Tải bản đầy đủ
Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất.

Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất.

Tải bản đầy đủ

Cấp 1 (Level1): Phân ra thành 2 loại theo đặc điểm có hay không có lớp phủ thực vật
của bề mặt đất.
Cấp 2 (Level 2): Phân ra thành 4 loại theo nguyên tắc chia các loại của cấp 1 theo đặc
điểm ngập nước hay không ngập nước của bề mặt đất.
Cấp 3 (Level 3): Phân ra thành 8 loại theo nguyên tắc chia các loại của cấp 2 theo tính
chất tự nhiên hay nhân tạo của bề mặt đất. Từ cấp 3 trở đi các đối tượng được phân
chia chi tiết hơn tuỳ theo đặc điểm của đối tượng cũng như khu vực nghiên cứu và
mức độ chi tiết của bản đồ cần thành lập.
* Hệ phân loại lớp phủ mặt đất CORINE chia ra theo 3 cấp:
Cấp1 (Level 1): Phân ra thành 5 loại theo trạng thái bề mặt tổng thể của trái đất là lớp
phủ nhân tạo, đất nông nghiệp, rừng và các vùng bán tự nhiên, đất ẩm ướt, mặt nước
phù hợp với bản đồ tỷ lệ nhỏ phủ trùm toàn cầu.
Cấp 2 (Level 2): Phân ra thành 15 loại theo đặc điểm che phủ của thực vật.
Cấp 3 (Level 3): Phân ra thành 44 loại chi tiết hơn tuỳ theo đặc điểm của đối tượng
cũng như khu vực nghiên cứu.
Ở nước ta trong những năm gần đây đã quan tâm đến việc thành lập bản đồ lớp phủ
mặt đất, nhưng chưa có một công trình nào chuyên nghiên cứu về hệ phân loại của bản
đồ để đưa ra một hệ phân loại chung áp dụng cho cả nước như hệ phân loại của bản đồ
hiện trạng sử dụng đất. Các bản đồ lớp phủ mặt đất đã thành lập đều phục vụ một mục
đích cụ thể hoặc chỉ là một lớp thông tin của lớp phủ mặt đất như lớp phủ rừng.
Thông qua việc nghiên cứu, tham khảo các hệ phân loại “Lớp phủ mặt đất ”, đồng thời
phân tích đặc điểm của các đối tượng trong vùng thử nghiệm kết hợp với khả năng
thông tin của các tư liệu sử dụng, tác giả đã xây dựng hệ phân loại một số đối tượng
lớp phủ mặt đất phục vụ nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được trình bày trong bảng
dưới đây :

45

Bảng 2.2: Các loại lớp phủ ở huyện Kinh Môn.
Cấp 1

Cấp 2

Lớp phủ mặt nước

1. Hồ ao, sông suối, kênh mương

Lớp phủ đất nông

Lớp phủ mặt đất

2. Vùng chuyên canh lúa, lúa màu
3. Vùng chuyên canh rau màu, cây ngắn ngày khác
4. Đất trồng cây lâu năm
5. Khu dân cư đô thị
6. Khu dân cư nông thôn
7. Đất chưa sử dụng

