Đồ án Xử lý số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) khu vực Tây Nguyên phục vụ cho nghiên cứu địa động lực

Với sự phát triển của khoa học công nghệ thì ngày nay công nghệ thông tin được áp dụng vào mọi ngành nghề trong đời sống – xã hội. Việc áp dụng công nghệ thông tin vào các mọi ngành nghề giúp tối ưu hóa thời gian cho con người đồng thời mang lại độ chính xác cao trong công việc, giảm bớt sức lao động của con người. Song hành với sự phát triển của công nghệ thông tin như vậy, ngành địa chất cũng xác định được tầm quan trọng của công nghệ thông tin để áp dụng vào xây dựng và giải các bài toán trong địa chất. Ví dụ như việc áp dụng thành lập các bản đồ địa chất, quản lý dữ liệu địa chất, tính toán trữ lượng khoáng sản. . v. . v. . . Việc áp dụng công nghệ thông tin vào ngành địa chất mang lại sự nhanh chóng và chính xác, mang tính vượt trội so với các phương pháp cổ điển mà con người trực tiếp phải xử lý. Áp dụng công nghệ thông tin trong địa chất cũng dẫn đến các nhà địa chất có những phán đoán chính xác hơn trong việc dự đoán, phân tích trong những vấn đề của địa chất học. Hiện nay, trên thế giới việc áp dụng công nghệ thông tin vào ngành địa chất học đã mang lại nhiều thành tựu cho sự vượt bậc của nó. Đã có rất nhiều những chương trình phần mềm được xây dựng phục vụ trong công tác nghiên cứu về địa chất đã được công bố mang lại những hiệu quả rất cao trong công việc, dẫn đến những chương trình này là những phần không thể thiếu và quan trọng trong nghiên cứu. . v. . v. . . Ở Việt Nam hiện nay, trong ngành địa chất cũng đã coi trọng việc áp dụng công nghệ thông tin trong những xử lý tính toán phức tạp mà đòi hỏi con người mất nhiều thời gian và công sức. Một điển hình cho xu thế phát triển hiện đại này là tại phòng Địa Động Lực Hiện Đại – Viện Địa Chất, một đơn vị trực thuộc của Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam, trưởng phòng là GS. TS Phan Trọng Trịnh đã có những hướng mang tính hiện đại hóa bằng việc áp dụng nhiều phần mềm của công nghệ GIS trong việc xử lý những vấn đề mà phòng Địa Động Lực nghiên cứu, ví dụ như các phần mềm xử lý trong bản đồ như ArcGis, Surfer, MapInfo, Google Earth Pro. . .

doc79 trang | Chia sẻ: oanh_nt | Ngày: 13/09/2014 | Lượt xem: 4104 | Lượt tải: 9download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Xử lý số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) khu vực Tây Nguyên phục vụ cho nghiên cứu địa động lực, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tên đề tài: Xử lý số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) khu vực Tây Nguyên phục vụ cho nghiên cứu địa động lực Sinh viên thực hiện: Trần Hữu Hải Lớp: Tin học địa chất K52 Số điện thoại: 01659341536 Email: Tranhaijzf1989@gmail.com Khoa: Công Nghệ Thông Tin Hệ đào tạo: Đại học chính quy Giáo viên hướng dẫn: GS.TS Phan Trọng Trịnh Thời gian thực hiện: 2014 DANH MỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU Ký hiệu Tên bảng Số trang Bảng 1.1 Bảng minh họa ví dụ về tính độ dốc ma trận 13 DANH MỤC HÌNH VẼ Ký hiệu Tên hình Số trang Hình 1.1 Mô phỏng kiểu lưu dữ liệu DEM dạng Raster. 5 Hình 1.2 Ví dụ về bản đồ mô hình DEM dạng Raster. 