ứng dụng viễn thám và gis đánh giá biến động thảm phủ rừng tại huyện hương khê, tỉnh hà tĩnh

Tư liệu viễn thám với những ưu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thông tin, tính khái quát hóa tự nhiên các đối tượng và khả năng phủ trùm rộng và đã phủ trùm khắp mọi nơi trên Trái đấ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THÚY NGÂN

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG THẢM PHỦ RỪNG TẠI

HUYỆN HƯƠNG KHÊ, TỈNH HÀ TĨNH

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Quốc Vinh

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP – 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo

vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thúy Ngân

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc TS Trần Quốc Vinh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,

Bộ môn Hệ thống Thông tin Địa Lý, Khoa Quản Lý đất đai - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Phòng Tài Nguyên

và Môi trường huyện Hương Khê và Hạt Kiểm Lâm huyện Hương Khê đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thúy Ngân

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Danh mục sơ đồ, hình viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract x

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 4

2.1 Tổng quan về rừng Việt Nam 4

2.1.1 Khái niệm 4

2.1.2 Thực Trạng của rừng Việt Nam 4

2.1.3 Phân loại trạng thái rừng Việt Nam 9

2.2 Tổng quan về viễn thám 11

2.2.1 Những khái niệm cơ bản về viễn thám 11

2.2.2 Đoán đọc ảnh viễn thám 14

2.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) 16

2.3.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý 16

2.3.2 Thành phần của GIS 17

2.3.3 Vai trò của GIS 19

2.4 Thành lập bản đồ và nghiên cứu biến động thảm phủ rừng bằng phương pháp viễn thám kết hợp GIS 19

2.5 Ứng dụng của công nghệ viễn thám và gis trên thế giới và tại Việt Nam 22

2.5.1 Một số ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trên thế giới 22

2.5.2 Một số ứng dụng của viễn thám và GIS ở Việt Nam 23

Phần 3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 25

3.1 Địa điểm nghiên cứu 25

3.2 Thời gian nghiên cứu 25

3.3 Vật liệu nghiên cứu 25

3.3.1 Dữ liệu phi không gian 25

3.3.2 Dữ liệu không gian 25

3.3.3 Dữ liệu ảnh vệ tinh 25

3.4 Nội dung nghiên cứu 26

3.4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Hương Khê 26

3.4.2 Khái quát chung về rừng và tính hình quản lý đất rừng huyện Hương Khê 26

3.4.3 Thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng hai thời điểm năm 2010 và năm 2015 26

3.4.4 Thành lập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 – 2015 26

3.4.5 Nhận xét một số nguyên nhân biến động thảm phủ rừng trên địa bàn huyện giai đoạn 2010-2015 26

3.5 Phương pháp nguyên cứu 26

3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 26

3.5.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 27

3.5.3 Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám 27

3.5.4 Phân tích không gian của GIS 28

3.5.5 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 29

3.5.6 Phương pháp so sánh số liệu 29

Phần 4 Kết quả và thảo luận 30

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Hương khê 30

4.1.1 Điền kiện tự nhiên 30

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội và thực trạng đô thị hóa 34

4.1.3 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện 36

4.2 Khái quát chung về rừng và tình hình quản lý rừng huyện Hương Khê 38

4.2.1 Khái quát về thảm phủ rừng huyện Hương Khê 38

4.2.2 Tình hình quản lý rừng 39

4.3 Lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010, năm 2015 41

4.3.1 Các nguồn dữ liệu thu thập 41

4.3.2 Lập bản đồ hiện trạng rừng khu vực huyện Hương Khê năm 2010,

năm 2015 43

4.4 Xây dựng bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 - 2015 56

4.5 Nhận xét về một số nguyên nhân biến động rừng chính 61

4.5.1 Nguyên nhân trực tiếp 61

4.5.2 Nguyên nhân gián tiếp 63

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 66

5.1 Kết luận 66

5.2 Kiến nghị 67

Tài liệu tham khảo 68

Phụ lục 71

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông Thôn

CH DCDN Cộng hòa Dân chủ Nhân dân

DTTP Diện tích thảm phủ

DTTN Diện tích tự nhiên

ĐTCPL Độ tin cậy phân loại

ĐTCSD Độ tin cậy sử dụng

ĐTCSSNL Độ tin cậy sai số nhầm lẫn

ĐTCSSBS Độ tin cậy sai số bỏ sót

ETM Bản đồ chuyên đề tăng cường

FAO Tổ chức nông lương thế giới

GIS Hệ thống thông tin địa lý

GPS Hệ thống định vị toàn cầu

RS Viễn Thám

TM Bản đồ chuyên đề

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 So sánh một số phương pháp thành lập bản đồ 21

Bảng 4.1 Thảm phủ rừng huyện Hương Khê 38

Bảng 4.2 Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh 41

Bảng 4.3 Các loại hình sử dụng đất huyện Hương Khê 45

Bảng 4.4 Mẫu đoán ảnh vệ tinh 47

Bảng 4.5 Độ tin cậy tệp mẫu năm 2015 48

Bảng 4.6 Độ tin cậy tệp mẫu năm 2010 48

Bảng 4.7 Ma trận đánh giá độ tin cậy phân loại ảnh năm 2015 51

Bảng 4.8 Ma trận đánh giá độ tin cậy phân loại ảnh năm năm 2010 51

Bảng 4.9 So sánh diện tích thống kê thảm phủ rừng huyện Hương Khê năm 2015 54

Bảng 4.10 So sánh diện tích thống kê thảm phủ rừng huyện Hương Khê năm 2010 56

Bảng 4.11 Ma trận biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 58

Bảng 4.12 Diện tích thảm phủ rừng huyện Hương Khê 58

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH

Hình 2.1 Hệ thống thông tin địa lý GIS 17

Hình 2.2 Thiết bị sử dụng trong GIS 18

Sơ đồ 2.1 Quy trình thành lập bản đồ biến động đất bằng phương pháp viễn thám kết hợp với GIS 22

Hình 4.1 Vị trí huyện Hương Khê trong tỉnh Hà Tĩnh 30

Hình 4.2 Biểu đồ diện tích và mật độ dân số của huyện Hương Khê so với với các huyện khác trong tỉnh Hà Tĩnh năm 2015 31

Hình 4.3 Ảnh Viễn thám Landsat – 8 năm 2015 42

Hình 4.4 Ảnh vệ tinh landsat - 5 năm 2010 42

Hình 4.5 Khu vực huyện Hương Khê trên Ảnh Vệ tinh năm 2010 43

Hình 4.6 Khu vực huyện Hương Khê trên Ảnh Vệ tinh năm 2015 43

Hình 4.7 Đất mặt nước 45

Hình 4.8 đất lúa 45

Hình 4.9 Đất xây dựng 45

Hình 4.10 Đất khác 45

Hình 4.11 Rừng Nghèo 46

Hình 4.12 Rừng trung bình 46

Hình 4.13 Rừng giàu 46

Hình 4.14 Phân loại thảm phủ rừng năm 2010 50

Hình 4.15 Phân loại thảm phủ rừng năm 2015 50

Hình 4.16 Bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2015 53

Hình 4.17 Bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010 55

Hình 4.18 Sơ đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 - 2015 57

Hình 4.19 Sơ đồ biến động rừng giai đoạn 2010 - 2015 60

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên luận văn: “Ứng dụng Viễn Thám và GIS để đánh giá biến động thảm phủ rừng huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh”

Học Viên: Nguyễn Thúy Ngân

Chuyên Ngành: Quản lý đất đai Mã số:60.85.01.03

Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Quốc Vinh

Đơn vị đào tạo SĐH: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

1 Mục tiêu nghiên cứu

- Thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010, năm 2015 trên cơ sở ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và GIS tại huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh

- Thành lập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 của huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh

- Nhận xét một số nguyên nhân biến động rừng trên địa bàn huyện Hương Khê

2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp và thứ cấp

- Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám bằng phần mền ENVI

- Phân tích không gian của GIS

- Phương pháp thống kê xử lý số liệu

- Phương pháp so sánh

3 Kết quả nghiên cứu chính của luận văn

Thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010, năm 2015 với 4 loại thảm phủ rừng là đất không có rừng, rừng nghèo, rừng trung bình, rừng giàu Độ tin cậy phân loại ảnh phân loại theo chỉ số Kappa của năm 2010 là 0,93 và năm 2015 là 0,88

Từ bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010, năm 2015 tiến hành chồng ghép

để thành lập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 Diện tích thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 giảm 7262,46ha, Diện tích rừng Nghèo giảm 2171,5ha, Diện tích rừng trung bình giảm 16969,64ha, Diện tích rừng giàu tăng 7536,03ha

Diện tích rừng bị giảm đi sang đất không có rừng do nguyên nhân trực tiếp như cháy rừng, khai thác gỗ bừa bãi, chuyển sang làm đất sản xuất nông nghiệp hay gián tiếp như chính sách của Nhà Nước, sự quản lý kém hiệu quả của đơn vị quốc doanh và cán bộ địa phương

THESIS ABSTRACT

Thesis title: “Application of remote sensing and GIS to evaluate the forest cover change in Huong Khe District, Ha Tinh Province”

Author: Nguyen Thuy Ngan

Specialization: Land Management Code: 60.85.01.03

Supervisor: PhD Tran Quoc Vinh

Institution: Vietnam National University of Agriculture

1 Objectives of the study

- Mapping the forest cover status maps in 2010, in 2015 on the basis of photographic documentation application remote sensing and GIS in Huong Khe district,

- Methods of collecting primary and secondary data

- The method of remote sensing image interpretation by ENVI software

- Spatial analysis of GIS

- Statistical methods for data processing

- Comparative method

3 The results of the thesis

Mapping the forest cover status map in 2010 and 2015 with 4 types of forest cover is non-forest land, poor forest land, average forest land, rich forest land Image classification accuracy classification Kappa index is 0,88 in 2015 and 0,93 in 2010 Using the forest cover status in 2010 and 2015 to overlay and building the forest cover change map in the period from 2010 to 2015 The forest cover area in the priod from 2010 to 2015 reduces 7262,46 ha The poor forest land area reduces 2171,5 ha The average forest land area reduces 16969,64 ha The rick forest land area increases 7536,03 ha

The forest area was reduced to non-forest land due to direct causes such as forest fires, indiscriminate logging, conversion to agriculture or indirectly as policy of the State, the mismanagement effectiveness of state-owned units and local officials

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Vốn được mệnh danh là “Lá phổi” của trái đất, Rừng có vai trò rất quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái và đa dạng sinh học trên hành tinh chúng

ta Bên cạnh những lợi ích thu được từ việc khai thác, sử dụng nguồn lợi từ Rừng, các hoạt động của con người đã gây ra rất nhiều tác động đối với nó Hiện nay,chúng ta đang phải đương đầu với những vấn đề về sự suy thoái của nguồn lợi

tự nhiên và môi trường Rừng Nên sự phát triển kinh tế gắn với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường rừng để phục vụ phát triển bền vững đang là vấn đề hết sức cấp thiết được các nhà quản lý đặt ra

Để làm tốt công việc này, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động thảm phủ rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu Mặc dù hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động rừng, nhưng hầu hết các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ rừng bằng phương pháp truyền thống, đó là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian Khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tư liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin hiện thời nhất Thời gian tổng hợp số liệu và thành lập bản đồ cho khu vực nghiên cứu càng kéo dài thì thông tin trên bản

đồ càng lạc hậu và không chính xác Trong khi đó bản đồ đòi hỏi nhanh về thời gian, chính xác về loại hình, cập nhật về thông tin Do đó, cần phải có phương pháp mới, nhằm khắc phục những nhược điểm của phương pháp truyền thống

Tư liệu viễn thám với những ưu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thông tin, tính khái quát hóa tự nhiên các đối tượng và khả năng phủ trùm rộng và đã phủ trùm khắp mọi nơi trên Trái đất, cùng với sự phát triển mạnh về công nghệ như cung cấp thông tin ngày càng nhanh chóng, chính xác hơn, đã đem lại giá trị đích thực của phương pháp bản đồ trong nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại của các đối tượng, các hiện tượng, như các đối tượng biến động thảm thực vật, tài nguyên rừng, đem lại khả năng thực tiễn cho xu hướng thành lập bản đồ theo quan điểm đồng bộ, hệ thống

Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographical Information Systems) có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý phục vụ các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Vì vậy, phương pháp viễn thám kết hợp GIS (Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý)

sẽ góp phần khắc phục nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt hiệu quả trong xử lý số liệu nhằm đánh giá biến động trong quá trình sử dụng đất đai Công nghệ GIS và Viễn thám là một giải phát hỗ trợ đắc lực cho vấn đề quản lý tài nguyên Rừng

Hương Khê là huyện miền núi nằm trong vùng Tây Nam của tỉnh Hà Tĩnh,

có tổng diện tích tự nhiên 126.350,04ha; tổng diện tích rừng và Rừng trên địa bàn huyện là 97.283,98ha Hiện nay tình hình kinh tế - xã hội của huyện đang có nhiều chuyển biến mạnh mẽ Sự gia tăng dân số và các mục tiêu phát triển kinh tế kéo theo đó là sự mất dần rừng để trồng lúa, màu, cây ăn quả, cao su,… cho nên rừng của huyện có sự biến động lớn

Nhằm theo dõi được sự biến động thường xuyên của các loại đất đặc biệt

là rừng phục vụ các mục tiêu Quản lý, bảo vệ, qui hoạch phát triển và giúp cho lãnh đạo đưa ra những quyết định đúng đắn huyện Hương Khê cần có bộ bản đồ biến động thảm phủ rừng được cập nhật thường xuyên là rất cần thiết

Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên tôi chọn đề tài: “Ứng dụng viễn thám

và GIS đánh giá biến động thảm phủ rừng tại huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh”

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

+ Thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng năm 2010, năm 2015 trên cơ

sở dùng tư liệu ảnh Viễn thám và GIS

+ Thành lập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 – 2015

+ Nhận xét về một số nguyên nhân biến động rừng tại huyện Hương Khê

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Phạm vi không gian: huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh

- Phạm vi thời gian: Nghiên cứu biến động thảm phủ rừng giai đoạn

2010-2015

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.4.1 Những đóng góp mới

+ Đã xây dựng bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng tại 2 thời điểm năm 2010, năm 2015 bằng tư liệu ảnh vệ tinh đa thời gian

+ Bằng phương pháp phân tích không gian của GIS xây dựng bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 trên địa bàn huyện Hương Khê, tỉnh

Hà Tĩnh

1.4.2 Ý nghĩa khoa học

+ Đề tài cho thấy sự kết hợp giữa tư liệu ảnh viễn thám và GIS để thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng giống như các bản đồ chuyên đề khác Đồng thời ứng dụng một phương pháp mới và tiên tiến nghiên cứu biến động thảm phủ rừng + Củng cố phương pháp luận về ứng dụng tư liệu Viễn thám và GIS để thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng và nghiên cứu biến động thảm phủ rừng

+ Tìm hiểu được được biến động rừng và quá trình con người tác động đến rừng trong nhiều năm, từ đó kết hợp với với nghiên cứu đa ngành khác nhằm phục

vụ công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên đất rừng được tốt hơn

+ Giúp nhà quản lý nắm bắt nhanh chóng hiện trạng đất rừng và kiểm soát nguyên nhân gây biến động trong nhiều năm

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ RỪNG VIỆT NAM

2.1.1 Khái niệm

Ngay từ thuở sơ khai, con người đã có những khái niệm cơ bản nhất về rừng Rừng là nơi cung cấp mọi thứ phục vụ cuộc sống của họ Ở Việt Nam theo Nguyễn Thanh Tiến và Cs (2013) đã định nghĩa về rừng: Rừng là quần xã sinh vật trong

