Luận án tiến sĩ về phương pháp xử lý ảnh số theo dõi biến động tài nguyên thiên nhiên vùng sông Đà

• Tác giả: Lại Anh Khôi
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Địa lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Xử Lý Ảnh Số Để Theo Dõi Biến Động Tài Nguyên Thiên Nhiên Vùng Sông Đà
• Loại tài liệu: Luận án
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: VIỄN THÁM VÀ XỬ LÝ ẢNH SỐ TRONG VIỄN THÁM
• 1.1. Viễn thám
• 1.2. Xử lý ảnh số trong viễn thám
• 1.3. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng viễn thám và xử lý ảnh số trong viễn thám ở Việt Nam
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ẢNH SỐ
• 2.1. Bài toán phân loại
• 2.2. Các phương pháp phân loại có giám sát
• 2.2.1. Phương pháp phân loại hợp lý tối đa (Maximum Likelihood)
• 2.2.2. Phương pháp khoảng cách tối thiểu (Minimum Distance)
• 2.2.3. Phương pháp phân loại Mahalanobis
• 2.2.4. Phương pháp phân loại hình hộp
• 2.2.5. Phương pháp phân loại sử dụng mạng nơ ron
• 2.2.6. Phân loại theo bối cảnh (Contextual Classification)
• 2.3. Các phương pháp phân loại không giám sát
• 2.3.1. Thuật toán K giá trị trung bình
• 2.3.2. Thuật toán ISODATA (Interactive Self-Organizing Data Analysis)
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ẢNH
• 3.1. Những nguyên tắc cơ bản
• 3.1.1. Hệ thống phân loại phải phù hợp
• 3.1.2. Số liệu mẫu phải thực sự đại diện cho mỗi lớp
• 3.1.3. Tận dụng chiều của không gian phổ
• 3.1.4. Tích hợp các thông tin bổ trợ trong quá trình phân loại
• 3.1.5. Sử dụng các giá trị ngưỡng để kiểm soát quá trình phân loại
• 3.2. Giải pháp và quy trình thực hiện
• 3.2.1. Ước lượng số lớp phổ trên ảnh
• 3.2.2. Phân loại ảnh bằng phương pháp không giám sát
• 3.3. Tính toán đặc trưng thống kê của các lớp phổ
• 3.4. Lựa chọn hệ thống phân loại dùng trong phân loại có giám sát
• 3.5. Lựa chọn bổ sung các vùng mẫu
• 3.6. Phân loại ảnh có giám sát
• 3.7. Nhóm gộp, đặt tên cho các lớp
• 3.8. Xử lý sau phân loại, chỉnh sửa ảnh kết quả
• 3.9. Tóm lược quy trình phân tích ảnh
• 3.10. Thực nghiệm kiểm chứng
• 3.11. Cải thiện, hiệu chỉnh kết quả phân loại
• 3.11.1. Lọc ảnh phân loại
• 3.11.2. Phân loại các phép lọc
• 3.11.3. Lựa chọn lọc cho ảnh phân loại
• 3.11.4. Biên tập, chỉnh sửa ảnh phân loại
• 3.12. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH SỐ TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN VÙNG TRUNG-HẠ LƯU SÔNG ĐÀ
• 4.1. Khu vực nghiên cứu
• 4.1.1. Đặc điểm địa chất, địa mạo
• 4.1.2. Thổ nhưỡng - sinh vật
• 4.2. Tư liệu sử dụng
• 4.3. Phương pháp và quy trình thực hiện
• 4.4. Bản đồ hiện trạng lớp phủ các năm 1993 và 2000
• 4.5. Biến động lớp phủ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1993 - 2000
• 4.6. Kết luận chương 4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của đề tài

Trong lĩnh vực viễn thám, kỹ thuật xử lý ảnh số đã có mặt tại Việt Nam từ những năm 1980. Hệ thống đầu tiên được triển khai vào năm 1983, đánh dấu bước khởi đầu cho việc ứng dụng công nghệ này trong điều tra tài nguyên thiên nhiên. Tuy nhiên, cho đến nay, kỹ thuật xử lý ảnh số vẫn chưa phát huy được hiệu quả tối ưu, dẫn đến lãng phí về thiết bị và vốn đầu tư. Nguyên nhân chủ yếu là do thiếu hụt nhân lực chuyên sâu và các nghiên cứu học thuật về xử lý ảnh số. Đề tài này được nghiên cứu nhằm giải quyết một phần những bất cập đó, đặc biệt là trong bối cảnh khu vực sông Đà đang trải qua nhiều biến động lớn do các công trình thủy điện. Việc áp dụng phương pháp hiện đại để giám sát biến động tài nguyên là rất cần thiết.

II. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án

Mục tiêu chính của luận án là đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy của phương pháp phân loại ảnh số và ứng dụng chúng để theo dõi biến động tài nguyên mặt đất tại vùng Trung - Hạ lưu sông Đà. Để đạt được mục tiêu này, luận án sẽ thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như nghiên cứu các phương pháp phân loại ảnh, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy của kết quả phân loại, và xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên thiên nhiên. Những nhiệm vụ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng phân tích mà còn cung cấp thông tin hữu ích cho việc quản lý tài nguyên thiên nhiên trong khu vực.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Luận án này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc nâng cao vị thế của kỹ thuật xử lý ảnh số trong viễn thám. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần cải thiện độ tin cậy của các phương pháp phân loại ảnh, từ đó khắc phục tình trạng lãng phí thiết bị hiện nay. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu sẽ giúp kiểm kê và đánh giá mức độ biến động của tài nguyên thiên nhiên như rừng, nước mặt và tình trạng khai thác sử dụng đất, đặc biệt trong bối cảnh phát triển kinh tế của Tây Bắc và sự hình thành của các công trình thủy điện lớn. Điều này không chỉ có lợi cho việc quản lý tài nguyên mà còn hỗ trợ cho các quyết định phát triển bền vững trong khu vực.

IV. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong luận án bao gồm việc tổng hợp tài liệu, phân tích các phương pháp phân loại ảnh, và thực nghiệm kiểm chứng các nguyên tắc đã đề xuất. Việc sử dụng công nghệ thông tin địa lý và các phần mềm xử lý ảnh như ENVI sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc phân tích và đánh giá biến động tài nguyên. Các phương pháp này không chỉ giúp xây dựng bản đồ hiện trạng mà còn hỗ trợ trong việc kiểm kê và đánh giá tài nguyên rừng, nước mặt và tình trạng khai thác sử dụng đất trong khu vực sông Đà.

V. Kết luận và kiến nghị

Luận án đã chỉ ra rằng việc áp dụng kỹ thuật xử lý ảnh số trong nghiên cứu biến động tài nguyên thiên nhiên là rất cần thiết. Các giải pháp và quy trình phân tích ảnh đã được đề xuất sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của kết quả phân loại. Để đạt được hiệu quả tối ưu, cần có sự đầu tư vào đào tạo nhân lực và nghiên cứu học thuật về xử lý ảnh số. Kiến nghị cho các cơ quan quản lý là cần có chính sách hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ viễn thám trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên, nhằm đảm bảo phát triển bền vững cho khu vực Trung - Hạ lưu sông Đà.