CHƯƠNG II: CƠ CHẾ THU NHẬN THÔNG TIN RADAR VÀ CÁC NHÂN TỐ TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG TỚI THUỘC TÍNH ẢNH RADAR Ở TỈNH HOÀ BÌNH
3.2. Các bước tính sinh khối rừng
3.2.4. Đo giá trị tán xạ trên ảnh tại vị trí các ô tiêu chuẩn
Ảnh ASAR và PALSA sau khi được nắn chỉnh thì việc xác định vị trí các ô tiêu chuẩn trên ảnh là khá dễ dàng trên ảnh căn cứ vào tọa độ của chúng được đo đạc ngoài thực địa. Giá trị tán xạ một số điểm ảnh liên quan đến vị trí ô tiêu chuẩn được đo và lấy trung bình.
Hình 3. 12: Công cụ đo giá trị tán xạ ngược trên ảnh
Sau khi được tiến hành định chuẩn và hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình tới giá trị tán xạ trên ảnh, giá trị trên các pixel ảnh RADAR ALOS PALSAR và ENVISAT ASAR là giá trị tán xạ ngược. Tiến hành đo giá trị tán xạ ngược trên ảnh tại vị trí tương ứng với các ô tiêu chuẩn bằng cách sử dụng công cụ
105
Zonal Attributes của ERDAS. Công cụ này cho phép chiết xuất các thông tin thống kê theo vùng của ảnh nền và xuất ra dưới dạng thuộc tính của vùng.
Để dùng công cụ này, từ menu chính của ERDAS chọn Image Interpreter
> GIS Analysis... > Zonal Attributes...Hình 3.12 biểu thị việc đo giá trị tán xạ ngược trên ảnh RADAR trên phần mềm ERDAS.
Hộp thoại của công cụ hiện ra với các thuộc tính cần khai báo như : lớp vùng, tên ảnh chiết xuất, loại dữ liệu, chọn kênh trên ảnh để chiết xuất giá trị.
Trong đó đáng chú ý là lựa chọn các thông tin thống kê từ vùng: Giá trị thống kê chiếm đa số, Giá trị lớn nhất, Giá trị nhỏ nhất, Giá trị trung bình, giá trị giữa, độ lệch chuẩn...
Ở đây giá trị trung bình của các pixel nằm trong vùng ô tiêu chuẩn được chọn làm giá trị thống kê chiết xuất từ ảnh theo quy luật sau: pixel được chọn tính toán không chỉ nằm trong vùng được chọn để chiết xuất mà còn có thể là pixel có một phần nằm trong vùng hoặc trùng với 1 cạnh hoặc nhiều cạnh của vùng dùng để chiết xuất.
Hình 3. 13: Minh họa đo giá trị tán xạ ngược trên ảnh tại vị trí ô tiêu chuẩn
Trước tiên mỗi vecter của vùng được bắt điểm vào tâm của pixel chứa nó. Sau đó để lựa chọn pixel, xét hai quy luật:
106
Nếu đường bao của vùng chứa ít nhất một điểm giữa của cạnh pixel, pixel đó được chọn.
Nếu vecter đường bao của vùng nằm trong pixel, pixel được chọn.
3.2.4.2. Phân tích quan hệ giữa giá trị tán xạ ngược trên ảnh và sinh khối rừng trên mặt đất
Kết quả tán xạ trên ảnh ALOS PALSAR và ENVISAT ASAR tại vị trí của 84 điểm ô tiêu chuẩn được đo đếm trên ảnh. Kết quả đo được thể hiện trong Phụ lục 1 và Phụ lục 2.
Hình 3.14 thể hiện quan hệ giữa tán xạ ngược trên ảnh và giá trị sinh khối rừng trên mặt đất ô tiêu chuẩn rừng tỉnh Hòa Bình. Hình vẽ này cho thấy sinh khối trên mặt đất ô tiêu chuẩn và giá trị tán xạ ngược trên ảnh có mối quan hệ chặt chẽ. Đối với giá trị tán xạ từ ảnh ASAR phân cực HH, hình vẽ cho thấy giá trị tán xạ trên ảnh không tăng khi sinh khối có giá trị lớn hơn 40 tấn/ha. Đối với phân cực HV của ảnh ASAR thì giá trị này khá rõ với ngưỡng nhỏ hơn 80 tấn/ha. Giá trị bão hòa tán xạ trên ảnh cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây như của Lê Toàn Thủy, Wenjian Ni, Dobson [31, 63, 103].
