zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Bài giảng Thực tập viễn thám (Practice of remote sensing): Bài 3 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

Chia sẻ: Bình An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Báo xấu

9
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thực tập viễn thám (Practice of remote sensing) - Bài 3: Thực địa và lấy mẫu. Những nội dung chính trong bài giảng gồm có: Vấn đề trong khảo sát thực địa, mục tiêu của khảo sát thực địa, kế hoạch khảo sát thực địa, thiết kế lấy mẫu thực địa, phiếu mô tả mẫu thực địa, phần mềm - thiết bị hỗ trợ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thực tập viễn thám (Practice of remote sensing): Bài 3 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN | BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN 1
Nội dung  Vấn đề trong khảo sát thực địa  Thiết kế lấy mẫu thực địa  Thiếu mục tiêu rõ ràng  Lựa chọn ảnh vệ tinh, bản đồ  Thiếu kế hoạch lấy mẫu hợp lý  Thời gian lấy mẫu  Khác biệt về độ phân giải không gian  Mô hình lấy mẫu  Sai số định vị  Số lượng mẫu  Quan sát và đo đạc không thích hợp  Kích thước mẫu  Dữ liệu thứ cấp không đầy đủ  Phiếu mô tả mẫu thực địa  Mục tiêu của khảo sát thực địa  Thực vật  Các thành phần của mục tiêu  Đất xây dựng  Phát biểu mục tiêu  Đất trống  Kế hoạch khảo sát thực địa  Mặt nước  Trước thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Phần mềm, thiết bị hỗ trợ  Trong/ gần thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Google My Maps, Epicollect 5  Sau thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Camera chụp ảnh gắn tọa độ, Thước dây Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 2
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Thiếu mục tiêu rõ ràng  Mục tiêu cần rõ ràng, chi tiết, bao gồm:  Vị trí, quy mô khu vực nghiên cứu  Tỉ lệ bản đồ thành phẩm  Độ chính xác của bản đồ  Đối tượng sử dụng bản đồ  Hệ thống chú dẫn của bản đồ  Loại ảnh vệ tinh, hình ảnh, các tài liệu tham khảo được sử dụng  Phương pháp khảo sát thực địa  Mục tiêu giúp định hướng các công việc thực địa:  Quy trình lấy mẫu  Vị trí lấy mẫu  Thông tin mẫu Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 3
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Thiếu kế hoạch lấy mẫu hợp lý  Mẫu phải có tính đại diện, nghĩa là:  Số lượng mẫu đủ lớn cho từng lớp thông tin  Phản ánh được sự biến đổi trong mỗi lớp thông tin  Mỗi phương pháp phân loại yêu cầu cách thức lấy mẫu khác nhau  Cần xem xét giả định thống kê của từng phương pháp phân loại  Từ đó, xây dựng kế hoạch lấy mẫu phù hợp Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 4
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Khác biệt về độ phân giải không gian  Độ phân giải của mắt người cao (~0,04 mm ở khoảng cách 25 cm) >> Phát hiện thông tin mặt đất phong phú, liên tục, chi tiết.  Độ phân giải của ảnh vệ tinh thấp (0,1 m ở khoảng cách km) >> Thể hiện thông tin mặt đất tổng quát, rời rạc.  Khảo sát thực địa cần tổng hợp thông tin thực địa sao cho tương ứng với thông tin trên ảnh (theo pixel). Độ phân giải không gian: ~0,04 mm (d = 25 cm, α = 0,5 phút) Độ phân giải phổ: 0,4- 0,7 μm Độ phân giải bức xạ: ~16- 32 cấp độ xám, ~100 màu sắc Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 5
