Đặt vấn đề Ngày nay, khoa học công nghệ đã có những bước phát triển vượt bậc, hoạt động nghiên cứu chuyển giao công nghệ diễn ra phổ biến tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng ứng dụng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống Nắm bắt xu thế phát triển đó, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã và đang từng bước đưa khoa học công nghệ vào nghiên cứu, giảng dạy trên các lĩnh vực nông lâm nghiệp, phát triển nông thôn, khoa học môi trường và quản lý tài nguyên, ứng dụng nhiều thành tựu khoa học trên thế giới vào nhà trường. ĐHNL Thái Nguyên là không gian, môi trường giáo dục và nghiên cứu khoa học. Do đó, yêu cầu về quy hoạch cảnh quan cây xanh phát triển cơ sở hạ tầng là một trong những nội dung quan trọng trong quá trình tạo lập cảnh quan của trường. Cây xanh có khả năng làm sạch bầu không khí, lọc và giữ lại bụi, nhất là các hạt bụi lơ lửng trong không khí – một yếu tố đe dọa tới sức khỏe con người.
Cây xanh có khả năng cản bức xạ mặt trời chiếu qua nó, tạo ra bóng râm che nắng cho không gian bên dưới. Giảm bớt bức xạ phản xạ ra môi trường xung quanh do hệ số phản xạ nhiệt của chúng thấp hơn nhiều so với các bề mặt xây dựng. Vì vậy, việc quy hoạch cảnh quan hợp lý là một yêu cầu cấp thiết đặt ra cho nhà trường để tạo môi trường trong xanh giảm thiểu ô nhiễm (bụi, tiếng ồn, rác thải…) đảm bảo cho sức khỏe và thuận tiện cho các hoạt động của con người. Công nghệ dựng mô hình 3D là công nghệ đã và đang ứng dụng rộng rãi trên thế giới phục vụ nhiều lĩnh vực khác nhau.
Đặc biệt đây là công nghệ rất được ưa chuộng khi nó có thể tạo ra các sản phẩm rất phức tạp có độ chính xác cao, đưa đến cho chúng ta cái nhìn bao quát và chi tiết vật thể từ mọi góc độ. Riêng đối với lĩnh vực quản lý đất đai nói chung và quy hoạch cảnh quan nói riêng công nghệ 3D rất hữu ích khi nó thể hiện 1 cách chính xác hiện trạng, cung cấp người dùng cái nhìn tổng quát khu vực nghiên cứu từ đó đề ra những phương án quy hoạch hợp lý. Xuất phát từ những nhu cầu và lợi ích thực tế đó, được sự nhất trí của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Quản Lý Tài 2 Nguyên, với sự hướng dẫn trực tiếp của Th.s Trương Thành Nam, em tiến hành thực hiện đề tài: “Mô hình hóa 3D hiện trạng hạ tầng, cảnh quan trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên”. Mục đích Sử dụng Sketchup dựng mô hình 3D hiện trạng cảnh quan, hạ tầng khu vực trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên phục vụ công tác định hướng quy hoạch cảnh quan và cơ sở hạ tầng.
Yêu cầu Đảm bảo số liệu, tài liệu phải đầy đủ, chính xác và khách quan. Thể hiện kích thước, vị trí, phối cảnh dưới dạng mô hình 3D hiện trạng cảnh quan, hạ tầng. Ý nghĩa học tập Tìm hiểu công tác quy hoạch cảnh quan. Sử dụng thành thạo phần mềm sketchup.
Giúp sinh viên làm quen, học hỏi những công nghệ tiên tiến. Nâng cao kĩ năng sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng. Ý nghĩa thực tiễn Với mô hình 3D trường ĐHNL cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng thể nhất tới khu vực, bên cạnh đó với việc chỉnh sửa dễ dàng, quản lý đối tượng khoa học, lưu trữ tiện lợi đây sẽ là công cụ hữu ích phục vụ công tác quy hoạch cảnh quan, phát triển cơ sở hạ tầng của trường và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác. 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở khoa học 2. Khái quát viễn thám a) Khái niệm viễn thám. Viễn thám (remote sensing), là một ngành khoa học lấy thông tin từ các đối tượng ở khoảng cách nhất định mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng. Thuật ngữ viễn thám (remot sensing) – điều tra từ xa, xuất hiện từ những năm 1960 do một nhà địa lý người Mỹ là E.Pruit đặt ra (Thomas, 1999).
Các thông tin thu nhận là kết quả của việc giải mã hoặc đo đạc những biến đổi mà đối tượng tác động đến môi trường chung quanh như : trường điện từ, trường âm thanh hoặc trường hấp dẫn. Ngày nay kỹ thuật viễn thám đã được phát triển và ứng dụng rất nhanh và rất hiệu quả trong nhiều lĩnh vực. Như vậy, viễn thám thông qua kỹ thuật hiện đại không tiếp cận với đối tượng mà xác định nó qua thông tin ảnh chụp từ khoảng cách vài chục mét tới vài nghìn km. Kỹ thuật viễn thám, là một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau trong các công đoạn khác nhau như: - Thu nhận thông tin.
