Báo cáo đề tài khoa học sinh viên: Đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt

Chia sẻ: Lê Trung Hiếu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

232
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đề tài khoa học sinh viên: Đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt, khái quát về máy toàn đạc điện tử, nghiên cứu về ảnh hưởng của độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao của máy toàn đạc điện tử, khái quát lý thuyết đo cao lượng giác, ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đề tài khoa học sinh viên: Đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ---*****--- BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN 1. Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT 2. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Toán - Lớp Cầu đường sắt K48 Phạm Việt Dũng - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Thanh - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đường sắt K48 3. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính HÀ NỘI- 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ---*****--- BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN 1. Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT 2. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Toán - Lớp Cầu đường sắt K48 Phạm Việt Dũng - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Thanh - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đường sắt K48 3. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính HÀ NỘI- 2010 1
ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm qua với sự tiến bộ vượt của khoa học công nghệ, nhiều thiết bị đo đạc hiện đại xuất hiện như máy toàn đạc điện tử, hệ thống định vj toàn cầu (GPS)…công nghệ thông tin được ứng dụng rộng rãi. Những điều đó đã ảnh hưởng rất nhiều đến công tác khảo sát thiết kế các công trình xây dựng trong đó có lĩnh vực xây dựng đường sắt. Trong lĩnh vực khảo sát thiết kế đường sắt đã ứng dụng các thiết bị đo đạc hiện đại và công nghệ thông tin từ nhiều năm nay. Các thiết bị đo đạc hiện đại như máy toàn đạc điện tử, hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đã sử dụng để thành lập lưới khống chế trắc địa, đo vẽ bản đồ địa hình, bố trí công trình….Trong công tác khảo sát địa hình phục vụ thiết kế, bản đồ địa hình đóng vai trò quan trọng và là số liệu địa hình cơ bản phục vụ công tác thiết kế. Hiện nay khi thiết kế các tuyến đường có tốc độ cao chủ yếu được thực hiện trên bản đồ địa hình số. Trong trắc địa có rất nhiều phương pháp đo vẽ bản đồ địa hình với nhiều ưu, nhược điểm khác nhau. Bản đồ địa hình sử dụng trong các ngành kỹ thuật khác nhau cũng có những đặc điểm cụ thể. Do vậy cần căn cứ vào yêu cầu, mục đích sử dụng để lựa chọn phương pháp thành lập bản đồ địa hình phù hợp đáp ứng yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Đề tài “Đánh giá các phương pháp đo thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt” với mục đích đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình với các đặc điểm khác nhau từ đó đề xuất phương pháp thành lập bản đồ địa hình phù hợp phục vụ thiết kế đường sắt đảm bảo mụcc tiêu tối ưu về kinh tế và kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần xây dựng và hoàn thiện góp phần hoàn thiện quy trình khảo sát đường sắt. 2
