SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM đa THỜI GIAN LANDSAT NGHIÊN cứu BIẾN ĐỘNG lớp PHỦ THỰC vật

So với các phương pháp nghiên cứu truyền thống dựa trên các số liệu điềutra, thăm dò thực địa, kỹ thuật viễn thám có những ưu điểm vượt trội như diệntích vùng phủ rộng

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… ……….…… 5

CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU THỰC VẬT……… …….…….8

I.1 Hiện trạng thực vật tài nghuyên Lào……… …… … 8

I.2 Lịch sử phát triển của công nghệ viễn thám ở Lào………….…….… 12

I.3 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật……….…… … 13

I.4 Nghiên cứu đặc tính ảnh vệ tinh Landsat……… ….…… 15

I.5 Ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ…….…… 20

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI LỚP PHỦ THỰC VẬT TRÊN ẢNH VỆ TINH ĐA PHỔ……….……… 24

2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với dữ liệu viễn thám trong nghiên cứu thực vật 24

2.2 Tiền xử lý ảnh viễn thám……….… … 25

2.2.1 Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám……… …… 25

2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh……… ………….…… … 30

2.2 Các phương pháp phân loại tự động ảnh viễn thám……… …34

2.3.1 Phương pháp phân loại hình hộp Parallelepiped ……….… 34

2.3.2 Phương pháp phân loại khoảng cách ngắn nhất Minimum Distance 2.3.3 Phương pháp phân loại xác suất cực đại Maximum Likelihood 38

2.3.4 Phương pháp phân loại khoảng cách Mahalanobis……… …… 40

2.4 Nghiên cứu xây dựng mô hình tự động phân loại lớp phủ thực vật Lào trên ảnh vệ tinh đa phổ………41

CHƯƠNG III PHÂN LOẠI VÀ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT LÀO….43 3.1 Đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên – xã hội khu vực nghiên cứu ….43

3.2 Kết quả phân loại lớp phủ thực vật Lào……… ….……… 46

3.3 Đánh giá độ chính xác phương pháp phân loại có kiểm định…….… 52

3.4 Nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật dựa vào kết quả giải đoán… 54

Kết luận và đề xuất……….………… 57

Tài liệu tham khảo ……….59

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật,khoa học viễn thám đã có những bước phát triển mạnh mẽ và được ứng dụngrộng rãi trong nghiên cứu, giám sát tài nguyên, môi trường trên thế giới Pháttriển kỹ thuật viễn thám trở thành lựa chọn tất yếu của mọi quốc gia, kể cả cácnước đang phát triển như Lào, Việt Nam

So với các phương pháp nghiên cứu truyền thống dựa trên các số liệu điềutra, thăm dò thực địa, kỹ thuật viễn thám có những ưu điểm vượt trội như diệntích vùng phủ rộng, có khả năng chụp lặp lại trong thời gian ngắn, số lượng dảiphổ lớn, có thể chụp ảnh những khu vực mà việc đi lại rất khó khăn như đầmlầy, núi cao, hải đảo,…Với những ưu điểm trên, viễn thám đã được ứng dụnghiệu quả trong nghiên cứu, phân loại lớp phủ thực vật, trong đánh giá ô nhiễmmôi trường, thăm dò, phát hiện các tài nguyên khoáng sản, trong nghiên cứu môitrường biển,… và trong mục đích quân sự

Tính cấp thiết của đề tài

Tài nguyên rừng có vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế Lào,đóng góp phần lớn kim ngạch xuất khẩu hàng năm Tuy nhiên trong những nămqua, do sự phát triển của quá trình đô thị hóa, sự khai thác quá mức tài nguyênrừng cũng như sự gia tăng dân số, diện tích rừng tự nhiên ở Lào giảm đi mộtcách nhanh chóng Việc nghiên cứu, đánh giá biến động tài nguyên rừng ở Làotrở thành một vấn đề cấp bách, có tính thời sự cao

Cho đến nay đã có một số công trình nghiên cứu biến động lớp phủ thựcvật Lào dựa trên điều tra, thăm dò thực địa Tuy nhiên các phương pháp nàykhông thể áp dụng cho một khu vực rộng lớn, tốn kém thời gian và chi phí Bêncạnh đó, kỹ thuật viễn thám tuy có rất nhiều ưu điểm nhưng mới được ứng dụngbước đầu ở Lào, kết quả còn nhiều hạn chế Ứng dụng viễn thám trong nghiêncứu, giám sát tài nguyên, môi trường ở Lào cũng là một yêu cầu cấp bách Với

những lý do trên, tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu “Sử dụng ảnh viễn thám đathời gian Landsat nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật Lào” Việc lựa chọn đềtài này có tính khoa học và thực tiễn cao.

Mục tiêu, nhiệm vụ

Mục tiêu

Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu cơ sở lý thuyết cũng như khảnăng ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh đa phổ đa thời gian LANDSAT trongphân loại và đánh giá biến động lớp phủ thực vật khu vực Xiengkhuang

Nhiệm vụ

Để đạt được mục tiêu trên cần phải giải quyết những nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của viễn thám;

- Nghiên cứu đặc điểm và khả năng ứng dụng của ảnh vệ tinh đa phổ độphân giải trung bình LANDSAT;

- Nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ của thực vật;

- Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp phân loại các loại hình lớp phủ bằngdữ liệu ảnh đa phổ LANDSAT;

- Phân loại, đánh giá kết quả phân loại và biến động lớp phủ thực vật khuvực nghiên cứu

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU THỰC VẬT

1.1 Hiện trạng tài nguyên thực vật Lào

Lào là một quốc gia nằm ở Đông Nam Á có diện tích 2 368 00 (km2), gồm có

17 tỉnh Lào là quốc gia duy nhất ở bán đảo Đông Dương không giáp với biển.Lãnh thổ Lào phía Bắc giáp với Trung Quốc, phía Nam giáp với Căm Phu Chia,phía Đông giáp với Viêt Nam, phía Tây Bắc giáp với Mianma, phía Tây giáp vớiThái Lan Lãnh thổ Lào đa phần là rừng núi, đỉnh cao nhất là Phu Bia cao 2817 m.Diện tích còn lại là bình nguyên và cao nguyên

