TỔNG QUA N VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Lịch sử phát triển của Viễn thám
Viễn thám là một lĩnh vực khoa học phát triển mạnh mẽ trong hơn ba thập kỷ qua, bắt đầu từ những năm 1960 với công nghệ vũ trụ cho phép thu nhận ảnh số từ vệ tinh Tuy nhiên, lịch sử viễn thám đã có từ lâu, với những bức ảnh đầu tiên chụp từ khinh khí cầu vào giữa thế kỷ XIX Sự phát triển của ngành hàng không đã thúc đẩy công nghệ chụp ảnh quang học, cho phép nghiên cứu mặt đất qua các ảnh chụp chồng phủ Ngành chụp ảnh hàng không, với những bức ảnh gọi là không ảnh, đã ra đời từ những năm 1910 và nhanh chóng được ứng dụng trong quân sự trong Thế chiến I Sự phát triển của photogrammetry đã mở ra khả năng đo đạc chính xác từ dữ liệu ảnh Trong Thế chiến II, công nghệ chụp ảnh từ máy bay và radar đã được sử dụng rộng rãi, cùng với sự phát triển của ảnh chụp hồng ngoại Cuộc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô và Hoa Kỳ đã thúc đẩy nghiên cứu trái đất bằng viễn thám, dẫn đến sự ra đời của nhiều trung tâm nghiên cứu và các chương trình vũ trụ như NASA và ESA Bức ảnh đầu tiên chụp từ vũ trụ được cung cấp bởi tàu Explorer-6 vào năm 1959, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực này.
Bảng 1 Tóm tắt sựphát triển của viễn thám qua các sựkiện.
Phát hiện tia hồng ngoại đã mở ra một bước ngoặt quan trọng trong việc phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng Qua đó, các nhà khoa học không chỉ phát hiện ra dải phổ hồng ngoại mà còn cả phổ nhìn thấy Sự tiến bộ này cho phép việc chụp ảnh từ khinh khí cầu trở nên khả thi, đánh dấu một kỷ nguyên mới trong nhiếp ảnh.
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ Chụp ảnh từ máy bay
Giải đoán từ không trung đã thúc đẩy sự phát triển của ngành chụp và đo ảnh hàng không, cùng với kỹ thuật radar tại các quốc gia như Đức, Mỹ và Anh Việc phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay giúp xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy, đồng thời nghiên cứu sâu về ảnh cho các mục đích quân sự.
Liên xô phóng tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ.
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo
Phát triển bộ cảm thu đa phổ nhằm mở rộng dải phổ và kênh phổ, đồng thời nâng cao độ phân giải của bộ cảm Bên cạnh đó, cần nghiên cứu và phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới để cải thiện hiệu suất và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.
Sự phát triển của viễn thám gắn liền với công nghệ nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho việc nghiên cứu trái đất và các hành tinh Các ảnh chụp nổi từ vệ tinh Gemini (1965) đã thể hiện ưu thế trong nghiên cứu trái đất Tiếp theo, tàu Apollo cung cấp ảnh chụp nổi và đa phổ kích thước 70mm, mang lại thông tin hữu ích cho nghiên cứu mặt đất Ngành hàng không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu Trái Đất từ vũ trụ.
Nghiên cứu trái đất đã được thực hiện thông qua các con tàu vũ trụ có người như Soyuz và các tàu Meteor, Cosmos từ năm 1961, cũng như trên các trạm Salyut Các sản phẩm thu được bao gồm ảnh chụp từ thiết bị quét đa phổ phân giải cao như MSU-E trên Meteor - priroda Vệ tinh Cosmos cung cấp ảnh với dải phổ trên 5 kênh khác nhau, kích thước 18 x 18cm Thêm vào đó, thiết bị chụp KATE-140 và MKF-6M trên trạm Salyut cho ra 6 kênh ảnh trong dải phổ từ 0.40 đến 0.89μm, với độ phân giải mặt đất đạt 20 x 20m.
Sau ERTS (Landsat-1), các vệ tinh thế hệ mới như Landsat-2, Landsat-3, Landsat-4 và Landsat-5 đã được phát triển ERTS-1 được trang bị cảm biến quét đa phổ MSS với bốn kênh và bộ cảm RBV với ba kênh khác nhau Ngoài Landsat, còn có các vệ tinh như SKYLAB (1973) và HCMM (1978) Từ năm 1982, các ảnh chuyên đề được thu thập từ Landsat TM-4 và TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt, mang lại lợi thế trong nghiên cứu trái đất Hiện nay, ảnh vệ tinh từ Landsat-7 đã trở nên phổ biến và giá rẻ hơn so với Landsat TM-5, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận phương pháp nghiên cứu môi trường qua dữ liệu vệ tinh.
Hình 1 Viễn thám từviệc thu nhận thông tin đến người sửdụng (Theo
Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp, bắt đầu từ năm 1986 với các thế hệ SPOT-1 đến SPOT-5, cung cấp sản phẩm ảnh số với độ phân giải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m cho ảnh đơn kênh và 20 x 20m cho ảnh đa kênh SPOT-XS Đặc điểm nổi bật của ảnh vệ tinh SPOT là khả năng tạo ra các cặp ảnh phủ chồng, cho phép quan sát đối tượng trong không gian ba chiều, hỗ trợ hiệu quả cho nghiên cứu bề mặt trái đất và phân tích địa hình Ngoài ra, các ảnh vệ tinh của Nhật Bản như MOS-1 cũng phục vụ cho quan sát biển, trong khi công nghệ thu ảnh vệ tinh được áp dụng trên các vệ tinh Ấn Độ như IRS-1A, tạo ra các ảnh vệ tinh LISS thuộc nhiều hệ khác nhau.
Trong nghiên cứu môi trường và khí hậu trái đất, ảnh vệ tinh NOAA với độ phủ rộng và tần suất lặp lại hàng ngày đã hỗ trợ hiệu quả trong việc phân tích các hiện tượng khí hậu như nhiệt độ, áp suất nhiệt đới và dự báo bão.
