Ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu, đánh giá rừng phục vụ giảm phát thải do mất rừng và suy thoái rừng

TRƯỜNG ĐẠI HKHOA TR SINH VIÊN ĐỒ ÁN: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN C GIÁ RỪNG PHỤC V I HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: TRẦN DUY MẠNH N THÁ

TRƯỜNG ĐẠI H

KHOA TR

SINH VIÊN

ĐỒ ÁN:

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN C

GIÁ RỪNG PHỤC V

I HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N

KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

SINH VIÊN: TRẦN DUY MẠNH

N THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨ

C VỤ GIẢM PHÁT THẢI DO MẤT RỪNG VÀ SUY

THOÁI RỪNG

NG HÀ NỘI

ỨU, ĐÁNH

NG VÀ SUY

TRƯỜNG ĐẠI H

KHOA TR

SINH VIÊN

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN C

GIÁ RỪNG PHỤC V

Chuyên ngành: Tr

Mã ngành:

I HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N

KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

SINH VIÊN: TRẦN DUY MẠNH

N THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨ

C VỤ GIẢM PHÁT THẢI DO MẤT RỪNG

THOÁI RỪNG

Chuyên ngành: Trắc Địa - Bản Đồ

Mã ngành:

Hà Nội - 2015

NG HÀ NỘI

ỨU, ĐÁNH

NG VÀ SUY

ỄN VŨ GIANG

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ 8

MỞ ĐẦU 9

1 Đặt vấn đề 9

2 Mục tiêu của đồ án 10

3 Nội dung nghiên cứu 10

4 Phương pháp nghiên cứu 10

5 Giới hạn, phạm vi của đồ án 11

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 11

LỜI CẢM ƠN 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ RỪNG PHỤC VỤ REDD+ 13

1.1 Tổng quan về ứng dụng viễn thám và GIS trong lâm nghiệp 13

1.1.1 Ứng dụng viễn thám và GIS trong sản xuất lâm nghiệp 13

1.1.2 Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên rừng và môi trường 15

1.2 Ứng dụng viễn thám và GIS trong REDD+ 19

1.2.1 Tìm hiểu về giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng (REDD+) 19

1.2.2 Ứng dụng viễn thám và GIS trong REDD+ 24

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG VIỄN THÁM, GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỘNG 28

2.1 Một số khái niệm cơ bản về viễn thám và GIS 28

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ GIS 28

2.1.2 Giới thiệu về viễn thám 29

2.2 Ứng dụng viễn thám và GIS trong giải đoán và phân loại hiện trạng rừng 34

2.3 Ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá biến động rừng 37

2.4 Quy trình xử lý ảnh và phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng, biến động rừng từ ảnh vệ tinh đa thời gian 38

2.4.1 Thu thập tư liệu ảnh viễn thám 40

2.4.2 Đăng ký hệ tọa độ và lưới chiếu cho ảnh 40

2.4.3 Giải đoán ảnh để phân loại thảm phủ thực vật, trạng thái rừng 40

2.4.4 Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại 40

2.4.5 Thành lập bản đồ hiện trạng và chồng xếp để đánh giá biến động rừng 41 2.4.6 Biên tập và thống kê 41

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỘNG RỪNG PHỤC VỤ REDD+ 42

3.1 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu 42

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 42

3.1.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 43

3.2 Dữ liệu sử dụng 44

3.3 Phương pháp, quy trình thực hiện 44

3.3.1 Hiển thị ảnh 46

3.3.2 Tăng cường chất lượng ảnh 46

3.3.4 Cắt ảnh theo ranh giới hành chính 46

3.3.5 Xây dựng mẫu giải đoán 47

3.3.6 Chọn mẫu và tiến hành phân loại ảnh 49

3.3.7 Đánh giá kết quả phân loại 51

3.3.8 Thành lập bản đồ hiện trạng 52

3.3.9 Thành lập bản đồ biến động 53

3.4 Kết quả thực hiện 54

3.5 Thảo luận 57

3.5.1 Thống kê kết quả 57

3.5.2 Nhận xét 58

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

REDD : Reducing Emission from Deforestation and ForestDegradation (Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng)

GIS : Geographic Information System (Hệ thông tin địa lý)

UNFCCC : United Nations Framework Convention on Climate Change(Ủy ban Liên chính phủ về thay đổi khí hậu)

