Trêng ®¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
§ç V¡N THÕ 1LíP c®_t® b_49
Më ®Çu
Trong qu¸ tr×nh tån t¹i vµ ph¸t triÓn cña x· héi loµi ngêi cã hai cuéc
c¸ch m¹ng khoa häc kÜ thuËt mang tÝnh ®ét ph¸. Cuéc c¸ch m¹ng khoa häc kü
thuËt lÇn thø nhÊt b¶n chÊt lµ qu¸ tr×nh c¬ khÝ ho¸, lÊy m¸y mãc thay thÕ cho
lao ®éng ch©n tay. Cuéc c¸ch m¹ng khoa häc kü thuËt lÇn thø hai ,b¶n chÊt lµ
qu¸ tr×nh tin häc ho¸, lÊy c«ng nghÖ th«ng tin thay thÕ mét phÇn lao ®éng, trî
gióp con ngêi vÒ trÝ tuÖ. Víi cuéc c¸ch m¹ng khoa häc lÇn 2, chiÕc m¸y tÝnh
®Çu tiªn ®· ra ®êi vµ kÓ tõ ®ã ®Õn nay ngµnh c«ng nghÖ th«ng tin ®· cã nh÷ng
bíc ph¸t triÓn to lín, ®îc øng dông trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc: kinh tÕ ,v¨n
ho¸, x· héi vµ ®Æc biÖt lµ khoa häc kü thuËt.
Tõ cuèi nh÷ng n¨m 80, ®Çu nh÷ng n¨m 90 cña thÕ kû XX, ë ViÖt Nam
c«ng nghÖ th«ng tin ®· ®îc ¸p dông réng r·i vµo lÜnh vùc Tr¾c ®Þa nãi chung
vµ Tr¾c ®Þa ¶nh nãi riªng. Sù ph¸t triÓn cña nã ®· cã t¸c ®éng s©u s¾c, lµm
thay ®æi c¬ b¶n diÖn m¹o cña ngµnh còng nh t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng vµ chÊt
lîng s¶n phÈm b¶n ®å. Vµ cïng víi sù ph¸t triÓn ®ã ph¬ng ph¸p ®o ¶nh sè
®· ra ®êi. §©y lµ ph¬ng ph¸p cã møc tù ®éng ho¸ cao, ®îc tiÕn hµnh trªn
c¸c tr¹m ¶nh sè, víi d÷ liÖu ®Çu vµo còng nh c¸c kÕt qu¶ trung gian ®Òu lµ
d¹ng sè. V× thÕ viÖc øng dông c«ng nghÖ ¶nh sè trong viÖc thµnh lËp b¶n ®å
®Þa h×nh ®· gióp h¹n chÕ ®îc khèi lîng c«ng viÖc vµ cã tÝnh kinh tÕ ®ång
thêi h¹n chÕ ®îc c¸c sai sè trong qu¸ tr×nh thµnh lËp b¶n ®å ®Þa h×nh. Trong
qu¸ tr×nh thµnh lËp b¶n ®å ®Þa h×nh th× hai kh©u quan träng kh«ng thÓ thiÕu lµ
kh©u thµnh lËp b×nh ®å ¶nh vµ kh©u ®o¸n ®äc ®iÒu vÏ . Hai kh©u nµy quyÕt
®Þnh ®Õn tÝnh chÝnh x¸c vµ trung thùc cña b¶n ®å thµnh lËp. §Æc biÖt c«ng t¸c
®o¸n ®äc ®iÒu vÏ cÇn ph¶i ®îc tiÕn hµnh ®Þnh k× ®Ó hiÖn chØnh lµm míi b¶n
®å ®Ó phôc vô cho c¸c môc ®Ých kinh tÕ chÝnh trÞ, quèc phßng an ninh…
§Ó t×m hiÓu vÒ néi dung hai qu¸ tr×nh trªn , víi sù híng dÉn tËn t×nh,
chu ®¸o cña GS.TS khoa häc PHAN v¨n léc vµ sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña
c¸c thÇy c« trong bé m«n Tr¾c ®Þa ¶nh vµ cña l·nh ®¹o, c¸n bé c«ng nh©n viªn
Trêng ®¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
§ç V¡N THÕ 2LíP c®_t® b_49
xÝ nghiÖp ‘’§o ®¹c ¶nh ®Þa h×nh’’,em ®· thùc hiÖn ®Ò tµi t×m hiÓu c«ng t¸c
“Thµnh lËp b×nh ®å ¶nh vïng ®åi nói vµ c«ng t¸c ®o¸n ®äc ®iÒu vÏ ’’
§Ò tµi bao gåm :
Më ®Çu
Ch¬ng I : Quy tr×nh thµnh lËp b×nh ®å ¶nh b»ng c«ng nghÖ ¶nh sè.
