Luận văn nghiên cứu biến Động hiện trạng lớp phủ thực vật và Ảnh hưởng của nó tới quá trình xói mòn lưu vực sông trà khúc bằng phương pháp viễn thám và hệ thông tin Địa lý

Trong các nguyên nhân do con Tgười, việc phá hoại thảm lớp phủ thực vật, tam áo cho chấn cho đất khỏi bị xói „nón lả nguyễn nhân trực tiếp khiến cho xoi mon gia ting tai ving mién mii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Ảnh về tình sử đụng trong luận án - 8

Bang 2 Cac ban đỏ chuyên đẻ được sử dụng

Bảng 1.1 Điểm mạnh, yếu của các kỹ thuật thành lập bản đỏ thực

Bảng 2.1 Các mức thông tim khai th

Bảng 2.3 Diện tích lớp phú thực vật lưu vực sông, Trả Khúc theo cấp độ c; si

Bảng 2.4 Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sông Trả Khúc theo cấp độ dốc 64

Bảng 3.4 Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quả

Bảng 3.5 Phân cấp xói mòn tiểm năng lưu vục sông Irà Khúc

Bảng 3.6 Phân cấp xói môn lưu vực sống Trả Khúc,

Bảng 4.1 Hiển động xôi mởn 1989-1997

Bảng 4.2 Biến động xới mòn 1997-2001

Bang 4.3 Diễn động lớp phú thực vật và biên động xói mòn năm 1989-1997 136 Bảng 4.4 Biến động lớp phủ thực vật và biến động xoi mon nim 1997-2001 137

Bang 4.5 Phân cấp xói mòn và xói mòn tiêm năng, - - 148

Bảng 4.6 Tính toản mức độ ưu tiên cho các vị trị qui hoạch ¬

Bảng 4.7 Diện tích các biện pháp qui hoạch lưu vực sông Trả Khúc 154

Hình 2.1 Phản xạ phô của đất, nước và thực vật ¬" -

Hình 2.2 Các Phương pháp đánh giá biển động lớp phủ thực vật từ ảnh

Tinh 2.9 Phân xa phổ của các đổi tượng dưới phxel 60

động rừng lưu vực sông Trà Khúc theo độc ao

Hình 2.21 Biến đóng rừng lưu vực sông Trả Khúc theo độ dốc

Hình 2.22 Chuyên đối lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc giữa các thời

Hình 3.1 Sử dụng mô hình USIE trong tính loán xôi môn bằng GTS 96

Hình 3.2 Các bước tính toán bản đề hệ só R

Hình 3.3 Bản đồ hệ số R lưu vực sông Trả Khúc

Hình 3.4 Các bước thành lập bản dỗ hệ số

Hinh 3.5 Ban 4é hé sô K hm vực sông Trả Khủe

Hình 3.6 Các bước tính toán bán để hệ số LS ¬- TH ghe

Hình 3.7 Bản đồ hệ số T.S lưu vực sông Trả Khí

Hình 3.8 Bản đỏ hệ số C Tưu vực sông Trả Khúc năm 2001

Hình 3.9 Bàn đồ xói mòn tiểm năng lưu vực sông Trả Khúc

Hình 3.10 Bản đồ xói mòn lưu vực sông Trả Khúc năm 2001

Hình 3.11 Bán đỗ phân cấp xói mẻn lưu vực sông Trả Khúc,

Hinh 3.12 Diện tích xói mòn v: an tiém na

Hinh 44 Bản đồ biến động xói mòn lưu vực sông Trả Khúc nam 1997 2001

Hình 4.5 So sảnh biến động xói mòn hai thời kỳ 1989-1997 ¬

Hình 4.12 Oui hoạch — công cu giúp sit dung hop lý tài nguyên đất 144 Hình 4.13 Phân tích môi quan hệ lớp phú thực vật-xói mỏn để đưa ra cóc thong

Hình 4.14 Các bước tính toán khu vực tác động, 149 Hình 4.15 Các bước tính toán khu vực ưu liên 150 Hình 4.16 Các bước tính toán biện pháp tác động, 151 Binh 4.17 Ban đỏ qui hoạch giảm thiểu xói mòn km vực sóng Trả Khúe 152

Hình 4.18 Bản đỏ qui hoạch giảm thiếu xói mòn huyện Sơn Tây 153

MỤC LỤC

Tính cắp bách của vẫn để n0 x0 1211012100 cceecee

Mục tiên nghiên cứu -

“Nhiệm vụ nghiên cửu

Quan điểm vả phương pháp nghiên cứu

Các giả thiết nghiên cứu (luận điểm bảo vệ)

` nghĩa khoa học và thực tiễn ng errerreree

Cơ số tài liệu thực hiện luận án

0 Khối lượng vả cấu trúc luận án vvvvvsvvvvvzrrtrrrrrree

TÌNH HÌNH NGHIỀN CỨU XÓI MÔN VÀ DÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ

THUC VAT G VIRT NAM VÀ TRÊN THẺ GIỚI

1.1 Tổng quan về nghiên cửu xói mỏn so

1.1.1 Van d8 xoi mon

1.1.3 Mé hinh va mé hinh héa x6i mén

3 Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn

1.1.4 Vấn đẻ sử dụng hợp lý tài nguyên dit va các biện pháp hạn chế

xỗi môn

1.2 Dánh giá biến động lớp phủ thực vật bằng ảnh vệ tỉnh

1.1 Ảnh về tĩnh và các thông tin phân ảnh vẻ hiện trang lớp phủ

1.2.2 Nghiên cứu lập bản để hiện trạng lớp phủ từ ảnh vệ tỉnh

1.2.3 Nghiên cứu theo đối biển động lớp phú thực vật tử ánh vệ tỉnh

13 Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Trà Khúc

Chương 2

ÁP DỤNG TIẾP CẬN ĐA QUY MÔ TRONG XỬ I.Ý SỐ ẢNH

VIEN THAM BA THEO DOI BIEN DONG LOP PHU THUC VAT LUU VUC

SONG TRA KHUC

2.1 Thông tim trên ảnh viễn thám va tiếp cận da quy xô trong cluốt xuất

thong tin

31.1 Thông tin trên ảnh viễn thar

2.1.2 Chiết xuất thâng tin bằng tiếp cận đa quy mô

2.2 Cáo phương pháp đành giá biến động

3.3 Hệ thông phân loại lớp phủ thực vật hạn vực sông Trả Khắc 2

3.4 Thành lập bán đỏ hiện trạng lớp phú thực vật lưu vực sóng Trả Khủe

10

4.1, Nan chinh hinh hoc

4.2 Hiệu chỉnh ãnh hưởng của địa Tỉnh đến bức xạ

.3 Phân loại có kiểm định:

4 Tinh chỉ số thực vật

.5, Phân loại đưới pixel

2.4.6 Ket hap théng tin

3.4.7 Dân độ hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khủe

2.5.Theo dai biến động lớp phủ thực vật lưu vực sóng Trả Khúc

2.5.1, Định chuẩn tương đối -

3 Thành lập bán đồ khu vực biến động „

3 Biến động lớp phủ thực vật hm vực sông Trả Khúc

Phản tỉch các đặc trưng biến động lớp phú thực vật lưu vực sông,

ä Khúc

„1 Biến động theo thời gian

Biển dông theo không gián

2.6.3, Can inte (pattern) bién dang

3.7 Hạn chế của việc sứ dụng ảnh viễn thâm trong đánh giá biển động lớp phú

MO HIN HÓA XÓI MÒN T.ƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC BẰNG HE THONG

3.1 Phương pháp mê hình trong đành giả xói mòn đất #7 3.2 Cáo mỏ hình đánh giá lượng đất mất đo xói môn - 88

3.4.6 Liên đồ xói mòn tiêm năng lưu vực sóng 'Trả Khủe m

3.5 Một số ưu điểm của phương pháp mô hình hoá xói màn bảngh hệ £ thông

thông tin dia ly so với phương pháp truyền thống 120

Chương 4

ANILIIVONG BIEN DONG LOP PITY THUC VAT

TỚI XÓI MÔN: VẢ SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN ĐẮT LUU VUC SONG

421 Xói món và vẫn đã sử dụng hợp Is tải nguyên đất

42.2 Sử dụng quan hệ giữa lớp phủ thực vật và xói mòn trong quỉ Hoạch 145 4.3 Một số nhận xét về bản đồ qui hoạch giảm thiểu xói mên lưu vực sông,

Trà Khúc SH HH HH HH HH HH Home re - 154

-4/009/90294:)080xe: PT 157 DANII MUC CAC CONG TRINIL DA CONG LO

TÀI LIỆU THAM KHẢO " ÔỎ

Phụ lục 1 Điểm khống chế và sai số rắn chỉnh hình học - 172 Phụ lục 2a Báo cáo phân loại có kiểm định cổa số khảo sát 178

Phụ lục 2b Phân loại dưới pxel eeeeeeeiriiiiiraeaeeoerie T77

Thụ lục 3 Thư viện của một số end-member (theo John Hopkins University va

Phụ lục 1 Bảng ma trận biến động lớp phủ thục vật lưu vục sông Trà Khúc IE8

Thụ lục 5 Giới thiệu một số phân mềm tính toán xói mon - .19]

Phụ lục 6 Thong tin thực dia va kidm tra độ chính xác bản đỗ hiện trang lớp phit

MỞ ĐẦU

1 Tỉnh cần bách của vẫn đề

Xôi mòn dã từ lầu dược coi là nguyên nhân gây thoái hỏa tải nguyên dất

nghiêm trong Van đề báo vệ đất và xói mỏn đã được đề cập đến trong các công, trình của các tác giả Hy Lạp và T.a Mã có đại Trong nhiều trường hợp, các riển vẫn mình đã mất dị do đất đại bị khai thác cạn kiệt [31] Vi vậy, củng với thoái hoá dat, xói mỏn tổn tại như một vẫn để trong suốt quá trình phát triển của toàn nhân loại

Có thể nói rằng xói mòn đất được cơi là nguyễn nhân hàng đầu gây thoái hóa tải nguyên đất ở vùng miễn nủi Kguyên nhân của xới mòn đất só nhiều, nhưng, có thể

tựu trưng lại thành hai nguyễn nhân cơ bản là tự nhiên vả hoạt động của con người Nguyên nhân cơn người, theo nhiêu nhà nghiên cửu thể hiện ở sự quân lý (đấu kém

và dường như đó là một cải giá phải trả cho sự phát triển kinh tế,

pháp đua ra, được phân tích là khả thí nhất, là các biên pháp can thiệp vào lớp phủ

ã hội Các giải

(hue vật nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn Irong việc chống xói mòn [41 | Xôi môn

có nguồn gốc tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên va chỉ là thứ yếu néu so với xới môn đo nguyên nhân con người Trong các nguyên nhân do con

Tgười, việc phá hoại thảm (lớp phủ) thực vật, tam áo cho chấn cho đất khỏi bị xói

