Thử nghiệm phương pháp gộp lô sau giải đoán từ ảnh vệ tinh nhằm xây dựng lớp bản đồ hiện trạng rừng

THỬ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GỘP LÔ SAU GIẢI ĐOÁN TỪ ẢNH VỆ TINH NHẰM XÂY DỰNG LỚP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG RỪNG
Phạm Văn Duẩn	Việ n Sinh thái rừng và Môi trường - Trường Đại họ c Lâm nghiệp
, Vũ Thị Thìn1, Hoàng Văn Khiên1, Mai Thị Hoa1, Phạm Tiến Dũng	Việ n Lâm Sinh - Việ n Khoa họ c Lâm nghiệp Việt Nam
 Tóm tắt
Dự án điều tra kiểm kê rừng với mục tiêu cơ b ản là nắm b ắt được diệ n tí ch rừng; chất lượng rừng và diện tích đất chưa c ó rừng được quy hoạch cho mục đí ch lâm nghiệp gắn với chủ quản lý cụ thể trên phạm vi cả nước và từng địa phương với sản phẩm là b ản đồ kết quả kiểm kê rừng mà quan trọng nhất là lớp b ản đồ kết quả kiể m kê rừng. Lớp b ản đồ này được xây dựng trên cơ sở sự điều chỉnh thông tin của các chủ rừng (trong hoạt động kiểm kê) trên lớp bản đồ hiện trạng rừng (được tạo ra trong hoạt động điều tra rừng). Sau khi phân đoạn và giải đoán từ ảnh vệ tinh, lớp b ản đồ hiệ n trạng sơ bộ chứa nhiề u lô có diện tí ch nhỏ dưới ngưỡng tối thiểu. Mặt khác, lớp hiện trạng sơ bộ này lại bị phân tách bởi: ranh giới khoảnh, ranh giới 3 loại rừng. Trong quá trình phân tách một lần nữa tạo ra các lô c ó diệ n tí ch nhỏ. Vì vậy công việ c rất cần thiết, thường mất nhiều thời gian và công sức là gộp c ác lô c ó diệ n tích nhỏ vào lô bên cạnh để tạo ra lớp b ản đồ hiện trạng rừng hoàn chỉnh. Sử dụng một số phần mề m chuyên dụng, lớp b ản đồ sau giải đoán từ ảnh vệ tinh SPOT6 tại xã Hồ i Xuân, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa, kết hợp với các b ản đồ và tài liệu phù trợ... nghiên cứu này thử nghiệ m phương pháp ghép lô c ó diện tích nhỏ sang lô b ên c ạnh nhằm nâng c ao hiệu quả của công tác xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từ kết quả giải đoán ảnh vệ tinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy: việc ghép lô nhỏ sang lô bên cạnh có biên chung dài nhất cùng khoảnh, cùng chức năng hoàn toàn ngẫu nhiên có sai số so với kết quả giải đoán: theo trạng thái (x2=6,3) và theo kiểu trạng thái (x2=33,9). Nếu việ c ghép lô này ưu tiên thêm theo kiể u trạng thái thì sai số giảm xuống: theo trạng thái chỉ còn (x2=1,4) và theo kiểu trạng thái chỉ c òn (x2=14,4).
Từ khoá: Phần mềm ArcGIS, Hi ện trạng rừng, Gộp lô, SPOT6, Sau gi ải đoán.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, một trong những phương ph áp triển vọng nhất để x ây dựng b ản đồ hiện trạng rừng đảm b ảo khoa họ c, chi phí hợp lý với độ chí nh xác cần thiết chí nh là ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để gi ải đoán trạng thái rừng theo từng đơn vị hành chí nh, từng vùng lãnh thổ, theo c ác chủ rừng và hộ gia đình tham gia qu ản lý b ảo vệ rừng. Trước đây việ c giải đoán chủ yếu là khoanh vẽ trực tiếp trên nền ảnh b ởi các kỹ thuật viên đoán đọc b ằng các phần mềm chuyên dụng. Cách giải đoán này phụ thuộc vào kinh nghiệm của người giải đoán, thường có sự không đồng nhất về kết quả giữa những cán b ộ giải đo án khác nhau, m ất nhiều thời gian, nhưng diện tí ch lô trên lớp b ản đồ kết quả giải đoán thường nằm trong ngưỡng cho phép và có thể sử dụng ngay lớp giải đoán để b iên tập b ản đồ hiện trạng. Hiện nay, việc giải đoán chủ yếu được thực hiện tự động b ằng c ác phần m ềm chuyên dụng. Với phương pháp này sẽ tiết kiệm được thời gian, ít b ị ảnh hưởng của yếu tố kinh nghiệm của người gi ải đoán nhưng sẽ xuất hiện nhiều lô có diện tí ch nhỏ nên sau giải đoán ph ải mất nhiều công sức để gộp các lô này vào lô b ên cạnh theo một số điều kiện nhất định để đảm b ảo di ện tí ch tối thiểu của lô rừng trên b ản đồ hiện trạng lớn hơn ngưỡng cho phép. (Theo quy định của dự án điều tra kiểm kê rừng, diện tích tối thiểu của lô hiện trạng đối với rừng tự nhiên là 0,5 ha và lô rừng trồng là 0,2 ha [2])
