Phương pháp phân loại có kiểm định (supervised classification) là hình thức phân loại kết hợp giữa giải đoán tự động nhờ sự trợ giúp của máy tính, kết quả điều tra thực địa và trình độ của người giải đoán.
Phương pháp phân loại có kiểm định cho phép người giải đoán có thể thiết lập các loại thông tin cần thiết phù hợp với mục đích bài toán và vùng nghiên cứu cụ thể. Bên cạnh đó, người giải đoán có thể kết hợp sử dụng các tư liệu khác về vùng nghiên cứu để có thể có được thông tin chính xác nhất về các đối tượng cần giải đoán.
Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp phân loại có kiểm định là độ chính xác cao, mẫu phân loại có thể dùng trong thời gian dài, tốc độ tính toán nhanh.
Bên cạnh đó, phương pháp này cũng có nhược điểm là độ chính xác của kết quả phân loại phụ thuộc vào độ chính xác của mẫu phân loại cũng như trình độ của người giải đoán.
Các bước trong giải đoán tự động có kiểm định:
1. Chọn mẫu giải đoán (dữ liệu mẫu): mẫu giải đoán được chọn dựa trên tính chất phổ của đối tượng cần giải đoán, các dữ liệu bản đồ địa hình và bản đồ chuyên đề khác, dữ liệu điều tra thực địa;
2. Chọn thuật toán giải đoán tự động. Tiến hành giải đoán; 3. Đánh giá kết quả phân loại (lập ma trận sai số,....)
Các thuật toán cơ bản trong giải đoán ảnh tự động có kiểm định:
1. Thuật toán hình hộp (paralellepiped);
2. Thuật toán khoảng cách ngắn nhất (minimum distance); 3. Thuật toán xác suất cực đại (maximum likehood);
4. Thuật toán khoảng cách Mahalanobis
Chương II : TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN CÁC CHỈ TIÊU
II.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu
II.1.1 Vị trí địa lý :
Nằm ở vị trí 16017`55`` đến 16049`12`` vĩ độ Bắc và 106044`01`` đến 107014`15`` kinh độ Đông. Phía Bắc giáp với các huyện Gio Linh, Cam Lộ: Phía Nam giáp tỉnh Thừa Thiên Huế và Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào: Phía Đông giáp huyện Triệu Phong và Hải Lăng: Phía Tây giáp huyện Hướng Hóa . Đakrông có vị trí quan trọng không chỉ đối với tỉnh Quảng Trị mà còn với cả khu vục Bắc Trung Bộ, đây chính là cửa ngõ đi vào thị xã Đông Hà, vào Thừa Thiên Huế là khu vực cuối các tỉnh Cam Lộ, Triệu Phong, Gio Linh, Hải Lăng với huyện Hướng Hóa của tỉnh Quảng Trị là khu vực biên giới tiếp giáp với nước Lào .
II.1.2 Địa hình, địa chất :
Địa hình Đakrông cao về phía Đông – Đông Nam thấp về phía Tây - Tây Bắc. Cao nhất là đỉnh Kovalađút 1251m, thấp nhất là khu vực bãi bồi Ba Lòng 25m. Đồi núi tập trung ở phía Đông Nam của huyện.
Do chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố tự nhiên khác nhau nên đất đai ở Đakrông rất đa dạng và phong phú bao gồm bảy loại chính đó là: Đất màu tím trên đá sét, đất nâu vàng trên phù sa cổ, đất phù sa bồi, đất đỏ vàng trên đá phiến thạch sét, đất đỏ vàng trên đất mácmaxit và đất vàng nhạt trên đá cát. Nhóm đất có địa hình đồi chiếm hơn 95 diện tích phù hợp trông các loại cây công nghiệp có giá trị cao như cà phê, tiêu, cao su ... Ngoài ra có đât phù sa sông phù hợp trồng cây nông nghiệp như bắp đậu ....