6 Hình 1.3 Mô phỏng kiểu lưu dữ liệu DEM dạng Vector. 6 Hình 1.4 Ví dụ về bản đồ mô hình DEM dạng TIN. 7 Hình 1.5 Hình minh họa vệ tinh Terra chụp ảnh thu tín hiệu từ Trái Đất. 8 Hình 1.6 Mô hình lớp phủ bề mặt đất trên nền DEM dạng 3D dựa trên công nghệ chụp ảnh lập thể từ vệ tinh. 9 Hình 1.7 Ví dụ minh họa bản đồ địa hình dạng đường đồng mức. 9 Hình 1.8 Mô phỏng trình tự tạo DEM từ bản đồ địa hình đường đồng mức. 10 Hình 1.9 Ví dụ sử dụng hai ảnh ERS SAR SLC (B = 117m) cho mục đích tạo DEM 11 Hình 1.10 Minh họa pixel ảnh trên DEM cho tính toán độ dốc 12 Hình 1.11 Ví dụ về bản đồ độ dốc được tính từ bản đồ DEM. 13 Hình 1.12 Minh họa pixel độ dốc trên bản đồ cho tính toán hướng dốc. 14 Hình 1.13 Ví dụ bản đồ minh họa tính hướng dốc dựa trên DEM 15 Hình 2.1 Sơ đồ địa mạo khu vực Tây Nguyên và lân cận 26 Hình 2.2 Chú giải sơ đồ địa mạo khu vực Tây Nguyên và lân cận (Hình 2.1) 27 Hình 2.3 Sơ đồ kiến tạo Pliocen-đệ tứ khu vực Tây nguyên, thu nhỏ từ tỉ lệ 1/250 000 38 Hình 3.1 Giao diện tìm kiếm dữ liệu DEM trên trang web của ERSDAC 40 Hình 3.2 Lựa chọn các vùng để tải dữ liệu DEM khu vực Tây Nguyên trên trang web tìm kiếm của ERSDAC 41 Hình 3.3 Danh mục các file sẽ được tải về trên trang tìm kiếm của ERSDAC 41 Hình 3.4 Lựa chọn mục đích sử dụng dữ liệu DEM trên ERSDAC 42 Hình 3.5 Lựa chọn và tải dữ liệu DEM cho khu vực Tây Nguyên trên web của ERSDAC 42 Hình 3.6 Giao diện trang web dùng để tải dữ liệu DEM của USGS 43 Hình 3.7 Giao diện khu vực lấy dữ liệu ASTER GDEM cho khu vực Tây Nguyên trên trang web của USGS 44 Hình 3.8 Chọn vùng cần lấy dữ liệu DEM cho khu vực Tây Nguyên trên trang web USGS 44 Hình 3.9 Lựa chọn loại dữ liệu DEM cho khu vực Tây Nguyên trên web USGS 45 Hình 3.10 Lựa chọn kiểu dữ liệu DEM cho khu vực Tây Nguyên để tải về máy tính cá nhân trên web của USGS 45 Hình 3.11 Minh họa các kiểu đồ họa chính trong Mapinfo 47 Hình 3.12 Giao diện Mapinfo 50 Hình 3.13 Giao diện đồ họa của Vertical Mapper trong Mapinfo 51 Hình 4.1 Đường dẫn mở file chứa dữ liệu DEM 30m trong Mapinfo 52 Hình 4.2 Lựa chọn hệ quy chiếu cho DEM 30m khu vực Tây Nguyên 53 Hình 4.3 Cửa sổ đồ họa hiện thị DEM 30m khu vực Tây Nguyên chưa qua xử lý màu 53 Hình 4.4 So sánh vị trí DEM Tây Nguyên 30m với đường bờ Việt Nam 54 Hình 4.5 Bản đồ DEM Tây Nguyên30m được chuyển sang dạng ”.grd” 54 Hình 4.6 Công cụ colour dùng xử lý màu cho bản đồ DEM Tây Nguyên 30m 55 Hình 4.7 Bản đồ DEM Tây Nguyên 30m đã được xử lý màu và tạo bóng đổ 55 Hình 4.8 Phóng lớn một phần bản đồ DEM Tây Nguyên 30m được xử lý màu và tạo bóng đổ 56 Hình 4.9 Đường dẫn tới file DEM dạng ”.asc” độ phân giải 90m cho khu vực Tây Nguyên 57 Hình 4.10 Cửa sổ đồ họa hiện thị DEM 90m khu vực Tây Nguyên chưa qua xử lý màu 57 Hình 4.11 Công cụ colour dùng xử lý màu cho bản đồ DEM Tây Nguyên 90m 58 Hình 4.12 Quá trình xử lý màu cho dữ liệu DEM khu vực Tây Nguyên 90m 58 Hình 4.13 Bản đồ DEM Tây Nguyên 90m đã được xử lý màu và tạo bóng đổ 59 Hình 4.14 So sánh độ chi tiết của DEM 90m và 30m đã được xử lý 59 Hình 4.15 Sử dụng Cross tạo mặt cắt địa hình trên DEM Tây Nguyên 30m 60 Hình 4.16 Một sơ đồ mặt cắt địa hình dựa trên nền DEM 30m Tây Nguyên 61 Hình 4.17 Sử dụng bản đồ DEM