Hệ thống sông ngòi ở Lào khá phong phú với các sông chính là Mekong,Năm Ou, Năm Ngưm, …Sông Mekong chảy dọc gần hết biên giới phía tây, giápgiới với Thái Lan, trong khi đó dãy Trường Sơn chạy dọc theo biên giới phíađông giáp với Việt Nam

Hình 1.1 Vị trí địa lý CHDCND Lào

Khí hậu Lào là khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt: mùa mưa vàmùa khô Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, tiếp theo đó là mùa khô từtháng 12 đến tháng 4 năm sau Mùa khô có thể chia làm mùa khô mát (từ tháng

11 đến tháng 2) và mùa khô nóng (từ tháng 3 đến tháng 4) Vào mùa khô mát,

nhiệt độ có thể xuống đến 10 độ C ở Viengchan hoặc thấp hơn ở các vùng núi.Ngược lại, trong mùa khô nóng, nhiệt độ một số nơi như vùng ven sông Mekong

có thể lên đến 40 độ C Lượng mưa trung bình hằng năm ở Lào đạt khoảng 2000

mm, một số nơi như Pakse lượng mưa trung bình hằng năm có thể lên đến 2500

gỗ thông, gỗ đỏ, gỗ tếch, Rừng cũng là một nguồn cung cấp quan trọng cácloại thực phẩm tự nhiên, các loại thuốc thảo dược và gỗ xây dựng nhà ở Làocũng là quốc gia có nhiều loài động vật quí hiếm trên thế giới sinh sống, nổi bậtnhất là hổ, voi và bò tót khổng lồ Rất nhiều loại đang đứng trước hiểm họa diệtchủng do nạn săn trộm và phá rừng Công nghiệp khai thác gỗ hàng năm đãmang lại nguồn thu đáng kể cho nền kinh tế quốc dân Lào và giải quyết đượcviệc làm cho một bộ phận đáng kể dân số

Diện tích đất rừng chiếm 34 toàn bộ lãnh thổ Lào, tuy nhiên với sự đô thịhóa, diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp Biến động độ che phủ rừng ở Lào khámạnh từ khoảng 70% trong năm 1940 đến 54 % theo thống kê năm 1973, đếnnăm 1982 còn lại 47% và 41 % trong năm 2001 Những nguyên nhân chủ yếugây nên sự biến động mạnh của diện tích đất rừng Lào bao gồm hiện tượng phárừng, cháy rừng và sự bùng nổ dân số

Hình 1.2 Hiện tượng phá rừng ở phía bắc Lào

Nạn phá rừng tăng đều đặn suốt những năm 1980, ở mức trung bình hàngnăm khoảng 1,2% theo số liệu của Liên Hiệp Quốc (UN) và các cơ quan giámsát khác Với tốc độ này mỗi năm diện tích rừng ở Lào mất đi khoảng 150.000lên 160.000 hecta, trong khi đó diện tích rừng trồng hàng năm chỉ khoảng 2.000hecta Tuy nhiên, theo các báo cáo của Chính phủ Lào, tỷ lệ phá rừng trên thựctế còn tăng gấp đôi con số này

Tài nguyên gỗ đã được khai thác thương mại trên quy mô nhỏ và là mộtnguồn đóng góp ngoại tệ quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Năm 1988, sảnphẩm gỗ chiếm hơn một nửa của tổng kim ngạch xuất khẩu của Lào Năm 1992,

gỗ và gỗ sản phẩm chiếm gần một phần ba tổng kim ngạch hàng xuất khẩu chủyếu

Việc khai thác mỏ và khoáng sản ở Lào cũng gây ra những ảnh hưởngnghiêm trọng đến hệ sinh thái rừng Việc khai thác khoáng sản dẫn đến hiệntượng phá rừng cục bộ ở các địa phương Ngoài ra, các kim loại nặng thải ratrong quá trình khai thác khoáng sản gây ô nhiễm nguồn nước, nhiễm độc đất,ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng, phát triển của thực vật

Nhận thức rõ hậu quả của việc suy giảm diện tích rừng, chính phủ Lào đã

có các chương trình khôi phục diện tích rừng và cho đến nay đã đạt kết quả kháquan Theo Bộ Nông Lâm nghiệp quốc gia Lào, độ che phủ rừng ở Lào tăng đạtđến 52 % tổng diện tích lãnh thổ của đất nước nhờ vào chiến dịch bảo vệ rừngcủa chính phủ Tổng diện tích đất tự nhiên được che phủ bởi rừng hiện nay củaLào là 4,7 triệu hecta phân bố tại hầu khắp cả nước Độ che phủ rừng tăng,nhưng đại đa số rừng cây lá rộng đã biến mất, gây ảnh hưởng đến sự phát triểnbền vững của nền lâm nghiệp quốc gia Diện tích rừng ở Lào suy giảm trongnhiều năm qua vì nạn khai thác và đốt rừng bừa bãi Một phần diện tích lớn đấtrừng được chuyển đổi mục đích sử dụng cho kế hoạch đầu tư cũng gây hậu quảtổn thất rừng Chính phủ Lào nhấn mạnh về tầm quan trọng của rừng đối vớicuộc sống của người dân khu vực rừng núi Do đó, chính quyền đã có biện phápcho việc phục hồi độ che phủ rừng trong các năm tới nhằm giúp người dân giảmđói nghèo và chống lại ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

Theo Viện nghiên cứu Nông lâm quốc gia, Lào có đủ điều kiện để đảm bảoviệc tái phục hồi độ che phủ rừng là 70% vào năm 2020 Tuy nhiên một trongnhững thử thách to lớn là phải giảm nạn chặt phá và đốt rừng bừa bãi để hạn chếviệc tổn thất diện tích rừng

Nhìn chung kinh tế Lào tuy phát triển song chưa có cơ sở bảo đảm ổn định.Nền kinh tế còn nặng tính tự cung tự cấp Trước thời kỳ đổi mới được đề ra từĐại hội IV đảng Nhân dân Cách mạng Lào năm 1986, phần lớn dân số làm việckhai thác lâm sản Nền kinh tế đang chuyển sang cơ chế thị trường

1.2 Lịch sự phát triển của công nghệ viễn thám ở Lào

Viễn thám (remote sensing) là một kỹ thuật và phương pháp thu nhậnthông tin về các đối tượng từ một khoảng cách nhất định mà không có nhữngtiếp xúc trực tiếp với đối tượng Viễn thám là một khoa học có lịch sử phát triểnlâu đời, tuy nhiên mới được ứng dụng một cách rộng rãi trong nghiên cứu, giámsát tài nguyên môi trường khoảng hơn 3 thập kỷ trước gần đây Với những ưuđiểm nổi bật so với các phương pháp nghiên cứu truyền thống, công nghệ viễnthám đã được ứng dụng trong hầu khắp các lĩnh vực kinh tế quốc dân cũng nhưmôi trường và đạt được những hiệu quả to lớn.

