Tụ̉ng quan về khu vực nghiờn cứu

Khu vực nghiờn cứu được chọn là rừng ngọ̃p mặn Sundarbans ở khu vực biờn giới Ấn Đụ̣ – Bangladesh. Sundarbans là mụ̣t trong những khu rừng lớn nhṍt trờn thờ́ giới (140000 ha), nằm trờn vùng đụ̀ng bằng của sụng Hằng, sụng Brahmaputra và Meghna đụ̉ ra vịnh Bengal. Phõ̀n lớn của Sundarbans nằm ở Bangladesh (ở các phía Đụng, Nam, Bắc) trong khi phõ̀n cũn lại thuụ̣c Tõy Bengal, Ấn Đụ̣) nằm ở phớa Tõy. Khu vực bao gụ̀m mụ̣t mạng lưới cỏc kờnh rạch, đảo nhỏ, bói bựn với hợ̀ thực vọ̃t rừng ngọ̃p mặn, là khu vực sinh thái điờ̉n hỡnh cú sự đa dạng sinh học cao. Đõy là khu vực sinh sụ́ng của loài hụ̉ Bengal, cỏc loài bũ sỏt (cỏ sṍu nước mặn, trăn Ấn Đụ̣) cựng 260 loài chim cựng sụ́ lượng lớn cỏc loài đụ̣ng vọ̃t khụng xương sụ́ng.

Sundarban nằm trong vùng đụ̀ng bằng rụ̣ng lớn ven vịnh Bengal, được hình thành bởi hợp lưu của sụng Hằng, Brahmaputra và Meghna, miờ̀n Nam Bangladesh và Đụng Ấn Đụ̣. Đõy là rừng ngọ̃p mặn cửa sụng lớn nhṍt thờ́ giới bao gụ̀m khu vực ngọ̃p nước theo mùa bao gụ̀m rừng và đõ̀m lõ̀y nước ngọt nằm trong nụ̣i địa, còn rừng ngọ̃p mặn ở rìa ven biờ̉n. Phõ̀n thuụ̣c Ấn Đụ̣ được ghi vào danh sỏch di sản thờ́ giới vào năm 1987 trong khi khu vực thuụ̣c Bangladesh vào danh sách di sản thờ́ giới vào năm 1997 và là mụ̣t khu dự trữ sinh quyờ̉n thờ́ giới. Diợ̀n tích Sundarbans được ước tính là khoảng 4110 km², trong đó khoảng 1700 km² khu vực ngọ̃p nước bởi các con sụng, kờnh, mương lạch.

Sundarbans được giao nhau bởi mụ̣t mạng lưới phức tạp của các bãi triờ̀u, bãi bùn và các hòn đảo nhỏ của rừng ngọ̃p mặn. Mạng lưới đường thủy giúp hõ̀u như mọi ngóc ngách của khu vực có thờ̉ đi được bằng thuyờ̀n nhỏ. Đõy là nơi sinh sụ́ng của loài hụ̉ Bengal, cũng như các loài đụ̣ng vọ̃t quý hiờ́m bao gụ̀m: cỏc loài chim, hươu , cá sṍu và trăn .Ngoài ra, Sundarbans là mụ̣t khu vực sinh thái quan trọng như là mụ̣t hàng rào bảo vợ̀ cho hàng triợ̀u người dõn ở Khulna và Mongla trước lũ lụt và các cơn bão nhiợ̀t đới.

Thảm thực vọ̃t ngọ̃p mặn Sundarbans bao gụ̀m 64 loài thực vọ̃t có khả năng sụ́ng được trong mụi trường nước ở cửa sụng và ngọ̃p mặn. Tháng 4, 5, khu rừng ngọ̃p màu sắc với màu lá đỏ ( Excoecaria agallocha), những bụng hoa đỏ của cõy Kankra (Vẹt gymnorrhiza) màu vàng của Khalsi (Aegiceras corniculatum)...và mụ̣t sụ́ loài cõy khác như Dhundal (Xylocarpus granatum), Passur (Xylocarpus mekongensis), Garjan (Rhizophora spp.), Sundari ( Heritiera fomes) và Goran (Ceriops decandra).

