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

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 kích 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: R = (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 = ( 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 : DLA-B = Dg A-B ( 3.15) Ở đây L là khoảng cách từ mắt đến điểm quan sát B; Dg A-B là hiệu 2 góc giao hội từ hai mắt tới A và B, bm 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 DL và độ tinh nhọn của hiệu ứng lập thể VS : DL = 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 DL, còn theo hướng vuông góc với nó – độ tinh tuyến tính DL0 của hiệu ứng lập thể. DL0 = 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 DL trên mô hình tương tự : DL = DL0 (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) 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. DLs = R = ( M2x + M2y )1/2. (3.21) Dễ dàng nhận thấy, giá trị định lượng của DLs 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 DLs càng nhỏ, tác nghiệp viền có khả năng nhận biết và phân biệt các độ sâu khác nhau của đối tượng. Ngược lại với DLs 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 DL của mô hình xây dựng từ cặp ảnh lập thể tương tự và DLs – ngưỡng thụ cảm lập thể được xây dựng từ cặp ảnh lập thể số: k = = ; (3.22) như vậy: DLS = = ; (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 ; (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 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: DL = H2. ; (3.25) Bởi vì, khi quan sát ảnh với độ phóng đại Vs, giá trị tuyến tính độ tinh nhọn của hiệu ứng lập thể : L0 = L.; (3.26) cho nªn, sö dông c¸c c«ng thøc trªn ®èi víi cÆp ¶nh lËp thÓ sè , chóng ta sÏ cã ®­îc : DLs = (M2x + M2y )1/2 ; (3.27) Hoặc là: DLs = DL0 ; (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 = ; (3.29) Ví dụ : Ta cần phân biệt chi tiết không gian của đối tượng DLs = 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 = 30mm. 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 15mm. 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 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 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 dụng 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 tiết 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. 11 10 7 4 8 5 9 10 29 28 32 35 12 3 15 12 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 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. 0 2 7 6 0 6 7 1 1 9 2 9 7 1 5 1 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 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 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 máy 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. 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 màu Lọc giải thấp Mô hình hóa Màu giả Màu biến đổi Màu giả 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. 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 trên 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 dương 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) = (3.31) Các dộ dốc xác định độ tương phản tương đối. L là mức xám cực đại. Tách nhiễu và phân ngưỡng f(D) = (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) = Trích chọn bit: Mỗi điểm ảnh được mã hóa trên B bít. Nếu B = 8 ta có ảnh 28 = 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 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 a. Ảnh đậm b. Ảnh nhạt Số điểm ảnh Số điểm ảnh Mức xám 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 đổi độ tương phản của hình ảnh. Thí dụ, ta sử dụng hàm phi tuyến dạng loga: f = a.log(…) : Dm = a. log( D[m.n]). Nếu ảnh có kích thước là 256*256 thì ta cần phải sử dụng 2562 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 thiện 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( di) 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) 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]) Hàm biến đổi: f(u) = víi: ; i = 0, 1 …(N-1); (3.35) Trong đó h(Xi) là lược đồ mức xám X – số điểm ảnh có mức xám Xi U là mức xám đầu vào, còn V là mức xám đầu ra sẽ được lượng tử hóa theo sơ đồ : Lượng tử hóa đều V U V 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) = 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 ảnh. 