Ch¬ng II : C«ng t¸c ®o¸n ®äc ®iÒu vÏ phôc vô thµnh lËp b¶n ®å ®Þa h×nh.
Ch¬ng III : Thùc nghiÖm.
KÕt luËn
MÆc dï ®· hÕt søc cè g¾ng nhng do thêi gian vµ tr×nh ®é cã h¹n nªn ®å
¸n kh«ng tr¸nh khái cã thiÕu sãt. Em rÊt mong nhËn ®îc sù chØ b¶o cña c¸c
thÇy c« vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù híng dÉn tËn t×nh chu ®¸o cña thÇy gi¸o
GS.TS khoa häc Phan V¨n Léc ®· gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n nµy.
Em còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n xÝ nghiÖp §o d¹c ¶nh ®Þa h×nh ®· t¹o
®iÒu kiÖn cho em trong qu¸ tr×nh thùc tËp ®Ó hoµn thµnh ®å ¸n.
Hµ néi 1/2008
Sinh viªn : §ç V¨n ThÕ
Trêng ®¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
§ç V¡N THÕ 3LíP c®_t® b_49
Ch¬ng i:QUY TR×NH THµNH LËP B×NH §å
¶nh b»ng c«ng nghÖ ¶nh sè
I. LÝ thuyÕt n¾n ¶nh
N¾n ¶nh lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi h×nh ¶nh cña miÒn thùc ®Þa ®îc chôp
trªn ¶nh nghiªng thµnh h×nh ¶nh t¬ng øng trªn ¶nh n»m ngang cã tû lÖ phï
hîp víi tû lÖ b¶n ®å cÇn thµnh lËp, nh»m lo¹i trõ c¸c sai sè do ¶nh nghiªng vµ
h¹n chÕ sai sè do chªnh cao ®Þa h×nh.
Nguyªn lÝ c¬ b¶n cña n¾n ¶nh lµ:
- BiÕn h×nh ¶nh trªn ¶nh nghiªng thµnh h×nh ¶nh trªn ¶nh n¾n.
- H¹n chÕ sai sè vÞ trÝ ®iÓm do ®Þa h×nh låi lâm g©y ra.
H×nh trªn biÓu diÔn mèi quan hÖ phèi c¶nh gi÷a miÒn thùc ®Þa (gi¶ thiÕt
lµ mét mÆt ph¼ng G), ¶nh hµng kh«ng nghiªng (P) vµ ¶nh n¾n ë tû lÖ b¶n ®å
cÇn thµnh lËp (E). VÒ thùc chÊt mÆt E chÝmh lµ mÆt thu nhá cña mÆt G víi tû
lÖ (1/M). V× vËy mèi quan hÖ phèi c¶nh cÇn ®îc x¸c lËp ë ®©y lµ gi÷a mÆt
Trêng ®¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
§ç V¡N THÕ 4LíP c®_t® b_49
ph¼ng ¶nh P vµ mÆt n¾n E.
§Ó thùc hiÖn ®îc môc ®Ých nãi trªn, viÖc n¾n ¶nh cã thÓ tiÕn hµnh theo
c¸c ph¬ng ph¸p sau :
1. Ph¬ng ph¸p n¾n ¶nh gi¶i tÝch.
Thùc chÊt ph¬ng ph¸p nµy lµ gi¶i bµi to¸n n¾n ¶nh th«ng qua quan hÖ
to¸n häc chÆt chÏ gi÷a ®iÓm ¶nh vµ ®iÓm vËt t¬ng øng (®iÓm vËt ®îc thay
thÕ b»ng ®iÓm ¶nh t¬ng øng trªn mÆt ph¼ng n¾n). Mèi quan hÖ nµy ®îc biÓu
diÔn b»ng c«ng thøc sau :
1''
''
87
321
yuxu
fuyuxu
Xk
1'
''
'87
654
y
k
uxu
fuyuxu
Y
k
fc
a
zu
3
1
1
k
fc
a
zu
3
2
2
k
fc
a
zu
3
3
3
k
fc
b
zu
3
1
4
k
fc
b
zu
3
2
5
k
fc
b
zu
3
3
6
k
fc
c
zu
3
1
7
k
fc
c
zu
3
2
8
Trong ®ã :
x’, y’,fklµ toa ®é cña ®iÓm ¶nh trªn ¶nh nghiªng
X, Y, Z lµ to¹ ®é cña ®iÓm t¬ng øng trªn ¶nh n¾n Z = - H/Mbd
ai,bi, ci(i = 1,2,3…) lµ Cosin chØ híng cña ma trËn quay A
ui(i = 1÷8) lµ tham sè n¾n ¶nh.
