Phuang phap to hop anh vien tham quang hoc va sieu cao tan Ue xac Uinh

Nghien ciiu - Trao doi

Phuang phap to hop anh vien tham quang hoc va sieu cao tan Ue xac Uinh

cac yeu to Uia hinh, Uja chat co ban

O ThS. TRAN TUAN DAT, KS. OANG TRl/ONG GIANG Cue Vien tham Qud'c gia

B

Phwong phap dwgc sCt dung la phwong phap trdn anh sw dung thuat toan trgn Brovey, phuong phap nay se giCf nguyen cac yeu td dia hinh, dia chat tren anh sieu cao tan, ddng thdi bdsung mau sac phd tren anh quang hgc.

Dat van de dja hinh va Idp phii lai cd nhung dac diem khac nhau Vien tham quang hpc va v i l n tham sieu cao tan ddng thdi mdi phUdng phap ket hpp lai cd Uu the ndi cd uu va nhupe diem rieng bdi cung cap nhung trdi ve mpt sd mat nhat dinh. Trong phan dudi day se thdng tin theo nhung "each nhin khac nhau" ve be trinh bay nghien cUu phUdng thUc ket hpp anh vien mat Trai Oat. Do dd, viec ket hpp v i l n tham quang tham radar vdi v i l n tham quang hpc de giai doan hpc va vien tham sieu cao tan ludn la van de dupc mdt sd yeu td dja hinh dja chat cd ban.

cac nha khoa hpc het sUc quan tam va dau tu nghien od'i tupng va phuong phap nghien cUu cUu. Vdi mdi ITnh vuc khac nhau, viec ket hop v i l n T ^ ' , ^ u A *UA^ U • „' U -A^

_ • ; ^ To hgp anh vien tham quang hoe va anh vien quang hoc va vien tham sieu cao tan lai cd nhung ^u - •-'

, . tham sieu cao tan phUdng thUe ket hdp khac nhau. Vi du, khi nghien

cUu vd phan loai ldp phii, v i l n tham sieu cao tan 2^" ^^ h'^P ^^^ ^^ ^ai loai dU lieu anh sieu cao tin dupc coi nhu ngudn bd trp cho v i l n tham quang hoc, ^^ ^ ^ ^ " 9 hpc se cho phep thUa hudng nhiing uu the lam chfnh xac hda cac thdng tin ve Idp phu cho v i l n ^® "^^a nang chup anh trong mpi thdi tiet ciia anh sieu tham quang hpc. Trong khi dd, neu nghien cUu ve ^^° ^^^- Tren anh quang hoc thudng cd may va trong dia hinh thi viln tham quang hpc la cdng cu de nang ^^ng may cung nhu bdng ciia nd se hau nhU khdng cao dp chfnh xac cho v i l n tham sieu cao tan bdi ^ho phep phat hien dupc bat ky ddi tupng thuc dja nao.

nhung thdng tin ve dja hinh tren anh sieu cao tan ndi Khi sCf dung phuong an ket hop, tai nhUng khu vifc do bat va rat phong phu trong khi dd thi anh quang hpc cd the quan sat dugc tren anh sieu cao tan.

lai chfnh xac ve vj trf, cd the hieu chinh dang ke Mot trong nhung uu diem ndi bat khac ciia nhung sai sd do dja hinh gay ra. phuong phap ket hpp hai loai anh la cho phep khai Trong nghien cUu dia chat dia hinh, vien tham thac nhieu thdng tin hon tai cac viing sdng dien sieu cao tan ket hpp vdi v i l n tham quang hpc la bien tU khac nhau. Thay vl chi sCr dung dac tfnh phan xa phap het sUc hiru fch. Tuy nhien, viec sii" dung ciia cac dd'i tupng tren mpt vung sdng nhat djnh nhU phUdng phap ket hop nao de mang lai tfnh hieu qua quang hpc/hdng ngoai hoac viba khi si!f dung mpt cao nhat thi can phai nghien cUu thif nghiem bdi mdi loai tu lieu rieng le, ca hai loai anh se dupc tich hpp

2 2 Tdi nguyen vd Mdi trudng | Ky 2 Thang 7/2014

va SLf dung cho qua trinh phan loai hoac giai doan tie'p theo. Oieu nay, cung cap them nhung manh mdi de xac djnh cac ddi tupng be mat tren co sd so sanh hinh anh cOa chung tren ca hai loai anh.

