Nghiên cứu và đánh giá các phương pháp tổng hợp dữ liệu cho bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ *** VŨ THỊ HÒA NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DỮ LIỆU CHO BÀI TOÁN PHÂN LOẠI LỚP PHỦ ĐÔ THỊ TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ *** VŨ THỊ HÒA NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DỮ LIỆU CHO BÀI TỐN PHÂN LOẠI LỚP PHỦ ĐƠ THỊ TẠI VIỆT NAM Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS BÙI QUANG HƯNG HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn nghiên cứu, tổng hợp thực Tồn điều trình bày luận văn cá nhân tham khảo tổng hợp từ nguồn tài liệu khác Tất tài liệu tham khảo tổng hợp trính dẫn với nguồn gốc rõ ràng Tơi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn lời cam đoan Nếu có sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên Vũ Thị Hòa LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Bùi Quang Hưng, cô Nguyễn Thị Nhật Thanh, nghiên cứu sinh Phạm Tuấn Dũng toàn thể Trung tâm FIMO tận tâm, tận lực hướng dẫn, định hướng phương pháp nghiên cứu khoa học cho tôi; đồng thời, cung cấp nhiều tài liệu tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu để tơi hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn đề tài Xây dựng hệ thống thu thập, xử lý, phân tích số liệu đa nguồn để đánh giá biến động lớp phủ mặt đất chất lượng khơng khí, mã số QMT.17.03 cung cấp cho kiến thức tảng vô quý giá Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Bộ môn Hệ thống thông tin Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý giá suốt thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn học viên lớp K21-HTTT, người đồng hành suốt khóa học có nhiều góp ý bổ ích cho tơi Cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm động viên giúp tơi có nghị lực phấn đấu để hoàn thành tốt luận văn Do kiến thức thời gian có hạn nên luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót định Một lần xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên thực Vũ Thị Hòa MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 11 1.1 Tổng quan liệu viễn thám 11 1.1.1 Khái niệm viễn thám 11 1.1.2 Một số loại liệu viễn thám 17 1.1.3 Tổng quan trình tiền xử lý viễn thám 18 1.2 Bài toán phân loại lớp phủ đô thị 22 1.2.1 Tổng quan toán 22 1.2.2 Chi tiết liệu sử dụng 24 1.2.3 Tiền xử lý liệu tốn phân loại lớp phủ thị Việt Nam 27 1.3 Kết luận 29 Chương MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DỮ LIỆU VIỄN THÁM 30 2.1 Các phương pháp tổng hợp ảnh viễn thám chứa liệu phân lớp 31 2.1.1 Phương pháp dựa luật đa số (Majority rule based method) 31 2.1.2 Phương pháp lấy giá trị ngẫu nhiên (Random rule based method) 32 2.1.3 Phương pháp cửa sổ dịch chuyển dựa so sánh trọng số khoảng cách với điểm trung tâm (PDW - Point-centred, distance-weighted moving window method) 32 2.2 Các phương pháp tổng hợp ảnh viễn thám chứa liệu số 34 2.2.1 Phương pháp lấy giá trị điểm trung tâm (Central pixel method) 34 2.2.2 Phương pháp lấy giá trị trung bình (Pixel mean method) 35 2.2.3 Phương pháp lấy giá trị lớn (Pixel maximum method) 35 2.2.4 Phương pháp lấy giá trị nhỏ (Pixel minimum method) 36 2.2.5 Phương pháp lấy giá trị trung bình dựa trọng số (Pixel Aggregate method) 