Tổng quan về phương pháp đo vẽ ảnh số và trạm đo vẽ ảnh số

1. Phương pháp đo vẽ ảnh số

Trong phương pháp đo ảnh số, dữ liệu đầu vào phục vụ công tác đo ảnh là ảnh dạng số, đó là ảnh chụp kỹ thuật số hoặc cũng có thể là ảnh tương tự được chuyển thành dạng số bằng hệ thống máy quét ảnh. Khi quét ảnh, hệ thống máy quét ghi nhận tín hiệu từ tấm ảnh thông qua hệ thống thiết bị điện từ. Các điểm ảnh được lưu trữ trong máy tính dưới dạng giá trị độ xám của điểm ảnh.

Hệ thống đo vẽ ảnh số sẽ xử lý các tín hiệu điện từ của tờ ảnh để thành lập mô hình lập thể ảnh số.

Các công tác chính khi thành lập mô hình lập thể ảnh số bao gồm:

+   Định hướng trong của tờ ảnh.

+    Định hướng tương đối cặp ảnh lập thể.

+    Định hướng tuyệt đối mô hình lập thể.

+    Thành lập mô hình lập thể.

+    Xác định toạ độ, độ cao điểm ảnh.

+    Thành lập mô hình độ cao số.

+    Nội suy đường đồng mức.

Số hoá các đối tượng trong mô hình lập thể (chủ yếu là chi tiết địa vật) và trong ảnh nắn trực giao.

Hiện nay, tồn tại 2 khái niệm về phương pháp đo ảnh số:

  Khái niệm thứ nhất: phương pháp đo vẽ ảnh số là phương pháp xử lý các thông tin hình học và thông tin vật lý của ảnh đo. Phương pháp dựa trên nguyên lý của phương pháp đo vẽ ảnh kết hợp lý luận và phương pháp của nhiều lĩnh vực khoa học khác như: khoa học máy tính, kỹ thuật nhận dạng, kỹ thuật xử lý tín hiệu số,… Kết quả xử lý của phương pháp tồn tại dưới dạng số, tức là các số liệu đầu vào, số liệu trung gian và số liệu đầu ra đều ở dạng số.

  Khái niệm thứ hai: tất cả các phương pháp đo ảnh trong đó các kết quả xử lý trung gian và sản phẩm cuối cùng của nó ở dạng số thì được gọi là phương pháp đo ảnh số.

Theo khái niệm thứ hai, có 2 phương pháp đo ảnh số:

+  Phương pháp đo vẽ ảnh số có sự trợ giúp của máy tính là phương pháp đo vẽ ảnh sử dụng các hệ thống máy đo vẽ ảnh giải tích hoặc máy đo vẽ ảnh quang cơ kết hợp máy tính thu nhận dữ liệu và xử lý dữ liệu thành lập bản đồ số, mô hình độ cao số, ..

Trong phương pháp này, dữ liệu đầu vào là các ảnh quang học analog, quá trình đo ảnh thực hiện theo phương pháp nhìn lập thể, máy tính thực hiện quá trình ghi nhận dữ liệu và xử lý dữ liệu. Đây là phương pháp đo vẽ bán tự động.

+  Phương pháp đo vẽ ảnh số sử dụng hệ thống máy tính và các phần mềm chuyên dụng thực hiện quá trình xử lý ảnh một cách tự động. Phương pháp này không cần sử dụng các máy quang cơ và các thao tác truyền thống.

Dữ liệu đầu vào sử dụng các ảnh số hoặc ảnh quang học analog thông qua quá trình số hoá ảnh.

Dựa vào quá trình số hoá ảnh, có 3 phương pháp đo vẽ ảnh số:

a)  Phương pháp đo ảnh số phối hợp: người ta lắp đặt bộ số hoá CCD trên máy đo ảnh giải tích để số hoá từng phần của tờ ảnh, dữ liệu số hoá thu nhận thông qua bộ tổ hợp.

Một số hệ thống tiêu biểu như:

-   Hệ thống DCCS (Digital Comparator Correlation System) của hãng Helava.

