Thuật toỏn phõn tớch vector thay đổi phổ

Một phần của tài liệu Bài giảng Ứng dụng viễn thám trong quản lý đất đai (Trang 115 - 120)

Kờnh y Kờnh x 1 2 Kờnh x Thời điểm2 Kờnh y Kờnh x Thời điểm1 Thời điểm2 Ngưỡng Khụng thay đổi hoặc thay đổi nhỏ a. Kờnh y Kờnh x Thời điểm1 Thời điểm2 Thay đổi b. Kờnh y Thời điểm1 Thay đổi c.

108

Việc phõn tớch vộc tơ thay đổi được ghi lại thành hai tệp dữ liệu: một tệp chứa cỏc mó của khu vực, một tệp chứa độ lớn của cỏc vộc tơ thay đổi phổ. Thụng tin về sự thay đổi được tạo ra từ hai tệp dữ liệu đú và được thể hiện bằng màu sắc của cỏc pixel tương ứng với cỏc mó quy định. Trờn ảnh đa phổ thay đổi này sẽ kết hợp cả hướng và giỏ trị của vộc tơ thay đổi phổ. Sự thay đổi cú xảy ra

hay khụng được quyết định bởi vộc tơ thay đổi phổcú vượt ra khỏi ngưỡng quy

định hay khụng. Giỏ trị ngưỡng được xỏc định từ kết quả thực nghiệm dựa vào cỏc mẫu biến động và khụng biến động

Trờn hỡnh 5.36 thể hiện thuật toỏn phõn tớch thay đổi phổ.Trường hợp a, khụng xảy ra biến động hoặc biến động nhỏ vỡ vộc tơ thay đổi phổ khụng vượt khỏi giỏ trị ngưỡng, trường hợp b, c cú xảy ra biến động và hướng của vộc tơ thay đổi phổ thể hiện tớnh chất của biến động trong trường hợp b khỏc trường hợp c, vớ dụ ở trường hợp b cú thể xảy ra sự biến mất của thực vật, cũn trong

trường hợp c chỉ là sự khỏc biệt giai đoạn tăng trưởng của cõy trồng.

Sau đú lớp thụng tin thể hiện sự thay đổi hay khụng thay đổi sẽ được đặt lờn trờn tấm ảnh để thành lập bản đồ biến động.

Phương phỏp phõn tớch vộc tơ thay đổi phổ được ứng dụng hiệu quả trong nghiờn cứu biến động rừng nhất là biến động hệ sinh thỏi rừng ngập mặn nhưng nhược điểm của phương phỏp này là khú xỏc định ngưỡng của sự biến động.

3.4.2.4 Nghiờn cứu biến động bằng phương phỏp số học.

Đõy là phương phỏp đơn giản để xỏc định mức độ biến động giữa hai thời

điểm bằng cỏch sử dụng tỉ số giữa cỏc ảnh trờn cựng một kờnh hoặc sự khỏc nhau trờn cựng một kờnh của cỏc thời điểm chụp ảnh.

Trước tiờn cỏc ảnh được nắn về cựng một hệ tọa độ. Sau đú dựng cỏc biến

đổi số học để tạo ra cỏc ảnh thay đổi. Phộp trừ và phộp chia số học được sử dụng trong trường hợp này.

Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phộp trừ số học thỡ khi đú giỏ trị độ xỏm của cỏc pixel trờn ảnh thay đổi là một dóy số õm và dương. Cỏc kết quả õm và

109

dương biểu thị mức độ biến đổi của cỏc vựng, cũn giỏ trị 0 thể hiện sự khụng

thay đổi. Với giỏ trị độ xỏm từ 0 đến 255 thỡ giỏ trị pixel thay đổi trong khoảng từ -255 đến +255. Thụng thường để trỏnh kết quả mang giỏ trịõm người ta cộng thờm một hằng sốkhụng đổi.