NhOng tap du lieu tfch hpp khdng chi thUa ke nhOng mat manh trong tuong tac eCia sdng micro vdi be mat ma cdn mang nhung uu diem cOa anh quang hpc va can hdng ngoai, cho phep khac phuc nhung han che cOa anh sieu cao tan. NhCfng han che co ban cCia anh sieu cao tan cd the neu ra nhu su bie'n dang hinh hpc Idn vdi cac hieu Ung chdng, de, co ngan phfa trudc va bdng. Qua trinh xii" ly hinh hpc cua anh sieu cao tan la het sUe phUe tap va trong nhieu trudng hpp van khdng the loai bd hoan toan nhung sU bie'n dang dd. Hon nua, hinh anh cac dd'i tupng tren anh sieu cao tan khdng thuc su gan gui vdi ngudi diing va chUa nhieu nhilu. Do do, vdi anh sieu cao tan da'u hieu cOa cac ddi tupng thupc nhung nhdm Idn nhU khu cdng nghiep, khu dan cu, rUng hoac vung ndng nghiep, da't trdng... ed the nhan biet

chi'nh xac giUa cac dd'i tupng. Trong khi dd, nhung ranh gidi nay cd the ve mdt each de dang hon rat nhieu khi ap dung phUdng an ket hpp.

Su ket hpp anh sieu cao tan va anh quang hpc cung rat huu fch khi can nghien cUu cac ddi tupng bj che lap phfa ben dudi tan cay. Trong khi anh quang hpc chi cho phep khai thac cac thdng tin tU Idp phii phfa tren cOa tan cay, anh sieu cao tan, nhat la loai anh cd budc sdng dai nhU kenh L cCia anh RadarSat cd kha nang dam xuyen qua tan cay de tdi dugc mat da't, qua dd thu dupc thdng tin ve cac ddi tupng tren be mat.

Theo Raouf va Lichtenegger (1997), sCf dung ket hpp anh sieu cao tan va anh quang hpc se bd sung them thdng tin mdi cho cac Ung dung viln tham.

Trong do, hai sU cai thien quan trpng nhat la: Sdng micro ed the xuyen qua may va do dd se cung cap

chup anh cd nhieu may. Sdng micro rat nhay cam vdi dp ghd ghe va dac tfnh dien mdi ciia be mat tan xa, do dd, se cung cap them dugc nhieu thdng tin mdi ve cac ddi tupng tren mat da't. Mat khac, ngay nay vdi su xuat hien cCia rat nhieu loai anh ve tinh khac nhau thi kha nang cd nhieu loai anh tren cCing mpt khu vuc tang len rat nhieu, dieu nay cung thiic day viec sCf dung ket hdp nhieu loai anh ve tinh tren ciing mdt khu vuc nghien cUu de khdng nhung thu dugc nhieu thdng tin hdn ma cdn giam bdt lupng thdng tin khdng chae chan chiet tach ra tU mdt loai anh duy nhat.

Phwang phap trdn anh

Phuang phap chuyen doi he mau RGB-IHS-RGB

Anh sd ndi chung cung nhu anh viln tham ndi rieng thudng dugc the hien bang he mau R (dd)- G(xanh la eay)-B(xanh lam). Khi hien thj anh viln tham, mdi kenh anh dugc gan cho mdt mau nhat djnh. He thdng mau R-G-B dugc sif dung rdng rai trong do hpa may tfnh vi su dPn gian va d l sCf dung cCia nd. Tuy nhien, he thd'ng mau R-G-B cd nhupe diem la mau hien thj se phu thudc vao tUng thanh phan, hon nua he thd'ng nay khdng the hien het dugc cac sac mau cd the cd trong tU nhien.