để vẽ các Lineament đứt gãy kiến tạo 61 Hình 4.18 Sử dụng công cụ GELink trên Mapinfo 62 Hình 4.19 Lựa chọn thuộc tính của công cụ GELink trong Mapinfo 62 Hình 4.20 Kiểm tra các đường đứt gãy trên không gian địa hình 3 chiều của Google Earth Pro 63 Hình 4.20a Minh họa kiểm tra các đường đứt gãy trên không gian địa hình 3 chiều của Google Earth Pro 64 Hình 4.20b Minh họa kiểm tra các đường đứt gãy trên không gian địa hình 3 chiều của Google Earth Pro 65 Hình 4.20c Minh họa kiểm tra các đường đứt gãy trên không gian địa hình 3 chiều của Google Earth Pro 66 Hình 4.20d Minh họa kiểm tra các đường đứt gãy trên không gian địa hình 3 chiều của Google Earth Pro 67 Hình 4.21 Các đường Lineament đứt gãy kiến tạo của một phần trên bản đồ DEM 30m khu vực Tây Nguyên 68 Hình 4.22 Bản đồ Lineament đứt gãy kiến tạo cho khu vực Tây Nguyên dựa trên nền dữ liệu DEM 90m Khu vực Tây Nguyên 69 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ DEM Digital Elevation Model GDEM Global Digital Elevation Model USGS United States Geological Survey ERSDAC Earth Remote Sensing Data Analysis Centrer GIS Geographic Information System SRTM Shuttle Radar Topography Mission LỜI MỞ ĐẦU Với sự phát triển của khoa học công nghệ thì ngày nay công nghệ thông tin được áp dụng vào mọi ngành nghề trong đời sống – xã hội. Việc áp dụng công nghệ thông tin vào các mọi ngành nghề giúp tối ưu hóa thời gian cho con người đồng thời mang lại độ chính xác cao trong công việc, giảm bớt sức lao động của con người. Song hành với sự phát triển của công nghệ thông tin như vậy, ngành địa chất cũng xác định được tầm quan trọng của công nghệ thông tin để áp dụng vào xây dựng và giải các bài toán trong địa chất. Ví dụ như việc áp dụng thành lập các bản đồ địa chất, quản lý dữ liệu địa chất, tính toán trữ lượng khoáng sản. . v. . v. . . Việc áp dụng công nghệ thông tin vào ngành địa chất mang lại sự nhanh chóng và chính xác, mang tính vượt trội so với các phương pháp cổ điển mà con người trực tiếp phải xử lý. Áp dụng công nghệ thông tin trong địa chất cũng dẫn đến các nhà địa chất có những phán đoán chính xác hơn trong việc dự đoán, phân tích trong những vấn đề của địa chất học. Hiện nay, trên thế giới việc áp dụng công nghệ thông tin vào ngành địa chất học đã mang lại nhiều thành tựu cho sự vượt bậc của nó. Đã có rất nhiều những chương trình phần mềm được xây dựng phục vụ trong công tác nghiên cứu về địa chất đã được công bố mang lại những hiệu quả rất cao trong công việc, dẫn đến những chương trình này là những phần không thể thiếu và quan trọng trong nghiên cứu. . v. . v. . . Ở Việt Nam hiện nay, trong ngành địa chất cũng đã coi trọng việc áp dụng công nghệ thông tin trong những xử lý tính toán phức tạp mà đòi hỏi con người mất nhiều thời gian và công sức. Một điển hình cho xu thế phát triển hiện đại này là tại phòng Địa Động Lực Hiện Đại – Viện Địa Chất, một đơn vị trực thuộc của Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam, trưởng phòng là GS. TS Phan Trọng Trịnh đã có những hướng mang tính hiện đại hóa bằng việc áp dụng nhiều phần mềm của công nghệ GIS trong việc xử lý những vấn đề mà phòng Địa Động Lực nghiên cứu, ví dụ như các phần mềm