Cụng thức toỏn học để biểu diễn là:

Dijk = BVijk (1) - BVijk (2) + c Trong đú:

Dijk: giỏ trị độ xỏm của pixel thay đổi

BVijk (1): giỏ trịđộ xỏm của ảnh thời điểm 1 BVijk (2): giỏ trịđộ xỏm của ảnh thời điểm 2 c: là hằng số (c = 127)

i: chỉ số dũng; j: chỉ số cột

k: Kờnh ảnh (vớ dụ kờnh 4 trờn ảnh Landsat TM)

Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cỏch tổ hợp giỏ trị độ xỏm theo luật phõn bố

chuẩn Gauss. Vị trớ nào cú pixel khụng thay đổi, độ xỏm biểu diễn xung quanh giỏ trị trung bỡnh, vị trớ cú pixel thay đổi được biểu diễn ở phần biờn của đường phõn bố.

Cũng tương tự như vậy, nếu ảnh thay đổi được tạo ra từ phộp chia số học thỡ giỏ trị của cỏc pixel trờn ảnh là một tỷ số chứng tỏ ở đú cú sự thay đổi, nếu bằng 1 thỡ khụng cú sựthay đổi.

Giỏ trị giới hạn trờn ảnh thay đổi (tạo ra bởi phộp trừ số học) và ảnh tỷ số

kờnh sẽ quyết định ngưỡng giữa ranh giới sự thay đổi - khụng thay đổi, và được biểu thị bằng biểu đồđộ xỏm của ảnh thay đổi.

Thụng thường độ lệch chuẩn sẽ được lựa chọn và kiểm tra theo kinh nghiệm, nhưng ngược lại, người ta thường sử dụng phương phỏp thử nghiệm nhiều hơn phương phỏp kinh nghiệm. Giỏ trị ngưỡng của sự thay đổi sẽ được

110

Vỡ vậy để xỏc định được ta cần phải hiểu rừ về khu vực nghiờn cứu, thậm chớ phải lựa chọn một số vựng biến động và ghi lại để hiển thị trờn vựng nghiờn cứu mà người lựa chọn biết rừ. Tuy nhiờn kỹ thuật này cú thể kết hợp với cỏc kỹ

thuật khỏc để nghiờn cứu biến động và thành lập bản đồ biến động.

3.4.2.5 Nghiờn cứu biến động bằng phương phỏp sử dụng mạng nhị phõn

Đõy là một phương phỏp xỏc định biến động rất hiệu quả. Đầu tiờn tiến hành lựa chọn để phõn tớch ảnh thứ nhất tại thời điểm n. Ảnh thứ 2 cú thể sớm

hơn ảnh thứ nhất (n-1) hoặc muộn hơn (n+1). Cỏc ảnh đều được nắn chỉnh về

cựng một hệ tọa độ.

Tiến hành phõn loại ảnh thứ nhất theo phương phỏp phõn loại thụng thường. Tiếp theo lần lượt chọn 1 trong cỏc kờnh (vớ dụ kờnh 3) từ hai ảnh để tạo ra cỏc tệp dữ liệu mới. Cỏc tệp dữ liệu này sẽ được phõn tớch bằng cỏc phộp biến đổi số học

(như tỷ số kờnh, cỏc phộp cộng , trừ, nhõn, chia để tạo sự khỏc nhau của ảnh hoặc

phương phỏp phõn tớch thành phần chớnh) để tớnh toỏn cỏc chỉ số và tạo ra một ảnh mới.

Sau đú sử dụng kỹ thuật phõn ngưỡng để xỏc định cỏc vựng thay đổi và

khụng thay đổi trờn ảnh mới này theo phương phỏp số học đó trỡnh bày ở trờn.

