Tìm hiểu về thành lập bản đồ địa hình bằng tư liệu ảnh

Thành lập bản đồ địa hình là một công việc quan trọng trong lĩnh vực đo đạc và bản đồ, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như quy hoạch, thiết kế công trình, và quản lý tài nguyên thiên nhiên. Quá trình này yêu cầu sự chính xác cao, kết hợp giữa công nghệ đo đạc hiện đại và kiến thức chuyên môn sâu rộng. Tìm hiểu cách thành lập bản đồ địa hình bằng tư liệu ảnh trong bài viết dưới đây của Việt Thanh Group.

>>>Xem thêm: Máy thủy chuẩn là thiết bị đo đạc hỗ trợ công tác đo độ cao, độc góc một cách chính xác và nhanh chóng.

Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp chụp ảnh đơn

Để tạo bản đồ địa hình bằng phương pháp chụp ảnh từ mặt đất hoặc từ máy bay, người ta sử dụng các tấm phim ảnh được chụp bởi các loại máy ảnh chuyên dụng. Trong quá trình này, bản đồ địa hình là kết quả của phép chiếu thẳng góc các đặc điểm của mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang, trong khi ảnh chụp lại là kết quả của phép chiếu xuyên tâm, trong đó mọi tia sáng đi qua tâm kính vật của máy ảnh.

Do đó, nhiệm vụ của Trắc địa ảnh là chuyển đổi phép chiếu xuyên tâm từ các tấm ảnh thành phép chiếu thẳng góc để tạo ra bản đồ chính xác. Khi sử dụng phương pháp chụp ảnh để thành lập bản đồ, phần lớn công việc được thực hiện trong phòng, điều này khiến phương pháp này trở thành lựa chọn ưu tiên của nhiều quốc gia khi lập bản đồ có tỷ lệ trung bình và nhỏ.

Quá trình thành lập bản đồ bằng phương pháp chụp ảnh bao gồm bốn giai đoạn chính, liên kết chặt chẽ với nhau:

Chụp ảnh.
Xử lý phim ảnh.
Đo nối trắc địa.
Đo vẽ trên phim ảnh.

Dựa vào kỹ thuật chụp ảnh và công nghệ xử lý phim ảnh được áp dụng, có thể phân loại thành ba phương pháp chính để thành lập bản đồ:

Thành lập bản đồ từ ảnh chụp trên mặt đất.
Thành lập bản đồ từ ảnh chụp trên máy bay.
Thành lập bản đồ từ ảnh chụp vệ tinh.

Máy thủy bình đóng vai trò quan trọng trong việc thành lập bản đồ địa hình, đặc biệt là trong các công việc đo đạc liên quan đến việc xác định độ cao và tạo ra các đường đồng mức. Một số dòng máy được sử dụng nhiều như máy thủy bình Hi-Target, Máy thủy bình Satlab, máy thủy bình Sokkia (các dòng như máy thủy bình Sokkia B40A, máy thủy bình Sokkia B30A,..

Thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh chụp mặt đất

Phương pháp này thực chất là tạo bản đồ địa hình từ hai tấm ảnh chụp cùng một khu vực nhưng từ hai vị trí khác nhau. Khoảng cách giữa hai vị trí đặt máy chụp ảnh được gọi là cạnh đáy ảnh. Hai tấm ảnh chụp cùng một khu vực này được gọi là cặp ảnh lập thể. Khi quan sát đồng thời hai tấm ảnh từ cặp ảnh lập thể, một hiệu ứng ba chiều sẽ xuất hiện, tạo ra mô hình lập thể của khu vực được chụp. Dựa trên mô hình này, ta có thể xác định vị trí tương đối của các yếu tố địa hình và địa vật trong không gian.

Phương pháp đo đạc bằng ảnh chụp trên mặt đất dựa trên mối tương quan hình học giữa vị trí thực tế của các điểm cần xác định và hình ảnh của chúng trên cặp ảnh lập thể. Từ các mô hình lập thể này, người ta sử dụng các thiết bị đo đạc chuyên dụng để thực hiện việc đo vẽ với độ chính xác cao, qua đó thu được bản đồ của khu vực. Để thực hiện công tác ngoại nghiệp, người ta sử dụng máy kinh vĩ chụp ảnh, bao gồm một buồng chụp chuyên dụng và một dụng cụ đo góc. Buồng chụp này có khả năng sử dụng phim kích thước 13×18 cm và được trang bị bộ phận định hướng giúp xác định hướng của buồng chụp so với cạnh đáy ảnh.

