Tài liệu Nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp góp phần hoàn thiện cơ chế chính sách trong việc cho thuê đất đối với tổ chức kinh tế trên địa bàn thành phố

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------- ĐỖ TRỌNG TUẤN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG ẢNH HÀNG KHÔNG CHỤP BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI (UAV) TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH (Thử nghiệm tại xã Vật Lại, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015     ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ ĐỖ TRỌNG TUẤN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG ẢNH HÀNG KHÔNG CHỤP BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI (UAV) TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH (Thử nghiệm tại xã Vật Lại, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội) Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60850103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUỐC BÌNH HÀ NỘI - 2015        LỜI CAM ĐOAN  Tôi xin cam đoan, các số liệu và kết quả nghiên cứu được ghi trong luận văn là trung thực, chưa sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn, mọi thông tin trích dẫn trong bài luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.   Tác giả luận văn Đỗ Trọng Tuấn       LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô giáo trong khoa Địa lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, đến các anh chị, bạn bè đã luôn chỉ bảo, hướng dẫn và động viên tận tình trong suốt thời gian làm luận văn. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn, lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trần Quốc Bình đã chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ Phân xưởng Bay chụp Xử lý ảnh thuộc Xí nghiệp Chụp ảnh Hàng không (Công ty TNHH MTV Trắc địa Bản đồ) và Ủy ban Nhân dân xã Vật Lại, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.   Tôi xin chân thành cảm ơn!       MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BAY CHỤP ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI .......................................................................................4 1.1. Khái quát về công tác bay chụp ảnh hàng không .................................................4 1.1.1. Khái niệm về công tác bay chụp ảnh hàng không .................................................... 4 1.1.2. Công tác chụp ảnh hàng không và yêu cầu kỹ thuật trong quá trình bay chụp ............. 4 1.1.3. Khái niệm ảnh số và đặc điểm của ảnh hàng không kỹ thuật số .............................. 9 1.2. Công nghệ bay chụp ảnh hàng không bằng máy bay không người lái ............. 12 1.2.1. Khái quát về máy bay không người lái .................................................................. 12 1.2.2. Thiết bị chụp ảnh trên UAV và công tác xử lý dữ liệu bay chụp........................... 18 1.2.3. Nghiên cứu ứng dụng máy bay không người lái trong thành lập bản đồ ............... 21 1.2.4. Giới thiệu về hệ thống bay chụp ảnh không người lái UX5 .................................. 23 CHƯƠNG 2: THỬ NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH XÃ VẬT LẠI TỪ ẢNH CHỤP BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRIMBLE UX5 ..... 30 2.1. Giới thiệu về địa bàn thử nghiệm ...................................................................... 30 2.1.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................................. 30 2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................................... 31 2.1.3. Các tài liệu thu thập được....................................................................................... 31 2.2. Quy trình thành lập bản đồ địa chính bằng công nghệ bay chụp ảnh không người lái ................................................................................................................... 32 2.2.1. Chuẩn bị tài liệu, khảo sát, lập kế hoạch bay ......................................................... 32 2.2.2. Thực hiện bay chụp và đo điểm khống chế ảnh ..................................................... 33 2.2.3. Xử lý ảnh, nắn ảnh và tạo ảnh trực giao................................................................. 39 2.2.4. Giải đoán và điều vẽ ranh giới thửa đất ................................................................. 44 2.2.5. Biên tập bản đồ....................................................................................................... 45 2.2.6. Đánh giá độ chính xác ............................................................................................ 45 2.3. Kết quả thành lập bản đồ địa chính ................................................................... 45       CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BAY CHỤP ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH ............................................................................................................. 47 3.1. Phân tích kết quả thử nghiệm so với các quy định hiện hành về bản đồ địa chính..... 47 3.1.1. Tổng hợp các quy định đối với bản đồ địa chính ................................................... 47 3.1.2. Đánh giá kết quả bản đồ đạt được .......................................................................... 49 3.2. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong đo vẽ bản đồ địa chính..................................................................... 57 3.2.1. Về khả năng triển khai và độ chính xác ................................................................. 57 3.2.2. Về hiệu quả kinh tế ................................................................................................ 57 3.2.3. Những thuận lợi và khó khăn khi áp dụng ảnh chụp bằng máy bay không người lái vào thành lập bản đồ địa chính ......................................................................................... 58 3.3. Một số kiến nghị về ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai ở Việt Nam ........................ 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 64 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 66           DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Độ phủ ngang, dọc của các tấm ảnh............................................................5 Hình 1.2. Drone siêu nhỏ Black Hornet ................................................................... 13 Hình 1.3. Hệ thống UAV Falcon-PARS .................................................................. 13 Hình 1.4. Máy ảnh RCD30 và TC-1235 UAV ........................................................ 14 Hình 1.5. Các mô hình máy không người lái ở Việt Nam ....................................... 15 Hình 1.6. Máy bay không người lái M-400CT ........................................................ 16 Hình 1.7. Máy bay AV.UAV.S2 .............................................................................. 17 Hình 1.8. Trực thăng có gắn camera và máy quay phim của FlyCAM ................... 18 Hình 1.9. Máy chu ̣p ảnh hàng không kỹ thuật số khổ lớn Vexcel UltraCamXp ..... 20 Hình 1.10. Thiết bị bay chụp không người lái eBee ................................................ 22 Hình 1.11. Thiết bị bay chụp không người lái MD4-1000 ...................................... 22 Hình 1.12. Thiết bị bay chụp không người lái Q-200 .............................................. 22 Hình 1.13. Hệ thống Trimble UX5 .......................................................................... 23 Hình 1.14. Cấu tạo mặt trên của Trimble UX5 ........................................................ 24 Hình 1.15. Cấu tạo mặt dưới của Trimble UX5 ....................................................... 24 Hình 1.16. Máy ảnh Sony NEX-5R ......................................................................... 25 Hình 1.17. Góc chụp, độ cao và diện tích một tấm ảnh chụp tương ứng................. 25 Hình 1.18. Trạm điều khiển mặt đất của UX5 ......................................................... 26 Hình 1.19. Bộ dò tìm thiết bị.................................................................................... 27 Hình 1.20. Bệ phóng của UX5 ................................................................................. 28 Hình 1.21. Cơ cấu các lĩnh vực ứng dụng Trimble UX5 ......................................... 28 Hình 1.22. Các nghiên cứu viên của Đại học Dakota và một phần bãi biển chụp được bằng Trimble UX5 .......................................................................................... 29 Hình 1.23. Sản phẩm mô hình 3D tại Machu Picchu............................................... 29 Hình 2.1. Vị trí xã Vật Lại ....................................................................................... 30 Hình 2.2. Quy trình thành lập bản đồ địa chính bằng máy bay không người lái ..... 32 Hình 2.3. Những nguy cơ mất an toàn khi cất cánh và hạ cánh............................... 34       Hình 2.4. Hướng thiết kế tuyến bay ......................................................................... 34 Hình 2.5. Thiết kế tuyến bay tự động khu chụp xã Vật Lại trên Aerial Imaging .... 35 Hình 2.6. Bệ phóng máy bay.................................................................................... 36 Hình 2.7. Vị trí các điểm khống chế ảnh thực tế...................................................... 38 Hình 2.8. Sơ đồ các tuyến bay được lựa chọn ......................................................... 40 Hình 2.9. Kết quả tính toán tăng dày khống chế ...................................................... 41 Hình 2.10. Tạo đám mây điểm độ cao của khu đo................................................... 42 Hình 2.11. Mô hình số độ cao dạng TIN của khu đo ............................................... 43 Hình 2.12. Ảnh trực giao khu vực xã Vật Lại .......................................................... 44 Hình 2.13. Giải đoán đối tượng ranh giới thửa ........................................................ 45 Hình 3.1. Tương quan giữa bản đồ giải thửa và bản đồ vẽ nền ảnh ........................ 50 Hình 3.2. Quá trình số hóa ảnh bản đồ giải thửa đã nắn .......................................... 52 Hình 3.3. Quá trình nắn, tạo ảnh trực giao ............................................................... 53 Hình 3.4. Tương quan giữa các đỉnh thửa đo bằng GPS và bản đồ vẽ nền ảnh ...... 54         DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Khả năng hoạt động của hệ thống UX5 ................................................... 26 Bảng 2.1. Tọa độ các điểm địa chính cơ sở ............................................................. 38 Bảng 2.2. Tọa độ các điểm khống chế ảnh đo được ................................................ 39 Bảng 2.3 Bảng sai số của điểm khống chế ảnh sau bình sai .................................... 