Chí nh vì vậy, “Thử nghiệm phương pháp gộp lô sau giải đoán từ ảnh vệ tinh nhằm xây dựng lớp bản đồ hiện trạng rừng” được thự c hiện với mụ c tiêu đề xu ất c ác b ư ớc kỹ thuật gộp lô, nâng cao hi ệu suất của c ông tác xây dựng b ản đồ hiện trạng từ kết quả gi ải đoán ảnh vệ tinh.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Góp một phương ph áp gộp lô hiện trạng nhằm nâng cao hi ệu qu ả công tác xây dựng b ản đồ hiện trạng rừng từ kết quả giải đoán ảnh v ệ tinh.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu hi ệu quả gộp lô theo trạng thái
Nghiên cứu hi ệu quả gộp lô có diện tích nhỏ vào lô b ên cạnh không cùng trạng thái
Vật liệu nghiên cứu
Đ ể thực hi ện các nội dung nghiên cứu trên, vật liệu nghiên cứu nhu sau:
Lớp b ản đồ hiện trạng sau giải đo án từ ảnh SPOT6, lớp b ản đồ ranh giới quy hoạch b a loại rừng, lớp b ản đồ ranh giới khoảnh, tiểu khu của xã Hồi Xuân, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa.
C ác phần m ềm: ArcGIS, Mapinfo, Mapbasic
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu hiệu quả gộp lô theo trạng thái rừng
Sử dụng lớp b ản đồ hiện trạng sau giải đoán từ ảnh vệ tinh SPOT6 của xã Hồi Xuân, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa (Lớp bản đồ 1) để nghiên cứu hiệu quả gộp lô theo trạng thái. Trên lớp b ản đồ 1 có các truờng cơ sở dữ liệu với thuộc tí nh đuợc tập hợp tại b ảng 2.1
Bảng 2.1. Các thuộc tính chủ yếu của lớp lô hiện trạng sau giải đoán
TT
Ký hiệu thuộc tính
Tên thuộc tính
Dạng dữ liệu
Độ rộng trường
Số số lẻ thập phân
1
maldlr
Ký hiệu loại đất loại rừng
Decimal
4
0
2
ldlr
Loại đất loại rừng
Character
10
3
sldlr
Tên loài cây (Đôi với rừng trồng hoặc đất đã trồng nhưng chưa thành rừng)
Character
15
4
namtr
Năm trồ ng (Đôi với rừng trồng hoặc đất đã trồng nhưng chưa thành rừng)
Decimal
4
0
5
dtich
Diệ n tích (ha)
Decimal
9
2
6
magop
Mã tiến hành gộp lô
Character
30
Trong đó: c ác truờng maldlr, ldlr, sldlr, namtr có kết quả từ quá trình giải đoán ảnh. Các truờng dti ch, magop đuợc thêm vào sau giải đoán để phục vụ các nghiên cứu tiếp theo và chua có dữ liệu.
Đ ể tiến hành gộp lô hiện trạng, tác giả thực hiện theo nguyên tắc: c ác lô gần nhau có cùng trạng thái (ldlr), cùng loài cây (sldlr) và năm trồng (namtr) (Đối với rừng trồng và đất đã trồng nhưng chưa thành rừng) sẽ đuợc gộp lại với nhau.
Cập nhật dữ liệu cho c ác truờng: dtich, magop trên phần m ềm Mapinfo nhu sau:
Xác định diện tí ch của c ác lô rừng v à đ ất chua c ó rừng b ằng h àm CartesianArea(obj, "hectare")
Xác định mã tiến h ành gộp lô b ằng công thức: magop=ldlr+sldlr+namtr
Sử dụng chứ c năng Comb ine Obje cts using Column trên phần m ềm Mapinfo để gộp c á c lô có cùng trạng thái, loài cây, năm trồng trên lớp b ản đồ 1 với nhau theo truờng magop với điều kiện: Giữ nguyên giá trị của mã loại đất loại rừng, loại đất loại rừng, loài c ây v à năm trồng đuợc lớp b ản đồ 2.
Sử dụng chức năng Disaggregate Objects trên phần mềm Mapinfo để tách các lô xa nhau trên lớp b ản đồ 2 thành các lô đơn lẻ và tí nh lại diện tí ch của từng lô trên lớp b ản đồ này b ằng hàm CartesianArea(obj, "hectare") đuợ c lớp b ản đồ số 3.