„nón lả nguyễn nhân trực tiếp khiến cho xoi mon gia ting tai ving mién mii

Để có thể giảm thiểu xói màn ở khu vực miền núi, hai vẫn để cân được sơng

song nghiên cứu: bản thân quá trình xói mòn, nguyễn nhân và các yêu tỏ ảnh hưởng

dén né va van để sử dụng hợp lý tài nguyên bới hai van dé nay có mỗi liên quan hitu ce Cáo nghiên cứu về quả trình xói mòn đã được nhiều tác giả tổng kết và đều

có kết luận chung là lớp phú thực vật chỉnh là nơi con người có thể tác động dé giảm thiểu xói mòn Sử đụng hợp lý tài nguyên vốn là mệt bài toán tổng hợp, yêu

nhiêu mặt khác nhau: điều kiện tự nhiên, xã hội, kinh

tế bởi sử dụng hợp lý chính là biện pháp lảm câu bằng giữa nhụ cầu phát triển kinh:

câu thông tin và hiểu biết

tế với bảo vệ môi trường trong béi cảnh xã hội cụ thẻ Vì thẻ, mọi nghiên cứu theo hướng này cần gắn với mội khu vực có những đặc trưng địa lý và xã hội cụ thé, hay

nói rõ hơn, là một lưu vực cu thể Các nhân tỏ ảnh hưởng dến xói mòn déu quan hé với nhau trong không gian, và ở một tý lệ thích hợp, lưa vục có thể được cơi là một

đơn vị không gian trong nghiên cứu xói mòn, đặc biệt là khi các nghiên cứu phục vụ

công tác qui hoạch Hạn chế trong việc giải bài toán này hiện nay, theo một sẽ tác giả [56,35], là việc thiểu thông tin cân thiết để tiến hành qui hoạch Vì thế việc tiến hành các nghiên cứu nhằm trả lời các câu hỏi liên quan đến quá trình xói mòn và xnổi quan hệ của nó với lớp phú thực vật lá rất bức thiết

Tam vực sông Trà Khúc là nơi có xói mòn tương đổi mạnh Theo sẻ liện của

tần đồ Adlats Việt Nam (Bộ Khoa lọc Công nghệ và Môi trường — 1996), bau hết

diện tích hưu vực sông Trà Khúe có mức dộ xói mòn rửa trồi bé mặt là từ 200 đến

300 T/năm Lu vực sông Trà Khúc cũng là nơi có lớp phú thực vật thay đối mạnh trong thời gian những năm 90 đến nay, là một trong những điểm nông về muất rừng,

hệ của chúng Trong các phương pháp nghiên cứu, các phương pháp viễn tham va

GIS là những phương pháp hiện đại, là những công cụ mạnh có khả năng giúp giải quyết những vấn để ở tâm vĩ mô (về không gian) trong thời gian ngắn Dể theo đối

lớp phủ thực vật, nghĩa 14 đánh giá không chí các biển động về mặt điện tich ma ca

vẻ không, gian diễn ra các biến dong nảy, việc tận dụng công nghệ viễn thám và G3

là điểu đã được nhiều tác giả đề cập [3,5,25] Tuy nhiên việc áp đụng chủng vào những hoàn cảnh cụ thế cũng rât cần được nghiên cứu để tìm ra những cách tiếp cận

hợp lý cũng như đánh giá khả răng cũa chúng một cách ding din

Với cáo lý do nêu trên, việc áp dụng phương pháp viễn thám và G18 trong nghiên cứu biến động lớp phũ thực vật và ảnh hưởng của nỗ tới qua tri xói môn,

góp phan sit dung hop ly, bảo về tài nguyễn dắt lưu vực sóng Trả Khúc là rất cấp

thiết.

2 Mục tiên nghiên cửu

Nghiên cửu này nhằm các mục tiêu sau đây:

« Nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh số với tiếp cận da qui mô (nhằm chiết xuất

thông tin thu nhận được từ ảnh viễn thám ở nhiều mức độ, đa dạng hóa thông tin giúp cho việu khơi thác ảnh viễn thám triệt để hơn, chính xác hơn) trong thành

lập bản dỗ lớp phú thực vật lưu vực sông Trà Khúc và đánh giá biến động lớp phú thực vật bằng tư liêu ảnh vệ tinh độ phân giải cao

+ Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa quá trình xói mòn và tính toán các thông

tin định lượng trên lưu vực sông Trả Khúc bằng công cụ phân tích không gian

của GI8

« Đánh giả ảnh hưởng oda biển dộng lớp phủ thục vật tới quả trình xói môn hat

vực sông 'Irả Khúc bằng công cụ phản tích không gian trên G18 theo hướng tiếp

cận quan hệ giữa biến động lớp phũ thực vật và quả tình xôi môn ở ty lệ lưu vực

và sử dụng mỗi quan hệ đó dễ lượng hóa và không gian hóa các thông tin phuc

yụ cho việc qui hoạch sứ dựng đất chống xói mỏn

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Dé có thể giải quyết các mục tiểu trên, nghiền cửu nảy có những nhiệm vụ sau:

Gt xual hông lim từ

wih

Tổng quan vẫn liệu về nguyên lắc, các phương pháp ch

vệ tỉnh, theo dõi lớp phú thực vật từ ảnh về tỉnh, mé hinh boa xôi mòn vả tiếp cận

sinh thái trong qui hoạch

« Sử dụng tiếp cận đa qui mô trong xử lý ảnh số thành lập bản đồ hiện trạng lớp phú thực vật lưu vực sêng Trà Khúc từ ảnh vệ tỉnh đa phố

« Thanh lap ban dé bién động lớp phủ thực vật lưu vục sông Trà Khúc bằng phương pháp xử lý ảnh số, đánh giá, phân tích biến động lớp phủ thực vật theo

không gian và thời gian

Thanh lập bản dỗ xới môn và xới môn tiểm nắng lưu vực sông Trà Khúc bằng,

GIS.

ø Phân tích sự ảnh hưởng của biển động lớp phủ thực vật tới quả trinh xói mòn,

dim 1a cae biện pháp sử dụng đất hợp lý nhằm giảm thiểu xói môn dựa tiên quan

hệ giữa lớp phú thực vật va xéi mon,

4 Giới hạn phạm vi nghiền cứu

Nghiên gứa này được giới hạn trong phạm vì sau đây:

Và không gian nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là lưu vực sông Trả Khúc!

Nghĩa lả, qui mô nghiên cứu trong luận ản nảy chỉ la dẻ phục vụ nghiền cứu ở

câp độ lưu vực

Vẻ dối tượng nghiên cửu Đổi tượng nghiên cửu chủ yêu của luận án là biển động lớp phú thực vật (tập trưng vào các số liêu biên đông thấy được mà không,

đi vào giải thích nguyễn nhậu các biến động đó) bằng ảnh vệ Imh, cụ thể là ảnh

vệ tỉnh Landsat TM và HIM Nghiên cứu về xói mòn trong, phạm vi lưu vực sông, Trả Khúc được đề cập nhằm lãm rõ ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật lới xỏi mòn trên cơ sở áp dụng phương pháp mỏ hình hóa vào nghiên cứu điểu kiện

xỏi món trong lưu vực

Vẻ phương pháp nghiên cửu: Luận án sử dụng các phương pháp viên thám và phân tích khỏng gian của hệ thông thông tin địa lý (GI5) Các kết quả thu nhân

được trong luận án qua quá trình phân tích ảnh số và phân tích không giam tiên

máy tỉnh cân có được những kiểm chime thực dịa đảng tin cậy trước khú sử dụng, vào một mục đích cụ thể nào đó

5 Quan diễm và phương pháp nghiên cứu

Quan điểm nghiên cứu

Dé gidi quyết các mục tiều cụ thẻ trên, nghiên cứu này được tiền hành đựa trên quan

điểm nghiên cứu chủ đạo là quan diễm hệ thống (xem bình 1) trong đỏ coi hiện trạng sử dụng đất, lớp phú thực vật và tải nguyên đất lá những hợp phần tương tác

với nhau Hoạt động sử dụng dat của con người tác động tới su bên vững của tải

nguyên dất (cỏ thể bảo vệ và cũng có thể gây thoái hỏa) thông qua lớp phú thực vật

‘Do dia hinh lim vực sông Trả Khic ở địa phận tình Quảng Nam không có dứt liện chỉ tiết và nhẫn nảy có

diện tích nhỏ (chỉ chiếm 4% tống diện Ieh lưu vục) ¡iên lưu vực sông 'Trủ Khúc trơng luận án không bao gồm

phân này

Qui hoach six dung dat hop li chinh 1a céng cu dé bao vé tai nguyén dit va eo thé cd nhiều cách tiếp cận vẫn đề qui hoạch sử dụng đất Tiếp cận vấn để qui hoạch thông,

qua mồ hình xói mên, một trong những quá trình gây ra thoái hóa tài nguyên đất

vùng miễn nủi, là một trong những cách tiếp cặn Khi dó xói mòn có thể dược coi lả

xnột hệ thông có các hợp phan quan hệ chặt chẽ với nhau và điều quan trọng lả quan

hệ của các hop phân nay có thế được biếu diễn một cách định hrợng Các hop phan tham gia vào hệ thống xói món có thể được không gian hỏa, nghĩa là biểu diễn bằng

đữ liệu không gian Có thế tác động vào các hợp phần của hệ thống đề làm thay đổi

quá trình xởi mon Luan an chon hop phan lop phủ thục val lam đối Lượng để

nghiên cứu và tác động, Do đỏ, nghiên cửu xói món bằng phương phap mé hinh héa

là một câng cụ hữu dụng giúp đề ra các biện pháp giảm thiểu xói mòn trên qui mô

Hình 1 Qui hoạch và vẫn để sử dụng hợp lí tài nguyên đất tiếp cân qua quá trình xói mòn

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp viễn thám được sử dụng trong theo đi đánh giá biên động,

lớp phủ thực vật khu vưc nghiên cửu GI8 dược sử dụng dẻ mô hình hỏa quả trình

xói món và phân tích biến động lớp phú thực vật cũng như ánh hướng của nó tới

quá lrình xói mòn (hình 2),

i Léppha — Biến động Ảnh hưởng Biễn động Xói |

¡ thực vật — y lớp pháihựo — ylớp phủ thực vật tôi xôi men i

êu viễn thảm mang thông tín phong phú về hiện trạng lớp phủ thục vật

và có nhiều cách tiếp cận khác nhau để chiết xuất các thông tin vẻ hiện trạng lớp phủ thực vật tù ảnh viễn thám Quá trình chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám thực

chất là một quá trinh chuyến đổi các thông tin ảnh thành các thông tin có nghĩa với

người sử dụng, Nhằm tận dụng triệt đề thông tin ma ảnh viễn thám có thể cung cấp được, việc chiết xuất thông tin được tiếp cận theo cả hai hướng mà thông tin viễn thám có thể cụng cấp : không gian và thời gian Tiếp cận theo không gian cho phép chiết xuất thông tin từ ảnh ở nhiều qui mô (cấp độ) : pixel (bằng phương pháp phân

loại, phương pháp tỉnh toán chỉ số thực vậÐ vả đưới pixel (bằng phương pháp phân

loại đưới pxel Tiếp cậu theo thời gian để đánh giá biển động lớp phủ thực vat Lit

cáo ảnh viên thám,

GIS, voi kha năng phân tích không gian, được sử dụng đề mô hinh hôa quá

trình xói môn lưu vực sông Trà Khúc dựa trên phương trinh USLE (Universal Soil

Loss Equation) Cac ban 46 thanh phan cua phương trình L/SL.E được tỉnh toán hoặc

xây dựng trên toàn bộ lau vực và sau đỏ, bin dé xoi mon tiêm năng và bản đồ xói

xỏn (lượng đất mất trung bình hàng năm) dược tỉnh toán Ngoai ra, GIS con dugc

sử dụng để phân tích biển động lớp phú thực vật nhờ việc chồng xép bản đỗ hiện

trang lớp phủ thực vật của các đate khảo nhau Ảnh hưởng của biên động láp phủ

thực vật tới quá trình xỏi mòn lưu vực sông, Trả Khúc cũng như bán dỗ qui hoạch giảm thiểu xởi mòn cũng được phân tích, tính toán trên GI5 nhờ vào chức năng mô

tình hóa

ố Các giả thiết nghiên cứu (luận điểm báo vệ)

