Tài liệu Bài tập cá nhân học phần gis và viễn thám ứng dụn

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA MÔI TRƯỜNG  BÀI TẬP CÁ NHÂN HỌC PHẦN: GIS VÀ VIỄN THÁM ỨNG DỤNG Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS.Phạm Văn Cự Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Diệp Huế, 05/2014 1 Mục lục Mục đích nghiên cứu …………………………………………………………………..3 Nội dung .………………………………………………………………………………4 1. Phân loại ảnh ………………………………………………………………………..4 1.1. Mô tả các bước tiến hành với phần mềm ENVI 4.5 ……………………………..5 1.2 Ảnh phân loại và nhận xét ………………………………………………………..10 2. Báo cáo vật lý ảnh ...……………………………………………………………….11 2.1 Phương thức thu nhận ảnh …..…………………………………………………...11 2.2 Màu, màu cơ bản và tổ hợp màu ………………………………………………....12 2.3 Cơ sở thống kê quang phổ .…………………………………………………….....13 Kết luận ……………………………………………………………….......................17 2 Mục đích nghiên cứu - Phân loại các đối tượng từ ảnh gốc. - Biểu diễn các đối tượng đã phân loại. - Dựa vào tổ hợp màu của ảnh gốc để xác định được các đối tượng cần phân loại. - Dựa vào đặc tính quang phổ để xác định các đối tượng như đất, nước, không khí. 3 Nội dung 1. Phân loại ảnh Bảng 1.1 Đối tượng cần phân loại Như vậy, có tổng số 17 đối tượng được lựa chọn phân thành 3 nhóm chính là đất, nước và thực vật. Số mẫu lựa chọn là 62 mẫu. Ảnh gốc 4 1.1 Mô tả các bước tiến hành với phần mềm ENVI 4.5 a. Khởi động phần mềm ENVI 4.5 Vào file chọn open imagine file Của sổ Enter Data Name xuất hiện, “GiaoThuy_23_12_2003_10m”, nhấn Open chọn đường dẫn đến file Cửa sổ Available band list xuất hiện, chọn sang RGB color và nhấp vào band 1, band 2, band 3, nhấp vào No display chọn New display, nhấn Load RGB. 5 b. Vào ROI Tool Từ thanh công cụ ENVI 4.5 chọn Basic Tools -> Region of interest -> ROI Tool. Cửa sổ #1 ROI tool xuất hiện c. Chọn mẫu của các đối tượng Nhấp đúp và Region #1 để đổi tên, nhấp chuột phải vào Red chọn colors 1-20 để đổi màu đối tượng chọn 6 Chọn màu đúng với loại đối tượng, vẽ hình trên của sổ tương ứng thành một hình khép kín, nhấp chuột phải 2 lần, ảnh sẽ hiển thị như trên, vẽ 4 mẫu cho một đối tượng. 7 Khi lấy xong 4 mẫu của một đối tượng, chọn New Region để tạo ra một đối tượng mới, chọn màu phù hợp với đối tượng và tên đối tượng, vẽ tương tự. Làm tương tự cho tất cả các đối tượng. d. Lưu Roi Tool Chọn save ROIs => Select All => Choose => Địa chỉ lưu và tên file => Ok 8 e. Chạy phân loại 9 1.2 Ảnh sau khi phân loại Nhận xét - Khi phân loại càng nhiều đối tượng thì ta thu được ảnh sau phân loại càng chi tiết và rõ nét. - Vùng ngoài dữ liệu không nên lựa chọn để phân loại, vì nó mà chúng ta không chạy phân loại chính xác. - Muốn đạt kết quả cao trong phân loại, thì ta phải khảo sát thực địa, từ đó mới biết được bao nhiêu đối tượng mình cần phân loại để thu được ảnh chi tiết và chính xác. 10 2. Báo cáo về vật lý của ảnh Mối quan hệ giữa độ phủ của thực vật với sự phản xạ - Đặc điểm của đối tượng này có ảnh hưởng đến độ hấp thụ/ phản xạ của đối tượng khác. - Nếu chúng ta chỉ nhìn vào độ hấp thụ/ phản xạ mà kết luận ngay ở thực địa là không chính xác. Vì nếu nhìn vào hình có độ phản xạ của đất cao hơn nhiều so với thực vật (hình trên) mà kết luận đây là đất trống là không chính xác. 2.1 Phương thức thu nhận ảnh - Cơ chế thu ảnh quang học 11 - Hai phương thức tách phổ 2.2 Màu, màu cơ bản và tổ hợp màu - Khi ta tổ hợp các band thì cấu trúc không thay đổi, chỉ có màu sắc là thay đổi - Mỗi đối tượng có một xám độ đặc trưng. - Dưới đây là sự khác