hỉện trạng sử dụng đất các năm 1977,1992 và 2000 ở Quận Tây Hồ
Hiện nay, công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) đang được ứng dụng trong nhiều ngành nghiên cứu khoa học. Với lợi thế quản lý và xử lý thông tin không gian đa biến và đa thời gian, hệ thồng tin địa lý trợ giúp đắc lực các nghiên cứu chuyên
n g à n h (đ á n h g iá b iế n đ ộ n g tài n g u y ê n , q u y h o ạch sử d ụ n g đ ấ t v à quy h o ạ ch p h át
triển kinh tế - xã hội,...)- M ạt khác, công nghệ viễn thám với nguồn dữ liệu đầu vào là ảnh máy bay và ảnh vộ tinh giúp cho quá trình xây dựng cơ sớ dữ liệu những thông tin. xác thực vể khu vực nghiên cứu. Đồng thời, tư liệu viễn thám là nguồn cung cấp dữ liệu trong quá khứ đầy đủ và chính xác nhất.
Với những lý do đó, chúng tôi sử dụng cồng nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) đế xây dụng bán đồ hiện ưạng sử dụng đất các năm 1977, 1992 và 2000. Trên cơ sò đó, đánh giá mức độ đồ thị hoá của khu vực nghiên cứu.
Quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu cho khu vực nghiên cứu bao gồm các giai đoạn:
3.1. ĩ. Giai doợn I: Nghiên cúu trong phòn g
a) Lựa chọn bản đồ nền: Bản đồ nền được lựa chọn là các loại bản đồ địa hình tỷ lệ lớn ở khu vực Hồ Tây và phụ cận do Tổng cục Địa chính phát hành.
- Bản đổ điều tra, kiểm chứng kết quả giải đoán: tỷ lệ 1:5000, xuất bản năm 1977 và năm 1983
- Tỉ lệ bản đồ chính thức 1:10.000, kết hợp giữa bản đổ địa hình khu vực nghiên cứu tỷ lệ 1:10.000 xuất bản năm 1996 và kết quả giải đoán ảnh máy bay.
b) Nắn chỉnh hình học ảnh máy bay
• Nguyên nhân gây biến dạng ảnh máy bay
Để dữ liệu ánh có toạ độ và tích hợp với các nguồn dừ liệu khác thì việc nắn chỉnh hình học phái được tiến hành. Đây là việc vô cùng quan trọng trong công tác xử h' ảnh.
Dữ liệu ảnh trước khi thực hiện phép nắn chỉnh hình học thường chứa đựng sự biến dạng về hình học và không thể sử dụng như một bản đồ. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự biến dạng đó như: độ cao bay, tư thế bay, vận tốc bay của máy bay hoặc vệ tinh, hay ảnh hưởng của sự quay trái đất, độ cong mặt đất, khúc xạ khí quyển, địa hình... Việc nắn chỉnh hình học sẽ bù lại các nguyên nhân gây ra biến dạng đó và làm cho dữ liệu có độ trung thực về hình học như một bản đồ.
•> Nguyên nhân gày ra hiện tượng biến dạng hình học ảnh máy bay:
- Do góc chụp của camera trên máy bay. - Do độ cao địa hình khác nhau.
- Nhiễu loạn thời tiết trong quá trình bay chụp (gió, độ cao,...)
- Thiết bị dẫn đường thiếu chính xác.
❖ Một số tiêu cự thường sử dụng trong quá trình bay chụp:
Tiêu cự (mm) Góc mở ông kính (đô) Độ phủ trên m ặt đất (km2)
85 125 7.32
153 93 2.27
210 75 1.20
305 56 0,57
610 30 0,14
Ảnh lệch tàm do m áy bay chệch khỏi đường bav quv định
Đường nối tâm các ảnh trong
giải chụp
■ Nguyên tắc nắn chỉnh ảnh máy bay của phần mềm Rubber Map
R ubber M ap là m ột M odul độc lập của phần mềm M ap M aker. Với chức năng nắn chỉnh hình học ảnh máy bay, Rubber map được thiết k ế với một số hàm toán chuyên dụng nhằm loại bỏ m ột số sai số thường'gặp trong quá trình bay chụp như: sự biến dạng của đầu chụp, biến dạng của ống kính, mức độ phức tạp của địa hình,...M ãt khác, thông qua việc nắn chỉnh ảnh hình học m áy bay, Rubber Map cung cấp cho người sử dụng ảnh sau khi nắn có cơ sớ toán học theo các lưới chiếu chuẩn phù hợp với bản đồ.