đó cây rừng là thành phần chủ yếu Quần xã sinh vật phải có diện tích đủ lớn Giữa quần xã sinh vật và môi trường, các thành phần trong quần xã sinh vật phải có mối quan hệ mật thiết để đảm bảo khác biệt giữa hoàn cảnh rừng và các hoàn cảnh khác

Theo thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNN (2009) nêu một đối tượng được xác định là rừng nếu đạt được cả 3 tiêu chí sau:

+ Là một hệ sinh thái, trong đó thành phần chính là các loài cây lâu năm thân

gỗ, cau dừa có chiều cao vút ngọn từ 5.0 mét trở lên (trừ rừng mới trồng và một số loài cây rừng ngập mặn ven biển), tre nứa,…có khả năng cung cấp gỗ, lâm sản ngoài gỗ và các giá trị trực tiếp và gián tiếp khác như bảo tồn đa dạng sinh học, bảo

vệ môi trường và cảnh quan

Rừng mới trồng các loài cây thân gỗ và rừng mới tái sinh sau khai thác rừng trồng có chiều cao trung bình trên 1.5 m đối với loài cây sinh trưởng chậm, trên 3.0 m đối với loài cây sinh trưởng nhanh và mật độ từ 1,000 cây/ha trở lên được coi là rừng

Các hệ sinh thái nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản có rải rác một số cây lâu năm là cây thân gỗ, tre nứa, cau dừa,… không được coi là rừng

+ Độ tàn che của tán cây là thành phần chính của rừng phải từ 0.1 trở lên + Diện tích liền khoảnh tối thiểu từ 0.5 ha trở lên, nếu là dải cây rừng phải có chiều rộng tối thiểu 20 mét và có từ 3 hàng cây trở lên

Cây rừng trên các diện tích tập trung dưới 0.5 ha hoặc dải rừng hẹp dưới 20 mét được gọi là cây phân tán

Thảm phủ rừng là một phần của thảm phủ bề mặt nói chung, là quần xã thực vật rừng sinh trưởng trên một khoảng đất đai nhất định

2.1.2 Thực Trạng của rừng Việt Nam

Theo Phùng Ngọc Lan và cs (2006) Khu hệ thực vật phong phú của Việt Nam

là nơi hội tụ của ba luồng thực vật di cư từ khu hệ Malaixia - Indonexia; khu hệ

Himalaya - Vân Nam - Quý Châu; khu hệ Ấn Độ - Miến Điện Rừng nước ta có nhiều loại gỗ quý và dược liệu có giá trị Nó được phân bố hầu hết ở vùng trung du và vùng núi, chiếm ba phần tư đất đai toàn quốc và chiếm một vị trí chiến lược quan trọng trong việc phát huy tác dụng phòng hộ và quốc phòng

Trải dài trên 15 độ vĩ ở vùng nhiệt đới bắc bán cầu, chịu ảnh hưởng của đại dương, địa hình chia cắt đã làm cho hệ sinh thái rừng Việt Nam đa dạng từ rừng thông ôn đới, rừng thông á nhiệt đới, rừng hỗn giao lá kim, rừng hỗn giao lá rộng, rừng nhiệt đới cho đến rừng xích đạo.Đặc điểm của rừng nhiệt đới là có nhiều gỗ quý nhưng lại mọc chậm (Hoàng Kim Ngũ và Phùng Ngọc Lan, 1998)

2.1.2.1 Sự giảm sút độ che phủ và chất lượng rừng

Nếu như vào khoảng thế kỷ XX ở nước ta độ che phủ của rừng còn lại 43% diện tích đất tự nhiên Thì sau 30 năm chiến tranh tiếp theo là giai đoạn mà rừng Việt Nam bị thu hẹp lại khá nhanh Hơn 80 triệu lít chất diệt cỏ cùng 13 triệu tấn bom đạn với 25 triệu hố bom đạn, bom cháy rừng cùng với đội xe ủi đất khổng lồ

đã tiêu hủy hơn 2 triệu ha rừng nhiệt đới các loại và diện tích rừng chỉ còn khoảng 9,5 triệu ha, chiếm 29% diện tích cả nước

Theo số liệu Viện Điều tra và Quy hoạch rừng thu được nhờ phân tích ảnh Landsat chụp năm 1979 – 1981 và KATE 140 trong cùng thời gian, cho thấy trong giai đoạn này rừng chỉ còn lại 7,8 triệu ha, chiếm khoảng 24% diện tích cả nước, trong đó 10% là rừng nguyên sinh Ở nhiều tỉnh rừng tự nhiên giàu còn lại rất thấp, như Lai Châu còn 7,88%, Sơn La 11,955 và Lào Cai 5,38% Sự suy giảm về độ che phủ rừng ở các vùng này là do mức tăng dân số đã tạo nhu cầu lớn về lâm sản và đất trồng trọt Kết quả đã dẫn tới việc biến nhiều vùng rừng thành đất hoang cằn cỗi Những khu rừng còn lại ở vùng núi phía Bắc đã xuống cấp, trữ lượng gỗ thấp và bị chia cắt thành những đám rừng nhỏ phân tán

Trong những năm qua, công tác quản lý bảo vệ rừng đã được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm, thể hiện trong 10 năm qua, Nhà nước đã có nhiều chủ trương và biên pháp để phát triển kinh tế xã hội miền núi, bảo vệ và phát triển rừng Hàng năm Chính phủ đã triển khai nhiều chương trình quan trọng nhằm phát triển kinh tế xã hội miền núi, thu hút mọi người dân tham gia bảo vệ và phát triển rừng, tăng độ che phủ của rừng, từng bước tạo lập sự cân bằng về sinh thái, tạo nhiều việc làm, ổn định đời sống cho đồng bào các dân tộc ở các tỉnh miền núi, vùng sâu, vùng xa

Tuy nhiên, tình hình xâm hại rừng trong những năm qua và hiên nay vẫn còn diễn ra hết sức phức tạp, tính chất vi phạm ngày càng tinh vi, đặc biệt là các hành vi chặt phá rừng, khai thác gỗ bất hợp pháp, lấn chiếm đất lâm nghiệp, chuyển đổi mục đích sử dụng đất trái phép vẫn tiếp tục xảy ra, tình trạng chống người thi hành công vụ diễn ra ở nhiều địa phương, gây hậu quả nghiêm trọng, trong đó nhiều nhất

là ở các tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên, Ðông Nam Bộ và ven biển Miền Trung

Bên cạnh tình trạng rừng tự nhiên bị chặt phá trái pháp luật, rừng tự nhiên còn bị suy giảm do yêu cầu phát triển kinh tế xã hội phải chuyển mục đích sử dụng hoặc chuyển đổi sang trồng cây Cao su (chuyển đổi theo qui hoạch, kế hoạch sử dụng đất)

Theo số liệu của Đoàn kiểm tra liên ngành (Đoàn được thành lập theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại văn bản số 603/TTg-KTN ngày 22 tháng 4 năm 2009 về việc kiểm tra, xử lý tình hình vi phạm pháp luật về bảo vệ và phát triển rừng) về công tác quản lý bảo vệ rừng của các tỉnh Đăk Nông, Bình Phước và Lâm Đồng cho biết:

+ Tại tỉnh Đăk Nông, trong ba năm 2006-2010 rừng tự nhiên bị mất 5.736,37 ha, bình quân mỗi năm mất 1.912 ha Trong đó: phá rừng trái pháp luật 609,32 ha, chặt rừng tự nhiên để trồng cao su 1.003,1 ha, chặt rừng tự nhiên để làm công trình thuỷ điện 1.057,1 ha và các nguyên nhân khác 3.066,85 ha, ngoài

ra còn 35.486,73 ha rừng tự nhiên bị tàn phá trái pháp luật từ trước năm 2004 mới được cập nhật số liệu