COP : Conference of the Parties(Hội nghị các bên tham gia)

WB : World Bank (Ngân hàng thế giới)

PTNT : Phát triển nông thôn

UN-REDD : United NationsReducing Emission from Deforestation and ForestDegradation (Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng của Liên Hợp Quốc)

FCPF : Forest Carbon Partnership Facility (Quỹ đối tác carbon trong lâm nghiệp)

Bộ NNPTNT : Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn

RS : Remote sensing (Viễn thám)

NDVI : Normalized Difference Vegetation Index (Chỉ số thực vật)

DN : Digital Number (Giá trị độ xám)

HRS : High Resolution Stereoscopic (Độ phân giải cao máy ảnh lập thể) DEM :Digital Elevation Model (Mô hình số độ cao)

NIR : Near Infrared Spectroscopy (Cận hồng ngoại)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.2 Các đối tượng giải đoán 48

Bảng 3.3 Các khóa giải đoán 48

Bảng 3.4 Ma trận sai số năm 2004 51

Bảng 3.5 Ma trận sai số năm 2013 52

Bảng 3.6 Thống kê diện tích các đối tượng năm 2004 57

Bảng 3.7 Thống kê diện tích các đối tượng năm 2013 57

Bảng 3.8 Ma trận biến động các lớp đối tượng 58

Bảng 3.9 Trữ lượng hấp thụ phát thải của rừng ngập mặn 59

Bảng 3.10 Trữ lượng hấp thụ phát thải của rừng ngập mặn khu vực Nhưng Miên năm 2004-2013 60

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong REDD [9] 25

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 30

Hình 2.2 Phản xạ a toàn phần; b một phần 32

Hình 2.3 Tán xạ a toàn phần; b một phần 32

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ từ ảnh vệ tinh 39

Hình 3.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 42

Hình 3.2 Sơđồ quy trình thực hiện 45

Hình 3.3 Ảnh hiển thị ở tổ hợp màu giả 46

Hình 3.4 Ảnh sau khi đã cắt theo ranh giới hành chính 47

Hình 3.5 Chọn mẫu để tiến hành phân loại 49

Hình 3.6 Độ tách biệt giữa các mẫu 50

Hình 3.7 Ảnh phân loại sau khi lọc nhiễu 50

Hình 3.8 Độ chính xác năm 2004 51

Hình 3.9 Độ chính xác năm 2013 52

Hình 3.10 Hiển thị file vector 53

Hình 3.11 Bản đồ hiện trạng rừng khu vực Nhưng Miên năm 2004 54

Hình 3.12 Bản đồ hiện trạng rừng khu vực Nhưng Miên năm 2013 55

Hình 3.13 Bản đồ biến động rừng khu vực Nhưng Miên 56

Hình 3.14 Biểu đồ phần trăm diện tích các đối tượng năm 2004 57

Hình 3.15 Biểu đồ phần trăm diện tích các đối tượng năm 2013 58

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Từ giữa thế kỉ XX, con người đã nhận thức được việc trái đất đang nóng dần lên Chính hiện tượng này đã, đang và sẽ gây ra rất nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái cũng như cuộc sống của con người Hiện tượng nóng lên toàn cầu là sự gia tăng nhiệt độ bề mặt trung bình của trái đất do khí thải hiệu ứng nhà kính, chẳng hạn như khí CO2 từ việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch khiến trái đất ngày một nóng hơn Về bản chất, hiệu ứng nhà kính giữ sức nóng gần với bề mặt trái đất tạo nên sự sống cho con người và sinh vật Tuy nhiên, sự phát thải vượt ngưỡng cho phép của các khí và nhiên liệu hóa thạch (dầu tự nhiên, xăng, dầu, than đá) khiến hiệu ứng nhà kính làm môi trường toàn cầu nóng lên một cách tiêu cực

REDD+ hay còn gọi là giảm phát thải từ suy thoái rừng và mất rừng là ý tưởng để giảm lượng phát thải CO2 từ ngành rừng REDD+ có tiềm năng to lớn, không chỉ mang lại lợi ích trực tiếp về giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, mà còn tác động tích cực cho bảo tồn đa dạng sinh học (rừng), xoá đói giảm nghèo, phát huy quyền của người dân bản địa và hơn cả làthúc đẩy phát triển bền vững

Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ phá rừng và suy thoái rừng (REDD) ở các nước đang phát triển là sáng kiến toàn cầu đã được Hội nghị các nước thành viên lần thứ 13 (COP13) của Công ước khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) và nghị định thư Kyoto thông qua tại Ba-li (Indonesia) năm

2007 Theo đó, nghị định thư cho thấy một thỏa thuận quốc tế cho giai đoạn

2008-2012 nhằm làm chậm quá trình biến đổi khí hậu Theo nghị định thư, các nước công nghiệp đã nhất trí giảm 5,2% tổng lượng khí nhà kính do họ thải ra so với mức năm

1990

Rừng đóng vai trò quan trọng vào quá trình phát triển thông qua việc cung cấp gỗ, lâm sản ngoài gỗ, các dịch vụ môi trường (đa dạng sinh học, điều tiết nguồn nước, chống xói mòn, du lịch sinh thái) Bên cạnh đó thì rừng còn là nguồn cung

Cùng với đó,rừng ngập mặn là hệ sinh thái chuyển tiếp giữa môi trường biển

và môi trường nướcngọt,là các dải phòng hộ bảo vệ đấtnông nghiệp, khu dân cư, đê biển khỏi tác hại củabão và xói, đồng thời thúc đẩy quá trình bồi tụven biển và mở rộng đất ra phía biển; có vai trò to lớn về kinh tế và sinh thái - môi trường nhưng do nhiều nguyên nhânnhư: phá rừng để làm đầm nuôi tôm, sản xuất nông nghiệp, đồng muối, do đô thị hóa, khaithác quá mức diện tích và chất lượng rừng ngập mặn nước

ta ngày càng giảm sút Ở Việt Nam, tỉnh Cà Mau có thể được coi là là khu vực có diện tích lớn về rừng ngập mặn

Việc ứng dụng các tiêu chí của REDD+ cho một tỉnh có lượng rừng ngập mặn phong phú như Cà Mau là vấn đề hết sức có tiềm năng trong việc cải thiện các phương án đối phó với ảnh hưởng tiêu cực của nóng lên toàn cầu tại Việt Nam

Chính vì vậy em chọn đề tài “Ứng dụng Viễn thám và GIS trong nghiên cứu, đánh giá rừng phục vụ REDD+ (giảm phát thải do mất rừng và suy thoái rừng)”

2 Mục tiêu của đồ án

Mục tiêu được đặt ra bao gồm những nội dung sau:

- Tìm hiểu khả năng ứng dụng viễn thám và GIS trong công tác lâm nghiệp

- Ứng dụng viễn thám và GIS trong phân loại hiện trạng, đánh giá biến động rừng

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan ứng dụng GIS và viễn thám trong công tác lâm nghiệp và quản lý tài nguyên rừng

- Tìm hiểu về giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng (REDD+)

- Quy trình thành lập bảnđồ hiện trạng, bảnđồ biếnđộng rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu

- Phương pháp viễn thám trong giải đoán và phân loại rừng từ ảnh vệ tinh

- Phương pháp GIS nhằm mục đích tính toán để đánh giá được biến động rừng

- Phương pháp kế thừa

5 Giới hạn, phạm vi của đồ án

- Khu vực nghiên cứu: Vàm Nhưng Miên thuộc xã Viên An Đông - huyện Ngọc Hiển- tỉnh Cà Mau

- Do thời gian thực hiện hạn chế, nên góc độ tiếp cận vẫn còn mang tính lý thuyết chưa đi sâu vào khảo sát thực nghiệm

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Từ việc đánh giá biến động hiện trạng rừng của khu vực nghiên cứu từ đó đánh giá được khả năng ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trong quy trình thành lập bản đồ hiện trạng, biến động rừng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các anh chị trong phòng Công nghệ Viễn

thám, GIS & GPS, Viện Công nghệ Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Namđã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập,

đặc biệt là sự hướng tận tình của Ths Nguyễn Vũ Giang trong quá trình thực hiện

và hoàn thành đồ án

Tôi xin được cảm ơn các thầy cô trường Đại học Tài nguyên và Môi

trường Hà Nội cũng như các thầy cô trong khoa Trắc Địa - Bản Đồ đã truyền đạt

kiến thức cũng như giảng dạy cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên cạnh, khích lệ, động viên tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp