4. Yờu cầu của đề tài
1.3.3. Cỏc phương phỏp đỏnh giỏ biến động
Phỏt hiện biến động sử dụng đất, lớp phủ bề mặt là việc làm cần thiết trong việc hiện chỉnh bản đồ lớp phủ bề mặt và trợ giỳp cho việc theo dừi, quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn.
Sự biến động thụng thường được phỏt hiện trờn cơ sở so sỏnh tư liệu viễn thỏm đa thời gian hoặc giữa bản đồ cũ và bản đồ mới được hiện chỉnh theo tư liệu viễn thỏm.
Cỏc biến động cú thể được chia làm hai loại chớnh sau: biến động theo mựa và biến động hàng năm. Thụng thường hai loại biến động này pha trộn với nhau rất phức tạp trong khuụn khổ một bức ảnh, do vậy người giải đoỏn cần sử dụng cỏc tư liệu cựng thời gian, cựng mựa trong năm để cú thể phỏt hiện được cỏc biến động thực sự.
Cú rất nhiều cỏc phương phỏp nghiờn cứu biến động khỏc nhau, tuy nhiờn cú thể chia thành hai nhúm chớnh đú là: phương phỏp so sỏnh sau phõn loại (từ bản đồ về bản đồ); phương phỏp quang phổ (từ ảnh về ảnh). Việc sử dụng cỏch này hay cỏch khỏc phụ thuộc vào đối tượng biến động cần xỏc định, dữ liệu thu thập được, độ chớnh xỏc yờu cầu …
1.3.3.1 Tạo ảnh biến động từ ảnh gốc theo từng band phổ
Phương phỏp chung là so sỏnh cỏc giỏ trị độ sỏng của hỡnh ảnh (DN) của từng band giữa hai thời điểm chụp ảnh khỏc nhau, bằng cỏch tạo ảnh hiệu số của hai band đú:
DN(1,2) = DN(1) – DN(2)
Trong đú:
DN(1): Giỏ trị DN của pixel trong ảnh chụp ở thời gian (1) DN(2): Giỏ trị DN của pixel trong ảnh chụp ở thời gian (2)
DN(1,2): Giỏ trị DN của pixel ảnh biến động giữa hai thời gian (1) và (2). DN sẽ cú cỏc giỏ trị (-), (+), hoặc bằng 0.
+ Giỏ trị 0 là khụng cú biến động.
+ Giỏ trị (-), (+) là biến động theo hai hướng khỏc nhau. Vớ dụ đối với band Green (band 5 của MSS hay band 2 của TM) thỡ giỏ trị õm của DN(1,2) sẽ là biến động theo hướng tăng độ xanh, khi đú giỏ trị DN giảm đi. Cũn đối với cỏc band khỏc, như band 4 của MSS hay band 1 của TM thỡ giỏ trị õm thể hiện nước biến đổi theo xu thế trong hơn, sạch hơn. Đối với đất, đỏ thỡ khi DN(1,2) dương nghĩa là đất, đỏ khụ hơn hoặc nhiều cỏt hơn cũn ngược lại khi DN(1,2) õm thể hiện trong thực tế nước nụng hơn và bẩn hơn…
1.3.3.2. Phõn loại dữ liệu đa thời gian
Tạo tổ hợp ảnh đa thời gian và phõn loại chỳng, khi đú những lớp biến động sẽ cú khỏc biệt phổ so với cỏc lớp khụng biến động.
Hỡnh 1.1. Phương phỏp phõn loại dữ liệu đa thời gian
Trước khi phõn loại ảnh người ta ghộp (chồng phủ) hai ảnh cú N kờnh phổ để tạo nờn một ảnh đa thời gian cú 2N kờnh phổ. Kết quả phõn loại ảnh chồng phủ gồm 2N kờnh là một tập hợp bao gồm cỏc lớp thay đổi và cỏc lớp khụng thay đổi. Ảnh 1 Ảnh 2 Ảnh đa thời gian Phõn loại Đỏnh giỏ biến động xxvi
Độ chớnh xỏc của phương phỏp này phụ thuộc vào việc lấy mẫu để phõn loại ảnh, sự thay đổi theo cỏc mựa trong năm và ảnh hưởng của khớ quyển.
1.3.3.3 Tạo ảnh biến động từ ảnh của hai thời điểm khỏc nhau
Ảnh kết quả là vựng cú sự thay đổi về phổ nhiều, sẽ là vựng cú khả năng biến động cũn vựng mà kết quả của phộp trừ ảnh ớt hoặc bằng 0 là vựng khụng cú biến động.
Hỡnh 1.2. Phương phỏp đỏnh giỏ biến động tạo thay đổi phổ
Từ hai ảnh viễn thỏm ban đầu với việc sử dụng cỏc kỹ thuật khỏc nhau sẽ tạo nờn một hay nhiều kờnh ảnh mới cú sự thay đổi phổ. Sự khỏc biệt phổ giữa cỏc pixel cú thể được tớnh cho từng pixel hoặc tớnh trờn toàn cảnh cựng với tớnh trờn từng pixel. Phương phỏp này chỉ rừ những khu vực biến động và khụng biến động cũng như mức độ biến động.
1.3.3.4. Đỏnh giỏ biến động bằng tỷ số ảnh
Nơi cú giỏ trị tỷ số ảnh gần bằng hoặc bằng 1 là nơi khụng biến động. Nơi biến động sẽ cú giỏ trị nhỏ hơn hoặc lớn hơn 1.
1.3.3.5. Tạo ảnh biến động từ ảnh chỉ số thực vật
Chỉ số thực vật được dựng rất rộng rói để xỏc định mật độ phõn bố của thảm thực vật, đỏnh giỏ trạng thỏi sinh trưởng và phỏt triển của cõy trồng, làm cơ sở số liệu dự bỏo sõu bệnh, hạn hỏn, diện tớch và năng suất, sản lượng cõy trồng…
Từ nhiều band phổ ảnh chỉ số thực vật của từng thời điểm sẽ được tạo nờn theo phương phỏp NDVI.
Cụng thức tớnh:
NDVI = (NIR + Red)(NIR – Red) Trong đú:
NDVI: Chỉ số thực vật
NIR: Giỏ trị phản xạ phổ trong vựng cận hồng ngoại Ảnh 1 Ảnh 2 Tạo thay đổi phổ Phõn loại Đỏnh giỏ biến động xxvii
Red: Giỏ trị phản xạ phổ trong vựng ỏnh sỏng đỏ
Tạo ảnh hiệu số từ hai ảnh NDVI sẽ cho cỏc giỏ trị biến động hoặc khụng biến động về chỉ số thực vật. Đú là biến động về sinh khối của lỏ, biến động về diện tớch. Vớ dụ:
Hỡnh 1.3. Chỉ số thực vật qua hai mựa khỏc nhau trong năm
Qua vớ dụ ta thấy giữa cỏc mựa khỏc nhau thỡ chỉ số thực vật cũng khỏc nhau. Vào mựa xuõn khi lỏ cõy xanh tốt thỡ chỉ số NDVI xỏc định được là 0,72; vào mựa thu khi lỏ cõy chuyển sang màu vàng đỏ thỡ chỉ số NDVI xỏc định được là 0,14. Điều này chứng tỏ giữa cỏc mựa cú sự biến động về chất lượng lỏ..
1.3.3.6. Tạo ảnh biến động từ ảnh đó phõn loại
Để ỏp dụng được phương phỏp này, để cú kết quả chớnh xỏc và tiện so sỏnh việc phõn loại phải được thực hiện theo nguyờn tắc hai cựng: cựng hệ thống phõn loại và cựng phương phỏp phõn loại. Nguyờn tắc đỏnh giỏ sự biến động của hai ảnh đó phõn loại là dựa vào ma trận biến động (ma trận hai chiều). Vớ dụ như bảng sau:
Bảng 1.3. Bảng biến động giữa hai thời gian a và b
ảnh thời gian a
L1 L2 L3 L4 L5
L1 L11 L21 L31 L41 L51
L2 L12 L22 L32 L42 L52
L3 L13 L23 L33 L43 L53
L4 L14 L24 L34 L44 L54
L5 L15 L25 L35 L45 L55
ảnh thời gian b
Trờn ma trận, theo cột và theo hàng là tờn cỏc đơn vị đó được phõn loại theo hai thời điểm a và b. Theo đường chộo là cỏc đơn vị khụng cú sự biến động (được tụ màu đỏnh dấu), cũn lại là những biến động chi tiết của từng đơn vị (được khoanh trũn). Vớ dụ L23 là đơn vị L2 của thời điểm a biến thành đơn vị L3 của thời điểm b.
1.3.3.7. Phương phỏp phõn tớch Vector
Là phương phỏp nghiờn cứu hướng biến động của cỏc vector thụng tin của từng pixcel trờn ảnh. Cú thể ỏp dụng phương phỏp để nghiờn cứu xu thế biến động của nhiều yếu tố tự nhiờn, mụi trường như rừng, nước và đất.
1.3.2.8. Nghiờn cứu biến động sau phõn loại
Là phương phỏp thụng dụng nhất được ỏp dụng để nghiờn cứu biến động. Bản chất của nú là so sỏnh sự biến động của kết quả phõn loại ảnh.
Để ỏp dụng phương phỏp này cần lựa chọn hai tư liệu ảnh ở hai thời điểm khỏc nhau của cựng một khu vực nghiờn cứu. Độ chớnh xỏc phụ thuộc vào độ chớnh xỏc của từng phương phỏp phõn loại do phải tiến hành phõn loại độc lập cỏc ảnh viễn thỏm.
Hỡnh 1.4. Phương phỏp đỏnh giỏ biến động sau phõn
Ảnh 1 Ảnh 2 Phõn loại Phõn loại Đỏnh giỏ biến động xxix
loại