3. 2 Phân tích ảnh SPOT5, VNREDSat-1 và hướng nghiên cứu
Ảnh VNREDSat-1 và SPOT5 cũng có một số đặc điểm tương đồng với nhau.
Trước hết đó là công nghệ chế tạo vệ tinh đều là của Pháp, độ phân giải phổ của ảnh cũng tương đồng nhau, độ phân giải không gian cũng vậy. Tuy nhiên, hai loại ảnh này vẫn có sự khác biệt nhất định về kích thước vệ tinh, đổ phủ dải ảnh chụp cũng như
có trọng lượng 120kg. Bảng 3.1 cho biết giải phổ và độ phân giải không gian của ảnh SPOT5.
Bảng 3.1 Giải phổvà độ phân giải không gian của SPOT5
Kênh ảnh Bước sóng (micrometers) Độ phân giải (meters) Panchromatic 0,48 – 0,71 2,5 Band 1 (GREEN) 0,50 – 0,59 10 Band 2 (RED) 0,61 – 0,68 10 Band 3 (NIR) 0,78 – 0,89 10 Band 4 (SWIR) 1,58 – 1,75 20
Chúng ta có thể lập bảng đối chiếu các đặc điểm cơ bản của ảnh SPOT5 và VNREDSat-1 như sau (xem Bảng 3.2):
Bảng 3.2 Bảng đối chiếu các đặc điểm cơ bản của SPOT5 và VNREDSat-1
Các đặc điểm SPOT5 VNREDSat-1
Số kênh đa phổ 4 4
Dải phổảnh đa phổ 0.50 - 1.75m 0.45 - 0.89m
Kiểu dữ liệu 8 bits 16 bits
Độ phân giải không gian Kênh 1, 2, 3 (10m) Kênh 4 (20m)
Kênh 1, 2, 3, 4 (10 m)
Độ cao so với mặt nước biển 822 km 680 km
Tổng trọng lượng 3.000 kg 120 kg
Kích thước vệ tinh 3.1×3.1 × 5.7 m 0.6 × 0.57 × 0.5 m
Đối chiếu Bảng 2.2 và Bảng 3.1 chúng ta thấy ảnh SPOT5 và VNREDSat-1 đều
có độ phân giải phổ giống nhau (cùng 4 kênh ảnh). Tuy nhiên dải phổ của ảnh đa phổ
SPOT5 (0.50 - 1.75m) phủ rộng hơn dải phổ của ảnh đa phổ VNREDSat-1 (0.45 - 0.89m). Ngoài ra, nước hấp thụ mạnh tại dải phổ hồng ngoại và cận hồng ngoại. Trong khi Kênh 4 (NIR) của VNREDSat-1 đã nằm trong dải phổ cận hồng ngoại, điều này có nghĩa rằng tại giải phổ này đã có thể trích xuất được thông tin nước và kết quả
thực nghiệm kiểm tra đường giá trị theo Hình 4.2 ta thấy thông tin nước đã tách biệt so với các đối tượng khác. Trong khi đó, Kênh 3(NIR) của SPOT5 thì thông tin nước vẫn
chưa có sự phân biệt rõ với các đối tượng khác và phải sử dụng thêm Kênh 4 (SWIR) trong dải phổ hồng ngoại mới có thể trích xuất được thông tin nước. Mặt khác, qua
việc quan sát biểu đồ của SPOT5 (Hình 3.1) và biểu đồ của VNREDSat-1 (Hình 4.2) chúng ta thấy rằng giá trị tại kênh ảnh sử dụng để tách đối tượng nước với đối tượng khác của VNREDSat-1 rất rõ hay nói cách khác là khoảng cách giữa thông tin nước với các thông tin khác rất xa nhau, còn trên ảnh SPOT5 thì các giá trị của thông tin
nước với các đối tượng khác lại gần nhau hơn. Điều này chứng tỏ rằng việc trích xuất thông tin nước trên SPOT5 dễ bị lẫn với các thông tin khác hơn là trích xuất thông tin
nước từảnh VNREDSat-1. Từ nhận định này, kết hợp với kiểm chứng bằng trực quan trên biểu đồ đường giá trị tại các kênh ảnh của SPOT5 và VNREDSat-1 chúng ta có thể khẳng định rằng, nếu chỉ xét về phân tích giá trị tại các kênh phổ thì việc trích xuất
thông tin nước đối với ảnh VNREDSat-1 là hiệu quả hơn SPOT5 và đây chính là vấn
đề then chốt để lựa chọn trích xuất thông tin nước bằng phương pháp này sẽ mang lại
độ tin cậy cao. Quả thực, qua kết quả thực nghiệm cho thấy việc trích xuất thông tin
nước trên ảnh VNREDSat-1 bằng thuật toán này đã cho kết quả rất đáng tin cậy.
Ngoài ra, các phương pháp trích xuất thông tin nước khác cơ bản sử dụng
phương pháp phân tích đặc điểm giá trị tại các kênh phổ dựa trên phân tích giá trị phản xạ của nó. Phương pháp này sẽ phức tạp hơn nhưng kết quả trích xuất thông tin nước cũng không có sự đặc biệt nổi trội. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm của nó, tuy nhiên độ tin cậy kiểm chứng trên hình ảnh hoặc số liệu kết luận của bài báo đưa ra
cũng có sự sai số nhất định. Chính vì lẽđó, tôi đã chọn phương pháp mà Cao Kai đã thực hiện trên ảnh SPOT5 để nghiên cứu, điều chỉnh cho phù hợp và đã thực hiện việc trích xuất thông tin nước trên ảnh VNREDSat-1 đạt được độ tin cậy cao, ứng dụng
được vào thực tế.
Tuy rằng, phương pháp giống nhau nhưng do đặc điểm phổ, kiểu dữ liệu mô tả ảnh, độ phân giải không gian, độ tương phản khác nhau mà các ngưỡng được thiết lập
để phân biệt các đối tượng trên hai ảnh SPOT5 và VNREDSat-1 là khác nhau. Bên cạnh đó, số lượng các đối tượng trên ảnh và các đối tượng cũng được phân biệt khác nhau phù hợp với thực tế của từng cảnh ảnh ở từng vị trí địa lý khác nhau.
Chương 4. THUẬT TOÁN TRÍCH XUẤT THÔNG TIN NƯỚC CHO ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1
4.1 Tổng quan quá trình trích xuất thông tin nước
Thuật toán trích xuất thông tin nước trên ảnh vệ tinh VNREDSat-1 sử dụng cây quyết định (Decision Tree) dựa trên ý tưởng của Cao Kai (2006) trong bài báo nghiên cứu tựđộng trích xuất thông tin nước trên ảnh SPOT5 khu vực thành phố.
Nhìn chung, ảnh VNREDSat-1 cũng có những đặc điểm tương đồng với ảnh SPOT5. Qua quá trình phân tích đặc điểm phổ và thực nghiệm cho thấy việc áp dụng thuật toán này rất hiệu quảđối với ảnh VNREDSat-1. Các phương pháp giải đoán ảnh
được phân thành ba nhóm chính gồm: trích xuất đặc trưng, phân lớp có giám sát và
không giám sát và phương pháp hỗn hợp. Ảnh VNREDSat-1 được áp dụng phương
pháp trích xuất đặc trưng. Các đặc trưng được sử dụng để trích xuất thông tin nước trên ảnh VNREDSat-1 gồm:
- Đặc trưng phổ
- Đặc trưng không gian (hình dạng, cấu trúc, kích thước)
Sơ đồ tổng quan các bước thực hiện bài toán