II.1.3 Khí hậu thủy văn :
Đakrông có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa thể hiện rõ ở chế độ mưa và gió mùa. Khí hậu Đakrông chịu ảnh hưởng rõ rệt của bức xạ nội chí tuyến và đặc điểm địa lý mà trước hết là sự xuất hiện của dãy núi Trường Sơn, nằm trong khu vục chuyển tiếp của hai mùa khí hậu mùa nóng và mùa lạnh.
II.1.4 Sông ngòi :
Sông Đakrông bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn ở phía Nam và đông Nam huyện Đakrông có chiều dài 85 km. Sông Quảng Trị chảy qua Đakrông là hợp lưu của hai con sông Đakrông và sông Rào Quán. Thượng lưu gọi là sông Đakrông, hạ lưu gọi là sông Ba Lòng Trong hệ thống sông Đakrông có nhiều con suối tương đối lớn đổ ra như Paây, Scam, Ra Ngao, Ta Sam Ba Le, Rơlay vv….. Ngoài ra còn có nhiều con suối đỏ vào song Ba Lòng như Khe Làng An, Khe Vẽ,… Sông Đakrông có độ dài ngắn và dốc nên tốc độ chảy cao về mùa mưa lũ thưỡng xảy ra tình trạng lũ lụt lớn.
II.2 Lựa chọn các chỉ tiêu
II.2.1 Độ dốc địa hình
Các yếu tố thiên nhiên bao gồm điều kiện địa hình , địa chất, thủy văn, thổ nhưỡng và thảm thực vật tại vùng nghiên cứu có ảnh hưởng rất lớn tới việc mở một tuyến đường nên chúng có ảnh hưởng quan trọng tới việc lựa chọn các giải pháp mở đường.
Trong những yếu tố kể trên thì địa hình có ảnh hưởng quyết định tới việc vạch tuyến vì địa hình có ảnh hưởng lớn đến bình đồ và trắc dọc, trắc ngang tuyến, do đó ảnh hưởng nhiều tới việc di chuyển .
Cách tính độ dốc với đơn vị là % trong Arcgis : Chức năng của Slope là tính toán tỉ lệ tối đa của sự thay đổi giữa mỗi điểm với điểm lân cận (sự thay đổi về độ cao
tối đa so với khoảng cách từ 1 điểm tới 8 điểm lân cận) . các điểm đầu ra đều có giá trị độ dốc. Có thể tính độ dốc bằng phần trăm (percent ) hoặc Độ (Degree) như sau:
Hình 2.1 Cách tính độ dốc
Phân cấp đường theo kỹ thuật : có 3 loại địa hình
+ Địa hình đồng bằng là loại địa hình thuận tiện nhất cho việc di chuyển. Vùng đồng bằng độ dốc ngang địa hình < 10 %
+ Địa hình đồi, đồi thoải là địa hình có mức độ khó khăn trung bình đối với việc di chuyển, độ dốc 10 – 25%
+ Địa hình đồi cao với độ dốc 25 – 30% và núi với độ dốc > 30% là địa hình có nhiều vấn đề khó khăn trong việc di chuyển .
Địa hình cũng là một nhân tố tự nhiên ảnh hưởng đến xói mòn đất. Các yếu tố địa hình như độ dốc , chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi, lõm, thẳng, bậc thang …), mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất . Độ dốc của sườn là yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình xói mòn. Độ dốc làm tăng cường độ dòng chảy và do đó đẩy nhanh quá trình rửa trôi, xói mòn đất , gây nên xói mòn nặng hơn. Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần. Hiện tượng xói mòn làm đất mất ổn định và có thể dẫn đến hiện tượng sạt lở.
II.2.2 Địa chất
Sự phân loại đá rất đa dạng, tùy theo điều kiện khí hậu, thời tiết của từng vùng, miền mà trong cùng 2 loại đá ở các vùng có điều kiện khác nhau lại có tính chất khác nhau. Trong đề tài này, sử dụng cách phân chia thành 4 loại theo mức độ phù hợp để mở tuyến đường .