+ Tại tỉnh Bình Phước, trong ba năm 2007-2009, rừng tự nhiên bị mất 6.190,92 ha, bình quân mỗi năm 2.063 ha Trong đó: phá rừng trái pháp luật 1.972,9

ha, chặt rừng tự nhiên để trồng cao su 3.403,24 ha, chặt rừng tự nhiên để làm khu kinh tế cửa khẩu Hoa Lư 766,7ha và các nguyên nhân khác 48,08 ha Tại tỉnh Lâm Đồng, trong bốn năm 2005-2008, rừng tự nhiên bị mất 15.141 ha, bình quân mỗi năm 3.785,25 ha

Theo số liệu từ Tổng cục Thống kê, chỉ trong 3 tháng đầu năm 2009, cả nước

đã bị mất 489 ha rừng, tăng 77% so với cùng kỳ năm trước, trong đó diện tích rừng

bị cháy là 244 ha (tăng 68%), còn diện tích rừng bị chặt phá là 245 ha Như vậy,

trung bình một ngày, có 5.5 ha rừng bị tàn phá

Qua những số liệu nêu trên, chỉ trong vài năm qua ở một số tỉnh cũng cho thấy tình hình chặt phá rừng đã diễn ra hết sức nghiêm trọng Qua đó cũng cho thấy

những số liệu thống kê báo cáo hàng năm của các địa phương đã không phản ánh đúng thực tế Tính đến 12.2008, diện tích rừng tự nhiên của nước ta chỉ còn 10,323,078 ha, chất lượng rừng tự nhiên đã bị giảm sút nghiêm trọng, hơn 90% diện tích rừng tự nhiên đã bị tác động trong suốt thời gian dài làm phá vỡ cấu trúc rừng, suy thoái các hệ sinh thái tự nhiên, suy giảm đa dạng sinh học, tác động lớn đến sự phát triển bền vững về kinh tế – xã hội, an ninh, quốc phòng của vùng Tây Nguyên, Đông Nam bộ và kinh tế trọng điểm phía Nam

Nguyên nhân sâu xa của thực trạng nêu trên mà trong Chỉ thị số TTg ngày 16/5/2003 và Chỉ thị số 08/2006/CT-TTg ngày 08/3/2006 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường các biện pháp cấp bách để bảo vệ và phát triển rừng; ngăn chặn tình trạng chặt phá, đốt rừng, khai thác rừng trái phép là: Các ngành, các cấp chính quyền từ xã, huyện, tỉnh chưa thực hiện nghiêm túc chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại Quyết định số 245/1998/QĐ-TTg ngày 21 tháng 12 năm 1998

12/2003/CT-về thực hiện trách nhiệm quản lý nhà nước của các cấp 12/2003/CT-về rừng và đất lâm nghiệp, chưa thể hiện rõ vai trò trách nhiệm của các cấp chính quyền đối với việc trấn áp bọn tội phạm phá rừng Ngoài những nguyên nhân nêu trên, những nguyên nhân khác nữa là do năng lực quản lý và bảo vệ rừng của nhiều chủ rừng còn hạn chế; lực lượng bảo vệ rừng ở cơ sở chưa kiểm soát được tình hình ở một số nơi; công tác kiểm tra, kiểm soát, tuần tra truy quét lâm tặc chưa được tiến hành thường xuyên; công tác quy hoạch đất lâm nghiệp chưa ổn định, ranh giới ba loại rừng chưa được xác định và cắm mốc ở thực địa Bên cạnh đó, nhu cầu thị hiếu sử dụng gỗ và lâm sản ngày càng có xu hướng tăng lên, đời sống của nhân dân ở vùng có rừng còn nhiều khó khăn dẫn đến người dân phải phá rừng để mưu sinh

Theo số liệu Báo cáo Chương trình điều tra, theo dõi và đánh giá tài nguyên rừng toàn quốc (NFIMAP) chu kỳ III, hơn 2/3 diện tích rừng tự nhiên của Việt Nam được coi là rừng nghèo; Rừng giàu và rừng trung bình chỉ chiếm 4,6% tổng diện tích rừng và phần lớn phân bố tại các vùng núi cao, vùng sâu, vùng xa Nhiều khu rừng ngập mặn và rừng Tràm tại vùng đồng bằng ven biển có vai trò quan trọng trong việc duy trì đang dạng sinh học dường như đã biến mất Cơ hội tái sinh tự nhiên có trữ lượng lớn thường độc lập và manh mún Báo cáo cũng cho thấy chất lượng và đa dạng sinh học rừng tiếp tục bị suy giảm Trong giai đoạn 1999 – 2005, diện tích rừng

tự nhiên giàu giảm 10,2% và rừng trung bình giảm 13,4% Nhiều diện tích rừng tự nhiên rộng lớn tại vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Tây Bắc đã bị mất trong giai đoạn từ 1991 – 2001 (Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, 2010)

2.1.2.2 Nguyên nhân chính gây ra mất rừng và suy thoái rừng

Kết quả của các nghiên cứu khoa học và chương trình điều tra, theo dõi và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc từ năm 1991 đến nay đã chỉ ra một số nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự biến động diện tích và chất lượng rừng ở Việt Nam

Do chuyển đổi rừng sang đất canh tác nông nghiệp Đây được coi là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn dến mất rừng

Do tập quán canh tác lạc hậu, du canh, du cư và phụ thuộc nặng nề vào tài nguyên rừng để sinh tồn Bên cạnh đó, việc di dân từ vùng đồng bằng lên các vùng cao và từ miền núi phía Bắc vào Tây Nguyên đã góp phần vào tỷ lệ tăng dân số và tạo áp lực lên những diện tích rừng hiện có

Do chưa có biện pháp quản lý và khai thác rừng hợp lý, nạn khai thác gỗ lậu vẫn xảy ra ở nhiều địa phương Hệ thống pháp lý chưa hoàn thiện, năng lực thực thi pháp luật còn hạn chế, thiếu sự phối hợp giữa các cơ quan thực thi pháp luật Quá trình giao dất, giao rừng cùng với việc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất chậm, quyền sử dụng rừng chưa rõ ràng

Do nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội như: xây dựng hệ thống thủy lợi, thủy điện, hệ thống đường giao thông, bố trí tái định cư, xây dựng các khu công nghiệp, khai thác khoáng sản …

Do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến, xuất khẩu gỗ và lâm sản

Trong những năm qua, chúng ta đã nhận thức rất rõ các nguyên nhân gây ra mất rừng và suy thoái rừng và đã có rất nhiều nỗ lực để giải quyết vấn đề này và đã đạt được những kết quả được quốc tế đánh giá cao Tuy nhiên, sự đầu tư của Nhà nước không phải là vô hạn Do đó cần phải đẩy mạnh công tác xã hội hóa việc bảo vệ và phát triển rừng thông qua việc thiết lập một cơ chế tài chính mới và bền vững dựa vào chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng Bên cạnh đó, việc quản lý bảo vệ rừng bền vững cũng góp phần đem lại những lợi ích cho khu vực và toàn cầu (ví dụ: hạn chế biến đổi khí hậu, bảo tồn đa dạng sinh học …)

Hiện nay giá trị của rừng vẫn chưa được tính toán một cách đầy đủ và người dân vẫn chưa yên tấm sống bằng nghề rừng cũng như tích cực tham gia quản lý và

sử dụng rừng bền vững Hệ quả tất yếu là áp lực lên tài nguyên rừng hiện có ngày càng tăng, hiện tượng mất rừng và suy thoái rừng vẫn còn tiếp diễn ở nhiều nơi