- Tiền xử lý thông tin. - Phân tích và giải đoán thông tin. - Đưa ra các sản phẩm dưới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp. Vì vậy có thể định nghĩa viễn thám là sự thu thập và phân tích thông tin về đối tượng nghiên cứu.
Bằng các công cụ kỹ thuật , viễn thám có thể thu 4 nhận các thông tin, dự kiện của vật thể, các hiện tượng tự nhiên hoặc một vùng lãnh thổ nào đó ở một khoảng cách nhất định. b) Các thành phần và nguyên lý làm việc của viễn thám. Thành phần cơ bản trong một hệ thống viễn thám: Hình 2.1:Thành phần cơ bản trong một hệ thống viễn thám A Nguồn năng lượng : sóng điện từ - Thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm: + Mặt trời + Nguồn năng lượng chủ động - Thông tin về viễn thám thu thập được là dựa vào năng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nếu không có nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng sẽ không có năng lượng đi từ đối tượng tới thiết bị nhận. Những tia phát xạ, bức xạ và khí quyển - Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi năng lượng đi qua.
Sự tương tác này có 5 thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm. Sự tương tác với đối tượng - Tương tác giữa đối tượng trên mặt đất và các nguồn năng lượng. Một ki được truyền qua không khí đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của cả đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển.
Hệ thống thu ảnh - Bộ cảm đặt trên vệ tinh , máy bay. - Sóng ánh sáng nhìn thấy được, năng lượng hồng ngoại, cận hồng ngoại, sóng radio. Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ vào đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng.
Hệ thống trạm thu dữ liệu viễn thám - Trạm thu mặt đất - Vệ tinh trung gian - Xử lý sơ bộ Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận – xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô. Giải đoán và phân tích ảnh Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào.
Ảnh được giải đoán bằng một hay kết hợp nhiều phương pháp: - Giải đoán thủ công bằng mắt - Giải đoán bằng kĩ thuật số hay các công cụ điện tử để lấy được thông tin về các đối tượng của khu vực đã chụp ảnh. G Sản phẩm cuối: Thông tin tách chiết từ ảnh viễn thám - Ứng dụng cụ thể: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết từ ảnh để hiểu rõ 6 hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có. nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể. • Nguyên lý làm việc của viên thám: Nguyên lý làm việc của viễn thám có 2 quá trình: + Thu nhận dữ liệu (Data acquistion) + Phân tích dữ liệu (Data analysis) - Quá trình thứ nhất: Nguồn năng lượng (a), sự truyền năng lượng qua khí quyển (b), năng lượng tác động qua lại với các yếu tố mặt đất(c), các sensors đặt trên máy bay hoặc vệ tinh (tàu vũ trụ) (d).
Các dạng sản phẩm thu nhận được từ các sensors có thể ở dạng hình ảnh hoặc dạng số (e). Tóm lại, ở quá trình thứ nhất ta dùng các sensors để nhận các năng lượng điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất. - Quá trình thứ hai: phân tích dữ liệu. Sẽ tiến hành giải đoán bằng mắt thông tin ảnh hoặc bằng máy tính để xử lý các thông tin được thu dưới dạng số (f).
Tất cả các thông tin xử lý được sau này sẽ được thể hiện dưới dạng bản đồ, bảng biểu hoặc báo cáo (g) và cuối cùng các sản phẩm này được chuyển fiao cho những người sử dụng để phục vụ cho các yêu cầu hay nhiệm vụ cụ thể. Tư liệu viễn thám a, Ảnh số: * Tổ hợp màu: - Mắt con người có thể phân biệt được nhiều mức màu sắc hơn là các mức độ sáng. Khoa học về màu sắc chia các màu cơ bản thành 2 nhóm: các màu cộng (dương) cơ bản và các màu trừ (âm) cơ bản. - Các màu dương hay màu cộng (additive colour) là: Blue(lơ) + green (lục) + Red (đỏ) khi kết hợp sẽ cho màu White (trắng).
Các màu âm hay màu trừ (subtractive colour) là: Yellow (vàng) + Cyan (chàm) + Magenta (đỏ da cam), khi kết hợp sẽ cho màu Black (đen). - Filter màu: là tấm lọc trong suốt đối với 1 hoặc 2 tia sáng đơn sắc, nghĩa là chỉ cho một hoặc 2 tia sáng nhất định đi qua và không cho các tia 7 sáng khác đi qua. Trong thực tế có nhiều loại Filter khác nhau: blue, green, red, cực tím, yellow. - Đặc điểm các màu đó được thể hiện trong tam giác màu.
Tam giác màu là tam giác đều có cấu tạo như sau: - Đỉnh tam giác là các màu dương (cộng cơ bản). - Cạnh tam giác là các màu âm (trừ).