Xác định tổng diện tí ch, tổng số lô theo trạng th ái rừng v à đất không c ó rừng trên lớp b ản đồ 1 và lớp b ản đồ 3 b ằng công cụ SQL Select trên phần m ềm Mapinfo.
Xác định sai số diện tí ch theo trạng thái của lớp b ản đồ 3 với lớp b ản đồ 1 b ằng phuơng ph áp b ình phuơng nhỏ nh ất thông qua công thứ c (2.1).
„	1 -IL	.,
V = v	(2.1)
77 i=l
Trong đó: X2 l à sai số; n là số cặp trạng thái so sánh; yi là diện tí ch của trạng thái rừng hoặc đất không c ó rừng trên lớp b ản đồ 1; f(xi) là diện tí ch của trạng th ái tưong ứng trên lớp b ản đồ 3. Giá trị X2 c àng lớn thì sai số c àng lớn v à ngược lại.
Phương pháp nghiên cứu hiệu quả gộp lô có diện tích nhỏ vào lô bên cạnh không cùng trạng thái
Kết quả gộp lô theo trạng thái rừng tạo ra lớp b ản đồ sau gộp (lớp b ản đồ 3) vẫn tồn tại các lô c ó diệ n tí ch nhỏ dưới ngưỡng cho phép do cạnh chúng không c ó lô cùng trạng th ái. Vì vậy, cần ph ải tiến h ành gộp c ác lô n ày sang lô b ên cạnh không cùng trạng th ái.
Chuyển lớp b ản đồ 3 sang phần m ềm ArcGIS b ằng công cụ Universal Translator trên phần mem Mapinfo.
Làm tron đường b ao lô b ằng tổ hợp công cụ trên phần m ềm ArcGIS theo kết quả nghiên cứu “Thử nghiệm phương pháp làm trơn đường lô sau giải đoán từ ảnh vệ tinh” (Phạm Văn Duẩn, Vũ Thị Thìn, 2015) đượ c lớp b ản đồ 4.
Sử dụng các lớp b ản đồ ranh giới quy hoạch b a loại rừng, ranh giới tiểu khu, ranh giới kho ảnh để tách v à cập nhật dữ liệu v ào lớp b ản đồ 4 tạo th ành lớp b ản đồ 5.
Trên lớp b ản đồ 5 sẽ có nhiều lô có diện tí ch nhỏ dưới ngưỡng cho phép c ần phải gộp sang c ác lô b ên cạnh. Đến đây, tác giả chia th ành 2 trường hợp để gộp lô
Trường hợp 1: Các lô nhỏ trên lớp b ản đồ 5 được ghép sang lô b ên cạnh có biên chung dài nhất cùng khoảnh, cùng chứ c năng ho àn toàn ngẫu nhiên.
Sử dụng lớp b ản đồ 5 kết hợp với lớp ranh giới quy hoạch b a loại rừng, ranh giới khoảnh, tiểu khu để gộp c ác lô c ó diện tích nhỏ hon ngưỡng cho phép v ào lô b ên cạnh c ó cùng kho ảnh, cùng chức năng trên lớp b ản đồ 5 và chuyển lớp b ản đồ sau ghép lô sang phần m ềm Mapinfo b ằng công cụ Universal Translator trên phần mềm Mapinfo.
Tí nh diện tí ch cho từng lô trên lớp b ản đồ 5 b ằng h àm CartesianArea(obj, " he ctare") trên phần m m Mapinfo.
Xác định tổng diện tí ch của từng trạng thái rừng và đất không có rừng trên lớp b ản đồ 5
Xác định sai số diện tí ch theo trạng thái, kiểu trạng thái của lớp b ản đồ 5 với lớp b ản đồ 1 b ằng phưong pháp b ình phưong nhỏ nh ất theo công thức (2.1).
Trong đó: X2 là sai số; n là số cặp trạng thái hoặc kiểu trạng thái so sánh; yi là diện tí ch của trạng th ái hoặc kiểu trạng th ái trên lớp b ản đồ 1; f(xi) là diện tí ch của trạng th ái hoặc kiểu trạng th ái tư ong ứng trên lớp b ản đ ồ 5.
Trường hợp 2: Các lô nhỏ trên lớp b ản đồ 5 đượ c ghép sang lô b ên cạnh c ó b iên chung d ài nhất cùng khoảnh, cùng chứ c năng v à ưu tiên theo kiểu trạng thái rừng.