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 nhạt, cũng như độ rõ nét khác nhau tùy thuộc vào từng đối tượng và từng khu vực. Ví 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 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. 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 : 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 tính 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). + 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 hình. - 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 mương… còn các thông tin về lề đường, chất liệu rải mặt, tên đường … sẽ được bổ sung ngoài thực địa. Những tuyến đường giao thông có độ rộng dưới 1m vẽ 1 nét vào tim đường. - Đo vẽ toàn bộ các đối tượng đường có hình ảnh rõ ràng. - Các đối tượng hình tuyến được đo vẽ sao cho vừa có thể đảm bảo được yêu cầu về trình bày bản đồ vừa đảm bảo độ chính xác về độ cao. Các điểm dọc theo hai mép đường ngoài đảm bảo độ chính xác 1/3 khoảng cao đều còn phải đo để đảm bảo độ chính xác và mật độ đủ để xác định hướng dốc của tuyến đường: Điểm độ cao dọc theo mép đường phải được đọc đối xứng. Trường hợp hai mép đường có độ cao đối xứng qua tim đường, chênh cao các điểm này không được vượt quá 1/3 khoảng cao đều. Hình 3.2. Đo vẽ giao thông, thuy hệ trên mô hình lập thể Khi đo vẽ phải lưu ý đến tính liên tục và tương quan của các đối tượng hình tuyến ( sông, kênh, mương, đường, cạnh nhà, twonf rào, vỉa hè…).Với những đối tượng hình tuyến chạy song song và gần nhau phải đo vẽ đầy đủ không lấy bỏ theo quan niệm thể hiện nội dung bản đồ truyền thống. Tuy nhiên trên mô hình lập thể có những đoạn đường có hình ảnh rõ rang nhưng không đoán đọc được tính liên thông với các tuyến chính phải đánh dấu và ghi chú lại để thông tin cho ngoại nghiệp xác định lai ngoài thực địa. 4. Nhà và các địa vật khác. Đo vẽ các nhà độc lập theo tỉ lệ có diện tích lớn hơn 2*2 mm (không phân biệt nhà chính, nhà bếp, công trình phụ…) -Toàn bộ đồ hình nhà được đo vẽ đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về độ chính xác về mặt phẳng, độ cao. Về vị trí phải đảm bảo tương quan với các đối tượng khác : như mép đường, mép nước… - Quá trình đo vẽ phải đảm bảo các yêu càu cho ghi chú số tầng tự động cụ thể như sau: * Nhà độc lập đo vẽ bằng yếu tố dạng Shape có độ cao là hằng số cho các cạnh của đồ hình nhà. * Trường hợp nhà( khối nhà) chung tường với những nhà (khối nhà) không cùng độ cao: chỉ đo vẽ một nét tường chung duy nhất, có giá trị độ cao của nhà (khối nhà) cao hơn, cạnh còn lại vẽ theo độ cao thực tế. * Hình ảnh nhà (khối nhà) phải đảm bảo có góc, cạnh rõ rệt cho dù đo vẽ bằng phương pháp nào. Nếu đồ hình nhà có các góc ngoặt là vuông, khi vẽ phải sử dụng chức năng bẻ góc vuông của phần mềm để biểu thị. * Phải thu phóng mô hình ở tỉ lệ quan sát thích hợp để đồ hình nhà vẽ ra không bị hở lớn ( thông thường phải đạt dưới 0.5 mm ở tỷ lệ bản đồ, trường hợp khó khăn cũng không vượt quá 1mm). * Nếu nhà có tum chiếm hơn nửa diện tích nhà chính thì tum được coi như một tầng. Nếu như tum nhỏ hơn diện tích trên thì chỉ đo vẽ theo tầng nhà chính. * Cho phép góp thành khối nhà đối với những khu vực nhà có độ cao nhà tương đối đồng nhất chênh lệch số tầng không quá 1 tầng ( khoảng 3m chiều cao ). Khi đó lấy chiều cao của loại nhà chiếm đa số để đo vẽ. * Không gộp các khối nhà quá lớn, khi đó khả năng phải đo vẽ thành các nhà độc lập chung tường ( trong trường hợp này đo vẽ chiều cao cho riêng từng nhà độc lập ). Để số tầng nhà theo chiều cao nhà, đặt các mức độ tầng nhà ( khoảng 3 – 4 m/ 1 tầng nhà) chạy macro gán giá trị tầng nhà cho nhà. Chương trình sẽ dựa vào độ cao các đối tượng nhà gốc đã đo vẽ trên trạm theo đúng