36 2.3 Các số đánh giá phương pháp tổng hợp liệu viễn thám 38 2.3.1 Chỉ số ước lượng tương đồng cấu trúc (SSIM – Structural Similarity Index Measurement) 38 2.3.2 Tỷ số tín hiệu lớn nhất/ nhiễu (PSNR) 40 2.4 Tổng kết 41 Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 42 3.1 Yêu cầu hệ thống công cụ sử dụng thực nghiệm 42 3.2 Quá trình thu thập liệu, tiền xử lý liệu viễn thám 43 3.2.1 Thu thập liệu đầu vào 43 3.2.2 Tiền xử lý liệu 43 3.3 Đánh giá phương pháp tổng hợp liệu viễn thám dựa số đánh giá 44 3.3.1 Xử lý liệu phương pháp tổng hợp 44 3.3.2 Kết đánh giá 46 3.4 Đánh giá ảnh hưởng phương pháp tổng hợp liệu ảnh viễn thám đến việc xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam 47 3.4.1 Xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam dựa liệu viễn thám 47 3.4.2 Đánh giá độ xác đồ lớp phủ đô thị thu 54 3.5 Tổng kết 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải thích Ý nghĩa FOV Field of view Góc nhìn IFOV Instantaneous field of view Góc nhìn tức TDRSS Tracking and Data Relay Satellite System Hệ thống theo dõi truyền liệu NDVI The normalized difference vegetation index Chỉ số thực vật EVI Enhanced vegetation index Chỉ số thực vật cải tiến NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration Cục khí hải dương Mỹ EOS Earth Observing System Hệ thống quan sát trái đất LPDAAC Land Processes Distributed Active Archive Center Trung tâm xử lý phân phối đất DMSP-OLS The Defense Meteorological Satellite Program’s Operational Linescan System Chương trình vệ tinh khí tượng Bộ Quốc phịng Mỹ - Hệ thống thu thập ánh sáng ban đêm EstISA Estimate the density of constructed Impervious Surface Area Ước tính mật độ xây dựng – Bề mặt không thấm nước MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Bộ cảm biến ảnh độ phân giả trung bình Global Land Cover by National Mapping Organizations Bộ liệu lớp phủ toàn cầu Hiệp hội đồ quốc gia DACC GLCNMO DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1 Mơ hình ngun tắc hoạt động Viễn thám 12 Hình Độ phân giải thời gian liệu viễn thám 14 Hình Sơ đồ phương pháp GLCNMO cải tiến 24 Hình Ảnh liệu mật độ dân số 25 Hình Tổng quan toán 28 Hình Phương pháp tổng hợp liệu đánh giá 28 Hình Phương pháp dựa luật đa số …………………………………32 Hình 2 Phương pháp lấy giá trị ngẫu nhiên 32 Hình Phương pháp cửa sổ dịch chuyển dựa so sánh trọng số khoảng cách với điểm trung tâm 33 Hình Phương pháp lấy giá trị điểm trung tâm 35 Hình Phương pháp lấy giá trị trung bình 35 Hình Phương pháp lấy giá trị lớn 36 Hình Phương pháp lấy giá trị nhỏ 36 Hình Phương pháp lấy giá trị trung bình dựa trọng số 37 Hình Chỉ số ước lượng tương đồng cấu trúc SSIM 39 Hình MODIS13Q1 250m ………………………………………………43 Hình Ảnh MOD13Q1 500m phương pháp Max 44 Hình 3 Ảnh MOD13Q1 500m phương pháp Median 44 Hình Ảnh MOD13Q1 phương pháp Mean 45 Hình Ảnh MOD13Q1 phương pháp Min 45 Hình Đồ thị thể số MSE, PSNR phương pháp tổng hợp 47 Hình Đồ thị thể số SSIM phương pháp tổng hợp 47 Hình Tập liệu huấn luyện 48 Hình Tập liệu kiểm tra 48 Hình 10 Histograms phương pháp tổng hợp liệu ảnh MOD13Q1 50 Hình 11 Bản đồ phân loại lớp phủ đô thị Việt Nam 2015 52 Hình 12 Bản đồ thị khu vực Hồ Chí Minh liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp khác 53 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Các thông số kỹ thuật ảnh vệ tinh MODIS 17 Bảng Mô tả chi tiết đặc điểm liệu MOD13Q1 26 Bảng Kết chí số đánh giá phương pháp 46 Bảng Giá trị ngưỡng phương pháp tổng hợp 49 Bảng 3 Đánh giá độ xác đồ lớp phủ đô thị 54 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Có nhiều cơng nghệ xử lý ảnh số, phát triển bắt đầu năm 1960 viện công nghệ Massachusetts, đại học Maryland vài sở nghiên cứu khác ứng dụng cho ảnh vệ tinh, ảnh y học, nhận dạng ký tự….Càng ngày công nghệ xử lý ảnh ngày phát triển đáp ứng chất lượng thời gian thực cho người sử dụng Hiện giới có nhiều tài liệu cơng trình nghiên cứu tiền xử lý xử lý ảnh vệ tinh mơ tả khía cạnh cơng nghệ xử lý ảnh số đặc biệt liên quan đến xử lý ảnh vệ tinh với mục tiêu phân loại tất điểm ảnh ảnh kỹ thuật số thành số lớp phủ chủ đề lớp phủ Dữ liệu phân loại sử dụng để tạo đồ chuyên đề lớp phủ đất [7] Hoặc mô tả phương pháp giảm nhiễu giảm độ mờ chủ yếu dựa vào lọc để phục hồi ảnh , đồng thời đưa phương pháp so sánh, phân tích đánh giá [8] Phân tích phương pháp tổng hợp xử lý ảnh số số đánh giá [9] Ở Việt Nam có nghiên cứu tiền xử lý ảnh vệ tinh, có số nghiên cứu với phạm vi hạn chế, chẳng hạn luận văn nội suy ảnh số ứng dụng đưa số vấn đề tiền xử lý ảnh, phương pháp nội suy ảnh số ứng dụng [3]; ứng dụng phép biến đổi Wavelet xử lý ảnh nhiên không phân biệt rõ tiền xử lý ảnh xử lý ảnh đồng thời tập trung vào số phương pháp phương pháp tập hợp ảnh phân loại lớp phủ đô thị Đồng thời cơng trình nghiên cứu lớp phủ đô thị Việt Nam chủ yếu khu vực thành phố lớn Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng “Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt đô thị tác động q trình thị hóa Thành phố Hồ Chí Minh phương pháp viễn thám” [4] Trong đề tài nghiên cứu tập trung vào phương pháp tổng hợp ảnh vệ tinh trình tiền xử lý ảnh nhằm đưa liệu độ phân giải toán phân loại lớp phủ đô thị Việt Nam Đây trình cần thiết để đưa kết tốt cho tập liệu đầu vào ảnh hưởng tới độ xác đầu việc phân loại lớp phủ đô thị Việt Nam Ý nghĩa khoa học Ứng dụng số đặc điểm không gian, thời gian, cấp độ xám, phổ xạ ảnh viễn thám số kỹ thuật tổng hợp ảnh viễn thám nhằm đưa 43 biệt thư viện cho xử lý ảnh tốc độ xử lý nhanh, dễ mở rộng, dễ tích hợp nên sử dụng luận văn 3.2 Quá trình thu thập liệu, tiền xử lý liệu viễn thám 3.2.1 Thu thập liệu đầu vào Ảnh MODIS MODIS13Q1 năm 2015, MODIS/Tern Vegetation Indices 16- Day L3 Global 250m tải từ trang http://earthexplorer.usgs.gov/ Để thu thập liệu xác đầy đủ cần xác định xác địa điểm lấy liệu Việt Nam, khoảng thời gian từ 1/1/2015 đến 31/12/2015, hệ tọa độ quy chiếu lựa chọn tập liệu Modis Vegetation Indices - V6 3.2.2 Tiền xử lý liệu Các ảnh tải dạng dhf gồm nhiều mảnh nên ghép lại với thành ảnh có đủ vùng Việt Nam chuyển dạng tiff 23 ảnh sử dụng shapefile để tách khu vực nghiên cứu Việt Nam, sau sử dụng cơng cụ ArcGis để hợp thành ảnh có số thực vật NDVI lớn với độ phân giải tương ứng 250m Trong số trường hợp ảnh bị nhiễu thời tiết mây che…thì cần phải loại bỏ nhiễu để tăng độ xác Hình MODIS13Q1 250m 44 3.3 Đánh giá phương pháp tổng hợp liệu viễn thám dựa số đánh giá 3.3.1 Xử lý liệu phương pháp tổng hợp Từ ảnh