MỞ ĐẦU 1. Bản chất của phương pháp đo ảnh Phương pháp đo đạc chụp ảnh (gọi tắt là phương pháp đo ảnh) ra đời từ rất lâu và hiện đã 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. 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 thái 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 có hai quá trình cơ bản: * 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 các vật liệu cảm quang khác nhau. - Thu nhận các thông tin bức xạ của đối tượng đo bằng các hệ thống quét điện từ khác nhau. Quá trình thu nhận hình ảnh của đối tượng đo trong phương pháp đo ảnh được thực hiện bằng phương pháp "chụp ảnh quang học" theo nguyên lý phép chiếu xuyên tâm hay bằng phương pháp "quét ảnh điện tử" với hai phương thức: + Chụp ảnh trên không: Tức là thiết bị chụp ảnh được đặt trên các thiết bị trên không như: máy bay, vệ tinh nhân tạo hoặc trên các con tàu vũ trụ,. 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. Hình ảnh thu được là các ảnh mặt đất. * Quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tượng đo từ các ảnh chụp và các thông tin thu được. Có thể thực hiện bằng ba phương pháp cơ bản sau: - Phương pháp tương tự - Phương pháp giải tích - Phương pháp số Bảng 1 mô tả các đặc trưng cơ bản của phương pháp đo ảnh Bảng 1.
Các đặc trưng cơ bản của phương pháp đo ảnh Phương pháp Tư liệu đầu Phương thức Thiết bị xử Phương thức Sản phẩm đo ảnh vào chiếu ảnh lý làm việc đầu ra Phương pháp ảnh chụp Chiếu ảnh Máy đo ảnh Người thao tác Sản phẩm đồ đo ảnh quang học quang cơ tương tự toàn bộ trên giải tương tự máy Phương pháp ảnh chụp Chiếu ảnh toán Máy đo ảnh Người trợ giúp Sản phẩm đồ đo ảnh quang học học giải tích máy thao tác giải và sản giải tích phẩm số Phương pháp ảnh chụp Chiếu Trạm xử lý Thao tác tự Sản phẩm số đo ảnh số ảnh số hóa ảnh số ảnh số động có người và sản phẩm ảnh số trợ giúp đồ họa 2 Trên các mô hình đã được xây dựng theo tỷ lệ thu nhỏ trong phòng người ta sẽ thu được các số liệu cần thiết cho các nhiệm vụ đo đạc khác nhau. Quy trình công nghệ cơ bản trên của phương pháp đo ảnh được tóm tắt ở hình 1. Đối tượng đo đạc Công tác chụp ảnh Các công tác trắc địa Các tư liệu ảnh và Các số liệu trắc địa số liệu liên quan Quá trình đo đạc các ảnh đo Phương pháp Phương pháp Phương pháp đo ảnh tương tự đo ảnh giải tích đo ảnh số Các kết quả đo ảnh Dang đồ họa: Dạng số: Dạng bảng biểu: - Bản đồ các loại - Bản đồ số - Các số liệu lưu - Các loại ảnh - ảnh số trữ Hình 1. Quy trình công nghệ cơ bản của phương pháp đo ảnh 2.
Đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp đo ảnh 2. Đặc điểm của phương pháp đo ảnh - Có khả năng đo đạc tất cả các đối tượng đo mà không nhất thiết phải tiếp xúc hoặc đến gần chúng, miễn là các đối tượng này có thể chụp ảnh được. Vì vậy, đối tượng của phương pháp đo ảnh rất đa dạng, từ các miền thực địa rộng lớn đến vi vật thể có kích thước nhỏ. - Nhanh chóng thu được các tư liệu đo đạc trong thời gian chụp ảnh, nên cho phép giảm nhẹ Công tác ngoài trời, tránh các ảnh hưởng của thời tiết đến 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 đạc các vật thể tĩnh (như địa hình, địa vật) mà còn có thể đo các vật thể đang chuyển động (như máy bay) hoặc các vật thể dịch chuyển chậm (như sự biến dạng của các công trình xây dựng). 3 - Quy trình công nghệ rất thuận lợi cho việc tự động hóa Công tác đo tính, nâng cao hiệu suất Công tác và tính kinh tế của phương pháp. - Nhược điểm chủ yếu của phương pháp đo ảnh là trang thiết bị cồng kềnh và đắt tiền, đòi hỏi những điều kiện nhất định trong sử dụng và bảo quản.
Phạm vi ứng dụng của phương pháp đo ảnh 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 được gọi là phương pháp trắc địa ảnh. Ngoài lĩnh vực địa hình, phương pháp đo ảnh còn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành khoa học kỹ thuật khác như: - Trong công trình: Đo biến dạng và dịch động các công trình, nghiên cứu các mô hình xây dựng, vật liệu xây dựng v. - Trong công nghiệp: Đo tính khối lượng khai thác mỏ, nghiên cứu các phương án thiết kế và gia công tối ưu, kiểm tra Công tác lắp ráp thiết bị công nghiệp, kiểm tra chất lượng tạo hình trong công nghiệp chế tạo máy bay, ô tô, tàu thủy v. - Trong nông lâm nghiệp: Điều tra quy hoạch đất đai, điều tra nghiên cứu rõng, nghiên cứu quá trình phát triển của các loài gia súc hoặc các loại cay trồng v.