Sự phát triển trong nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đã được thúc đẩy nhờ vào việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới, đặc biệt là việc sử dụng ảnh radar Viễn thám radar tích cực cho phép thu nhận ảnh mà không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, nhờ vào khả năng phát sóng dài siêu tần và thu tia phản hồi Sóng radar có khả năng xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực vật, hoạt động hiệu quả cả ngày lẫn đêm mà không cần ánh sáng mặt trời Hệ radar kiểu SLAR đã ghi nhận những bức ảnh đầu tiên trên bề mặt biển từ vệ tinh Seasat Đặc tính nhạy cảm của sóng radar đối với độ gồ ghề của bề mặt vật thể giúp ứng dụng trong việc nghiên cứu cấu trúc của các khu vực cụ thể.
Công nghệ máy tính hiện nay đã phát triển mạnh mẽ, cùng với các phần mềm chuyên dụng, hỗ trợ phân tích ảnh vệt tinh dạng số và ảnh radar Trong thời đại bùng nổ Internet, công nghệ tin học kết hợp với kỹ thuật xử lý ảnh số và Hệ thống thông tin Địa lý (GIS) đã tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu trái đất bằng viễn thám, nâng cao hiệu quả nghiên cứu.
Khái niệm cơ bản của Viễn thám
Viễn thám là khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng thông qua phân tích tài liệu mà không cần tiếp xúc trực tiếp Các phương tiện viễn thám cho phép nghiên cứu và đánh giá các thông tin một cách hiệu quả và chính xác.
Viễn thám là quá trình thăm dò từ xa một đối tượng hoặc hiện tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Viễn thám, mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau, nhưng tất cả đều nhấn mạnh rằng đây là khoa học thu nhận thông tin từ xa về các đối tượng và hiện tượng trên trái đất Dưới đây là các định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của nhiều tác giả khác nhau.
*Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vậtđó (Ficher và nnk, 1976).
*Viễn thám là quan sát vềmộtđối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhấtđịnh (Barret và Curtis, 1976).
Viễn thám là một lĩnh vực khoa học nghiên cứu việc thu thập thông tin từ các đối tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp, thông qua việc đo lường năng lượng điện từ phát ra từ các vật thể.
Viễn thám là công nghệ thu thập thông tin về bề mặt đất và nước của trái đất thông qua các hình ảnh được chụp từ đầu cảm biến sử dụng bức xạ điện từ, bao gồm cả đơn kênh và đa phổ, từ bề mặt trái đất (Janes B Capbell, 1996).
Viễn thám là một lĩnh vực kết hợp giữa khoa học và nghệ thuật, chuyên thu thập thông tin về các đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu từ các phương tiện không tiếp xúc Theo Lillesand và Kiefer (1986), viễn thám cho phép khảo sát một cách hiệu quả mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu.
Phương pháp viễn thám sử dụng năng lượng điện từ, bao gồm ánh sáng, nhiệt và sóng cực ngắn, để điều tra và đo đạc các đặc tính của đối tượng (Theo Floy Sabin, 1987).
1.2.2 Nguyên lý cơ bảncủa viễn thám.
Sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể cung cấp thông tin quan trọng về đặc tính của đối tượng Ảnh viễn thám mang lại dữ liệu về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ tại từng bước sóng đã xác định Việc đo lường và phân tích năng lượng phản xạ qua ảnh viễn thám cho phép tách biệt thông tin hữu ích về các lớp phủ mặt đất khác nhau, nhờ vào sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể.
Bộcảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể, bao gồm các máy chụp ảnh và máy quét Các phương tiện mang bộcảm biến như máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh được sử dụng để thu thập dữ liệu Hình 2 minh họa sơ đồ nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám.
Nguồn năng lượng chủ yếu trong viễn thám là bức xạ mặt trời, cùng với năng lượng sóng điện từ từ các vật thể phản xạ hoặc bức xạ, được thu nhận bởi cảm biến gắn trên vật mang.
Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được thu nhận qua ảnh viễn thám và xử lý tự động hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh nghiệm chuyên gia Dữ liệu này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng và môi trường.
Hình 2 Nguyên lý thu nhận dữliệu viễn thám.
Toàn bộquá trình thu nhận và xửlíảnh viễn thám có thểchia thành 5 phần cơ bản như sau:
- Nguồn cung cấp năng lượng.
- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển
- Sự tương tác với các vật thểtrên bềmặt đất
- Chuyển đổi năng lượng phản xạtừ vật thể thành dữ liệuảnh
- Hiển thị ảnh sốcho việc giải đoán và xử lí.
Năng lượng sóng điện từ khi lan truyền qua khí quyển bị hấp thụ bởi các phân tử khí tùy thuộc vào bước sóng Trong viễn thám, khả năng truyền sóng điện từ trong khí quyển rất quan trọng, vì sự tương tác giữa sóng và khí quyển ảnh hưởng lớn đến thông tin thu nhận từ cảm biến Khí quyển tương tác khác nhau với bức xạ điện từ, trong đó nguồn năng lượng chủ yếu là từ mặt trời Sự hiện diện và biến đổi của các phân tử nước và khí trong khí quyển là nguyên nhân chính gây ra sự thay đổi năng lượng phản xạ từ mặt đất Khoảng 75% năng lượng mặt trời đến lớp ngoài của khí quyển được truyền xuống mặt đất, nhưng trong quá trình này, sóng điện từ bị hấp thụ, tán xạ và khúc xạ Các loại khí như oxy, nitơ, cacbonic, ôzôn và các phân tử lơ lửng trong khí quyển là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự suy giảm năng lượng sóng điện từ Để hiểu rõ cơ chế tương tác này và lựa chọn phổ điện từ cho việc thu nhận ảnh viễn thám, bảng 2 thể hiện đặc điểm của dải phổ điện từ thường được sử dụng trong kỹ thuật viễn thám.
Bảng 2 Đặc điểm của dải phổ điện từsửdụng trong kỹthuật viễn thám.
Dải phổ điện từ Bước sóng Đặc điểm
Lớp khí quyển ở tầng cao, đặc biệt là tầng ôzôn, hấp thụ mạnh các dải sóng năng lượng, không cho phép chúng tiếp cận bề mặt trái đất Tuy không thể thu nhận năng lượng từ dải sóng này, nhưng hiện tượng này lại đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ con người khỏi tác động của tia cực tím.
