Giải đoán ảnh

1 Khái niệm chung

Giải đoán ảnh bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh. Nó là quá trình thu nhận thông tin của các địa vật, các đối tượng, hiện tượng theo hình ảnh của chúng trên ảnh, dựa trên các quy luật tạo hình quang học, tạo hình hình học và các quy luật phân bố của chúng. Trong xử lý thông tin viễn thám thì giải đoán bằng mắt là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp nhằm nâng cao khả năng phân tích của mắt người. Cơ sở đề giải đoán bằng mắt là dựa vào các dấu hiệu giải đoán trực tiếp hoặc gián tiếp. Phân tích ảnh bằng mắt là công việc tổng hợp, kết hợp nhiều thông số của ảnh, bản đồ, tài liệu thực địa và kiến thức chuyên môn

2 Các dấu hiệu giải đoán

2.1 Các dấu hiệu trực tiếp

Các dấu hiệu trực tiếp bao gồm

a, Hình dạng (shape): là hình dáng, cấu trúc hoặc đường nét chung của một vật thể riêng biệt. Hình dạng có thể là dấu hiệu vô cùng quan trọng cho công tác điều vẽ. Hình dạng đường thẳng và các ô điển hình mô tả các đối tượng là thành phố hoặc ruộng đồng, trong khi các yếu tố tự nhiên như bìa rừng thường có hình dạng không đều, trừ những nơi con người tạo ra hoặc phát quang.Trang trại hoặc khu đất trồng có hệ thống tưới tiêu thường hiện trên ảnh dạng hình tròn.

b, Hình mẫu (pattern): là sự sắp xếp về mặt không gian của các vật thể có thể nhìn thấy rõ. sự lặp lại một cách điển hình và có thứ tự của các tông màu và cấu trúc sẽ tạo nên mẫu đặc thù và cuối cùng có thể nhận dạng được. Các vườn cây ăn quả với các cây được trồng cách xa đều nhau và các đường phố trong thành phố với những ngôi nhà cách đều nhau là những ví dụ điển hình về mẫu hình.

c, Kích thước (size): là thông số về độ lớn, độ dài, độ rộng của đối tượng. Kích thước liên quan đến tỷ lệ của ảnh. Kích thước của vật thể trong ảnh là hàm tỷ lệ. Ðiều quan trọng là đánh giá kích thước của đối tượng trong mối tương quan với các vật thể khác tại thực địa, cũng như kích thước chính xác để hỗ trợ cho việc điều vẽ đối tượng đó. Việc ước lượng nhanh kích thước đối tượng có thể giúp quá trình điều vẽ có kết quả nhanh tương ứng. Ví dụ, nếu một người điều vẽ phải phân biệt các khu vực sử dụng đất, và đã nhận dạng một vùng với rất nhiều toà nhà trong đó, những khu nhà lớn như nhà máy hoặc nhà kho sẽ làm liên tưởng đến cơ sở kinh doanh, trong khi những khu nhà nhỏ sẽ cho thấy khu dân cư.

d, Màu: là một chuẩn rất tốt trong việc xác định các đối tượng, màu của đối tượng trên ảnh màu giả (FCC) giúp cho người giải đoán có thể phân biệt được nhiều đối tượng có đặc điểm tone ảnh tương tự nhau trên ảnh đen trắng.

e, Bóng địa vật (shadow): là phần bị che lấp, không có ánh sáng Mặt trời chiếu tới, do đó không có ánh sáng phản hồi tới thiết bị thu. Bóng thường được thể hiện bằng tone ảnh đen trên ảnh đen trắng và màu xẫm đến đen tên ảnh màu.

f, Cấu trúc (texture): là cách sắp xếp và tần số xuất hiện của mức độ thay đổi về sắc thái trong các vùng cụ thể trên ảnh. cấu trúc ghồ ghề gồm có sắc thái vằn khi các mức độ của màu xám thay đổi đột ngột trong khu vực nhỏ, trong khi cấu trúc nhẵn có rất ít sự thay đổi về tông màu. cấu trúc nhẵn thường là kết quả của việc đồng đều, bề mặt bằng phẳng như đồng ruộng, đường nhựa hoặc bãi cỏ. Đối tượng có bề mặt ghồ ghề và cấu trúc không đều như tán rừng dẫn đến hình dáng cấu trúc gồ ghề trong ảnh. cấu trúc là một trong những yếu tố quan trọng nhất để phân biệt các đặc tính trong ảnh ra-đa

h, Vị trí (site): vị trí của đối tượng trong không gian địa lý của vùng nghiên cứu là thông số rất quan trọng giúp cho người giải đoán có thể phân biệt đối tượng.

2.2 Các dấu hiệu gián tiếp

Những dấu hiệu gián tiếp cho phép chúng ta kết luận sự có mặt của vật thể hoặc một hiện tượng không nhìn thấy được qua những dấu vết chúng để lại trên địa hình.