Dữ liợ̀u viờ̃n thám sử dụng trong nghiờn cứu là ảnh vợ̀ tinh đa phụ̉ đụ̣ phõn giải cao QuickBird chụp vào 02 – 02 – 2006 khu vực Sundarbans bao gụ̀m 4 kờnh đa phụ̉ và 1 kờnh toàn sắc. Các kờnh đa phụ̉ có đụ̣ phõn giải khụng gian 2.5m, trong khi kờnh toàn sắc có đụ̣ phõn giải khụng gian 0.6m. Với đụ̣ phõn giải khụng gian trờn, ảnh QuickBird có khả năng sử dụng trong các nghiờn cứu

chi tiờ́t. Dữ liợ̀u ảnh QuickBird dùng trong nghiờn cứu này được trình bày trờn hình 3.2 dưới đõy.

c)

e)

f)

3.2 Phõn loại rừng ngập mặn bằng phương pháp phõn loại tự đụ̣ng có kiờ̉m định định

Khác với phõn loại khụng kiờ̉m định xác định các loại đụ́i tượng có sự đụ̀ng nhṍt vờ̀ phụ̉ cho bởi ảnh vợ̀ tinh nhưng khụng kờ́t hợp được với tư duy của người giải đoán, phương pháp phõn loại có kiờ̉m định (supervised classification) là hình thức phõn loại kờ́t hợp giữa giải đoán tự đụ̣ng nhờ sự trợ giúp của máy tính, kờ́t quả điờ̀u tra thực địa và trình đụ̣ của người giải đoán. Phương pháp phõn loại có kiờ̉m định cho phép người giải đoán có thờ̉ thiờ́t lọ̃p các loại thụng tin cõ̀n thiờ́t phù hợp với mục đích bài toán và vùng nghiờn cứu cụ thờ̉. Bờn cạnh đó, người giải đoán có thờ̉ kờ́t hợp sử dụng các tư liợ̀u khác vờ̀ vùng nghiờn cứu đờ̉ có thờ̉ có được thụng tin chính xác nhṍt vờ̀ các đụ́i tượng cõ̀n giải đoán.

ƯU NHƯỢC ĐIấ̉M CỦA GIẢI ĐOÁN TỰ Đệ̃NG CÓ KIấ̉M ĐỊNH

Ưu điờ̉m nụ̉i bọ̃t nhṍt của phương pháp phõn loại có kiờ̉m định là đụ̣ chính xác cao,mõ̃u phõn loại có thờ̉ dùng trong thời gian dài, tụ́c đụ̣ tính toán nhanh. Bờn cạnh đó, phương pháp này cũng có nhược điờ̉m là đụ̣ chính xác của kờ́t quả phõn loại phụ thuụ̣c vào đụ̣ chính xác của mõ̃u phõn loại cũng như trình đụ̣ của người giải đoán.

CÁC BƯỚC TRONG GIẢI ĐOÁN TỰ Đệ̃NG CÓ KIấ̉M ĐỊNH:

1. Chọn mõ̃u giải đoán (dữ liợ̀u mõ̃u): mõ̃u giải đoán được chọn dựa trờn tính chṍt phụ̉ của đụ́i tượng cõ̀n giải đoán, các dữ liợ̀u bản đụ̀ địa hình và bản đụ̀ chuyờn đờ̀ khác, dữ liợ̀u điờ̀u tra thực địa;

2. Chọn thuọ̃t toán giải đoán tự đụ̣ng. Tiờ́n hành giải đoán; 3. Đánh giá kờ́t quả phõn loại (lọ̃p ma trọ̃n sai sụ́,....)

3.3 Kết quả phõn loại rừng ngập mặn dựa trờn đặc tính phụ̉

Dựa trờn đặc tớnh phản xạ phụ̉ của thực vọ̃t và nước, trong đụ̀ ỏn tiờ́n hành phõn loại các đụ́i tượng trờn dựa trờn thuọ̃t toán đã đờ̀ xuṍt trong chương 2.

Bước 1: Thực hiợ̀n phộp trừ ảnh ở kờnh 3 và kờnh 4. Do hợ̀ sụ́ phản xạ của nước ở kờnh 3 lớn hơn kờnh 4, trong khi đó ở thực vọ̃t là ngược lại, khi đó, trờn

ảnh kờ́t quả, nước cú màu sỏng do nhọ̃n giỏ trị dương, thực vọ̃t cú màu tụ́i do nhọ̃n giỏ trị õm (hỡnh 3.3).

Hỡnh 3.3 Kờ́t quả trừ ảnh kờnh 3 và kờnh 4 (màu sỏng chỉ nước, màu tụ́i chỉ thực vọ̃t)

Bước 2: Thực hiợ̀n phộp trừ ảnh ở kờnh 4 và kờnh 3. Do hợ̀ sụ́ phản xạ của nước ở kờnh 3 lớn hơn kờnh 4, trong khi đó ở thực vọ̃t là ngược lại, khi đó, trờn ảnh kờ́t quả, nước cú màu tụ́i do nhọ̃n giỏ trị dương, thực vọ̃t cú màu sỏng do nhọ̃n giỏ trị õm (hỡnh 3.4).