-   Hệ thống của hãng Wild và Kern.

b)  Phương pháp đo ảnh toàn số: dữ liệu đầu vào là các ảnh số, tín hiệu ảnh được ghi nhận thông qua các hệ thống điện từ. Nếu tư liệu đầu vào là ảnh  analog thì phải tiến hành số hoá ảnh.

Một số hệ thống đo vẽ ảnh sử dụng phương pháp này như:

-   Imagestation (Intergraph - Mỹ).

-   Leica – helava (Thuỵ sỹ).

-   Photomod (Racurs – Nga).

c)  Phương pháp đo ảnh số tức thời: quá trình ghi nhận và xử lý thông tin tờ ảnh diễn ra đồng thời với sự kết hợp giữa thiết bị chụp ảnh và máy tính.

Một số hệ thống tiêu biểu như:

-   IRI – D256 (Canada).

-   RTP (Thuỵ sỹ).

Điểm khác nhau giữa phương pháp đo ảnh toàn số với phương pháp đo ảnh tương tự và phương pháp đo ảnh giải tích là quá trình số hoá và xử lý thông tin bức xạ của ảnh đo. Thông tin bức xạ của các điểm ảnh là yếu tố đóng vai trò rất quan trọng trong phương pháp đo vẽ ảnh số.

Sự ra đời của phương pháp đo vẽ ảnh số làm cho các hệ thống đo vẽ ảnh quang cơ trở nên không còn phù hợp. Các hệ thống máy tính trạm hoặc máy tính cá nhân kết hợp phần mềm chuyên dụng dần dần thay thế các máy đo vẽ quang cơ.

Phương pháp đo vẽ ảnh số thực hiện hầu hết các thao tác trong công tác đo ảnh với mức độ tự động hoá cao.

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt sự ra đời của hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System), làm cho công tác bay chụp ảnh và tăng dày khống chế ảnh trở nên hiệu quả hơn, phương pháp đo vẽ ảnh số ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

Với sự ra đời của phương pháp đo vẽ ảnh số, các trạm đo vẽ ảnh số tự động và bán tự động dần dần thay thế các máy đo vẽ quang cơ truyền thống.

Phổ biến hiện nay là các trạm xử lý ảnh số của các hãng: ImageStation (Intergraph - Mỹ), Leica – Helava (Thuỵ Sĩ), Photomod (Racurs – Nga).

Đây là những hệ thống xử lý ảnh số trên các hệ thống máy tính trạm (station) hoặc máy tính cá nhân (PC). Các hệ thống này gọn nhẹ hơn so với các  máy đo vẽ toàn năng trước đây.

2. Trạm đo vẽ ảnh số

Trạm đo ảnh số là các máy tính điện tử hay các WorkStation có khả năng lưu trữ dung lượng thông tin lớn, đồng thời có tốc độ xử lý cao. Nó là sản phẩm tuyệt vời của sự kết hợp giữa cơ sở lý thuyết ngành trắc địa với công nghệ tin học để thực hiện các chức năng đo ảnh.

Trạm đo vẽ ảnh số là hạt nhân của hệ thống ảnh số. Nó bao gồm một trạm đồ họa với khả năng xử lý ảnh cao. Bộ nhớ, các tính năng hiển thị trong đại đa số trường hợp là hiển thị lập thể và các phần mềm xử lý ảnh. Các trạm đo vẽ ảnh số đóng một vai trò then chốt không chỉ trong việc lấy thông tin từ ảnh mà còn tạo ra các sản phẩm mới cũng như phương pháp mới. Các thế mạnh của công nghệ đo vẽ ảnh số thể hiện rõ rệt nhất trong các trạm đo vẽ ảnh số. So với các máy giải tích thì các trạm đo vẽ ảnh số còn đa năng hơn nhiều. Chúng có thể xử lý nhiều loại ảnh số từ ảnh hàng không chụp từ phim sau đó được quét và ảnh hàng không được chụp từ máy ảnh số cho tới ảnh vệ tinh. Hơn thế nữa các nhiệm vụ mà trong ảnh giải tích đòi hỏi nhiều máy móc khác nhau và nhiều người thao tác được đào tạo chuyên sâu riêng thì trong ảnh số có thể được thực hiện chỉ trên một trạm đo vẽ và chỉ bởi một người thao tác.