Một vật thể có thể không nhìn thấy vì vật thể đó:

– quá nhỏ,

– không tương phản ,

– sáng mờ

– bị che khuất,

– không nằm trong kế hoạch, v.v…

Các dấu hiệu gián tiếp có thể phát hiện được các đối tượng như:

– Vật thể có hình ảnh giống các vật xung quanh nhưng có thể nhìn thấy từ bóng.

– Đường ống dưới lòng đất có thể nhìn thấy trên mặt đất do biến đổi của vùng đấtcác dấu vết đào bới để lại.

– Các hiện tượng trong quá khứ hoặc các dấu vết của chu kỳ sống để lại trên vùng đất.

Dấu hiệu gián tiếp cũng rất quan trọng, trong trường hợp không khảo sát được thực địa thì dấu hiệu gián tiếp là phương tiện hữu hiệu để suy giải.

* Yêu cầu khi sử dụng các dấu hiệu gián tiếp

– Đòi hỏi có kiến thức chuyên môn.

– Có sự hiểu biết sâu rộng về mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng với nhau.

– Am hiểu địa lý cảnh quan của khu vực.

– Có kiến thức cơ bản về địa chất, địa mạo.

– Có kiến thức tổng hợp về khu vực.

– Có kinh nghiệm thi công.

2.3 Các dấu hiệu tổng hợp

Dấu hiệu tổng hợp: là sự liên kết giữa các vật thể hoặc đặc tính có thể nhận dạng khác với đối tượng đang được chú ý. Dấu hiệu tổng hợp cùng với các dấu hiệu khác có thể cung cấp thông tin cho việc nhận dạng các đặc tính mong muốn dễ dàng hơn.

a, Địa hình: địa hình cho phép phân biệt sơ bộ các yếu tố trên ảnh, từ đó định hướng rất rõ trong phân tích.

Dạng địa hình: núi đá vôi, đồng bằng, đồi sót, dãy ven biển, ….

Kiểu địa hình: dãy núi thấp cấu tạo bởi núi đá vôi, đồng bằng đồi, đồng bằng phù sa sông, đồng bằng bãi triểu ….

b, Thực vật: sự phân bố của một kiểu thảm và đặc điểm của nó là một dấu hiệu hết sức quan trọng để phân biệt đối tượng khác nhau như các dạng địa hình.

c, Hiện trạng sử dụng đất: đây vừa là mục tiêu vừa là dấu hiệu trong giải đoán bằng mắt. Hiện trạng sử dụng đất cung cấp những thông tin quan trọng để xác định các đối tượng khác.

d, Mạng lưới thủy văn, sông suối: là một dấu hiệu quan trọng hàng đầu trong phân tích ảnh. Mạng lưới sông suối có quan hệ mật thiết với dạng địa hình, độ dốc lớp vỏ phong hóa, nền thạch học, mạng lưới thủy văn là sản phẩm quá trình tác động của dòng nước chảy trên mặt với vật chất nền.

e, Hệ thống các khe nứt và các yếu tố dạng tuyến: những thông số của hệ thống khe nứt cần được xem xét đến là: hướng mật độ, hình dạng, độ lớn. Hệ thống này có thể liên quan đến các kiểu đứt gãy, khe nứt lớn của đá cứng. Là một yếu tố quan trọng để xác định và phân biệt nhiều bởi đối tượng đồng thời cũng là thông số để đánh giá đối tượng.

3 Xây dựng khóa giải đoán

Khóa giải đoán ảnh là các tài liệu tham chiếu được thiết kế để cho phép định danh một cách nhanh chóng và chính xác các đối trượng và đặc điểm được thể hiện trên ảnh.

Khóa giải đoán thường gốm có:

• Bộ ghi chú hay bộ ảnh đã chup được
• Mô tả bằng lời văn, hình ảnh hay các sơ đồ

Các tài liệu này được tổ chức có hệ thống, cho phép dễ dàng trích xuất, sử dụng theo thời gian. Tùy theo mục đích của đối tượng cần giải đoán mà bộ khóa giải đoán có thể có từ đơn giản cho đến phức tạp.

Việc xây dựng khóa giải đoán cho ảnh viễn thám được dựa trên các nguyên tắc và những dấu hiệu như đã phân tích ở trên. Bên cạnh đó, có tham khảo và đối chiếu với các tư liệu bản đồ như: bản đồ địa hình và bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Công đoạn đầu tiên là xác định bản chú giải của bản đồ chuyên đề cần thành lập, bản chú giải này được đưa ra từ việc nghiên cứu bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất và ảnh viễn thám cộng với nghiên cứu tìm hiểu đặc điểm điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu. Công đoạn tiếp theo là công tác nội nghiệp, đây là công tác giải đoán các lớp đối tượng trong phòng theo các lớp đối tượng trong bảng chú giải đã được xác định ở trên. Sau khi hoàn thành công tác nội nghiệp sẽ đến công đoạn điều tra khảo sát thực địa để kiểm chứng kết quả giải đoán và bổ sung thông tin cho những đối tượng chưa xác định rõ được ở công tác nội nghiệp.

Công tác kiểm tra thực tế trên các vùng mẫu là một yêu cầu đặt ra trong quá trình giải đoán, tuy nhiên việc kiểm tra thực địa phải đảm bảo thực hiện cho đại diện hầu hết các đối tượng đã dự đoán ở giai đoạn phân tích trong phòng. Hơn nữa, khối lượng công việc cần thực hiện phải là tối ưu nhất, có như vậy mới khẳng định được hiệu quả của phương pháp viễn thám trong nghiên cứu, thành lập bản đồ chuyên đề về lớp phủ.

Dưới đây là một số mẫu khóa giải đoán thường gặp khi sử dụng ảnh viễn thám.

Bảng 4: Khóa giải đoán của một số đối tượng

STT	ĐT	Mô tả	Trên ảnh	Trên thực địa
1	Thực phủ	Rừng tạp, có nhiều loại cây đan xen, trên ảnh vệ tinh đối tượng này có cấu trúc không mịn,
2	Thực phủ	Ruộng để hoang, có cỏ mọc; đối tượng này trên ảnh có cấu trúc khá mịn, phân bố lẫn ruộng
3	Thực phủ	Rừng trồng, thường có cấu trúc khá mịn do chiều cao cây tương đương nhau
4	Thực phủ	Đất không canh tác có cỏ mọc, trên ảnh có cấu trúc mịn, rất giống với lúa
5	Thực phủ	Cây bụi và rừng trồng xen kẽ nhau, trên ảnh có cấu trúc không đều và dễ nhận biêt
6	Thực phủ	Rừng chắn gió ven biển, dễ nhận biết nhờ vị trí phân bố ven bờ biển
7	Thực phủ	Rừng tự nhiên, được bảo vệ và có một phần rừng tái sinh phía ngoài
8	Thực phủ	Ruộng lúa mới cấy, trên ảnh đã phát hiện thực phủ nhưng chưa kín nên vẫn thấy đất
9	Thực phủ	Cây xanh trong khuôn viên các cơ quan, có cấu trúc lổn nhổn, và thường có xen lẫn công trình xây dựng
10	Thực phủ	Cây ăn quả, rất dễ nhầm lẫn với rừng trồng, tuy nhiên đối tượng này thường có diện tích nhỏ và màu hơi tối
11	Thực phủ	Hoa màu, thường có cấu trúc dạng luống, xen lẫn có nước hoặc màng che
12	Mặt nước	Mặt hồ, dễ nhận biết trên ảnh với vị trí và màu sắc đặc trưng
13	Mặt nước	Sông, dễ nhận ra trên ảnh với màu sắc và hình dáng dạng tuyến
14	Mặt nước	Mặt biển, rất dễ nhận dạng với diện tích lớn
15	Mặt nước	Mặt nước nuôi trồng thủy sản, dễ nhận ra với cấu trúc dạng các ô thửa
16	Công trình xây dựng	Chợ, ở giữa khu dân cư và có diện tích khá lớn
17	Công trình xây dựng	Khu nhà làm việc, có hình dạng và cấu trúc khác biệt và dễ nhận ra
18	Công trình xây dựng	Cầu, dễ nhận thấy trên ảnh với hình dáng dạng tuyến và màu sáng
19	Công trình xây dựng	Bến xe, có diện tích lớn với các tòa nhà vây quanh, dễ nhầm lẫn với chợ lớn
20	Công trình xây dựng	Ga tàu hỏa, dễ nhận biết với nhiều đường ray cấu trúc dạng tuyến tập trung
21	Công trình xây dựng	Cầu tàu, vị trí ven sông, có màu sáng và các cầu tàu vươn ra sông, biên
22	Công trình xây dựng	Sân bay, rất dễ nhận dạng với các đường bang màu sáng song song với nhau
23	Công trình xây dựng	Nhà ở, có cấu trúc khá rối, thường tập trung và có màu sáng
24	Khu Công nghiệp	Khu Công nghiệp, bao gồm các cấu trúc nhà xưởng màu sáng tập trung ở một khu vực rộng
25	Khu Công nghiệp	Khu Công nghiệp, bao gồm các cấu trúc nhà xưởng màu sáng tập trung ở một khu vực rộng
26	Đất trống	Đất trống, khu giải phóng mặt bằng sắp xây dựng, có màu sáng, đôi khi có đường
27	Đất trống	Đất bãi bồi ven sông, chưa canh tác, có màu sáng và thực phủ là do cỏ mọc
28	Đất trống	Đất trống, do đốt nương, chặt phá, thường có màu tím và nằm gần rừng
29	Đất trống	Đất trống, là khu khai thác, thường có màu khá sáng và cấu trúc hơi lượn sóng
30	Đất trống	Đất trống, là khu vực đã giải phóng, chờ xây dựng
31	Đất trống	Bãi cát ven biển, dễ nhận ra với vị trí đặc thù