R ubber M ap cho phép nán chỉnh hình học ảnh máy bay theo 2 chế độ: Nắn chỉnh sử dụng 4 điểm khống chế và nắn chỉnh dựa vào tệp tin vector có sẵn.
- Nắn chỉnh dựa vào 4 điểm khống chế: Căn cứ vào việc nhận biết vị trí chính xác của 4 điểm trên ảnh máy bay, việc lựa chọn các điểm khống chế tuân thủ theo nguyên tắc: các điểm khống chế là những điếm cố định và không gắn với các yếu tố dễ thay đổi (ví dụ: sổng, suối,...). Trên thực tế, điểm khống chế thường được chọn Là giao điểm của đường giao thông, vị trí đầu cầu,...Các điểm khống chế, sau khi biết chính xác toạ độ sẽ được gán cho 1 pixel. Các Pixel này được dùng làm cơ sở để nội suy ra vị trí của các pixel khác trên toàn bộ ánh.
P h ư ơ n g p h á p sử d ụ n g đ iể m k h ố n g c h ế là phương p h á p tương đố i đơn giản,
thường được sử dụng trong quá trình nắn chỉnh hình học. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là rất khó có thể chọn chính xác vị trí của điểm khống chế trên ảnh, từ đó dẫn đến sai số trong quá trình nắn chỉnh hình học.
- Nắn chỉnh dựa vào tệp tin vector có sẵn: Phương p h áp này sử dụng tệp tin vector có sẩn (thường là các tệp tin về đường giao thông hoặc các yếu tố dạng tuyến ít bị biến đổi theo thời gian) làm chuẩn, từ đó tiến hành nấn chỉnh ảnh máy bay theo tệp tin này. Phương phương pháp này m ang lại độ chính xác cao cho ảnh sau khi nắn
Nhược điểm của phương pháp này là ảnh nắn chỉnh phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của tệp tin vector. Quá trình nhập các tệp tin vector thường là các quá trình số hoá (số hoá bằng bàn số hoặc số hoá màn hình), độ chính xác của dữ liệu phụ thuộc rất nhiều vào người số hoá. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gày sai số cho quá trình nắn chỉnh hình học ảnh máy bay sau này.
■ Giới thiệu về khuôn dạng dữ liệu ảnh GeoTIFF (ảnh có tọa độ)
Đ ối với dữ liệu raster, có rất nhiều khuôn dạng dữ liệu dùng để lưu trữ. Trong đó có thể kể tới m ột số khuôn dạng m ang tính chuẩn quốc tế như: TIFF, Bitmap, JPEG, G IF ,...Ư u điểm của các khuôn dạng dữ liệu này là mang tính phổ dụng cao, nhiều phần m ềm có thể nhập (import) và xử lý. Mặt khác, đối với các loại phần mềm sử dụng cho m áy quét, hầu hết chúng đều sử dụng các khuôn dạng dữ liệu này để lưu trữ ảnh sau khi quét.
Đối với hệ thống ảnh máy bay sử dụng cho đề tài, chúng tôi sử dụng khuôn dạng dữ liệu T IFF để lưu trữ ảnh máy bay sau khi quét, phục vụ cho quá trình nắn chỉnh hình học.
Cùng với sự phát triển của công nghệ thổng tin, ngày càng có nhiều khuôn
d ạ n g d ữ liệ u ra s te r m ới ra đ ờ i n h ằ m p h ụ c vụ cho nh u cầu n g à y c à n g đ a d ạn g của xã
hội. Đối với hệ thống phần mềm viễn thám và Hệ thông tin đia lý, nhu cầu lưu trữ dữ liệu raster với toạ độ địa lý cho từng pixel trên ảnh nhầm phục vụ cho các quá trình xử lý. Vì vậy, một khuôn dạng dữ liệu mới ra đời - GeoTIFF. Thực chất, GeoTTFF là biến thái của khuôn dạng dữ liệu TIFF nhưng nó có khả năng lưu trữ được tọa độ địa lý của từng Pixel trên ảnh. Kế từ khi ra đời, khuôn dạng dữ liệu GeoTIFF ngày càng trở nên thông dụng và hiện nay, GeoTIFF trở thành khuôn dạng dữ liệu chuẩn của nhiều phần mềm viễn thám và hệ thông tin địa lý. Ưu điểm của khuôn dạng GeoTIFF là lưu trữ được tọa độ của từng Pixel, vì vậy ảnh sau khi nắn chỉnh có cơ sở toán học nhất định, khi tập hợp các ảnh trong quá trình hiển thị, ảnh có tọa độ sẽ được ghép trùng khít với nhau.