trống
Lớp đất rừng

8.Đất đồi núi tự nhiên hoặc khu rừng nhân tạo

nghiệp
Lớp phủ dân cư

2.1.2. Khái niệm chung về biến động.
Cụm từ biến động được nhắc đến ở mọi nơi, mọi lúc ví như: Biến động thị
trường, biến động giá cả, biến động không gian, biến động dân số, biến động tâm lý…,
như vậy được hiểu là sự biến đổi, thay đổi trạng thái này bằng một trạng thái khác liên
tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như trong môi trường
xã hội.
-Biến động về chất và về lượng:
Theo triết học duy vật biện chứng: Chất là tính quy định vốn có của các sự vật
và hiện tượng, là sự thống nhất hữu cơ của các thuộc tính, các yếu tố cấu thành sự vật,
nói lên sự vật đó là gì, phân biết nó với các sự vật hiện tượng khác. Lượng là tính quy
định vốn có của sự vật hiện tượng về quy mô, trình độ phát triển, biểu thị con số các
thuộc tính, các yếu tố cấu thành nó.
Như vậy, những thay đổi đơn thuần về lượng đến một mức độ nhất định sẽ
chuyển thành sự thay đổi khác nhau về chất. Chiều ngược lại, có nghĩa là khi chất mới
ra đời, nó lại tạo ra một lượng mới phù hợp với nó để có một sự thống nhất mới giữa
chất và lượng. Sự quy định này có thể được biểu hiện ở quy mô mức độ và nhịp độ
phát triển mới của lượng. Từ đó ta thấy rằng: Quy luật lượng chất là quy luật về sự tác
động biện chứng giữa lượng và chất, những thay đổi về lượng chuyển thành những
thay đổi về chất và ngược lại. Chất là mặt tương đối ổn định, lượng là mặt biến đổi
mâu thuẫn với chất cũ, chất mới được hình thành với lượng mới nhưng lượng mới lại
tiếp tục biến đổi, đến một mức độ nào đó đang kìm hãm nó. Quá trình tác động lẫn
nhau giữa 2 mặt chất lượng tạo nên một con đường vận động liên tục, từ biến đổi dần

46

dần dẫn tới nhảy vọt, rồi lại biến đổi dần dần chuẩn bị cho những bước nhảy tiếp theo,
cứ thế làm cho sự vật không ngừng biến đổi, phát triển.
-Biến động về diện tích đối tượng (biến động về số lượng):
Giả sử cùng đối tượng A ở thời điểm T 1 có diện tích S1, ở thời điểm T2 có diện
tích S2 (đối tượng A thu nhận được từ 2 ảnh vệ tinh có thời điểm chụp khác nhau), như
vậy ta nói rằng A bị biến đổi diện tích ở thời điểm T 1 so với T2 (sự biến đổi này có thể
bằng nhau, nhỏ hơn hoặc lớn hơn) nếu ta dùng kỹ thuật để chồng xếp 2 lớp thông tin
này thì phần diện tích của phần trùng nhau sẽ được gán giá trị cũ của đối tượng A, còn
giá trị khác sẽ là giá trị của phần biến động. Giá trị biến động này là bao nhiêu, tăng
hay giảm phụ thuộc vào thuật toán được sử dụng.
-Biến động về bản chất đối tượng:
Trên 2 ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực ở 2 thời điểm khác nhau, diện tích
A ở thời điểm T1 có giá trị M1, ở thời điểm T2 có giá trị M2 (M1, M2 là các giá trị phổ),
ta sử dụng thuật toán chồng ghép 2 lớp thông tin tại 2 thời điểm T 1,T2 sẽ xuất hiện giá
trị M khác M1,M2. Giả sử diện tích A không đổi ta nói rằng có sự thay đổi về chất của
A. Trên thực tế đây là loại hình thay đổi lớp phủ mặt đất.
-Phân tích vector biến động:
Các đối tượng địa lý đơn giản hay phức tạp đều được qui thành 3 dạng: điểm
(point), đường (line), vùng (polygon). Trong đó: điểm (point): thể hiện một phần tử dữ
liệu gắn với một vị trí xác định trong không gian 2 hoặc 3 chiều. Phương pháp phân
tích vector cho phép xác định và nghiên cứu xu thế biến động về chất của từng điểm
trong không gian 2 hoặc n chiều.
Biến động vùng đất được thể hiện qua hai hình thức chính sau:
- Biến động về diện tích: biến động về diện tích thể hiện qua các thời gian
khác nhau.
- Biến động về loại hình đất đai: biến động về hiện trạng lớp phủ mặt đất thể
hiện qua hai thời điểm khác nhau.
Từ các tư liệu ảnh, tiến hành so sánh để có thông tin về sự biến động của đất đai
theo nguyên tắc phân tích vector.