Ấp dụng tiếp côn đa quy mô dễ chiết xuất thông tin trong xử lý ảnh số ảnh viễn thám cho phép theo dõi biến động lớp phủ thục vật tại lưu vực sông Trả Khúc

* Viée phân tich quan hệ giữa biển động lớp phú thực vật và xói mòn lưu vực sông,

Trà Khúc bằng các phương pháp mô phỏng vả phân tích trên hệ thống thông tin

địa

„ cho phép đua ra thông tín định lượng phục vụ qui hoạch Khéo hướng giảm thiểu xôi môn

7 Những điễm mới của luận án

® Áp dụng một hướng tiếp cận mới váo điều kiện cụ thể cúa lưu vực sống Trả

Khúc trong việc chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám - tiếp cận đa qui mô

Hưởng tiếp cận mới này cho phép thu nhận thông tì từ ánh chỉ tiết hơn với các

mức độ tin cậy khác nhau

œ Áp dụng các giải pháp kỹ thuật trong phân loại ảnh só dưới pixel cũng như một

số biện pháp xứ lý ảnh số khác như nắn chinh địa hình, định chuẩn tương đổi

+ Tẻ xuất nguyên tác thành lập bảng phân loại lớp phủ thục vật áp đựng cho phân loại ảnh viễn thám của lưu vực sông Trà Khúc

+ Dưa ra đảnh giá ảnh hưởng của lớp phủ thực vật tới xói mòn trên khía cạnh biến động theo không gim và thời gian và

ñ dụng thông tin này trong qui hoach bảo

vệ tải nguyên đất theo hướng giám thiểu xỏi món tại hưu vực sông Trà Khúc

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học:

* Co 36 khoa hoc và công nghệ cho tiếp cận thông tia da quy mô trong phân

tích ảnh vệ tỉnh đa phỏ độ phan giải cao trong nghiên cứu biên động lớp phủ

Uwe val, gop phan khẳng định ưu thể của viễn thám trong lĩnh vực trấy

«_ Cơ sở khoa học và công nghệ nghiên cứu mô hình hoá xói mòn và phân tích

không gian ảnh hướng biến déng lop phii the vat tei xoi mon trén GIS cing như sử dụng quan hệ giữa biến động lớp phủ thực vật và xói mòn phục vụ qui hoạch theo hướng giảm thiếu xỏi mỏn

`Ý nghĩa thực tiễn

« Hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trả Khúc năm 1989, 1997, 2001,

đánh giá biến động lớp phú thực vật lưu vực sông Trà Khúc qua các năm kế trên, góp phần cho công tác điều tra tải nguyễn của hưu vực

® Dánhgiá xói mòn và xói mòn tiêm năng lưu vục sông, Trà Khúc theo phương,

trình USTLE, góp phần cùng cấp thông lăn về điều kiện tr nhiên của lưu vực

ø _ Góp phân định hướng và định lượng qui hoạch hìu vực sông Trà Khúc theo

tướng giảm thiểu xói mén

9 Cơ sở tải liệu thực hiện luận án

Để thực hiện được nghiên cứu này, các tài liệu sau đây đã được sử đụng,

Anh vé tinh Landsat 1M va HTM như băng 1 dưới dãy

Bang 1 Anh vé tinh sir dung trong luận án

én dia hinh, ngoài cung câp các thông lăn địa hình và một số thông,

tin cơ bản khác như mạng, lưởi thủy van, s1ao thông, cha giới hành chính còn được

sử dịng để xây đựng mô hình sỏ độ cao cho khu vực nghiên cứu Bản đồ địa hình tỷ

lệ 1:50.000 được số hóa và chuyển đổi vẻ hệ Lọa độ VN 2000

Ban dé chuyén dé

ấn đỗ chuyên dé cưng cấp các thông tin chuyên đả, thuộc nhiều lĩnh vục

khác nhau Các thông tin này cân thiết cho việc mô hình hỏa xói mỏn bằng GIS

Các loại bán dỗ chuyên dé da dược sử dụng, dược liệt kẽ trong bảng 2

Thông tin tage dia

Thông tin thực địa được sử dụng trong phản tích ảnh viễn thám Một đợt

Thục địa khu vực nghiên cứn đã được nghiên cứu sinh tiến hành vảo năm 2000

mihi thu thập các thông tín mẫu cho việc xử lý ảnh viễn thám cũng như sử dụng

lam các thông tin kiểm chứng sau phân loại

10 Khối lượng và câu trúc luận án

Không kể phần danh mục, phụ lục và tải Hiệu tham khảo, luậu án được trình

bay trong 159 trang khổ A4 với 59 hình vẽ, 23 bảng biểu và được trình bày như

sau

s« Mở đầu

« Chương 1: Tinh hinh nghiên cửu xói mòn và đánh giá biến động lớp phú

thực vật ở Việt Nam và trên Thê giới

«Chương 2: Áp dụng tiến cận đa quy mê trong xử lý số ảnh viễn thám để theo

dõi biển động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trả Khúc

« Chương 3: Mê hình hoá xói mòn lưu vực sông Trà Khúc bảng hệ thẳng thông tin dia ly

«© Chuong 4: Ảnh hưởng biến động lớp phi tue vat 161 xoi mon va sir dung hợp lý tài nguyên dất lưu vực sóng Trả Khúc

© Ket luan va kién nghi

Chuong 1 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU XÓI MÒN VÀ ĐÁNH GIÁ BIEN DONG

LOP PHU THUC VAT Ở VIỆT NAM VẢ TRÊN THẺ GIỚI

Tổng hợp các nghiên cứu cỏ tính chất lý thuyết liên quan đến vẫn để xói mòn

vả theo đối biến động lớp phỏ thục vật bằng phương pháp viễn thám dược trình bay

trong các chương mục cỏ liên quan cúa luận án được xem là cơ sở clo đụn hướng,

các nghiên cứu của luận án Trong chương nảy, nghiên cứu sinh chủ yêu tập trưng

vào tình bình cfng như các xu hướng nghiên cứu mới nhải Những nghiên cứu mới

có nội dung rat phong phú, nhiều khi chí phần ảnh một vài khia cạnh liên quan đến vận để nghiên cửa được đẻ cập trong luận án hoặc có thể thiên vẻ khía cạnh kỹ

Có thế nói rằng eon người đã quan tâm đến hiện tượng xói món từ rật sớm, từ

thời Hy Lạp và La Mã có dại dã có những tác giá dễ cập dến xỏi món củng với việc bảo vệ đất Quá trình xới mòn hiện đại được gắn liên với các hoạt động nông

nghiệp Một vài tác giả đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt có thể là nguyên

nhân khiển các nên vẫn mình quả khứ mất đi |31 | Vì vậy, cùng với thoái hoá dãi,

xi mon tén tai như một vẫn đẻ trang suết quá trình phát triển của toàn nhân loại

thí

Từ năm 1877 đến 1895 Các chuyên gia vé dal người Đúc đã liên hành

nghiềm sớm nhất về xói mòn dất Sau dó, vào năm 1917, các giáo sư Mỹ đã xây

đụng những bổn chữa đâu tiên dé nghiên cứu anh hưởng của đòng chãy tới xói mòn

đất, sườn và cây trang Theo ede phan lich lý hoá cũng như sự khác biệt của dứ liệu

thu thập từ các õ thi nghiệm, Middleton HLL va eac déng nghiệp (1930, 1932)

nghiên ctu tính kháng xói của đất dựa trên tính bền vững cấu trúc và tinh thâm

từ năm 1940 Tu két qua do, Browing (1947) đã tạo nên hệ thống quan hệ với việc

giới thiệu hoàn chính hệ số kháng xói của đất [6+]

'Về nguyên nhân xói mòn, hầu hét các nhà nghiên cứu đều thống nhật rằng có

hai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tượng thoái hoá dất dang diễn ra mạnh mẽ trên qui mô toàn câu hiện nay: tự nhiên và con người Nguyên nhân con người, theo hiển nhà nghiên cứu thế hiên ở sự quản lý đât kém và đường như đó là một cải giá phải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội Các giải pháp đưa ra, được phân tích là

+hã thi nhật, là các biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt được hiệu

quả tốt hơn ương việc chống xói mòn [41] Xói mỏn lự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên vả chỉ là thử yêu nếu so với xói mòn đo nguyên nhân con

người Tuy vậy, việc phân định nguyên nhân xỏi mòn không phải lúc nào cũng để

ding và cũng không cân thiết, nên trong việc lập bản đỗ xới mòn, nhiều khi người ta không phản biệt hai nguyên nhân nay [31] G Viet Nam, xói món do nước (hay do mưa) là nguyên nhân chính gây xói mòn vả xỏi mòn có thể được coi là quá trình thoái hoá đất cơ học quan trọng nhất ở các vùng miễn núi |54]

G Viet Nam trước đây, một số tảo giá đã nghiên cửu xói mòn đất ở Đông bắc,

Tây bắc bằng các phương pháp đơn giãn và true quan nhu dang coc, ding day doi

hoặc mỏ tả, dánh gia dinh tinh quá trình xói mòn trong 4 năm (1861-1964), Sau đó,

do chiến tranh (1965-1976), vẫn để xói mòn ít được quan tâm nghiên cứu Những,

công trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng chú ý lá của các tác giả

Nguyễn Qui Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), [én Gia Huyén (1963,

1964), Bui Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967) Trong những năm 1977,

Nguyễn Quang Mỹ da có những tổng kết đáng chú ý Tác giả cho rằng hiện tượng, xói món trên lãnh thổ Việt Nam là khả nghiêm trong do ảnh hưởng cúa điều kiện tự

hiền và canh tác Các kết hiận đảng chủ ý nhất vẻ ảnh hưởng của địa hình tới quá trình xới mỏn có thê được tòm tắt như sau

&- Độ đốo tăng 2 lần, xôi mòn tầng lừ 2 đến 4 lần

« Chiêu đài sườn tăng 2 lân xói mẻn tăng 2 đến 7,5 lần

e Hướng Đông, Đông nam, Tây nam, Tây, do năng lượng mat trời chiếu nhiều,

trint phong hod khiến vật chất bị võ làm cho

nhiệt độ tăng cao dân tới quả

bởi lập lòng hỏ Hoà Bình với con lượng xói mòn được đề cập cho toàn luu vục là từ

20000 dén 40000 tắn/kmỂ năm Nghiên cứu sự liên quan giữa xôi môn va tram tích

trên lưu vực sông đã dẫn tới những kết luận dáng chú ý Dựa trên số liều quan sát

của xói mòn và lượng trầm tích thu được trên một lưu vực sông, Zhou Jinxing va đồng nghiệp đã két luận được rằng với thời gia đài, lượng xôi miỏn và Irắm tích đạt

tới cân bằng, Với thời gian ngắn, chúng khỏng thể hiện sự cân bằng nảy má thông, qua một loạt yêu tế về địa hình và dong chây, xói mòn ảnh hưởng tới lượng trâm

tích trên toàn Wm vue [95]

