3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.5. QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM
VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG RỪNG
Trên cơ sở nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám để giải đoán ảnh vệ tinh và GIS xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động rừng tại KBTTN An Toàn, huyện An Lão, tỉnh Bình Định giai đoạn 1989 – 2014. Chúng tôi tổng kết các bước thực hiện để xây dựng Quy trình “Ứng dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS để giám sát biến động hiện trạng rừng” với các bước cụ thể qua sơ đồ được trình bày tại hình 3.31.
Hình 3.31. Sơ đồ Quy trình ứng dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS để
giám sát biến động hiện trạng rừng
Phân tích, giám sát biến động HTR giai đoạn A- B Tư liệu bản đồ, số liệu thống kê,… Ảnh thời điểm A Tiền xử lý ảnh: - Nắn ảnh hình học;
- Tăng cường chất lượng ảnh;
- Chọn vùng/cắt ảnh theo vùng nghiên cứu; - Chọn kênh nghiên cứu.
Giải đoán và chọn mẫu phân loại (Bộ mẫu chuẩn) Ảnh thời điểm B
Chuyển sang vector Bản đồ HTR thời điểm A Phân loại ảnh có kiểm định ảnh thời điểm A (theo xác suất cực đại MLC)
Bản đồ biến động HTR giai đoạn A- B Ảnh đã phân loại thời điểm A
Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại ảnh
Bảng và biểu đồ thống kê biến động diện tích các lớp HRT
Bản đồ HTR thời điểm B Ảnh đã phân loại thời điểm B Phân loại ảnh có kiểm định ảnh thời điểm B (theo xác suất cực đại MLC)
Qua sơ đồ trên, để thành lập bản đồ biến động diện tích sử dụng đất cần phải thực hiện các bước như sau:
Bước 1: Chọn tư liệu viễn thám và các dữ liệu (bản đồ, số liệu thống kê) có liên quan.
Thu thập các tài liệu ảnh viễn thám của các thời kỳ đánh giá biến động và các tài liệu bản đồ như bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ quy hoạch 3 loại rừng, bản đồ các công trình lâm sinh (trồng rừng, khai thức rừng, khoanh nuôi tái sinh rừng,…), bản đồ địa hình, số liệu thống kế đất đai, hiện trạng rừng của các thời kỳ,….
Bước 2: Tiền xử lý ảnh.
Thông thường độ chính xác của dữ liệu ảnh vệ tinh bị ảnh hưởng bởi 2 yếu tố chính: ảnh hưởng hình học và bức xạ. Do vậy trước khi đưa ảnh vào sử dụng cần phải hiệu chỉnh các ảnh hưởng này, quá trình này được gọi là tiền xử lý ảnh.
Vấn đề liên quan đến quá trình tiền xử lý ảnh được quan tâm bao gồm: Nắn ảnh, tăng cường chất lượng ảnh, chọn và cắt ảnh theo vùng nghiên cứu, chọn kênh nghiên cứu tạo thuận lợi cho việc giải đoán bằng mắt và thực hiện các bước tiếp theo.
Bước 3: Giải đoán ảnh và chọn mẫu phân loại (bộ mẫu chuẩn).
Xác định các LĐLR cần đánh giá, sau đó chọn các vùng mẫu trên ảnh tương ứng với từng LĐLR. Vùng mẫu được chọn có số lượng pixel đủ lớn, so với số lượng pixel của một LĐLR chiếm giữ, vị trí của vùng mẫu được chọn, có tập hợp các pixel chiếm giữ ở trung tâm, không nên bao gồm các pixel ở biên để có sự đồng nhất về đặc trưng phổ; đồng thời vị trí phân bố của các pixel được chọn làm vùng mẫu cũng cần có sự đồng nhất về đặc trưng phổ đối với các kênh phổ khác khi sử dụng để giải đoán phân loại.
Bước 4: Chọn phương pháp và thực hiện phân loại.
Phân loại ảnh là nhận biết các pixels có đặc điểm quang phổ tương tự như nhau và để quyết định các dạng che phủ khác nhau. Có nhiều phương pháp phân loại ảnh số khác nhau nhưng có 2 phương pháp phân loại ảnh thường hay được sử dụng để phân loại ảnh là phân loại có kiểm định (Suppervised Classification) và phân loại không có kiểm định (Unsuppervised Classitication). Đề tài dử dụng phương pháp phân loại có kiểm định (theo xác suất cực đại MLC).
Kết quả sau phân loại bằng phương pháp xử lí ảnh số là một bức tranh nhiều màu sắc về các đối tượng, sự phân bố của các đối tượng không hợp lí so với phân bố thực tế, kích thước của các đối tượng này quá nhỏ, chỉ có 1 hoặc 2 phần tử nằm riêng lẻ và phân bố rải rác xen kẽ với các đối tượng khác, hoặc màu sắc chưa được khoa học..., gây khó khăn cho người sử dụng. Vì thế, cần phải xử lí sau phân loại.
Bước 5: Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại.
Hệ số Kappa thường được sử dụng để đánh giá độ chính xác phân loại ảnh. Hệ số Kappa nằm trong phạm vi từ 0 đến 1 và biểu thị sự giảm theo tỷ lệ về sai số được thực hiện bằng một yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên. Mức độ chấp thuận của phân loại được đánh giá thông qua giá trị Kappa, được tính theo công thức:
Bước 6: Thiết lập bản đồ hiện trạng rừng cho từng thời điểm.
Sau khi kết quả sau phân loại được chấp thuận, ảnh sau phân loại được chuyển sang phần mềm chuyên dụng GIS (Mapinfo, Microstation) để hiệu chỉnh, biên tập lại và kết hợp với bản đồ nền để thành lập bản đồ hiện trạng rừng các thời kỳ.
Bước 7: Thiết lập bản đồ biến động hiện trạng rừng cho giai đoạn A-B.
Trên cơ sở 2 bản đồ hiện trạng rừng thời điểm A và thời điểm B tiến hành phân tích biến động LĐLR giữa hai thời điểm và xây dựng bản đồ biến động hiện trạng rừng thời kỳ A-B.
Bước 8: Phân tích biến động diện tích các LĐLR qua từng thời kỳ.
Qua chồng xếp bản đồ các thời kỳ để xác định biến động, chúng ta có được hệ thống các bảng và biểu đồ thống kê biến động diện tích các lớp hiện trạng rừng. Từ đó, thực hiện phân tích, giám sát biến động hiện trạng rừng các thời kỳ phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng, thống kê rừng và lập quy hoạch, kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng tại địa phương.