Tiêu cự của kính vật trên máy chụp ảnh thường được cố định ở mức 19 cm. Phần kinh vĩ của máy ảnh được sử dụng để đo chiều dài của cạnh đáy và liên kết nó với các điểm khống chế trắc địa. Máy chụp ảnh kinh vĩ thường được đặt tại hai đầu của cạnh đáy chụp ảnh. Tại mỗi vị trí, trục quang học của máy được điều chỉnh sao cho nằm ngang và vuông góc với cạnh đáy. Trong một số trường hợp đặc biệt, trục quang học có thể được xoay sang trái hoặc phải với góc lệch tối đa 30° so với phương vuông góc.

>>>Xem thêm: Quy trình đo vẽ bản đồ địa hình chi tiết

Tỷ lệ ảnh chụp phải đảm bảo không nhỏ hơn tỷ lệ bản đồ cần thành lập, và không vượt quá 2,5 lần khoảng cách từ đối tượng chụp đến trạm chụp, tính theo công thức, với M(ch) là mẫu số tỷ lệ của ảnh chụp. Để cải thiện chất lượng ảnh, khoảng cách này thường được giảm đi 20%. Độ phủ của ảnh chụp từ hai trạm kề nhau thường là 50%.

Chiều dài của cạnh đáy chụp ảnh thường dao động từ 1/5 đến 1/15 khoảng cách từ trạm chụp đến đối tượng. Ngoài ra, công việc ngoại nghiệp còn bao gồm việc lựa chọn và đánh dấu các điểm cạnh đáy, đo lưới và đo chiều dài cạnh đáy. Công việc nội nghiệp bao gồm xử lý phim ảnh, in tráng phim, tính toán các yếu tố đo nối và đo ảnh để lập bản đồ. Việc đo đạc trên các phim chụp được thực hiện với độ chính xác cao dựa trên mô hình lập thể được tạo ra từ các cặp ảnh chụp.

Việc đo vẽ và thành lập bản đồ từ phim ảnh chụp mặt đất mang lại chất lượng khá cao, đồng thời giúp giảm đáng kể khối lượng công việc thực hiện ngoài hiện trường. Phương pháp này thường được áp dụng để lập bản đồ với tỷ lệ 1:500 và 1:1000 trên những khu vực có diện tích nhỏ. Ngoài ra, phương pháp chụp ảnh mặt đất cũng được sử dụng phổ biến trong việc xác định sự biến dạng của các công trình xây dựng.

Thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh hàng không

Khi đo vẽ trên một khu vực rộng lớn, việc sử dụng phương pháp lập bản đồ với tỷ lệ trung bình và nhỏ mang lại nhiều lợi thế. Ảnh hàng không là ảnh chụp bề mặt Trái đất từ các thiết bị được gắn trên máy bay, vệ tinh, hoặc tàu vũ trụ. Các thiết bị này hoạt động theo hệ thống tự động, với phim ảnh có độ nhạy cao, và quá trình chụp ảnh được điều khiển từ xa hoặc hoàn toàn tự động, từ việc nạp phim đến điều chỉnh phim nằm trên mặt phẳng tiêu cự của buồng chụp.

Máy ảnh hàng không thường được lắp đặt trên máy bay sao cho trục quang học của kính vật hướng thẳng đứng, giúp tạo ra những bức ảnh lý tưởng. Tuy nhiên, do nhiều yếu tố khác nhau, trục máy ảnh có thể bị nghiêng so với phương thẳng đứng. Nếu góc nghiêng này dưới 3 độ, bức ảnh vẫn được coi là nằm ngang. Ngược lại, nếu góc nghiêng vượt quá 3 độ, sẽ tạo ra những bức ảnh nghiêng. Những bức ảnh này ít được sử dụng để lập bản đồ mà thường chỉ phục vụ cho các mục đích quân sự hoặc nghiên cứu viễn thám.

Khi chụp ảnh các khu vực rộng lớn, cần lập kế hoạch trước cho các dải bay sao cho ảnh chụp liên tục tại các khoảng thời gian nhất định. Độ phủ của các tấm ảnh trong cùng một dải bay (gọi là độ phủ dọc) phải đạt từ 60 – 65%. Nếu chụp nhiều dải song song, cần đảm bảo có một mức độ phủ nhất định giữa các tấm ảnh trên các dải, gọi là độ phủ ngang, thường đạt từ 30 – 40%.

Để sử dụng các tấm phim này cho việc lập bản đồ, cần thực hiện đo nối trắc địa ngoại nghiệp để xác định tọa độ và độ cao của một số điểm đã được đánh dấu rõ ràng trên thực địa và hiển thị rõ ràng trên ảnh (như ngã ba đường hoặc các công trình xây dựng cố định). Những điểm này được gọi là điểm khống chế ảnh. Số lượng các điểm khống chế phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần tạo, phương pháp và công nghệ xử lý ảnh, cũng như địa hình của khu vực chụp.

>>>Xem thêm: Một số tiêu chuẩn về đo vẽ bản đồ địa hình

Dựa trên các phim ảnh đã chụp và dữ liệu đo nổi về tọa độ không gian X, Y, H của các điểm khống chế, thông tin này được chuyển đến bộ phận xử lý đo ảnh nội nghiệp. Tại đây, thông qua phương pháp đo ảnh đặc biệt, người ta tiến hành xây dựng một mạng lưới tam giác không gian nhằm tăng mật độ điểm khống chế đến mức cần thiết. Mỗi tấm phim ảnh thường có một tỷ lệ cụ thể. Tỷ lệ ảnh là tỷ số giữa tiêu cự của máy chụp ảnh f và độ cao bay chụp H, được biểu diễn dưới dạng phân số 1/M = f/H.

Tỷ lệ bản đồ cũng có thể được tính bằng cách so sánh chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ với chiều dài tương ứng của nó ngoài thực địa. Tuy nhiên, do địa hình không đồng đều và vị trí máy bay khi chụp ảnh không luôn ổn định, tỷ lệ ảnh chỉ mang tính chất trung bình. Mối quan hệ giữa các điểm trên cặp ảnh lập thể được xác định bằng phần mềm chuyên dụng hoặc thiết bị đo ảnh lập thể toàn năng. Dựa trên thiết bị này, người ta có thể tạo ra bản đồ địa hình gốc từ các tấm phim ảnh chụp. Quy trình thường bắt đầu bằng việc xây dựng mô hình lập thể của mặt đất, sau đó đo đạc để xác định tọa độ không gian của các điểm trên thực địa và vẽ địa hình bằng các đường đồng mức.

Ảnh chụp bề mặt Trái đất từ các thiết bị trên vệ tinh hoặc tàu vũ trụ khác biệt rõ rệt so với ảnh chụp từ máy bay do độ cao bay lớn, tỷ lệ ảnh nhỏ, và diện tích chụp rộng. Do đó, ảnh vũ trụ thường chỉ được sử dụng để lập và hiệu chỉnh bản đồ tỷ lệ nhỏ 1:100000, hoặc trong viễn thám phục vụ các lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, thủy văn, địa chất, và quốc phòng.

>>>Xem thêm: Giải mã các ký hiệu trên bản đồ quy hoạch đất đúng nhất

Hiện nay, để thành lập bản đồ địa hình từ ảnh hàng không, người ta thường sử dụng phương pháp đo chụp phối hợp hoặc phương pháp đo chụp ảnh lập thể.

Quy trình công nghệ chung chi tiết sẽ được biểu diễn như sau:

Trong phương pháp đo chụp phối hợp, bản đồ địa hình được tạo ra dựa trên bình đồ ảnh. Các yếu tố địa vật và đường ranh giới đã được xác định trên ảnh, trong khi các yếu tố địa hình khác được đo trực tiếp trên thực địa bằng các thiết bị trắc địa thông thường. Phương pháp này có ưu điểm là giảm đáng kể khối lượng công việc ngoài hiện trường, do giảm thiểu công tác xây dựng lưới khống chế và đo vẽ chi tiết địa vật.

Ngược lại, phương pháp đo chụp lập thể được áp dụng rộng rãi trong việc thành lập các loại bản đồ địa hình với tỷ lệ khác nhau. Phương pháp này có lợi thế là toàn bộ quy trình được thực hiện trong phòng sử dụng thiết bị đo vẽ chuyên dụng, thuận tiện cho việc áp dụng các công nghệ tự động hóa và tin học tiên tiến.

Việc sử dụng tư liệu ảnh trong thành lập bản đồ địa hình không chỉ nâng cao khả năng quan sát và phân tích mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và ứng dụng các công nghệ đo đạc tiên tiến. Với các phương pháp này, chúng ta có thể xây dựng những bản đồ chi tiết và chính xác, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao trong việc quản lý và phát triển không gian địa lý.

Tham khảo mua sắm các thiết bị đo đạc và dịch vụ đo đạc bản đồ của Việt Thanh Group tại trang web hoặc liên hệ qua Hotline: 0972 819 598 của chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn trực tiếp về sản phẩm và các dịch vụ hậu mãi đi kèm.

>>>Xem thêm: Tổng hợp các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ dễ hiểu hiện nay