Sử dụng trình lệnh Selection\Select b y Attributes để lựa chọn và trình lệnh Data\Export Data để ghi lớp b ản đồ 5 thành 3 lớp dữ liệu thành viên: lớp b ản đồ chứa các lô rừng tự nhiên (lớp b ản đồ 5.1); lớp b ản đồ chứa các lô rừng trồng (lớp b ản đồ 5.2); lớp b ản đồ chứa các lô không có rừng (lớp b ản đồ 5.3) và tiến hành gộp lô c ó diện tí ch nhỏ sang lô b ên cạnh theo các bước sau:
Bước 1: Sử dụng từng lớp b ản đồ th ành viên (5.1, 5.2, 5.3) kết hợp với c ác lớp b ản đồ: Ranh giới quy hoạch b a loại rừng, ranh giới tiểu khu, khoảnh để gộp các lô có diện tí ch nhỏ (lô rừng tự nhiên có diện tích < 0,5 ha; rừng trồng và đất chưa có rừng có diện tích < 0,2 ha) v ào lô b ên cạnh có cùng kho ảnh, cùng chứ c năng, cùng trạng th ái được c ác lớp b ản đồ 5.4 (rừng tự nhiên); 5.5 (rừng trồng) v à 5.6 ( chưa c ó rừng).
Bước 2: Ghép các lớp b ản đồ (5.4, 5.5, 5.6) thành lớp b ản đồ chung cho toàn xã b ằng công cụ Merge trên phần m ềm ArcGIS được lớp b ản đồ 6.
Bước 3: Sử dụng lớp b ản đồ 6 kết hợp với lớp ranh giới quy hoạch b a loại rừng, ranh giới kho ảnh, tiểu khu để gộp c ác lô c ó diện tí ch nhỏ chưa gộp đượ c ở b ướ c 1 v ào lô b ên cạnh c ó cùng khoảnh, cùng chứ c năng được lớp b ản đồ 7.
Chuyển lớp b ản đồ 7 sang phần m ềm Mapinfo b ằng công cụ Universal Translator và tính diệ n tí ch cho từng lô trên lớp b ản đồ 7 b ằng h àm CartesianArea(obj, " he ctare") trên phần m ề m Mapinfo.
Xác định tổng diện tí ch của từng trạng thái rừng và đất không có rừng trên lớp b ản đồ 7
Xác định sai số diện tích theo trạng thái, kiểu trạng thái của lớp b ản đồ 7 với lớp b ản đồ 1 b ằng phưong pháp b ình phưong nhỏ nh ất theo công thứ c (2.1). Trong đó: /2 là sai số; n là số cặp trạng thái hoặc kiểu trạng thái so sánh; yi là diện tí ch của trạng thái hoặc kiểu trạng thái trên lớp b ản đồ 1; f(xi) là diện tí c h của trạng th ái hoặc kiểu trạng th ái tưong ứng trên lớp b ản đồ 7.
Toàn b ộ quá trình nghiên cứu của b ài b áo được thực hiện theo so đồ tại hình 2.1
Hình 2.1. Sơ đồ quá trình nghiên cứu
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiệu quả gộp lô theo trạng thái
Hiện trạng rừng và đất chưa có rừng trên địa b àn xã Hồi Xuân, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa từ kết qu ả gi ải đo án được tập hợp tại b ảng 3.1.
Bảng 3.1. Hiện trạng lớp phủ thực vật sau giải đoán từ ảnh vệ tinh SPOT6 tại xã Hồi Xuân
maldlr
Idlr
Tên trạng thái
Dtich
(ha)
Số lô
Diện tích trung bình lô (ha)
15
txb
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung bình
202,32
198
1,02
16
txn
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo
412,48
371
1,11
17
txk
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo kiệt
183,44
152
1,21
18
txp
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồi
860,05
773
1,11
35
txdb
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh trung bình
1.012,75
1.074
0,94
36
txdn
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo
1.290,64
1.240
1,04
37
txdk
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo kiệt
467,69
473
0,99
54
hg1
Rừng hỗ giao gỗ - tre nứa
38,22
21
1,82
60
rtg
Rừng gỗ trồ ng núi đất
146,63
160
0,92
65
rttn
Rừng trồ ng tre nứa
1.025,09
781
1,31
Tổng có rừng
5.639,31
5.243
72
dtr
Đất đã trồng trên núi đất
43,14
46
0,94
82
dt1
Đất trống núi đất
788,96
1.263
0,62
83
dt1d
Đất trống núi đá
2,43
8
0,30
88
nn
Đất nông nghiệp núi đất
202,09
247
0,82
92
mn
Mặt nước
94,39
179
0,53
93
dkh
Đất khác
112,82
453
0,25
Tổng chưa có rừng
1.243,83
2.196
Tổng
6.883,14
7.439
0,93
Kết qu ả từ b ảng 3.1 cho th ấy: trên địa b àn xã Hồi Xu ân c ó 10 trạng th ái rừng v à 6 trạng th ái chưa hoặ c không c ó rừng trên 2 dạng lập địa chí nh là núi đất v à núi đá. Tổng diệ n tí ch đất c ó rừng là 5.639,31 ha chiếm 81,9% tổng diện tích tự nhiên toàn xã. Diện tí ch đất đã trồng nhưng chưa thành rừng và đất không có rừng là 1.243,83 ha chiếm 18,1% tổng diện tí ch tự nhiên toàn xã.
Hình ảnh c ác lô rừng v à đất c hưa c ó rừng sau giải đo án đượ c minh h ọa tại hình 3.1
Hình 3.1. Hình ảnh lô rừng và đất chưa có rừng sau giải đoán
Từ kết quả giải đoán, tác giả tiến hành gộp các lô có cùng trạng thái ở cạnh nhau để tạo ra c ác lô trạng th ái c ó diện tí ch lớn hơn. Kết qu ả gộp đượ c tập hợp ở b ảng 3.2
Bảng 3.2. Hiện trạng lớp phủ thực vật xã Hồi Xuân sau gộp lô theo trạng thái
maldlr
Idlr
Tên trạng thái
Dtich (ha)
Số lô
Diện tích trung bình lô (ha)
15
txb
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung b ình
202,32
53
3,8
16
txn
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo
412,48
70
5,9
17
txk
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo kiệt
183,44
54
3,4
18
txp
Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồ i
860,05
25
34,4
35
txdb
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh trung b ình
1.012,75
94
10,8
36
txdn
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo
1.290,64
98
13,2
37
txdk
Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo kiệt
467,69
116
4,0
54
hg1
Rừng hỗ giao gỗ - tre nứa
38,22
2
19,1
60
rtg
Rừng gỗ trồ ng núi đất
146,63
24
6,1
65
rttn
Rừng trồ ng tre nứa
1.025,09
133
7,7
Tổng có rừng
5.639,31
669
72
dtr
Đất đã trồ ng trên núi đất
43,14
8
5,4
82
dt1
Đất trống núi đất
788,96
250
3,2
83
dt1d
Đất trống núi đá
2,43
4
0,6
88
nn
Đất nông nghiệp núi đất
202,09
35
5,8
92
mn
Mặt nước
94,39
5
18,9
93
dkh
Đất khác
112,82
48
2,4
Tổng chưa có rừng
1.243,83
350
Tổng
6.883,14
1.019
9,0
Kết quả so sánh giữa b ảng 3.1 và b ảng 3.2 cho thấy: (1) về mặt diện tí ch c ác trạng thái rừng v à đất không c ó rừ ng không c ó sự thay đổi giữa trước v à sau gộp lô (Sử dụng công thức 2.1 để xác định sai số về diện tích cho kết quả ^=0); (2) Sau khi gộp lô theo trạng thái, số lượng lô giảm đi đáng kể. Cụ thể: Sau giải đoán số lượng lô trạng thái là 7.439 lô thì sau khi gộp lô chỉ còn 1.019 lô; (3) Sự giảm đi của số lô trạng thái dẫn đến diện tí ch trung b ình của lô trạng th ái sau gộp là 9 ha/lô lớn hon gần 10 lần so với di ệ n tí ch trung b ình của lô trướ c khi gộp (0,93 ha/lô). Như vậy, việ c gộp lô gần nhau có cùng trạng thái không làm thay đổi diện tí ch các trạng thái rừng m à chỉ làm thay đổi số lô v à diện tí ch trung b ình của một lô trạng th ái. Hình ảnh lô rừng v à đất chưa c ó rừng sau khi gộp lô theo trạng th ái được minh h ọa tại hình 3.2
Hình 3.2. Hình ảnh lô rừng và đất chưa có rừng sau khi gộp lô theo trạng thái
Hiệu quả gộp lô có diện tích nhỏ vào lô bên cạnh không cùng trạng thái
3.2.1. Kết quả làm trơn đường lô và phân tách lớp hiện trạng bằng các loại ranh giới: 3 loại rừng, tiểu khu, khoảnh
Kết qu ả sử dụng tổ h ợp c ác c ông c ụ (Feature To Line; Smooth Line; Feature To Polygon) trên phần mềm Arc GIS để l àm tron đường b ao lô rừng v à đất không c ó rừng v à chồng xếp trên ảnh
vệ tinh SPOT6 được minh họa tại hình 3.3.
Hình 3.3. Hình ảnh lô rừng và đất chưa có rừng sau khi làm trơn bằng tổ hợp các công cụ trên phần mềm ArcGIS
Từ hình 3.3 thấy: về mặt hình ảnh đường lô sau làm tron đã loại bỏ được hiện tượng dích d ắc so với đường lô sau gi ải đo án do độ phân gi ải không gian của ảnh vệ tinh gây ra, đường lô b ám s át với ranh giới hiện trạng trên ảnh vệ tinh, không c òn hiện tượng trồng đè hoặc hở tại khu vực tiếp gi áp giữa các lô rừng.
C ác lô rừng v à đất chưa c ó rừng sau khi l àm tron được ph ân tách b ởi ranh giới quy hoạch 3 loại rừng v à ranh giới kho ảnh. Sau kết quả phân tách, lớp hiện trạng xã Hồ i Xuân được chia th ành 3 lớp b ản đồ riêng b iệt: (1) Lớp b ản đồ chứa c ác lô rừng tự nhiên; (2) Lớp b ản đồ chứa c ác lô rừng trồng v à; (3) Lớp b ản đồ chứa c ác lô chưa c ó rừng. Các lớp b ản đồ n ày sau đó được kết hợp với ranh giới kho ảnh, ranh giới 3 loại rừng sử dụng c ông cụ trên phần mề m Arc GIS để loại b ỏ c ác lô c ó diện tí ch nhỏ b ằng c ách ghép v ào lô b ên c ạnh theo kiểu trạng th ái rừng.
Hình 3.4. Ranh giới 3 loại rừng xã Hồi xuân Hình 3.5. Ranh giới khoảnh xã Hồi xuân
3.2.2. Công cụ Eliminate trên phần mềm ArcGIS
Công cụ cho phép loại bỏ c ác hình đa gi ác (thường l à các đa gi ác nhỏ) b ằng c ách kết hợp chúng với đa gi ác l ân c ận c ó diện tích lớn nh ất hoặc b iên giới chung dài nh ất. Công cụ này thường
được sử dụng để loại b ỏ các đa giác nhỏ tạo ra trong quá trình giải đoán ảnh hoặc sau khi sử dụng c ác lệnh Intersect hoặc Union trên phần m em ArcGIS.
Hình 3.6. Cửa sổ hộp thoại và nguyên lý hoạt động của công cụ Eliminate
Cửa sổ hộp thoại Eliminate được giải thích như sau: (1) Mục Input Layer: chọn lớp lô hiện trạng trên đó đã lựa chọn các lô có diện tích nhỏ cần ghép sang lô bên cạnh; (2) Mục Output Feature Class: chọn đường dẫn và đặt tên file đầu ra sau khi ghép lô; (3) Mục Eliminating polygon by border (optional): nếu tích chọn sẽ ghép lô nhỏ sang lô bên cạnh có biên chung dài nhất, nếu không chọn sẽ ghép lô nhỏ sang lô bên cạnh có diện tích lớn nhất; (4) Mục Exclusion Expression (optional) và Exclusion Layer (optional) để lựa chọn công thức hoặc lớp bản đồ dạng đường làm ngưỡng trong quá trình ghép.
3.2.3. Kết quả ghép lô nhỏ sang lô bên cạnh có biên chung dài nhất cùng khoảnh, cùng chức năng hoàn toàn ngẫu nhiên
Kết quả x ác định sai số ve diện tí ch theo trạng thái b ằng chỉ tiêu X2 giữa lớp b ản đồ sau ghép lô theo trường hợp ghép lô nhỏ sang lô b ên cạnh có b iên chung dài nhất nằm trong cùng khoảnh, cùng chứ c năng, không ưu tiên theo kiểu trạng th ái với diện tí ch theo trạng th ái sau giải đo án đư ợc tập h ợ p tại b ảng 3.3.
Bảng 3.3. Sai số diện tích theo trạng thái sau gộp lô không ưu tiên theo kiểu trạng thái
TT
maldlr
Idlr
Diện tích trạng thái giải đoán (Yi) - (ha)
Diện tích trạng thái sau gộp lô nhỏ (f(xi)) - (ha)
((Yi-f(xi))2
1
15
txb
202,32
197,76
20,8
2
16
txn
412,48
407,77
22,2
3
17
txk
183,44
181,08
5,6
4
18
txp
860,05
860,73
0,5
5
35
txdb
1.012,75
1.017,98
27,4
6
36
txdn
1.290,64
1.291,74
1,2
7
37
txdk
467,69
464,77
8,5
8
54
hg1
38,22
38,22
0,0
9
60
rtg
146,63
147,86
1,5
10
65
rttn
1.025,09
1.024,77
0,1
11
72
dtr
43,14
43,79
0,4
12
82
dt1
788,96
791,68
7,4
13
83
dt1d
2,43
2,44
0,0
14
88
nn
202,09
202,13
0,0
15
92
mn
94,39
95,78
1,9
16
93
dkh
112,82
114,64
3,3
Tổng
6.883,14
6.883,14
100,8
Sai số (x2)
6,3
-Ị. f-2,1	1 • Ẩ	r •	\	9	1	ì ' /K 1 /K \	-4-	1 Ầ
Kiểu trạng thái
Diện tích giải đoán (Yi) - (ha)
Diện tích sau gộp lô nhỏ (f(xi)) - (ha)
((Yi-f(xi))2
Rừng tự nhiên
4.467,59
4.460,05
56,9
Rừng trồng
1.171,72
1.172,63
0,8
Đât chua c ó rừng
1.243,83
1.250,46
44,0
Tổng
6.883,14
6.883,14
101,6
Sai số (X2)
33,9
hiệ n ở b ảng 3.4.
Bảng 3.4. Sai số diện tích theo kiểu trạng thái theo phương pháp gộp lô thứ nhất
Kêt quả x ác định giá trị X theo kiêu trạng thái rừng của phuơng pháp gộp lô này đuợc thê
Từ 2 b ảng 3.3. v à 3.4 th ây: gi á trị sai sô v ê diện tí ch theo trạng th ái rừng hoặc đât không c ó rừng sau ghép lô nhỏ so với sau giải đoán tí nh toán đuợc không lớn (X2=6,3). Tuy nhiên, giá trị này lại tuơng đôi lớn khi x ác định theo kiêu trạng thái rừng (X2=33,9). Cần phải có giải pháp đê giảm sai sô vê diện tí ch theo kiêu trạng th ái rừng truớc và sau khi gộp lô nhỏ.
Kết quả ghép lô nhỏ sang lô bên cạnh có biên chung dài nhất cùng khoảnh, cùng chức năng theo kiểu trạng thái rừng
Kêt quả xác định sai sô vê diện tí ch theo trạng thái b ằng chỉ tiêu X2 giữa lớp b ản đồ sau ghép lô theo truờng hợp ghép lô nhỏ sang lô b ên cạnh có b iên chung dài nhât nằm trong cùng khoảnh, cùng chức năng, uu tiên theo kiêu trạng thái rừng với diện tí ch theo trạng thái sau giải đo án đuợc tập h ợ p tại b ảng 3.5.
Bảng 3.5. Sai số diện tích theo trạng thái sau gộp lô ưu tiên theo kiểu trạng thái
TT
maldlr
ldlr
Diện tích trạng thái giải đoán (Yi) (ha)
Diện tích trạng thái sau gộp lô nhỏ (f(xi)) (ha)
((Yi-f(xi))2
1
15
txb
202,32
199,76
6,6
2
16
txn
412,48
411,17
1,7
3
17
txk
183,44
181,68
3,1
4
18
txp
860,05
860,73
0,5
5
35
txdb
1.012,75
1.013,18
0,2
6
36
txdn
1.290,64
1.291,74
1,2
7
37
txdk
467,69
466,07
2,6
8
54
hg1
38,22
38,22
0,0
9
60
rtg
146,63
147,86
1,5
10
65
rttn
1.025,09
1.024,77
0,1
11
72
dtr
43,14
43,79
0,4
12
82
dt1
788,96
790,18
1,5
13
83
dt1d
2,43
2,44
0,0
14
88
nn
202,09
202,13
0,0
15
92
mn
94,39
94,78
0,2
16
93
dkh
112,82
114,64
3,3
Tổng
6.883,14
6.883,14
22,8
Sai số (X2)
1,4
Ậ	ọ r4.*l*r*2,1	1 • Ẩ	1 r •	\	9	1	ì ' /K 1 /K \	-4-	1 Ầ
Kêt quả x ác định giá trị X theo kiêu trạng thái rừng của phuơng pháp gộp lô này đuợc thê
hiện ở b ảng 3.6.
Bảng 3.6. Sai số diện tích theo kiểu trạng thái theo phương pháp gộp lô thứ hai
Kiểu trạng thái
Diện tích giải đoán (Yi) - (ha)
Diện tích sau gộp lô nhỏ (f(xi))-(ha)
((Yi-f(xi))2
Rừng tự nhiên
4.467,59
4.462,55
25,4
Rừng trồng
1.171,72
1.172,63
0,8
Kiểu trạng thái
Diện tích giải đoán (Yi) - (ha)
Diện tích sau gộp lô nhỏ (f(xi))-(ha)
((Yi-f(xi))2
Đất chua c ó rừng
1.243,83
1.247,96
17,1
Tổng
6.883,14
6.883,14
43,3
Sai số (x2)
14,4
Từ 2 b ảng 3.5. và 3.6 thấy: sai số về diện tí ch theo trạng thái hoặc kiểu trạng thái sau ghép lô nhỏ so với sau giải đoán tí nh toán đuợc đều tuong đối nhỏ. Cụ thể: Theo trạng thái giá trị x2=1,4 nhỏ hon gần 5 lần so với truờng hợp ghép lô thứ nhất (x2=6,3), theo kiểu trạng thái giá trị x2=14,4 nhỏ hon hon 2 lần so với truờng hợp ghép lô thứ nhất (x2=33,9). Nhu vậy, để giảm thiểu sai số trong quá trình ghép lô nhỏ cần phải ghép lô theo phuong ph áp uu tiên theo kiểu trạng thái rừng.
Hình 3.7. Hiện trạng xã Hồi Xuân sau ghép lô nhỏ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phạm Văn Duẩn, Vũ Thị Thìn (2015), Thử nghiệm phương pháp làm trơn đường lô sau giải đoán từ ảnh vệ tinh. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp số 2, Trang 38-48.
Tổng cục Lâm nghiệp, Hướng dẫn kỹ thuật điều tra, kiểm kê rừng. Ban hành kèm theo quyết định 689/QĐ-TCLN-KL ngày 23/12/2013 của Tổng cục Lâm nghi ệp. Nhà xuất b ản Xây dựng, Hà Nội, 2015.
ArcGIS 10.1 Help, Eliminate (Data Management)
Christian Harder, Tim Ormsby and Thomas Balstrom (2011), Understanding GIS An ArcGIS Project Workbook. ESRI Press, Redlands, California.
David M. Theobald (2006), GIS concepts and ArcGIS Methods: Conservation Planning Technologies, Fort Collins, Colorado, USA. 3th edition.
Mitchell and Andy (2005). The ESRI Guide to GIS Analysis.Volume2, ESRI Press.
Michael G. Wing and Pete Bettinger (2008), Geographic Information Systems: Applications in Natural Resource Management. Oxford University Press, USA; 2nd edition
ESRI (Environmental Systems Research Institute), Understanding GIS: The Arc/Info Mehotd, ESRI Inc, New York, U.S., 2001.
TECHNICAL COMBINE PLOTS AFTER SATELLITE IMAGE INTERPRETATION
Pham Van Duan, Vu Thi Thin, Hoang Van Khien, Mai Thi Hoa, Pham Tien Dung
Summary
The project investigated inventory with basic goal is a comprehensive grasp of the forest area; quality of forests and forest land has not yet been planned for forestry purposes tied to specific managers in the whole country and each locality with the product is a map of forest inventory results but most importantly, class mapping forest inventory results. Class maps are constructed on the basis of correction information for forest owners (in inventory operations) on forest status map layer (created in forest inventory operations). After segmentation and interpreted from satellite imagery, layer preliminary status maps contain many plots are small and fragmented. On the other hand, preliminary class status quo had to be separated by boundaries of plots and 3 types of forest boundaries. During split again creating small batches of an area so very necessary work and often take more time and effort is pooled batches small area next to the plot to create layers complete forest status quo. Using some professional software, layers from the map after analyzing satellite images SPOT6 Hoi Xuan commune, Quan Hoa district, Thanh Hoa province, combined with the map and document research supporting ... Test plots grafting small area next to the plot in order to improve the effectiveness of mapping forest status results from satellite image interpretation. The results showed that: the small batch to batch transplant next longest common border along with compartments, and function completely random error compared with results interpretation: by status (x2 = 6.3) and under state type (x2 = 33.9). If this plot transplant priority styled error status is reduced: by status only (x2 = 1.4) and styled only status (x2 = 14.4).
Keywords: ArcGIS software, State Forest, Combine Plots, SPOT6, After interpretation
4. KẾT LUẬN
Từ kết quả bài báo tác giả đua ra một số kết luận sau:
Vi ệ c gộp lô gần nhau có cùng trạng thái không làm thay đổi diện tí ch các trạng thái rừng mà chỉ làm thay đổi số lô v à diện tí ch trung b ình của một lô trạng th ái.
Công cụ Eliminate trên phần mềm ArcGIS là công cụ cho phép loại b ỏ các hình đa giác b ằng cách kết hợp chúng với đa giác lân cận có diện tí ch lớn nhất hoặc b iên giới chung d ài nhất rất phù hợp cho việc ghép lô nhỏ trên b ản đồ sau giải đoán theo điều kiện.
Kết quả ghép lô nhỏ sang lô b ên cạnh có b iên chung dài nhất cùng kho ảnh, cùng chức năng hoàn toàn ngẫu nhiên có sai số so với kết quả giải đoán: theo trạng thái (x2=6,3) và theo kiểu trạng thái (x2=33,9).
Kết quả ghép lô nhỏ sang lô b ên cạnh có b iên chung dài nhất cùng khoảnh, cùng chứ c năng theo kiểu trạng thái rừng có sai số so với kết quả giải đoán: theo trạng thái (x2=1,4) và theo kiểu trạng th ái (x2=14,4).
Việ c ghép lô nhỏ sang lô b ên cạnh không cùng trạng thái nên uu tiên theo kiểu trạng thái sẽ giảm thiểu đuợc sai số về diện tí ch cả theo trạng thái và kiểu trạng thái so với kết quả giải đoán.