Hơi nước, oxy và năng lượng phản xạ tối đa tại bước sóng 0,5μm trong khí quyển có mức hấp thụ rất thấp Năng lượng từ dải sóng này đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực viễn thám, đặc biệt là trong cận hồng ngoại.
Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước sóng cận hồng ngoại từ 0,77 ÷ 0,9μm Sử dụng trong chụp ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến đổi thực vật từ 1,55 ÷ 2,4μm
Bức xạ hồng ngoại nhiệt trong khoảng 3 ÷ 22μm có vai trò quan trọng trong việc phát hiện cháy rừng và hoạt động núi lửa, đặc biệt ở những vùng có sự hấp thụ mạnh của hơi nước Năng lượng bức xạ nhiệt của trái đất đạt đỉnh tại bước sóng 10μm.
Ảnh Viễn thám, ảnh Spot và anh VNRedSat-1
Ảnh viễn thám, bao gồm hình ảnh từ vệ tinh và máy bay, được thu chụp từ một khoảng cách nhất định và trên các giải sóng khác nhau Ảnh số là dạng tư liệu ghi nhận thông tin viễn thám dưới dạng số, thường lưu trữ trên các phương tiện điện tử Hình ảnh được chia thành các pixel, mỗi pixel tương ứng với một đơn vị không gian trên bề mặt trái đất, với độ rộng phủ mặt đất từ vài mét đến hàng km, gọi là độ phân giải ảnh Vị trí của mỗi pixel được xác định theo tọa độ hàng và cột Kích thước hình ảnh phụ thuộc vào hệ thống quét, ví dụ như Landsat MSS có diện tích quét 185 x 185 km, trong khi SPOT là 65 x 65 km và NOAA lên tới 2400 x 2400 km Ảnh SPOT, thu từ bộ cảm HRG trên vệ tinh SPOT, có độ phân giải và dải phổ đa dạng, từ 5m đến 1km, với trường phủ mặt đất từ 10km x 10km đến 200km x 200km, và có thể thu ảnh hàng ngày vào khoảng 11h sáng.
Bảng 3 Một sốthông sốvề các kênh phổcủaảnh SPOT-1;-2;-3.
Dải phổ (àm) Độphân giải (m) Độche phủ mặt đất (km)
Ảnh vệ tinh SPOT thuộc thế hệ SPOT-1, -2, -3 có hai dạng: ảnh toàn sắc (panchromatic) với độ phân giải 10m x 10m và ảnh đa phổ với độ phân giải 20m x 20m Trong khi đó, ảnh SPOT thuộc thế hệ SPOT-4 được thu từ thiết bị cảm biến HRVIR, cho phép thu nhận liên tục trong dải phổ nhìn thấy và hồng ngoại với độ phân giải 20m x 20m.
Bảng 4 Một sốthông sốcác kênh phổcủaảnh SPOT-4
Kênh phổ Tên phổ Dải phổ
(àm) Độphân giải không gian (m)
Kênh toàn sắc của vệ tinh SPOT-5 có độ phân giải hình học cao, với 5m cho các kênh xanh, đỏ và cận hồng ngoại, cùng với 20m cho kênh hồng ngoại trung Vệ tinh này còn được trang bị thiết bị đo thực vật trong dải phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại với độ phân giải 1000m x 100m, cho phép cập nhật ảnh hàng ngày Ảnh SPOT hiện được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất, khai khoáng, lập bản đồ tỷ lệ từ 1:30.000 đến 1:100.000, và nghiên cứu thực vật ở cấp độ khu vực Với khả năng ghi nhận phản xạ phổ của toàn bộ mặt đất, ảnh SPOT cung cấp dữ liệu với độ phân giải cao và nhạy cảm về phổ hồng ngoại cho thực vật.
Dưới đây là các thông sốcủa thế hệ ảnh SPOT:
Bảng 5 Độ phân giải phổcủaảnh nguồn các vệtinh SPOT từ 1 đến 5.
Vệ tinh SPOT Kênh phổ Bước sóng Phổ điện từ Độ phân giải
SPOT 1,2,3 Kênh 3 0,79 - 0,89 |I m Gần hồng ngoại 20 m
SPOT 4, 5 Kênh 4 1,58 - 1,75ỊI m Toàn sắc 10 m
SPOT5 Kênh 3 0,79 - 0,89 |I m Gần hồng ngoại 10 m luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si
Vệ tinh SPOT Kênh phổ Bước sóng Phổ điện từ Độ phân giải
Các kênh toàn sắc SPOT 1, 2, 3 có dải tần từ 0,51 đến 0,73 với độ phân giải 10 m SPOT 4 và 5 cũng sử dụng kênh toàn sắc trong khoảng 0,49 đến 0,73 với độ phân giải 10 m Đặc biệt, SPOT 5 có các kênh toàn sắc với độ phân giải 5 m và 2,5 m, cùng với tùy chọn 5x 10 m trong dải tần 0,49 đến 0,73.
SPOT 6 và 7 bay trên cùng quỹ đạo ở độ cao 694km, cách nhau đúng nửa quỹ đạo nên phối hợp giữa hai vệ tinh cho phép giảm chu kỳ lặp quỹ đạo từ 26 ngày xuống còn 13 ngày Cả hai đều được trang bị hệ thống NAOMI (New Astrosat Optical Modular Instrument) cho phép thuảnh đồng thời trên 5 kênhảnh với độ phân giải kênh toàn sắc 1,5m và các kênh đa phổ 6m, dải động của mỗi điểm ảnh 12 bits NAOMI có khả năng xoay linh hoạt nên cho phép thu ảnh ở nhiều chế độvà thời gian lặpảnh có thể rút xuống còn từ1đến 3 ngày tùy thuộc vào
Near Infrared (0.760-0.890 µm) is a key wavelength range utilized in remote sensing VNREDSat-1, which stands for Vietnam Natural Resources Environment Disaster Satellite-1, is Vietnam's first remote sensing satellite It was developed by EADS Astrum with funding from the French government through ODA.
VNREDSat-1 được phóng vào ngày 7/5/2013, sau một thời gian hiệu chỉnh được bàn giao chính thức cho Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào ngày 4/9/2013.
VNREDSat-1 bay trên quỹ đạo cận cực đồng bộmặt trời ở độcao 704km, thuảnh trên đường đi xuống vào khoảng 9h30.