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Sai số định vị  Ảnh hưởng lớn đối với các bề mặt có sự biến thiên cao (ví dụ, đô thị).  Ảnh hưởng nhỏ đối với các bề mặt có sự đồng nhất cao (ví dụ, nông nghiệp).  Cần ước lượng sai số định vị, từ đó điều chỉnh kích thước mẫu cho phù hợp. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 6
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Quan sát và đo đạc không thích hợp  Sự phản xạ - hấp thụ - truyền qua bức xạ điện từ của bề mặt vật chất có liên quan đến các đại lượng vật lý.  Do vậy, trước khi tiến hành lấy thông tin mẫu, cần xác định tất cả các đại lượng vật lý có thể ảnh hưởng đến đường cong phổ ở bước sóng đang được xem xét 5 đối tượng cơ bản: nước, đất, thảm thực vật, bê tông và nhựa đường.  Độ đục >> nước.  Độ ẩm, thành phần cơ giới >> đất. Độ ẩm, độ che phủ, sinh khối >> thảm thực vật. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 7
Đường cong phổ của các đối tượng cơ bản Đất (>< độ ẩm của đất) Cỏ Đất (>> kết cấu mịn) Đất Bê tông Thực vật (>> độ che phủ) Nhựa đường Nước Thực vật (>< độ ẩm của lá) Nước (>> bùn cát) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 8
Vấn đề trong khảo sát thực địa  Dữ liệu thứ cấp không đầy đủ  Bao gồm ảnh vệ tinh, không ảnh, bản đồ, số liệu thống kê.  Không đầy đủ khi (1) thang đo và mức độ tổng quát của ảnh vệ tinh, không ảnh, bản đồ khác nhau rất nhiều và (2) thời điểm chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát thực địa khác nhau.  Để khắc phục khó khăn này, cần lên kế hoạch khảo sát thực địa trùng với ngày chụp ảnh. Đồng thời, cố gắng giảm thiểu sự khác biệt về thời gian giữa ảnh vệ tinh và không ảnh, bản đồ, số liệu thống kê. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 9
Mục tiêu của khảo sát thực địa  Các thành phần của mục tiêu  Tiêu đề (đối tượng, kết quả, mục đích) Đối tượng càng cụ thể càng tốt. Ví dụ, “Đất nông nghiệp” chi tiết hơn “Sử dụng đất”. Kết quả phục vụ mục đích gì. Ví dụ, “Thành lập bản đồ nông nghiệp được tưới tiêu nhằm ước tính nhu cầu nước”.  Vị trí và phạm vi của khu vực nghiên cứu Nên chọn vị trí có sẵn dữ liệu ảnh vệ tinh và dữ liệu thứ cấp. Phạm vi nghiên cứu phụ thuộc vào tính đồng nhất của các đối tượng được thể hiện trên bản đồ:  Đồng cỏ hoặc rừng: Do tần số biến đổi thấp nên có thể nghiên cứu ở diện tích lớn.  Đô thị: Do tần số biến đổi cao nên nghiên cứu ở diện tích nhỏ. Phạm vi nghiên cứu tối ưu được xác định dựa vào kinh phí sẵn có, nguồn nhân lực, thời gian khảo sát thực địa, phương tiện di chuyển, khả năng tiếp cận hiện trường. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 10
Mục tiêu của khảo sát thực địa  Các thành phần của mục tiêu  Hệ thống chú dẫn của bản đồ  Không nhất thiết phải có cùng mức độ chi tiết cho tất cả lớp thông tin  Đất nông nghiệp không tưới  Đất nông nghiệp có tưới: lúa nước, khoai mì  Nếu các lớp thông tin nào có đường cong phổ như nhau thì nên gộp chúng thành một lớp.  Tỉ lệ bản đồ và mức độ chính xác của bản đồ  Tỉ lệ bản đồ càng nhỏ, các đơn vị ánh xạ (pixel) và lớp thông tin càng được tổng hợp, khiến cho mức độ khái quát hóa và độ chính xác của bản đồ tăng lên.  Một pixel có độ phân giải không gian 30 m của dữ liệu Landsat TM Mapper tương đương với một điểm có kích thước 1,2 mm trên bản đồ tỉ lệ 1:25,000.  Số lượng lớp thông tin cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ.  Nếu số lớp thông tin ≤6, độ chính xác của bản đồ kì vọng ≥90%.  Khi số lớp thông tin tăng, độ chính xác của bản đồ kì vọng giảm. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 11