Không nhằm nghiên cửu xòi mòn tại từng điểm, Lại Vĩnh Câm [54] sử dựng

phương trình mắt đất tống quát (USLE) dé danh giá tiểm năng và mức độ xói mòn

hiện tại của từng lưu vực (4 lưu vực lớn ở miễn Đắc Việt Nam) Kết quả nghiên cứu

về xôi mòn tại các lưu vực được tích hợp với phân tích lưu vục nhằm chí ra các khu

vực xói môn nguy hiếm và làm cơ sở cho để xuất các biện pháp phòng tránh hữu

hiệu nhằm mục tiêu phát triển bên vững [S4]

Trong thời gian gân đây, khoảng từ những năm 90, với sự phát triển mạnh mẽ

của hệ thông tin địa lý, một số nhả nghiên cứu Việt Nam cũng đã thử giải quyết bải

toan x61 mén bing cách mô hình hoá, sử dụng sức mạnh tính toán của công nghé tin

học Phương trình mất đất tổng quát (USLL) cua Wischmeier va Smith duge sit

đụng rộng rãi trong cáo mô hình do tính mainh bạch và dé ap dung của nó Điển hình

chơ các nghiên cứu loại này là cũa Trân Minh Ý, Lại Vinh Cẩm, Nguyễn Tử Dân

[23,24,27,28,54]

Gan đây nhật, trong để tài nghiên cứu cơ bản 74 06 O1, các tác giả đã ứng

dụng phương trình mất đất tổng quát URLE để tình toán xói mòn Điểm đặc biệt

đáng nói là các thông tin về lớp phủ thực vật, và qua đó “thông số lớp phủ thực vật”

đã được thu rhận qua tụ liệu viễn thám đa phố UoSAT-12 [27]

Ảnh hưởng của xỏi mòn đến môi trường đã được tông kết bởi nhiều tác giả

+khác nhau [S9,95,98]và đây cũng là một trong những hướng nghiên cứu xói mòn

quan trọng Nhiều tác giả cho rằng thay đối của kiểu sử dụng đất là nguyên nhân chỉnh cúa xỏi mon dat va 6 nhiém dong chảy mặt Xói mòn và ô nhiễm dòng chay mặt là đặc biệt nghiêm trọng với đất nông nghiệp đo bón phân Xói man và ô nhiễm đồng chây tran là nguyên nhân dẫn tới ô nhiễm nước, vì vậy kế hoạch sử dụng dất trong thung lũng là rất quan trọng [57,59]

Quan tâm đến hạn chế xói mòn, các táo giả thông nhật rằng lớp phủ thực vật

là yếu tô chính làm giảm sự xôi mòn đất và 6 nhiém dong tan, ding vé mat vat ly của lớp phú, nghĩa lá độ phủ của nỏ Kiểu của lớp phủ ánh hướng trực tiếp tới xói

mn, vi vậy, bảo vệ lớp phủ thực vật là rất quan trạng [34,39,87]

1.1.2 Mô hình và mô hình hóa xôi mòn

Ngay từ những này đầu, các nghiên cứu xởi món đã có hướng tập trưng vào

việc mô hình hỏa quá trình phức tạp này Việc mô hình hóa xói môn được dựa trên hai kiểu chính là muô hình kinh ngiiệm với các qui luật được rút ra từ những quan

sát chỉ tiết và lâu đài và mô hình nhân thúc sủ dựng các biểu biết về vật lý đề mô

phỏng quả trình xói mờn như một lảm số toán học Có thể kế ra đây ruột số mô hình kinh nghiệm như Musgrave (1947), Renfro (1975) và nói tiếng nhất là mô hình

'U§LE (Universal Soil Loss Bquation) do Wischmsier và Smith phát triển [9.10,63] Tiên nay, nhiêu phiên bản của mô hình này đang được sử dụng lại nhiều nơi trên

13

Thế giới với các thông số được thay đổi cho phù hợp với diều kiện địa phương Các

“mô hình nhận thủe” [10] thường được sứ dựng có thể kế ra là mô hình GAMIS,

mô hình WEPP [10,17]

Hiện nay, các mỏ hình xói mòn dược phát triển ngày cang phong phi dé pla hợp với tình hình từng địa phương cụ thé Diéu này cho thấy tích chất phức tạp cũng như đa đạng của quá winh xói món Chỉ trong một trang web vẻ các mô hình xói mỏn, người đọc cỏ thể thu thấy 20 mô hình chỉnh riêng với quá trình xói món

đo nước (ttp:/soilerosion net/đoo/models menu.html) Lưu ý rằng đây mới chỉ là liệt kế các mô hình đã được tin học hóa

Với sự ra dời và phát triển của công nghệ thông tin, các nghiên cửu xỏi mòn

đã mang điện mạo mới — đó là việc áp đụng sức mạnh phản tích của công nghệ thông tín vào mô phông và mỏ lủnh hóa xói môn Ngoài việc sử dụng GI8 để giải

4], nhiều chương trình tính xói mòn đã dược thiết

quyết bải toán xỏi mòn [4, 2

lập riêng biệt thậm chỉ nhiễu chương trinh còn được “đóng gói” (vi đụ như SBAGIS, RUSLE2, ) hay đưa lên mạng internet

tuyển [47,48,49]

có Thể tỉnh toan xo1 mon Trực

Phu lục 6 có điểm qua một số phần mêm tính toan xói mèn cũng như các mô

hình mà những phản mềm nảy sử đụng, Hầu hết chúng có thể dược download từ

internet

1.1.3 Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mỏn

Hiện nay, xói mỏn được nghiên cửu mở rộng hơn với nhiều loại hình và tính chất khác nhau Dan đầu, khi nói đến xói mòn đo nước, hậu hết các công trình chỉ

để cập đến xói mẻn do rữa trôi bê mat (runoff) [16] Cac khai niém như xói mỏn bể

mặt (sheol erosion); xi mòn tạo xế rãnh nhỏ (1l crosiem); xói muôn Hên rãnh,

(interrill erosion); xói mòn xé ranh lon (gully erosion) da duge dé cap tới ngảy cảng,

Trhiều trong các công trình nghiền cứu hiện đại

Xu hưởng phổ biển hiện may trong nghiên cứu xói mỏn trên thể giới, thể hiện

qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tỏ chức tại Đắc Kinh năm 2002 là nghiên cứu xói

Trên theo hướng mô hình hóa điển tả động lực của quá trình xói mờn và nghiên øứu

14

xỏi mon kết hợp với các khoa học khác, chủ yêu đề tìm hiểu quá trình cũng như tác

động của xỏi mỏn lên môi trường nhằm cỏ được các biện pháp chống xói mòn khả thi Có thể hình dung các xu hướng này như hình 1.1

Bao ton tai nguyên

dat va nude — Các chinh sach va hanh

đông ở qui mô khu

Đánh giả, dự báo, theo đối xói

Hình 1.1 Các xu hướng nghiên cứu xói mòn hiện đại

Một điệu đáng chú ý là nhiều nhả khoa học [82] đã đồng ý rằng hâu hết các

nghiên cứu vẻ xói mòn hiện được tiên hành nhằm các mục tiêu sao cho không can

phải xem xét đền sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian vả thời gian Nhưng điều nay sẽ dân đến những sai biệt đảng kẻ Theo Valentin vả các đồng nghiệp, đề có thẻ

dự báo được ảnh hưởng của sự thay đổi toản cảu, chúng ta buộc phải tìm hiểu quá trình xỏi mỏn diễn ra ở các qui mô /hởi gian và không gian khác nhau, và điều này cũng hoàn toàn phủ hợp với kết luận của Drissa và nnk [82, 97]

©- Quả trình xói mỏn tương tác như thế nảo với các qua trình khác ở các qui mỏ thời gian và không gian khác nhau

© Các quá trình diễn ra ở tỷ lệ lớn thúc đây thế nảo (với tư cách là nguyên

nhân) tới quả trình xói mòn ở cấp độ tháp hon?

œ_ Và, đến lượt mình, các quá trình động ở tỷ lệ nhỏ hơn dân tới các điều kiện

ngưỡng mà quả trình xỏi mòn xảy ra ở cấp đô cao hơn và ngược lại?

Một cách tiếp cân thích hợp là cần thiết dẻ có thể hiểu và dự bảo anh hưởng

của thay đối toàn cầu tới xói mỏn đất [82, 35]

Ö Việt Nam, các nghiên cứu xói môn vẫn là sự tiến tục phát triển các hướng,

nghiên cửu truyền thông, trong đó phổ biến nhất lá sử dụng phương trinh mất dất téng quat USLE (Wishmeier va Smith nim 1978) dé đánh giá lượng đất mắt Các nghiên cửu nay tập trưng vào nhiều qui mô khác nhau (toàn quốc, hmu vực, tỉnh, khu vực) hoặc giải quyết các vẫn dé don Ié trong phuong trinh USLE (hệ sẽ RE, hệ số

) Mật số tác giả đã có tim tỏi sâu hơn về tác động của xói mòn đến mỗi trường,

cụ thể hơn là đến tài nguyên đất Trong để lài nghiên cứu cơ bản 73 51 01, các tác

giả đã chỉ ra tác dộng mỗi trường của từng loại hình xỏi món, theo đỏ xói mòn bé

mat làm cho đất thoái hoá (mất N, P, K ); xói mòn xẻ rãnh nhỏ làm mật đất, xói

mờn xổ rãnh lớn ngoài việc làm mài đất còn là nguyên nhân gây sạt lở, tol dat va

lũ quét, xói mòn trên nủi dã vôi là nguyên nhân của sụp đất Mọi loại hình xói món đều gây ra bởi lắp hồ chứa, dòng chảy, cửa sêng [16]

Một vải lác giả đã sử dụng phương trình RUSLE trong các nghiên cửu xói

mỏn của mình Pham 'Lhai Nam và nnk [67] đã 4p dụng phương trình này dé tinh

toán lượng đất mắt do xói mòn trên qui mô toàn cầu Các chỉ số C và P được cảng

‘bé trong nghiên cứu nảy cũng rất dáng chủ ý,

liên cạnh việc sử dựng mô hình mắt đất, một phương pháp khác cũng được sử dựng,

tiện quả đó là áp đụng phương pháp địa hoá đồng vi, cu thé la 137Cs đế đánh giá

tốc độ xói món (để tải 73 51 01) Lựa vào sự biến thiên hàm lượng 137Cs theo chiều sâu trên tùng đổi tượng nghiên cứu cụ thẻ, tốc độ xói mòn được tính theo các

công thức thực nghiệm với đơn vị là tha năm [16]

1.1.4 Vẫn để sử dụng hợp lý tài nguyên dất và các hiện pháp hạn chế xói mủn

Tài nguyên thiên nhiên được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau Trong

những phương thức tiếp cận hiện đại, định nghĩa về tài nguyên thiên nhiên 1ihư sau

uJ

Tai nguyên thiên nhiên là toan bộ những giá trị vật chất của thiên nhiên, cần

thiết chớ sự tôn tại và hoại động kinh lễ của xã hội lơm người nh: khoảng sản, đái

lá

dai, động thực vật v.v và cả các diễu kiện tự nhiên như: khí hậu, ảnh sáng không,

khi, nguồn nướcv.v Danh mục các loại tải nguyên thiên nhiên cũng thường xuyên

được mở rộng „ tùy thuộc vào những tiền bệ của xã hội, vào tỉnh độ khoa học-kỹ

thuật của con người Hiện nay, người ta phân các tải nguyên thiên nhiên ra 3 loại[11]