47

2.1.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động.
Theo dõi biến động tài nguyên và môi trường đã trở thành một ứng dụng quan
trọng được nghiên cứu nhiều trong kỹ thuật viễn thám. Với việc sử dụng vệ tinh quang
học, có thể tóm tắt lại thành 4 phương pháp đánh giá biến chính sau:
-Phương pháp 1: Phân tích sau phân loại
Bảng 2.3: Sơ đồ phương pháp phân tích sau phân loại

Ảnh 1

Phân loại
Đánh giá
biến động

Ảnh 2

Phân loại

Việc tiến hành phân loại độc lập các ảnh viễn thám làm cho phương pháp này
có độ chính xác phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác của từng phép phân loại và đó
thường là độ chính xác không cao, đặc biệt là chuỗi ảnh có số lượng lớn. Phương pháp
có ưu điểm nổi bật là đơn giản và dễ thực hiện. Nhưng xét về độ chính xác của phương
pháp này, người ta đã đưa ra: Nếu độ chính xác của hai phép phân loại đạt lần lượt là
80% và 70%, độ chính xác của phần biến động nhận biết sẽ đạt 56%. Do vậy, cần phải
hết sức thận trọng khi sử dụng.
-Phương pháp 2: Phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

48

Bảng 2.4: Sơ đồ phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

Ảnh 1
Phân loại

Đánh giá
biến động

Ảnh 2

Phương pháp này thực chất là ghép 2 ảnh vào nhau tạo thành ảnh đa thời gian
trước khi phân loại. Hai ảnh có n kênh phổ được chồng phủ lên nhau để tạo nên một ảnh
có 2n kênh. Kết quả phân loại của ảnh chồng phủ gồm 2n kênh này là tập hợp bao gồm
các lớp thay đổi và các lớp không thay đổi. Hạn chế lớn nhất của phương pháp này là tuy
chỉ phân loại 1 lần 1 ảnh (ảnh đa thời gian) nhưng lại rất phức tạp trong lấy mẫu vì phải
lấy tất cả các mẫu không biến động cũng như biến động. Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay
đổi theo thời gian (trong các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển cũng không dễ
được loại trừ và do đó ảnh hưởng tới độ chính xác của phương pháp.
-Phương pháp 3: Nhận biết thay đổi phổ
Bảng 2.5: Sơ đồ phương pháp nhận biết thay đổi phổ
Ảnh 1
Đánh giá
biến động

Phân loại

Ảnh 2

Về bản chất nhóm phương pháp này sử dụng các kỹ thuật khác nhau để từ 2 ảnh
ban đầu tạo nên một kênh hay nhiều kênh ảnh mới thể hiện sự thay đổi phổ. Sự khác
biệt hoặc tương tự phổ giữa các pixel có thể được tính cho từng pixel hoặc tính trên

49

toàn cảnh cùng với tính trên từng pixel. Vì thế phương pháp này đòi hỏi nắn chỉnh
hình học phải có sai số nhỏ hơn 1 pixel.
Kết quả của việc so sánh là một ảnh chỉ rõ những khu vực có thay đổi hoặc
không thay đổi cũng như mức độ thay đổi (ảnh này được gọi là ảnh thay đổi). Khi ảnh
này được tạo ra, để có thể phân định được rõ các pixel thay đổi cũng như mức độ thay
đổi cần có một bước xử lý tiếp theo, trong đó quan trọng nhất là kỹ thuật phân ngưỡng.
Phân ngưỡng thực chất là việc định nghĩa mà tại đó chúng ta coi là sự thay đổi.
Phương pháp xác định ngưỡng được sử dụng nhiều nhất là phân tích hàm phân bố của
ảnh thay đổi.
-Phương pháp 4: kết hợp
Bảng 2.6: Sơ đồ phương pháp kết hợp

Ảnh 1

Phân loại

Phân loại

Ảnh 2

Đánh giá
biến động

Phân loại

Như đã thấy ở trên, nhóm các phương pháp nhận biết thay đổi phổ luôn cần các
phân tích tiếp theo để nhận được các thông tin về sự thay đổi. Trong khi đó, các
phương pháp nhận biết dựa trên phân loại lại là những phân tích thể hiện sự thay đổi.
Vì vậy, để giảm sai số trong nhận biết biến động, việc kết hợp giữa 2 phương pháp này
có thể được tiến hành theo rất nhiều các phương pháp khác nhau. Ý tưởng chính của
việc kết hợp này là sử dụng các phương pháp trong nhóm phương pháp nhận biết thay
đổi phổ để chỉ ra các vùng có thay đổi và sau đó áp dụng phương pháp phân loại chỉ
cho những vùng này để định ranh sự thay đổi đó.

50

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT BẰNG
VIỄN THÁM VÀ GIS.
2.2.1. Quy trình công nghệ.

Bảng 2.7 : Quy trình công nghệ nghiên cứu biến động bằng viễn thám và GIS

51

Ảnh thời
kỳ trước

Chọn tư
liệu ảnh
viễn thám

Ảnh thời
kỳ sau

Nắn chỉnh
hình học

Đồng nhất
độ phân
giải
Ảnh thời
kỳ trước
đã phân
loại

Phân loại
ảnh viễn
thám

Ảnh thời
kỳ sau đã
phân loại

Kiểm
chứng
Bản đồ kết
quả thời
kỳ trước

Bản đồ kết
quả thời
kỳ sau
Bản đồ
biến động

Đánh giá
biến động
2.2.2. Quy trình xử lý ảnh bằng viễn thám
1. Chọn tư liệu ảnh viễn thám.
Chọn tư liệu viễn thám của khu vực nghiên cứu ở các thời điểm trên cơ sở lý
thuyết đề tài đã đưa ra kỹ thuật điều tra biến động liên quan đến việc sử dụng một dãy
dữ liệu đa thời gian để xác định vùng biến động lớp phủ thực vật giữa hai thời gian
chụp. Để nghiên cứu biến động ta cần ít nhất hai ảnh chụp ở cùng một khu vực ở hai

52

thời điểm khác nhau. Sau đó, ta chuyển đổi 2 ảnh về cùng một hệ quy chiếu và cùng
một độ phân giải. Đây là phương pháp quan trọng trong phương pháp điều tra biến
động bởi nó liên quan đến kết quả và độ chính xác khi so sánh 2 kết quả phân loại. Nói
chung khi sai số nắn chỉnh lớn hơn 1pixel (tức là lớn hơn độ phân giải không gian) thì
việc xác định thông tin biến động sẽ thất bại bới có nhiều pixel bị lẫn.
2. Nắn chỉnh hình học.
Có nhiều nguyên nhân gây ra lỗi hình học của ảnh viễn thám, ví dụ như tốc độ
bay chụp, độ cao bay chụp, góc nhìn của thiết bị, tốc độ gương quay,…
Bản chất của quá trình nắn chỉnh hình học là xây dựng được mối tương quan
giữa 2 hệ tọa độ ảnh đo và hệ tọa độ quy chiếu chuẩn. Lý do là trong quá trình thu
nhận ảnh luôn có sự sai lệch về vị trí giữa tọa độ ảnh đo được và tọa độ ảnh lý tưởng
được tham chiếu với hệ tọa độ biết trước dùng cho trái đất. Vì thế cần phải thực hiện
hiệu chỉnh hình học .
Có hai cách chính được sử dụng để nắn chỉnh hình học:
-

Nắn chỉnh một ảnh số trên cơ sở các điểm khống chế tọa độ trên bản đồ hoặc từ
các điểm tọa độ đo được ngoài thực tế (nắn ảnh theo bản đồ).

-

Nắn chỉnh một ảnh số dựa trên cơ sở tọa độ của một ảnh đã được nắn cùng độ
phân giải hoặc ảnh đã nắn với độ phân giải cao hơn (nắn ảnh theo ảnh).
Trong thực hiện nắn chỉnh ảnh số, có bao nhiêu điểm khống chế tọa độ được

chọn trong nắn chỉnh sẽ có bấy nhiêu dòng ghi nhận chúng. Các dòng này nằm trong
một tệp dữ liệu thông tin về tọa độ của các pixel ảnh trên ảnh chưa biết và giá trị tọa
độ thật của chúng trên thực tế.
Trong cả hai phương pháp, nắn ảnh theo bản đồ (hoặc với dữ liệu đo được từ
GPS) và nắn ảnh theo ảnh phải đảm bảo độ chính xác cho phép. Thông thường việc
kiểm tra độ chính xác dựa trên sai số trung phương trên các điểm kiểm tra. Nếu các sai
số không nhỏ hơn giá trị cho phép thì cần phải tìm nguyên nhân hoặc tăng thêm các
điểm kiểm tra.
3. Đồng nhất về độ phân giải của các ảnh tư liệu.
Do các ảnh có độ phân giải không gian và độ phân giải phổ khác nhau nên
chúng cần được đồng nhất hóa về mặt hình học. Đây là bước quan trọng khi đem so
sánh hai ảnh phân loại có độ phân giải không gian khác nhau.

53