Xây Dựng Lưới Kiểm Chuẩn Cho Bản Đồ Điện Tử Và Suy Giải Ảnh Thu Được Từ Khí Cầu Quan Sát Trong Trạm Lưu Động Cảnh Báo Cháy Rừng

MỤC LỤC

Nội Dung Trang

LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................1

Chƣơng 1 ..................................................................................................................2

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................................2

1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................2

1.2 Mục đích yêu cầu, phƣơng pháp nghiên cứu và giới hạn của đề tài...............3

1.2.1 Mục đích ...................................................................................................3

1.2.2 Yêu cầu .....................................................................................................3

1.2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu .........................................................................3

1.2.4 Giới hạn của đề tài....................................................................................3

1.3 Nội dung nghiên cứu.......................................................................................3

Chƣơng 2 ..................................................................................................................5

CƠ SỞ LÝ LUẬN ....................................................................................................5

2.1 Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning Systems) .5

2.1.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning Systems) bao gồm 3

mảng: .................................................................................................................5

2.1.2 Phân loại ...................................................................................................7

2.1.3 Sự hoạt động của GPS ..............................................................................8

2.1.4 Độ chính xác của GPS..............................................................................8

2.1.5 Hệ thống vệ tinh GPS ...............................................................................9

2.1.6 Tín hiệu GPS.............................................................................................9

2.1.7 Nguồn lỗi của tín hiệu GPS ....................................................................10

2.1.7 Các thiết bị ứng dụng GPS .....................................................................11

Trong quân sự:.................................................................................................11

2.2 Giới thiệu chung về trạm lƣu động cảnh báo cháy rừng...............................12

2.2.1 Sơ đồ tổng thể trạm lƣu động .................................................................12

2.2.2 Quá trình hoạt động của Camera ............................................................13

2.3 giới thiệu về phép chiếu bản đồ ....................................................................14

2.3.1 Số hiệu chỉnh cho các trị đo hƣớng, cạnh, phƣơng vị từ mặt đất tự nhiên

về ê-líp-xô-ít quy chiếu trong Hệ VN-2000 ....................................................14

2.3.2 Chuyển trị đo GPS từ Hệ WGS-84 quốc tế về ê-líp-xô-ít quy chiếu trong

Hệ VN-2000.....................................................................................................14

2.2.3 Tính chuyển góc phƣơng vị, hƣớng đo và cạnh đo từ ê-líp-xô-ít quy

chiếu về mặt phẳng lƣới chiếu UTM trong Hệ VN-2000................................16

2.3.4 Tính toạ độ phẳng UTM trong Hệ VN-2000..........................................17

2.3.5 Tính giá trị trọng lực chuẩn trên ê-líp-xô-ít quy chiếu WGS-84............17

Chƣơng 3 ................................................................................................................18

XÂY DỰNG LƢỚI KIỂM CHUẨN CHO BẢN ĐỒ ĐIỆN TỬ ..........................18

3.1 Bản đồ điện tử ...............................................................................................18

2

3.1.1 Bản đồ địa hình.......................................................................................18

3.1.2 Nội dung của tờ bản đồ địa hình.............................................................19

3.1.3 Điểm khống chế trắc địa.........................................................................19

3.1.4 Địa vật.....................................................................................................19

3.1.5 Dáng đất..................................................................................................21

3.2 Bản đồ số địa hình.........................................................................................21

3.2.1 Khái niệm chung.....................................................................................21

3.2.2 Những đặc điểm cơ bản của bản đồ số địa hình.....................................22

3.2.3 Các đối tƣợng của bản đồ số...................................................................23

3.2.4 Các phƣơng pháp thành lập bản đồ địa hình ..........................................24

3.2.5 Thành lập bản đồ địa hình bằng phƣơng pháp đo vẽ trực tiếp ...............25

Chƣơng 4 ................................................................................................................43

SUY GIẢI ẢNH THU ĐƢỢC TỪ CAMERA QUAN SÁT .................................43

4.1 Hình ảnh thu đƣợc từ Camera .......................................................................43

4.2 Các thuật toán dùng trong phép suy giải ảnh................................................43

4.2.1 Thuật toán quét 2 nửa đƣờng tròn. .........................................................44

4.2.2 Phƣơng pháp mờ hoá và tìm điểm biên nhờ luật điều khiển MAX - MIN.

..........................................................................................................................44

4.2.3 Cấu trúc hệ bám vật di động...................................................................45

4.2.4 Kết luận...................................................................................................46

4.2.5 Thuật toán tự động xác định tọa độ mục tiêu bằng phép xử lý tam giác.

..........................................................................................................................46

a.Vấn đề đặt ra......................................................................................................46

b. Tổng quát về mô hình bài toán xử lý tam giác...........................................47

Cơ sở của phƣơng pháp giải tam giác là các đài phân tập trong mạng trinh sát

đƣợc liên kết với nhau thành hệ thống ( 2) thông qua kênh thông tin. Cấu trúc

cơ bản của phép xử lý tam giác là “cặp đài”, đặt cách nhau 1 khoảng d, gọi là

đáy, cùng với vị trí tức thời của mục tiêu trong trƣờng trinh sát tạo thành tam

giác tƣơng đối (phẳng hoặc không gian), hình 1. ...............................................47

c. Một số thuật toán đặc trƣng.........................................................................51

Chƣơng 5 ................................................................................................................56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................56

5.1 Kết luận .........................................................................................................56

5.2. Kiến nghị......................................................................................................56

1

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trƣờng Đại học Lâm nghiệp, khoa

Công nghiệp & PTNT, phòng thí nghiệm Điện - Điện tử – Tự động hoá đã tận

tình giúp đỡ em trong thời gian hoàn thành khoá luận, trang bị cho em khối kiến

thức cơ bản nhất cùng những tài liệu sát thực nhất.