Mục tiêu của khảo sát thực địa  Các thành phần của mục tiêu  Tiền xử lý và phương pháp phân loại Đặc điểm thống kê của dữ liệu ảnh phải phù hợp với giả định của thuật toán phân loại  Phân loại gần đúng nhất yêu cầu dữ liệu ảnh có phân phối chuẩn  Trường hợp cần thiết, có thể thực hiện tiền xử lý ảnh để chuyển đổi dữ liệu sao cho phù hợp với các giả định của thuật toán phân loại Xem xét cách tiếp cận phân lớp, bắt đầu với phân tích cụm theo sau là một thuật toán có giám định. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 12
Phát biểu mục tiêu của khảo sát thực địa  Để ước tính nhu cầu nước tưới tiêu, thông tin xác kì vọng và kích thước pixel). đáng tin cậy về các loại cây trồng và diện tích của chúng (thể hiện mục đích) có ý nghĩa quan  Đánh giá độ chính xác sẽ được thực hiện bằng trọng đối với các nhà quản lý. khảo sát thực địa và phân tích không ảnh. Dữ liệu Landsat TM được thu nhận tại khu vực vào  Mục tiêu của dự án là lập bản đồ loại cây trồng, cuối tháng VIII trước khi thu hoạch. Dữ liệu giai đoạn sinh trưởng, mật độ che phủ và diện tham chiếu bao gồm không ảnh (được thu thập tích nông nghiệp có tưới ở White County với tỉ vào ngày gần nhất so với dữ liệu TM), dữ liệu lệ 1:24.000 (thể hiện vị trí, phạm vi và tỉ lệ bản cây trồng từ các đại lý nông nghiệp, bản đồ địa đồ). hình, bản đồ đất và vị trí cấp nước cho từng thửa đất (thể hiện loại ảnh, ngày thu nhận và  Bản đồ cuối cùng sẽ hiển thị các loại cây bao nguồn tham khảo). gồm củ cải đường; ngô (mới gieo trồng); ngô (trưởng thành); cỏ linh lăng; đất trống; đồng  Xử lý dữ liệu bắt đầu bằng hiệu chỉnh khí quyển cỏ; đất nông nghiệp không tưới; đất ở (thể hiện cho mỗi kênh của bộ dữ liệu TM. Tiếp theo, tiến chú dẫn). hành phân loại dữ liệu TM bằng phân tích cụm, theo sau là so sánh với dữ liệu tham chiếu để  Dựa trên diện tích đơn vị tối thiểu là 10 mẫu gộp lớp. Cuối cùng, sử dụng phân loại khoảng Anh với tỉ lệ 1:24.000, và một mẫu ngẫu nhiên cách tối thiểu cho ra kết quả phân loại sau được thực hiện trong mỗi loại cây, bản đồ cuối cùng (tiền xử lý và phương pháp phân loại). cùng cần đạt được độ chính xác toàn cục là 85% và độ chính xác riêng phần là 80% cho mỗi loại cây. Mỗi đơn vị 10 mẫu Anh sẽ hiển thị loại cây chiếm ưu thế tại vị trí đó (thể hiện độ chính Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 13
Kế hoạch khảo sát thực địa  Công việc trước thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Xem xét tính sẵn có của dữ liệu không ảnh, ảnh vệ tinh để tiến hành đặt hàng.  Tập luyện các phương pháp đo lường thực địa nhằm trang bị kĩ năng sử dụng công cụ, và đảm bảo các thiết bị hoạt động tốt.  Lập kế hoạch dự phòng bao gồm các sự kiện bất ngờ, chẳng hạn như thời tiết xấu hoặc thiết bị bị hỏng.  Công việc thực địa trong hoặc gần thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Xác định loại cây trồng và thực hiện các phép đo vật lý cho từng loại cây trồng được tưới tại các vị trí mẫu được xác định ngẫu nhiên.  Xác định lớp phủ mặt đất trong các khu vực nông nghiệp không tưới tại các vị trí lấy mẫu.  Xác định đất xây dựng tại các vị trí lấy mẫu.  Công việc thực hiện sau thời điểm chụp ảnh vệ tinh  Sau khi thu hoạch cây trồng, các phép đo thực địa sẽ ít được sử dụng vì tính hiệu quả thấp.  Thông tin về đất xây dựng có thể được quan sát hoặc đo bất cứ lúc nào vì tính thay đổi thấp. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 14