Nếu giá trị của rừng được đánh giá và được lượng hóa một cách đầy đủ (cả giá trị

về gỗ, lâm sản ngoài gỗ và giá trị bảo vệ môi trường …) thì đó sẽ là cơ sở quản trọng để so sánh giữa lợi ích của việc bảo vệ và phát triển rừng với lợi nhuận thu được từ các hoạt động chuyển đổi rừng sang các mục đích sử dụng khác Đó cũng

là căng cứ để xây dựng một chính sách khuyến khích đủ mạnh để ngăn chặn mất rừng và suy thoái rừng Tuy nhiên, việc định giá rừng (đặc biệt là lượng hóa giá trị của rừng đối với việc hấp thụ các bon và giảm phát thải khí nhà kính) và tính toán chi phí cơ hội của các hoạt động sử dụng tài nguyên khác nhau ở Việt Nam cũng như việc tìm kiếm thị trường còn gặp nhiều khó khăn (Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, 2010)

2.1.2.3 Hệ lụy của việc mất rừng, suy thoái rừng đối với hệ sinh thái và tính trạng biến đổi khí hậu tại Việt Nam

Đa dạng sinh học là cơ sở quan trọng đảm bảo cho sự tồn tài và phát triển của các quốc gia Tuy nhiên, trong những năm gần đây, trước sự tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, đa dạng sinh học đã và đang bị ảnh hưởng ngày càng nghiêm trọng theo báo cáo triển vọng Môi trường toàn cầu của Liên Hợp Quốc 2007, biến đổi khí hậu đang gây ra tình trạng suy thoái môi trường trên phạm vi toàn cầu, đòi hỏi thế giới phải hành động nhanh chóng hơn bao giờ hết Đối với Việt nam - một trong những nước được dự báo sẽ bị ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu thì có lẽ vấn đề bảo

vệ đa dạng sinh học cần phải được quan tâm triệt để

2.1.3 Phân loại trạng thái rừng Việt Nam

2.1.3.1 Phân loại rừng theo mục đích sử dụng

- Rừng phòng hộ: là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo

vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hoá, hạn chế thiên tai, điều hoà khí hậu và bảo

2.1.3.2 Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành

- Rừng tự nhiên: là rừng có sẵn trong tự nhiên hoặc phục hồi bằng tái sinh tự

nhiên

- Rừng trồng: là rừng được hình thành do con người trồng theo thời gian

sinh trưởng, rừng trồng được phân theo cấp tuổi, tùy từng loại cây trồng, khoảng thời gian quy định cho mỗi cấp tuổi khác nhau (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009)

2.1.3.3 Phân loại rừng theo điều kiện lập địa

- Rừng núi đất: là rừng phát triển trên các đồi, núi đất

- Rừng núi đá: là rừng phát triển trên núi đá, hoặc trên những diện tích đá lộ đầu không có hoặc có rất ít đất trên bề mặt

- Rừng ngập nước: là rừng phát triển trên các diện tích thường xuyên ngập nước hoặc định kỳ ngập nước

- Rừng trên đất cát: là rừng trên các cồn cát, bãi cát Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2009)

2.1.3.4 Phân loại rừng theo loài cây

- Rừng gỗ: là rừng bao gồm chủ yếu các loài cây thân gỗ

+ Rừng cây lá rộng: là rừng có cây lá rộng chiếm trên 75% số cây

+ Rừng cây lá kim: là rừng có cây lá kim chiếm trên 75% số cây

+ Rừng hỗn giao cây lá rộng và cây lá kim: là rừng có tỷ lệ hỗn giao theo số cây của mỗi loại từ 25% đến 75%

- Rừng tre nứa: là rừng chủ yếu gồm các loài cây thuộc họ tre nứa như: tre, mai, diễn, nứa, luồng, vầu, lô ô, le, mạy san, hóp, lùng, bương, giang, v.v…

- Rừng cau dừa: là rừng có thành phần chính là các loại cau dừa

- Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa (Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, 2009)

2.1.3.5 Phân loại rừng theo trữ lượng

- Đối với rừng gỗ

+ Rừng rất giàu: trữ lượng cây đứng trên 300 m3/ha;

+ Rừng giàu: trữ lượng cây đứng từ 201- 300 m3/ha;

+ Rừng trung bình: trữ lượng cây đứng từ 101 - 200 m3/ha;

+ Rừng nghèo: trữ lượng cây đứng từ 10 đến 100 m3/ha;

+ Rừng chưa có trữ lượng: rừng gỗ đường kính bình quân < 8 cm, trữ lượng cây đứng dưới 10 m3/ha

- Đối với rừng tre nứa: Rừng được phân theo loài cây, cấp đường kính và cấp mật độ (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009)

2.1.3.6 Đất chưa có rừng

- Đất có rừng trồng chưa thành rừng: là đất đã trồng rừng nhưng cây trồng có chiều cao trung bình chưa đạt 1,5 m đối với các loài cây sinh trưởng chậm hay 3,0

m đối với các loài cây sinh trưởng nhanh và mật độ < 1.000 cây/ha

- Đất trống có cây gỗ tái sinh: là đất chưa có rừng quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp, thực vật che phủ gồm cây bụi, trảng cỏ, lau lách và cây gỗ tái sinh có chiều cao 0,5 m trở lên đạt tối thiểu 500 cây/ha

- Đất trống không có cây gỗ tái sinh: là đất chưa có rừng quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp gồm đất trống trọc, đất có cây bụi, trảng cỏ, lau lách, chuối rừng, chít, chè vè v.v…

- Núi đá không cây: là núi đá trọc hoặc núi đá có cây nhưng chưa đạt tiêu chuẩn thành rừng (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2009)

2.2 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM

2.2.1 Những khái niệm cơ bản về viễn thám

2.2.1.1 Khái niệm viễn thám

Viễn thám (Remote sensing) là một môn khoa học nghiên cứu phương pháp thu nhận đo lường và phân tích nhằm xác định thông tin của đối tượng từ một khoảng cách cố định mà không có sự tiếp xúc trực tiếp

Theo Giáo Trình viễn thám dành cho cao học viên cao học của trường đại học Mỏ địa chất (2003) có nêu những định nghĩa sau:

Theo Ficher, 1976: Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó

Theo Barret và Curtis, 1976: Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định

Theo Floy Sabin, 1987: Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương pháp tiện

để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng

Tuy nhiên mọi định nghĩa đều có nét chung và nhấn mạnh rằng viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất

2.2.1.2 Nguyên lý chung của viễn thám

Theo Nguyễn Khắc Thời và cs (2013): Cơ sở tư liệu viễn thám là sóng điện

từ được phát xạ hoặc bức xạ từ các vật thể, các đối tượng trên bề mặt trái đất Sóng điện từ có 4 tính chất cơ bản: bước sóng, hướng lan truyền, biên độ và mặt phân cực Mỗi một thuộc tính cơ bản này sẽ phản ánh nội dung thông tin khác nhau của vật thể, phụ thuộc vào thành phần vật chất và cấu trúc của chúng, làm cho mỗi đối tương được xác định và nhận biết một cách duy nhất Sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể trên bề mặt trái đất sẽ được thu nhận bằng các hệ thống thu ảnh gọi là bộ cảm (sensor) Các bộ cảm được lắp đặt trên các phương tiện khinh khí cầu, máy bay hoặc vệ tinh Xử lý, phân tích, giải đoán các tấm ảnh viễn thám sẽ cho ra các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu

Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có:

- Nguồn năng lượng

- Những tia phát xạ và khí quyển

- Sự tương tác với đối tượng

- Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm

- Sự truyền tải, thu nhận và sử lý

- Giải toán và phân tích ảnh: Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được

- Ứng đụng

2.2.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển của viễn thám

Nguyễn Khắc Thời và cs nêu rõ lịch sử viễn thám như sau:

Trong khoảng ba thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ đã cho ra đời các ảnh

số thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất, viễn thám đã thực sự phát triển mạnh mẽ Nhưng thực ra viễn thám có lịch sử lâu đời Ảnh chụp được sử dụng trong nghiên cứu mặt đất đã xuất hiện từ thế kỷ XIX Năm 1839, Louis Dagure (1789-1881) đưa ra báo cáo về thí nghiệm hóa ảnh của mình khởi đầu cho ngành chụp ảnh Ảnh chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu được bắt đầu sử dụng từ năm