Khoá luận hoàn thành đúng mục đích và đảm bảo yêu cầu đã đề ra. Thành

công của đề tài là sự cố gắng của tất cả thầy và trò chúng em.

Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy giáo Trần Kim Khôi đã tận tình chỉ bảo

những vấn đề có liên quan đến đề tài, bổ sung vào vốn kiến thức của em.

Với sự cố gắng nỗ lực hết mình của em, song do chƣa có nhiều kinh nghiệm

nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong đƣợc sự đóng

góp ý kiến của thầy cô cùng các bạn đồng nghiệp để bản khoá luận đƣợc hoàn

thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Tây, Ngày 09 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Lê Công Chất

2

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặt vấn đề

Rừng là tài nguyên quý giá, tuy nhiên hiện nay diện tích rừng ngày càng bị

thu hẹp do rất nhiều nguyên nhân nhƣ: đốt rừng làm nƣơng rẫy, chặt phá rừng bừa

bãi, cháy rừng…do ý thức của ngƣời dân và nhiệt độ ngày càng tăng cao làm cho

hiện tƣợng cháy rừng ngày càng nghiêm trọng, khi rừng cháy ngọn lửa lây lan

nhanh và xảy ra những đám cháy lớn gây thiệt hại nặng nề.

Chính vì vậy việc làm cấp thiết hiện nay là cần phải phát hiện sớm những

đám cháy nhỏ và xác định đúng vị trí của nó để có thể dập tắt kịp thời, không cho

đám cháy bùng phát.

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và ứng dụng rất nhiều vào công tác

phòng chống cháy rừng. Việc xác định vị trí của vật thể sử dụng bản đồ điện tử,

bản đồ vệ tinh, hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) …đã

đƣợc ứng dụng trong việc xác định chính xác vị trí của các đám cháy tại trạm lƣu

động cảnh báo cháy rừng (Đang đƣợc triển khai tại Cục Kiểm Lâm – TP Hạ Long)

Quá trình xác định một vị trí địa lý hiện nay ngƣời ta thƣờng sử dụng bản

đồ GPS bởi tính chính xác của nó cùng với việc thuận tiện trong việc sử dụng. Tuy

nhiên một vấn đề đặt ra cho trạm quan sát lƣu động trong việc cảnh báo sớm cháy

rừng là phải có các điểm chuẩn trên bản đồ điện tử sử dụng máy GPS cầm tay để

xác định đúng và nhanh nhất vị trí đám cháy nhỏ để có thể dập tắt kịp thời.

Đƣợc sự đồng ý của Khoa CNPTNT - Phòng Thí Nghiệm Điện - Điện Tử -

Tự Động tôi làm khoá luận với tên: “Xây dựng lưới kiểm chuẩn cho bản đồ điện

tử và suy giải ảnh thu được từ khí cầu quan sát trong trạm lưu động cảnh báo

cháy rừng”

3

1.2 Mục đích yêu cầu, phƣơng pháp nghiên cứu và giới hạn của đề tài

1.2.1 Mục đích

Đề tài có nhiệm vụ đi xây dựng lƣới kiểm chuẩn để xác định đúng vị trí

đám cháy nhỏ từ bản đồ điện tử, để có thể dập tắt kịp thời và không cho đám cháy

lan rộng.

Suy giải ảnh thu đƣợc từ Camera quan sát trong trạm lƣu động cảnh báo

cháy rừng.

1.2.2 Yêu cầu

Từ lƣới kiểm chuẩn đã xây dựng ta có thể tính toán và xác định đƣợc chính

xác vị trí của đám cháy.

Đảm bảo tính chính xác nhanh chóng suy giải ảnh thu đƣợc, phân tích bản

đồ xác định các điểm cháy.

Đảm bảo tính chân thực giữa bản đồ điện tử và bản đồ ngoài thực tế.

Kết nối giữa bản đồ điện tử và bản đồ thực tế.

1.2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu

Chia lƣới bản đồ có các điểm đo kiểm chuẩn.

Sử dụng GPS (Global Positioning System) - Hệ thống định vị toàn cầu để

định vị các điểm chuẩn.

1.2.4 Giới hạn của đề tài

Trong các khu rừng rậm và rộng lớn việc xác định các điểm chuẩn là rất

khó khăn.

Độ chính xác xác định vị trí đám cháy giữa bản đồ điện tử và bản đồ thực

địa sai lệch trong khoảng 20m.

Xây dựng lƣới kiểm chuẩn cho một diện tích trong vùng quan sát đƣợc của

Camera.

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của bản khoá luận gồm 5 chƣơng