quy định đã nêu tính ra độ cao của từng đồ hình nhà. Hình 3.3. Đo vẽ nhà trên mô hình lập thể Ngoài ra, phải đo vẽ toàn bộ các đối tượng rõ nét có thể đoán đọc trên ảnh có liên quan ví dụ như: bờ đắp, bờ xẻ, bờ dốc, tường rào, công viên, ranh giới làng, cầu cống… Đối với hệ thống đắp cao, xẻ sâu, bờ dốc, bờ xẻ …Phải tính tỉ cao, tỉ sâu dựa vào độ cao được đo trên mô hình lập thể. Đối với bản đồ tỉ lệ nhỏ ( 1: 10 000; 1 : 25 000) thường thành lập cho bản đồ địa hình vùng núi nơi có thực phủ chiếm tỉ lệ lớn. Ta nên đưa ra các mẫu đoán đọc chuẩn chuyên dung, đặc biệt nhất là thực phủ. Hinh 3.4. Đo vẽ các đối tượng khu dân cư trên mô hình lập thể B. Đối với công tác đoán đọc trên bình đồ trực ảnh. Đưa ra các dấu hiệu nhận biết để đoán đọc các đối tượng địa hình. Sự đoán đọc địa hình được thực hiện dựa vào các đặc điểm đoán đọc đồng bộ, trực tiếp và gián tiếp, đồng thời có sử dụng dụng cụ phụ trợ. Chúng ta xem xét các đặc điểm đoán đọc của các đối tượng địa hình dựa vào các yếu tố cơ bản nội dung bản đồ. 1. Đặc điểm đoán đọc các điểm dân cư Các điểm dân cư được nổi bật rõ rệt trên ảnh không phụ thuộc vào độ lớn mà nhờ những nét riêng biệt của nó. Một hình vẽ các đặc điểm dân cư cần được hình thành với sự kết hợp các hình chữ nhật màu đen trắng ( các công trình ) và các dải xám sáng ( đường phố, lối đi ) cho thấy sự quy hoạch các điểm dân cư và cấu trúc của nó ( mối quan hệ qua lại của các phần riêng rẽ ). Trong quy hoạch và cấu trúc người ta thấy được sự phản ánh về chủng loại dân cư, giá trị của nó, mối liên quan đến địa hình, các yếu tố cảnh quan, đặc điểm phát triển về lịch sử và các nét riêng của dân tộc đó. Cấu trúc các điểm dân cư, các công trình xây dựng thông thường trên ảnh được thể hiện rất rõ, ngay cả khi tỉ lệ rất nhỏ. Sự đoán đọc các đường phố thì không có gì khó khăn, các đường phố được nổi bật giữa các tòa nhà hay các hàng rào tiếp giáp, những chỗ đi qua thì khá nổi bật do chúng khác biệt bởi những dải màu sáng hơn. Người ta đoán đọc và vẽ các công trình xây dựng cần giữ kích thước,hình dạng, và định phương hướng. Những công trình xây dựng không thể hiện trong tỉ lệ bản đồ thì được vẽ riêng bằng các chỉ định ngoài phần tỉ lệ, nhưng vẫn giữ phương hướng của nó. Ở các ảnh có tỉ lệ lớn việc biểu diễn các công trình đơn lẻ bao gồm phần mái nhà được chiếu sáng, các bóng râm riêng của mái và các bóng râm che phủ công trình. Xem xét, nghiên cứu các mẫu ảnh lập thể tạo khả năng phân định được diện tích của công trình, khác với phần biểu hiện bóng râm che phủ của việc đoán đọc của các điểm dân cư trong xây dựng bản đồ có tỉ lệ lớn và bình đồ thành phố có nét đặc trưng khác biệt rất lớn. Các tòa nhà tách biệt rõ nét giữa các đối tượng khác. Do sự bố trí khá cân đối hình thái ở dạng chữ nhật, hình vuông hay nét đặc trưng nổi trội riêng, các bức tường thẳng đứng, các bóng râm che phủ công trình. Tuy nhiên một số đặc trưng về các điểm dân cư phải thu thập được nhờ công tác ngoại nghiệp. Như tính chịu lửa, không chịu lửa, công dụng và sự phân chia của các công trình trên khu vực có người ở, hay không có người ở. Việc đoán đọc trong phòng khu dân cư cần phải thực hiện hợp lí, tuần tự theo các bước sau : 1. Phân định các đường phố, lối đi chính phù hợp với mức lựa chọn (độ rộng). 2. Làm sáng tỏ các đường ngầm chủ yếu cũng như các đường ngầm ngoài cánh đồng, theo chu tuyến ngoài của các điểm dân cư tới các khu chăn nuôi gia súc, xác định rõ công dụng của các bờ rào, tường chắn. 3. Khi đoán đọc một công trình riêng biệt phải định ra các yếu tố định hướng của chúng đối với đường phố, vị trí công trình ngoài cũng phải chỉ ra thật chính xác không có sự xê dịch nào, vẽ ra đường biên của công trình, chỉ ra khu đất mà các tòa nhà, các công trình khác được xây dựng trên đó. 4. Tách riêng khu đã được xây dựng, khu đất vườn, khu trồng cây. 5. Đoán đọc riêng ra các công trình được bố trí xa điểm dân cư, khu công nghiệp, công trình đặc biệt dùng để ở. Phân loại công trình dựa vào tính chịu lửa, công dụng trong