« Tai nguyên có thể phục hỏi được lả các loại tải nguyên thiên nhiên sau khi

khai thác, sử dựng hét, có thể tải tạo lại được sau một thời gian nhật định Ví

dụ: độ phú của đất đai, số lượng các loài động vậi, thực vật v.v Tuy nhiên

sự phục héi đó cũng có giới hạn nhất định Nếu việc khai thác, sử dụng vượt qua mite thi khong thể phục hải lại được Chính vì vậy mà lrên toàn thể giới hiện nay đã có nhiều loài động, thưc vật hoàn toản bị tuyệt chúng, nhiều vung đất đai trở thành hoang mạc v.v

« Tài nguyên khỏng phục hỏi lại được: các loại tài nguyên thiên nhiên mả quả trnnh hình thành của chúng quá đài, hoặc điều kiện hình thành của chứng khó lip lạ Ví dụ khoáng sân là những lãi nguyên đã được hình Hành trong

những khoảng thời gian dải hàng triệu năm, hoặc trong những diéu kiện địa

hình, khi hậu v.v hết sức đặc biệt

œ Tải nguyên vô tận: các loại tài nguyên thiên nhiên tôn tại trên bể mặt trái đất

với một lượng rất lớn, không bao giờ cạn như không khí, nước, ảnh sáng mặt

trời v.v Tuy nói là võ tận, nhưng các loại tải nguyên nảy cũng cỏ giới hạn

nhất định Nều như chất lượng của nó vi một lý do nảo đó thay đối (ví du

tước sông, nước biến bị ô nhiền) thí giá trị sử dụng sẽ không cửu nữa Tức

dé tinh chất vỏ tận cũng không còn ý nghĩa

Với tài nguyên đất, cho đến nay đã có nhiên định nghĩa trên nhiều quan điểm

nghiên cứu khác nhau Trên quan điểm sinh thải học và môi trường, định ngÌữa về dit của Winkler (1968) [11] đã xem xét dat như một vật thể sông, và dất cũng tuân thủ các quy luật sống: phát sinh, phát triển, thoái hóa và giả cỗi Điều quan trọng, trong dinh nghĩa này là tủy tộc vào cách dối xử của con người đối với dãi mà dab

có thể trớ nên phi nhiều hơn, cho năng suất cây trồng cao hơn và ngược lại Cũng,

với cách nhìn nhận như vậy, các nhà sinh thải học còn cho rằng đất là vật mang của tắt cá các hệ sinh thái tốn tại trên Trải Dất Vị đất tự mang trên minh nó các hệ sinh

thai nén muén cho các hệ sinh thải bên vững thì trước tiên vật mang phải bên vĩữmg

Do dé, con người tác dộng vào dất cũng chỉnh lả tác dộng vao tat cả các hệ sinh thái

ma đất “mang” trên minh né.Mét vật mang và lại được đặc thủ bởi tính chất độc đáo mà không vật thể tự nhiên nảo có được - độ phì nhiêu giúp cho các hệ sinh thái tên tại, phát triển “Xét cho cùng thi cuộc sống của con người cũng phụ thuộc vào

tính chất độc đáo này của đất” [L1]

Dui cach nhìn nhận về tải nguyên đất như trên, việc sử dụng hợp lý, bền vững tải nguyên đất dang được dặt ra, đặc biệt với dat đốc, Với ý dịnh tao cơ sở

phương pháp luận và phương pháp đề đánh giá sử dụng đất đốc, một khung đánh

giả quân lý đất đốc bên vững đã được các nhà khoa học đưa ra năm 1991 Theo đó, khải niệm bên vững, bao gồm 5 thuộc tính

« Tinh san xuat higu qua (productivity)

«Tinh an toan (socurity)

«Tinh bdo vé (protection)

«Tinh au bén (viability)

« ‘Tinh chap nhan (acceptability)

Bên vững là một khái niềm không cô định, nghĩa là bền vững có thế thay

i

theo không gian và thời gian Và như vậy, nhu cầu cỏ được sự dánh giả (hay cụ thé hóa, định lượng hóa) sự bên vững ở một địa phương cụ thẻ trong một thời gian cụ

thể là rất lén Tuy nhiên, việc “đo lường” sự bên vững là rất khó khăn, vì thê, nhiều

nhà khoa học cho rằng có thể sử dụng sự “không bên vimg”,vốn dễ xác định hơn (ví

đụ như lượng đất mắt hay sự giăm sút năng suất cây trắng), thay thé trong một số

trường hợp [22]

Qui hoạch — công cụ quân lý sử dụng hợp lý tài nguyên đắt

Để có thé giảm thiếu xói mỏn, biện pháp ma con người có thể tác đồng chính

là loại từ nguyên nhân gây ra xói môn, hay nói đúng hơn, loại trừ khả năng hại mua

lâm vỡ hạt đất [13, 59, 72] Dé lam dược diễu này, cần phái tầng cường độ che phú -

18

và qui hoạch sử dựng đất là công cụ thích hợp uhat dé dat dic diéu do Theo quan điểm của cáo nhà khoa học đất Việt Nam, quản lý sứ dụng đất đốc không thẻ chí là

vấn để kỹ thuật đơn thuân Sự thánh công chỉ có được do kết quả của việc kết hợp

chặt chẽ giữa “kỹ thuật, công nghệ, kinh tế, chú trương chính sách, xã hội nhân văn

và môi trường” Nghĩa là giải pháp chính có thể tóm tắt lại là quy hoạch sử dụng đái kết hợp chặt chẽ với phát triển kinh tế xã hội (san khi giao đất giao rừng - chủ trương quản lý đất)

Dã có nhiều nghiền cứu chứng thực và nhản mạnh về vai trò quyết định của

lop phú thuevật trong giảm xói mon Su thay đổi lớp phủ thục vật, bị phá huỹ hay hồi phục dẫu có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự thay dỗi của quả trình xói mòn và môi

trường sinh thái Lớp phủ thực vật phát triển trên sườn đốc sẽ trực tiếp ngăn căn và

linn gidm xéi mon Họng lực (gravity erosion), nghĩa là lâm giảm đồng kể hiền lượng

trượt dất Kehiên cứu các thay dỗi của lớp phú thực vật trong 130 năm, các tác giả cho rằng sự phục hỏi của thảm thực vật là nguyên nhân thay đổi từ xói mòn do các

yêu lỗ liên quan ciến con người sang xói mòn tự nhiên dưới sự cân bằng sinh thải Lự nhiên [93] Cũng nhằm Jam sang tỏ diễn biến của quá trình xói mòn va tìm biện

pháp để giảm thiêu nó, Zha Xiaochun đã cho thây cường độ của xói mòn ảo canh

tác trên dất dộc gắp hơn 100 lần cường dộ xói mòn của thắm rùng tự nhiên, và củng

với xói môn, mnôi chất dinh dưỡng trong đất cũng bị mắt đi, môi trưởng sinh thải bị

thay đổi và theo đó, lượng xói mòn lại táng lên Vì vậy, theo tác giả này, chuyển từ

canh tác trên dất dốc sang phục hỏi rừng vả tái tạo Lớp phú thực vật tự nhiên là

“chửa khoá” nhằm cải thiện môi trường đười góc độ giảm thiểu xói mòn [94]

Để tăng cường độ che phủ thực vật, một số nghiên cứu ở châu A da chi ra rằng biện pháp lối là khủ rừng được giao cho công đồng quân lý À.P.Gaulam và các

cộng sụ, nghiên cứu vẻ sự thay déi (théng ké va dynamic) của lớp phủ rùng trên

phạm vĩ một lưu vực tại Nepal trong 14 răm đã thấy rằng với những khu vực rừng,

đo cộng déng quan ly tỷ lệ tăng diện tích rừng vả giảm diện tích cây bụi cao hơn

đáng kế so với khu vực không được cộng đồng quản lý [42] Lại Vĩnh Cấm cững,

cho rằng việc quảu lý tốt đất đại là nhân lô chính góp phần làm giảm lượng đốt mắL

19

Tác giả cho rang cầu phải có một hệ thông giảm sát kết quả của công tac quan ly đất, trong đỏ việc theo đối phục hỏi và ting chất lượng rừng được gợi ý như là một

chỉ tiêu cẩn theo dõi trước hết [54] Trong một nghiên cứu khác tại Ân Độ, các tác

giả dã nhận thấy sự “xâm lãng” của dất nông nghiệp đối với dất rừng củng với sự xnất đi của một số loài cây bản địa Các tác giả cho rằng, nguyên nhân chính là áp lực của gia tăng dan số và nhu cầu tăng cao thu nhập Để giải quyết tỉnh trạng này, xuột trong những việc cân làm là xây dựng vả phát triển nên kinh tế dựa vào sứ dụng,

hợp lí tải nguyên rùng [73]

Các mô hình sử đụng đất khác nhau phục vụ cho phát triển bên vững, giảm

thiểu xói mòn còn được đưa ra không chỉ thông qua nghiên cửu xói mòn Nghiên

cứu về trắc lượng hình thái địa hình (độ đốc, độ phân cắt ngang và độ phân cắt sảu)

ở Sơn 1a, Tê Mỹ Phòng và Nguyễn Ngọc Khánh đã để xuất 9 biện pháp sử dụng đải

trên 9 đơn vị trắc lượng hình thải nhằm đảm bảo phát triển bên vững [15] Tuy

nhiền, đây mới chỉ là nghiên cứu bước đâu, các biện pháp được đưa ra chưa cụ thế

vị thiểu các số liệu về điều kiện kinh tế và xã hội

Bên cạnh công cụ qui hoạch, các mô hình sử dụng đất hợp lý cũng được

nghiên cứu để sao cho có thẻ đạt được củng lúc mục tiêu kinh tổ và giảm xói mòn

Theo đôi, rút ra qui luật từ biến động sử dụng đất trong quá khứ dẻ lấy cử liệu cho việc dự bảo sử dựng đất trong tương la, mô hinh của Phạm Văn Tân và Nguyễn

Cao Huản đã chỉ ra không những quú luật biên đối hiện trạng sử đụng đất mà còn

vạch rõ nhứng nơi cũng, như tác dộng của việc diều khiển thay đổi sứ dụng dat theo hưởng có lợi qua mô hình “cỏ điều khiển” [I7]

Dưới quan điểm xây dụng mô hình hệ kinh tế sinh thái phục vụ phát triển

nồng thôn bổn vững, các tác giả (Đặng Trung Thuận, Trương Quang Hai va nik)

[21] 4 phan tích xói màn như một nhân tổ môi trường quan trọng cần được quan

tầm đến trong quá trình xây đựng và đánh giá mô hình Các tác giả đã lượng hoá

được quan hé giữa nhên tỏ môi trường (quan trong nhất là xi mòn với vùng thượng,

nguồn sảng Trà Khúc) và nhân tế kinh tế Một trong những “bức xúc” vẻ môi

trường của thượng nguồn sông Trả Khúc là vẫn để xới mòn đất Hai vẫn để còn bú

20

là suy thoái tài nguyên rùng đo nương rẫy và biến động dang chảy sông Trả Khúc

cũng đều cỏ liên quan chặt chế tới sự biển động của lớp phú thực vật Qua tỉnh toán

theo mỏ hình định lượng, cáo tác giả đã đưa ra một số mö hình hệ kinh tế sinh thái

với đặc diễm nói bật là kết hợp nông lâm hợp lý

Một số biện pháp han chế xói mòn

Rat nhiều các biện pháp hạn chế xỏi mòn đã được các nhà khoa học tìm hiểu, Ngoài các biện pháp liên quan đến vẫn đề qui hoạch sử dụng, đất (hay con gọi là các

biện pháp tổng hợp), các biện pháp kỹ thuật có thẻ được chia thành 2 nhóm chính:

œ Xây dựng các công trinh chồng xỏi mỏn (biện pháp công trinh) Nhóm các

biện pháp này thường được thực hiện ở những khu vực má xói mòn gây hậu quả nghiêm trọng, đặc biệt là tới các công trình khác như đường giao thông, cầu,

«_ Thực hiện các biện pháp canh tác chống xỏi món (biện phép sinh học), chủ

yêu là phương pháp canh tác theo đường đồng mức, trằng một số loại cây cỏ

Ide dung chống xói mều như cổ vertiver |14|

‘Theo kinh nghiệm báo vệ đất của 1rung Quốc, kiểm soát xói mòn trên lưu vực nhỏ (điện tích nhỏ hơn 20km”) lả phương pháp phủ hợp và đề bảo vệ đất, phải gừng canh tac trén dat déc [94]

1.2 Đánh giá biển động lớp phủ thực vật bằng ảnh vệ tỉnh

1.2.1 Ảnh vệ tỉnh và các thông tin phan ánh về hiện trạng lớp phủ

Kỹ nguyên sử đụng viên thám trong quan sát và nghiên cứu trải đất từ khoảng không dược cơi như bất đầu từ năm 1972 với việc phóng vệ tính Taardsal ] Tới nay, vải hơn 30 năm phát triên, viễn thám đã trở thánh một công cụ hiện dai, vừa mang tỉnh phụ trợ, vừa rnang tĩnh cạnh tranh trong các công nghệ quan sát Trái Đất [9I J Khả năng của dữ liêu viễn thảm trong thành lập bên dễ thực vật cũng ngày

cảng được cái thiện, và theo đỏ, dữ liệu viễn thám đang đản có xu hướng trở thành

nguồn đữ hệu chủ đạo (prirne data) cho việc thành lập bản đỗ lớp phủ thực vậi [61,62]

2L

Ngay từ những ngày dầu tiên của sự phát triển công nghệ viễn thám, theo đối lớp phú thục vật đã được dé cập đến, trong đỏ “vẽ bản đồ lớp phú thục vật là một

trong những ứng đụng tiêu biểu và quan trọng của dữ liệu viễn thám” [52] Với bản

chất việc “chụp” ảnh là do giá trị phẩn trăm phản xạ của năng lượng song điện tử từ các đổi tượng trên mặt đất, viễn thám có ưu thể cơ bản trong theo dõi lớp phủ thực

vật Các loại lớp phú thực vật, đến lượt mình lại phản ánh các điều kiên mặt đất

tương ứng như rừng, đồng có Các loại hình sử dụng đất này lại phản ánh các hoạt

động của cơn người Vi vậy, viễn thám ngày càng có vai trò to lớn hơn và ngày

cảng có mặt nhiều hơn trong nghiên cửu liên quan đến tài nguyên thiên nhiên rửur

lớp phú thực vật, tài nguyên dất và tải nguyên nước Có thé thay 1 được sự phát

triển này qua số lượng các công trình công bỏ như trong hình 1.2

Nhu cầu về thông tín về lớp phố thực vật đang ngảy cảng tang trong che bai toán nghiên cứu, quán lý các vấn đẻ mỗi trường như mất rừng và thoải hoá dat, trong việc hoạch định chính sách môi trưởng và lập kế hoạch sử đựng tải nguyên

thiên nhiền (nalumal rusourue plarming) cũng như cho các khu bão tổn dược thành

lập nhiều vào những năm B0 vá 90 Như cầu về thông tin lớp phủ thực vật cũng xuất

hiện trong cáo bài toán mô hình đự báo như thay đối khí hậu toàn câu cũng như các ảnh hưởng của nó [62] Mot trong những ưu thể rõ rệt nhất của phương pháp sử dụng dữ liệu viễn thảm trong thánh lập bán đỏ lớp phú thực vật nói riêng và các loại

bản đồ chuyên để nói chumg 14 kha nang đem lại các thông tin cân thiết ở những

vùng mà khỏ có thể sử dụng phuơng pháp mặt dất [91, 89] Ngoài khả năng cung cấp thông tin, phương pháp viễn thám còn đem lại uu thế vẻ giá thành của việc

thành lập ban dé [89]

Hình 1.2.Thành lâp bản đỏ thực vật trong ba thap nién gan day [89]

Với đỏi hỏi ngảy cảng cao của các như câu nghiên cứu khoa hoe, nhat la doi hỏi phải cỏ thông tin chỉ tiết và tương đổi thường xuyên về các vùng khó tiếp cận

của các nhả quản lý, nghiên cửu tải nguyên thiên nhiên vả sinh thái, viên thám đã

dân phát triển và trở thành một công cu không thẻ thiểu Tuy nhiên, rõ ràng l trong rất nhiều trường hợp, các ứng dụng đòi hỏi các thông tin ở mức độ chỉ tiết cao hơn

nhiễu so với các thông tin viên thảm có thẻ cung cấp Vì thể, việc kết hợp giữa

thông tin tử ảnh viễn thám với thông tin từ thực địa đang trở thảnh một xu hưởng sử

dung anh viên thám [91]

Nhiéu nhả nghiên cửu cũng đã thửa nhận các khó khăn trong việc sử dụng

ảnh viên thám vả đồng thời cũng đề ra các biện pháp khắc phục Trong những khỏ khăn mả kỹ thuật viên thảm gặp phải khi thánh lập bản đỏ lớp phủ thực vật vùng

miễn núi, đầu tiên phải kẻ đến lả sự ảnh hưởng lên đặc tính phản xạ của bỏng địa

hình Việc loại bỏ các ảnh hưởng này 1a điều khó khăn, cân phải có các mô hình chỉnh xác vẻ sự chiều sáng của mặt trời lên địa hình đó trong quá trình thu ảnh [62] Một han chẻ khác của đữ liệu viên thám quang học lả sự ảnh hưởng của mây và sương mủ Chúng cản trở hoặc ngăn cản phản xạ của các đối tượng bẻ mặt trải đất tới về tình, làm sai lệch phản xạ phố thu nhân được hoặc, trong nhiều trường hợp,

lam cho không thu nhận được thông tin về phân xa phổ của dối tượng Để có thể loại bỏ hạn chế này, việc kết hợp ảnh đa thời gian (có thời gian chụp rất gân nhau)

có thể được sử dựng Trong trường hợp không có ảnh đa thời gian, ta ca thé dimg kỹ

thuật mặt nạ dễ che các vũng mây,

1.2.2 Nghiên cứu lập bản đỗ hiện trạng lớp phủ tử ảnh vệ tình

Một điêu cần chú ý là phải phân biệt khái niệm lớp phủ thực vật với khái

niệm hiện trạng sử dụng đất Hai thuật ngữ này cần được làm sảng tó trước khi bắt

đầu các nghiền củn về viễn thám Thuật ngũ hiện trạng sử dựng đất nhân mạnh đến

các thông tìn về mục đích sử dụng của thửa đái trong khi thuật ngữ hiện trạng lớp phủ được dùng để chỉ các thông tin miều tả trạng thái lớp phủ thục vật của trửa đất

ấy Một loại hình sử dụng đất (hay một lớp trên băn đồ hiện trạng) có thế bao gồm

nhiều loại hình lớp phủ khác nhau Ví dụ như một sân gôu (hiện trạng sử dụng đâu)

có thể bao gồm cỏ, rừng, mặt nước (hiện trạng lớp phú) Các thông tin có thẻ thấy được trong đữ liệu viễn thám thường là các thông tin về hiện trang lớp phủ hơn là

các thông in hiện trạng sử đựng đất |52] Dù sao thì giữa hiện trạng sử dụng đất và

hiện trạng lớp phú cũng có những sự tương quan chặt chế nên từ các thông tin về

hiện trạng lớp phủ có thê được đùng đề chiết xuất ra các thông tin vẻ hiện trạng sử

đụng dất một cách gián tiếp, Bảng 2.1 cho thấy diễm mạnh cũng như diễm yếu của các phương pháp thành lặp bán để thực vật khác nhau

Bang 1.1 Diém mạnh, yếu của các kỹ thuật thành lập bản đồ thực vật khác nhau |91 ƒ

Quan sit thc cảnh hàng Viễn thám số | Viễn thám số vệ

giải

Độ rộng có thể |Phụdmộcvào kmx 10" kạn K10” Toàn cầu

của vùng về khả năng nguồn

Khả năng tách | Tùng cá the Kiểu cầu trúc Kieu cau tric Các lớp hiện

biệt "từng loài thựo vật thực vật trạng lớp pint

Tân suấilặplại |Phụthuộcvào Phụthuộcvào |Phụthuộcvào | Hàng ngay toi

thông tin khả năng nguồn nguồn hực và ảnlụevà |20 ngày, phụ

Phương pháp | Quansát Giải đoán mất |Xửlýánhtr | Xủlýảnhtự

Một trong những biện pháp xử lý ảnh viễn thám quan (rong trong nghiên cứu

lớp phủ thực vật là sử dụng các chỉ số về thu vat (vegetation indices) Cac chi số

Việc phát triển cúa các kỹ thuật phân tích không gian của G18 cũng đã có

những ảnh hưởng to lớn tới việc thành lập bản đỗ lớp phủ thục vật và quá trình giải đoán ảnh [61] Tuy nhiên, việc sứ dụng két hợp công nghệ viên thảm và GI8 trong,

nghiên cứu theo đõi biển động lớp phủ thực vật cũng khó có thể tránh khỏi sai sót,

cã chủ qnan và khách quan [44] Các sai sót nảy chủ yếu tập trung ở ba khía cạnh

chính là sai số về không gian (do nắn chính linh học), sai số về không gian do quả

trình giải đoán và sai số về thuộc tính đo quan niệm khi giải đoán

Với sự phải triển của công nghệ, các về tĩnh có thể chụp ảnh được với số kênh nhiều hơn, cưng cắp lượng thông tin to lớn hơn Dụa trên ưu thế nảy, nhiều nhà khoa học đã đẻ nghị các biện pháp xử lý ảnh mới đề có thế thu thập thông tin lr

ảnh vệ tình tốt hơn, trong đố có phương pháp phân loại đưới pixel (ti thadl ngit

tiếng Anh spectral unmixing) Phin loai nay dược ứng dụng khỏng chi dé tim hiểu

chỉ tiết về lớp phũ thực vật, cầu trúc tán lã mà côn ứng dụng trong các nghiên cứu

thế nhưỡng |77,58,61 |

Những năm gần đây, img dung viên thám trong thành lập bản đồ hiện trang

sử đụng đất cũng như bản đỗ hiện rạng lớp phủ đã được thực hiện tương đối rộng

t b

rãi Tuy nhuẻn, hàu hết các công bó của các tác giả Việt Nam chỉ nhằm sáng tổ khia cạnh ứng dựng và kỹ thuật của các phương pháp cô điền trong thành lập bản đồ từ

ảnh viễn thám Các vẫn đề nghiên cứu vẫn còn bỏ ngỏ ở nhiều khâu do nhiều lý do

khác nhau [2]