biệt màu sắc khi ta tổ hợp các band khác nhau, tuy nhiên chúng ta thấy rằng, cấu trúc là không thay đổi 12 2.3 Cơ sở thống kê quang phổ a. Hành vi đa phổ của một số đối tượng Nhận xét: Tại cả 3 kênh đều có giá trị xám độ cao, đường biểu diễn quang phổ hướng lên. Như vậy đây là đất: - Do đất phản xạ mạnh ở tất cả các kênh nên giá trị xám độ cao. - Đối tượng hiển thị phổ màu xanh do có xám độ tại kênh G lớn nhất. - Thời điểm chụp ảnh là sau khi thu hoạch mùa vụ, do đó có thể xem đây là đất nông nghiệp. Tại các kênh 1,2,3 đều có giá trị xám độ lớn, do đó, đối tượng đang nghiên cứu ở đây là đất 13 Nhận xét: Tại kênh Green, xám độ nhỏ nhất. kênh Red xám độ lớn nhất. Đường biểu diễn quang phổ lỏm ở kênh green. Như vây đây là thực vật. - Do thực vật (có chứa chlorophyl) phản xạ kém ở kênh green và phản xạ tốt ở kênh red. - Phổ màu đỏ của thực vật là do xám độ tại kênh Red cao nhất so với hai màu green và blue. Do vậy, khi tổ hợp màu sẽ thành màu đỏ. 14 - Kênh 2 có giá trị thấp nhất, cao ở hai kênh còn lại => nghi ngờ đây chính là thực vật. Tại kênh 4, xám độ thấp nhất nên nghi ngờ đang ở kênh hồng ngoại. - Cả hai loại thực vật ở cạn và thực vật nước mặn đều có hình biểu diễn quang phổ như nhau (lỏm ở kênh green). Nhận xét: - Các xám độ đều có giá trị tương đối nhỏ, đường quang phổ có chiều hướng xuống. Do vậy, đối tượng biểu diễn chính là nước. - Nguyên nhân: Do nước phản xạ kém tại tất cả các kênh nên giá trị xám độ tại các kênh đều nhỏ. - Màu xanh là do xám độ ở kênh Blue lớn nhất nên tổ hợp màu cho ra màu xanh. Các giá trị xám độ đều thấp, đường biểu diễn quang phổ giảm từ Blue đến Red. Do vậy, đây chính là nước. 15 b. Phổ quang phổ của các đối tượng Nhờ vào sự biểu diễn của quang phổ có thể xác định các đối tượng như sau: - Vùng màu vàng có giá trị xám độ rất cao trong các kênh. Do vậy, đây chính là đất. - Vùng màu xanh có giá trị xám độ tương đối thấp ở các kênh. Do vậy, đây chính là nước. - Nhìn vào quang phổ có thể thấy được vùng màu xanh góc tương đối tù, đều này giải thích vì nước hấp thụ mạnh và phản xạ kém. Tương tự như trên: - Vùng màu đỏ có giá trị quang phổ luôn ở mức trung bình, do vậy có thể khẳng định đây là thực vật. 16 Kết luận - Khi phân loại càng nhiều đối tượng thì ta thu được ảnh sau phân loại càng chi tiết và rõ nét. - Vùng ngoài dữ liệu không nên lựa chọn để phân loại, vì nó mà chúng ta không chạy phân loại chính xác. - Muốn đạt kết quả cao trong phân loại, thì ta phải khảo sát thực địa, từ đó mới biết được bao nhiêu đối tượng mình cần phân loại để thu được ảnh chi tiết và chính xác. - Mỗi đối tượng cho ta mỗi hình biểu diễn quang phổ khác nhau. - Trong cùng một đối tượng nhưng có đặc điểm khác nhau cũng cho ta hành vi phổ khác nhau. Vì vậy, ta mỗi thấy cùng là nước hay cùng là thực vật nhưng có những hình biểu diễn quang phổ khác nhau. - Đặc điểm của đối tượng này có ảnh hưởng đến độ hấp thụ/ phản xạ của đối tượng khác. - Nếu chúng ta chỉ nhìn vào độ hấp thụ/ phản xạ mà kết luận ngay ở thực địa là không chính xác. Vì nếu nhìn vào hình có độ phản xạ của đất cao hơn nhiều so với thực vật mà kết luận đây là đất trống là không chính xác. - Quang phổ là hình chiếu của đám mây quang phổ trong không gian 3 chiều sang 2 chiều qua nhiều hướng chiếu khác nhau. Chúng có thể có nhiều hình dạng khác nhau, nhưng giá trị độ phản xạ của từng đối tượng tại các kênh là không thay đổi. - Chúng ta có thể xác định được các đối tượng nghiên cứu dựa vào tổ hợp màu/ hình biểu diễn quang phổ/ đám mây quang phổ. 17