điều kiện nội nghiệp, sẽ hợp lí chỉ khi có được các số liệu đáng tin cậy hay có dấu hiệu đoán đọc được bộc lộ rõ nét. Hình 3.5. Đoán đọc khu dân cư đô thị trên bình đồ trực ảnh Ví dụ vẽ biểu diễn các khu dân cư trên ảnh các điểm dân cư có mối liên hệ chặt chẽ với các yếu tố khác về cảnh quan sinh sống, theo các tuyến phố các nhà ở thông thường có vườn tược, cánh đồng, công viên, giêng nước … Những dấu hiệu đoán đọc trực tiếp của các đối tượng là hình dạng hình học được biểu hiện rõ nét, các ranh giới tuyến thẳng là hình vẽ với các dải màu khác nhau và thường có đường vạch. Những dấu hiệu giáp tiếp đó là sự bố trí, lối mòn qua lại, những vòng sáng đối với giếng nước. Khu công nghiệp là các nhà máy, xí nghiệp, công xưởng, mỏ dầu chúng được bố trí theo các ranh giới phân định rõ ràng của vùng lãnh thổ, theo bóng của ống khói, chòi tháp. Các công trình xây dựng có đặc điểm lâu dài thường bố trí song song theo từng dãy… Sự biểu đạt khu dân cư, công trình xây dựng với các chủng loại khác được minh họa rõ rệt trong các mẫu đoán đọc. 2.Những dấu hiệu đoán đọc mạng lưới giao thông Mạng lưới đường xá cùng với khu dân cư trên ảnh tạo ra hình ảnh cốt lõi của một nơi có người ở. Đó chính là nhân tố chủ yếu về cảnh quan môi trường sống. Sự hiện diện mạng lưới đường xá chứng minh cho mối quan hệ nhất định giữa khu dân cư với cả khu vực đó. Đường xá trên ảnh đen trắng được biểu đạt là các tuyến hay các dải màu sáng với độ rộng và cấu hình khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm và tỉ lệ của các con đường đó. Sự biểu đạt nền đường sắt được khác biệt bởi mặt cắt chạy dọc, những đường nét chạy theo tuyến thẳng, tính đều đặn và bán kính cung tròn lớn, và sự hiện diện các vạch biệt lập được thấy rõ ở khu rừng lớn. Nơi đặt ga xe lửa đương nhiên nền đường phải mở rộng do tăng số lượng đường ray. Đường ô tô, nhựa, bê tông có đường nét đều đặn, chiều rộng lớn, cố định ,có những đoạn chạy theo tuyến thẳng và cũng có những đoạn cua đều, đường bộ thường được thể hiện dưới dạng các vạch trắng, hai bên sườn là đường viền màu sẫm của hào, rãnh. Dải gam màu thể hiện phụ thuộc vào độ che phủ đường nhựa màu sẫm, đường bê tông màu xám, đường cấp phối màu sáng. Đường ô tô khác với đường sắt về đặc điểm giao cắt với đường đất: đường nhựa đôi khi có kèm theo đường đất và thể hiện ở đoạn khớp nối đặc biệt. Còn đường bê tông thì thường chạy quanh khu dân cư còn đường nhựa thì chạy qua khu dân cư. Hình 3.6. Mẫu đoán đọc đường gạch, đá cấp phối Đường đất có nét uốn khúc ngoằn ngoèo và tính phân nhánh lớn, thấy rõ các đường rẽ, đường đất thường nối liền các khu dân cư và chạy ra cánh đồng, vào các khu rừng và thường cụt ở đó. 3.Dấu hiệu để đoán đọc các đối tượng địa lí, thủy văn. Ở trên ảnh bề mặt nước có nét khá rõ rệt, thể hiện bề mặt nước có khác với vùng xung quanh khô cạn. Những điều kiện sau đây ảnh hưởng đến gam màu địa hình các vùng nước đó: điều kiện quang học khi chụp, độ sâu của nước, ánh sáng ban ngày, đồ trong của nước, song, thực vật sống trong nước. Thông thường ở độ sâu lớn đất đáy nền sẫm ( bùn, than bùn) hay phần nước bị che khuất bởi bóng râm phu xuống do bờ dốc hay thực phủ cây cối mọc quanh bờ, thì gam màu sẽ là tối sẫm. Những sông hồ nhỏ có đáy màu sáng ( cát, sỏi, đá) thì đa phần có gam màu sáng. Nước bọt cũng có gam màu sáng. Hình 3.7. Mẫu đoán đoán đọc sông suối Mạng lưới thủy văn là một trong những phần cốt lõi mà từ đó xây dựng nên cách thể hiện địa hình, độ chính xác định vị nhiều đối tượng được xác định bằng độ chính xác, tính chi tiết của mạng lưới thủy văn. Bởi vậy các đường bờ, đường mép cần phải đoán đọc thận trọng , vị trí đường bờ cần phải phù hợp với mức độ được xác lập : mức nước mùa khô đối với sông hồ, mức nước dâng cao khi có thủy triều đối với biển, mực nước có bề mặt thường ổn định đối với hồ chứa, không mâu thuẫn với địa hình, xác định thời kì nào là tối ưu cho bay chụp. Yêu cầu rất thận trọng đối với sự phản chiếu các tuyến bay theo bờ, nơi có bờ thoai thoải, bởi vì