Loại 1 : Đá thuộc loại đá Macma : đá Granit, Bazan, Gabro, Andesit, Diorit, Sienit .. Các đá loại này thường rất cứng rắn và khó bị phá hủy hóa học , khó bị phá hủy bởi quá trình phong hóa . Đá Granit rất đặc chắc , cường độ chịu nén rất lớn 1200 – 2500 kg/cm2, khả năng chống phong hóa rất cao. Đá sienit cường độ chịu nén 1500 – 2000 kg/cm2. Điorit cường độ chịu nén lớn 2000 – 3500 kg/cm2 , loại đá này dai, chống va chạm tốt , chống phong hóa cao. Gabro cường độ chịu nén 2000 – 3500 kg/cm 2 , Bazan là 1000 – 5000kg/cm2 rất cứng, giòn, khả năng chống phong hóa cao. Andesit khả năng hút nước lớn , cường độ chịu nén 1200 – 2400 kg/cm2 .
Loại 2 : Đá vôi . Loại đá này rất rắn và ít bị biến đổi , cường độ chịu nén cao 1700 – 2600 kg/cm2 . Di chuyển trên nền địa chất này có sự ổn định cao hơn trên các nền địa chất khác .
Loại 3 : Đá thuộc loại đá trầm tích sông : cát kết, sỏi, cuội, đá vụn, đá cát, bột đá … Loại đá trầm tích này chặt và thường cứng . Trầm tích vụn thường là các hạt rời rạc, cứng và có tính phân lớp nên không được ổn định .
Loại 4 : Đá chủ yếu thuộc loại đá biến chất : đá phiến, phiến sét, phiến thạch mica … Loại đá biến chất này có cấu tạo dạng thớ, phiến và không ổn định . Các đá biến chất khu vực (do nhiệt động, áp suất, sự tham gia của các chất lỏng ) mức độ biến chất mạnh, biến đổi thành phần vật chất , kiến trúc gây mất ổn định và khó
kiểm soát . Đá Lamprophyr là nhóm các đá xâm nhập sâu vừa , phần lớn Lamprophyr bị biến đổi mạnh.
Hình thành từ sự biến tính của đá Macma do nhiều tác động của môi trường tự nhiên như : áp lực, áp suất cao và các chất hóa học, đá biến chất thường rắn chắc hơn đá trầm tích , nhưng do cấu tạo dạng phiến – tạo thành các lớp song song mà tính chất cơ học của nó kém đá macma.
Yêu cầu đối với nền đường : khắc phục địa hình thiên nhiên để tuyến đường đáp ứng được các điều kiện xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế ; làm cơ sở cho áo đường chịu tác dụng của cường độ chịu tải của đường . Để đảm bảo được những yêu cầu đó thì nền đường phải luôn ổn định toàn khối, phải đảm bảo cường độ ổn định và không hoặc hạn chế thấp nhất bị biến đổi, phá hoại của thiên nhiên .
II.2.3 Hiện trạng sử dụng đất
Đất chưa sử dụng : trảng cỏ thứ sinh với quần xã ưu thế là lau, lách, cỏ tranh, chè vè, cỏ lô, cỏ trấu, cỏ lào … Khi di chuyển qua địa hình này có lợi thế là dễ dàng, thuận tiện, di chuyển nhanh .
Đất rừng : rừng rậm cây lá rộng thường xanh nhiệt đới gió mùa, rừng thứ sinh (như bằng lăng, lim xẹt, ràng ràng, muồng đen …); rừng cao su, cà phê, cây gỗ lá rộng như bạch đàn, keo lá chàm, trầu ,…
Đất nông nghiệp : lúa, ngô, khoai, sắn, đậu đỗ, rau màu các loại… Khi di chuyển qua địa hình này tương đối khó do phải tránh các ruộng hoa . Đất trồng lúa là loại đất bùn hữu cơ, di chuyển gặp nhiều khó khăn.
II.2.4 Bề rộng của sông
Mức độ di chuyển khó hay dễ tùy thuộc vào độ rộng của sông. Sông hẹp thì di chuyển sẽ dễ dàng, ngược lại nếu lòng sông rộng sẽ gây khó khăn cho bộ đội.
II.2.5 Độ cao tuyệt đối
Vùng đồng bằng là vùng thích hợp nhất cho việc di chuyển của bộ đội . càng lên cao thì việc di chuyển càng khó. Quá trình hành quân còn có thể có các thiết bị cơ giới đi kèm, do đó khi mở tuyến qua các vùng núi cần chú ý tới công suất động cơ. Khi xe chạy trên những độ cao lớn do mật độ không khí càng lên cao càng giảm, đặc biệt là ở độ cao 2000m so với mực nước biển thì công suất động cơ oto giảm đi đáng kể. Lái xe qua đèo cao thường gây cảm giác ù tai, khó chịu cho lái xe và bộ đội trên xe. Ngoài ra sự thay đổi về độ cao địa hình thường kéo theo sự thay đổi vể nhiệt độ.
Chương III : THỰC NGHIỆM III.1 Quy trình mở tuyến hành quân
Dựa trên các phân tích ở trên, đề tài đưa ra quy trình mở tuyến đường hành quân qua khu vực huyện Dakrong như sau
Hình 3.1 Quy trình mở tuyến hành quân
III.2 Chuẩn bị dữ liệu
Dữ liệu huyện Dakrong được Export từ các lớp dữ liệu của tỉnh Quảng Trị gồm :
Stt Tên lớp Mô tả Định dạng
1 Dakrong_binhdo Thể hiện đường bình độ huyện Dakrong Polyline
2 Dakrong_diemdocao Điểm độ cao huyện Dakrong Point
3 Dakrong_htsd_dat Hiện trạng sử dụng đất. Thể hiện mục đích sử dụng đất trên địa bàn huyện.
Polygon 4 Dakrong_diachat Thể hiện địa chất khu vực nghiên cứu Polygon 5 Dakrong_song_1n Thể hiện các sông ngòi có chiều rộng nhỏ,
biểu diễn trên bản đồ dạng đường
Polyline 6 Dakrong_song_2n Thể hiện các sông suối có chiều rộng tương
đối lớn, biểu diễn trên bản đồ dạng vùng .
Polygon
7 Dakrong_ranhgioi Ranh giới huyện Dakrong Polygon
8 Dakrong_giaothong Giao thông huyện Dakrong Polyline
9 Point_Start Điểm bắt đầu Point
10 Point_Finish Điểm kết thúc Point
Dữ liệu được chuẩn hóa theo quy chuẩn chung. Sử dụng hệ tọa độ WGS 84 Zone 48N.
III.3 Mở tuyến
III.3.1 Bản đồ thành phần a) Độ dốc địa hình
Làm viêc với lớp Dakrong_dodoc . dựa vào bảng chỉ tiêu độ dốc (phần II.2.1) Độ dốc (%) Độ dốc (độ ) Chỉ tiêu đánh giá < 6 < 3.43 9 6 đến < 10 3.43 đến < 5.71 8 10 đến < 25 5.71 đến < 14.04 6 25 đến < 60 14.04 đến < 30.96 3 60 đến 80 30.96 đến < 38.66 2 > 80 > 38.66 1 Bảng 5 : chỉ tiêu độ dốc
Trước hết tạo TIN của khu vực Dakrong bằng các lớp Dakrong_ranhgioi , Dakrong_binhdo, Dakrong_diemdocao .
Hình 3.2 TIN khu vực Dakrong
Tạo DEM của Dakrong bằng cách convert từ TIN vừa tạo ở trên , sử dụng công cụ Convert / TIN to Raster.
