Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao độ chính xác bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh

• Tác giả: Đỗ Thị Hoài
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Đình Trí
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Đo ảnh và Viễn Thám
• Đề tài: Giải Pháp Nâng Cao Độ Chính Xác Bình Đồ Ảnh Từ Vệ Tinh Độ Phân Giải Cao
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao để thành lập bình đồ ảnh phục vụ cho công tác thành lập và hiện chỉnh bản đồ
• 1.1.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
• 2.1. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
• 2.1.1. Các đặc tính kỹ thuật của vệ tinh độ phân giải cao
• 2.1.2. Các hệ thống vệ tinh độ phân giải cao
• 2.1.3. Đặc điểm của quỹ đạo vệ tinh
• 2.1.4. Đặc điểm của bộ cảm biến
• 2.1.5. Một số đặc tính hình học của ảnh vệ tinh độ phân giải cao
• 2.1.5.1. Đặc tính hình học
• 2.1.5.2. Sai số méo hình của ảnh vệ tinh
• 2.1.6. Độ phân giải và khả năng chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh
• 2.1.7. Thành lập bản đồ tỷ lệ lớn từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao
• 2.1.8. Khả năng chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao
• 2.1.9. Yêu cầu độ chính xác của ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho việc thành lập bản đồ
• 2.1.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH VÀ QUY TRÌNH THÀNH LẬP
• 3.1. Khái niệm về bình đồ ảnh vệ tinh và phương pháp thành lập bình đồ ảnh
• 3.1.1. Khái niệm bình đồ ảnh vệ tinh
• 3.1.2. Cơ sở khoa học của phương pháp nắn ảnh
• 3.1.3. Quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
• 3.2. Các phương pháp nắn ảnh vệ tinh
• 3.2.1. Phương pháp nắn theo mô hình vật lý
• 3.2.2. Phương pháp nắn ảnh theo hàm đa thức
• 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của nắn ảnh vệ tinh
• 3.3.1. Ảnh hưởng của độ phân giải của ảnh vệ tinh
• 3.3.2. Ảnh hưởng của mô hình toán học sử dụng để nắn ảnh
• 3.3.3. Ảnh hưởng của điểm khống chế ảnh
• 3.3.4. Ảnh hưởng của mô hình số độ cao (DEM)
• 3.4. Phương pháp biến đổi hệ màu RGB-IHS-RGB
• 3.5. Phương pháp phân tích thành phần chính - PCA
• 3.6. Phương pháp tổ hợp các kênh
• 3.7. Phương pháp nhân ảnh (Multiplicative method)
• 3.8. Phương pháp trộn ảnh lọc tần số cao (HPF- High Pass Filter)
• 3.9. Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác của bình đồ ảnh
• 3.10. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BÌNH ĐỒ TRỰC ẢNH TỶ LỆ LỚN TỪ ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO
• 4.1. Phân tích dữ liệu và khu vực thực nghiệm
• 4.1.1. Dữ liệu thực nghiệm
• 4.1.2. Đặc điểm địa lý khu vực thực nghiệm
• 4.2. Giải pháp số lượng, đồ hình bố trí điểm khống chế ảnh
• 4.2.1. Sơ đồ phương án bố trí điểm khống chế ảnh
• 4.2.2. Kết quả đánh giá độ chính xác
• 4.3. Lựa chọn mô hình nắn với trường hợp khối ảnh
• 4.4. Độ chính xác của bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao khi sử dụng mô hình DEM
• 4.5. Lựa chọn phương pháp trộn ảnh đối với ảnh độ phân giải cao
• 4.6. Xây dựng phần mềm đánh giá chất lượng bình đồ ảnh
• 4.6.1. Sơ đồ khối của chương trình
• 4.6.2. Công cụ của chương trình
• 4.6.3. Giao diện của chương trình
• 4.6.4. Các bước thực hiện của chương trình
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển của công nghệ viễn thám, đặc biệt là vệ tinh độ phân giải cao, đã mở ra nhiều cơ hội trong việc sử dụng tư liệu viễn thám cho việc lập bản đồ. Việc sử dụng ảnh vệ tinh thay thế cho ảnh hàng không trong công tác thành lập và hiện chỉnh bản đồ đang trở thành xu hướng tất yếu. Các vệ tinh như IKONOS, QuickBird, và WorldView đã chứng minh khả năng cung cấp bình đồ ảnh với độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao tại Việt Nam vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu này nhằm tìm ra các giải pháp nâng cao độ chính xác cho bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh.