Đối với giá trị tán xạ ngược đo được trên ALOS PALSAR tại vị trí các ô tiêu chuẩn, hình 3.14 cho thấy khi giá trị sinh khối các ô tiêu chuẩn vượt quá 50 tấn/ha thì giá trị tán xạ ngược trên ảnh ALOS PALSAR phân cực HH không tăng nữa, hay nói cách khác giá trị tán xạ trên ảnh ALOS PALSAR bão hòa đối với rừng có sinh khối trên mặt đất lớn hơn 50 tấn/ha. Đối với phân cực HV thì có thể thấy giá trị bão hòa này lớn hơn nhiều, khoảng 160 tấn/ha.
Hình 3.14 cũng cho thấy các ô tiêu chuẩn với sinh khối thấp (nhỏ hơn 15 tấn/ha) thì giá trị tán xạ ngược trên ảnh không tuân thủ theo quy luật sinh khối
107
rừng trên mặt đất càng cao thì giá trị tán xạ ngược trên ảnh cũng cao tương ứng mà ngược lại tại các điểm có sinh khối thấp thì giá trị tán xạ ngược trên ảnh lại rất cao.
Hình 3. 14: Quan hệ giữa tán xạ ảnh và sinh khối rừng tỉnh Hòa Bình 0
50 100 150 200 250
-25 -15 -5 5
Giá trị sinh khối (tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dB) PHÂN CỰC HH (ASAR)
0 50 100 150 200 250
-20 -10 0 10
Giá trị sinh khối (Tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dB) PHÂN CỰC HV (ASAR)
0 50 100 150 200 250
-25 -15 -5 5
Giá trị sinh khối (tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dB) PHÂN CỰC HH (PALSAR)
0 50 100 150 200 250
-20 -10 0 10
Giá trị sinh khối (tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dB) PHÂN CỰC HV (PALSAR)
108
Hình 3.15 thể hiện kết quả hồi quy giữa tán xạ ngược trên ảnh và sinh khối rừng đo được tại các ô tiêu chuẩn có giá trị sinh khối trên mặt đất nhỏ hơn 20 tấn/ha. Kết quả hồi quy cho thấy sự tương quan giữa tán xạ ngược trên ảnh và sinh khối trên mặt đất là rất thấp. Điều này là hoàn toàn phù hợp với phân tích trong mục 2.3.2.2 đó là đối với rừng nghèo, sinh khối rừng thấp (như trong hình 3.15 thể hiện rừng có sinh khối nhỏ hơn 20 tấn/ha) thì tán xạ RADAR nhận được trên ảnh bao gồm tán xạ từ thực phủ và tán xạ từ nền đất bên dưới. Do rừng thưa nên thành phần tán xạ từ nền đất là quá lớn ảnh hưởng đến tổng cường độ tán xạ nên làm mất sự tương quan giữa tán xạ nhận được và sinh khối rừng trên mặt đất.
Hình 3. 15: Quan hệ giữa tán xạ ảnh ALOS PALSAR và sinh khối rừng tỉnh Hòa Bình
Như vậy có thể thấy đối với loại rừng có sinh khối nhỏ hơn 20 tấn/ha thì kết quả tính sinh khối bằng ảnh RADAR là không đáng tin cậy hay nói cách khác không thể sử dụng dữ liệu RADAR để tính sinh khối rừng trên mặt đất đối với rừng có sinh khối thấp hơn 20 tấn/ha.
R² = 0.042
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
-20 -10 0 10
Sinh khối (tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dBb)
ASAR
R² = 0.163
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
-20 -15 -10 -5 0 5
Sinh khối (tấn/ha)
Giá trị tán xạ (dB)
PALSAR