MODIS/Tern Vegetation Indices 16- Day L3 Global 250m sử dụng bốn phương pháp lấy giá trị lớn nhất, lấy giá trị nhỏ nhất, lấy giá trị trung bình lấy giá trị trung vị kết hình 3.2, 3.3, 3.4 hình 3.5 Hình Ảnh MOD13Q1 500m phương pháp Max Hình 3 Ảnh MOD13Q1 500m phương pháp Median 45 Hình Ảnh MOD13Q1 Hình Ảnh MOD13Q1 phương pháp Mean phương pháp Min Ảnh số thực vật NDVI cho thấy mật độ sinh trưởng thực vật toàn lãnh thổ Giá trị thấp NDVI 0.1 trở xuống tương ứng với khu vực cẵn cỗi đá, cát, mặt nước, bê tông… Giá trị NDVI từ 0.1 đến 0.6 thường khu vực có bụi, đất nơng nghiệp để trống xen lẫn đất đá bê tơng Cịn giá trị từ 0.6 trở lên rừng nhiệt đới Miền giá trị bốn ảnh bốn phương pháp tổng hợp có chênh lệnh nhỏ Với phương pháp lấy giá trị lớn miền giá trị NDVI khoảng từ -0.2 đến 0.9993 Còn phương pháp lấy giá trị trung bình miền giá trị NDVI khoảng từ -0.19 đến 0.99 Và với hai phương pháp lại miền giá trị NDVI khoảng từ -0.2 đến 0.999 Ảnh số thực vật có ảnh hưởng lớn đến kết đồ phân lớp phủ đô thị vùng có số thực vật cao vùng đồi núi bị loại bỏ Sự khác kỹ thuật tổng hợp phương pháp chủ yếu khác việc thống kê tổng hợp liệu Phương pháp lấy giá trị trung bình lấy giá trị trung bình dựa trọng số phụ thuộc vào tập giá trị pixel ảnh gốc giá trị bị hạn chế miền giá trị Cịn phương pháp tái lấy mẫu dựa vào giá trị trung tâm, phụ vào vị trí pixel đó, giá trị thay đổi tùy với kích thước chia lưới ô Đối với 46 ảnh độ phân giải khác tổng hợp phương pháp kết khác Tập hợp ảnh dựa lấy giá trị pixel trung tâm khác ảnh thay đổi kích thước cửa sổ Đối với ảnh chia lưới ô nhỏ miền tổng hợp không gian tự động, giá trị tổng hợp gần giá trị gốc Còn với ảnh chia lưới thành ô lớn hơn, giá trị tổng hợp phân khắp miền giá trị giá trị điểm trung tâm lúc tập giá trị điểm pixle lớn 3.3.2 Kết đánh giá Ảnh MOD13Q1 250m đưa độ phân giải 500m để xây dựng đồ sau đưa lại độ phân giải 250m So sánh kết ảnh thu với ảnh gốc ban đầu thơng qua số tồn phương trung bình, số tín hiệu cưc đại nhiễu số ước lượng tương đồng cấu trúc có bảng kết bảng 3.1 Phương pháp/Chỉ số MSE PSNR SSIM Maximum-Bilinear 0.00141 34.5537 0.964756 Mean-Bilinear 0.00082 36.8766 0.973258 Median-Bilinear 0.00091 36.4112 0.972657 Min-Bilinear 0.00132 34.8235 0.969285 Bảng Kết chí số đánh giá phương pháp Kết thực nghiệm cho thấy phương pháp tổng hợp cách lấy giá trị trung bình có kết sai số tồn phương trung bình nhỏ 0.00091 số tín hiệu lớn nhiễu lớn 38.8766 dB chứng tỏ ảnh tổng hợp theo phương pháp gần giống so với ảnh gốc nhất, mắt thường khó mà phân biệt Như vậy, phương pháp tổng hợp cách lấy trị trung bình phương pháp tốt để tổng hợp ảnh số thực vật từ độ phân giải cao độ phân giải thô Phương pháp tổng hợp liệu cách lấy giá trị trung vị cho kết hai phương pháp lấy giá trị lớn lấy giá trị nhỏ cho kết khoảng 34.5 dB Điều thể phù hợp với khu vực Việt Nam có nhiều vùng nằm rải rác đô thi nhiều vùng đồi núi Nếu lấy giá trị NDVI theo phương pháp lấy giá trị lớn lấy giá trị nhỏ có chênh lệch giá trị lớn điểm nên khơng xác hai phương pháp cịn lại 47 Hình Đồ thị thể số MSE, PSNR phương pháp tổng hợp Kết cho thấy số MSE PSNR có mối tương quan tỷ lệ nghịch với Phương pháp tổng hợp có số MSE thấp số PSNR cao kết tổng hợp ảnh tốt Đồng thời