42 Bảng 3.1. Độ chính xác yêu cầu của bản đồ địa chính ............................................ 48 Bảng 3.2. Sai số nắn ảnh bản đồ giải thửa ............................................................... 50 Bảng 3.3. Sai số bản đồ số hóa nền ảnh tính theo bản đồ Giải thửa ........................ 52 Bảng 3.4. Bảng sai số tọa độ của các đỉnh thửa so với kết quả đo GPS .................. 54 Bảng 3.5. Sai số bản đồ số hóa nền ảnh tính theo kết quả đo GPS .......................... 56         DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CCD (Charge Coupled Device) Bộ cảm biến ánh sáng GPS (Global Position System) Hệ thống định vị toàn cầu UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Máy bay không người lái         MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn Công nghệ Viễn thám và Ảnh số trên thế giới đã và đang phát triển rất đa dạng, với nhiều thiết bị thu nhận các hình ảnh có độ phân giải mặt đất rất cao, có thể được thu nhận từ cự ly rất gần vài chục mét cho đến khoảng cách rất xa hàng trăm kilômét. Dựa trên công nghệ khác nhau mà hiện nay người ta chia ra các loại hình thu nhận hình ảnh mặt đất như: chụp ảnh vệ tinh, chụp ảnh hàng không bằng máy bay có người lái, bằng máy bay không người lái (UAV) và công nghệ quét LiDAR. Trong các loại hình công nghệ nêu trên thì có loại đã được phát triển và ứng dụng từ lâu, cũng có loại mới được ứng dụng rộng rãi gần đây. Tuy nhiên, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và nhược điểm, áp dụng sao cho phù hợp vào tùy từng lĩnh vực, từng ngành khác nhau. Một trong những lĩnh vực rất quan trọng mang tầm quốc gia đó là quản lý đất đai. Việc sử dụng tài nguyên đất đai là nhiệm vụ quan trọng, được đưa lên hàng đầu không chỉ tại Việt Nam mà còn ở tất cả các quốc gia trên thế giới nhằm phát triển một cách bền vững. Một công việc không thể thiếu để quản lý chặt chẽ và hiệu quả nguồn tài nguyên đất đai là đo vẽ bản đồ địa chính, một thành phần quan trọng của hồ sơ địa chính. Ở Việt Nam cũng đã áp dụng rất nhiều phương pháp tự nghiên cứu cũng như thừa hưởng những phát minh tiên tiến trên thế giới để đáp ứng nhu cầu quản lý đất đai của mình trong công tác thành lập bản đồ địa chính số. Trong đó không thể không kể đến công nghệ chụp ảnh hàng không, phổ biến nhất là ảnh hàng không chụp bằng máy bay có người lái, đã được triển khai ở Việt Nam từ lâu, công nghệ này cũng liên tục được cải tiến để ngày càng hiệu quả cũng như bắt kịp tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới. Mặc dù vậy, với công nghệ này vẫn tồn tại một số nhược điểm như: chi phí bay chụp còn cao, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, không cập nhật được thường xuyên tính hiện thời của thực địa. Những nhược điểm này cần được khắc phục, bù lấp bằng công nghệ mới tốt hơn và kinh tế hơn. Điển hình nhất đó là 1      công nghệ chụp ảnh bằng máy bay không người lái (UAV) đang dần phát triển mạnh. Đây là một hướng mới nên cần những nghiên cứu sâu rộng hơn và đánh giá nghiêm túc trong quá trình thử nghiệm thực tế, nhằm tận dụng tốt nhất những đặc điểm kỹ thuật nổi trội của các hệ thống bay chụp ảnh không người lái vào thành lập bản đồ địa chính nói riêng cũng như trong vấn đề quản lý đất đai nói chung ở Việt Nam. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm và tính năng kỹ thuật của hệ thống bay chụp ảnh không người lái UX5 của hãng Trimble, từ đó xác định khả năng ứng dụng công nghệ này trong đo đạc địa chính thông qua thử nghiệm tại khu đo xã Vật Lại, huyện Ba Vì, TP. Hà Nội. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, nhiệm vụ nghiên cứu cần thực hiện bao gồm: - Tổng hợp và nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của hệ thống bay chụp ảnh không người lái Trimble UX5. - Thử nghiệm thành lập bản đồ địa chính ở xã Vật Lại, huyện Ba Vì, TP. Hà Nội. - Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong đo đạc địa chính. 4. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi không gian nghiên cứu: Đề tài được thực hiện trên địa bàn xã Vật Lại, huyện Ba Vì, TP. Hà Nội. Phạm vi khoa học: Đề tài giới hạn nghiên cứu ở vấn đề ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong đo đạc địa chính ở Việt Nam. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: thu thập phân tích các tài liệu kĩ thuật về hệ thống Trimble UX5 và hiện trạng địa bàn thử nghiệm. 2      Phương pháp đo ảnh số: xử lý ảnh, nắn ảnh và tạo bình đồ ảnh trực giao. Phương pháp trắc địa vệ tinh: đo điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp. Phương pháp đoán đọc và điều vẽ ảnh: được sử dụng để giải đoán và điều vẽ ranh giới thửa đất trên nền bình đồ ảnh tạo được. 6. Kết quả đạt được Đưa ra được những đánh giá về khả năng ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong thành lập bản đồ địa chính. 7. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung chính của luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái. Chương 2: Thử nghiệm thành lập bản đồ địa chính xã Vật Lại từ ảnh chụp bằng máy bay không người lái Trimble UX5. Chương 3: Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh bằng máy bay không người lái trong thành lập bản đồ địa chính. 3      CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BAY CHỤP ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI 1.1. Khái quát về công tác bay chụp ảnh hàng không 1.1.1. Khái niệm về công tác bay chụp ảnh hàng không Chụp ảnh hàng không là việc sử dụng các thiết bị bay trên không như khinh khí cầu, tàu lượn, máy bay,... để mang máy ảnh lên cao chụp bề mặt của mặt đất. Sản phẩm của chụp ảnh hàng không là các tấm ảnh theo một tỷ lệ phù hợp với mục đích sử dụng và dựa vào các tấm ảnh đó ta có thể tiến hành đo vẽ thành lập bản đồ gốc hoặc đoán đọc điều vẽ các địa vật chụp được trên ảnh [6]. Có 2 loại máy chụp ảnh chuyên dụng được sử dụng trong quá trình chụp ảnh hàng không là máy chụp ảnh tương tự (chụp phim) và máy chụp ảnh số. 1.1.2. Công tác chụp ảnh hàng không và yêu cầu kỹ thuật trong quá trình bay chụp a. Khái niệm Công tác bay chụp là một trong những công đoạn quan trọng nhất của quá trình thành lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh. Công tác bay chụp thường được thực hiện trong điều kiện thời tiết tốt, trời trong ít mây bởi vì các đám mây sẽ che khuất các chi tiết địa hình, địa vật của bề mặt thực địa trên ảnh chụp được. Dựa theo giá trị sử dụng của ảnh chụp và phương thức chụp, người ta chia ra các hình thức chụp ảnh sau [5]: - Chụp ảnh đơn: Là chụp ảnh từng vùng nhỏ của khu đo theo từng tấm ảnh riêng biệt. Các tấm ảnh chụp kề nhau không có liên kết hình học với nhau. Chụp ảnh đơn được dùng cho điều tra khảo sát, do thám quân sự,... trên những vùng tương đối nhỏ, hoặc để chụp ảnh bổ sung các khu vực chụp sót, chụp thiếu. 