ngay khi có sự thay đổi không dáng kể mực nước cũng có thể dẫn đến sự sai lệch về vị trí địa hình các đường bờ, thay đổi hình dáng bên ngoài và cảnh quang xung quanh. Ví dụ dọc ven bờ là 10, mức nước dâng lên 1m thì đường bờ sẽ xê dịch trên đường bờ là 57m, mức nước dâng 5m thì độ xê dịch đường bờ sẽ là 287m. Trong quá trình đoán đọc các góc nghiêng có thể đo trên ảnh và xác định được độ lớn của đường bờ theo công thức : H = h.ctgα. Trong đó : H : Độ cao mức nước dâng trên mức ranh giới. α : là góc nghiêng của bờ. Đoán đọc một cách hợp lí nhất là sử dụng các bức ảnh chụp ở nhiều thời điểm khác nhau, với các tỉ lệ khác nhau cũng như sử dụng các bản đồ địa lí thủy văn, về tài nguyên nước. Các dòng sông trên ảnh được đoán đọc theo dấu hiệu trực tiếp: theo hình dáng lòng sông, theo hình thái nước tạo ra, do sự hoạt động của dòng sông và do các vết tích của long sông trước đây, vào gam màu biểu hiện của nước dấu hiệu gián tiếp đó là vị trí của lòng sông trong khu vực địa hình, phần che phủ cây cỏ, thực vật, sự thay đổi hình ảnh tán cây mọc dọc theo lòng sông. Mép nước được xác định theo đường viền bề mặt nước màu sẫm hay chấm sáng với chỗ đất khô, theo phần gờ của các dải mép sông và các chi tiết về kiểu địa hình đáy sông lúc nước cạn, các doi cát, đá cuội, bãi tắm, bãi bồi được nhận diện theo gam màu trắng và màu xám sáng. Lòng sông cố định hay nhất thời, chỗ lõm sâu hay hạ thấp được đọc rõ trên ảnh cho phép có thể đánh giá về chế độ dòng sông, đặc điểm đường bờ ( ổn định hay không ổn định, hay khó xác định ) Hình 3.9.Mẫu đoán đọc lòng sông với độ rộng thay đôi Hình 3.10. Mẫu đoán đọc lòng sông với bãi bồi ở giữa Hồ tự nhiên, hồ chứa nước, ao chuôm được đoán đọc dựa vào vị trí địa hình, các dải gam màu khác nhau hầu như song song với bờ và phù hợp với mực nước cạn. Hồ chứa và ao được nhận biết không thể nhầm lẫn dựa vào bờ đập chắn ngăn cách được nhân diện rõ trên ảnh. Hồ tự nhiên có thể được xác định theo nguồn gốc. Tổ hợp các yếu tố lân cận có vai trò quan trọng trong đoán đọc, ta có thể nhận ra được các yếu tố liên quan của thủy hệ như các công trình giao thông đường thủy, các công trình thủy lực… 4. Dấu hiệu đoán đọc các yếu tố địa hình Việc nghiên cứu ảnh lập thể là cách tốt nhất thu lượm các số liệu về địa hình. Hình dạng lớn của địa hình được người ta diễn giải trên bản đồ địa hình bằng các đường bình độ và đoán đọc chúng trên thực tế tiến hành đồng thời với bản vẽ phác thảo địa hình. Về độ choán thì nhiều hình dạng địa hình lớn vượt ra ngoài phạm vi cặp ảnh lập thể và có thể sẽ được hiểu sai lệch, không đúng. Bởi vậy trước khi đoán đọc cần phải làm quen sơ bộ với đặc điểm chung của địa hình trên bản đồ, bình đồ ảnh, sơ đồ ảnh đồng thời phải chú ý tới cả dấu hiệu về sự thành tạo mạng lưới thủy hệ, đặc điểm và sự phân bố của cây cối , phần trồi nhô của dất đá, đặc thù về sự khai khuẩn và sử dụng về mặt kinh tế. Trong tiến hành xây dựng bản gốc thì bản phác thảo địa hình và đoán đọc được tiến hành tách rời nhau. Trên bản gốc người ta đoán đọc và vẽ ra hình dạng địa hình, không thể hiện bằng các đường bình độ mà là các đường đặc trưng địa hình ( phân thủy, tụ thủy…) Các đăc trưng địa hình được nhận biết rõ rệt bằng ảnh lập thể khi sử dụng các thiết bị chuyên dụng. Rất khó đoán đọc, đôi khi là không thể đoán đọc các địa vật dưới các dải rừng bị che khuất, khi đó đòi hỏi phải tiến hành quan trắc thực địa. Công tác quan trắc thực địa còn cần thiết khi phải đo độ cao. Khi đoán đọc địa hình thì công tác quan trắc thực địa đặc biệt quan trọng khi thành lập hình thái địa hình hay thay đổi, các castor, khu vực lún trượt, hố sâu hay bi lỡ… Đêr đảm bảo cho hình thái địa hình được chính xác thì điều quan trọng là phải xác lập được quá trình thành tạo địa hình cơ bản, làm sáng tỏ các nhân tố, xác định lai lịch nguồn gốc, làm rõ sự khác biệt về nguồn gốc và hình thái địa hình. Bởi vì các dấu hiệu đoán đọc thường khó nắm bắt được. Ví dụ để đoán đọc dạng castor có thể biết được cấu tạo địa chất , đặc điểm