Công nghệ viễn thám được sử dụng ở Lào từ những thập niên cuối của thếkỉ XX với việc ứng dụng ảnh vệ tinh trong thành lập, hiện chỉnh bản đồ địa hình

và các bản đồ chuyên đề khác Do sự đa dạng của độ phân giải không gian, ảnh

vệ tinh đã được sử dụng để thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình với nhiều tỉ

lệ khác nhau, từ 1: 100 000 đến các tỉ lệ lớn hơn Bên cạnh đó, ảnh vệ tinh đãđược sử dụng hiệu quả trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồbiến động sử dụng đất ở cấp tỉnh và toàn lãnh thổ Lào Trong lâm nghiệp, ảnh vệtinh đã được sử dụng để điều tra hiện trạng rừng, thành lập bản đồ tài nguyênrừng, Trong nông nghiệp, công nghệ viễn thám đã bắt đầu được sử dụng trongđiều tra giám sát diện tích đất nông nghiệp ở Lào, nghiên cứu biến động diệntích đất nông nghiệp do tác động của quá trình đô thị hóa ngày càng mạnh mẽ, Tuy nhiên, những ứng dụng công nghệ viễn thám ở Lào mới chỉ dừng lại ởmức độ nghiên cứu và tập trung vào lĩnh vực hiện chỉnh bản đồ địa hình, thànhlập một số bản đồ chuyên đề tỉ lệ trung bình Việc ứng dụng viễn thám trongnghiên cứu, giám sát tài nguyên môi trường ở Lào còn ở bước bắt đầu và chưađạt hiệu quả cao do sự thiếu thốn cả về cơ sở vật chất, nguồn dữ liệu ảnh cũngnhư thiếu các chuyên gia có trình độ cao Thực tế đó đỏi hỏi phải đẩy mạnh việcúng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên giảm sátmôi trường Để đạt được những mục tiêu trên đòi hỏi phải đầu tư công nghệnhằm xây dựng động bộ hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu và áp dụng tư liệu viễnthám là những bài toán cấp bách ở Lào hiện nay

1.3 Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật

Khả năng phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ là cơsở quan trọng nhất khi giải đoán thực vật Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, cácsắc tổ của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là hàmlượng chất diệp lục chứa trong lá cây Trong dải sóng nhìn thấy, thực vật ở trạngthái tươi tốt với hàm lượng diệp lục cao trong lá cây sẽ có khả năng phản xạ phổcao ở bước sóng xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) và tăngrất mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại Vùng sóng bị phản xạ mạnh nhất là vùngánh sáng lục tương ứng với bước sóng 540nm Do đó, lá cây tươi được mắt tacảm nhận có màu lục Khi lá úa hoặc cây bị bệnh, lá cây có màu vàng do hàmlượng diệp lục trong lá giảm đi nên khả năng phản xạ phổ cũng sẽ bị thay đổi

Sự phụ thuộc của khả năng phản xạ phổ của thực vật với bước sóng được thểhiện trên hình 1 dưới đây:

Hình 1.3 Đồ thị phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc bước sóng

Theo đồ thị trên ta thấy, sắc tố của lá cây hấp thụ bức xạ trong vùng sóngánh sáng nhìn thấy và vùng cận hồng ngoại, ngoài ra do trong lá cây có nướcnên nó hấp thụ bức xạ vùng hồng ngoại (hình 1.)

Hình 1.4 Đồ thị phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc hàm lượng nước trong lá

Cũng từ đồ thị trên, ta thấy khả năng phản xạ phổ của lá cây xanh ở vùngsóng ngắn và vùng ánh sáng đỏ là thấp Hai vùng suy giảm khả năng phản xạphổ này tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục hấp thụ Ở hai dải sóng này,chất diệp lục hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy năng lượng phản xạcủa lá cây không lớn Như vậy, có thể thấy khả năng phản xạ phổ của mỗi loạithực vật là khác nhau và đặc tính chung nhất về khả năng phản xạ phổ của thựcvật là:

- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại khả năngphản xạ phổ khác biệt rõ rệt

- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi chất diệplục có trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại bị phản xạ

- Ở vùng cận hồng ngoại, cấu trúc lá ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạphổ, ở đây khả năng phản xạ phổ tăng lên rõ rệt

- Ở vùng hồng ngoại, nhân tố ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ củalá là hàm lượng nước Khi độ ẩm trong lá cao, năng lượng hấp thụ là cựcđại; ảnh hưởng của các cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng ngoại đối với khảnăng phản xạ phổ không lớn bằng hàm lượng nước trong lá

1.4 Nghiên cứu đặc điểm của ảnh vệ tinh Landsat

LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do Cơ quan Hàng không và Vũtrụ (National Aeronautics and Space Administration- NASA) quản lý Cho đếnnay đã có 8 thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển Vệ tinhLANDSAT 1 được phóng năm 1972, lúc đó bộ cảm biến cung cấp tư liệu chủyếu là MSS Từ năm 1985 vệ tinh LANDSAT 3 được phóng và mang bộ cảmbiến TM Vệ tinh LANDSAT 7 mới được phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 vớibộ cảm biến TM cải tiến gọi là ETM (Enhanced Thematic Mapper) Trên vệ tinhLANDSAT bộ cảm biến có ý nghĩa quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất

là Thematic Mapper gọi tắt là TM có độ phân giải 28m, 1 kênh toàn sắc độ phângiải 15m và 1 kênh hồng ngoại nhiệt Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km,mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là

16 ngày Có thể nói, TM là bộ cảm biến quan trọng nhất trong việc nghiên cứutài nguyên và môi trường