MỤC LỤC Trang Đặt vấn đề 01 Mục lục 02 Chương I: Khỏi quát về máy Toàn Đạc Điện Tử 04 I.1. Cấu tạo chung của máy toàn đạc điện tử. 04 I.1.1. Máy đo xa điện tử 05 I.3.3. Đo cao. 12 I.3.4. Đo bình đồ. 12 I.3.5. Bố trí công trình. 13 I.2.6. Chức năng đo gián tiếp (Tie Distance). 14 I.2.7. Chức năng giao hội nghịch (Free Station). 15 I.2.8. Chức năng đo chiều cao chướng ngại vật ( Remote Hieght). 15 I.2.9. Đo và tính diện tích. 15 Chương II: nghiên cứu về ảnh hưởng của độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao của máy tđđt 17 II.1. Khỏi quát lý thuyết đo cao lượng giác 17 II.1.1. Đo cao phía trước. 17 II.2.2. Sai số trung phương đo độ cao. 22 II.3. ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao 24 Kết luận và kiến nghị 39 Tài liệu tham khảo 40 3
CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH I.1. KHÁI NIỆM BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH Bản đồ địa hình là hình chiếu thu nhỏ và đồng dạng của bề mặt trái đất lên mặt phẳng. Thực chất của đo vẽ bản đồ địa hình là xác định vị trí của các đối tượng đo vẽ (các điểm đặc trưng của địa hình, địa vật) trên thực địa rồi dùng các kí hiệu bản đồ để biểu diễn chúng lên mặt phẳng tờ giấy theo một tỷ lệ nào đó. Hiện nay có 02 phương thức thể hiện bản đồ: - Bản đồ truyền thống: Thể hiện trên các vật liệu truyền thống như giấy, da động vật, phim… - Bản đồ số: Là loại bản đồ được biên tập và lưu trữ trên máy tính. Hiện nay bản đồ số được sử dụng thông dụng. Dựa vào tỷ lệ người ta chia bản đồ làm ba loại như sau: - Bản đồ tỷ lệ lớn: gồm các tỷ lệ:1:5000, 1:2000, 1:1000 và lớn hơn. - Bản đồ tỷ lệ trung bình: gồm các tỷ lệ: 1:10000, 1:25000, 1:50.000 và 1:100.000 - Bản đồ tỷ lệ nhỏ: gồm các tỷ lệ nhỏ hơn 1:100.000 I.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH I.2.1. Phương pháp đo ảnh. 1. Bản chất và nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh Phương pháp đo đạc chụp ảnh (gọi tắt là phương pháp đo ảnh) ra đời trong những năm 50 của thế kỷ 19 với những ứng dụng đầu tiên của kỹ thuật chụp ảnh vào công tác trắc địa địa hình và vào lĩnh vực đo đạc kiến trúc của các nhà khoa học. Ngày nay phương pháp đo ảnh đó trở thành một ngành khoa học quan trọng của kỹ thuật đo đạc với những cơ sở lý thuyết hoàn chỉnh và những hệ thống máy móc chính xác và hiện đại. 4
Bản chất của phương pháp đo ảnh là một phương pháp đo gián tiếp thông qua hình ảnh hoặc các nguồn thông tin thu được của đối tượng đo. Nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh là xác định trạng thỏi hình học của đối tượng đo, bao gồm: vị trí, hình dáng, kích thước và mối quan hệ tương hỗ của các đối tượng đo. Phương pháp đo ảnh được coi là một phương pháp viễn thám hiện đại trong lĩnh vực khoa học về trái đất. Phương pháp đo ảnh có hai quá trình cơ bản: 1. Quá trình thu nhận hình ảnh hoặc các thông tin ban đầu của đối tượng đo được thực hiện trong một thời điểm nhất định với nhiều phương thức khác nhau như: Chụp ảnh đối tượng đo với các loại thiết bị chụp ảnh và vật liệu cảm quang khác nhau. Thu nhận các thông tin bức xạ của đối tượng đo bằng các hệ thống quét điện tử khác nhau. Quá trình thu nhận hình ảnh của đối tượng đo bằng phương pháp đo ảnh được thực hiện bằng phương pháp "chụp ảnh quang học" theo nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm (Photogrammetry) hay bằng phương pháp "quét ảnh điện tử" (Electronny - photogrammetry) với hai phương thức: + Chụp ảnh trên không: Tức là các thiết bị chụp ảnh được đặt trên các thiết bị trên không, như: máy bay, vệ tinh nhân tạo hay trên các con tàu vũ trụ v.v…. Hình ảnh thu được là các ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh + Chụp ảnh mặt đất: Tức là thiết bị chụp ảnh được đặt trên mặt đất 2. Quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tượng đo từ các ảnh chụp hoặc các thông tin thu được có thể thực hiện bằng 3 phương pháp cơ bản sau trên các hệ thống thiết bị tương ứng: • Phương pháp tương tự (Analog) • Phương pháp giải tích (Analyse) • Phương pháp số (Digital) 5