VNREDSat-1, do EADS Astrum chế tạo, được trang bị hệ thống NAOMI tương tự như các vệ tinh SPOT 6 và 7 Vệ tinh này có khả năng thu ảnh toàn sắc với độ phân giải 2,5m và đa phổ với độ phân giải 10m, với kích thước dải thu ở chế độ chụp thẳng là 17,5km.
VNREDSat-1 có chu kỳ lặp quỹ đạo 24 ngày, tuy nhiên, nhờ vào khả năng thu ảnh của vệ tinh với góc nghiêng tối đa 30˚, chu kỳ lặp ảnh có thể giảm xuống còn 3 ngày.
Tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trong lâm nghiệp ở một số nước trên thế giới và ở Việt Nam
Vào những năm 60 thuật ngữ “viễn thám” đầu tiên đã được đề cập tới tại
Kỷ nguyên sử dụng viễn thám để quan sát và nghiên cứu trái đất bắt đầu từ năm 1972 với sự ra mắt của tàu Landsat 1 Sau hơn 30 năm phát triển, viễn thám đã trở thành công cụ hiện đại, vừa hỗ trợ vừa cạnh tranh trong công nghệ quan sát Trái đất Khả năng ứng dụng dữ liệu viễn thám trong việc lập bản đồ thực vật ngày càng được cải thiện, với xu hướng trở thành nguồn dữ liệu chủ đạo cho việc xây dựng các bản đồ lớp phủ thực vật Hiện nay, nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực tài nguyên thiên nhiên trên thế giới đang chú trọng ứng dụng công nghệ tiên tiến để theo dõi và đánh giá tài nguyên thiên nhiên của trái đất.
Việc thành lập bản đồ hiện trạng và bản đồ biến diễn lớp phủ thực vật là ứng dụng quan trọng của dữ liệu viễn thám trong quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Đến nay, nhiều nghiên cứu và ứng dụng ảnh vệ tinh đã được thực hiện để thành lập và theo dõi biến động lớp phủ thực vật trên toàn cầu Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp và loại dữ liệu khác nhau tùy thuộc vào mục đích cụ thể, nhưng tất cả đều nhằm phản ánh chính xác các lớp phủ thực vật hiện có.
Tại Indonesia, một nghiên cứu ở Yogyakarta đã sử dụng Viễn thám và GIS để phân tích sự thay đổi trong sử dụng đất và thảm thực vật Nghiên cứu dựa trên ảnh viễn thám LandSat từ các năm 1972 và 1984, kết hợp với bản đồ hiện trạng năm 1990, cho thấy sự gia tăng đất thổ cư và giảm đất nông nghiệp Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sự thay đổi này liên quan đến tăng dân số và mở rộng các tuyến giao thông Các nhà khoa học đã khuyến cáo Chính phủ và các cơ quan chức năng cần có chính sách hợp lý để đảm bảo sử dụng đất bền vững.
Tại Trung Quốc, các nhà khoa học đã nghiên cứu ứng dụng Viễn Thám và GIS để phân tích sự thay đổi lớp phủ đất, đặc biệt là ở miền Đông Các nhà nghiên cứu từ trường đại học Michigan đã sử dụng GIS để mô hình hóa sự thay đổi trong sử dụng đất nông nghiệp, chỉ ra rằng đô thị hóa, thay đổi cấu trúc nông nghiệp và phát triển nông thôn là những nguyên nhân chính Họ dự đoán rằng đất nông nghiệp sẽ tiếp tục giảm trong hai thập kỷ tới, nhưng sẽ ổn định ở mức 0.00727 ha/người, cho thấy vấn đề an ninh lương thực sẽ không nghiêm trọng ở miền Đông Trung Quốc trong tương lai Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý trong việc xây dựng chính sách phát triển linh hoạt liên quan đến suy giảm đất canh tác và an ninh lương thực.
Thái Lan, với khoảng 60 triệu dân, đã trải qua sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ trong hai thập kỷ qua, dẫn đến việc khai thác quá mức các nguồn tài nguyên thiên nhiên như rừng, đất và nước Diện tích rừng liên tục suy giảm, chất lượng đất và nước cũng xấu đi, trong khi đất lâm nghiệp bị chuyển đổi sang đất nông nghiệp Nghiên cứu của các nhà khoa học tại trường đại học Mahidol đã phân tích sự thay đổi tại ba tiểu lưu vực sông Chiangmai, sử dụng ảnh viễn thám LandSat từ 1985 đến 1995 để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất trong rừng nhiệt đới và dự báo xu hướng tương lai Kết quả cho thấy, các khu vực có mật độ dân số cao thường đi kèm với sự suy giảm diện tích rừng, cho thấy mối liên hệ giữa tăng dân số và mất rừng.
Tại một số nước Châu Phi như Ethiopia, Kenya và Nigeria, GIS và Viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi trong việc theo dõi và giám sát sự thay đổi sử dụng đất Tại Ethiopia, các nhà khoa học đã kết hợp Viễn thám và GIS với điều tra ngoại nghiệp để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất từ năm 1957 đến 1995 Nghiên cứu cho thấy diện tích rừng suy giảm mạnh, được thay thế bởi đất nông nghiệp, dẫn đến nhiều thay đổi về sinh thái tự nhiên như giảm nguồn nước ngầm và sạt lở đất Các tác giả khuyến cáo Chính phủ cần có chính sách đất đai phù hợp để giảm thiểu biến động môi trường và sinh thái.
Tại Việt Nam, Viễn thám bắt đầu được chú ý từ năm 1980 khi nước ta gia nhập tổ chức vũ trụ quốc tế Intercomos Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí và kỹ thuật, việc ứng dụng ảnh vệ tinh trước những năm 1990 còn rất hạn chế Chỉ một số cơ quan và viện nghiên cứu thực hiện các chương trình dự án có sử dụng ảnh Viễn thám, nhưng chủ yếu mang tính chất nhỏ lẻ, rời rạc và tập trung vào nghiên cứu.