1.2.3 Nghiên cứu theo dõi biến động lớp phú thực vật từ ảnh vệ tinh

Đề có thế nhận biết được các mức độ khác nhau của một kiểu lớp phú bằng

phân tích ánh số là một việc khéng dé dang Da có nhiều phương pháp xứ lý khác

nhau được để cập như tính toán chỉ số thực vật, phân tích thành phân chỉnh, phân

52,30]

Trong các công bé của mình, một số nhà nghiên cửu Việt Nam dã dẻ cập tới

loại có k ai định và phân loại không kiểm định [89.55,

cáo nguyên tắc đánh giá biên động lớp phủ thực vật Nguyễn Đình Dương liệt kề hai

phương pháp đánh giá biển động lớp phú thực vật là so sánh bản đỗ được thánh lập

độc lập và nhân mạnh các biên dộng đảm rõ) nhờ tổ hợp mảu hoặc phản tích thánh

Thần chính [7] Tác giả cũng cho rằng cần phải cỏ tư liệu củng mủa trong năm để có

thể nhận được những biển dộng “thực sự” [7,55,52] Điều này có thể thấy rõ với các khu vực cỏ biến động theo mủa (đất nông nghiệp hoặc rừng rụng 14) [52]

Biển động của lớp phú thực vật cé thế bao gồm hai kiêu biển đối: biên đối từ

lớp này sang lớp khác và biển đổi rong nội bê lớp Biến dỗi từ lớp này sang lớp khác là loại biến đổi má hầu hết các nghiên cửu viễn thám tập trung váo để đánh

giá Trong khi đó, biến đối trong nội bộ lớp (xí đụ rừng với 80% lớp phú biền thành

rừng với 50% lớp phủ) là loại biến đổi mả ảnh viễn thám da phỏ cũng có thẻ nhận thấy được [10] Phân tich kỹ hơn về nguồn gốc các sai số có thẻ trong quả trình sử đụng ảnh vệ tính đề đánh giả biến động lớp phủ thực vật, Œ.S Biging et al cho rằng trưng II cả các quá trình, từ thu ảnh tới xử lý, phân tích và chuyển dồi dữ hêu dễu

có sai sổ Việc chống ghép các kết quả được xử lý độc lập để đánh giá biến động,

cảng làm tăng sai số, tghĩa là kết quả chẳng ghép sẽ có sai số lớn hơn sai số của

từng phép phân tích độc lập Biện pháp dâu tiên dược khuyên nghị như là một cách

dé giảm thiếu sai số là tránh xử lý các ảnh đa thời gian một cách độc lập [33]

26

Đánh giả biến động lớp phủ thực vặt bằng phương pháp viễn thám số cỏ thể được chia thành đánh giá biến động phan xạ phố trước phản loại và đánh gia biến

động sau phân loại Đánh giá biến động sau phân loại là phép chồng ghép so sánh

kết quả phân loại dộc lập các ảnh Phương pháp này có ưu thể là sỏ thể sử dụng các loại ảnh vệ tỉnh khác nhau (khác đầu thu), chựp vào các mùa khác nhau trong nằm Nhược điểm chính của phương pháp này là sự phụ thuộc vào độ chính xác của từng

phép phân loại đơn lẽ [40]

Danh giá biến động, phản xạ phổ trước phân loại la phương, pháp thu nhận

tiến đổi về phố (spectral) để Lạo nên mội ảnh gồm một lay nhiều kênh ảnh tiên đó các phân thay doi ve phé được lam rõ từ hai ảnh cho trước Việc so sánh này có thể

được tiên hành theo timg pixel (nghĩa là so sánh giá trị ở từng pixel trong ứng về vị

trí trên các ảnh đu thời gian) hoặc trên toàn cảnh (nghĩa là so sánh sự khác biệt về

giá trị phổ trên “khung cảnh” toan ảnh Những kỹ thuật thông dụng nhất dễ tính toán sự biển đối giữa các kênh ânh phố là “đifferencing” (phép trừ) va “image

yaboing” (phép chia) Trong truimg hợp tính toán sự biến đổi, các phương pháp

đồng nhất hoá (equalizatien), vi dụ như phân tích thành phẩn chính thưởng được áp

dụng [40] Sau khi đã cỏ được các kết quả về sự khác biệt giữa các ảnh, cân phải có

những phân tích dễ quyết định ruức độ khác biệt thể nào dại diện cho sw thay đổi Việc phân ngưỡng thay đổi có thể được dựa vào hàm phân bể, với ngưỡng thay

đổi được chọn là lớn hơn hay nhỏ hơn một khoảng độ lệch chuẩn [46]

Phản tích thành phần chỉnh (PCA) là một ương những công cụ hữu hiệu dễ đánh giá biến động lớp phủ thực vật và đã được các nhà nghiên cứu công bố từ

những năm 8O và 90 Có hai cách sử dụng kỹ thuật pea trong đánh giá lớp phủ thực vật, dó là phân tích thánh phần chính của ảnh da Hiời gian và phân tích thành phẩn chính của ảnh đơn thời gian, sau đó so sánh với nhau [.40, 6S]

Ngiiên cứu về sự cân thiết lay không của việc nắn chỉnh khí quyến lá một nghiên cứu rất thú vị, dam lại những yêu cầu quan trọng của việc nắn chỉnh khi

quyến và đặc biệt là trả lời câu hỏi khi nào thì cần thiết phải làm việc này Việc nắn

chinh khí quyển là cần thiết trong nhiều ứng dụng viễu ưưn, đặc biệt là trong, các

bài toán theo dõi biển dộng, Tuy nhiên, không phải lúc nào việc nan chỉnh khí quyển cũng là cần thiết Việc phần loại ánh đơn thdi gian (single date) bằng phương

'pháp phân loại độ tương tự lớn nhat (maximum likelihoo4) là một vi đụ rõ rảng nhật

vẻ việc nắn chính khí quyển không, có ảnh hướng hoặc ảnh hướng khỏng đáng kể đến kết quả phân loại, đo các kênh ảnh LandSat TM được thiết kế để tránh tối đa sự hấp thụ của khí quyến Điều này dẫn tới việc nản chính khí quyền làm thay đổi giá trị tuyệt đổi của các pxel trên ánh mà không làm thay đổi tương quan giữa chúng,

nghña lá việc phân loại dụa vào tương quan giữa giá trị các pixel thay vì giả trị tuyệt

đối của chúng là không bị ảnh hướng, Điều này cũng có thể được mổ rộng cho việc

đánh giá biển dộng sau phân loại |78J Trường hợp này đúng khi phân loại ảnh da

thời gian theo từng, ảnh riêng biệt và sau đó đánh giá biến động trên cơ sở kết quả

phân loại riêng biệt này Tương tr như vậy, việc nắn chỉnh khí quyến cũng không, cân thiết trong trường hợp dành giá biến động, dựa vào việc phân loại ảnh tổ hợp da thời gian Ảnh tô hợp đa thời gian là ảnh được tả hợp từ kênh ảnh của nhiều thời

gian khác nhau Với việc so sảnh ảnh bling cach iri bai ảnh theo từng pxel cũng

được chứng, minh là không cần thiết phái nắn chính khi quyền, tuy nhiền nên chain

hoá phản xạ phê trong trường hợp này [78] khi quan niệm rằng giá trị khóng (0) là

giả trị thể hiện khu vực không thay dôi, Cáo nhà nghiên cứu cũng dã di dên kết luận răng việc nắn chỉnh khi quyền lả không cần thiết với tắt cá các trường hợp sử dựng,

các thuật toán tuyến tính, kế cả phân tích thành phân chính đa thời gian để đánh giá

biển déng lớp phú thực vật [7#] Với các dành giả biến động dựa vào các phương, trình không tuyến tính, ví dụ như chỉ số thực vật, ta có thể thấy ngay răng ảnh thưởng của khi quyến sẽ khác nhau với các chỉ số thục vật của các ảnh chụp vào các

ngày khác nhau, nghấ là, đo tính không tuyểu tính, ảnh hưởng của khí quyển không

bị triệt tiêu, và việc nắn chỉnh khí quyền trở nên cần thiết

Thư vậy, chúng ta có thể thấy rằng bái phương pháp chính được sử dụng để đánh giả biến động lớp phủ thực vật là phương pháp dựa vào khác biệt phổ và

phương pháp xử lý sau phân loại déu có uu diém và nhược điểm riêng Ưu điểm nồi

bật của phương pháp xử lý sau phân loại là khả răng áp dụng độc lập với nguồn Lit

28

liệu ảnh khác nhau khóng phụ thuộc vào sự khác biệt của quá trình thu ảnh ở các

thời điểm khác nhau Luy nhiên, chính điểu này lại đem lại nhược điểm 14 qua

“nhạy cảm” với kết quả phản loại từng ảnh cụ thế của phương pháp Phương pháp

so sảnh khác biệt phổ, với nhiều cách tiếp cận khác nhau, đều co uu thé chung là

tránh được sai số đo phân loại (hoặc xử lý) độc lập các ảnh đơn lẻ Thách thức lớn

nhật má phương pháp này phải giải quyết chính là ngưỡng “thay đổi” và “không, thay đổi” Điều này có thể thấy 16 được qua phân tich hàm phân bó của các ảnh

“thay đôi”, chúng thường có đạng liên tục và việc đặt ra một ngưỡng có định là điền

khó đem lại sự chính xác cân thiếL Phương pháp so sánh thay đổi phô đã được phát

triển thành rất nhiều kỹ thuật khác nhau và dược sử dụng ngày cảng nhiều Phần

đưới đây điểm qua một số kỹ thuật nhận biết thay đối phổ [40]

KỸ thuải trừ ảnh gốc (raw image differencing)

Kỹ thuật nay dơn giãn lá trừ giá trị trên kênh tương ứng của cặp ánh géc dé tao

niên ảnh thay đối với các giá trị số Số kênh của ảnh kết quả sẽ tương ứng với

số kênh của ảnh gốc

Nhiều tác giá đã sứ dụng phương pháp nảy và ghí nhận nhiều kết quá khác

nhau Phương pháp này được gho nhận là tối cho phân biệt sự thay đổi giữa

dất và nước, Một số tác giả khuyến cao nên sử dụng ảnh thay doi ở dang tô hop máu đa kênh sẽ thầy thay đổi rõ hơn va dé hon Tuy nhiên một số tác giả

cũng đã ghỉ nhận nhược điểm của phương pháp này, trong đó nỗi bật nhất là

sai số do nẫn chính hình học, sai số do giá trị phố của các kênh ảnh góc khác nhau và cuổi cũng là giá trị khảo biệt không đại điện được cho mức độ thay đối, ví âu giá trị của ảnh thay đối là 30 có thế là kết quá của hai ảnh gốc có giá

trị B0 và 150 hoặc 40 và 10,

-Phân tích vécia thay đối (change vector analysis)

Phuong pháp này được đề xuất bởi Malila vào năm 1980 Véc tơ thay đổi là vec tơ miễu tả hưởng và dộ lớn của thay déi từ ảnh thứ nhất sang ảnh thứ hai

Trong phương pháp này, hai ảnh don kénh sẽ được tạo củng nhau, ảnh thứ

nhất chứa độ lớn của vócto thay đổi của pixel trong khi ảnh thứ hai hưởng cửa

29

vẻotơ thay dối Để có thể nhận biết dược pixcl có thay dễi hay không, một ngưỡng được áp dụng cho ánh thứ nhất, vả khi pixel đã được coi là có thay