Trên các mô hình đó được xây dựng theo tỷ lệ thu nhỏ trong phũng người ta sẽ thu được các số liệu cần thiết cho các nhiệm vụ đo đạc khác nhau. 2. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng Với phương thức đo gián tiếp trên ảnh của đối tượng đo, phương pháp đo ảnh có những đặc điểm nổi bật sau đây: - Có khả năng đo đạc tất cả các đối tượng đo mà không nhất thiết phải tiếp xúc hoặc đến gần chúng, miễn các đối tượng này có thể chụp ảnh được (bằng phim toàn sắc, phim màu hoặc phim quang phổ). Vì vậy, đối tượng của phương pháp đo ảnh rất đa dạng, từ các miền thực địa rộng lớn của mặt đất đến vi vật thể với kích thước rất nhỏ (10-6mm - Nanometer). - Nhanh chóng thu được các tư liệu đo đạc trong thời gian chụp ảnh, giảm nhẹ công tác ngoài trời, tránh các ảnh hưởng của thời tiết đối với công tác đo đạc. - Có thể đo trong cùng một thời điểm nhiều điểm đo khác nhau của các đối tượng đo. Do đó không những cho phép đo các vật thể tĩnh (như địa hình, địa vật) mà cũng có thể đo các vật thể đang vận động cực nhanh (như quỹ đạo của tên lửa, máy bay v.v…) hoặc vận động cực chậm (sự biến dạng của các công trình xây dựng v.v…). - Quy trình công nghệ của phương pháp rất thuận lợi cho việc tự động hoá công tác đo, nâng cao hiệu suất công tác và tính kinh tế của phương pháp. - Nhược điểm chủ yếu của phương pháp đo ảnh là trang bị kỹ thuật cồng kềnh và đắt tiền, đòi hỏi những điều kiện nhất định trong sử dụng và bảo quản, đặc biệt là đối với khí hậu nhiết đới ở nước ta. Ngày nay ở nhiều nước trên thế giới, phương pháp đo ảnh đã trở thành một phương pháp cơ bản trong công tác đo vẽ bản đồ địa hình các loại và được gọi tắt là phương pháp trắc địa ảnh. Ngoài lĩnh vực địa hình, 6
phương pháp đo ảnh cũn được ứng dụng rộng rói trong các ngành khoa học kỹ thuật khác như khai thác má, bảo tồn di tích. Phương pháp chụp ảnh mặt đất là phương pháp bổ sung cho phương pháp chụp ảnh hàng không trong công tác đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn ở vùng đồi núi, đặc biệt là vùng núi đá khó đi lại. Ngày nay với những thành tựu phát triển hiện đại về kỹ thuật và công nghệ, phương pháp đo ảnh có khả năng đáp ứng được các yêu cầu đa dạng về thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính các loại tỷ lệ và các nhiệm vụ đo đạc trong các lĩnh vực khác. 3. Tình hình phát triển ngành trắc địa ảnh ở Việt Nam Ngành trắc địa ảnh cũng như ngành Trắc địa và bản đồ nói chung là một trong những ngành khoa học kỹ thuật non trẻ của nước ta. Chỉ sau khi miền Bắc được hoàn toàn giải phóng, ngành Trắc địa và bản đồ ở nước ta mới được chú ý xây dựng và phát triển. Năm 1958 chúng ta đó tiến hành chụp ảnh điều tra khảo sát rừng với sự giúp đỡ của CHDC Đức (cũ). Nhưng đến năm 1965, chúng ta mới bắt đầu sử dụng phương pháp đo ảnh hàng không vào việc đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ cơ bản Nhà nước 1:50000 và 1:25000. Về công tác bay chụp, đó bắt đầu sử dụng các máy chụp ảnh và máy bay chụp ảnh có tính năng và chất lượng tốt hơn, như máy ảnh MRB 15/2323 (của CHDC Đức) AFA -TE 70 và máy bay AN-30 của Liên Xô. Hiện nay ở nước ta đó có rất nhiều cơ sở sản xuất xây dựng các xí nghiệp đo vẽ ảnh với các máy móc chính xác hiện đại như: Tổng cục Địa chính, Cục Địa chất -Khoáng sản, Cục Bản đồ Quân đội, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Bộ Xây dựng v.v… 7