Ph¬ng ph¸p nµy cho ®é chÝnh x¸c cao vµ còng lµ mét phÇn c¬ së to¸n
häc cña ph¬ng ph¸p t¨ng dµy khèng chÕ ¶nh.
2. Ph¬ng ph¸p n¾n ¶nh quang c¬
§©y lµ ph¬ng ph¸p sö dông c¸c m¸y n¾n ¶nh ®Ó dùng l¹i chïm tia
chiÕu cña ¶nh hµng kh«ng vµ biÕn ®æi chïm tia ®ã theo nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt
Trêng ®¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
§ç V¡N THÕ 5LíP c®_t® b_49
®Þnh ®Ó t¹o nªn h×nh ¶nh t¬ng øng víi ¶nh chôp n»m ngang vµ thu nhËn nã
trªn mÆt n¾n cã tû lÖ b¶n ®å cÇn thµnh lËp.
Trong n¾n ¶nh quang c¬, sai sè vÞ trÝ ®iÓm do ®Þa h×nh låi lâm g©y ra
kh«ng thÓ ®îc lo¹i trõ , mµ cã thÓ h¹n chÕ nã trong giíi h¹n cho phÐp th«ng
qua viÖc giíi h¹n ®é chªnh cao ®Þa h×nh trong ph¹m vi ¶nh n¾n. §é chªnh cao
®Þa h×nh gi÷a ®iÓm cao nhÊt so víi ®iÓm thÊp nhÊt trong ph¹m vi cña ¶nh ®îc
x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
hmax
2gh.mbd .fk/r
- NÕu ®é chªnh cao ®Þa h×nh trong ph¹m vi cña mét tÊm ¶nh hµng
kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu trªn th× khu vùc ®Þa h×nh ®ã ®îc coi lµ vïng b»ng
ph¼ng. Khi ®ã ta cã thÓ tiÕn hµnh n¾n ¶nh theo nguyªn lý n¾n ¶nh vïng b»ng
ph¼ng.
- NÕu ®é chªnh cao ®Þa h×nh vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp th× ta ph¶i
tiÕn hµnh chia nhá vïng ®Þa h×nh trªn tÊm ¶nh thµnh nh÷ng vïng n¾n nhá. Khi
®ã ¸p dông nguyªn t¾c n¾n ¶nh ph©n vïng. Nguyªn t¾c n¾n ¶nh ph©n vïng
thêng chØ thùc hiÖn cho nh÷ng vïng ®Þa h×nh cã h < 3. hmax vµ ph¬ng
ph¸p nµy thêng chØ ¸p dông cho kÜ thuËt n¾n ¶nh quang c¬.
- Khi ®é chªnh cao ®Þa h×nh rÊt lín (®åi, nói) nÕu ta n¾n ¶nh theo
ph¬ng tøc trªn th× bÒ mÆt ®Þa h×nh bÞ chia c¾t rÊt phøc t¹p vµ sÏ kh«ng thÓ
thùc hiÖn ®îc. V× vËy trong trêng hîp h > 3hmax th× tiÕn hµnh chia nhá
¶nh n¾n thµnh nh÷ng vïng n¾n rÊt bÐ víi kÝch thíc x¸c ®Þnh (thêng qua mét
khe hÑp) ®Ó tiÕn hµnh n¾n. Trong qu¸ tr×nh n¾n ®é cao cña èng chiÕu lu«n
lu«n ®îc thay ®æi ®Ó sao cho phÇn ¶nh ®îc n¾n cã ®é chªnh cao ®Þa h×nh
n»m trong giíi h¹n cho phÐp. ViÖc n¾n ¶nh theo ph¬ng ph¸p nµy gäi lµ n¾n
¶nh vi ph©n ®· dÇn dÇn ®îc thay thÕ b»ng ph¬ng ph¸p n¾n ¶nh sè.
3. Ph¬ng ph¸p n¾n ¶nh sè.
Lµ ph¬ng ph¸p n¾n ¶nh trong ph¬ng ph¸p ®o ¶nh sè ®Ó t¹o nªn ¶nh
trùc chiÕu, trong ®ã h×nh ¶nh trªn ¶nh nghiªng sÏ ®îc biÕn ®æi tõng phÇn tö
¶nh ( hay cßn gäi lµ Pixel ) trªn ¶nh nghiªng sÏ thµnh Pixel ¶nh t¬ng øng