3.4 Thực nghiệm tăng độ phân giải không gian và độ chính xác của mơ hình
3.4.1 Dữ liệu thực nghiệm
Để có thể dễ dàng so sánh hiệu quả của thuật toán với các phương pháp tái chia mẫu được sử dụng nhiều như song tuyến Bilinear, Bi-cubic và Kriging, trong luận án này sẽ sử dụng cùng các bộ dữ liệu đã được sử dụng để đánh giá các thuật toán này ở Chương 2. Trong 4 bộ dữ liệu thực nghiệm đó, có 2 bộ dữ liệu DEM được xây dựng trên nguyên tắc giảm độ giải và 2 bộ dữ liệu DEM được xây dựng từ dữ liệu thực tế. Hai bộ dữ liệu được xây dựng bằng nguyên tắc giảm độ phân giải từ dữ liệu chuẩn là Bộ dữ liệu D1 và D2 ở khu vực Yên Thành, Nghệ An. Dữ liệu DEM chuẩn của bộ dữ liệu D1 có độ phân giải 20m, sau đó được giảm độ phân giải xuống 60m để sử dụng làm đầu vào cho các mơ hình tăng độ phân giải bằng các thuật toán song tuyến, Bi-cubic, Kriging và HNN (Hình 3-5).
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Hình 3-5. Tăng độ phân giải không gian của DEM từ độ phân giải 60m lên 20m
Trong đó: (a) DEM tham chiếu ở độ phân giải 20m, (b) DEM gốc ban đầu đã giảm độ phân giải ở độ phân giải 60m được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho các thuật toán), (c) DEM sau khi tăng độ phân giải lên 20m bằng thuật toán HNN, (d) DEM ở 20m sau khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình song tuyến, (e) DEM ở độ phân giải 20m sau khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình Bi-cubic, (f) DEM ở độ phân giải 20m sau khi tái chia mẫu bằng phương pháp Kriging.
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Hình 3-6. Tăng độ phân giải khơng gian của DEM SRTM khu vực Yên Thành, Nghệ An từ độ phân giải 90m lên 30m (tập dữ liệu D2)
Trong đó: (a)-DEM tham chiếu ở độ phân giải 30m, (b)-DEM gốc ban đầu đã giảm độ phân giải ở độ phân giải 90m được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho các thuật toán, (c)-DEM sau khi tăng độ phân giải lên 30m bằng cách sử dụng mơ hình HNN, (d)-DEM độ phân giải 30m sau khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình song tuyến, (e-DEM độ phân giải 30m khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình Bi-cubic, (f)-DEM độ phân giải 30m có được từ tái chia mẫu sử dụng Kriging.
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Hình 3-7. Tăng độ phân giải khơng gian của DEM cho tập dữ liệu S1
Trong đó: (a)-Dữ liệu DEM tham chiếu ở độ phân giải 5m khu vực Mai Pha-Lạng Sơn, (b)-Dữ liệu DEM gốc ban đầu ở độ phân giải 20m được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho các thuật toán, (c)-DEM sau khi tăng độ phân giải lên 5m bằng cách sử dụng mơ hình HNN, (d)- DEM độ phân giải 5m sau khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình song tuyến, (e)-DEM độ phân giải 5m sau khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình Bi-cubic, (f)- DEM độ phân giải 5m khi tái chia mẫu sử dụng mơ hình Kriging.
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Hình 3-8. Nâng cao độ phân giải của DEM từ 90m lên 30m cho bộ dữ liệu S2
Trong đó: (a)-Dữ liệu DEM tham chiếu ở độ phân giải 30m khu vực Đắc Hà-Kon Tum (được tạo từ dữ liệu đường bình độ với khoảng cao đều 5m), (b)-Dữ liệu DEM độ phân giải 90m (được tạo từ dữ liệu đường bình độ với khoảng cao đều 10m-dữ liệu đầu vào cho các thuật toán, (c)-DEM sau khi tăng độ phân giải lên 30m bằng thuật tốn sử dụng mơ hình HNN, (d)-DEM độ phân giải 30m sau khi tái chia mẫu theo mơ hình song tuyến, (e)-DEM độ phân giải 30m sau khi tái chia mẫu theo mơ hình Bi-cubic, (f)-DEM độ phân giải 30m sau khi nội suy Kriging.
Bộ dữ liệu D2 được xây dựng trên nguyên tắc giảm độ phân giải trong đó DEM chuẩn được cung cấp bởi USGS Earth Explorer có nguồn gốc là DEM thuộc dự án Mission Radar Topography Mission (SRTM) (Hình 3-6(a)). Bộ dữ liệu này bao phủ cùng một khu vực với bộ dữ liệu D1, nhưng với độ phân giải không gian là 30m. DEM này cũng đã được giảm độ phân giải xuống 90m để tạo ra một bộ dữ liệu thử nghiệm thứ hai cho mơ hình HNN (Hình 3-6(b)).
Hai bộ dữ liệu thực nghiệm được xây dựng trên dữ liệu thực tế là bộ dữ liệu S1 và bộ dữ liệu S2. Trong đó S1 được thành lập từ dữ liệu điểm độ cao đo đạc mặt
đất, sau đó được nội suy thành 2 bộ dữ liệu DEM gồm DEM 5m sử dụng nhiều điểm dữ liệu hơn và DEM 20m. DEM 5m được đánh giá độ chính xác theo tiêu chuẩn ASPRS của Mỹ, DEM đạt yêu cầu về độ chính xác. Thơng tin đánh giá độ chính xác của DEM 5m này được trình bày trong Bảng 2-1 (Chương 2). Dữ liệu DEM 20m được thành lập từ tập hợp các điểm độ cao đã lược bỏ bớt điểm, được sử dụng làm đầu vào cho các thuật toán tái chia mẫu song tuyến, Bi-cubic, Kriging và HNN (Hình 3-7).
Bộ dữ liệu thực nghiệm S2 được thu thập và thành lập từ dữ liệu đường bình độ ở huyện Đắc Hà ở tỉnh Kontum, Việt Nam. Diện tích của khu vực thực nghiệm là khoảng 6,6km x 6,6km. DEM chuẩn để so sánh được xây dựng dựa trên đường đồng mức với khoảng cao đều 5m (Hình 2-13(a)). Sau đó, từ dữ liệu đường đồng mức được lọc bỏ với khoảng cao đều là 10m (Hình 2-13(b)) tạo ra DEM đầu vào có độ phân giải 90m (Hình 3-8). Từ DEM có độ phân giải 90m, sử dụng các thuật toán song tuyến, Bi-cubic, Kriging và HNN để tăng độ phân giải của DEM lên 30m với kết quả được trình bày trên Hình 3-8.