Hình I-1: Ảnh vệ tinh I.2.2. Phương pháp đo điểm. Nguyên lý của phương pháp này là chia bề mặt đất thành các điểm đặc trưng về địa hình và địa vật gọi là điểm chi tiết, tiến hành đo vẽ các điểm chi tiết thu được bản đồ. Có nhiều phương pháp đo điểm chi tiết nhưng thông dụng và phổ biến hiện nay là phương pháp toàn đạc với dụng cụ là máy toàn đạc điện tử. Phương pháp đo điểm thích hợp khi đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. 1. Phương pháp toàn đạc Là một trong những phương pháp thường được áp dụng để đo vẽ ở những nơi có diện tích không lớn và để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn Trong phương pháp toàn đạc vị trí điểm chi tiết chủ yếu được xác định bằng phương pháp tọa độ cực mà trục cực là hướng I-II, đo góc cực  và khoảng cách cực S (Hình I-2) 8
1' II IV P 3' 2'  1 S M' 2  3  I III M C Hình I-2: Các phương pháp toàn đạc đo điểm chi tiết Dựa vào S và  ta sẽ chuyển được vị trí của các điểm chi tiết lên bản vẽ. Độ cao của điểm chi tiết được xác đinh bằng phương pháp đo cao lượng giác. Việc thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp toàn đạc được chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn đo ngoài thực địa các giá trị góc bằng , góc đứng V và khoảng cách S gọi là công tác tác nghiệp. + Giai đoạn tính trong phòng các giá trị khoảng cách ngang S độ chênh cao h va độ cao H góc bằng , vẽ các điểm chi tiết lên bản vẽ. * Trình tự thực hiện đối với dụng cụ là máy kinh vĩ+ mia đứng: - Công tác chuẩn bị + Thành lập lưới khống chế đo vẽ. + Đặt máy vào điểm trạm đo (là điểm khống chế đo vẽ). Sau khi định tâm, cân bằng máy, xác định giá trị MO. + Đo chiều cao máy (i) bằng thước hoặc mia. o + Định hướng ban đầu 00 về điểm khống chế lân cận (vị trí bàn độ trái). - Đo các yếu tố điểm chi tiết 9
+ Người cầm mia: dựng mia lên điểm chi tiết cần đo + Người đứng máy: quay máy đến ngắm mia đặt ở điểm chi tiết. Tại mỗi điểm chi tiết tiến hành các thao tác: + Đọc số trên mia theo dây trên, dây giữa, dây dưới. + Đọc số trên vành độ ngang. + Đọc số trên vành độ đứng. Kết quả đo ghi vào sổ. Để tránh trùng lặp hoặc bá sót cần phải phân vùng cho các trạm đo. Tuy nhiên giữa các trạm đo cần phải “đo chờm” để kiểm tra. Cùng với công tác đọc số cần vẽ phác sơ đồ vị trí điểm khống chế, điểm chi tiết để tránh nhầm lẫn khi đo vẽ bản đồ. - Tính toán Tính tọa độ và độ cao các điểm khống chế. Tính khoảng cách nằm ngang từ máy đến điểm chi tiết: 2 S = K.n.cos V (I-1) Tính độ chênh cao của các điểm chi tiết so với trạm máy. 1 h K .n. sin 2V  i  l (I-2) 2 Tính độ cao các điểm chi tiết: Hi=Hmáy+ h (I-3) - Vẽ bản đồ + Chấm các điểm khống chế theo phương pháp tọa độ vuông góc. + Chuyển các điểm chi tiết theo phương pháp tọa độ cực và vẽ đường đồng mức. + Hoàn thiện bản đồ. * Trình tự thực hiện đối với dụng cụ là máy toàn đạc điện tử (TĐĐT): - Công tác chuẩn bị + Đặt máy TĐĐT vào vị trí, thực hiện các thao tác dọi tâm, cân máy, đo chiều cao máy. 10