xử lý trong bản đồ như ArcGis, Surfer, MapInfo, Google Earth Pro. . . Trong quá trình thực tập tốt nghiệp tại phòng Địa động lực hiện đại, em đã được biết phần nào đó về những công việc của phòng, một trong những nghiên cứu chính của phòng địa động lực đó là nghiên cứu về các đứt gãy, tìm hiểu quy luật vận động của vỏ Trái đất để có thể dự báo những thiên tai về động đất và sóng thần để cảnh báo phòng tránh những thiệt hại do nó gây ra đối với con người. Để nghiên cứu được các đứt gãy có rất nhiều các phương pháp nghiên cứu khác nhau và một trong những phương pháp đó là nghiên cứu mặt đất từ xa sử dụng kết quả của những công nghệ hiện đại đó là dữ liệu của các vệ tinh viễn thám về Trái đất, từ đó giúp các nhà nghiên cứu về địa động lực có cái nhìn tổng quan về khu vực nghiên cứu từ đó có những định hướng chính xác về hoạt động địa động lực vùng nghiên cứu. Một trong những sản phẩm công nghệ cao sử dụng các vệ tinh viễn thám đó là bản đồ mô hình số độ cao (DEM: Digital Elevation Model), đây là loại dữ liệu bản đồ thể hiện bề mặt địa hình (cao độ) cuả bề mặt đất, nó thể hiện một cách trung thực và trực quan giúp các nhà nghiên cứu địa động lực có thể đưa ra những phán đoán chung nhất về vị trí cũng như hướng dịch chuyển của các đứt gãy nếu có thông qua phân tích các lineament trên khu vực bản đồ DEM khu vực cần nghiên cứu. Từ đó có những phương hướng chính xác cho những phương pháp chuyên sâu khác để đánh giá các đứt gãy đó… Đối với các nhà nghiên cứu địa động lực thì việc tổng quát hóa là rất quan trọng và bản đồ mô hình số độ cao (DEM) là một trong những công cụ hữu ích giúp họ có thể khái quát nhất về mặt địa mạo cũng như phân tích các lineament tạo tiền đề cho phân tích các đứt gãy kiến tạo. Hiện nay nguồn số liệu về bản đồ mô hình số độ cao (DEM) rất đa dạng và phong phú, đi cùng với sự phát triển công nghệ thì các bản đồ này càng được nâng cao về độ chính xác mà mức độ chi tiết (độ phân giải). Đi cùng với bản đồ DEM độ phân giải cao thì những bản đồ này có giá rất đắt nếu cho mục đích nghiên cứu sâu và chi tiết, với những nhà nghiên cứu địa động lực nghiên cứu tổng quát thì những nguồn bản đồ DEM miễn phí có độ phân giải 30m-90m/ pixel ảnh cũng đã ứng dụng rất tốt cho mục đích nghiên cứu đó. Tuy nhiên để có thể khai thác và sử dụng được những nguồn dữ liệu này để cho ra sản phẩm là bản đồ mô hình số độ cao DEM có thể sử dụng được cho mục đích nghiên cứu địa động lực thì cần phải có những bước xử lý số liệu từ các nguồn dữ liệu thô miễn phí thu thập được. Ứng dụng công nghệ GIS vào việc xử lý số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) phục vụ cho công tác nghiên cứu địa động lực là một giải pháp tôí ưu nhất và mang lại hiệu quả cao, chính xác và nhanh chóng. Trong quá trình tôi thực tập tại phòng địa động lực, GS. TS. Phan Trọng Trịnh hiện đang là chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước có tên “Nghiên cứu hoạt động địa động lực hiện đại khu vực Tây Nguyên dự báo các dạng tai biến địa chất ở các vùng đập, hồ chứa và đề xuất các giải pháp phòng tránh” trong chương trình phát triển Tây Nguyên 03 của Viện Hàn Lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam thì trong đề tài này cũng cần những nguồn số liệu bản đồ DEM của khu vực Tây Nguyên để dùng cho công tác nghiên cứu. Do vậy em xin mạnh dạn đề xuất đồ án tốt nghiệp của mình với tên đề tài: “Xử lý số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) khu vực Tây Nguyên phục vụ cho nghiên cứu địa động lực” để phục vụ cho công tác nghiên cứu địa động lực khu vực Tây Nguyên, đây là một phần nhỏ của các công tác nghiên cứu địa động lực nhưng nó lại có những ý nghĩa lớn về định hướng nghiên cứu tiếp theo. Đồ án gồm 4 chương và được bố cục như sau: Đặt vấn đề Chương 1: Khái quát về mô hình số độ cao (DEM) Chương 2: Khái quát về vùng nghiên cứu (Tây Nguyên) Chương 3: Thu thập dữ liệu mô hình số độ cao (DEM) cho khu vực Tây Nguyên Chương 4: Xử lí số liệu mô hình số độ cao (DEM) ứng dụng cho nghiên cứu địa động lực khu vực Tây Nguyên ĐẶT VẤN ĐỀ TÍNH THỰC TẾ VIỆC LỰA CHỌN ĐỀ TÀI: Trong nghiên cứu địa động lực ngày nay dữ liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) thể hiện được những ưu điểm vượt trội về sự mô phỏng tổng quan chân thực nhất về bề mặt Trái Đất, nó được ứng dụng cho nhiều mục đích nghiên cứu của các ngành khoa học Trái đất mang lại hiệu quả cao. Đặc biệt trong phân tích địa hình - địa mạo phục vụ cho công tác nghiên cứu địa động lực, địa động lực hiện đại xác định làm tiền đề nghiên cứu các đứt gãy kiến tạo… Trong đề tài “Nghiên cứu hoạt động địa động lực hiện đại khu vực Tây Nguyên dự báo các dạng tai biến địa chất ở các vùng đập, hồ chứa và đề xuất các giải pháp phòng tránh” do GS. TS Phan Trọng Trịnh làm chủ nhiệm thì nhu cầu cần có số liệu bản đồ mô hình số độ cao (DEM) của khu vực Tây Nguyên dùng để nghiên cứu. Do vậy đề tài đồ án tốt nghiệp này mang ý nghĩa ứng dụng trong thực tiễn cao, áp dụng trực tiếp vào thực tế nghiên cứu. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU: Mục đích của đồ án là áp dụng công nghệ GIS để thành lập lên bản đồ mô hình số độ cao (DEM) của khu vực Tây Nguyên trước tiên dùng để phục vụ công tác nghiên cứu của phòng Địa động lực hiện đại – Viện địa chất. Và qua đó cũng xây dựng lên những phương pháp để thành lập bản đồ mô hình số độ cao từ các nguồn dữ liệu khác nhau để có thể sử dụng cho nhiều mục đích nghiên cứu khác nhau. Yêu cầu của đồ án: + Thành lập bản đồ mô hình số độ cao vùng Tây Nguyên độ phân giải 30m làm sản phẩm cho nghiên cứu địa động lực khu vực Tây Nguyên. + Thành lập bản đồ mô hình số độ cao vùng Tây Nguyên độ phân giải 90m làm sản phẩm cho nghiên cứu địa động lực khu vực Tây Nguyên. + Bản đồ Lineament được xây dựng từ trên nền bản đồ mô hình số độ cao khu vực Tây Nguyên được thành lập từ kết quả của đồ án. + Thành lập những phương pháp để xử lý bản đồ mô hình số độ cao DEM bằng ứng dụng các phần mềm của công nghệ GIS hiện nay như ArcGis, Mapinfor, Global Mapper, Google Earth Pro, GMT… CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO (DEM) I. 1. KHÁI NIỆM VỀ MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO I. 1. 