■ Các bước tiến hành nắn chỉnh hình học ảnh máy bay dựa vào phần mềm Rubber Map:
- Quét ảnh: Sử dụng m áy quét nhằm nhập ảnh máy bay dưới dạng ảnh giấy trờ thành các tệp tin lưu trong máy tính. Một số thông số trong quá trình quét ảnh cần quan tâm như: độ phân giải của ảnh: 300 Dpi (Dot per Inch), chế độ quét: ảnh đen trắng (Black and W hite Photo),...
- N hập và nắn ảnh bằng phần mém Rubber Map:
J5 Rubber map
sáve transform data
^ G p to Map Maker Pro Exit
+ Trong cửa sổ xuất hiộn, chọn khuôn dạng dữ liệu TIFF. + Chọn ảnh cần nắn chỉnh hình học.
C h o o s e s c a n
eaa»id'o\ado0irtCftijMi«na420.u»' ■ <»**■***""
ỤÉgỊỆiấặpt^rtÉẳềOlMrẳV id«LlKJ liKiarĩvlHlartí
Hiffwiiniii lumtn I’ hmnl D bdđoi U-J-1—• í }
Tian*tonn •5 Ĩj 0DHCHINH —1 * bcaíYt *s !2l bdhtrarg £ Zl bơodiahmh Zj baohiranq l l tìdomioi - b d o lm z> Chu a n OA 1j thQiihmten <1 1 » r MjriF^fMPT aãi ft* m rirtiniTfiy ŨÊềỉế 2421 « n 2422.14 —I 2423.« 2424. u 2424.14 24Õ.IÍ 2484. bi 2*S5.H 24661# 2467« 246a* 246a«rf 2470.W 2621«# 2622 \i zi + Chọn ch ế độ nắn chỉnh hình học: chế độ sử dụng 4 điểm không chế.
+ Ả nh cần nắn sẽ hiện lên với 4 khoanh tròn 4 góc thể hiện 4 điếm khống chế
Uuhhrf mi>t> I r \hHm<i>VhdnlmV:huun«n\?4?rt litỊ R4* UUm H*4p
+ N hập tọa độ địa lý cho điểm khống chế: Theo quy ước của nhiều phần mềm viễn thám và hộ thông tin địa lý, lưới chiếu thường sử dụng ưong quá trình xử lý thông tin là UTM (toạ độ được biểu diễn dưới dạng mét) do khả năng lưu trữ và cách biểu diễn thông tin dưới dạng m ét cho phép phần mềm quản lý dữ liệu chật chẽ hơn. + Xác định vị trí của 4 điểm khống chế trên ảnh trùng với điểm có tọa độ trên bản đồ địa hình.
+ Kéo 4 vòng tròn đỏ đến trùng với 4 điểm xác định.
+ Phóng to hoặc thu nhỏ (Zoom in hoặc zoom out) rồi kéo đấu cộng đỏ vào đúng vị trí cho chuẩn xác.
+ Nhập tọa độ vào hộp thoại Current control point (với lưới chiếu UTM).
Control points- Ị Sketch image ỉ
Cuíient control point ~Tọp left'Comer Geographical X 1629625 Geographical* |229035d
Locate me four control points ãttứ
enter their Truecoortíinaĩes then click on ư ie“Sữctctr image" tag
■ c— ■■■ || .