Ảnh thay đổi sẽ được ghi lại trờn một tệp "mạng nhị phõn" chỉ cú hai giỏ trị "thay đổi" và "khụng thay đổi". Sau đú mạng nhị phõn này được chồng phủ lờn

ảnh thứ hai để phõn tớch và chỉ ra cỏc pixel thay đổi. Khi đú chỉ cú cỏc pixel

được xỏc định là cú sự thay đổi được phõn loại trờn ảnh thứ hai này. Sau đú, phương phỏp so sỏnh sau phõn loại truyền thống được ứng dụng để tỡm ra thụng tin về biến động. Sơ đồ của phương phỏp thể hiện trong hỡnh 5.6

Ưu điểm của phương phỏp này là giảm được sai số xỏc định biến động do bỏ sút hoặc nhầm lẫn và cung cấp cụ thể thụng tin về sự biến động từ loại gỡ sang loại gỡ. Phương phỏp này cú thể phõn tớch được số lượng nhỏ cỏc vựng

thay đổi giữa hai thời điểm. Ở hầu hết cỏc vựng nghiờn cứu, trong giai đoạn từ

1-5 năm thỡ diện tớch biến động thường khụng lớn quỏ 10% diện tớch toàn bộ

111

những vựng cú biến động nhỏ, nhưng bất lợi lớn nhất của phương phỏp này là

rất phức tạp, đũi hỏi một sốbước thực hiện và kết quả cuối cựng phụ thuộc vào vào chất lượng của mạng nhị phõn đó được sử dụng để phõn tớch. Tuy nhiờn để

nghiờn cứu biến động và thành lập bản đồ biến động thỡ đõy là một phương phỏp

rất hữu dụng phỏp rất hữu dụng.

3.4.2.6 Nghiờn cứu biến động bằng phương phỏp chồng xếp ảnh phõn loại lờn bản đồ đó cú

Trong một số trường hợp mà khu vực nghiờn cứu đó cú bản đồ hiện trạng

được thành lập hoặc đó cú bản đồđược số húa thỡ thay vỡ sử dụng ảnh viễn thỏm

ở thời điểm 1 chỳng ta sử dụng cỏc nguồn dữ liệu đó sẵn cú. Tiến hành phõn loại

ảnh ở thời điểm thứ hai, sau đú tiến hành so sỏnh cỏc pixel tương tự như phương phỏp so sỏnh sau phõn loại để tỡm ra biến động và thụng tin biến động.

Ưu điểm của phương phỏp này là sử dụng được nguồn dữ liệu đó biết, giảm

được nguồn sai số do bỏ sút hay tổng quỏt và biết được thụng tin chi tiết về sự

biến động. Hơn nữa chỉ cần phõn loại độc lập ảnh ở thời điểm 2.

Tuy nhiờn phương phỏp này cũng cú nhược điểm là dữ liệu số húa cú thể khụng đủ độ chớnh xỏc hoặc dữ liệu bản đồ khụng tương thớch với hệ thống phõn loại

112

3.4.2.7 Nghiờn cứu biến động bằng phương phỏp cộng màu trờn một kờnh ảnh

Trong phương phỏp này ta chọn một kờnh ảnh nhất định (vớ dụ kờnh 1) sau

đú ghi từng ảnh ở cỏc thời điểm lờn một băng từ đặc biệt của hệ thống xử lý ảnh số. Khi đú màu sắc của dữ liệu ảnh chồng xếp sẽ cho thấy sự biến động hay khụng biến động theo nguyờn lý tổ hợp màu.

Vớ dụ cú hai ảnh Landsat TM năm 1992 và năm 1998. Gỏn màu lục cho kờnh 1 của ảnh năm 1992, gỏn màu đỏ cho kờnh 1 của ảnh năm 1998, gỏn màu

chàm cho một kờnh 1 của ảnh trống. Khi đú tất cả cỏc vựng khụng cú sựthay đổi giữa hai thời điểm sẽ cú màu vàng (theo nguyờn lý cộng màu, tổ hợp màu chàm

Một phần của tài liệu Bài giảng Ứng dụng viễn thám trong quản lý đất đai (Trang 115 - 120)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(122 trang)