các tầng đất đá hòa tan ( đá vôi, thạch cao…) để xác định những khu vực hay bị trượt lở thì yêu cầu phải nghiên cứu lối thoát ra của nước dưới đất và thế nằm của đất đá không thấm nước. Điều đó tạo khả năng xác định toàn bộ khu vực, khẳng định được quá trình castor và trượt lở. Nó có ý nghĩa thực hiện rất lớn trong việc quy hoạch các công trình xây dựng. Khi đoán đọc ảnh hàng không người ta làm sáng tỏ hình ảnh địa hình có liên quan cấu trúc địa chất( tầng bậc đỉnh nhọn, đai…) gắn liền với sói mòn đất đá và hình dạng ngoại sinh địa hình. Ngoài ra hình thái của địa hình còn được phát hiện do sự thay đổi mạnh mẽ của thực vật, dáng bên ngoài của lòng sông, đá và đỉnh núi đá bị đứt gãy tạo ranh giới rõ rệt. Để phản ánh chính xác hình dạng ngoại sinh người ta xác định các quá trình chủ đạo : dạng chia tách các thời kì, mức độ, độ sâu, các dạng tích tụ và đặc điểm của chúng. Đối với từng loại địa hình cần có ảnh phản ánh đặc trưng riêng. Hình thái xói mòn xâm thực có các dấu hiệu nhận biết khác nhau. Như mạng lưới mương sói có đặc trưng hình đa nhánh, đường nét rõ rệt có sự tương phản sườn dốc bị che phủ và được chiếu sáng. Trong đất sét các tuyến mương sói sự khác biệt bởi tính đều đặn của đường nét. Sự đa dạng địa hình, về nguồn gốc kích thước và tính hiển nhiên của nó đối với các khu vực cụ thể, mức độ phức tạp khó giải thích và sự cần thiết phải lấy bỏ phải tuân thủ một cách có hệ thống quá trình đoán đọc của người thành lập bản đồ cũng phải sử dụng tài liệu biên tập thích hợp. 5. Dấu hiệu đoán đọc thực phủ. Khi đoán đọc phần thực phủ của cây cỏ điều quan trọng trước hết phải xác định hình thái các loại cây sinh sống và ranh giới, sự phát triển lan truyền của chúng ( đường ranh giới thực vật) Cây họ gỗ thể hiện trên ảnh rất rõ, ranh giới thực vật được xác định chính xác. Rừng đa phần thường biểu hiện dạng hạt li ti, hình ảnh càng khác biệt nhiều hơn về hình dạng về kích thước hạt lại càng lớn. Độ lớn về kích thước các hạt của rừng thể hiện trên ảnh phụ thuộc vào kích thước và cấu tạo tán cây nơi đó,vào độ dày đặc của loại cây. Hình 3.11. Mẫu đoán đọc rừng và hỗn hợp bụi rải rác và cỏ Hình dạng các tán cây riêng rẽ có thể được dung trong đoán đọc ảnh có tỉ lệ lớn ( 1:15 000 và lớn hơn nữa). Tán cây được quan sát ở các biên và lan truyền qua bóng râm. Hình dạng kích thước, tán của từng loại cây khác nhau thì hình ảnh cũng khác nhau( mỗi chủng loại cây có hình dạng và kích thước khác nhau) đường kính lớn nhất của tán cây có độ cao khác nhau được rủ xuống mặt đất. Đường kính tán cây được coi là tiết diện ngang lớn nhất của nó. Theo đường kính lớn nhất sự thể hiện tán cây trên ảnh có thể có ở những cây nằm sát điểm chính của ảnh. Đối với cây thông là loại cây lá nhọn nên tán của chúng có dạng hình nón. Cây diệp, tùng tán lá hình sao, loại thông tán cây trong rừng phụ thuộc vào độ dày đặc của rừng, vào độ chiế sáng của mặt trời rọi xa ống kính khi bay chụp trên ảnh có tỉ lệ trung bình thể hiện không phải tán của cây riêng lẻ mà của các phần đỉnh cao của tán chen nhau. Gam màu, màu sắc thể hiện tùy thuộc vào gam màu và màu sắc phản chiếu của các tán riêng biệt, vào mối tương quan của dải rừng vào chỗ bị che khuất, chỗ được chiếu sáng, vào màu sắc của bề mặt đất trải phía dưới được lộ rõ qua phần tán của chúng, thông thường rừng cây thông có màu sẫm hơn các loại rừng cây lá rộng. Với loại rừng là cây họ gỗ thì cấu tạo phần chen phủ của các cây có thể cao khác nhau tùy thuộc vào loại cây khác nhau, cũng có thể có độ cao đồng đều. Dấu hiệu đoán đọc là đặc điểm phân bố của các cây trong phần bao trùm của rừng, đặc điểm phân bố đó liên quan dến nét đặc thù sinh học. Ví dụ sự phân bố đồng đều của các cây là đăc trưng của rừng thông, phân bố theo nhóm là rừng bạch đàn theo khóm, bụi là rừng tràm. Hình 3.12. Mẫu đoán đọc rừng tán lá rộng và phát triển ổn định Các loại cây bụi, mọc dày đặc trên ảnh hiện rõ cấu trúc các hạt li ti có thuần túy gam màu xám hay xám sáng và có đặc trưng là các bóng râm rủ xuống