Từ DEM thu được ta sử dụng tool Slope trong 3D Analyst để lập bản đồ độ dốc. Dựa vào bảng chỉ tiêu độ dốc ta phân chia độ dốc thành các khoảng bằng công cụ Reclassify trong 3D Analyst, được bản đồ độ dốc .
b) Địa chất
Bảng chỉ tiêu địa chất (phần II.2.2)
Loại đất Giá trị đánh giá
Loại 1 9
Loại 2 8
Loại 3 6
Loại 4 1
Bảng 6 : Chỉ tiêu địa chất
Lớp Dakrong_diachat bao gồm rất nhiều các đối tượng địa chất hỗn độn. Dựa vào tiêu chí đánh giá địa chất ta tiến hành gộp các đối tượng địa chất theo nhóm loại đất như trên. Sau đó tạo thêm trường giá trị và add giá trị đánh giá trong bản chỉ tiêu địa chất cho chúng.
Tạo raster hóa lớp bản đồ địa chất bằng công cụ Convert polygon to Raster của ETgeowizard theo trường giá trị .
Hình 3.5 Bản đồ địa chất Dakrong
c) Hiện trạng sử dụng đất
Cơ cấu sử dụng đất Giá trị đánh giá
Trảng cỏ, đất chưa sử dụng 9
Đất rừng 5
Đất nông nghiệp 4
Đất khu dân cư 3
Mặt nước 2
Sử dụng dữ liệu ảnh là ảnh vệ tinh Lansat 7 download tại trang web glovis.com gồm 7 kênh ảnh, chụp tháng 11/2010, độ phân giải 30m được nắn theo hệ tọa độ WGS 84, lưới chiếu UTM Zone 48N.
Phân loại ảnh
Lấy mẫu giải đoán :
Hình 3.6 Mẫu giải đoán các đối tượng khu vực Dakrong
Kết quả giải đoán
Sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định (Supervised Classification với thuật toán phân loại hàm xác suất cực đại ( Maximum Likelihood Classification )
Kết quả của quá trình giải đoán ảnh về hiện trạng sử dụng đất khu vực huyện Dakrong thuộc tỉnh Quảng Trị như trong hình :
Hình 3.7 Kết quả giải đoán đối tượng khu vực Dakrong
Sau khi giải đoán tiến hành so sánh với các nguồn tài liệu thu thập được về đặc điểm lớp phủ của khu vực nghiên cứu cho thấy phương pháp phân loại bằng thuật toán Maximum Likelihood Classification cho kết quả khá chính xác.
Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Ảnh ở dạng Raster được chuyển sang dạng Vecter theo từng lớp tương ứng với các loại đối tượng bằng phần mềm Arcgis . Các lớp dữ liệu này được tích hợp, chú giải theo các ký hiệu, màu sắc quy ước hiện hành.
Căn cứ vào bảng chỉ tiêu hiện trạng sử dụng đất, tiến hành phân loại các đối tượng trong lớp Dakrong_htsdd thành các nhóm và thêm trường giá trị đánh giá để cho điểm các nhóm. Sau đó Convert polygon to Raster,
Hình 3.8 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất Dakrong
d) Bề rộng của sông
Căn cứ vào bảng chỉ tiêu bề rộng sông khi mở tuyến (phần II.2.4)
Phân loại Bề rộng B (m) Giá trị đánh giá
Sông rất hẹp 40 6
Không phải sông 9
Sông vừa < 60 đến 200 1
Bảng 8 : Chỉ tiêu bề rộng sông
Lớp dữ liệu sử dụng là Dakrong_song1n , Dakrong_song2n , Dakrong_ranhgioi
+ Chuyển sông 1n sang dạng vùng (dùng tool convert polyline to polygon hoặc
chuyển sang dạng raster rồi chuyển từ raster sang polygon) . tạo 1 field giatri = 6