Kể từ những năm 1990, nhận thức về vai trò quan trọng của ảnh vệ tinh đã gia tăng, dẫn đến việc nhiều Bộ ngành, viện nghiên cứu và trường đại học như Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, Bộ Tài nguyên Môi trường, và Tổng cục Khí tượng Thủy văn đầu tư vào công nghệ này Họ đã trang bị thiết bị, đào tạo nhân lực và ứng dụng công nghệ để phục vụ cho nghiên cứu cũng như đời sống kinh tế xã hội Đến nay, Việt Nam đã phát triển nhiều công trình khoa học và ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám trong việc theo dõi và đánh giá tài nguyên, nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Vào ngày 29/12/1998 tại Hà Nội, hội đồng khoa học cấp Nhà Nước đã nghiệm thu dự án “Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường” Dự án đã triển khai tại 33 tỉnh và 10 bộ ngành, tạo ra cơ sở dữ liệu số thống nhất cho hệ thống thông tin địa lý về tài nguyên môi trường trên toàn lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam Cơ sở dữ liệu này bao gồm thông tin về tài nguyên thiên nhiên và môi trường với tỷ lệ biểu đồ 1/100.000 và 1/50.000, phân loại theo nhóm như tài nguyên rừng, đất, nước, biển, khoáng sản Dự án đã kết hợp GIS và Viễn thám để thử nghiệm các mô hình giám sát sự biến động của tài nguyên thiên nhiên và dự đoán xu thế biến đổi của chúng, đồng thời tạo tiền đề cho hợp tác quốc tế trong lĩnh vực GIS và RS, xây dựng mối quan hệ chuyên môn với các trung tâm hàng đầu thế giới về GIS.
Việc ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám trong điều tra quy hoạch rừng đã mang lại nhiều thành tựu quan trọng, như xây dựng bản đồ lập địa và xác định vùng thích nghi cây trồng cho quy hoạch vùng nguyên liệu nhà máy giấy Tân Mai - Đồng Nai Công nghệ này cũng đã xác định cấp xung yếu phòng hộ đầu nguồn và xây dựng bản đồ phân cấp phòng hộ cho các tỉnh Ninh Thuận, Bình Phước, Kiên Giang, Bà Rịa Vũng Tàu Ngoài ra, nó còn được sử dụng để theo dõi và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng từ năm 1998 đến 2002, cũng như theo dõi diễn biến thảm thực vật tại nhiều vườn quốc gia như Tam Đảo và Côn Đảo.
Trong chương trình kiểm kê rừng toàn quốc năm 2002, công nghệ GIS và Viễn thám đã được Cục Kiểm lâm phối hợp với Viện Điều tra Quy hoạch rừng ứng dụng thành công Toàn bộ các ảnh vệ tinh LandSat ETM với độ che phủ toàn lãnh thổ Việt Nam, được chụp vào cuối năm 2001 và trong năm 2002, đã được sử dụng hiệu quả.
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã thực hiện việc mua sắm để phục vụ cho công tác xây dựng bản đồ hiện trạng rừng năm 2002, cùng với bản đồ về sự thay đổi diện tích rừng giai đoạn 1998-2002 Các số liệu thống kê về rừng và đất trống năm 2002 cũng đã được tổng hợp Tất cả các tài liệu này đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn thẩm định và phê duyệt vào tháng 7 năm 2003.
Tại Hà Nội, nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đình Dương dựa trên tư liệu Viễn thám đa thời gian đã chỉ ra những biến động môi trường trong giai đoạn 1986-1996 Trong 10 năm này, sự phát triển đô thị và thay đổi quy hoạch cơ sở hạ tầng đã dẫn đến việc giảm số lượng ao hồ, ước tính khoảng 1/3 đã bị san lấp, góp phần vào tình trạng úng ngập cục bộ trong nội thành Đặc biệt, lòng Sông Hồng đã chứng kiến sự biến động lớn về các đảo cồn cát, từ những cồn nhỏ lẻ năm 1986 đến một đảo lớn vào năm 1996, một phần do ảnh hưởng của công trình thủy điện Hòa Bình Nghiên cứu này là lời cảnh báo cho các nhà quản lý về những vấn đề sinh thái và môi trường đang ngày càng trở nên nghiêm trọng.
Tác giả Nguyễn Đình Dương đã hợp tác với Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường để nghiên cứu lớp phủ bề mặt tại Kiên Giang trong giai đoạn 1979-1992 bằng kỹ thuật Viễn thám và GIS Nghiên cứu cho thấy sự biến động về diện tích và phân bố của đất thổ cư, đất lúa và rừng tràm U Minh Thượng, khu vực được chính quyền địa phương chú trọng bảo vệ và phát triển Kết quả chỉ ra rằng nhiều diện tích rừng tràm giàu đã chuyển thành rừng tràm trung bình, đất lúa và đất thổ cư Dựa trên những biến động này, tác giả đã đánh giá cả mặt tích cực và tiêu cực của quá trình phát triển, đồng thời kiến nghị với UBND tỉnh Kiên Giang các biện pháp nhằm đảm bảo sự phát triển kinh tế bền vững với môi trường.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Xác định tài nguyên rừng bằng ảnh VNRedSat-1 là một bước quan trọng trong việc hoàn thiện cơ sở khoa học cho việc lập bản đồ hiện trạng rừng Phương pháp này giúp thống kê tài nguyên rừng, phục vụ hiệu quả cho công tác quản lý và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng.
- Xây dựng được bản đồhiện trạng rừng tỷlệ1:50.000 của khu vực nghiên cứu.
- Thống kê được diện tích, trữ lượng bình quân của các trạng thái rừng có trên địa bàn khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất ứng dụng ảnh vệ tinh VNRedSat-1 trong điều tra, quản lý, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-Ảnh vệtinh VNRedSat-1 của khu vực nghiên cứu.
- Hiện trạng rừng và đất chưa có rừng trong quy hoạch cho lâm nghiệp tại khu vực nghiên cứu.
- Diện tích rừng tựnhiên, rừng trồng và rừng mới trồng chưa thành rừng tại khu vực nghiên cứu.
- Phạm vi vềnội dung:Xây dựng bản đồhiện trạng rừng và đánh giá vềtrữ lượng các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
- Phạm vi về không gian: Huyện Tân Sơn, Tỉnh Phú Thọ.