không lớn, đường ngoại biên tròn hay răng cưa. Rừng cây non thì cả bụi cây có gam màu đều đặn do chúng đồng đều về thành phần( cùng chủng loại). Loại thảo mộc dạng cỏ, khóm bụi, địa y, rêu. Loại này được đoán đọc theo gam màu của hình ảnh và hình ảnh được thành tạo bởi từng quần thể riêng biệt. Các dấu hiệu gián tiếp có ý nghĩa lớn. Dấu hiệu đó tùy khớp với điều kiện cư trú tại mỗi vùng rộng lớn. Vùng cỏ, thảo nguyên không tạo ra bức tranh thể hiện điển hình trong cách thể hiện nét đặc trưng của loại thảo mộc, ở đây là sự tạp sắc và tính tổng hợp, đó là sự gắn kết chặt chẽ với kiểu địa hình, đoán đọc phải dựa vào nét tách riêng của cảnh quan. Theo mức độ đoán đọc các hình thái thảo mộc trên ảnh mà ranh giới của chúng được hoạch định phù hợp với điều kiện, mức độ đặt ra đối với bản đồ địa hình. Người ta phân định ranh giới rõ rệt với độ chính xác cao nhất. Và phải giữ được ở mức tối đa tính tương tự của địa lí, ranh giới không xác định, chứng minh cho sự dịch chuyển từ từ của thảo mộc từ dạng này sang dạng khác. Sừ dịch chuyển đó không hình thành ở vị trí đường kẻ hay đường vạch. Sự dịch chuyển từ từ được tách biệt bởi những đường ranh giới thực vật. Khi vẽ các đường ranh giới thực vật cần tính tới sự thay đổi dấu hiệu, đồng thời làm sáng tỏ mối quan hệ các yếu tố quan sát được của khu vực, những đối tượng khác sau đây có thể thay thế được ranh giới thực vật như: đường bờ sông, đường bờ hồ, biển, bờ dốc, mạng lưới đường giao thông… Vùng đất trống trên bản đồ địa hình cho thấy ở nơi chúng không có sự che phủ của cây cối người ta mô tả các khu đất trống trong hệ thống quy ước chỉ đínhau : Đất pha cát, đá cuội, đất sét, đá răm. Chỗ đất pha cát hay bề mặt có đá đó là sự hình thành đất đá ở giai đoạn đầu phân rã, đầm lầy, vùng đất mặn bề mặt có tiểu điah hình tạo ra bởi nét đặc trưng riêng của cây cối và đất, là nơi gồ ghề, mấp mô, đoán đọc tất cả các khu đất trống dựa trên sự liên kết chặt chẽ của chúng với địa hình, với cây cối thảo mộc, và địa lí thủy văn. Dấu hiệu để đoán đọc về thực phủ được minh họa rõ rệt trong các mẫu đoán đọc. Tóm lại, để xác định đặc điểm, số lượng các đối tượng đo vẽ địa hình trong đoán đọc: Trong số đối tượng hiện rõ trên bản đồ địa hình gồm có kích thước, tuyến thẳng của đối tượng, chiều cao, độ sâu của chúng. Một phần đặc tính có được được người ta xác định theo đặc tính tự nhiên hay thu được qua các tài liệu bản đồ. Đa phần các thông số đo được theo ảnh hay theo tài liệu đoán đọc mà được chính xác hóa, kiểm định trong quá trình vẽ địa hình bằng các thiết bị đa năng. Dựa vào ảnh hàng không có thể xác định được : Độ rộng của kênh mương, sông, con đập, đường xá, cầu, đò phà… Chiều dài các con đập, cây cầu, con phà, chỗ nước nông, đò… Độ cao các ngôi mộ, mô dất bờ dốc, bãi đất đá thải, thành lũy, ống khói… Đo chiều dài, chiều rộng của đối tượng trên ảnh bình đồ được xác định theo công thức: L = l. ma Trong đó, L : chiều dài( rộng ) của đối tượng ngoài tự nhiên, l : chiều dài ( rộng ) của hình ảnh đối tượng trên ảnh, ma: là mẫu số tỉ lệ ảnh. Ranh giới biểu diễn ảnh có thể được thể hiện không bằng những đường nét lộ rõ mà bằng dải chung chuyển ngắt quãng. Sự tạo thành của chúng gắn liền với hiện tượng tán xạ của ánh sáng trong khí quyển và trong hệ thống thiết bị máy chụp phim ảnh bị trơn trong quá trình chụp ngoài không khí và với đặc điểm gia công ảnh. Vì vậy khi tiếp nhận bằng thị giác các địa vật có màu sáng có thể địa vật đó sẽ lớn hơn một chút, ngược lại địa vật có màu tối sẫm sẽ nhỏ hơn. Ảnh hàng không có góc nghiêng lớn hơn 30 và chênh cao giữa các điểm của khu vực lớn hơn 100m thì trên ảnh hình ảnh của các đối tượng có sự sai lệch về vị trí, và việc đo theo chúng có sai số lớn. Trong thực tế khi thành lập bản đồ địa hình thì những sai số đó sẽ được loại bỏ bằng cách hiệu chỉnh vị trí của hình ảnh trên ảnh và định hướng chúng trên các thiết bị kỹ thuật đo vẽ ảnh. Trong giới hạn diện tích độ lớn của sai số độ chính xác đòi hỏi trong khi đo. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua các kết quả nghiên cứu lý thuyết cũng như việc phân tích các công trình thực nghiệm của đề tài em xin đi đến kết luận rằng việc nghiên cứu công tác đoán đọc ảnh và các phương pháp nhằm nâng cao chất lượng đoán đọc là vô cùng cấp thiết. Chất lượng thực hiện quá trình đoán đọc sẽ ấn định mật độ và độ xác thực trong nội dung bản đồ địa hình và chuyên đề. Nó chính là một trong những công đoạn quan trọng trong việc thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ ảnh số. Nếu giải quyết tốt bài toán đoán đọc sẽ đem lại một hiệu suất công việc vô cùng lớn : là tăng hiệu quả kinh tế, nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm thời gian thực hiện. Sau khi thực hiện đề tài “ Các giải pháp nâng cao hiệu quả của công tác đoán đọc ảnh trong thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số” rút em ra một số kết luận như sau : - Công tác đoán đọc ảnh không phải tiến hành trên ảnh tương tự phóng to như công nghệ truyền thống mà là trên ảnh số. - Công tác tổng hợp biểu thị nội dung ảnh đoán đọc không phải tiến hành vẽ thủ công mà là sử dụng các phần mềm chuyên dụng. - Các nguồn tài liệu về ảnh hàng không, trang thiết bị máy móc hiện có và khả năng đoán đọc của các tác nghiệp viên hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác, độ tin cậy khả năng đoán đọc các đối tượng của nội dung bản đồ. Đặc biệt là khi kết hợp với quy trình công nghệ mới đề xuất thì càng thấy rõ được ưu điểm của các giải pháp trong việc thành lập bản dồ bằng công nghệ đo vẽ ảnh số - Các mẫu, các quy định đoán đọc có thể lưu trữ dưới dạng thư viện số, khi cần có thể gọi ra một cách tự động bất cứ lúc nào tạo điều kiện thuận tiện cho tác nghiệp viên khi muốn sử dụng. - Phương pháp đoán đọc trên trạm ảnh số và trên bình đồ trực ảnh sau đó mới đưa ra điều vẽ ngoại nghiệp là một trong những cải tiến mới trong công nghệ đo vẽ ảnh số. Phương pháp này thực hiện rất có hiệu quả, chính xác khi ảnh chụp chất lượng tốt, đặc biệt là khi thành lập bản đồ tỉ lệ lớn cho các khu vực thành phố, thị trấn nơi tập trung đông dân cư. KIẾN NGHỊ - Trong công tác lưu trữ dữ liệu, các mẫu đoán đọc nên được lưu giữ lại để sử dụng cho nhiều mục đích thành lập các loại bản đồ sau này. - Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ đo vẽ ảnh số, hoàn thiện phương án kết hợp các phương pháp đoán đọc ảnh hàng không với mục đích nâng cao độ chính xác, độ tin cậy, hiệu quả kinh tế của phương pháp . - Với xu thế phát triển nhanh của công nghệ ảnh số có độ phân giải cao tạo khả năng nhận dạng tự động các đối tượng địa hình, nên chăng đưa vào nghiên cứu đoán đọc tự động các đối tượng như: đoán đọc các đối tượng theo các dấu hiệu, không được đánh dấu trực tiếp, phương pháp đo ảnh bằng quang phổ… TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Pham Vọng Thành ( 2001 ), Giáo trình Trắc Địa Ảnh ( Phần đoán đọc điều vẽ ảnh ), trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 2. Phạm Vọng Thành ( 1998 ), Cơ sỏ chụp ảnh và ảnh hàng không, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 3. Phan Văn Lộc ( 1998 ), Phương pháp đo ảnh giải tích và đo ảnh số, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 4. Phan Văn Lộc ( 2001 ), Giáo trình trắc địa ảnh ( phần đo vẽ ảnh lập thể ), trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 5. Trương Anh Kiệt ( 2000 ), Tăng dày khống chế ảnh, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 6. Trương Anh Kiệt ( 2000 ), Phương pháp đo ảnh đơn, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 7. Trương Anh Kiệt ( 2001 ), Cơ sỏ đo ảnh, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội 9. Công ty đo đạc ảnh địa hình ( 2003,2005), Luận chứng kinh tế - kĩ thuật thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ ảnh số khu đo Tây Nguyen tỉ lệ 1/ 10 000. Khu đo Đà Nẵng; Hà Nội tỉ lệ 1/ 2000, 1/ 5000, Hà Nội. 8. Nguyễn Thanh Bình ( 2002 ), Đăc san khoa học công nghệ địa chính, Viện nghiên cứu địa chính, Tổng Cục Địa Chính, Hà Nội