Phương pháp chiết xuất đối tượng lúa trong đề tài dựa trên việc nghiên cứu giao thoa giữa phương pháp của Xiao và của L. Chamaillé. Trong phương pháp của Xiao, nghiên cứu sử dụng các chỉ số: Chỉ số mây (Cloud index), chỉ số thực vật (NDVI và EVI) và chỉ số nước bề mặt đất (LSWI), liên quan đến việc tìm ra mùa thu hoạch lúa do sự biến động của chỉ số thực vật và nước thông qua việc quan sát biến động của nhiều chỉ số theo thời gian. Còn trong phương pháp của Chamail sử
dụng chỉ số nước chuẩn hoá MNDWI (Modification of Normalition Difference Water Index) tách riêng được đối tượng mặt nước.
Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường ở ruộng lúa: Ở từng giai đoạn, sinh khối nói chung, tán lá, độ cao của cây lúa nói riêng sẽ có những kích thước khác nhau. Mỗi giai đoạn sinh trưởng sẽ có sự khác nhau về tỷ lệ che phủ, hàm lượng nước trong đất là các yếu tố môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến đường đi của tia radar và ảnh hưởng đến giá trị song tán xạ ngược do ăng ten thu được. Ở giai đoạn chuẩn bị đất ngay trước khi gieo hoặc cấy, mặt ruộng bằng phẳng và có độ ẩm rất cao. Các giá trị tán xạ ngược cao do đất có độ ẩm cao và do tác động của hằng số
35
điện môi của nước lên tia tới. Nếu mặt ruộng bão hòa nước, giá trị tán xạ ngược sẽ
gần bằng 0. Khi lúa bắt đầu có độ cao nhưng chưa có tán lá, thân của cây non sẽ có thể trở thành đối tượng của cơ chế tán xạ ngược góc và sẽ tạo ra giá trị tán xạ
ngược. Trong giai đoạn tiếp theo, khi lúa đã bắt đầu có tán lá nhưng vẫn chưa che phủ hết mặt ruộng thì ảnh hưởng chính thuộc về nước trong ruộng. Hiệu ứng góc sẽ
rất lớn, một khi mặt nước phản xạ theo kiểu gương mọi năng lượng của tia tới và khi gặp cây thân lúa, phần lớn năng lượng này sẽ quay lại ăng ten qua cơ chế tán xạ
ngược góc. Khi lúa đã khép tán kín mặt ruộng thì ảnh hưởng của môi trường dường như không còn đáng kể.
Hình 2.1: Chu kì phát triển của cây lúa
Theo nguyên tắc là việc trồng lúa trải qua giai đoạn 3 giai đoạn chính: 1- Giai đoạn cấy và ngập nước;
2- Giai đoạn tăng trưởng cho đến khi chín; 3- Giai đoạn thu hoạch - đất trống.
Mỗi giai đoạn trên, lúa có độ cao, độ che phủ và độ nhám của lá khác nhau. Các thay đổi này chỉ diễn ra trong một thời kỳ từ 90 – 120 ngày trùng với nông lịch của lúa ở các vùng canh tác khác nhau. Xiao đã phân tích những giai đoạn này theo quan điểm về phản xạ thông qua chỉ số thực vật NDVI, EVI và LSWI.
Trong giai đoạn đầu, khi ở giai đoạn cấy, lúa còn non do đó ít phát triển và mật độ thấp đểđất lộ ra và bởi vậy nước là đặc trưng của môi trường này.
36
Giai đoạn hai, giai đoạn tăng trưởng của nó làm cho đất càng ngày càng bị
che kín và ngược lại lúa ở phía trên và che phủ các thực vật quan trọng.
Giai đoạn cuối cùng, giai đoạn thu hoạch được thể hiện bằng việc nhổ các cây lúa và do đó đất và nước tái xuất hiện.
Bằng quang phổ, các giai đoạn trong vòng đời của cây lúa được thể hiện qua sự phản ánh quan trọng hơn hoặc ít quan trọng hơn tùy theo giải quang phổ mà nó
được quan sát. Nếu chỉ sốđầu được đánh giá cao do khả năng giữđộẩm của đất thì hai chỉ số sau chỉ ra rõ hơn đặc trưng thảm thực vật, chỉ số cuối cùng là sự cải thiện chỉ số thứ hai bao gồm cả việc hiệu chỉnh khí quyển bằng việc sử dụng dải quang phổ màu xanh da trời (Blue).
Hình 2.2: Ba chỉ số được Xiao sử dụng để dò tìm năng suất của mùa vụ lúa
Cũng như vậy, khi thu hoạch xong, chỉ số nước trên mặt đất có giá trị cao hơn 2 chỉ số còn lại, thể hiện sự tràn ngập nước trên cánh đồng lúa. Nhưng giai đoạn này chỉ là tạm thời, và ngắn hơn giai đoạn tiếp theo. Do đó, rất nhanh giá trị của các chỉ
số thực vật trở nên cao hơn giá trị của chỉ số xuất hiện của nước và nó kéo dài trong nhiều tháng, tượng trưng cho sự tăng trưởng của lúa và vì thế sự bao phủ của thực vật. Sau đó, lại một lần nữa, sự sụt giảm của chỉ số khác biệt thực vật NDVI hoặc chỉ số thực vật tăng cường EVI liên quan tới sự gia tăng của chỉ số nước trên mặt
đất LSWI được quan sát thấy, thể hiện sự thu hoạch và tái xuất hiện của đất ẩm trên ruộng lúa. Tuy nhiên, việc dò tìm các cánh đồng lúa thông qua việc dò tìm những vùng có nước là không tránh khỏi, yếu tố tuyệt đối quan trọng đối với việc trồng lúa nhưng phải được phân biệt với những vùng nước thường xuyên như sông, hồ, ao và các công trình khác của mạng lưới thủy lợi.
37