+ Định hướng về điểm lưới khống chế gần nhất bằng thao tác trên bàn phím của máy. - Đo các yếu tố, vẽ điểm chi tiết Dựng gương tại các điểm chi tiết, người đứng máy ngắm gương và ấn phím chứng năng để đo và ghi dữ liệu, thời gian đo và ghi dữ liệu cho mỗi điểm chi tiết tiến hành trong vài giây. - Trút dữ liệu và vẽ bản đồ Dữ liệu đo xong được trút sang máy tính theo 03 phương thức: + Sử dụng cáp chuyên dụng. + Sử dụng thẻ nhớ + Trút không dây Sau khi trút dữ liệu sang máy tính sử dụng phần mềm chuyên dụng để biên tập và thành lập bản đồ số. 2. Phương pháp tọa độ vuông góc Dùng khi đo vẽ địa vật gần lưới khống chế. Ví dụ cần đo vẽ một ngôi nhà gần cạnh II-III (hình I-2). Dùng dụng cụ đo góc vuông để xác định vị trí đỉnh góc vuông tại 1, 2, 3. Đo độ dài đoạn II-1; 1-2; 2-3; 1-1’; 2-2’; 3-3’. 3. Phương pháp giao hội góc Dùng để đo vẽ địa vật độc lập ở cách xa lưới khống chế. Ví dụ, cần đo vẽ gốc cây C (hình I-2). Đặt máy kinh vĩ tại I và II đo góc II -I- C = 1 và góc I- II- C = 2. 4. Phương pháp giao hội cạnh Dùng để đo vẽ địa vật gần lưới khống chế. Ví dụ cần đo vẽ góc bờ rào M (hình I-2) khi đã biết điểm IV và M’. Như vậy chỉ cần đo đoạn M’M và IVM. Thực tế khi đo điểm chi tiết cần áp dụng một cách linh hoạt, tuỳ theo địa hình và số người tham gia để tiến hành sao cho có lợi nhất. 5. Phương pháp dùng GPS 11
Nhiều quốc gia phát triển đã sử dụng GPS để thành lập bản đồ địa hình. Nguyên tắc là vị trí các điểm chi tiết được xác định bằng phương pháp đo GPS với thời gian đo mỗi điểm trong vài giây. Ưu điểm của phương pháp: Độ chính xác cao, chất lượng kết quả đo ít chịu ảnh hưởng do người đo. Có thể tiến hành trong nhiều điều kiện thời tết khác nhau. Không cần lập lưới khống chế đo vẽ. Nhược điểm của phương pháp: Yêu cầu cao về trình độ người đo, điều kiện thu tín hiệu GPS. 6. Phương pháp mặt cắt Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào bản vẽ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của các công trình dạng tuyến để vẽ lên bản đồ địa hình. Trình tự như sau: 1. Vẽ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang. 2. Dựa vào số liệu mặt cắt dựng được bản vẽ mặt bằng với điểm chi tiết được xác định theo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang (Hình I-2). Hình I-2: Bản vẽ mặt bằng vẽ từ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang 3. Kết hợp với các ghi chú trong quá trình đo vẽ để vẽ bản đồ địa hình (Hình I-3). 12
ao ao Hình I-2: Bản vẽ mặt bằng vẽ từ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang Phương pháp này được sử dụng phổ biến khi đo vẽ bản đồ địa hình của các công trình dạng tuyến như tuyến đường, tuyến đê, kênh... I.3. BẢN ĐỒ SỐ I.3.1. Khái niệm Trước đây bản đồ thường được vẽ bằng tay trên giấy và cac vật liệu truyền thống, các thông tin được thể hiện nhờ các đường nét, màu sắc, hệ thống kí hiệu và các ghi chú. Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành điện tử tin học, sự phát triển của phần cứng máy tính, các thiết bị đo đạc, ghi tự động, các loại máy in, máy vẽ có chất lượng cao không ngừng được hoàn thiện. Công nghệ thông tin thực sự đó thâm nhập vào mọi lĩnh vực đời sông xa hội, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý nguồn tài nguyờn thiên nhiên đất đai. Sự ra đời của hệ thống thông tin địa lý Gis và hệ thống thông tin đất đai LIS đó tạo ra một bước ngoặt chuyển từ phương thức quản lý thủ công trước đây sang một phương thức mới, quản lý, xử lý dữ liệu trên máy tính, Bản đồ là một thành phần quan trọng, là một trong hai dạng dữ liệu cơ bản của một hệ thống thông tin địa lý. Các đối tượng địa lý được thể hiện trên bản đồ dựa trên mô hình toán học trong không gian 2 chiều hoặc 3 chiều. Bản đồ số có thể được hiểu như là một tập hợp có tổ chức được lưu 13