1858 Bức ảnh chụp đầu tiên về trái đất từ khinh khí cầu chụp vùng Boston vào năm

1860 bởi James Wallace Black,1860

Giai đoạn chụp ảnh photo từ xa đánh dấu bằng sự ra đời của ngành hàng

không Chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho việc chồng phủ ảnh, chỉnh lý ảnh và chiết suất thông tin từ ảnh nổi Ảnh chụp từ máy bay đầu tiên mà lịch sử ghi nhận được thực hiện vào năm 1910 bởi Wilbur Wright bằng việc chụp ảnh di động trên vùng gần Centoceli tại Italia

Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu cho việc chụp ảnh từ máy bay phục vụ các mục đích quân sự Những năm sau đó, các thiết bị khác nhau về các loại máy chụp ảnh được phát triển mạnh mẽ Đồng thời,

kỹ thuật giải đoán không ảnh và đo đạc từ ảnh cũng phát triển mạnh tạo nên sự hình thành một ngành đo đạc mới tên là đo đạc ảnh

Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1845) không ảnh đã được sử dụng chủ yếu cho mục đích quân sự Trong thời gian này ảnh Rada đã được sử dụng đồng thời với việc phát triển phổ hồng ngoại Các ảnh chụp trên kênh phổ hồng ngoại cho phép chiết lọc thông tin được nhiều hơn Ảnh mầu chụp bằng máy ảnh đã được sử dụng trong thế chiến thứ hai

Việc chạy đua vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ thuật hiện đại Các trung tâm nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đã ra đời, như cơ quan vũ trụ châu Âu ESA (European Space Agency), chương trình vũ trụ Mỹ Nasa (National Aeronautics and Space Adminitrction) Ngoài ra có thể kể đến các chương trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc Bức ảnh đầu tiên tới vũ trụ chụp về trái đất được cung cấp bởi Explorrer-6 vào năm

1959 Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960) cho ra các sản phẩm chụp ảnh từ quỹ đạo chất lượng cao, ảnh mầu kích thước 70mm từ một máy từ động Vệ tinh khí tượng đầu tiên (TIOS-1) được phóng lên quỹ đạo trái đất vào tháng 4 năm

1960 mở đầu cho việc quan sát dự báo khí tượng trái đất Ảnh chụp từ vệ tinh khí tượng NOAA (national Oceanic & Atmospheric Adminitraction) đã được sử dụng

từ năm 1972 đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tượng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật hàng ngày

Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ phục

vụ cho nghiên cứu trái đất và vũ trụ Các ảnh chụp nổi stereo theo phương đứng và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ưu thế của công việc nghiên cứu trái đất bằng các bức ảnh của nó Tiếp theo, tàu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ kích thước 70mm Ngành hàng không vũ trụ Liên Xô (cũ) và hiện nay là Nga đã góp phần tích cực vào việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ Các nghiên cứu đã được thực hiện trên

các con tàu vũ trụ có người như Soynz, các tàu Meteor, Cosmos hoặc trên các trạm

“chào mừng” (Salyut) Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân dải cao như MSU_E Ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos trên 5 kênh phổ khác nhau với kích thước ảnh 18x 18cm

Tiếp theo với vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS-1 (Earth Reosourcer Technology Satellite) được phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972 Sau vệ tinh này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4

và Landsat 5 Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm MMS (máy quét đa phổ) với 4 kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với 3 kênh phổ khac snhau Ngoài Landsat 2, Landsat 3 còn có các vệ tinh khác như SKYLAB (1973) và HCM (1978) Từ 1982 là các ảnh chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat

TM 4 và Landsat TM 5 với 7 kênh phổ khác nhau từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt Điều này cho phép nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau Đồng thời với việc phát triển của các ảnh vệ tinh Landsat, các vệ tinh của Pháp là vệ tinh SPOT (1986) đã đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu ảnh đơn kênh với đọ phân dải không gian 10x10m và ảnh đa kênh SPOT-XS với 3 kênh (2 kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân dải không gian 20x20m Đặc tính của ảnhvệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh nổi Stereo cung cấp một khả năng tạo ảnh nổi ba chiều giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết quả cao, nhất là việc nghiên cứu bề mặt địa hình

Các ảnh vệ tinh của Nhật như MOS-1 phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satelleite) và các ảnh chụp từ các vệ tinh của Ấn Độ I-1A tạo ra các ảnh vệ tinh như LISS thuộc nhiều thế hệ khác nhau

Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám được đẩy mạnh do áp dụng công nghệ mới vớ việc sử dụng các ảnh RADAR Viễn thám RADAR tích cực thu nhận ảnh bằng phát sóng dài siêu tần và thu tia phản hồi cho phép thực hiện nghiên cứu độc lập không phụ thuộc vào mây

Hiện tại các ảnh IKONOS đạt tới độ phân giải 0.82 m (Pan) Ảnh IKONOS

có thể được sử dụng để cập nhật và hiệu chỉnh các bản đồ tỷ lệ trung bình hay làm bản đồ ảnh về hiện trạng sử dụng đất rất tốt

2.2.2 Đoán đọc ảnh viễn thám

2.2.2.1 Đoán đọc ảnh bằng mắt

Nguyễn Mạnh Cường và Quách Quỳnh Nga (1996) nêu rõ:

Trong việc xử lý thông tin viễn thám thì đoán đọc ảnh bằng mắt là công việc

đầu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng trong mọi điều kiện trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp và có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như

địa lý, địa chất, nông nghiệp, môi trường

Đoán đọc ảnh bằng mắt là sử dụng mắt thường có sự trợ giúp của các dụng

cụ quang học như kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu … Cơ sở để đoán đọc

là các chuẩn đoán đọc vẽ và mẫu đoán đọc

Các chuẩn đoán đọc bao gồm:

- Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh: Là giai đoạn các tín hiệu số được hiệu chỉnh

hệ thống nhằm tạo ra tư liệu ảnh có thể sử dụng được Gồm các bước:

+ Hiệu chỉnh bức xạ: Tất cả các tư liệu hầu như bao giờ cũng chịu một mức

độ nhiễu xạ nhất định Nhằm loại trừ các nhiễu kiểu này cần phải thực hiện một số phép tiền xử lý

+ Hiệu chỉnh khí quyển: Bức xạ mặt trời trên đường truyền xuống mặt đất bị hấp thụ, tán xạ một lượng nhất định trước khi tới được mặt đất và bức xạ phản xạ từ vật thể cũng bị hấp thụ hoặc tán xạ trước khi tới được bộ cảm Do vậy, bức xạ bộ cảm thu được chứa đựng không chỉ riêng năng lượng hữu ích mà còn nhiều thành

phần nhiễu khác Hiệu chỉnh khí quyển là công đoạn tiền xử lý nhằm loại trừ thành phần bức xạ không mang thông tin hữu ích

+ Hiệu chỉnh hình học: Méo hình hình học được hiểu như sự sai lệch vị trí giữa toạ độ ảnh thực tế đo được và toạ độ ảnh lý tưởng được tạo bởi một bộ cảm có thiết kế hình học lý tưởng và trong các điều kiện thu nhận lý tưởng

- Biến đổi ảnh: bao gồm các quá trình xử lý như tăng cường chất lượng ảnh, biến đổi tuyến tính

- Phân loại ảnh:

Mục đích của quá trình phân loại là tự động phân loại các pixcel trong ảnh thành các lớp phủ đối tượng Có hai phương pháp phân loại cơ bản là phân loại không kiểm định và phân loại có kiểm định