số ước lượng tương đồng cấu trúc SSIM phương pháp tổng hợp lấy giá trị trung bình 0.973258 cao phương pháp lấy giá trị lớn lấy giá trị nhỏ thấp Như số SSIM cho thấy phương pháp phương pháp tốt Hình Đồ thị thể số SSIM phương pháp tổng hợp 3.4 Đánh giá ảnh hưởng phương pháp tổng hợp liệu ảnh viễn thám đến việc xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam 3.4.1 Xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam dựa liệu viễn thám 48 Để xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam, luận văn sử dụng tập liệu đầu vào ảnh bề mặt không thấm nước km, ảnh ánh sáng ban đêm DMSP-OLS 1km, ảnh mật độ dân số Worldop 100m, ảnh bề mặt nước MOD44W 250m ảnh MODIS MOD13A1 250m Tất ảnh đưa độ phân giải 500m Sau sử dụng thuật tốn GLCNMO mở rộng để xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam Trong ngưỡng tính toán cách tự động dựa vào tập liệu huấn luyện xây dựng sẵn Sử dụng công cụ Arcgis Desktop Google Earth, để xây dựng tập huấn luyện ta lấy 100 mẫu điểm chứa khu vực đô thị khắp lãnh thổ Các mẫu phân chia ngẫu nhiên thành hai bộ, để xác định ngưỡng xây dựng đồ để thiết lập tập kiểm tra với kết lớp phủ đô thị đạt Các điểm khác đô thị rừng, đất trống, nước… lấy ngẫu nhiên toàn lãnh thổ Tất điểm đối chiếu, kiểm tra lại cách so sánh với liệu độ phân giải cao google earth Lansat ETM+ Hình Tập liệu huấn luyện Hình Tập liệu kiểm tra Tập liệu huấn luyện bao gồm 425 điểm đô thị 839 điểm thuộc lớp khác Tập liệu kiểm tra bao gồm 193 điểm đô thị 200 điểm đô thị Các điểm màu đỏ đô thị điểm màu xanh đô thị hình 3.8 3.9 49 Sau có tập liệu huấn luyện, luận văn xác định tập ngưỡng tự động cách xây dựng lược đồ histogram Trong giá trị NDVI chạy từ đến duyệt Các điểm với giá trị pixel tương ứng phân vào hai lớp đô thị đô thị đồng thời xác định ngưỡng phân lớp Các giá trị ngưỡng để phân chia hai tập liệu đô thị đô thị tốt Riêng với ảnh số thực vật tổng hợp bốn phương pháp xác định bốn ngưỡng khác Dữ liệu EstISA Phương pháp tổng hợp BILINEAR MOD13Q1 Ngưỡng MAX 0.68 MEAN 0.62 MEDIAN 0.57 MIN 0.56 DMSP_OLS BILINEAR 22 WORLPOP SUM 400 MOD44W MAJORITY Bảng Giá trị ngưỡng phương pháp tổng hợp Bản đồ sở xây dựng liệu dân số sau loại bỏ vùng có ánh sáng ban đêm ít, loại bỏ vùng bề mặt không thấm, loại trừ vùng rừng rậm cối nhiều loại bỏ vùng bề mặt chứa nước dựa vào ngưỡng Bởi vùng đô thị thường đông dân cư sinh sống tập trung nhiều ánh sáng ban đêm vùng khác Và vùng thị thường cối nên cần loại bỏ Kết sau tách điểm đô thị đồ lớp phủ hình 3.11 50 Phương pháp Lấy giá trị lớn Phương pháp Lấy giá trị trung bình Phương pháp Lấy giá trị trung vị Phương pháp Lấy giá trị nhỏ Hình 10 Histograms phương pháp tổng hợp liệu ảnh MOD13Q1 Lược đồ histogram ảnh MOD13Q1 cho thấy phân bổ giá trị NDVI không đồng Khu vực đô thị tập trung chủ yếu vào phía bên phải lược đồ điểm giá trị NDVI chủ yếu từ 0.8 đến Khu vực thị tập trung vào phía bên trái lược đồ điểm giá trị NDVI từ 0.2 đến 0.6 Xét mực độ tương phản điểm sáng khơng phải thị điểm tối đô thị Nếu ảnh q sáng điểm thị bị lẫn sang khu vực khơng phải thị Cịn ảnh q tối điểm khơng phải thị lại bị lẫn sang Tại giá trị ngưỡng xác định phân lớp hai tập liệu xác 51 Hình 11 Bản đồ phân loại lớp phủ thị Việt Nam 2015 52 Hình 