bằng các file dữ liệu, có thể thể hiện hình ảnh bản đồ giống như bản đồ truyền thông trên màn hình máy tính, có thể thông qua các thiết bị máy in, máy vẽ để in ra giấy như bản đồ thông thường. I.3.2. Các loại dữ liệu và mô hình cơ bản của bản đồ số - Cơ sở dữ liệu bản đồ được hình thành từ bốn dạng dữ liệu cơ bản: dạng điểm, dạng đường, dạng vùng và dạng chú giải, chú thích. + Số liệu dạng điểm như Point, cell, symbol là dạng số liệu đơn giản nhất. Chúng là những đối tượng vụ hướng chỉ có vị trí trong không gian không có chiều dài. + Số liệu dạng đường như Line, Arc, Polyline: Đường bao gồm cả các cung là các đối tượng 2 chiều, chúng không những có vị trí trong không gian mà cũng có cả độ dài. + Số liệu dạng vùng như Polygon, area: Vùng là các đối tượng hai chiều, chúng không những có vị trí, độ dài mà cũng có cả độ rộng + Số liệu dạng chú thích, mô tả - Các loại dữ liệu trên được lưu trữ trong 2 mô hình dữ liệu không gian cơ bản là mô hình vector và mô hình raster. + Mô hình vector: Trong mô hình Vector vị trí của các điểm, đường, đa giác đều được xác định chính xác. Vị trí của mỗi đối tượng được định nghĩa bởi một cặp tọa độ (X,Y) hoặc là một chuỗi các cặp tọa độ Một điểm được xác định bằng một cặp tọa độ. Một đường thực chất là tập hợp của các điểm được xác định bằng chuỗi các cặp tọa độ. Một vùng thực chất là tập hợp của các đường được khộp kín do đó được xác định bằng chuỗi các cặp tọa độ nhưng cặp tọa độ đầu và cuối là trùng nhau + Mô hình Raster: Là phương pháp đơn giản nhất để lưu trữ các dữ liệu số liệu không gian. Trong dạng mô hình này, các số liệu không gian được tổ chức thành các Pixel mỗi một điểm được mô tả bằng 1 Pixel mỗi đường được mô tả bằng chuỗi Pixel. Cấu trúc Raster ít phù hợp cho việc 14
biểu diễn các đường vì thường làm xuất hiện sự gấp khúc cho các đường, Một đa giác được biểu diễn bằng một nhóm pixel I.3.3. Đặc điểm của bản đồ số - Mỗi bản đồ số có một cơ sở toán học bản đồ nhất định như hệ quy chiếu, hệ tọa độ.... Các đối tượng bản đồ được thể hiện thống nhất trong cơ sở toán học này. Nội dung, mức độ chi tiết thông tin, độ chính xác của bản đồ số đáp ứng được hoàn toàn các yêu cầu như bản đồ trên giấy thông thường, nhưng hình thức đẹp hơn. Bản đồ số không có tỉ lệ như bản đồ thông thường. Kích thước, diện tích các đối tượng trên bản đồ số đúng bằng kích thước các đối tượng ngoài thực địa - Khi thành lập bản đồ số, các công đoạn thu thập dữ liệu, xử lý dữ lệu đòi hỏi kỹ thuật và tay nghề cao, tuân theo các quy định chặt chẽ về phân lớp đối tượng, cấu trúc dữ liệu, tổ chức dữ liệu..... Nếu thành lập bản đồ địa chính thì giữ nguyên được độ chính xác của số liệu đo đạc, không chịu ảnh hưởng của sai số đồ họa - Nghiên cứu đánh giá tình hình vừa khỏi quát vửa tỉ mỉ - Hạn chế lưu trữ bản đồ bằng giấy. Vì vậy chất lượng bản đồ không bị ảnh hưởng bởi chất liệu lưu trữ. Nếu nhân bản nhiều thì giá thành bản đồ rẻ hơn rất nhiều. - Chỉnh lý tái bản dễ dàng, nhanh chóng, tiết kiệm. - Bản đồ số có tính linh hoạt hơn hẳn bản đồ giấy thông thường, có thể dễ dàng thực hiện các công việc như: + Các phép đo tính khoảng cách, diện tích, chu vi....... + Xây dựng các bản đồ theo yêu cầu người sử dụng + Phân tích.xử lý thông tin để tạo ra các bản đồ chuyên đề rất khó có thể thực hiện bằng tay như bản đồ 3 chiều, nội suy đường bình đồ thành lập bản đồ độ dốc, chồng ghép bản đồ.... 15