Thiết kế lấy mẫu thực địa  Lựa chọn ảnh vệ tinh, bản đồ  Ngày chụp gần nhất với ngày lấy mẫu thực tế,  Các đối tượng không thay đổi giữa thời điểm chụp ảnh và lấy mẫu thực tế.  Độ ẩm đất,  Làm đất hoặc thu hoạch cây trồng,  Mực nước ao hồ, sông suối,  Lớp phổ và lớp thông tin.  Thời gian lấy mẫu  Trùng khớp/ gần (trong khoảng 1 ngày) thời điểm chụp ảnh,  Không có mây. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 15
Thiết kế lấy mẫu thực địa  Mô hình lấy mẫu  (1) ngẫu nhiên đơn giản Mọi vị trí đều có xác suất lấy mẫu như nhau Giảm thiểu thiên vị Không phù hợp nếu tồn tại các vị trí khó tiếp cận  (2) ngẫu nhiên phân tầng Chia khu vực thành các nhóm, sau đó lấy mẫu ngẫu nhiên trong từng nhóm Khắc phục việc không thể tiếp cận một số vị trí Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 16
Thiết kế lấy mẫu thực địa  Mô hình lấy mẫu  (3) hệ thống  Lấy mẫu tại các vị trí theo khoảng cách đều nhau  Không ngẫu nhiên  (4) hệ thống không sắp xếp  Chia khu vực thành các ô, sau đó lấy mẫu ngẫu nhiên trong từng ô  Ngẫu nhiên  (5) cụm  Các điểm mẫu được chọn từ tâm của tập hợp mẫu ngẫu nhiên/ phân tầng cho trước theo từng cụm  Giảm bớt số lượng mẫu, thời gian lấy mẫu Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 17
Thiết kế lấy mẫu thực địa  Số lượng mẫu huấn luyện  Phải đảm bảo tính khác biệt trong từng lớp  Lớp đồng nhất (vd: mặt nước) >> Số lượng mẫu ít  Lớp không đồng nhất (vd: hoa màu, rừng,…) >> Số lượng mẫu nhiều  Jensen, J. R., 1996. Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective (2nd ed.). Upper Saddle River, NJ : Prentice-Hall.  Số lượng mẫu trong mỗi lớp ≥10 lần số lượng kênh được sử dụng  Ví dụ: nếu dùng 6 kênh ảnh, phải cần ít nhất 60 mẫu cho từng lớp  Số lượng mẫu đánh giá độ chính xác  Fitzpatrick-Lins, K., 1981. Comparison of sampling procedures and data analysis for a land-use and land-cover map. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 47, 349–366.  N = Zα2*p*(100-p)/E2  N là số lượng mẫu, Zα là giá trị tra bảng phân vị Laplace (Z = 1,64 ứng với độ tin cậy 95%), p là độ chính xác kì vọng (%), E là sai số cho phép (%).  Ví dụ: nếu độ chính xác p = 86%, sai số cho phép E = 5%, độ tin cậy 95%, cần có tối thiểu 130 mẫu. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 18
Bài tập 1 1. Với chủ đề đã chọn, tính số lượng mẫu huấn luyện tương ứng với số lượng kênh ảnh được sử dụng? 2. Với chủ đề đã chọn, tính số lượng mẫu đánh giá độ chính xác nếu độ chính xác 90%, sai số cho phép 5%, độ tin cậy 95%? Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 19
Thiết kế lấy mẫu thực địa  Kích thước mẫu  Phụ thuộc vào địa hình, độ phân giải không gian của ảnh.  Justice, C. O., and Townshend, J. R. G., 1981. Integrating ground data with remote sensing. In J. R. G. Townshend (Ed.), Terrain Analysis and Remote Sensing (pp. 38– 58). London: Allen & Unwin. A = P (1 + 2L) A là kích thước mẫu tối thiểu, P là độ phân giải không gian của ảnh, L là ước tính độ chính xác vị trí theo số pixel (= sai số GPS/ độ phân giải không gian của ảnh); L ≤ 0,5.  Ví dụ: Với ảnh có độ phân giải không gian P = 30 m, sai số GPS là 5 m  độ chính xác vị trí L = 5 m/ 30 m = 0,167;  kích thước mẫu tối thiểu A là 30 m * (1 + 2* 0,167) = 40,02 m. Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thực tập viễn thám 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.