đối, chiếu hướng thay đối của nó sẽ được nhận trên ảnh thứ hai

Cũng như phương pháp trừ ảnh gốc, phương pháp nảy cũng rất nhậy cảm với sai số nắn chỉnh hình học và sự khác biệt phổ trong ảnh gốc (của các pixel không thay đối) và việc chọn ngướng thay đối cũng là một vẫn để khó khăn,

doi boi trình độ cao của người xứ lý

“Phân tích nội ảnh (inner product analysis)

Được

nha nghiên cứu Nhật bản tiên hành [50] Giá trị phố của pixel được coi là véctơ da phổ Sự khác biệt giữa hai vcctơ da phổ dược tỉnh toán bằng,

cosin của góc tạo bời chúng Điều này có nghĩa là, không phụ thuộc vào đó lớn

của veotơ đa phổ, néu góc giữa chúng bằng 0 thì giá trị thận được là 1 tương, img voi pixel không thay déi, Pixel được coi là có thẻ cỏ thay doi néu phân tích nội ảnh cho giá trị khác 1 và năm trong khoảng từ -1 đến 1 Phương pháp xảy cho phép xếp các pixol có lý lệ giá trị phố như nhau nhưng khác nhan về giả trị tuyệt đối thành những pixel không đổi Cũng như phương pháp trên,

phương pháp này chịu ảnh hưởng của độ chính xác nắn chỉnh hình học ảnh

Phan tich nrong quan (correlation analysis)

Về mặt ý tưởng, phương pháp nảy cũng tương tự như phương pháp phân tích

nội ảnh kế trên Điếm khác biệt là trong phương pháp nảy, giá trị trung bình

của vectơ da phỏ dược sử dụng như là một théng sd dễ dánh giá mức dộ thay đổi Vì thế, phương pháp này có ưu điểm hơn trong việc loại trừ bớt ảnh hưởng, của các yêu tô của việc chụp ảnh như tổng lượng bức xạ mặt trời, góc cao mặt trời, ảnh hưởng khí quyền và dau thu,

Phuong pháp tỉ lệ anh (image ratioing)

Pay được cơi là một trong những phương pháp nhận biết biến động nhanh nhất Ảnh của 2 date khác nhau được tỉnh tỷ lệ (chia ảnh cho ảnh) thco từng,

kênh Ý tưởng chính của phương pháp nảy là những vùng không thay đối sẽ có

giá trị tỷ lệ tương tự nhau trong khi những khu vực có thay đói sẽ có tỷ lễ lớn

hơn hoặc nhỏ hơn giá trị ở các vùng không thay đổi

Ảnh tỷ lệ, tương tự ảnh thay đối trong phương pháp trừ ảnh, cân được phân

tích và giải doán dễ có thẻ nhận điện dược các khu vực thay đối Cũng như

phương pháp trừ ảnh, phương pháp này bị ảnh hưởng của độ chính xác cửa phép nắn ảnh, đảng thời bị ảnh hưởng bởi thông số của đầu thu trong trường hợp đầu thu khác nhau (vi dụ TM5 và TM7) Một vải tác giá còn phê phán

phương pháp này là ảnh tỷ lệ cá hàm phân bố không phải dang chuẩn

Phương pháp trừ chỉ số thực vat (vegetation index differencing!

Khác với phương pháp trừ ảnh gốc, phương pháp này sử dụng, phép trừ với ảnh

chỉ số thực vật được tính toán cho ảnh của hai thời điểm Chỉ số thực vật thông,

thường được tính loàn trên kênh đỏ và kênh hỗng ngoại dựa lrên đặc tinh hap

thụ vá phân xạ năng, lượng mặt trời khác nhau trên các kênh này của cây xanh

(xem hình 2.1) Kết quả là có được một kênh ảnh thế hiện sự khác biệt chỉ số

thực vật của hai ảnh Phương pháp này duợc ghỉ nhận là có tác dụng tỐt với

việc phản tích biển động của tàn rừng (forest canopy) Cũng gidng như bất kỳ

phép phân tích biển động dựa trên pixel nào khác, phương pháp nảy cũng bị

ảnh hưởng của phép nắn chữnh hình học

hương pháp trừ ánh chuẩn hoa (normalizes image differencing)

Khác với phương pháp trừ ảnh góc, ảnh thay đối được tạo ra trong phương pháp này là kết quả của phép trừ hai ánh chuẩn hoả tương ứng với hai ảnh góc ban đâu Nghĩa là, trước khi thực hiện phép trừ ảnh, phép chuẩn hoá ảnh được tién hành trên câ hái ảnh gốc theo từng kênh Chuẩn hoá ânh nhằm mục dich tạo ra các ảnh có giá trị trung bình và độ lệch chuẩn có thể so sảnh được Có

nhiều cách khác nhau đề cỏ thể chuẩn hoa ảnh, thông thường nhất là sử đựng

công thức sau:

tụ -aFbLCS-Xi )

Trong đó: — uy giá trị kết quả của phrelở kênh thứ k

xụ: giá trị pixel ở kênh thử k

XM : gid ti trung binh ciia kénh thirk

aq = Uy: giá trị trung bình của kênh thú k trên ánh kết quả

bu =Su,/Sx;, với Suy là độ lệch chuẩn của kênh thứ k trên ảnh kết quả và

Sj la dé léch chuẩn cúa kênh thứ k trên ảnh gốc

Phương pháp nảy thường cho kết quả tốt hơn phương pháp trừ ảnh góc Cần

quan tâm là việc lựa chọn các tham số címp như thuật toán chuẩn hoá ảnh là

rất quan trọng Phương, pháp này cũng bị ảnh hướng bởi độ chính xác nắn

hoá, ảnh thay đổi được tạo ra bởi phương pháp này cũng là kết quả gủa phép

trv gitta hai anh, anh “subject” va duh “reference”, Mét trong hai anh duge coi

là ảnh reference và ảnh subjeet được biến đối (chuẩn hoá) sao cho cỏ các điều

kiện về phd (radiometric) trong tu niu ñnh reference Kỹ thuật biến đôi hay được sử dụng nhất là kỹ thuật tương tự nhu biển đổi tuyển tinh [40,71], cỏ

tục Xi tDy

'lrong đó: — tục giả trị kết quả của pxel ở kênh thứk

xụ: giả trị phxel ở kênh thứ k

aụ, bạ hệ số

'Một trong những phương pháp quan trọng đề có thể xác định được các hé sb ay

và bự là phương pháp phân tích hồi qui (regression) Dưa trên quan hệ giữa gia

trị số của cặp ảnh chụp trên cùng một vũng, hai ảnh dược đánh giá xem chúng

có quan hệ tuyển tỉnh với nhau không Néu có, phản tích hồi qui được áp đựng

để tìm ra giá trị ay và bụ Sau đó, ảnh subject sẽ được biến đổi theo phương

trình đã xác dinh ay

vẻ 8

Phuong phép trit albedo (albedo differencing

Albedo được định nghĩa lá tỷ lệ giữa lượng năng lượng sóng điện từ phản xạ

bởi vat thé với tổng lượng năng lượng sóng điện từ tới nó Như vậy, albedo

chính là giẻ trị của mức dộ phần xạ Trước tiên, ảnh albedo dược tính toàn trên

từng đate riêng biệt Ảnh kết quả được tạo bởi phép trừ hai ảnh albedo sẽ thể hiện những khu vực có mức độ phân xạ thay đổi

Có nhiều phương pháp khác nhau để tình được ánh albedo Một diéu dé thay la

các phương pháp này đều đỏi hỏi phải nằn chỉnh khí quyển cho ảnh (thì mới có

thể qui giá trị thụ nhận được ở vệ tĩnh thành giả trị phản xạ thục sự tại ruặt đất

và tính toán được albedo), Mét số phương pháp dỏi hỏi phải có số liệu khí

tượng, một số phương pháp chỉ đài hỏi đữ liệu Landsat [68,88]

Phân tích thành

Phân tích thánh phần chính lá kỹ thuật phân tích da biến phổ biến dễ làm phi

tương quan các đữ liệu đa phố Hai kỹ thuật phản tích thành phân chính có thế

dược áp dụng trong theo dõi biến động từ ảnh vệ tĩnh là phân tích thành phần

chính đa thời gian và phân tích thành phản chính đọn ánh

Phân tích thành phan chính đa thời gian là áp dựng kỹ thuật phân tích thành

phần chính cho ảnh da thời gian Các nghiên cửu dã chỉ ra rằng hầu hết các khu vục biển động được thé hiện trong các kênh thành phần chỉnh chủa ít

thông tin (kênh PƠ3 hoặc PC4) Ánh được sử dụng để phân tích thành phần

Kỹ Huật phân tích thành phẩn chính hoàn Loàn không đựa vào sự sơ sánh theo,

từng pixcl Sự biển động nhận được là sự biến động trên cơ sở so sánh toàn

ảnh chứ khóng phải từng pixel Tuy con nhiều đánh giá khác nhau về áp đựng,

kỹ thuật phân tích thành phần chính ong theo đối lớp phủ thực vậi, nhưng có

thể nhân thấy rằng dây là một phương pháp phúc tap, dỏi hỏi người phân tích: phải nắm rõ đặc tính cúa ảnh vệ tình cũng như đổi tượng được đánh giá, đặc

biệt là trong việo đoán nhận sự thay đối Và, kỹ thuật này cũng có thể đòi hỏi

phải có các phân tích tiếp theo

Một sẻ tác giả đã thử nghiệm kết hợp cả hai phương pháp trên (phân loại va

so sánh thay đổi phổ) đế đánh giá biến động lớp phủ thực vật, điễn hình là công bố của Dig Yuan et aÌ Các tác giá đã sử dụng phương pháp so sánh phổ để loại bố

những khu vục không cỏ sự kháo biệt đảng kế và áp dụng phương pháp phân tích

sau phầm loại vào những khu vục có thể có sự thay đổi [40]

Trong, dễ tài nghiên cứu cơ bản 74 05 02 |4], nhỏm tác giả đã phân tích tru,

nhược điểm của phương pháp xử lý ảnh số cững như giải đoán mắt thưởng và dé

xuất mội phương án kết hợp, theo đó việu phân loại ảnh số được liên hành, sau đó

“khái quát hoá” kết quả bằng mất thường, Theo công bó của nhom nghiên cứu, dây

là một phương pháp có nhiều tru điếm [4] Cũng trong một đề tải nghiên cửu cơ bân

“thông số về smh khói rừng dược xác định bằng chỉ số thực vật trên ánh SPOT”TI#]

Tuy nhiên, du bằng cách nào, theo quan điểm của tác giả luận án, sự “thay

khác năm 2002, nhóm táo giá cho biết

đổi” và “không thay đổi” trong tự nhiễn không bao giờ có ranh giới rö ràng vỉ mọi đổi tượng đều biến đổi liên tục theo thời gian, đều “võ thường” Tất cả những ranh

giới đặt ra để miễn tả sự “thay đối” hay “không thay đối” đều chỉ mang tính chất

tương dỗ

vi vậy chúng ta sẽ phải chấp nhận những kết quả có tỉnh chỉnh xác tương, đổi Và đẻ kết luận, chúng ta có thể sử dựng ý kiến sau đây của Wellens: đử sao đi nữa, không có một phương thức “chuẩn” nào có thể áp dụng được cho mọi ving trên thể giỏi, nghĩa là từng phương pháp chỉ áp dụng tối cho từng hoàn cảnh cụ thế

và chỉ oó ý nghĩa tham khảo khi áp đụng vào các khu vực khác [89]