’ ■QW hẩ»«t Miart Ityi taciriịn " -'3q£pi>BX jts n n s MM> 4 - Ã.tMH* psama mam^Ịĩ' i r - - ' ---r - - ■ JCZS991 *9 ■■ n i l " fnaeaiT? •3k-’9'! |1 00 ; V (03 2] Iasi 3 9M'< n in SỆỂỂằÍBị&r —1 Widtit132(Mfc- , -'B fept'im t f - A t w l H L 3 K b * ' MaMBpvpMÉlilQ watttsniMto b^ M » p * 2 t f t ~ «-*=■»— -i^SgBSS^ E rritf tfie O itnrrt o f t f T 9 1 « |« , - AJtflMfs, e h o o so / a m o / u w n . I . v - :
fflMfret IMS’ PU90. Jftd tf»<t cJtcA-.
on w outran ù*iứw -4 . ..
________GpW » u ^ t bỀĩỉMp_________I
+ Giảm max x,y; tăng min x,y sao cho khung đỏ nhỏ hơn ảnh nắn để khi ta nắn chỉ lấy phần phía trong của ảnh (Do ảnh máy bay chụp thường bị biến dạng phần rìa ngoài ảnh, càng vào tâm ảnh thì độ biến dạng càng nhỏ).
MàxX 630013.62 metres Máx:Ỹ |22902j48.42 metres MĩrtXT •Tf jMNiiJL629081.49 metres 4fvdutò£ tiắằtồ* (2288766.77 metres..
+ Xác định độ lớn cho từng Pixel: độ lớn của Pixel liên quan nhiều tới mức độ chính xác của quá trình nấn chỉnh hình học. v ề nguyên tắc, kích thước của Pixel càng nhỏ thì độ chính xác của quá trình nắn chỉnh càng cao. Trong thực tế, khi chọn độ lớn của pixel quá nhỏ sẽ làm cho kích thước của ảnh tăng lên gây khó khăn cho
q u á trìn h 'lư u trữ và xử lý th ô n g tin sau này, đặc biệt là đ ố i với n h ữ n g m á y tín h có
- Kết quả nắn chỉnh: Sau khi nhập chính xác tọa độ của 4 điểm khống chế, phần mềm R ubber M ap sẽ sử dụng các hàm toán để loại bỏ các sai số trong quá trình nắn chỉnh. Quá trình này sẽ làm thay đổi hình dạng của ảnh so với hình dạng trước khi nắn. M ặt khác, phần mềm Rubber map sẽ thông báo một số thông số liên quan tới ảnh trước và sau khi nắn như: số dòng, cột của ảnh, kích thước Pixel, kích thước của ảnh nhằm giúp cho người sử dụng có thể lựa chọn chế độ nắn chỉnh thích hợp.
- % ìr ^ v-ỉ*°Õ _J
kr-ttOIMĩrthT* rl !
Slatáhctloi tagạt bitmap.**-*. , - V . . ,
Widthrtt32 pwet 8 i i* — •
Slòtt*bc*ÍOf»xấc» hítmac '
im*
Slatatic* í a axic* bắmao. 1' — r Wjdtht150Qpotali;--M«Bỉip«ipitaè-8.^ '
Háght2300 pixeb. - * * Fie (06:3373.6 Kbt Dats c:\bandoVbdotnAchuariM\2420.tif
■ Xuất ảnh dưới dạng GeoTIFF:
Sau khi thực hiện đầy đủ các thao tác như trên, nhấn vào G enerate target bitmap
- Chọn định dạng G eotiff (*.tif), đặt tên file đã nắn.
- Kết quả sau khi nấn chính hình học sẽ được lưu dưới dạng GeoTIFF (ánh có tọa độ).