1.1. Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của nghiên cứu là nâng cao độ chính xác của bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao. Nghiên cứu sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện quy trình nắn chỉnh hình học. Việc này không chỉ giúp nâng cao chất lượng bản đồ mà còn đáp ứng nhu cầu thực tiễn trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường.

II. Đặc điểm kỹ thuật của ảnh vệ tinh độ phân giải cao

Các hệ thống vệ tinh độ phân giải cao hiện nay có khả năng cung cấp ảnh vệ tinh với độ phân giải dưới 1m. Đặc điểm kỹ thuật của các vệ tinh này bao gồm khả năng thu nhận hình ảnh với độ chính xác cao và tần suất chụp lặp lại lớn. Độ chính xác ảnh vệ tinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quỹ đạo vệ tinh, bộ cảm biến, và các điều kiện môi trường. Việc hiểu rõ các đặc điểm này là cần thiết để áp dụng hiệu quả trong việc thành lập bình đồ ảnh.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác

Độ chính xác của bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như sai số hình học, độ phân giải của ảnh, và mô hình số độ cao (DEM). Việc lựa chọn mô hình nắn ảnh phù hợp và bố trí điểm khống chế ảnh hợp lý là rất quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng mô hình DEM có thể cải thiện đáng kể độ chính xác của bình đồ ảnh.

III. Quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh

Quy trình thành lập bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao bao gồm các bước tiền xử lý, nắn chỉnh hình học và biên tập bản đồ. Tiền xử lý ảnh là bước quan trọng để loại bỏ các sai số do hệ thống vệ tinh gây ra. Sau đó, nắn chỉnh hình học sẽ giúp đưa ảnh về hệ tọa độ quốc gia, loại bỏ sai số do chênh cao địa hình. Cuối cùng, việc đo vẽ và biên tập bản đồ sẽ quyết định chất lượng của bình đồ ảnh.

3.1. Các phương pháp nắn ảnh

Có nhiều phương pháp nắn ảnh khác nhau như nắn theo mô hình vật lý, nắn theo hàm đa thức, và sử dụng các điểm khống chế. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp nắn ảnh phù hợp với từng loại ảnh và điều kiện địa hình là rất quan trọng để đạt được độ chính xác cao nhất cho bình đồ ảnh.

IV. Các giải pháp nâng cao độ chính xác

Nghiên cứu đã đề xuất một số giải pháp nâng cao độ chính xác cho bình đồ ảnh từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao. Các giải pháp này bao gồm việc cải thiện quy trình nắn chỉnh hình học, sử dụng các mô hình toán học tiên tiến, và tối ưu hóa bố trí điểm khống chế. Việc xây dựng phần mềm đánh giá chất lượng bình đồ ảnh cũng là một trong những giải pháp quan trọng nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong công tác lập bản đồ.

4.1. Phát triển phần mềm đánh giá

Phần mềm đánh giá chất lượng bình đồ ảnh sẽ giúp người dùng kiểm tra và xác định độ chính xác của ảnh nắn. Phần mềm này sẽ tích hợp các công cụ phân tích và đánh giá, giúp nâng cao hiệu quả trong việc sử dụng ảnh vệ tinh cho công tác lập bản đồ. Việc phát triển phần mềm không chỉ hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu mà còn cho các cơ quan quản lý trong việc ra quyết định dựa trên dữ liệu chính xác.