II.2. Đánh giá biến động đất đai bằng phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
II.2.1. Nắn chỉnh hình học
2. Phân loại có giám sát
Phân loại có giám sát là hình thức phân loại mà chỉ tiêu phân loại được xác lập dựa trên các vùng mẫu và dùng luật quy định (Decision rule) dựa trên thuật toán thích hợp để gán nhản pixel ứng với từng vùng ảnh cụ thể. Các vùng mẫu đặc trưng cho các đối tượng cần phân loại trên ảnh được xác định dựa trên kết quả phân loại không giám sát kết hợp với kết quả đi khảo sát ngoài thực địa và từ các tài liệu liên quan. Quá trình phân loại gồm các bước:
• Xác định các lớp phân loại
• Xác định vùng mẫu huấn luyện
• Chọn các vùng mẫu trên ảnh
• Tính toán sự khác biệt giữa các mẫu
• Phân loại dựa trên các vùng mẫu - Xác định các lớp phân loại
Tất cả các đối tượng mặt đất đều bức xạ lại quang phổ theo nhiều cách khác nhau. Dựa trên quy luật chung về sự tương tác giữa thảm che phủ của các loại hình sử dụng đất với năng lượng điện từ, sự hiểu biết những đặc điểm chung của các loại hình sử dụng đất và việc thu thập các điểm thực địa cũng như lấy mẫu với từng loại hình khác nhau đã phác họa được sự phân lớp chung nhất của các loại hình sử dụng đất. Kết quả chia ra các phân lớp như sau:
i. Đất rừng: đất rừng tự nhiên sản xuất, đất rừng trồng sản xuất, đất rừng tự nhiên phòng hộ, đất rừng trồng phòng hộ, đất rừng trồng đặc dụng, đất khoanh nuôi phục hồi rừng phòng hộ, đất khoanh nuôi phục hồi rừng sản xuất.
ii. Đất mặt nước: ao, hồ, sông, suối, kênh, mương, đất nuôi trồng thủy sản
iii. Đất xây dựng: đất ở nông thôn; đất ở đô thị; đất trụ sở cơ quan, tổ chức; đất khu công nghiệp; đất cơ sở sản xuất kinh doanh; đất giao thông; đất y tế, văn hóa, giáo dục; đất tôn giáo, tín ngưỡng; đất nghĩa trang, nghĩa địa.
iv. Đất trồng cây hàng năm: đất trồng lúa, đất bằng trồng cây hằng năm khác, đất chưa sử dụng.
v. Đất trồng cây lâu năm: đất trồng cây công nghiệp lâu năm, đất trồng cây ăn quả lâu năm, đất trồng cây lâu năm khác.
- Xác định vùng mẫu
Để xác định được vùng mẫu ta cần hiện thị ảnh và tiến hành giải đoán ảnh bằng mắt. Để giải đoán ảnh bằng mắt, ta dựa vào các yếu tố: kích thước, hình dáng, hình bóng, độ đậm nhạt, màu sắc, cấu trúc, hình mẫu, mối liên quan giữa các đối
- Trang 36 -
tượng và môi trường xung quanh. Ngoài ra, thông tin điều tra thực địa là không thể thiếu. Kết hợp các yếu tố trên sẽ tạo ra khóa giải đoán cho vùng chụp.