4      - Chụp ảnh theo tuyến: Là chụp theo một tuyến đã bố trí sẵn. Giữa các tấm ảnh kề nhau trên một tuyến có độ phủ lên nhau và được gọi là độ phủ dọc, kí hiệu là p, đơn vị tính là % của kích thước tấm ảnh: p Trong đó: lx 100% l (1.1) l - kích thước của tấm ảnh; lx - kích thước của phần phủ theo hướng dải bay. Hình 1.1. Độ phủ ngang, dọc của các tấm ảnh [6] Chụp ảnh theo tuyến được ứng dụng rộng rãi để giải quyết những vấn đề về dân sự, quân sự, trong nghiên cứu khoa học,... điển hình là khảo sát các đối tượng dạng tuyến như hệ thống giao thông, hệ thống thuỷ văn, thủy lợi, đường địa giới v.v... Trong đo vẽ địa hình, chụp ảnh theo tuyến được dùng cho việc bố trí các dải bay chặn theo hướng vuông góc với các dải bay chụp theo nhiều tuyến. Việc bố trí 5      dải bay chặn như thế cho phép ta giảm được khá nhiều điểm khống chế ngoại nghiệp góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. - Chụp ảnh theo khối (nhiều tuyến): Phương pháp này còn gọi là chụp ảnh theo diện tích là chụp theo nhiều tuyến dải bay thẳng, song song và cách đều nhau. Các tấm ảnh kề nhau trong cùng dải bay được liên kết với nhau bằng độ phủ dọc p, các tấm ảnh trên hai dải bay kề nhau được liên kết với nhau bằng độ phủ ngang. Độ phủ ngang của ảnh hàng không được ký hiệu bằng q và được xác định theo công thức: q Trong đó: ly l 100% (1.2) l - kích thước tấm ảnh; ly - kích thước phần phủ của hai ảnh trên 2 dải bay kề. Thường người ta quy định độ phủ dọc là 60% và độ phủ ngang khoảng 30%. Trong trường hợp cụ thể tùy theo loại địa hình, tùy theo yêu cầu sử dụng ảnh, các độ phủ này có thể thay đổi, nhưng không nhỏ hơn các giá trị trên. Dựa theo tỷ lệ trung bình của ảnh chụp, người ta chia ra như sau: Chụp ảnh tỷ lệ lớn, tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ. Khi chụp thẳng, tỷ lệ ảnh hàng không là hàm số của độ cao bay chụp Hbc, tiêu cự kính vật máy ảnh fk, còn khi chụp nghiêng ngoài Hbc và f k ra tỷ lệ ảnh còn phụ thuộc vào góc nghiêng  của trục quang máy chụp ảnh khi lộ quang so với đường dây dọi và tung độ y của điểm ảnh trên ảnh. Vì vậy: l  F ( H , f , 0 , y) m (1.3) Thông thường, tỷ lệ ảnh được phân thành 3 loại sau: - Chụp ảnh tỷ lệ lớn khi tỷ lệ trung bình của ảnh chụp lớn hơn 1:10.000. 6      - Chụp ảnh tỷ lệ trung bình là khi tỷ lệ trung bình của ảnh chụp từ 1:10.000 1:30.000. - Chụp ảnh tỷ lệ nhỏ là khi tỷ lệ trung bình của ảnh chụp nhỏ hơn 1:30.000. Quan hệ giữa tỷ lệ ảnh chụp và tỷ lệ bản đồ cần thành lập được thể hiện bằng công thức [6]: mC M (1.4) Trong đó: m - mẫu số tỷ lệ của ảnh hàng không. C - hệ số kinh tế, theo các kết quả nghiên cứu lý luận và thực tiễn, hệ số C thường được lựa chọn từ 130 - 400 với từng loại tỷ lệ bản đồ cần thành lập theo phương pháp lập thể và tuỳ thuộc vào phương tiện kỹ thuật sử dụng. M - mẫu số tỷ lệ bản đồ cần thành lập. b. Yêu cầu kĩ thuật trong quá trình bay chụp - Tính toán các thông số chụp ảnh: Khi lập thiết kế bay chụp, ngoài việc lựa chọn tỷ lệ chụp ảnh, độ cao bay chụp và tiêu cự máy chụp, cần phải tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản sau: + Tính cạnh đáy chụp ảnh Bx: BX  1 (100  p%)l.ma 100 (1.5) + Tính khoảng cách giữa 2 dải bay kề By: BY  1 (100  q%)l.ma 100 (1.6) Trong các công thức trên: l là kích thước của ảnh, p và q là độ phủ dọc và độ phủ ngang của ảnh. Độ phủ dọc p tối thiểu là 60%, độ phủ ngang q khoảng 20-30% để đảm bảo khả năng quan sát lập thể và liên kết toàn khối ảnh. + Tính tổng số ảnh cần chụp N: 7      Số ảnh cần chụp trong khu đo là tổng số ảnh cần chụp trong từng dải bay được tính như sau: n N   Nk (1.7) k 1 Trong đó: N k  Int Lxk  1 với Lxk là chiều dài của dải bay thứ k; Bx n là số dải bay của khu chụp, n  Int LY  1 với LY là độ rộng của khu bay BY chụp. - Lập bản đồ bay: Bản đồ được sử dụng để thực hiện quá trình bay chụp ảnh được gọi là bản đồ bay chụp. Bản đồ bay chụp có thể chia làm hai loại riêng biệt: bản đồ bay và bản đồ chụp. Bản đồ bay dùng cho phi công và hoa tiêu chụp ảnh để định hướng chung, còn bản đồ chụp dùng cho hoa tiêu định hướng chi tiết khi chụp ảnh. Khi bản đồ bay có đầy đủ các nội