+ Phân loại có kiểm định: Dùng phân loại đối tượng theo yêu cầu của người

sử dụng Trong phân loại có kiểm định ta giải đoán kiểm tra quá trình phân loại pixel bằng việc quy định cụ thể theo thuật toán máy tính các mô tả bằng số các loại lớp phủ mặt đất gọi là dữ liệu mẫu Để có kết quả phân loại đúng dữ liệu mẫu cần phải vừa đặc trưng vừa đầy đủ Việc phân loại thường dùng ba thuật toán: thuật toán phân loại theo xác suất cực đại, phân loại theo khoảng cách ngắn nhất, và phân loại hình hộp

+ Trong phân loại không kiểm định không sử dụng dữ liệu mẫu làm cơ sở để phân loại mà dùng các thuật toán để xem xét các pixel chưa biết trên một ảnh và kết hợp chúng thành một số loại dựa trên các nhóm tự nhiên hoặc các loại tự nhiên có trong ảnh

- Xuất kết quả: Sau khi hoàn thành tất cả các quá trình xử lý cần phải xuất kết quả Có thể lựa chọn không hạn chế các sản phẩm đầu ra, đó là sản phẩm bản

đồ đồ hoạ, các số liệu thống kê hay các file dữ liệu số (Nguyễn Khắc Thời và cs., 2013)

2.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)

2.3.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý

Theo Lương Văn Hinh (2014) đã nêu:

Ngày nay các quốc gia phát triển mạnh trên cơ sở các ngành khoa học phát triển mạnh mẽ, trong đó có nền tảng của ngành công nghệ thông tin Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được định nghĩa tổng quát như là: “hệ thống các công cụ nền máy

tính dùng thu thập, lưu trữ, truy cập và biến đổi phân tích và thể hiện dữ liệu liên quan đến vị trí trên bề mặt trái đất và tích hợp các thông tin này vào quá trình lập quyết định” Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về GIS nhưng chúng đều có điểm giống nhau như: bao hàm khái niệm dữ liệu không gian phân biệt giữa hệ thông tin quản lý và GIS Về khía cạnh bản đồ học thì GIS bao gồm tất cả các thông tin và dữ liệu được khái quát để thể hiện thế giới thực và các hiện tượng đang diễn ra trong thế giới xung quanh ta

Theo quan niệm của nhiều tác giả, sự ra đời của GIS thực chất là sự kế thừa các ý tưởng trong ngành địa lý bản đồ Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển

đủ mạnh GIS có khả năng thực thi được hầu hết các phép phân tích bản đồ bằng các phương pháp định lượng mới mà GIS tạo ra

Thuật ngữ GIS sử dụng rất thường xuyên trong nhiều lĩnh vực khác nhau như địa lý, kỹ thuật tin học, các hệ thống tích hợp sử dụng trong các ứng dụng môi trường, tài nguyên, trong khoa học về xử lý dữ liệu không gian, …

Hình 2.2 Thiết bị sử dụng trong GIS

2.3.2.2 Phần mềm

Phần mềm là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính Phần mềm được sử dụng trong kĩ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:

- Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input)

- Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database)

- Xuất dữ liệu (Display and reporing)

- Biến đổi dữ liệu (Data transformation)

- Tương tác với người dùng (Query input)

Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay ở khu vực Châu Á: ARC/INFO, MAPINFO, IL WIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW, … Hiện nay có nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm:

- Phần mềm lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ARC/INFO, SPANS, ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS…

- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO, …

ER-Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, là những chuyên viên hướng dẫn, sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và

xử lý các số liệu

2.3.2.3 Số liệu, dữ liệu địa lý

Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý (geo-referenced

data) riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu Những thông tin địa lý có ý nghĩa là sẽ bao gồm các dữ kiện về vị trí địa lý, thuộc tính của thông tin, mối liên hệ không gian của các thông tin, và thời gian Có hai dạng số liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS là:

- Cở sở dữ liệu không gian (bản đồ)

- Dữ liệu thuộc tính (Attribute)

2.3.2.4 Chính sách và quản lý

Đây là hợp phần rất quan trọng đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống,

là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệ thống GIS cần được điều hành bởi bộ phận quản lý, bộ phận này tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng

Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS

2.3.3 Vai trò của GIS

Với chức năng phân tích không gian, GIS cho phép đánh giá những thay đổi của lớp phủ theo những khoảng thời gian khác nhau GIS đồng thời tạo khả năng liên kết những thông tin này (dạng dữ liệu không gian) với các dữ liệu về kinh tế, xã hội, dân tộc, từ đó có thể chỉ ra sự biến động của hiện trạng lớp phủ theo các biến khác nhau

2.4 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ VÀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG THẢM PHỦ RỪNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM KẾT HỢP GIS

Theo Phạm Vọng Thành và Nguyễn Trường Xuân (2003) ngay từ những ngày đầu tiên của sự phát triển công nghệ viễn thám, việc ứng dụng để thành lập bản đồ lớp phủ và theo dõi diễn biến của lớp phủ đã được đề cập Với bản chất của việc “chụp” ảnh là đo giá trị phần trăm phản xạ của năng lượng sóng điện từ của các đối tượng trên mặt đất nên viễn thám có ưu thế cơ bản trong theo dõi lớp phủ thực vật Các lớp phủ thực vật lức đó sẽ phản ánh các loại hình sử dụng đất tương ứng như đồng cỏ, rừng, mặt nước, ruộng,.… và các loại hình sử dụng đất này sẽ phản ánh lại các hoạt động của con người Do đó, viễn thám ngày càng có vai trò to lớn hơn và có mặt nhiều hơn trong các nghiên cứu liên quan tài nguyên thiên như ngiên cứu lớp phủ thực vật, tài nguyên đất, tài nguyên nước,… Nhu cầu thông tin về lớp phủ thực vật ngày càng tăng trong các bài toán nghiên cứu, quản lý các vấn đề môi

trường như mất rừng, thoái hoá đất, trong việc quy hoạch sử dụng đất cũng như hoạch định các chính sách trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi trường Một trong những ưu thế của rõ rệt nhất của phương pháp sử dụng dữ liệu viễn thám trong thành lập bản đồ thực vật nói riêng và các loại bản đồ chuyên đề nói chung là khả năng đem lại các thông tin ở những vùng mà khó có thể sử dụng phương pháp mặt đất, ngoài ra yếu tố giá thành hạ của sản phẩm cũng là ưu điểm nổi bật của phương pháp viễn thám

Với đòi hỏi ngày càng cao của các nhu cầu nghiên cứu khoa học nhất là đòi hỏi phải có thông tin chi tiết và tương đối thường xuyên ở các vùng khó tiếp cận của các nhà quản lý, nghiên cứu tài nguyên và sinh thái thì viễn thám đã dần trở thành một công cụ không thể thiếu Tuy nhiên trong thực tế ứng dụng, rất nhiều trường hợp đòi hỏi các thông tin rất chi tiết và điều này đang là một khó khăn thách thức đối với viễn thám do đó việc kết hợp giữa thông tin từ ảnh viễn thám với các thông tin từ thực địa đang trở thành xu hướng của việc sử dụng ảnh viễn thám

Một trong những điểm cần lưu ý khi ứng dụng viễn thám vào trong việc thành lập bản đồ lớp phủ thảm trong việc quản lý tài nguyên đất đai là phân biệt khái niệm lớp phủ bề mặt với khái niệm hiện trạng sử dụng đất Lớp phủ bề mặt phản ánh các điều kiện và trạng thái tự nhiên trên bề mặt Trái đất như rừng, trảng cỏ,sa mạc,… trong khi đó sử dụng đất lại phản ánh các hoạt động của con người trong việc sử dụng đất như các khu công nghiệp, sân gôn, đất thổ cư, các loại đất hoa mầu canh tác…Tóm lại có thể nói hiện trạng sử dụng đất nhấn mạnh đến các thông tin về mục đích sử dụng của thửa đất, trong khi lớp phủ bề mặt lại dùng để miêu tả trạng thái lớp phủ thực vật của thửa đất ấy Các thông tin có thể thấy trong

dữ liệu viễn thám thường là các thông tin về hiện trạng lớp phủ hơn là hiện trạng sử dụng đất Tuy nhiên, giữa hiện trạng sử dụng đất và hiện trạng lớp phủ có nhiều sự tương quan chặt chẽ nên từ bản đồ hiện trạng lớp phủ chúng ta có thể làm cơ sở để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất Cũng như vậy đối với thảm phủ rừng

và đất rừng ta cần phân biệt đất rừng là đất có rừng, còn thảm phủ rừng là đất rừng

có cây che phủ

Việc nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật phân tích không gian của GIS cũng có những ảnh hưởng to lớn trong việc thành lập bản đồ thảm phủ rừng và các quá trình giải đoán ảnh, có thể nói quan hệ giữa viễn thám và GIS là mối quan hệ

khăng khít và trong ứng dụng bản đồ thảm phủ rừng không thể được hoàn thành nếu thiếu các kỹ thuật phân tích không gian của GIS