1. Khái niệm DEM (Digital Elevation Model) là từ viết tắt tiếng Anh của mô hình số độ cao, là sự thể hiện bằng số độ cao của bề mặt đất, độ cao của tầng đất, của mực nước ngầm… so với độ cao của mực nước biển. Có thể hiểu nôm na bản đồ mô hình số độ cao (DEM) là bản đồ mô phỏng địa hình của bề mặt đất, của tầng đất, mực nước ngầm… Độ phân giải bản đồ DEM được thể hiện bằng trong một diện tích vuông theo một cạnh dài thì có một dữ liệu độ cao trên một pixel ảnh. Ví dụ như bản đồ DEM có độ phân giải là 30m/pixel có nghĩa là một điểm ảnh chứa một giá trị độ cao tương ứng với 30m×30m vị trị trên mặt đất. Độ phân giải càng cao nghĩa là một đơn vị diện tích trên mặt đất thể hiện được nhiều giá trị cao độ thì bản đồ DEM càng chính xác về mô phỏng địa hình mặt đất và ngược lại. I. 1. 2. Các kiểu mô hình DEM DEM là kiểu bản đồ số được lưu trữ theo nhiều kiểu mô hình khác nhau, hai mô hình chủ yếu của loại bản đồ này là DEM dạng raster và DEM dạng vector: DEM dạng Raster: DEM dạng Raster là kiểu dữ liệu mà số liệu độ cao được lưu trữ trong một ma trận lưới ô vuông (grid) gồm các hàng và các cột, trong đó mỗi ô vuông chứa một giá trị độ cao của điểm trung tâm của ô (Hình 1. 1). Hình 1. 1: Mô phỏng kiểu lưu dữ liệu DEM dạng Raster. Hình 1. 2: Ví dụ về bản đồ mô hình DEM dạng Raster. Mô hình DEM dạng Vector: Đây là dạng mô hình số độ cao mà mỗi giá trị độ cao được lưu trữ dưới dạng một điểm trong đó mỗi điểm này là một đỉnh của tam giác (Hình 1. 3). Người ta còn gọi mô hình này là DEM dạng TIN (Triangle Irregular Network): là tập hợp các đỉnh nối với nhau thành các tam giác, mỗi một tam giác được giới hạn bởi 3 điểm về giá trị x, y và z (độ cao). Hình 1. 3: Mô phỏng kiểu lưu dữ liệu DEM dạng Vector. Hình 1. 4: Ví dụ về bản đồ mô hình DEM dạng TIN. Mô hình số độ cao dạng TIN có những đặc điểm sau: TIN biểu diễn bề mặt liên tục từ những tập hợp điểm rời rạc phân bố bất kỳ. TIN: tập hợp các điểm nối với nhau thành các tam giác tạo nên bề mặt 3 chiều Một điểm bất kỳ thuộc vùng biểu diễn sẽ nằm trên đỉnh, cạnh hoặc trong một tam giác của lưới tam giác. Nếu một điểm không phải là đỉnh thì giá trị chiếu của nó có được từ phép nội suy tuyến tính (của hai điểm khác nếu điểm này nằm trên cạnh hoặc ba điểm nếu điểm này nằm trong tam giác). Mô hình TIN là mô hình tuyến tính trong không gian 3 chiều: có hiệu quả trong xây dựng bề mặt, mật độ của điểm trên bề mặt tỷ lệ với độ biến đổi của địa hình. Những bề mặt bằng phẳng tương ứng với mật độ điểm thấp và những địa hình đồi núi có mật độ điểm cao. I. 2. PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG CỦA BẢN ĐỒ DEM I. 2. 1. Các phương pháp thành lập bản đồ DEM Hiện nay có rất nhiều phương pháp để thành lập bản đồ DEM, trong đó có những phương pháp chính như: thành lập DEM từ phương pháp chụp ảnh lập thể, phương pháp xây dựng DEM từ bản đồ địa hình đường đồng mức và phương pháp tiên tiến và phức tạp hơn là xây dựng bản đồ DEM từ công nghệ giao thoa radar (In-SAR): I. 2. 1. 1. Phương pháp chụp ảnh lập thể. Đây là phương pháp sử dụng các dụng cụ chuyên chụp ảnh để thu thập dữ liệu của một vùng với các giá trị thuộc tính không gian x, y, z của các điểm trên bề mặt quả đất. Đây là phương pháp đòi hỏi số điểm kiểm soát nhiều và đòi hỏi kỹ thuật cao trong chụp và xử lý ảnh. Những công cụ thường xây dựng DEM bằng phương pháp chụp ảnh lập thể sử dụng ảnh hàng không như ảnh vệ tinh (Hình 1. 