dung như bản đồ chụp thì có thể sử dụng làm bản đồ chụp. Thông thường, người ta sử dụng bản đồ tỷ lệ 1:100.000 - 1:500.000 làm bản đồ bay chụp khi thành lập bản đồ trung bình và bản đồ tỷ lệ 1:50.000 1:100.000 làm bản đồ bay chụp khi chụp ảnh tỷ lệ lớn [6]. Trên bản đồ chụp cần thể hiện các chi tiết sau: + Ranh giới toàn bộ diện tích khu chụp và ranh giới từng khu chụp riêng biệt. + Các tuyến bay với độ dài của tuyến, khoảng cách giữa các tuyến và số lượng tấm ảnh chụp trên mỗi tuyến bay. + Các địa vật định hướng trên từng tuyến bay. + Các đặc trưng địa hình, như đỉnh núi, thung lũng với cao độ được ghi chú rõ ràng và độ cao bay trung bình của khu chụp. + Các đặc điểm khí hậu, như hướng gió, tốc độ gió. + Trong một số trường hợp, như khi khoảng cách giữa các tuyến bay tương đối nhỏ không thuận lợi cho việc lượn vòng của máy bay để vào đường bay tiếp cần 8      thể hiện phương pháp bay lượn trên bản đồ bay chụp. Khi ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS trong dẫn đường bay thì công tác bay có thể hoàn toàn được thực hiện một cách tự động. Khi bay chụp bằng thiết bị bay không người lái thì phạm vi khu đo thường nhỏ, do vậy trước bay chụp cần phải thu thập các nguồn tài liệu bản đồ có tỷ lệ lớn 1:5.000 hoặc các bản đồ có tỷ lệ trung bình 1:10.000 phục vụ cho việc thiết kế tuyến bay. Hiện nay, đa số các thiết bị bay không người lái phục vụ bay chụp ảnh đều được trang bị phần mềm thiết kế tuyến bay và cho phép sử dụng dữ liệu ảnh từ Google Earth [7]. 1.1.3. Khái niệm ảnh số và đặc điểm của ảnh hàng không kỹ thuật số a. Khái niệm Ảnh số là một mảng hai chiều của các phần tử ảnh có cùng kích thước được gọi là điểm ảnh (pixel) [1]. Mỗi một pixel được xác định bằng: tọa độ hàng, tọa độ cột và độ xám. Độ xám của mỗi pixel được mã hóa theo đơn vị thông tin là bit. Thường thì pixel của ảnh toàn sắc được mã hóa theo 8 bit tức là 28 = 256 bậc độ xám. Với ảnh màu được tổ hợp từ ba kênh: R, G, B với mỗi kênh được mã hóa theo độ xám khác nhau. Mỗi kênh có tối đa 256 bậc độ xám thì ảnh màu sẽ có tối đa 2563 = 16777216 màu, đồng nghĩa với việc để mã hóa một pixel trong ảnh màu cần đến 3×8 = 24 bit lưu trữ. Mỗi điểm ảnh tương ứng với một pixel được mô tả bằng hàm số: F(x,y,D) với các biến là tọa độ điểm ảnh (x,y) và giá trị độ xám của nó (D). Với giá trị hàm được giới hạn trong phạm vi các số nguyên dương và có thể viết là: 0 < F < Fmax, trong đó Fmax là lượng thông tin tối đa được lưu trữ (Fmax = 256 với ảnh 8 bit). Nếu mô tả một ảnh màu thì mỗi thành phần màu cơ bản (màu đỏ-R, màu lụcG, màu lam-B) của ảnh sẽ được biểu diễn bằng các hàm số ảnh thành phần, tức là: 9      r(x,y,Dr) F = g(x,y,Dg) (1.8) b(x,y,Db) Trong đó Dr, Dg, Db là giá trị độ xám tương ứng với ba thành phần màu cơ bản. Như vậy ảnh số là một ma trận giá trị độ xám có n cột và m hàng. Các phần tử của ma trận ảnh số là những điểm ảnh rời rạc với tọa độ của nó được xác định bằng một số nguyên dương nằm giữa (1 n) cột và (1 m) hàng. Tức là: 1  x  n-1 ; 1  y  m-1 Tọa độ của một điểm ảnh trên ảnh số sẽ được xác định theo công thức (1.9): x i = x o + i x yj = yo + jy Trong đó: (1.9) i = 0, 1, 2,..., m-1 j = 0, 1, 2,..., n-1 x, y là khoảng cách lấy mẫu trên hướng x và hướng y, thông thường x = y. Độ xám của ảnh sẽ được lấy mẫu và sắp xếp theo ma trận độ xám [5]: d00 ... d0i ... ... ... ... d0,n-1 ... ... D = dj0 ... dji ... dj,n-1 ... ... ... ... (1.10) ... dm-1,0 ... dm-1,i ... dm-1,n-1 Trong đó: di,j là mức xám của pixel ảnh ở cột i và hàng j của ma trận. b. Độ phân giải của ảnh số - Độ phân giải hình học là khoảng cách hình học tối thiểu giữa hai đối tượng 10