- Phạm vi về thời gian: từ tháng 4/2016 đến tháng 11/2016
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng bộmẫu khóaảnh phục vụgiải đoán ảnh vệtinh khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh tự động bằng phần mềm luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si
- Nghiên cứu lập quy trình thành lập bản đồ hiện trạng và thống kê tài nguyên rừng từ ảnh vệtinh VNRedSat-1.
- Nghiên cứu xác địnhtrữ lượng các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu.
- Thống kê tài nguyên rừng tại khu vực nghiên cứu.
-Đề xuất ứng dụng ảnh vệ tinh VNRedSat-1 trong điều tra, quản lý, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng.
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1.Phương pháp kế thừa số liệu.
- Những tài liệu về điều kiện tựnhiên, khí hậu, thủy văn, đất đai, địa hình, tài nguyên rừng ởkhu vực nghiên cứu.
-Thông tin, tư liệu về điều kiện kinh tế, điều kiện xã hội: dân số, lao động, thành phần dân tộc, tập quán canh tác khu vực nghiên cứu.
Các kết quả nghiên cứu và các văn bản liên quan đến bản đồ hiện trạng và quy hoạch bảo vệ, phát triển rừng, cũng như bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu đều rất quan trọng.
-Bản đồhiện trạng rừng mới nhất của địa phương.
2.4.2 Phỏng vấn chuyên gia địa phương.
+ Làm việc với các chuyên gia viễn thám, chuyên gia lâm nghiệp, bảo tồn thiên nhiên, tài nguyên và môi trườngở địa phương đểthảo luận về:
+ Hiện trạng rừng trên địa bàn khu vực nghiên cứu.
+ Các nguyên nhân tác động đến tài nguyên rừng.
+Tập quán canh tác của địa phương.
2.4.3 Xây dựng mẫu phân loại.
Bộ mẫu phân loại hay bộ mẫu khóa ảnh là tập hợp các cặp điểm mẫu trên ảnh vệ tinh, tương ứng với tọa độ của các mẫu đối tượng thực địa cần phân loại Bộ mẫu khóa ảnh cung cấp căn cứ cho phần mềm giải đoán ảnh, sử dụng các thông số như phổ và cấu trúc để thực hiện quá trình phân loại.
Hệ thống mẫu khóa ảnh sẽ xác định khoảng giá trị cho từng đối tượng rừng và đất lâm nghiệp thông qua các chỉ số trong quá trình phân loại tự động hoặc bán tự động bằng phần mềm eCognition, bao gồm các chỉ số như Brightness, Standard deviation, NDVI, TRRI, và EVI.
Bộ mẫu khóa ảnh được xây dựng dựa trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch ba loại rừng mới nhất của khu vực nghiên cứu Số lượng mẫu khóa ảnh được lựa chọn phải đảm bảo mỗi tiêu chí phân loại có dung lượng đủ lớn để xác định chính xác ngưỡng cho từng đối tượng đã phân tách trong các cảnh ảnh Số lượng mẫu khóa ảnh phụ thuộc vào diện tích của từng trạng thái.
Mẫu khóa ảnh được thu thập và ghi chép vào phiếu 01 và phiếu 02 trong phần phụlục.
Sử dụng phiếu 01 để xây dựng mẫu khóa ảnh cho các trạng thái rừng tự nhiên, đặc biệt là khi có tầng cây gỗ Phương pháp này cho phép tiếp cận tâm của mẫu khóa ảnh và sử dụng thước Bitterlich để xác định nhanh chóng trữ lượng và trạng thái rừng.
Phiếu 02 được sử dụng trong trường hợp lấy mẫu khóa ảnh các trạng thái: rừng trồng, rừng tre nứa, và các loại trạng thái đất nông nghiệp, đất khác, đất mặt nước…
2.4.3.1 Xác định số lượng và vị trí mẫu ảnhtrong phòng. Ảnh vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu là ảnh VNRedsat_1 có độ phân giải 2.5m.Ảnh đã được tổ hợp màu tự nhiên theo 3 kênh (Band1-Red, Band2-Green và Band3-Blue) và được chuyển hệtọa độvềkinh tuyến trục địa phương của tỉnh Phú thọ là 1040.45’.Nếu khu vực nghiên cứu lại không hoàn toàn nằm trọn trong một cảnh ảnh mà nằm trên 2 cảnh ảnh khác nhau nhưng cùng một khoảng thời gian chụpảnh(3 đến 6 tháng) Đểcó trọn vẹnảnh của khu vực nghiên cứu đềtài tiến hành cân bằng tone màu giữa haiảnh (histogram matching, cân bằngảnh nọ theoảnh kia), tăng cường chất lượngảnh sau đó tiến hành cắt ghépảnh theo ranh giới của khu vực nghiên cứu thao tác được thực hiện trên phần mềm Erdas Ảnh sau cắt ghép được đưa vào phần mềm Ecognition chạy segmentation khoanh vi theo các màu đặc trưng khác nhau của ảnh vệ tinh sau đó xuât dữ liệu segmentation được sang phần mềm Mapinfo để tiến hành chọn mẫu khóa ảnh trong phòng bằng cách chấm điểm vào trong vùng đãđược khoanh vi và nhập mã trạng thái vào trong thuộc tính của điểm mẫu khóaảnh đó Ảnh sau cắt ghép cũng là nguồn dữliệuảnh dùng đểphân loại, giải đoán xây dựng bản đồhiện trạng rừng sau này.
Số lượng mẫu khóa ảnh được lựa chọn cần đảm bảo mỗi tiêu chí phân loại có dung lượng đủ lớn để xác định chính xác ngưỡng cho từng đối tượng trong các cảnh ảnh Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 có kích thước 17,5 km x 17,5 km, yêu cầu mỗi cảnh ảnh phải có ít nhất 20 mẫu cho mỗi trạng thái Đối với các cảnh ảnh chỉ sử dụng một phần diện tích, như nằm trên ranh giới giữa hai huyện hoặc xã, có thể giảm số điểm mẫu nhưng mỗi trạng thái trong phần ảnh sử dụng vẫn phải có tối thiểu 3-5 mẫu, tùy thuộc vào diện tích sử dụng.
