Chương 3- XÂY DỰNG MÔ HÌNH BIẾN ĐỔI LỚP PHỦ BỀ MẶT THEO SỰ
3.4. Phương pháp kiểm nghiệm mô hình
Mục đích của kiểm nghiệm (verification) mô hình là nhằm kiểm tra mô hình đưa ra có phù hợp với các diễn biến của thực tế hay không.
Ngoài ra, việc kiểm nghiệm mô hình nhằm kiểm tra độ chính xác giữa các dữ liệu đã biết với một số tiêu chuẩn thống kê. Việc kiểm nghiệm cũng là một phương cách để xem xét lại các số liệu quan trắc thực tế. Một cách khác, có thể nói kiểm nghiệm mô hình là công việc đo đạc tính thể hiện của mô hình, nó là công cụ dẫn đển việc minh xác (confirmation), chứng nhận (certificate) và kiểm định (accreditation) như là một bằng chứng về chất lượng mô hình [20].
Khi kiểm nghiệm các trị số thống kê thường được áp dụng để so sánh độ phù hợp giữa trị mô phỏng và trị quan trắc cho cả chuỗi thời gian và cho từng sự kiện riêng rẽ rời rạc ở kết quả đầu ra. Việc này có thể đánh giá qua thống kê mức độ phù hợp (goodness-of-fit statistics) từ kết quả mô hình và thực tế. Sự đồng biến về chuỗi thời gian trên cơ sở phép áp 1:1. Nghĩa là giá trị mô phỏng có "gần" với trị trung
bình của số liệu đo thực tế không. Ngoài ra một số trị thống kê cơ bản khác cũng được xem xét để đánh giá mô hình như [20]:
- Trị trung bình (mean):
1 n
X xi
n
i 1
Trong đó:
X - trị trung bình của các trị quan trắc;
xi - trị quan trắc được ở thời điểm thứ I;
n - số thời điểm quan trắc.
Hàm mục tiêu liên quan đến trị trung bình thể hiện mức độ phần trăm (%) giữa trị trung bình số quan trắc và số mô phỏng. Nếu mô hình là tốt thì hàm mục tiêu trị trung bình phải tối thiểu hóa (tiến đến trị 0):
100.(x y)
- Hệ số tương quan (correlation coeffient) cho quan hệ tuyến tính:
Trường hợp kết quả mô hình cho quan hệ tuyến tính giữa 2 biến số x (trị quan trắc) và y (trị mô phỏng ). Phương pháp vẽ đường quan hệ theo bình phương cực tiểu để xác định hồi quy tuyến tính thường được áp dụng.
Hệ số tương quan R giữa trị quan trắc và trị mô phỏng các định theo:
n xi
R i 1
n
xi X 2
i 1
Trong đó:
X và Y : Trị trung bình của các trị quan trắc và các trị mô phỏng;
xi và yi: Trị quan trắc và trị mô phỏng được ở thời điểm thứ i;
n: Số thời điểm quan trắc (hoặc tổng số trị quan trắc).
+ Hệ số tương quan R càng gần tiến đến ± 1 thì mức đồng tương quan càng
lớn.
+ Khi R > 0 thì tương quan là đồng biến và khi R < 0 thì tương quan là nghịch biến.
+ R càng tiến về 0 thì tương quan càng kém.
+ Hàm mục tiêu của hệ số tương quan là tối đa hóa, R → 1 Tiểu kết chương 3:
Sự thay đổi của các hiện tượng tự nhiên và các hoạt động nhân tạo là những nguyên nhân tác động dẫn đến những biến đổi của lớp phủ bề mặt. Trong các hiện tượng tự nhiên, lũ lụt có tác động lớn và cũng có tính quy luật nhất định theo chu kỳ hàng năm. Hiện tượng thiên tai này sẽ không giảm trong tương lai do sự biến đổi của khí hậu và sự tác động của con người. Cường độ lũ lụt và tần suất xuất hiện ngày càng cao sẽ đe dọa các hoạt động phát triển kinh tế, xã hội và môi trường ở nhiều nơi trên thế giới.
Xác định sự thay đổi của lớp phủ bề mặt do lũ lụt nhằm hiểu rõ hơn về biến đổi của các đối tượng này là vấn đề cần thiết nhằm hỗ trợ cho việc đề xuất các giải pháp giảm nhẹ ảnh hưởng của thiên tai.
Để có thể đánh giá một cách định lượng và trực quan quy mô ảnh hưởng của lũ lụt đến lớp phủ bề mặt, việc dự báo ảnh hưởng được dựa trên mô hình biến đổi lớp phủ bề mặt theo hàm số của mực nước trong chu kỳ lũ lụt hàng năm. Mô hình được xây dựng dựa vào giá trị mực nước tại các trạm quan trắc và kết quả phân loại lớp phủ bề mặt chiết tách từ dữ liệu viễn thám đa thời gian.
Trên thực tế, có nhiều phương pháp thu thập thông tin để xây dựng mô hình nghiên cứu sự biến đổi của lớp phủ bề mặt. Tuy nhiên, đặc điểm của lũ lụt thường diễn ra nhanh chóng trên phạm vi khu vực rộng lớn, trong khoảng thời gian ngắn nhất định. Việc lựa chọn phương pháp điều tra, thống kê dựa vào công nghệ viễn thám có ưu việt hơn hẳn các phương pháp truyền thống khác trong quan trắc sự thay đổi lớp phủ bề mặt là khả năng thu thập thông tin chính xác, cập nhật kịp thời diễn
biến của ngập lụt ngay cả trong tình hình điều kiện thời tiết khắc nghiệt tại thời điểm xảy ra lũ.
Trong quy trình xây dựng mô hình biến đổi lớp phủ bề mặt theo sự thay đổi của mực nước, sự kết hợp cả dữ liệu viễn thám quang học, radar và các dữ liệu bổ trợ sẽ phát huy tối đa các ưu điểm của mỗi loại tư liệu. Giải pháp kết hợp này giải quyết được các vấn đề mà nếu sử dụng riêng lẻ các dữ liệu sẽ không đạt hiệu quả cao trong quan trắc khu vực có cả đất, nước và thực vật lẫn lộn như ở các lưu vực sông rộng lớn.
Khi sử dụng mô hình để đánh giá sự biến đổi của lớp phủ bề mặt do ảnh hưởng của lũ lụt, độ chính xác phụ thuộc vào kết quả phân loại lớp phủ bề mặt từ ảnh viễn thám. Các phương pháp phân loại truyền thống sử dụng kỹ thuật giải đoán bằng mắt hoặc định hướng điểm ảnh phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người giải đoán. Áp dụng phương pháp phân loại ảnh hướng đối tượng được xem là giải pháp hạn chế tính chủ quan của kỹ thuật giải đoán bằng mắt. Bên cạnh đó, phương pháp phân loại hướng đối tượng có thể sử dụng các lớp thông tin chuyên đề bổ trợ ngoài dữ liệu viễn thám như DEM, mực nước, bản đồ sử dụng đất…thông qua việc xây dựng và sử dụng bộ qui tắc để xác định lớp phủ bề mặt dưới tác động của lũ lụt là phương pháp hiệu quả và có độ tin cậy đáp ứng yêu cầu đặt ra.