Căn cứ vào ảnh tổ hợp màu và tiến hành công tác thực địa, chúng tôi tiến hành lấy mẫu phân loại ảnh cho từng loại hình sử dụng đất đã được phân chia ở trên. Từ các kết quả lấy mẫu đó đưa ra bộ khóa cho từng loại hình sử dụng đất như sau:
Đất mặt nước
- Trang 37 - Mô tả:
- Tọa độ: 11007' 07"N 107009'33"E - Vị trí: xã La Ngà
- Loại hình sử dụng: hồ Trị An - Màu sắc: lam đậm
- Hình thức phân bố: mảng rộng, dể phân biệt - Cấu trúc: mịn, phẳng
Đất mặt nước
- Trang 38 - Đất mặt nước
Mô tả:
- Tọa độ: 11015' 21"N 107021'01"E - Vị trí: xã Phú Tân
- Loại hình sử dụng: ao
- Màu sắc: màu biến đổi từ lam nhạt đến xanh đen
- Hình thức phân bố: rải rác - Cấu trúc: mịn, phẳng
- Trang 39 - Đất mặt nước
Mô tả:
- Tọa độ: 11014' 48"N 107018'54"E - Vị trí: xã Ngọc Định
- Loại hình sử dụng: suối - Màu sắc: lam nhạt
- Hình thức phân bố: liên tục theo dải - Cấu trúc: mịn
Đất trồng cây hàng năm
- Trang 40 - Đất trồng cây hàng năm
Mô tả:
- Tọa độ: 11010' 31"N 107026'44"E - Vị trí: xã Phú Hòa
- Loại hình sử dụng: đất trồng lúa
- Màu sắc: xanh thẫm (lúc tươi tốt), nâu nhạt đến xám sáng (lúc đã thu hoạch), xanh lơ đến thẫm (khi ruộng bị ngập nước)
- Hình thức phân bố: tập trung, thường có ranh thửa xác định
- Cấu trúc: mịn, đều
- Trang 41 - Đất trồng cây hàng năm
Mô tả:
- Tọa độ: 11008' 30"N 107018'53"E - Vị trí: xã Phú Ngọc
- Loại hình sử dụng: đất bằng trồng cây hàng năm
- Màu sắc: xám sáng (vào thời điểm thu hoạch); màu xanh nhạt (vào thời điểm cây phát triển tốt)
- Hình thức phân bố: tập trung - Cấu trúc: mịn
Đất trồng cây lâu năm
- Trang 42 - Đất trồng cây lâu năm
Mô tả:
- Tọa độ: 110'09 19"N 107023'37"E - Vị trí: xã Gia Canh
- Loại hình sử dụng: đất trồng điều
- Màu sắc: biến đổi từ xanh đậm đến nâu nhạt; vùng mới trồng có màu xám sáng
- Hình thức phân bố: tập trung
- Cấu trúc: lốm đốm với điều già, mịn hơn đối với điều non
.
Đất xây dựng
- Trang 43 - Mô tả:
- Tọa độ: 11012' 45"N 107022'52"E - Vị trí: Thị trấn Định Quán
- Loại hình sử dụng: đất ở đô thị - Màu sắc: xám sáng
- Hình thức phân bố: theo các tuyến đường - Cấu trúc: lốm đốm, phân tán
Đất xây dựng
- Trang 44 - Đất xây dựng
Mô tả:
- Tọa độ: 11016'22"N 107022'27"E - Vị trí: xã Phú Tân
- Loại hình sử dụng: đất ở nông thôn - Màu sắc: màu trắng, xám sáng
- Hình thức phân bố: theo các tuyến đường hoặc rải rác ngoài đồng ruộng
- Cấu trúc: lốm đốm
Đất rừng
- Trang 45 - Đất rừng
Mô tả:
- Tọa độ: 11020'07"N 107017'34"E - Vị trí: xã Thanh Sơn
- Loại hình sử dụng: rừng trồng sản xuất - Màu sắc: xanh thẫm
- Hình thức phân bố: tập trung theo mảng lớn - Cấu trúc: tương đối mịn
Dựa vào các khóa giải đoán, ta có những mẫu sau:
Bảng II.4: Các mẫu giải đoán
STT Đối tượng RGB_321 Cấu trúc
1 Đất rừng Xanh thẫm Mịn, tập trung
2 Đất mặt nước Xanh lam Mịn, tập trung
3 Đất trồng cây hàng năm Trắng sáng đến nâu Lốm đốm 4 Đất trồng cây lâu năm Xanh lơ đến nâu nhạt Lốm đốm
5 Đất xây dựng Màu xám sáng Đơn lẻ, ít
- Chọn các vùng mẫu trên ảnh
Dựa vào những mẫu đã xác định, ta tiến hành chọn các vùng mẫu (ROI) trên ảnh
Hình II.16: Các vùng mẫu được chọn trên ảnh và hộp thoại chọn mẫu phân loại - Tính toán sự khác biệt giữa các mẫu
Với các mẫu đã chọn, ENVI còn cung cấp một tiện ích hữu hiệu, đó là tính toán sự khác biệt giữa các mẫu – Compute ROI Separability.