5) hay ảnh máy bay. Đặc điểm của ảnh này là có thể kết hợp thông tin ảnh của mặt đất kết hợp với mô hình số độ cao thành lập nên bản đồ 3 chiều chân thực về lớp phủ Trái đất (Hình 1. 6). Các dạng DEM phổ biến loại này là DEM xây dựng từ vệ tinh ASTER và DEM từ vệ tinh SPOT… Hình 1. 5: Hình minh họa vệ tinh chụp ảnh thu tín hiệu từ Trái Đất để tạo DEM. Hình 1. 6: Mô hình lớp phủ bề mặt đất trên nền DEM dạng 3D dựa trên công nghệ chụp ảnh lập thể từ vệ tinh. I. 2. 1. 2. Phương pháp xây dựng DEM từ đường đồng mức Các bản đồ địa hình dưới dạng đường đồng mức thường được xây dựng từ các phương pháp quan trắc trắc địa được số hóa dưới dạng đường đồng mức, mỗi đường đồng mức thể hiện một giá trị cao độ trên bản đồ (Hình 1. 7). Và với việc sử dụng công nghệ của hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) ta có thể xây dựng bản đồ mô hình số độ cao DEM từ các bản đồ địa hình dạng đường đồng mức này bằng các phần mềm GIS như Mapinfo, ArcGis… Hình 1. 7: Ví dụ minh họa bản đồ địa hình dạng đường đồng mức. Hình 1. 8: Mô phỏng trình tự tạo DEM từ bản đồ địa hình đường đồng mức. I. 2. 1. 3. Phương pháp tạo bản đồ DEM sử dụng công nghệ giao thoa Radar Theo các phương pháp truyền thống, DEM được xây dựng chủ yếu dựa trên đường đồng mức của các các bản đồ đã được số hóa hoặc các kỹ thuật quan sát lập thể của ảnh hàng không hay từ dữ liệu khảo sát địa hình thu được trực tiếp từ việc khảo sát thực địa của khu vực tương đối nhỏ. Trong những năm gần đây, radar khẩu độ tổng hợp SAR (Synthetic Aperture Radar) đã được phát triển khá mạnh với ưu thế cho phép thu ảnh có độ phân giải cao và từ hai ảnh thu được bởi kỹ thuật SAR, có thể xây dựng được DEM dựa trên việc sử dụng thông tin pha của tín hiệu radar. Nếu chúng ta có hai ảnh SAR được thu nhận từ 2 vị trí khác nhau của vệ tinh nhưng cùng phủ một vùng diện tích trên mặt đất, giá trị pha của tín hiệu rada cho bởi ảnh thứ nhất có thể đem đi trừ đi gía trị pha cho bởi ảnh thứ hai để có được độ lệch pha của 2 ảnh SAR. Ảnh mới tạo ra chứa độ lệch pha được gọi là ảnh giao thoa. Giá trị còn lại (độ lệch pha) cho bởi ảnh mới có thể kết hợp với thông tin về quỹ đạo để xác định độ cao của mỗi pixel trên ảnh. Kỹ thuật dựa trên độ lệch pha của tín hiệu radar để tính toán và xử lý ảnh được gọi là kỹ thuật InSAR (giao thoa SAR - SAR interferometry). Ứng dụng kỹ thuật InSAR trong xây dựng DEM đã được đưa ra lần đầu tiên bởi Graham năm 1974 và kỹ thuật này được Zebker và Goldstein ứng dụng đầu tiên cho dữ liệu thu được từ bộ cảm SAR đặt trên máy bay vào năm 1986. Sau đó, kỹ thuật được tiếp tục phát triển bởi Li và Goldstein (1990), Rodriguez và Martin (1992), Zebker (1994)… Các ảnh hiện nay nhận được từ các vệ tinh ERS-1 và ERS-2, RADARSAT, JERS-1, ENVISAT. . . đều cho phép sử dụng kỹ thuật InSAR để xây dựng DEM (Hình 1. 9). Hình 1. 9: Ví dụ sử dụng hai ảnh ERS SAR SLC (B = 117m) cho mục đích tạo DEM I. 2. 2. Ứng dụng của bản đồ mô hình số độ cao DEM DEM là bản đồ dữ liệu đầu vào của các quá trình xử lý liên quan đến độ cao. DEM sử dụng cho nhiều mục đích ứng dụng như sau: Tính toán độ dốc Tính hướng dốc Tính mức độ lồi lõm của sườn dốc Tính toán khối lư