+ Bản đồ ra nhiều tỉ lệ khác nhau theo yêu cầu 1 cách dễ dàng nhanh chóng + Tìm kiếm thông tin theo yêu cầu + Ứng dụng công nghệ đa phương tiện, liên kết dữ liệu thông qua hệ thống mạng cục bộ, diện rộng, toàn cầu + Ứng dụng công nghệ mô phỏng I.3.4. Tổ chức dữ liệu bản đồ Các đối tượng của bản đồ số được tổ chức phân thành các lớp thông tin( layer,....). Phân lớp thông tin là sự phân loại logic các đối tượng của bản đồ sô dựa trên các tính chất, thuộc tính của các đối tượng bản đồ. Các đối tượng bản đồ được phân loại trong cùng một lớp là các đối tượng có chung một sô tính chất nào đó. Các tính chất này là các tính chất có tính đặc trung cho các đối tượng, Việc phân lớp thông tin ảnh hưởng trực tiếp đến nhận biết các loại đối tượng trong bản đồ số. Mỗi bản đồ số có tối đa 64 lớp khác nhau được đánh số từ 0 tới 63 hoặc được đặt tên riêng. Các lớp trong bản đồ có cùng một hệ tọa độ, cùng tỉ lệ, cùng hệ số thu phóng. Lớp là một thành phần của bản vẽ, có thể bật hoặc tắt trên màn hình. Khi tất cả các lớp được bật ta có bản đồ hoàn chỉnh Trong một lớp thông tin, các đối tượng chỉ thuộc vào một loại đối tượng hình học duy nhất: điểm, đường , vùng, hoặc chú giải, chú thích. Các đối tượng trong bản đồ có các thuộc tính: vị trí, lớp, màu sắc, kiểu đường nét, lực nét I.3.2. Các phương pháp thành lập bản đồ số 1. Các nguồn dữ liệu để thành lập bản đồ số bao gồm: - Số liệu đo đạc mặt đất bằng máy toàn đạc, toàn đạc điện tử, GPS.... 16
- Kết quả của quá trình đo đạc thường là các cặp tọa độ ( X,Y,Z) của các điểm đo hoặc các giá trị đo góc, khoảng cách từ trạm đến điểm đo và độ cao điểm đo. - Các loại bản đồ trên giấy, diamat, phim ảnh.... có sẵn( bản đồ có sẵn). Để thành lập, quản lý bản đồ số, dữ liệu từ các loại bản đồ có sẵn là một nguồn dữ liệu quan trọng và rẻ tiền nhất, chúng ta có thể sử dụng phương pháp sô hóa bản đồ để chuyển bản đồ vào máy tính. Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác cho bản đồ số, các loại bản đồ nói trên phải đảm bảo 1 số yêu cầu như: bản đồ phải rừ ràng, không nhàu lát, không can vẽ hoặc photocopy lại nhiều lần..... - Ảnh hàng không và ảnh vệ tinh. Hiện nay phương pháp sử dụng ảnh hàng không, vệ tinh đang được nghiên cứu, sử dụng trong công tác thành lập bản đồ và phân tích không gian. Số liệu từ ảnh hàng không, vệ tinh phản ánh trung thực bề mặt của khu vực bay chụp tại thời điểm chụp ảnh. Tuy nhiên, tỷ lệ của bản đồ thành lập phải phù hợp với tỷ lệ chụp ảnh và độ phân giải ảnh. Phương pháp này rất có hiệu quả đối với việc thành lập bản đồ tỷ lệ vừa và nhỏ. Căn cứ vào số liệu thu thập được mà ta có các phương pháp thành lập như sau: 2. Thành lập bản đồ số từ số liệu đo đạc - Số liệu đo đạc được lưu trữ trong bộ nhớ của máy. Các số liệu này được truyền vào máy tính thông qua các phần mềm chuyên dụng(SDR, FAMIS, ITR....). Sau đó, nhờ các chức năng của phần mềm, các điểm đo được hiển thị trên màn hình máy tính, Căn cứ vào sơ đồ nối, chúng ta có thể thành lập được bản đồ số bằng phương pháp nối bằng tay hoặc nối tự động. - Số liệu đo đạc được ghi sổ theo phương pháp truyền thống. 17