Trạm đo ảnh số là hệ thống xử lý dữ liệu đầu vào trong phép đo ảnh số: ảnh dạng số, số liệu đo đạc thực địa, các thiết bị xuất - nhập.

Trạm đo ảnh số là sản phẩm của sự kết hợp giữa cơ sở lý thuyết trắc địa - bản đồ với thành tựu khoa học trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin.

Trạm đo ảnh số cần sự phát triển về khoa học máy tính, không yêu cầu nhiều về lĩnh vực cơ khí chính xác như trong các máy đo vẽ ảnh toàn năng.

Sơ đồ tổng quát trạm đo vẽ ảnh số như sau:

Sơ đồ : Trạm đo vẽ ảnh số

- Bộ xử lý trung tâm (CPU): hiện nay các hệ thống máy tình trang bị các CPU Intel Pentium4 tốc độ 2GHz – 3GHz hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ xử lý trên các máy tính cá nhân.

- Bộ xử lý đồ hoạ: Card đồ hoạ hỗ trợ 3D, ví dụ card Intense 3D Pro của hãng Intergraph.

- Màn hình: Các màn hình phẳng tần số quét từ 120Hz rất phổ biến trên thị trường hiện nay.

- Thiết bị lưu trữ: thời đại công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ hiện nay liên tục cho ra đời những thiết bị lưu trữ như ổ cứng có dung lượng lưu trữ đến hàng trăm Gigabyte, đĩa DVD có dung lượng đến hàng chục Gigabyte, hoàn toàn đáp ứng nhu cầu lưu trữ dữ liệu số.

- Các thiết bị ngoại vi: chuột thông thường, chuột 3D, kính lập thể quang học, kính xanh - đỏ, bàn phím v.v.

Hiện nay ở Bộ tài nguyên và môi trường và Cục bản đồ bộ tổng tham mưu đã được trang bị khá nhiều trạm xử lý ảnh số ImageStation của hang Intergraph ( Mỹ) và đến cuối năm 1999 đầu năm 2000 đã trang  bị thêm 2 trạm mới là Photomod của Nga và 3D-mapper của Úc.

Các đặc tính của trạm đo vẽ ảnh số

- Cấu hình và hiệu năng cao:  Đây là ưu điểm dễ nhận ra nhất giữa workstation và desktop vì các workstation thường có cấu hình cao để đảm nhiệm khối lượng tính toán lớn, xử lí đồ họa chuyên nghiệp kèm theo một không gian lưu trữ dữ liệu rộng lớn, an toàn và có thể truy xuất nhanh chóng.

- Chuyên nghiệp: Workstation được thiết kế hướng đến các ứng dụng chuyên biệt và luôn được kiểm tra trong những điều kiện nghiêm ngặt nhất (chứ không đơn giản là láp ráp các linh kiện rời rạc sẵn có như dòng máy desktop phổ thông) bảo đảm mang đến cho người dùng một sự kết hợp hoàn hảo giữa phần cứng và phần mềm.

- Độ tin cậy cao:Workstation có độ tin cậy cao hơn PC do được trang bị những phần cứng cao cấp như bộ nhớ có tính năng kiểm tra lỗi ECC, nguồn công suất lớn, hệ thống giải nhiệt hiệu quả cao để duy trì tính ổn định khi workstation hoạt động liên tục trong thời gian dài.

- Dễ nâng cấp: Đa số workstation đều được thiết kế ở dạng tool-less nên việc tháo lắp, nâng cấp, thay thế linh kiện hoàn toàn có thể thực hiện nhanh chóng bằng tay mà không cần dùng đến những dụng cụ tháo lắp.

Hãy like nếu bài viết có ích →

Kết bạn với gisgpsrs trên Facebook để nhận bài viết mới nóng hổi