11 Bản đồ phân loại lớp phủ đô thị Việt Nam 2015 53 Bản đồ đô thị khu vực Hồ Chí Minh (Dữ liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp Mean) Bản đồ thị khu vực Hồ Chí Minh (Dữ liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp Max) Bản đồ thị khu vực Hồ Chí Minh (Dữ liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp Min) Bản đồ đô thị khu vực Hồ Chí Minh (Dữ liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp Median) Hình 12 Bản đồ thị khu vực Hồ Chí Minh liệu NDVI tổng hợp theo phương pháp khác Với phương pháp tổng hợp liệu Median khu vực thi Hồ Chí Minh gồm 1772 điểm đô thị Phương pháp tổng hợp liệu Max khu vực thi Hồ 54 Chí Minh gồm 1760 điểm đô thị Với phương pháp tổng hợp liệu Min khu vực thi Hồ Chí Minh gồm 1769 điểm đô thị phương pháp Mean 1775 Sự khác chủ yếu vùng ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh 3.4.2 Đánh giá độ xác đồ lớp phủ đô thị thu Phương pháp Dữ liệu SUM SUM SUM SUM DMSP – OLS BILINEAR BILINEAR BILINEAR BILINEAR EstISA BILINEAR BILINEAR BILINEAR BILINEAR MOD1Q1 NDVI MAXIMUM MEAN MEDIAN MINIMUM MOD44W Water body MAJORITY MAJORITY MAJORITY MAJORITY Overall Accuracy 97.46 98.47 97.71 98.22 F1 Score 0.9734 0.9842 0.9761 0.9815 World pop Bảng 3 Đánh giá độ xác đồ lớp phủ thị Để đánh giá độ xác đồ phân loại lớp phủ đô thị luận văn dùng số đánh giá tổng quát Overall accuracy F1 Score Trong phân tích thống kê, phân loại nhị phân…chỉ số F1 Score đại lượng đo lường để kiểm tra độ xác F1 Score tính trung bình điều hịa hai số độ xác (Precision) độ hồi tưởng (Recall) Độ xác cịn coi giá trị tiên đốn tích cực thể mối quan hệ phần có liên quan phần lấy Độ đo xác (Precision) xem thước đo tính xác hay chất lượng xác định số điểm lựa chọn tổng điểm Còn độ hồi tưởng (recall) thước đo hoàn chỉnh số lượng xác định số diểmđúng tổng điểm lựa chọn Chỉ số F1 Score độ xác tuyệt đối gần độ xác giảm Chỉ số đánh giá tổng quát (Overall accuracy) tính số điểm tổng điểm Ta thấy độ xác sử dụng phương pháp tổng hợp lấy giá trị trung bình cao số F1 Score 0.9842 độ xác tổng quan tới 98.47% 55 Để đánh giá ảnh hưởng phương pháp tổng hợp đến kết phân loại lớp phủ đô thị, cố định phương pháp tái lấy mẫu liệu dân số, ánh sáng ban đêm, bề mặt khơng thấm liệu chứa nước Cịn liệu NDVI tổng hợp bốn phương pháp Kết bảng 3.3 cho thấy phương pháp tái lấy mẫu có ảnh hưởng lớn tới phân loại lớp phủ đô thị Việt Nam Tùy thuộc vào loại liệu mà sử dụng phương pháp lấy mẫu phù hợp Đối với liệu rời rạc dân số dùng phương pháp tổng hợp tổng giá trị pixel (Sum), với liệu phân lớp liệu bề mặt nước sử dụng phương pháp luật đa số với liệu liên tục NDVI phương pháp lấy giá trị trung bình đạt độ xác cao Khi sử dụng phương pháp lấy mẫu cố định với bốn liệu dân số, ánh sáng ban đêm, bề mặt nước bề mặt khơng thấm Cịn sử dụng bốn phương pháp tổng hợp cho liệu NDVI kết cho thấy rõ với phương pháp Mean độ xác hẳn Điều cho thấy liệu NDVI có ảnh hưởng lớn tới phân lớp phủ thị, thể khu vực thị Việt Nam có lẫn nhiều khu vực sân gold hay xanh Nhờ có việc xác định ngưỡng NDVI phân loại lớp phủ đạt độ xác cao Trong tốn ảnh số thực vật NDVI có ảnh hưởng lớn tới độ xác đồ phân loại So với nghiên cứu trước sử dụng thuật toán GLCNMO mở rộng, liệu cách xác