Đầu tiên, số liệu đo đạc được nhập vào máy tính bằng tay dưới dạng các file số liệu lưu trữ điểm đo. Cấu trúc file dữ liệu lưu trữ điểm đo phụ thuộc vào phần mềm sử dụng. Sau đó, phương pháp thành lập bản đồ hoàn toàn tương tự như phương pháp trên. - Số liệu từ GPS Để nhận loại dữ liệu này chúng ta sử dụng các phần mềm chuyên dụng nhập dữ liệu từ GPS, các phần mêm này có thể là mapinfo, Mapsuorce..... Dữ liệu từ GPS sau khi truyền vào máy tính thường là các cặp tọa độ. Sử dụng các phần mềm chuyên dùng lập bản đồ hoặc các phần mềm GIS để lập bản đồ số như Famis, Mapinfo, Arcview....... 3 Số hóa bản đồ Đối với nguồn dữ liệu bản đồ có sẵn, dùng phương pháp số hóa bản đồ để xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ. Trước khi số hóa bản đồ thì phải có một sự chuyển đổi giữa tọa độ của các đối tượng trên bản đồ vơi tọa độ của máy tính. Sự chuyển đổi này được thực hiện thông qua hệ thống các điểm kiểm soát. Thông thường chúng ta thường dùng 5 điểm kiểm soát, 4 điểm ở 4 góc khung trong tờ bản đồ, điểm thứ 5 ở giữa dùng để kiểm soát sai số. Đối vơi mỗi điểm kiểm soát này ta phải xác đinh được chính xác tọa độ của nó, và nhập vào máy tính thông qua bàn phím. Bằng cách so sánh các tọa độ này, chương trình máy tính sẽ tính toán được tọa độ thực chất cho tất cả các đối tượng trên bản đồ và như vậy cho phép chúng ta lưu trữ các tọa độ thực của chúng. Khi số hóa bản đô, tại vị trí của các đường cắt nhau chúng ta phải tao cho nó một điểm nút để tránh các lỗi xảy ra trong quá trình số húa - Số hóa bằng bản đồ số Digitizer: Đây là phương pháp để thu nhập bản đồ vào máy tính. Tờ bản đồ cần số hóa được đặt áp sát vào bề mặt của bàn Digitizer, và con chuột dùng để scan các đối tượng trên bản đồ. Trong bàn số thường dùng một lưới các dây mịn gắn chặt vào trong bàn. Dây thẳng đứng ghi tọa độ X và dây nằm 18
ngang sẽ ghi tọa độ Y của bàn số. Một bàn số thường có một hình chữ nhật ở giữa gọi là vùng hoạt động và phần nằm ngoài danh giới hình chữ nhật gọi là vùng liệt và các tọa độ không được ghi ở vùng này. Góc thấp nhất bên trái của vùng hoạt động có tọa độ X=0 và Y=0. vì vậy bản đồ cần phải được đặt trong vùng hoạt động của bàn số. Con chuột của bàn số thường có 4 nút hoặc 16 nút dùng để điều khiển chuong trình của bàn số húa. Khi một nỳt của con chuột thường là nút góc cao trái được ấn thì một dấu hiệu điện tử được truyền tới vị trí của chữ thập và cảm ứng xuống bàn số. Vị trí này được cố định bằng một cặp dây thẳng đúng và dây nằm ngang. Như vậy một cặp tọa độ ở trong bản đồ số được ghi nhận và gửi đến máy tính. Việc dùng bàn số hóa yêu cầu người số hóa phải có kĩ năng số hóa cao, để có thể tránh các lỗi khi số hóa, đem lại độ chính xác cho abnr đồ. Hiện nay, phương pháp này thường ít được sử dụng vì các lý do: độ chính xác của bản đồ không cao, không hiệu quả về mặt time, sẽ khó khăn khi số hóa các bàn đồ phức tạp. Bản đồ sau khi số hóa sẽ là một bản đồ dạng vector - Dùng máy quét Scanner để quét bản đồ, phim ảnh với tốc độ phân giải thích hợp( thường dùng 300-500 DPI). Sản phẩm là một ảnh bản đồ dạng raster. Sử dụng các phần mêm chuyên dụng số hóa các đối tượng hình ảnh bản đồ trên màn hình máy tính. Phương pháp này được sử dụng rộng rói vì nú có các ưu điểm sau: Tận dụng được các chức năng đồ họa sẵn có của phần mềm như phóng to, thu nhở và một số chức năng hỗ trợ cho quá trình số húa khác, độ chính xác bản đồ cao hơn và tiết kiêm đáng kể thời gian số hóa. Điển hình của các phần mềm số húa bán tự động bản đồ là hệ thống phần mềm Mapping office của tập đoàn intergraph. Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện một số phần mêm tự động Vector hóa. Tuy nhiên hiện nay do giá thành cũn tương đối cao và sản phẩm Vector hóa chất lượng chưa cao, phô thuộc nhiều vào chất lượng bản 19