Gerwale tar net bitmap
Winòowị bitmap rbmo)
[|B !M i J B I H i — 1 Zj bddat s h 8 D H C H N H * ZJ bdht bdhtrang A Cj bdodiahinh h bdchtrang _ L i bdotN oi *• l i bdotm 2j bdthuyioi 'Jjr b d tm . B T M A G lC P Q z i 2420ọeo rt 2421geo. 2422geo.bf 2423geo. tof 2424geo.Uf 2463Ộ0O. 2464geali 24S5geatf 24SSgeaW 2467geo.tf 2468geo.tf 24fi3oeaM 2470geo.tf 2S21ọeaw 2622ọoo.w Cmcd
c. Giải đoán ảnh máy bay
Giải đoán ảnh hàng không là công đoạn đầu tiên trong quá trình thực hiện đề tài. Ảnh hàng không (còn gọi là ảnh máy bay) thường có tỷ lệ tương đối lớn và độ phủ chụp nhỏ. VI vậy, ảnh m áy bay rất thích họp trong việc nghiên cứu các yếu tố bề mặt ở quy mô diện tích vừa và nhỏ. Một lợi thế khác của ảnh máy bay so với các dạng dữ liệu khác (bản đồ, số liệu thống kê) là ảnh máy bay phản ánh trung thực bề mặt địa hình khu vực nghiên cứu, không bị ảnh hưởng bởi những nhận định chủ quan của người ngKiên cứu. Bên cạnh đó, giải đoán ảnh máy bay ở các thời điểm khác nhau, đặc biệt là trong quá khứ giúp cho việc nghiên cứu quá trình biến đổi của một hay nhiều đối tượng được thực hiện tương đối thuận lợi, đảm bảo độ chính xác cao và mang tính khách quan. Bộ ảnh máy bay được sử dụng trong quá trình thực thi đề tài bao gồm: ảnh máy bay tỷ lệ 1:10000 chụp năm 1977, 1992 và bình đồ trực ảnh chụp nãm 1998 tỷ lệ
1:5000.
*> Xảy dựng bộ khóa giải đoán:
Bộ khóa giải đoán phải dựa trên cơ sớ hệ thống chú giải đã được thành lập, một hoặc nhiều tính chất (yếu tố) của ảnh: tone ảnh, kiến trúc ảnh (hoa vãn ánh), vị trí, hình dạng, xám độ, kích thước,bóng,...
Bộ khóa giải đoán được sử dụng cho khu vực nghiên cứu bao gồm: 1) Đất trổng lúa: Dấu hiệu trên ảnh và ngoài thực địa của đối tượng như sau:
Dấu hiệu trẽn ảnh Đôi tượng ngoài thực địa
+ Màu sắc (xám độ) tương đối giống nhau;
+ ít có bóng khuất và bóng tối nên
khoanh vi lúa trên ảnh rất mịn;
+ Cấu trúc ảnh (hoa văn ảnh) dạng dải
và rộng.
+ Độ cao tương đối bằng nhau; + Màu sắc tương đối giống nhau:
+ Được trồng theo hàng lối trẽn một phạm vi tương đối rộng;
+ Mật độ câv dày đặc che phù hầu hết toàn bộ bể mãt đất trồng.
2) Đ ất trổng m àu, hoa và cây cảnh trong khu vực có dấu hiêu trên ảnh như sau:
Dấu hiệu trẽn ảnh Đối tượng ngoài thực địa
+ Màu sắc (xám độ) không đổng đểu, chỏ đen, chỗ trắng phân biệt rõ rệt
+ Cấu trúc ảnh rát thỏ. nổi rõ những đường gờ
+ Độ cao thấp khác nhau. (Ví dụ: Cầy sắn cao hơn hẳn cây bắp cải) + Màu sắc giữa các cây thường khác nhau.
+ Màu được trồng nơi thành luống, nơi khòng. + Diện tích trồng nhỏ hơn so với cây lúa. + Độ che phủ mặt đất thưa.
4) Đất giao thông:
Dấu hiệu trên ảnh Đối tượng ngoài thực địa
+ Màu sắc (xám độ) giống nhau và có màu trắng hơn so với các loại hình khác.
+ Cầu trúc ảnh dạng đường và nổi lên rõ rệt.
+ Màu sắc tương đối đồng đều.
+ Thường chạy theo một đường thầng nhỏ.
+ Mặt đất bị lộ ra ngoài và đất thường khô.
+ Cao hơn so vói ruộng và kênh mương.
5) Hệ thống kênh mương thủy lợi:
D ấu hiệu trê n ản h Đối tượng ngoài thực địa
+ Màu sẳc (xám độ) giống nhau và có màu trắng xám.
+ Cấu trúc ảnh dạng đường và lõm xuống so với các loại hình khác xung quanh
+ Màu sắc tương đói đồng đều.
+ Thường chạy theo một đường thảng, và lớn hơn so với đường giao thông.
+ Do là mặt nước nèn rất ẩm.