Hình 1.5 Vệ tinh Landsat 7

Hệ thống vệ tinh Landsat có thể được chia thành các thế hệ sau:

a) Thế hệ vệ tinh thứ nhất: Landsat-1, 2, 3

Landsat-1, 2 và 3 được phóng vào các năm 1972, 1973, 1978 tương ứng.Landsat-1 ngừng hoạt động năm 1978 sau khi có hỏng hóc ở một bộ cảm, cònLandsat 2 và 3 ngừng hoạt động năm 1983 Những vệ tinh này có cùng các thamsố về quỹ đạo và cùng mang một loại bộ cảm Quỹ đạo vệ tinh tròn, đồng bộ vớimặt trời, quay quanh trái đất trong khoảng 103 phút, quỹ đạo gần cực, gócnghiêng xấp xỉ 99o Vệ tinh có thể quay quanh trái đất 14 vòng mỗi ngày Mỗi

vệ tinh có thể quét toàn bộ bề mặt trái đất trong 18 ngày, nghĩa là cứ 18 ngày, ta

sẽ nhận được ảnh chụp của một khu vực trên trái đất

Vệ tinh Landsat-2 và 3 mang 2 loại bộ cảm chụp ảnh là MSS (MultiSpectral Scanner và RBV (Return Beam Vidicon) Bộ cảm RBV hiếm khi đượcsử dụng trong nghiên cứu môi trường

MSS (Multispectral Scanner)

MSS là một thiết bị quét ảnh theo đường được gắn trên các máy bay hay vệtinh, nó tạo ra một số nhất định các ảnh đồng thời ở mỗi một kênh sóng khácnhau Mỗi một ảnh chụp của MSS bao trùm trên một diện tích 185x185km và nóchồng lên ảnh kế bên khoảng 10 % dọc theo đường chụp Ở mỗi trạm thu trênmặt đất, các ảnh được chuyển từ các tín hiệu điện tử sang ảnh dương bản đentrắng trên phim 7 li bởi một thiết bị ghi tia electron Các ảnh gốc có tỷ lệ xấp xỉ1:3.369.000

Bảng 1.2.Đặc điểm của ảnh Landsad MSS

Kênh ảnh Bước sóng Độ phân giải không gian

trời Bốn băng đầu tiên chỉ có thể thu được khi độ cao mặt trời lớn hơn 10o Có 6bộ dò cho mỗi băng phổ MSS và 2 bộ dò cho băng hồng ngoại nhiệt Vì lý donày, băng thứ 5 (hồng ngoại nhiệt) có độ phân giải chỉ bằng 1/3 các băng phổkhác.

Bộ cảm TM có khả năng quan trắc trên mọt khoảng phổ tương đối rộng(xanh lam đến hồng ngoại) và do đó, ứng dụng của loại ảnh này cũng rộng hơn:

1 Nghiên cứu nước ven bờ (Band 1);

2 Xác định sự sinh trưởng của thực vật qua độ phản xạ dò ở dải sóngxanh lục (Band 2);

3 Lập bản đồ diệp lục để nghiên cứu sự phân bố của thực vật (Band 3);

4 Xác định đường bờ nước (Band 4);

5 Đo đạc các thông số về mây và tuyết Band 5);

6 Lập bản đồ nhiệt (Band 6);

7 Lập bản đồ thủy nhiệt (Band 7)

Ảnh TM có độ phân giải chung là 30 m Độ phân giải cao có được do cácbộ dò rất nhạy và nhờ lượng tử hoá 8 bit trong quá trình chuyển đổi từ tương tựsang dạng số (256 mức độ xám) Băng MSS chỉ được lượng tử hoá 6 bít (64mức độ xám) Điều này có nghĩa các cảnh TM có số lượng pixel với dải phổ lớnhơn Điều này còn có thể thấy được qua tốc độ truyền dữ liệu rất cao: 84,9MB/s

c) Thế hệ thứ 3: Landsat- 6, 7

Landsat-6 không được phóng thành công Năm 1999, Landsat-7 đượcphóng Vệ tinh Landsat-7 mang theo bộ cảm ETM+ có khả năng hoạt độngtrong một dải sóng rộng từ nhìn thấy đến cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt.Landsat-7 thu được một kênh ảnh Panchromatic có độ phân giải 15m, các kênhphổ khác có độ phân giải giống như Landsat TM là 30m, riêng kênh hồng ngoạinhiệt, kênh 6 có độ phân giải không gian cao hơn: 60m

Giống như các thế hệ vệ tinh trước, ứng dụng chủ yếu của Landsat-7 làquan trắc mặt đất: như lớp phủ, sử dụng đất, tai biến trượt lở, lũ lụt, nghiên cứuđịa chất, nghiên cứu và quan trắc đô thị Tuy nhiên nhờ kích thước cảnh lớnvới 185x185 km, độ phân giải phổ cao, chu kỳ lặp ngắn, Landsat-7 cũng đượcứng dụng cho nghiên cứu đại dương

d) Thế hệ vệ tinh thứ 4: Landsat 8

Landsat 8 là thế hệ vệ tinh mới nhất của chương trình LANDSAT, đượcphóng thành công lên quỹ đạo ngày 11 – 02 – 2013 Trên vệ tinh LANDSAT 8được trang bị hai bộ cảm biến: bộ cảm biến quang học Operatioanal LandImager (OLI) và bộ cảm biến nhiệt Thermal Inrared Sensor (TIRS) So với ảnhLANDSAT 7 ETM+, ảnh LANDSAT 8 có một số khác biệt sau:

 Độ phân giải bức xạ tăng lên 16 bit, so với 8 bit như các thế hệ trước Vớicác ảnh được lưu trữ ở cấu trúc 8 bit chỉ mô tả được 256 mức độ xám củabề mặt ảnh chụp, trong khi với cấu trúc 12 bit dữ liệu sẽ tăng lên đến

63356 mức độ Như vậy, ảnh có thể miêu tả chính xác hơn bề mặt quansát

 Số kênh phổ đã tăng từ 7 (Landsat ETM+) lên 11 kênh, trong đó có thêmhai kênh đa phổ: kênh 1 nghiên cứu sol khí, biến động đường bờ, kênh 9nghiên cứu mây, tuyết Số kênh hồng ngoại nhiệt cũng tăng thêm 1 kênh(kênh 10, 11)