- Trong khí tượng thủy văn: Nghiên cứu các hiện tượng về khí tượng (như mây, mưa, gió), nghiên cứu dòng chảy và các hiện tượng thủy văn (như sóng, thủy triều,. - Trong lĩnh vực quân sự: Nghiên cứu quỹ đạo và tốc độ của các loại đầu đạn, tên lửa, máy bay, nghiên cứu các vụ nổ v. - Trong các ngành khoa học kỹ thuật khác như y học, địa chất, sinh vật học, hóa lý, v. Tùy theo đối tượng đo đạc trong từng lĩnh vực, mà người ta sử dụng phương thức chụp ảnh và phương thức đo ảnh thích hợp.
Trong trắc địa địa hình, phương pháp đo ảnh hay còn gọi là trắc địa ảnh có hai phương pháp cơ bản sau đây: + Phương pháp trắc địa ảnh hàng không; + Phương pháp trắc địa ảnh mặt đất. Trong đó phương pháp trắc địa ảnh hàng không là phương pháp chủ yếu trong Công tác đo vẽ bản đồ địa hình các loại tỷ lệ khác nhau, đặc biệt là đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ vừa và nhỏ (1:5000 đến 1:50000). 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 nói. Lịch sử phát triển của ngành trắc địa ảnh 3.1 Tình hình phát triển ngành trắc địa ảnh trên thế giới Sự hình thành và phát triển của ngành trắc địa ảnh gắn liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và lĩnh vực đo đạc bản đồ nói riêng.
Sự ra đời và phát triển của các lĩnh vực chụp ảnh, quang học, hàng không, cơ khí chính xác, điện tử. đã ảnh hưởng quyết định đến phương pháp và các hệ thống máy móc của phương pháp đo ảnh. Sự phát triển của đo đạc chụp ảnh có thể tóm tắt trong các giai đoạn chính: 4 - Giai đoạn hình thành phương pháp đo ảnh (1859 - 1900) Trong giai đoạn này các nhà khoa học đã thực hiện việc chụp ảnh trên không bằng một máy ảnh đơn giản từ một kinh khí cầu. Phương pháp đo ảnh được thực hiện theo nguyên tắc giao hội thuận với các hướng được xác định từ các điểm ảnh trên ảnh mặt đất.
Do vây, phương pháp đo ảnh trong giai đoạn này được gọi là phương pháp giao hội ảnh. Nhược điểm của phương pháp này là việc khó nhận biết các điểm đo cùng tên trên các tấm ảnh đơn được chụp từ các trạm chụp khác nhau. Do đó, khả năng ứng dụng của phương pháp này vào Công tác đo đạc địa hình còn rất hạn chế. - Giai đoạn từ 1900 - 1914 Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự hình thành phương pháp đo ảnh lập thể với sự ra đời các máy đo ảnh và máy chụp ảnh chuyên dụng.
- Giai đoạn từ 1915 - 1930 Đây là giai đoạn hình thành phương pháp đo ảnh hàng không với sự phát triển của kỹ thuật hàng không và sự ra đời chiếc máy chụp ảnh đầu tiên. Để phục vụ cho việc đo vẽ các tấm ảnh hàng không, người ta cũng chế tạo thành công chiếc máy đo vẽ lập thể ảnh hàng không đầu tiên. Trong khoảng 15 năm tiếp theo, các máy đo vẽ ảnh hàng không không ngừng được cải tiến và hoàn chỉnh. Nhờ đó, phương pháp đo ảnh đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đo vẽ bản đồ.
- Giai đoạn từ 1930 - 1945 Đặc trưng của giai đoạn này là việc phát triển các phương pháp chụp ảnh hàng không cho Công tác đo vẽ bản đồ địa hình, đồng thời không ngừng hoàn thiện các máy móc đo vẽ và chụp ảnh, mặc dù không có sự thay đối về nguyên lý cấu tạo. Đây cũng là giai đoạn xây dựng cơ sở lý luận của phương pháp tăng dày điểm khống chế ảnh. - Giai đoạn sau chiến tranh thế giới lần thứ hai đến những năm 70 Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là việc ứng dụng ngày một nhiều các thành tưu của kỹ thuật điện tử và máy tính điện tử vào việc chế tạo các máy móc đo chụp ảnh và vào quá trình đo vẽ ảnh. Các linh kiện điện tử đã thay thế ngày càng nhiều các bộ phận cơ học trong các máy đo ảnh, làm cho máy móc thiết bị trở nên gọn nhệ, góp phần giảm nhẹ cường độ lao động, nâng cao hiệu suất Công tác .