He thdng mau IHS gdm cd 3 thanh phan: I (Intensity) cudng dp mau, H (Hue) mau, S (Saturation) dp bao hoa mau. Lfu diem ciia he thdng mau nay la thanh phan cUdng dp mau ddc lap vdi cac thanh phan cdn lai va the hien dugc nhieu mau trong tu nhien hon he thdng RGB.

Cac budc tien hanh trdn mau RGB-IHS-RGB cu the nhusau:

V, 3 1 1

3 1

\^

1

H = tan V2

1 1

3

2 'v'6

0

5 = v^i^ + ^i

Anh td hpp mau gdc RGB chuyen sang he mau IHS 1 1 1

R G

IS

V6 1 ^ 1

v 6

2

~ 4e

V2 1

2 0

/

Thay the thanh phan I- eudng dp mau bang kenh anh ed dp phan giai cao.

Chuyen ngupc td hpp IHS mdi ve RGB

Cdng thUe tfnh chuyen tU RGB-IHS-RGB nhU sau:

Chuyen tU IHS sang RGB:

Trong dd: V^, V2 la cac thanh phan trung gian.

Phuong phap chuyen ddi he mau RGB-HIS la

mpt trong nhung phuong phap trdn anh co ban nhat,

ban dau dupc ap dung cho anh quang hpc de trdn

anh da phd cd dp phan giai thap vdi anh ddn sac cd

dp phan giai cao nham tang cudng dp phan giai va

Tdi nguyen vd Mdi tradng | Ky 2-Thang7/2014 2 3

mau sac ciia anh nhung nay cd the ap dung cho anh quang hpc ket hpp vdi anh sieu cao tan. Khi tien hanh trdn anh sieu cao tan vdi anh quang hpc thi ta se chpn cac kenh anh quang hpc de tao thanh td hpp mau RGB. Sau khi chuyen sang he HIS, thi se thay the thanh phan cUdng dp mau I bang kenh anh sieu cao tan va cudi cung tien hanh chuyen ngupc tU td hpp anh HIS mdl tao ve he RGB.

Theo Pohl va Genderen (1998), td hpp anh theo phuong phap chuyen ddi he mau RGB-HIS cd kha nang cung cap cac thdng tin tai cac viing cd may ma khdng can phai, xac dinh trudc nhOng vung dd.

Phuong phap nay tao ra anh cd kha nang phan biet cac yeu td rat tdt nhung cung cd nhupe diem la lam thay ddi dang ke mau sac cac ddi tupng tren anh gdc, do dd se gay khd khan nhat djnh cho ngudi giai doan anh da quen vdi viec suy giai anh tren anh quang hpc thdng thudng.

Phuang phap to hgp cac kenh theo thuat toan Brovey Cdng thUe ciia bie'n ddi Brovey dugc the hien nhusau:

XS_SARi = (SAR X Xsi)/(Xsi+Xs2+Xs3 + ...+

Xsn)

XS_SAR2 = (SAR X Xs2)/(Xsi+Xs2+Xs3 + ...+

XSn)

XS_SAR3 = (SAR X Xs3)/(Xsi+Xs2+Xs3 + ...+

XSn)

XS_SARn = (SAR X XSn)/(XSi+XS2+XS3 + ...+

XSn)

Trong do: XS^, XS2, ... XSp la cac kenh anh quang hpc

SAR la anh sieu cao tan

XS_SARn la cac kenh anh ket hpp giufa anh quang hpc va sieu cao tan trong phep bien ddi Brovey.

Phuong phap bie'n ddi Brovey cung la mdt trong nhung phuong phap rat phd bie'n trong ky thuat xi^f ly anh viln tham. Cung gidng nhu phuong phap chuyen ddi he mau RGB-IHS, muc tieu ban dau cCia phUdng phap nay la dung de trdn anh cac loai anh quang hpc, giua anh da phd cd dp phan giai thap vdi anh don sac cd dp phan giai cao nham thu dugc anh vUa cd mau cCia anh da phd lai vUa ed dp phan giai khdng gian cao cOa anh don sac. Trong trudng hpp trdn anh quang hpc vdi anh sieu cao tan thi anh don sac se dugc thay the bang anh sieu cao tan. Khac vdi phUdng phap chuyen ddi RGB-IHS ehi ed the sCf

dung 3 kenh anh quang hpc de gan cho cac mau RGB, phuong phap Brovey cho phep ket hpp vdi mot sd lupng bat ky cac kenh anh quang hpc.

PhUPng phap xay dung anh td hpp mau siif dung bie'n ddi Browey cho phep ve cO ban bao toan dupc cac tfnh chat phan xa phd ciia anh quang hpc trong khi dd cac thdng tin ve cau tnic dupc bd sung tU anh sieu cao tan.

Phuang phap bien doi sCf dung cac kenh thanh phan chinh

Day cung la phuong phap dupe sCf dung tUdng dd'i rpng rai trong viec xi^ ly anh. Cac kenh anh ve tinh da phd thudng cd tfnh ddng tuong quan vdi nhau hay ndi each khac ed rat nhieu thdng tin trung lap nhau. Phan tfch anh da phd thanh cac kenh thanh phan chfnh la thifc hien phep bien ddl cac kenh anh gdc thanh cac thanh phan ehUa dung cac thdng tin ft trung lap nhat theo thU tu giam dan tU PC^, PC2, PC3... Ta cd the sCf dung phep bie'n ddi nay de thufc hien viec trdn anh. Cac budc tien hanh nhu sau:

Tfnh cac kenh thanh phan chfnh PC^, PC2, PC3;

thay the kenh PC^ bang anh radar. Tfnh ngupc tif to hpp cac kenh thanh phan chfnh mdi ve cac kenh gdc.

Theo phuong phap ket hpp anh nay su cd mat cCia anh sieu cao tan anh hudng rd ret den hinh anh (mau sac, cau tnic) ciia cac ddi tupng tren td hdp anh. Tat nhien cac ndi dung cd the phat hien dupc tren anh radar nhu dp am, dp ghd ghe cOa be mat cung se dupc chuyen tai len anh td hpp.

Walflr va ddng nghiep (2005) da ket hpp mpt each rat sang tao anh Landsat 5 TM vdi anh Radarsat -1 de lap ban do mot sd yeu td dja mao tai khu VLfe rUng ngap man Amazon cOa Braxin. Trifdc tien, 6 kenh phd eCia anh Landsat 5TM dugc chia thanh 3 nhdm gdm kenh 1,2,3 (nhdm 1), kenh 5, 7 (nhdm 2) va kenh 4 (nhdm 3). Sau khi tinh cac thanh phan chinh cCia nhdm 1 va nhdm 2 cac kenh thanh phan chfnh PCi ciia nhdm 1, PC^ cOa nhdm 2 va kenh 4 cOa anh Landsat 5 TM se dupc gan cho cac mau do (R), xanh la cay (G) va xanh lam (B). Anh to hpp RGB mdi nay cudi ciing se dupc ket hpp vdi anh Radarsat-1 theo phuong phap chuyen ddi he mau RGB-HIS.

To hpp anh sieu cao tan quang hpc nay cho thay kha nang phan biet rat hieu qua cac ddi tupng trong mdi trudng da't ngap nudc.

Do phan Idn cac thdng tin tren anh quang hpc tap trung d kenh thanh phan chfnh thU nhat (PC-1)

2 4 Tdi nguyen v d Mdi tradng I Kj^ 2 - Thang 7/2014

nen ed the xay dung mdt td hpp ket hpp giua anh sieu cao tan vdi kenh thanh phan chi'nh thU nhat. Vi du:

Od: NDVI; Xanh la cay: Anh sieu cao tan hoac TB cCia anh sieu cao tan; Lam: PC-1.

Ket qua nghien cUu va thao luan

Phuong phap trdn anh la phuong phap thfch hpp cho giai doan cac yeu td dja hinh dja chat cd ban.

Oieu nay dugc giai thfch dua tren mdt sd yeu td sau:

Oja hinh la yeu to cd tfnh chat lien mach va lien ket chat che vdi nhau do dd neu td hpp giufa cac anh gdc hay sCf dung anh da thdi gian se pha vd ket cau lien mach ciia cac ddi tupng tren anh. Vdi phUPng phap trdn anh thi ket cau, cau tnic cua dd'i tupng tren anh khdng thay ddi nhieu nhung lai tang cudng kha nang giai doan.