Hỡnh 3.4 Kờ́t quả trừ ảnh kờnh 4 và kờnh 3 (màu tụ́i chỉ nước, màu sỏng chỉ thực vọ̃t)

Bước 3: Sử dụng hàm step đụ́i với ảnh nhọ̃n được ở bước 1 nhằm đưa các pixel cú giỏ trị õm vờ̀ 0, cỏc pixel cú giỏ trị dương vờ̀ 1. Kờ́t quả nhọ̃n được là mụ̣t ảnh nhị phõn, trong đó thực vọ̃t nhọ̃n giỏ trị 1 (màu trắng sáng), nước nhọ̃n giỏ trị 0 (màu đen). Kờ́t quả được thờ̉ hiợ̀n trờn hỡnh 3.5 dưới đõy.

Hỡnh 3.5 Kờ́t quả tớnh hàm step ảnh band4-band3

Bước 4: Sử dụng hàm Step đụ́i với ảnh nhọ̃n được ở bước 2 nhằm đưa các pixel cú giỏ trị õm vờ̀ 0, cỏc pixel cú giỏ trị dương vờ̀ 1. Kờ́t quả nhọ̃n được là mụ̣t ảnh nhị phõn, trong đó thực vọ̃t nhọ̃n giỏ trị 0 (màu đen), nước nhọ̃n giỏ trị 1 (màu trắng sỏng). Kờ́t quả được thờ̉ hiợ̀n trờn hỡnh 3.6 dưới đõy

Hinh 3.6 Kờ́t quả tớnh hàm sụ́ step band3-band4

Bước 5: Sử dụng kỹ thuọ̃t tụ̉ hợp màu sắc RGB, trong đó ảnh nhọ̃n được trong bước 3 ở kờnh súng R (red), ảnh nhọ̃n được trong bước 4 ở kờnh súng G (green) và ở kờnh súng B (blue) là ảnh nhọ̃n được ở bước 3. Kờ́t quả tụ̉ hợp màu được thờ̉ hiợ̀n trờn hình 3.7 dưới đõy.

Trờn ảnh kờ́t quả, nước được biờ̉u diờ̃n ở màu xanh, trong khi thực vọ̃t ngọ̃p mặn được biờ̉u diờ̃n ở màu vàng. Kờ́t quả phõn loại cho thṍy, diợ̀n tớch rừng ngọ̃p mặn ở khu vực nghiờn cứu là 10341.8 hecta, trong khi diợ̀n tích nước là 2158.03 hecta (bảng 3.1).

Bảng 3.1 Phõn loại dựa trờn đặc tớnh phụ̉

STT Tờn đụ́i tượng Diợ̀n tớch (hecta)

1 Nước 2158.03

Nước Thực võt ngọ̃p mặn

Hỡnh 3.7 Kờt quả phõn loại thực vọ̃t ngọ̃p mặn và nước

3.4 Phõn loại bằng phương pháp phõn loại tự đụ̣ng cú kiờ̉m định

Đờ̉ phõn loại rừng ngọ̃p mặn từ dữ liợ̀u ảnh QuickBird, trong đụ̀ ỏn sử dụng thuọ̃t toỏn hỡnh hụ̣p kờ́t hợp xỏc suṍt cực đại. Đõy là phương pháp phõn loại đã chứng tỏ ưu điờ̉m so với các phương pháp phõn loại khác và được kiờ̉m chứng trong nhiờu nghiờn cứu trờn thờ́ giới.

Đờ̉ tiờ́n hành phõn loại, bước đõ̀u tiờn cõ̀n chọn dữ liợ̀u mõ̃u. Trong nghiờn cứu này tiờ́n hành lṍy mõ̃u cho 2 đụ́i tượng: nước và rừng ngọ̃p mặn. Kờ́t quả xác định dữ liợ̀u mõ̃u được trình bày trờn hình 3.7 dưới đõy.

Nước Rừng ngọ̃p mặn Hỡnh 3.8 Dữ liợ̀u mẫu đụ́i tượng nước và rừng ngọ̃p mặn

Kờ́t quả phõn loại được thờ̉ hiợ̀n trờn hỡnh 3.9 dưới đõy. Trờn ảnh kờ́t quả, nước được biờ̉u diờ̃n ở màu xanh, rừng ngọ̃p mặn ở màu vàng.

Nước Thực võt ngọ̃p mặn

Hỡnh 3.9 Kờ́t quả phõn loại nước và thực vọ̃t bằng phương pháp hỡnh hụ̣p kờ́t hợp xỏc suṍt cực đại

Kờ́t quả xác định diợ̀n tớch rừng ngọ̃p mặn và nước được thờ̉ hiợ̀n trong bảng 3.2. Phõn tớch kờ́t quả phõn loại cho thṍy, diợ̀n tớch rừng ngọ̃p mặn trong phương pháp phõn loại tự đụ̣ng cú kiờ̉m định bằng thuọ̃t toỏn hỡnh hụ̣p kờ́t hợp xỏc suṍt cực đại là 10191.7 hecta, diợ̀n tích nước là 2304.95 hecta.

Bảng 3.2: Phõn loại bằng phương pháp xác suṍt cực đại