Hình II.17: Bảng so sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại - Trang 46 -
Quan sát giá trị trong hộp thoại này nhận thấy mỗi mẫu phân loại sẽ được so sánh lần lượt với các mẫu còn lại. Cặp giá trị thể hiện sự khác biệt được đặt trong ngoặc sau các mẫu.
Nếu cặp giá trị này nằm trong khoảng từ 1.9 đến 2.0 chứng tỏ các mẫu đã được chọn có sự khác biệt tốt.
Nếu cặp giá trị này nằm trong khoảng từ 1.0 đến 1.9 thì nên chọn lại sao cho mẫu đó có sự khác biệt tốt hơn.
Nếu có giá trị nhỏ hơn 1.0 ta nên gộp hai mẫu đó lại với nhau, tránh hiện tượng phân loại nhầm lẫn.
Dựa vào hình II.17 chúng ta thấy các cặp giá trị thể hiện sự khác biệt của mẫu nằm trong khoảng từ 1.9 đến 2.0 chứng tỏ các mẫu đã lựa chọn đã có sự khác biệt tốt.
- Phân loại
Dùng phần mềm sử lý ảnh Envi để giải đoán ảnh theo các khóa màu sắc đã chọn.
Kết quả phân loại ảnh như sau:
Hình II.18: Bản đồ lớp phủ thực vật huyện Định Quán năm 2005 - Trang 47 -
Hình II.19: Bản đồ lớp phủ thực vật huyện Định Quán năm 1995 II.2.4. Đánh giá độ chính xác sau phân loại
Phương pháp đánh giá độ chính xác của bản đồ kết quả trong quá trình giải đoán ảnh vệ tinh đa thời gian là kiểm tra đối soát ngoài thực địa tại tất cả các vị trí trên bản đồ, đặc biệt là những địa điểm ít biến động. Tiến hành xác định những trạng thái nghi vấn trên bản đồ phân loại, xác định các tuyến kiểm tra sao cho trên cùng một tuyến đường có thể kiểm tra được nhiều điểm nhất. Mỗi điểm đều được chụp ảnh và ghi lại tọa độ điểm GPS. Những thông tin này sau đó sẽ được đưa vào làm mẫu kết hợp với bản đồ hiện trạng sẳn có để chỉnh sửa lại kết quả phân loại.
Những vùng trên thực địa thể hiện qua hình sau:
- Trang 48 -
Hình II.20: Các điểm kiểm tra ngoài thực địa (màu đỏ)
Sử dụng chức năng lập ma trận sai số - Confution Matrix ta lập nên ma trận sau:
Hình II.21: Ma trận sai số - Trang 49 -
Trong đó:
Tổng Pixels lấy mẫu thực địa (Ground Truth) (Pixel): 2382 Tổng Pixels đúng so với ảnh phân loại (Correct classify) (Pixel): 2062 Độ chính xác toàn cục (Overall Accuracy) (%): 86.5659
Hệ số phù hợp (Kappa Coefficient) : 0.8186
Bảng II.5: Mẫu khảo sát thực địa (Pixel)
Lớp Đất
rừng Đất mặt
nước Đất xây
dựng Đất trồng cây lâu năm
Đất trồng cây hàng năm
Đất rừng 422 0 0 58 0
Đất mặt nước 0 317 0 0 0
Đất xây dựng 0 22 274 4 4
Đất trồng cây
lâu năm 49 13 26 855 75
Đất trồng cây
hàng năm 31 5 16 17 194
Tổng 502 357 316 934 273
Bảng II.6: Mẫu khảo sát thực địa (%)
Lớp Đất
rừng Đất mặt
nước Đất xây
dựng Đất trồng cây lâu năm
Đất trồng cây hàng năm
Đất rừng 84,06 0,00 0,00 6,21 0,00
Đất mặt nước 0,00 88,80 0,00 0,00 0,00
Đất xây dựng 0,00 6,16 86,71 0,43 1,47
Đất trồng cây
lâu năm 9,76 3,64 8,23 91,54 27,47
Đất trồng cây
hàng năm 6,18 1,40 5,06 1,82 71,06
Tổng 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Từ kết quả của bảng trên cho thấy độ chính xác của đất trồng cây lâu năm là cao nhất với 91,54 % số pixel đúng, trong khi đó độ chính xác của cây hàng năm là thấp nhất với 71,06% số pixel đúng.