Khi td hpp theo phUdng phap trdn anh thi cac thdng tin bj mat do bdng dja hinh, chdng de tren anh sieu cao tan... se dupc hd trp phuc hdi gia trj bdi anh quang hpc.

Van de ddi vdi phUdng phap trdn anh la tim thuat toan thfch hpp de cd the lay yeu td dja hinh dupc the hien rat rd tren anh sieu cao tan va yeu td dja vat cOa anh quang hpc. Cd the thay rang, phuong phap trdn Brovey la hUu fch nhat theo mpt sd nguyen nhan sau:

Phuong phap HIS nham nang cao dp phan giai khdng gian nhung day yeu td mau sac trong anh td hpp khac biet qua Idn va lam giam bdt thdng tin ve dja hinh tren anh sieu cao tan. Khi giai doan yeu td dja hinh, dp phan giai cao khdng phai la yeu cau can thiet.

Phuong phap td hpp thanh phan chfnh PCA:

Phuong phap cung khdng thfch hpp neu giai doan yeu td dja hinh. Do thanh phan chfnh chii yeu de chat Ipc thdng tin tU anh, loai bd nhufng thanh phan thU yeu trong khi nhung yeu td ve dia hinh thien ve cau tnic. Viec phan tfch khdng gian phd trong trudng hpp nay ed the anh hudng tdi cau tnic cua ddi tupng.

PhUdng phap td hpp Brovey giu dugc yeu td dia hinh tu anh sieu cao tan nhung lai bd sung dupc mau sac phd tren anh quang hpc. Oieu dd cd y nghTa vl, anh sieu cao tan rat khd giai doan do yeu td don sac va bac dp xam Idn nen khi bd sung yeu td da phd cua anh quang hpc thi cd y nghTa het sUc quan trpng trong giai doan. Mpt sd yeu td khac cCia anh quang hpc cd the mat di nhU mpt sd thdng tin Idp phu nhung dieu dd khdng phai la van de Idn khi giai doan yeu td dia hinh. Phuong phap Brovey giOa nguyen cau tnic

Hinh 1: Trdn anh SPOTS va anh ENVISATASAR

ciia ddi tupng - thanh phan quan trpng nhat de giai doan yeu td dia hinh ddng thdi bd sung yeu td Idp phO len anh khien cho cdng tac giai doan de dang va cd dp chi'nh xac cao hdn.

Ket qua td hpp SP0T5 va anh ENVISAT ASAR tai khu vuc huyen Ba Thudc tinh Thanh Hda:

Anh sieu cao tan cung cap rat nhieu thdng tin ve dja hinh, cd tfnh khai quat hda cao ve mat dia hinh.

Oja hinh dja chat la dd'i tupng cd dien tfch Idn, chay dai nen anh sieu cao tan se loai bd nhieu yeu td gay nhieu do Idp phu be mat gay ra.

Anh quang hpc cung cap nhieu thdng tin ve Idp phii be mat va mpt sd yeu td dia hinh. Tuy nhien, do gdc chup dUng hdn nen yeu td dja hinh khdng ndi trdi tren anh va chii yeu phu thupc vao yeu td bdng do mat trdi gay nen.

Ket hpp anh sieu cao tan va anh quang hpc tao ra kha nang giai doan cac yeu td dia hinh tdt hdn. Su ket hpp giua cau tnic ciia anh sieu cao tan va tfnh da phd cua anh quang hpc tao nen mpt anh td hpp chUa rat nhieu thdng tin da dang va de giai doan hdn rat nhieu cho ngudi sif dung.

PhUdng phap trdn anh thfch hpp nen SIJ* dung la Brovey do phuong phap nay sir dung kenh cudng dp tu anh sieu cao tan se giu dupc cau tnic ciia cac ddi tupng tren anh sieu cao tan, ddng thdi kenh da phd ciia anh quang hpc se tang cudng thdng tin Idp phij d mUc dp vUa dii de giiip cdng tac giai doan d l dang h o n . "

Tdi nguyen v d Mdi trudng | Ky 2 - Thang 7/2014 OR