định đô thị tương tự [10] độ xác tăng lên đáng kể 3.5 Tổng kết Chương trình bày nội dung trình thu thập liệu đầu vào, tiền xử lý liệu, đánh giá phương pháp đánh giá ảnh hưởng phương pháp tới độ xác kết đồ lớp phủ đô thị thu 56 KẾT LUẬN Luận văn định hướng nghiên cứu phương pháp tổng hợp ảnh để đưa ảnh độ phân giải toán phân loại lớp phủ Việt Nam Luận văn sử dụng tập liệu viễn thám tải miễn phí áp dụng phương pháp xử lý liệu thuật toán GLCNMO mở rộng để xây dựng đồ phân loại lớp phủ đô thi Việt Nam Do thời gian kiến thức hạn chế nên luận văn tìm hiểu đánh giá phương pháp tổng hợp liệu, quy trình xử lý liệu phân loại đồ lớp phủ đô thị Đã đưa phương pháp tổng hợp liệu thích hợp cho liệu đầu vào Tuy nhiên chưa mở rộng áp dụng cho nhiều tốn phân loại khác Do hướng phát triển nghiên cứu nghiên cứu phương pháp tiền xử lý liệu đánh giá ảnh hưởng chúng trường hợp đa toán phân loại đa nguồn liệu 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Nguyễn Khắc Thời (2012), Giáo trình viễn thám, NXB Đại học nông nghiệp [2] Lương Mạnh Bá, Nguyễn Thanh Thủy (2010), Nhập môn xử lý ảnh [3] Nguyễn Thị Nguyệt (2009), Nội suy ảnh số ứng dụng, luận văn thạc sỹ, Đại học Thái Nguyên [4] Trần Thị Vân, Hoàng Thái Lan, Lê Văn Trung (2011), Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt đô thị tác động q trình thị hóa Thành phố Hồ Chí Minh phương pháp viễn thám, tạp chí khoa học trái đất Tài liệu tiếng Anh [1] Jonathanh Sachs (2001), Image Resampling, [1-12] [2] Uwe Ballhorn, (2007), Pre-Processing of Remote Sensing Data, Bogor Agricultural University (IPB) [3] Yusra, Y Al-Najjar, Dr Der Chen Soong, (2012), Comparison of Image Quality Assessment: PSNR, HVS, SSIM, UIQI [4] Rahul Rạ (2009), Analyzing the Effect of Different Aggregation Approaches on Remote Sensed Data, Abstract, trag (1-2,6-11) [5] ZUO Xiuling; LIU Zhaolil; LI Lina; WU Huisheng (2010), Evaluation of Spatial Aggregation Methods based on Satellite Classification Data [6] Studley, H and K T Weber, (2011), Comparison of Image Resampling Techniques for Satellite Imagery [7] Himadri Nath Moulick, Moumita Ghosh, (2013) , Digital Image Processing Techniques for Detection and Satelite Image Processing [8] Azz Makandar, Anita Patrot, (2015), Computation Pre-Processing Techniques for Image Restoration [9] Han Peng, Gong Jian-ya, Lizhi-lin, ChengLiang, (2008), Comparing the effects of Aggregation method for Remote Sensing Image [10]Phạm Tuấn Dũng, Mẫn Đức Chức, Nguyễn Thị Nhật Thanh, Bùi Quang Hung, Đoàn Minh Chung, (2016), Optimizing GLCNMO version method to detect Vietnam’s urban expansion ... tiền xử lý liệu Đề tài “ Nghiên cứu đánh giá phương pháp tổng hợp liệu cho tốn phân loại lớp phủ thị Việt Nam? ??, sở để tiền xử lý liệu, tạo liệu có độ phân giải phù hợp việc phân loại lớp phủ, xây... NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ *** VŨ THỊ HÒA NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DỮ LIỆU CHO BÀI TOÁN PHÂN LOẠI LỚP PHỦ ĐƠ THỊ TẠI VIỆT NAM Ngành: Cơng nghệ Thơng tin Chuyên ngành:... nghĩa ? ?đô thị? ?? khác nhà nghiên cứu quốc gia, viện nghiên cứu Để xây dựng đồ lớp phủ đô thị Việt Nam cần có định nghĩa lớp phủ đô thị rõ ràng Tại Việt Nam Hệ thống phân loại đô thị , thành lập vào