Việc nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng dữ liệu viễn thám đa thời gian. Yêu cầu đối với dữ liệu viễn thám gồm có:
- Tƣ liệu ảnh đƣợc chụp cùng bộ cảm hoặc tƣơng tự
- Tƣ liệu ảnh phải có cùng độ phân giải khơng gian, cùng tầm nhìn (độ cao bay chụp, các băng phổ, độ phân giải phổ), cùng mùa
- Tƣ liệu đa thời gian.
Trên đây là yêu cầu lý tƣởng khi nghiên cứu biến động. Nhƣng nếu các tƣ liệu ảnh thu thập không thoả mãn những điều kiện trên thì phải tiến hành thêm các bƣớc xử lý khác nhau nhƣ hiệu chỉnh phổ, hiệu chỉnh khí quyển và nắn chỉnh hình học. Độ tin cậy của quá trình nghiên cứu biến động cũng bị ảnh hƣởng nhiều bởi các nhân tố mơi trƣờng có thể thay đổi giữa các thời điểm chụp ảnh. Cùng với hiệu ứng của khí quyển, những nhân tố nhƣ mực nƣớc hồ, sóng triều, gió, hay độ ẩm của đất cũng rất quan trọng. Thậm chí với các ảnh chụp cùng thời điểm nhƣng khác năm thì những ảnh hƣởng nhƣ sự thay đổi của lịch gieo trồng, mùa vụ cũng phải đƣợc tính đến.
Có bốn phƣơng pháp đánh giá biến động chủ yếu dựa theo các trình tự xử lý sau (xem hình 2.11):
Hình 2.11. Các phương pháp đánh giá biến động
(Nguồn: “Survey of multispectral methods for land cover change analysis”)
● Phương pháp 1: Phân tích sau phân loại
Đây là phƣơng pháp đơn giản, dễ thực hiện. Tiến hành phân loại độc lập hai ảnh chụp ở hai thời kỳ khác nhau. Thƣờng sử dụng ma trận chéo để tính tốn tƣơng quan biến động giữa các đối tƣợng, lập đƣợc các báo cáo số liệu thống kê và bản đồ biến động. Độ chính xác của phƣơng pháp này phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác của từng phép phân loại độc lập, các sai số xuất hiện ở mỗi lần phân loại ảnh sẽ bị lẫn trong quá trình điều tra biến động.
Việc phân loại có thể phân loại có kiểm định hoặc khơng có kiểm định. Trong cách phân loại khơng có kiểm định, ta chia mức độ xám của ảnh ra các cấp khác nhau rồi phân
Ảnh 1 Ảnh 2 Phân loại Đánh giá biến động Ảnh 1 Ảnh 2 Phân loại Tính tốn khác biệt Ảnh 1 Ảnh 2 Phân loại Phân loại Đánh giá biến động Phân loại Ảnh 1 Ảnh 2 Phân loại Phân loại Đánh giá biến động
Phƣơng pháp 1: Phân tích sau phân loại Phƣơng pháp 2: Phân loại ảnh đa thời gian
Phƣơng pháp 3: Nhận biết thay đổi phổ
loại ảnh theo các mức xám đó. Với phân loại có kiểm định, ta phải định nghĩa rõ ràng các lớp phân loại và lựa chọn có tính đến đặc thù của tƣ liệu ảnh, sau đó chọn đặc tính phổ hoặc cấu trúc cho phép phân biệt các lớp cần đƣợc tập hợp, chọn vùng mẫu và chọn lựa phƣơng pháp phân loại.
● Phương pháp 2: Phân loại trực tiếp từ ảnh đa thời gian
Phƣơng pháp này thực chất là phƣơng pháp ghép hai ảnh vào nhau thành ảnh đa thời gian trƣớc khi phân loại. Hai ảnh có N kênh đƣợc chồng phủ lên tạo ra một ảnh có 2N kênh. Với phƣơng pháp này chỉ phải phân loại một lần cho ảnh đa thời gian và có thể phân loại có kiểm định hoặc khơng kiểm định. Độ chính xác của phƣơng pháp này phụ thuộc vào sự khác biệt phổ giữa các lớp có thay đổi và khơng thay đổi. (Nếu lấy mẫu thì phải lấy tất cả các mẫu khơng biến động cũng nhƣ các mẫu biến động).
● Phương pháp 3: Nhận biết thay đổi phổ
Phƣơng pháp này sử dụng các kỹ thuật khác nhau để từ hai ảnh ban đầu tạo nên một kênh hay nhiều kênh ảnh mới thể hiện sự thay đổi phổ. Sự khác biệt hoặc tƣợng tự phổ giữa các pixel có thể đƣợc tính theo từng pixel hoặc tính trên tồn cảnh cùng với tính trên từng pixel. Phƣơng pháp này địi hỏi nắn chỉnh hình học phải có sai số nhỏ hơn 1 pixel.
Kết quả của việc so sánh là tạo ra một ảnh chỉ rõ những khu vực có thay đổi và khơng thay đổi cũng nhƣ mức độ thay đổi (gọi là ảnh thay đổi). Khi ảnh này đƣợc tạo ra để phân định rõ các pixel thay đổi và mức độ thay đổi thì cần phải có một vài bƣớc xử lý tiếp theo, trong đó quan trọng nhất là kỹ thuật phân ngƣỡng. Phân ngƣỡng thực chất là việc định nghĩa mức độ mà tại đó ta coi là có sự thay đổi. Phƣơng pháp xác định ngƣỡng đƣợc sử dụng nhiều nhất là phân tích hàm phân bố của ảnh thay đổi.
● Phương pháp 4: Kết hợp
Phƣơng pháp này sử dụng phƣơng pháp nhận biết thay đổi phổ để chỉ ra các vùng có thay đổi và sau đó chỉ áp dụng phƣơng pháp phân loại cho những vùng thay đổi để định danh sự thay đổi đó.