hơn 1 cm, lơ lửng ( ví dụ một đoạn suối nhỏ không xuất phát từ đâu và không đi đến đâu ). - Đo vẽ hệ thống thủy hệ tự nhiên, kênh đào, mương máng, ao hồ theo hình ảnh lập thể, phân loại theo độ rộng. - Các loại bãi ven hồ nếu giải đoán được bằng kết quả quan sát lập thể có diện tích > 15 cm2 theo tỷ lệ bản đồ mới biểu thị và thực hiện biểu thị theo quy định sau : + Bãi bùn không phân biệt ngập hay không ngập nước. + Bãi cát ven bờ phân biệt ngập hay không ngập nước trên hay dưới đường mép nước). §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4862 + Bãi đá sỏi ven bờ không phân biệt ngập hay không ngập nước. + Các loại bãi ven bờ có thể kết hợp biểu thị : bùn + đá + sỏi + cát. + Giải đoán các loại cầu cống và theo tính chất, độ lớn mà thể hiện theo đúng kí hiệu. + Các ao hồ có diện tích > 2mm2 trên bản đồ mới biểu thị. 2. Địa hình và các yếu tố tác động làm biến đổi địa h ình. - Đo vẽ toàn bộ các đối tượng địa hình theo yêu cầu thể hiện nội dung bản đồ (về đô chính xác , mật độ…). Ngoài các yếu tố đặc trưng địa hình ( đường bình độ, điểm độ cao đặc trưng …) cần phải đo vẽ các đối tượng mô tả chi tiết bề mặt, phục vụ thành lập mô hình số địa hình( DTM). Hình 3.1 Đo vẽ địa hình trên mô hình lập thể 3. Đường giao thông Những tuyến đường giao thông không thể đoán đọc được chính xác độ rộng từ 1 m trở lên : được đo vẽ theo hình ảnh của mép đường sao cho đảm bảo tương quan với các đối tượng khác đi kèm như cạnh nhà, mép sông, kênh §å ¸n tèt nghiÖp Sv: Phan ThÞ Thuý Líp: Tr¾c ®Þa A - K4863 mương… còn các thông tin về lề đường, chất liệu rải mặt, tên đường … sẽ được bổ sung ngoài thực đ