 Độ phân giải không gian ở các kênh đa phổ và toàn sắc cũng giống nhưtrên ảnh LANDSAT ETM+, tuy nhiên, độ phân giải không gian ở kênhhồng ngoại nhiệt là 100m so với 60m ở ảnh LANDSAT ETM+

 Độ rộng đường quét của ảnh: 170km (hướng Bắc-Nam) và 183km (hướngĐông -Tây)

Hình 1.6 Vệ tinh LANDSAT 8 và ảnh chụp từ vệ tinh LANDSAT 8

1.5 Một số ứng dụng cơ bản của công nghệ viễn thám

Ảnh đa phổ độ phân giải trung bình Landsat với độ phân giải không gian

30 m ở các kênh đa phổ nên được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu, giám sáttài nguyên môi trường Ngày nay, ảnh Landsat được sử dụng trong nông lâmnghiệp, thủy sản, quy hoạch vùng, thành lập bản đồ, nghiên cứu biển, đới bờ,phân biệt rừng kín thường xanh và vùng rụng lá, đánh giá thái của thực vật,dùng xác định vùng hấp thụ chlorophy giúp phân loại thực vật, xác định các kiểuthực vật, trạng thái và sinh khối, xác định đường bờ các đối tượng mặt nước, xácđịnh các loại đá và khoảng vật…

Sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguyên nước Từ góc độ

chức năng và nhiệm vụ của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khái niệm tài nguyênnước bao hàm nước mặt và nước ngầm Để phục vụ các mục đích quản lí vàkhai thác tài nguyên nước phải điều tra và giám sát sự phân bố các đối tượngthủy văn và các nguồn nước ngầm, khối lượng và chất lượng cũng như diễn biếntheo mùa, theo thời gian của chúng, các hiện tượng thuỷ văn có liên quan như lũlụt, nhiễm mặn, biến động lòng sông, lòng hồ,…Ngày nay, ảnh vệ tinh có thểđem lại nhiều thông tin trực tiếp và gián tiếp về các nguồn nước mặt cũng nhưnước ngầm Các thông tin về chất lượng nước và về nước ngầm cũng cần đượcnghiên cứu áp dụng, khai thác từ ảnh vệ tinh Khả năng sử dụng ảnh vệ tinh đểđiều tra, giám sát tài nguyên nước là một phương pháp cho kết quả nhanh và kịpthời nhất

Sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát môi trường Điều tra, giám sát

môi trường là một lĩnh vực rất lớn, rất khó khăn, trong đó có những vấn đề cóthể sử dụng ảnh vệ tinh như một công cụ hữu hiệu Xét về góc độ công nghệviễn thám, việc phân tích, suy giải phổ cho phép phát hiện những thay đổi củamôi trường ở mức độ tổng thể, việc nghiên cứu môi trường ở mức độ chi tiết cần

có các nghiên cứu, đo đạc của nhiều bộ môn khác Điều tra, giám sát môi trường

là nhiệm vụ liên quan đến nhiều ngành Vì vậy, trong những năm qua, ngoài cơquan quản lý môi trường, nhiều cơ quan nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bảncủa nhiều ngành cũng như một số Trường Đại học ở nước ta đã quan tâm đến

ứng dụng công nghệ viễn thám để thực hiện nhiệm vụ này như các Viện Địa lý,Địa chất, Vật lý Liên đoàn Bản đồ Địa chất thuộc Bộ Tài nguyên và Môitrường, Viện Điều tra và Quy hoạch rừng thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triểnNông thôn Các cơ quan này đã tiến hành nhiều thử nghiệm, dưới dạng các đềtài nghiên cứu, các dự án về sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra khảo sát các đốitượng, hiện tượng liên quan đến môi trường.

Ứng dụng công nghệ viễn thám trong nông lâm nghiệp Nông lâm nghiệp

giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của tất cả các nước, tài nguyên đấtngày càng khan hiếm và vất đề tăng năng suất trong sản xuất để nâng cấp lươngthực cho con người đang được quan tâm trên toàn thế giới Để quản lý, quyhoạch và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất Nhà nước Lào quy định 5 nămtiến hành một lần tổng kiểm kê đất trên phạm vi toàn quốc để theo dỏi biến độngvề tình hình sử dụng đất

Ảnh vệ tinh và ảnh hàng không được sử dụng như một công cụ thành lậpbản đồ phân loại cầy trồng, kiểm tra và giám sát sự phát triển cũng như pháttriển kịp thời vùng bị sâu bệnh Nhìn chung hiện nay viễn thám được ứng dụngkhá hiệu quả trong nông lâm nghiệp bao gồm:

- Phân loại cây trồng, quản lý và đánh giá năng suất thu hoạch

- Thành lập bản đồ thích nghi đất từng loại cây trồng

- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

- Phân tích biến động các loại hình sử dụng đất

Thành lập bản đồ loại cây trồng Bản đồ cây trồng là tài liệu cơ sổ của

nghanh nông nghiệp dùng để lập kế hoạch hoặc thống kê loại cây gì, đã đượctrồng ở đâu, trồng khi nào và phát triển ra sao cho một vùng đất cụ thể Cho đếnnay nhu cầu về bản đồ cây trồng của nước ta vẫn chưa được đáp ứng đầy đủ, docòn thiếu bản đồ và bản đồ quá cũ Tình hình đó đỏi hỏi phải đẩy mạnh công tácthành lập bản đồ loại cây trồng của nước ta

Thành lập bản đồ rừng Bản đồ rừng là tài liệu cơ sở của ngành lâm

nghiệp dùng để lập kế hoạch, quản lý đất trồng rừng và khai thác tài nguyên

rừng hợp lý Vấn đề phá rừng hoặc thiệt hại do sạt lở đất (sạt lở bờ sông ảnhhưởn lớn đến rừng đước có tác dụng bảo vệ môi trường sống) và cháy rừng đãtạo ra nguy cơ cho việc phát triển bền vững Đến nay nhu cầu về bản đồ rừngcủa nước ta nói riêng và các nước nhiệt đới nói chung vẫn chưa được đáp ứngđầy đủ Để đánh giá xu thế và mức độ phá rừng cũng như giám sát việc trồngrừng đòi hỏi phải đẩy mạnh công tác thành lập bản đồ rừng Những ứng dụng cơbản của viễn thám trong lâm nghiệp bao gồm:

- Phân biệt loại rừng

- Thành lập bản đồ nông-lâm nghiệp

- Đánh giá nạn phá rừng và mức độ tái sinh

- Thống kê rừng và ước tính sinh khối

- Bảo vệ nguồn nước

- Bảo vệ bờ sông (rừng đước)

Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

thường xây dựng cho mục đích kiểm kê và đánh giá hiện trạng của khu vực.Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất có thể xem như là xây dựng tầm gươngphản chiếu hoạt động của con người lên tài nguyên đất đai Các loại hình sửdụng đất hiện tại là kết quả của quá trình sử dụng và chọn lọc đã dược con ngườichấp nhận với đặc trưng tự nhiên trong khu vực đã được chấp nhận về mặt xãhội và đã có hiệu quả đối với người sử dụng Nhưng trong thực tế thường có haichiều hướng xảy ra trong sử dụng đất là làm cho tài nguyên đất ngày càng phongphú, đất đai ngày càng phì nhiều, hiệu quả sản xuất ngày càng cao, hoặc làm chotài nguyên đất ngày càng cạn kiệt, thoái hóa Do đó hiện trạng sử dụng đất là tàiliệu không thể thiếu trong việc đánh giá đất đai theo quan điểm sinh thái và pháttriển bền vững Ảnh viễn thám đa thời gian cho phép theo dỏi diễn biến sử dụngđất ( biết diện tích tăng giảm ra sao ), đánh giá xu thể phát triển có thích hợp haykhông trên điều kiện đất đai tại đó Để minh họa cho việc ứng dụng viễn thámtrong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, áp dụng ảnh vệ tinh trong thànhlập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho tỉnh Xiêng Khuang

Ảnh sau khi giải đoán thể hiện sự phân bố của đối tượng theo không gianvề thời gian, do đó kết quả sử lý một ảnh viễn thám sẽ chỉ cho ra hiện trạng lớpphủ tại thời điểm chụp Để bổ sung thông tin cần thiết cho thông tin xử lý ảnhviễn thám, GIS cung cấp dữ liệu sẵn có liên quan đến hiểu biết thực địa của khuvực nghiên cứu có những loại sử dụng đất cụ thể nào; những bản đồ đã thànhlập, nông lịch là cơ sở tốt để tham khảo Việc thích hợp thông tin từ các kếtquả phân loại của ảnh vệ tinh cuang như hiểu biết đầy đủ về khu vực sẽ chophép thành lập nhanh và chính xác bản đồ hiện trạng sử dụng đất Bên cạnh đó,bản đồ hiện trạng sử dụng đất ( năm cũ ) đã có cũng là nguồn tham khảo tốt choviệc lấy mẫu, đánh giá kết quả phân loại phân tích biến động

Ứng dụng trong bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai Ở nước ta

bên cạnh sự phát triển nền kinh tế xã hội đạt được nhiều thành tựu, nhiều mặttích cực đã bộc lộ như sử dụng đất đai không hộp lý dẫn đến thoái hóa đất, cânbằng sinh thái nhiều nơi bị phá vỡ, ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng,thiên tai ngày càng trầm trọng trong tình hình đó, việc ứng dụng viễn thámtheo dõi lũ lụt, giám sát hiện tượng sạt lở bờ sông, các tai biến địa chất, cháyrừng và điều tra ô nhiễm môi trường, xói mòn đất, hoang mạc hóa, giảm sát ônhiễm do chất thải công nghiệp và đầu tràn là nhu cầu cấp thiết Các tượngnày thường diễn ra trên pham vi rộng và bao gồm cả vùng sau, vùng xa và cáchiện tượng đó cũng diễn ra trong những khoảng thời gian không định trước

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI LỚP PHỦ THỰC VẬT TRÊN ẢNH VỆ TINH ĐA PHỔ

2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với dữ liệu viễn thám trong nghiên cứu thực vật

Khả năng cung cấp thông tin của ảnh vệ tinh là độ phân giải Có bốn loạiđộ phân giải: độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, độ phân giải bức xạ vàđộ phân giải thời gian

Độ phân giải không gian của ảnh vệ tinh phụ thuộc vào thông số FOV vàIFOV của đâu thu Thông số FOV cho thấy phạm vi không gian mà đầu thu cóthể thu được năng lượng từ bề mặt Góc nhìn càng lớn thì ảnh thu được càngrộng Cùng một góc nhìn, vệ tinh nào có độ cao lớn hơn sẽ có khoảng thu ảnhlớn hơn Thông số IFOV của đầu thu đặc trưng cho phạm vi không gian mà đầuthu có thể nhận được sóng điện từ trong một thời điểm Tức là đầu thu sẽ khôngthể “nhìn” được các đối tượng nhỏ hơn trong góc nhìn IFOV Góc IFOV càngnhỏ thì khả năng phân biệt các đối tượng trong không gian càng lớn Tổng hợpgiá trị kích thước pixel đặc trưng cho khả năng phân giải không gian Ảnh có độphân giải không gian là 30x30m cho phép phân biệt các đối tượng kích thướclớn hơn 30x30m

Tùy thuộc vào mục đích thu thập thông tin, mỗi loại đầu thu được thiết kếđể thu nhận năng lượng trong khoảng bước sóng nhất định Các khoảng bướcsóng này được goi là kênh ảnh Ảnh chụp bề mặt đối tượng trên các kênh khácnhau sẽ khác nhau Càng nhiều kênh ảnh thì càng nhiều thông tin về đối tượng.Số lượng kênh ảnh được gọi là độ phân giải phổ Độ phân giải phổ càng cao thìthông tin thu thập từ đối tượng càng nhiều

Vệ tinh viễn thám chuyển động trên quỹ đạo và chụp ảnh Trái đất Sau mộtkhoảng thời gian nhất định Nó quay lại và chụp lại vùng đã chụp khoảng thờigian này gọi là độ phân giải thời gian của ảnh Khoảng thời gian càng lặp càngnhỏ thi thu thập càng nhiều Độ phân giải thời gian không liên quan đến các thiếtbị nghi ảnh mà chỉ lien quan đến khả năng khi lặp lại của ảnh vệ tinh Ảnh đượcchụp vào các ngày khác nhau cho phép so sánh đặc trưng bề mặt theo thời gian

Ưu điểm của độ phân giải thời gian là cho phép cung cấp thông tin chính xác

hơn và nhận biết sự biến động của khu vực cần nghiên cứu Hầu hết các vệ tinhđều bay qua cùng một điểm vào một khoảng thời gian cố định (từ vài ngày đếnvài tuần) phụ thuộc vào quỹ đạo và độ phân giải không gian Độ phân giảikhông gian của ảnh vệ tinh Landsat 7 là 16 ngày, của ảnh vệ tinh MODIS là 0.5– 1 ngày phụ thuộc vào diện tích vùng chụp của ảnh vệ tinh IKONOS là 3 ngày.Tùy thuộc vào mục đích bài toán cụ thể cần xác định các yêu cầu kỹ thuậtđối với dữ liệu ảnh Tuy nhiên, yêu cầu chung đối với dữ liệu ảnh viễn thámtrong nghiên cứu, giám sát tài nguyên thiên nhiên là ảnh không bị ảnh hưởng bởicác yếu tố thời tiết như mây, sương mù, …Trong đồ án này, để nghiên cứu, phânloại lớp phủ thực vật Lào sử dụng ảnh LANDSAT ETM+ chụp vào 12 – 01 –

1999 và 27 – 12 – 2009 Đây là thời điểm mùa khô, dữ liệu ảnh không bị ảnhhưởng bởi các yếu tố thời tiết Độ phân giải không gian 30m của ảnhLANDSAT cũng thích hợp trong các nghiên cứu ở quy mô cấp vùng, trongthành lập và hiệu chỉnh bản đồ tỉ lệ 1:100 000

2.2 Tiến xử lý ảnh viễn thám

2.2.1 Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám

Ảnh số bị méo hình học do nhiều yếu tố lien quan đến vận tốc của vệ tinh,

sự quay của Trái Đất, sự phản xạ của quyển khí, dịch chuyển của địa hình, và sựphi tuyến tính của các trường nhìn qua các bộ cảm Méo hình học là sự sai lệnhvị trí giữa tọa độ ảnh đo được và tọa độ ảnh lý tưởng được tham chiếu với hệ tọađộ biết trước dung cho Trái Đất Nhằm đưa các tọa độ ảnh thực tế về tọa độ ảnhlý tưởng cần thiết phải thực hiện hiệu chỉnh hình học Bản chất của hiệu chỉnhhình học là xây dựng được mối tương quan giữa hệ tọa độ quy chiếu chuẩn Hệtọa độ quy chiếu chuẩn có thể là hệ tọa độ mặt đất UTM, GAUS, hệ tọa độ Địalý, hoặc hệ tọa độ khác

Trong thực tế có hai cách chính được sử dụng nắn chỉnh hình học một ảnhsố: nắn chỉnh một ảnh số trên cơ sở các điểm khống chế tọa độ trên bản đồ hoặc

từ các điển tọa độ đã biết được đo ngoài thực tế và nắn chỉnh một ảnh số dựa

trên cơ sở tọa độ của một ảnh đã nắn cùng độ phân giải hoặc ảnh đã nắn có độphân giải cao hơn.

Trong khi thực hiện nắn chỉnh ảnh số, công đoạn đầu tiên là tạo tập dữ liệuthông tin về tọa độ của các pixel ảnh trên ảnh chưa biết và giá trị tọa độ thật củachúng trong thực tế trong phần mềm xử lý ảnh số Idrisi, tập này là tập văn bản

có đuôi mở rộng là Cor Dòng đầu tiên của tập trên của tập thông báo số lượngđiểm khống chế tọa độ Dòng thứ hai trở đi, thông tin trong một dòng sẽ là giátrị tọa độ X và Y của một điểm ảnh chưa được nắn, và giá trị tọa độ X và Y thậtcủa chúng tại điểm khống chế Có bao nhiêu điểm khống chế tọa độ được chọntrong nắn chỉnh hình học ảnh phải là các điểm không thay đổi mốc tọa độ Cácđiểm này có thể là giao của cầu với đường, các vị trí quan trọng như bưu điện,hoặc điểm nào đó không thay đổi và hiện thị rõ trên ảnh chưa nắn và trên bản

đồ Thông thường phương pháp nắn chỉnh ảnh với ảnh được thực hiện nhanhhơn và việc tìm kiếm các điểm khống chế tọa độ cũng nhanh và dễ dàng hơn.Trong cả hai phương pháp, nắn ảnh với bản đồ (hoặc dữ liệu đo GPS) và ảnh vớiảnh phải đảm bảo độ chính xác cho phép Sau khi đã có được tập thông tin vàcác điểm khống chế tọa độ, ta cần phải chọn các tham số hiệu chỉnh

 Có 2 phương pháp nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám:

- Phương pháp 1: xây dựng mô hình phản ánh bản chất và mức độ của các saisố hình học, sau đó dụng mô hình này để tính toán công thức toán học dùngđể khử sai Các phép khử sai này thường được thực hiện bởi các nhà cungcấp ảnh viễn thám

- Phương pháp 2: thiết lập một quan hệ toán học giữa các pixel của ảnh vớitọa độ các điểm tương ứng trên mặt đất (thông qua bản đồ), dùng các phépbiến hình để hiệu chỉnh hình học ảnh

 Nắn ảnh bằng điểm khống chế.

Ảnh viễn thám thường được nắn chỉnh sai số hệ thống và đăng ký theo một

hệ tọa độ địa lý nào đó (UTM, Lat/Long, ), tuy nhiên, độ chính xác của nhữngảnh như thế thường không đáp ứng nhu cầu của người sử dụng Do vậy, yêu cầu

phải nắn chỉnh hình học bằng các phép biến đổi hình học và các điểm khống chế(GCP – Ground Control Points).

Giả định đã có một bản đồ hoặc ảnh của vùng nghiên cứu đã được nắnchỉnh Xác định 2 hệ tọa độ (x, y) của bản đồ và (u, v) của ảnh cần nắn chỉnhcùng 2 hàm số biến đổi tọa độ: u = f(x,y), v = g(x,y) Biết được tọa độ các điểmkhống chế trên ảnh và tọa độ các điểm đó trên bản đồ có thể xác định được cáchàm f(x,y) và g(x,y)

Hình 2.1: Hai hệ tọa độ và các điểm khống chế.

