Do mỗi ảnh chỉ thể hiện trạng thái thực vật tại thời điểm chụp, mục tiêu của đề tài theo dõi tiến độ xuống giống trong hai năm 2009 và 2010 do vậy các ảnh sẽ được liên kết với nhau thành một ảnh duy nhất nên chuỗi ảnh chỉ số thực vật đa thời gian được tạo ra nó gồm nhiều band mà mỗi band tương ứng với một ảnh NDVI tại một thời điểm nhất định trong năm. Mỗi ảnh NDVI thể hiện trạng thái phát triển thực vật tại một thời điểm nhất định (thời điểm chụp) được trình bày ở hình 34. Để thấy được sự thay đổi của thảm thực vật này các ảnh NDVI chụp trong một khoảng thời gian liên tiếp phải được liên kết với nhau vì vậy chuỗi ảnh đa thời gian được tạo ra.
Hình 34: Ảnh chỉ số thực vật NDVI
(Nguồn : Nasa, 2010)
Qua so sánh kết quả, các loại ảnh MODIS MOD09A1, MOD09Q1, MOD13A1, MOD13Q1 được xử lý sang ảnh NDVI (hình 35a; hình 35b; hình 36a; hình 36b), so
Tên ảnh NDVI Cửa sổ Image Cửa sổ Zoom Cửa sổ Scroll
tương đối giống nhau giữa các ảnh có cùng độ phân giải không gian (ảnh MOD09A1 và MOD13A1 giống nhau, ảnh MOD09Q1 và MOD13Q1 giống nhau), tuy nhiên do độ phân giải về không gian và thời gian chụp thụ động nên các thông số NDVI cũng khác nhau. Đây là chỉ số quan trọng tác động trực tiếp đến kết quả giải đoán, vì chỉ sử dụng các giá trị NDVI để xử lý kết quả.
Hình 35a: Ảnh NDVI – MOD09A1 (Band 1 – chụp ngày 13/9/2009)
Hình 35b: Ảnh NDVI – MOD09Q1 (Band 1 – chụp ngày 13/9/2009)
Hình 36a: Ảnh NDVI – MOD13A1 (Band 1 – chụp ngày 13/9/2009)
Hình 36b: Ảnh NDVI – MOD13Q1 (Band 1 – chụp ngày 13/9/2009)
Tạo chuỗi ảnh chỉ số thực vật đa thời gian
Để tạo loạt ảnh đa thời gian thì các ảnh NDVI được ghép vào phải đồng nhất về số lượng pixel và tọa độ. Tất cả cách thực hiện được trình bày trong các hình 37; hình 38.
1. Mở tất cả các file ảnh NDVI của từng loại ảnh MODIS bằng cách Menu file/image/chọn tất cả các ảnh
2. Chọn file/save file as/ ENVI Standard.
3. Import file/chọn tất cả các ảnh làm chuổi ảnh/OK. Chuyển sang bước 4 (Reorder Files)
Hình 37: Chuỗi ảnh NDVI đa thời gian
Tên ảnh NDVI Các ảnh NDVI Các ảnh NDVI được chọn làm chuỗi ảnh
4. Chọn Reorder Files sau đó sắp xếp thứ tự ảnh theo thời gian của 04 loại ảnh MOD09A1, MOD09Q1,
MOD13A1, MOD13Q1 từ tháng 9/2009 đến tháng 12/2010.
5. Phần Output Result to chọn File, chọn đường dẩn lưu chuỗi ảnh và kết thúc bằng OK.
Hình 38: Các bước tạo ảnh NDVI bằng phầm mềm ENVI
Sau khi ảnh được tạo, mỗi band tương ứng với một ảnh NDVI được chụp ở một thời điểm nhất định. Đối với ảnh được nghiên cứu ở đây là năm 2010, tuy nhiên trong theo dõi cơ cấu mùa vụ thì chuỗi ảnh nghiên cứu phải bắt đầu từ khoảng đầu tháng 9 năm 2009 để thấy được sự thay đổi liên tục của giá trị NDVI gồm các ảnh sau : - MOD09A1và MOD09Q1 theo dõi tất cả 60 ảnh, trong đó năm 2009 là 14 ảnh (từ ảnh 1 đến ảnh 14), năm 2010 là 46 ảnh (từ ảnh 15 đến ảnh 60).
- MOD13A1, MOD13Q1 theo dõi tất cả 30 ảnh, trong đó năm 2009 là 7 ảnh (từ ảnh 1 đến ảnh 7), năm 2010 là 23 ảnh (từ ảnh 8 đến ảnh 30). Các ảnh NDVI chưa được sắp xếp Các ảnh NDVI đã được sắp xếp
Các band trong chuổi ảnh thể hiện trong bảng 10 :
Bảng 10: Số lượng ảnh trong một chuỗi ảnh STT Tên ảnh Tổng số ảnh
trong chuổi ảnh theo dõi Số ảnh trong chuổi ảnh (năm 2009) Số ảnh trong chuổi ảnh (năm 2010) 1 MOD09A1 60 ảnh 14ảnh 46ảnh 2 MOD09Q1 60ảnh 14ảnh 46ảnh 3 MOD13A1 30ảnh 7ảnh 23ảnh 4 MOD13Q1 30ảnh 7ảnh 23ảnh
Các chuỗi ảnh được tạo ra có kết quả trình bày ở hình 39 :
Hình 39: Chuỗi ảnh NDVI đa thời gian
Cửa sổ Image Cửa số Croll Cửa sổ Zoom Tên các band trong chuỗi ảnh NDVI
Có nhiều cách hiển thị ảnh bằng cách tổ hợp các band ảnh khác nhau. Mỗi cách tổ hợp sẽ hiển thị màu sắc khác nhau. Ví dụ ảnh MOD13Q1 ở hình 40 được tổ hơp màu RGB theo thứ tự các ảnh 4, 8, 11 (trong đó ảnh 4, 8, 11 tương ứng với các ảnh chụp ngày (26/11/2009, 01/01/2010, 18/02/2010). Chính nhờ vào cách hiển thị này nó sẽ giúp ta nhận diện sự khác biệt về màu sắc từ đó hổ trợ cho việc khoanh vùng đại diện trong phân loại có kiểm soát.
Hình 40: Ảnh tổ hợp RGB theo thứ tự band 4, 8, 11
Tăng cường chất lượng ảnh
Mục đích: Giúp nâng cao chất lượng thông tin, hỗ trợ cho tiến trình giải đoán nhanh và hiệu quả hơn.
Do sai số phát sinh trong quá trình truyền đạt dữ liệu hoặc bị gián đoạn tạm thời, một số pixel trên ảnh có giá trị độ sáng lớn hay nhỏ hơn rất nhiều so với các pixel xung quanh gây ra hiện tượng lốm đốm hay sáng tối trên ảnh làm ảnh hưởng đến việc tách thông tin từ ảnh viễn thám. Để ảnh được mịn hơn và giảm sai sót trong phân loại trước khi giải đoán, ta tiến hành lọc ảnh bằng phương pháp Median. Toán tử lọc này thường sử dụng trên từng kênh đơn và giá trị của từng pixel trên ảnh mới (trung tâm cửa sổ lọc) được tính từ những giá trị trung bình độ sáng lân cận
Cửa sổ Zoom Cửa số Croll Cửa sổ Image Tên các band trong chuỗi ảnh NDVI Các band trong tổ hợp màu
của ảnh góc. Sau đó, cửa sổ dịch chuyển đi theo hàng hay cột (của ảnh gốc) 1 pixel để tính toán và thay thế giá trị của pixel trung tâm, quá trình này tiếp tục cho đến khi toàn bộ ảnh gốc được lọc để tạo thành ảnh mới. Các ảnh NDVI của 04 loại ảnh trước và sau khi lọc được trình bày trong hình 41.
Ảnh NDVI – MOD09A1 (14/9/2009) trước khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD09A1 (14/9/2009) sau khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD09Q1 (14/9/2009)
trước khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD09Q1 (14/9/2009) sau khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD13A1 (14/9/2009) trước khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD13A1 (14/9/2009) sau khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD13Q1 (14/9/2009) trước khi lọc nhiễu
Ảnh NDVI – MOD13Q1 (14/9/2009) sau khi lọc nhiễu
Hình 41: Các ảnh MODIS trước và sau khi lọc nhiễu
Các loại ảnh MODIS MOD09A1, MOD09Q1, MOD13A1, MOD13Q1 áp dụng phương pháp khi lọc nhiễu đều như nhau, và các ảnh sau khi lọc nhiễu chất lượng ảnh đều được tăng cường, ảnh mịn hơn.
Ngoài việc lọc nhiễu trên ảnh thì tăng cường độ tương phản cũng là một công việc cần được quan tâm, đây là thao tác làm nổi bật các đối tượng trên ảnh giúp cho người giải đoán dễ đọc, dễ nhận biết nội dung trên ảnh so với ảnh gốc. Phương pháp
kéo dãn tương phản tuyến tính trên biểu đồ Histogram đã được sử dụng, với phương pháp này sẽ làm thay đổi giá trị NDVI rất lớn vì vậy trong quá trình thực hiện cần có sự phân tích về khoảng giá trị nào cần kéo dãn. Vậy, các ảnh trước khi kéo dãn tương phản tuyến tính là các ảnh ở hình 31, còn ảnh sau khi kéo dãn là hình 42.
Hình 42a: Ảnh MODIS MOD09A1 sau khi kéo giãn
Hình 42c: Ảnh MODIS MOD13A1 sau khi kéo giãn
Bằng phương pháp kéo dãn tương phản tuyến tính trên biểu đồ Histogram, ta thấy ảnh sau khi kéo dãn sẽ sáng hơn rất nhiều so với trước khi kéo dãn.
So sánh kết quả của 4 loại ảnh (MOD09A1, MOD09Q1, MOD13A1, MOD13Q1) sau khi kéo dãn được trình bày ở bảng 10.
Bảng 11 : Khoảng giá trị NDVI trước và sau khi kéo dãn
STT Tên ảnh Khoảng giá trị NDVI trước khi
kéo dãn tương phản tuyến tính
Khoảng giá trị NDVI sau khi
kéo dãn tương phản tuyến tính
1 MOD09A1 -0.025 – 0.560 0.197 – 0.497
2 MOD09Q1 -0.202 – 0.774 0.137 – 0.541
3 MOD13A1 -0.012 – 0.772 0.256 – 0.528
4 MOD13Q1 –0.012 – 0.792 0.303 – 0.510
Bảng khoảng giá trị NDVI trước và sau khi kéo dãn cho thấy 4 loại ảnh (MOD09A1, MOD09Q1, MOD13A1, MOD13Q1) sau khi kéo dãn có độ sáng cao nhất trong các khoảng NDVI khác nhau.