Dựa vào bản đồ hiện trạng rừng mới nhất, cần xác định 3-5 tuyến điều tra qua các trạng thái rừng cho mỗi cảnh ảnh Trên mỗi tuyến, chọn những điểm đại diện cho các trạng thái rừng để xây dựng mẫu khoảnh Điểm mẫu ảnh phải nằm trong một trạng thái và cách ranh giới với các trạng thái khác tối thiểu 50m Để đảm bảo sự phân bố đồng đều, các điểm ảnh của cùng trạng thái trong cùng một cảnh ảnh cần cách nhau tối thiểu 200m.
2.4.3.2 Khảo sát mẫu ảnh ngoại nghiệp.
Bộ mẫu khóa ảnh được thiết kế trong phòng bằng phần mềm Mapinfo dưới dạng điểm, sau đó được chuyển sang GPS cầm tay thông qua phần mềm Global Mapper và Map Source.
Tiến hành khảo sát thực địa theo tuyến đã xác định, xác định vị trí từng điểm mẫu cần điều tra bằng chức năng tìm kiếm của GPS.
- Đối với các mẫu khó tiếp cận được phép dịch chuyển trong vòng 50m, lấy lại tọa độghi trên GPS và phiếu mô tả.
Tại các điểm mẫu, tiến hành điều tra nhanh các chỉtiêu bình quân của trạng thái: G, M, H.
Sử dụng thước Bitterlich để đo tiết diện ngang (G) tại 5 vị trí, trong đó vị trí đầu tiên nằm tại tâm điểm điều tra, và các vị trí còn lại cách tâm điểm 5 mét theo các hướng đông, tây, nam, bắc.
+ Đo chiều cao ba cây có cỡ kính trung bình trong lô gần tọa độ điểm mẫu. + Tính trữ lượng bình quân M/ha =GHF; với ước tính F=0,45.
+ Xác định trạng thái rừng tại điểm mẫu trên cơ sở cấu trúc và trữ lượng rừng.
+ Quan sát, đếm tần suất xuất hiện các loài cây trong ô mẫu và xác định trực tiếp tên loài ưu thếtrong ô mẫu.
Chụp ảnh và ghi lại thông tin vào hệ thống phiếu điều tra ô mẫu (Phiếu 01/MKA - Phụ lục 01) là bước quan trọng trong quá trình thu thập dữ liệu.
-Đối với các ô mẫu khó có khả năng tiếp cận, nhưng có thểquan sát tốt, xác định bổsung mẫuảnh đểphục vụgiải đoán.
+ Xác định vị trí quan sát trên bản đồvà vị trí ô mẫu ngoài thực địa.
Xác định tên trạng thái ô mẫu dựa trên tiêu chí phân loại rừng theo thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT, được cụ thể hóa trong bảng phân loại rừng, là bước quan trọng trong quá trình phân loại rừng.
+ Chụpảnh ô mẫu, ghi lại các thông sốchụp như: khoảng cách, hướng chụp (Phiếu 02/MKA- Phụlục 02)
Để đảm bảo tính chính xác trong quá trình điều tra, cần thống kê kết quả khảo sát ô mẫu cho từng trạng thái sau mỗi ngày điều tra Mục tiêu là đảm bảo rằng khi kết thúc đợt ngoại nghiệp, mỗi trạng thái theo thang phân loại phải có ít nhất 20 ô mẫu.
2.4.4 Giải đoán ảnh bằng phần mềm Ecogniton Developer.
Giải đoán ảnh (phân loạiảnh) trên phần mềm Ecognition Deverloperđược thực hiện lần lượt theo các quy trình sau:
- Thiết lập thêm các chỉtrong quá trình phân loạiảnh.
- Chạy phân loại bằngphương pháp không kiểm định.
- Chạy phân loại bằngphương phápcó kiểm định.
- Bóc tách trạng thái sau chạy phân loại có kiểm định.
2.4.4.1 Thiết lậpthêm các chỉ sốtrong quá trình phân loại ảnh vệ tinh Spot5.
Đặc điểm địa bàn khu vực nghiên cứu
Xuân Sơn là xã miền núi của huyện Tân Sơn, Cách trung tâm huyện khoảng
35 km về phía Tây Nam, với diện tích tự nhiên 6572,5 ha có vị trí cụ thể như sau:
- Phía Bắc giáp xã Tân Sơn, Đồng Sơn, Lai Đồng huyện Tân Sơn.
Xây dựng mẫu phân loại
Phân loại trên phần mềm eCogniton Developer
- Bổsung, chỉnh sửa trong phòng
Hoàn thiện bản đồtrạng thái Đạt Không đạt
Thống kê tài nguyên rừng Đạt Điều tra trữ lượng rừng
Sử lý kết quả luan van tot nghiep download luanvanfull moi nhat z z @gmail.com Luan van thac si
- Phía Nam giáp xã Kim Thượng huyện Tân Sơn và xã Đồng Nghê của huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình.
-Phía Đông giáp xã Xuân Đài huyện Tân Sơn.
- Phía Tây giáp xã Mường Bang và Mường Do của huyện Phù Yên tỉnh Sơn La.
Xuân Sơn là một xã miền núi nằm ở cuối địa phận dãy núi Pu Luông, thuộc khu vực vườn quốc gia Xuân Sơn Nơi đây có hai dãy núi cao trên 1000m so với mực nước biển, trong đó dãy núi Cẩn nằm ở phía Tây Bắc chủ yếu là núi đá vôi Phía Nam có các dãy núi cao từ 600-700m, tạo thành ranh giới giữa vườn quốc gia và các xã Kim Thượng, Xuân Đài.
Xã Xuân Sơn có địa hình đồi núi xen kẽ đồng bằng, nghiêng dần từ Bắc xuống Nam, được chia làm 2 dạng địa hình chính:
+Địa hình bằng phẳng: chiếm khoảng 5% tổng diện tích đất tự nhiên, được phân bố rải rác trong xã, nằm xen kẽ giữa các quả đồi.
Địa hình đồi núi cao chiếm khoảng 95% tổng diện tích đất tự nhiên, chủ yếu phân bố ở phía Bắc, với độ cao trung bình từ 300 đến 700 mét và độ dốc trung bình từ 10 đến 30 độ.
Xã Xuân Sơn có khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa Hè nóng ẩm và mưa nhiều, trong khi mùa Đông lại ít mưa, lạnh và khô Lượng mưa trung bình không lớn và phân bố theo mùa, ít bị ảnh hưởng bởi gió bão.
+ Nhiệt độ trung bình năm: 22 0 C.
+ Nhiệt độ tháng cao nhất (rơi vào tháng 7) là 27,5 0 C.
+ Nhiệt độ tháng thấp nhất (rơi vào tháng 1) là 14,1 0 C.
+ Tổng tích ôntrung bình năm từ 7500 - 8000 0 C.
Các tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7, 8, với nhiệt độ dao động từ 25,2 đến 27,5 độ C Trong mùa hè, khu vực tiểu vùng thấp có nhiệt độ cao hơn khu vực đồi núi trung xã từ 1 đến 2 độ C Ngược lại, tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 12, 1, 2, khi nhiệt độ có thể giảm xuống còn 3 đến 5 độ C.
Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1400 mm, nhưng phân bố không đều trong năm Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm tới 85% tổng lượng mưa Tại những khu vực địa hình thấp, mưa có thể kéo dài từ 1 đến 3 ngày, gây ra ách tắc giao thông và thiệt hại cho nhà cửa cũng như hoa màu của người dân trong vùng.
Trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng mưa hàng năm, đặc biệt là vào các tháng 12 và 1, khi lượng mưa rất thấp Mùa khô này có mức bốc hơi cao, ảnh hưởng lớn đến hoạt động trồng trọt nếu không có hệ thống tưới tiêu hợp lý.
Mạng lưới thủy văn của xã bao gồm hai nguồn chính: thứ nhất, toàn bộ diện tích đất sông suối và mặt nước chuyên dùng, cùng với diện tích ao hồ, chủ yếu phục vụ cho sản xuất nông nghiệp; thứ hai, nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt, được khai thác chủ yếu qua khoan và đào giếng khơi.
Xã Xuân Sơn có nhiều suối và sông nhỏ, với tổng chiều dài hơn 20 km và mật độ trung bình 0,64 km/1 km², chủ yếu chảy theo hướng Tây Nam Vào mùa mưa, nước sông và suối dâng cao gây ngập úng ở các vùng địa hình thấp, ảnh hưởng đến đất canh tác và giao thông Để sử dụng hiệu quả nguồn nước, cần xây dựng các đập và mương dẫn nước tưới cho lúa, hoa màu, cùng với hệ thống ống dẫn nước sinh hoạt đến các khu dân cư.
Đất của xã Xuân Sơn chủ yếu là đất feralits đỏ, vàng và đất dốc tụ Đất feralits đỏ vàng tập trung ở các vùng đồi núi có độ cao từ 400m trở lên, với đặc điểm là tầng dày, thành phần cơ giới nặng, chua và giữ ẩm tốt Tuy nhiên, loại đất này cũng bị rửa trôi mạnh do chế độ canh tác chưa hợp lý, nhưng lại rất thích hợp cho việc phát triển cây nguyên liệu giấy và cây lâu năm.
Đất dốc tụ là loại đất chủ yếu xuất hiện ven các đồi, gò, có màu xám hoặc xám đen Thành phần cơ giới của đất này dao động từ cát pha đến thịt trung bình, và thường có tính chua.
N, P, K không cao do quá trình phong hóa rửa trôi xẩy ra Vùng đất này chủ yếu trồng các loại cây lương thực, cây công nghiệp ngắn ngày.
Tài nguyên nước của xã bao gồm 2 nguồn chính:
Nguồn nước mặt bao gồm toàn bộ diện tích ao, hồ, đầm và hệ thống suối trên địa bàn xã Tài nguyên nước mặt, mặc dù không đa dạng, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản tại địa phương.
Nguồn nước ngầm trong khu vực ruộng đồng có độ sâu từ 2 đến 4m, trong khi ở khu vực gò đồi núi thấp, độ sâu này dao động từ 10 đến 15m Nguồn nước này có trữ lượng tương đối và là nguồn nước sạch, dễ khai thác, phục vụ chủ yếu cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của người dân Hiện nay, nước ngầm được khai thác qua giếng khơi và giếng khoan Tuy nhiên, việc sử dụng nguồn nước này cần được tiết kiệm và hợp lý để tránh tình trạng thiếu nước vào mùa khô hạn.
Xã Xuân Sơn có diện tích đất lâm nghiệp lên tới 6.515,2 ha, chiếm 99,13% tổng diện tích tự nhiên và mật độ che phủ đạt 91,1% Đây là xã có diện tích đất lâm nghiệp lớn thứ ba trong huyện Tân Sơn, chỉ sau Thu Cúc và Kim Thượng Nổi bật trong tài nguyên rừng của xã là Vườn Quốc Gia Xuân Sơn, nơi sở hữu hệ sinh thái rừng đa dạng với khoảng 366 loài động vật, trong đó có 46 loài được ghi vào sách đỏ Việt Nam và 18 loài có trong sách đỏ thế giới.
Vườn Quốc Gia Xuân Sơn sở hữu 726 loài thực vật bậc cao thuộc 475 chi và 134 họ, bao gồm các loại cây đặc sản như rau Sắng, Sa Nhân, và Khoai Tầng Nơi đây còn nổi bật với hệ thống hang động độc đáo, khí hậu mát mẻ, trong lành cùng với cảnh quan thiên nhiên tuyệt đẹp.
2.5.2 Điều kiện kinh tế, xã hội.
2.5.2.1 Dân số, dân tộc và lao động.
Đến tháng 12/2016, xã có tổng cộng 1.232 người, trong đó có 299 nhân khẩu Tại đây, có 7 dân tộc sinh sống, trong đó dân tộc Kinh chiếm 0,4%, còn lại là các dân tộc Mường, Cao Lan, Tày, Nùng, Thái và Giao.
- Tỷlệ tăng dân số tựnhiên 0,8%, giảm 0,5%;
- Mức giảm tỷlệ hộ nghèo 4,3%, đạt 143% so với kế hoạch;
- Tỷlệ lao động có việc làm thường xuyên 85%;
- Tỷlệ lao động qua đào tạo đạt 42,2%; trong đó tỷlệ lao động có bằng cấp, chứng chỉlà: 21,3%;
-Cơ cấu lao động: Nông, lâm nghiệp và thủy sản: 90%, ngành khác: 10%;
- Xuất khẩu lao động là: 01 người, đạt 50% so với kế hoạch;