 Phép biến đổi Polynomial

Trong đồ án này, để hiệu chỉnh hình học ảnh LANDSAT sử dụng phépbiến đổi Polynomial Đây là phương pháp hiệu chỉnh hình học được sử dụngthông dụng trên thế giới hiện nay và cho kết quả tốt Phương pháp hiệu chỉnhhình học Polynomial được biểu diễn như sau:

Hình 2.2: Nắn chỉnh ảnh bằng phép biến đổi polynomial

Số lượng điểm khống chế tối thiểu cần chọn trong phép nắn ảnhPolynomial tùy thuộc vào bậc của đa thức Polynomial Với các bậc khác nhau sẽ

có số lượng điểm khống chế khác nhau Số lượng tối thiểu điểm khống chế cầnchọn được thể hiện trong bảng 2.1 dưới đây

Bảng 2.1: Số lượng điểm khống cheestrong nắn ảnh đổi polynomial

Bậc của phép nắn ảnh Số điểm khống chế tối thiểu

 Đánh giá độ chính xác nắn chỉnh ảnh

Độ chính xác của kết quả nắn chỉnh hình học ảnh (khoảng cách giữa điểm trên ảnh gốc và trên ảnh đã nắn chỉnh) được tính theo công thức sau:

D k = √ ( x k − u k ) 2 +( y k − v k ) 2

(2.2)

Ở điều kiện lý tưởng: xk = uk, yk = vk  Dk = 0 Trên lý thuyết, độ chính xác nắn chỉnh ảnh phải không vượt quá 0.5 pixel Trên thực tế, độ chính xác chophép của phép nắn chỉnh ảnh không vượt quá 1 pixel

2.2.2 Tăng cường chất lượng ảnh

Tăng cường chất lượng ảnh là các thuật toán nhằm tăng cường lượng thôngtin về các đối tượng cụ thể trên ảnh, hay tăng cường độ tương phản ảnh nhằmphục vụ giải đoán chuyên đề Những phép tăng cường chất lượng ảnh thườngđược sử dụng là biến đổi cấp độ xám, lọc ảnh, biến đổi histogram, tổ hợp mầu,biến đổi mầu giữa 2 hệ RGB và HIS

 Phương pháp lọc ảnh MEDIAN

Phép lọc Median không dùng toán tử đầu vào (kernel) Trong phép lọc này,giá trị pixel trung tâm của mỗi cửa sổ lọc sẽ được thay thế bằng giá trị mediancủa các pixel trong cửa sổ ( 3 x 3, 5 x 5, ) Ưu điểm lớn nhất của phương pháplọc Median là hạn chế sự mất đi các chi tiết của ảnh

Hình 2.3: Ảnh gốc và ảnh sau khi lọc median cửa sổ 3x3 (trên) và 5x5(dưới)

 Các phương pháp tăng cường chất lượng ảnh.

Xử lý ảnh số làm tăng chất lượng ảnh thường được thực hiện sau khi đãchỉnh phổ, loại bỏ nhiễu và nắn chỉnh hình học Phương pháp làm tăng chấtlượng ảnh theo thuật toán xử lý số được chia làm các nhóm sau:

1 Phương pháp tương phản ảnh: đặt ngưỡng mức độ xám, cắt mức, giãnảnh;

2 Phương pháp thao tác với các đối tượng không gian ảnh: lọc ảnh, phântích Fourier;

3 Phương pháp thao tác với đa kênh ảnh: tổ hợp màu, chuyển đổi khônggian màu IHS, tỉ số ảnh, phân tích thành phần chính (PCA)

4 Phương pháp đặt ngưỡng mức độ xám là thuật toán xử lý số phân đoạnảnh hay tách ảnh làm hai lớp tách biệt nhau bởi một giá trị ngưỡng(threshold) cho trước Đây là kỹ thuật được sử dụng rất rộng rãi trong cácphương pháp phân vùng ảnh;

Ảnh được xử lý chia ra một lớp có giá trị nhỏ hơn mức độ xám của ngưỡngxác định và lớp kia có giá trị cao hơn Kết quả thu được là một lớp thông tin sốdạng GIS raster vơi 2 giá trị khác nhau Có thể gán giá trị 0 cho một lớp ảnh (đốitượng không quan tâm) và 1 cho lớp ảnh còn lại

 Biến đổi cấp độ xám.

Biến đổi cấp độ xám là một kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh đơn giảnnhằm biến đổi khoảng giá tri cấp độ xám mà thiết bị hiện thị có khả năng thểhiện được Bằng cách biển đổi này hình ảnh trông sẽ rõ hơn Có thể thực hiệnphép biển đổi này dựa theo quan hệ y = f(x) Trong đó y là giá trị cấp

độ xám sau biến đổi và x là giá trị cấp độ xám nguyên thủy Hàm số f cóthể là tuyến tính hoặc phi tuyến tính Thường người ta sử dụng phêp biến đổituyến tính và phép biến đổi dưa vào giá trị trung bình

 Thể hiện mầu trên dữ liệu ảnh vệ tinh.

Để thể hiện mầu trên dữ liệu ảnh viễn thám người ta phải tổ hợp mầu vàhiện mầu giả

a) Tổ hợp mầu

Một bức ảnh mầu có thể được tổ hợp trên cơ sở gán 3 kênh phổ nào đó cho

3 mầu cơ bản Có 2 phương pháp trộn mầu đó là cộng mầu và trừ mầu trên hìnhchỉ ra sơ đồ nguyên lý của việc trộn mầu

Nếu ta chia toàn bộ dải sóng nhìn thấy thành 3 vùng cơ bản là đỏ, lực,chàm và sau đó lại dùng ánh sáng trắng chiếu qua kính lọc đỏ, lực, chàm tươngứng ta thấy hầu hết các mầu tự nhiên đều được khôi phục lại phương pháp tổhợp mầu đó được gọi là tổ hợp mầu tự nhiên

a Tổ hợp cộng mầu b tổ hợp trừ mầu

Hình 2.4: Nguyên lý của việc trộn mầu.

Tím

Chàm Lục

Lam

Đen n Trắng

Tím Đỏ

Vàng

Vàng

Đỏ Lục