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, các vệ tinh có thể chụp được số kênh nhiều hơn và cũng đồng nghĩa với việc các thông tin sẽ được cung cập một lượng to lớn hơn Dựa trên ưu thế này, nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu để có thể thu thập nhiều nhất các thông tin mà ảnh vệ tinh đem lại như nghiên cứu về cấu trúc tán lá, nghiên cứu về thổ nhưỡng, mà với các điều tra thông thường thường mất nhiều thời gian và nhân lực

Bảng 2.1 So sánh một số phương pháp thành lập bản đồ

Giới hạn phân

giải Dưới 1 m 1-20 m 0.5 m tới 1 km

Độ phủ Tùy khả năng nguồn

Chu kì lặp

thông tin Tùy nguồn lực

Tùy nguồn lực và thời tiết

Hàng ngày tới 20 ngày, phụ thuộc thời tiết

Phương pháp

lập bản đồ Quan sát thực địa

Giải đoán bằng mắt thường

Đoán đọc bằng mắt hay xử lý ảnh số Chi phí trên

đơn vị diện tích Cao Trung bình Thấp

Để nghiên cứu biến động thảm phủ ta phải có ít nhất hai ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực tại hai thời điểm khác nhau Lý tưởng mà nói, điều tra biến động nên dùng các tư liệu ảnh được thu cùng một bộ cảm, có cùng độ phân giải không gian, độ cao bay chụp, các băng phổ, trong cùng một giờ và cùng một ngày (trong năm) Trong thực tế các tư liệu ảnh khó có thể thỏa mãn gây khó khăn trong việc nghiên cứu biến động Nếu các tư liệu ảnh không thỏa mãn các điều kiện trên thì phải tiến hành thêm các bước xử lý ảnh như hiệu chỉnh phổ, hiệu chỉnh khí quyển

và nắn chỉnh hình học Đối với nghiên cứu biến động, cần phải nắn chỉnh các ảnh với độ chính xác nhỏ hơn 1/2 pixel (nắn chỉnh hình học trên 1 pixel sẽ gây ra nhiều sai lầm khi so sánh các ảnh với nhau)

Sơ đồ 2.1 Quy trình thành lập bản đồ biến động đất bằng phương pháp viễn thám kết hợp với GIS 2.5 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM

2.5.1 Một số ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trên thế giới

Ngày nay công nghệ viễn thám có khả năng áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

1 Viễn thám ứng dụng trong quản lý sự biến đổi môi trường bao gồm: Điều tra về sự biến đổi sử dụng đất và lớp phủ; Vẽ bản đồ thực vật; Nghiên cứu các quá trình sa mạc hoá và phá rừng; Giám sát thiên tai…

2 Viễn thám ứng dụng trong điều tra đất bao gồm: Xác định và phân loại các vùng thổ nhưỡng; Đánh giá mức độ thoái hoá đất, tác hại của xói mòn, quá trình muối hoá

3 Viễn thám trong lâm nghiệp, diễn biến của rừng bao gồm: Điều tra phân loại rừng, diễn biến của rừng, biến động rừng trong từng giai đoạn; Nghiên cứu về côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng, cháy rừng

4 Viễn thám trong quản lý sử dụng đất bao gồm: Thống kê và thành lập bản

đồ sử dụng đất; Điều tra giám sát trạng thái mùa màng và thảm thực vật

Ảnh thời

kỳ 2

Tư liệu bản đồ

Giải đoán ảnh 2

Bản đồ hiện trạng 2

Chồng xếp bản đồ các thời kỳ

Bản đồ biến động

2.5.2 Một số ứng dụng của viễn thám và GIS ở Việt Nam

Tại Việt Nam, viễn thám mới được quan tâm từ năm 1980 khi nước ta tham gia tổ chức vũ trụ quốc tế Intercomos Tuy nhiên,do điều kiện kinh tế và kỹ thuật nên trước những năm 1990 việc ứng dụng ảnh vệ tinh còn hạn chế Chỉ một số cơ quan, viện nghiên cứu thông qua các chương trình dự án có sử dụng ảnh Viễn thám nghiên cứu nhưng còn nhỏ lẻ, rời rạc và mang nặng tính nghiên cứu Từ những năm

1990 trở lại đây, nhận thức được vai trò to lớn của ảnh vệ tinh, nhiều Bộ ngành, viện nghiên cứu, trường đại học như Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn; Bộ Tài nguyên môi trường; Tổng cục Khí tượng thuỷ văn; … Đã đầu tư ảnh, trang thiết bị, đào tạo con người và thường xuyên ứng dụng công nghệ này phục vụ cho nhiều mục nghiên cứu cũng như phục vụ đời sống dân sinh kinh tế xã hội Cho đến nay, Việt Nam đã có nhiều công trình khoa học và các ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám về nghiên cứu đây một vài công trình được biết đến như:

- Ứng dụng tư liệu viễn thám độ phân giải trung bình phục vụ giám sát và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường khu vực Tây Nguyên và Đông Nam

Bộ (2002) của Nguyễn Đình Dương, Viện Địa Lý - Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia (sử dụng ảnh vệ tinh MODIS)

- Sử dụng tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá biến động lớp phủ bề mặt và sử dụng đất ở lưu vực sông Srepok, Tây Nguyên (1995) của Nguyễn Thanh Xuân, Trung tâm viễn thám - Viện điều tra Quy hoạch nông nghiệp (Sử dụng ảnh hàng không, ảnh vệ tinh SPOT, Landsat)

- Xây dựng bản đồ diễn biến rừng tỷ lệ 1/100.000 ở Lâm Đồng, Nghệ An, Lai Châu (1998) - trung tâm tư vấn Thông tin lâm nghiệp (CFIC), Viện Điều tra Quy Hoạch Rừng

- Thiết lập vận hành trạm thu ảnh vệ tinh viễn thám NOAA phục vụ phân tích diễn biến rừng, theo dõi cháy rừng, xây dựng cở sở dữ liệu trường nhiệt mặt biển (1999), đề tài nhà nước KHCN01-11 - Trung tâm tư vấn Thông tin Lâm Ngiệp (CFIC), Viện Điều Tra Quy Hoạch rừng

- Lại Huy Phương và cộng sự (2005) cũng đã áp dụng GIS trong thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu theo dõi diễn biến tài nguyên rừng và đất lâm nghiệp tại một số tỉnh như Thanh Hóa, Quảng Ninh, Lạng Sơn…

- Chu Thị Bình và cộng sự (2005) đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM cùng với các số liệu thu thập dưới mặt đất để tiến hành đánh giá lớp phủ thực vật tại Lương Sơn – Hòa Bình giai đoạn 1984 – 1992 – 2001

- Tổ chức Hỗ trợ kỹ thuật Lâm nghiệp Nhật Bản (JAFTA, 1998), đã thực

hiện Dự án phát triển công nghệ thông tin cho quản lý rừng nhiệt đới tại Myanmar

Ngày nay công nghệ viễn thám kết hợp GIS có khả năng áp dụng trong

nhiều lĩnh vực khác nhau: quản lý sự biến đổi môi trường, tài nguyên, điều tra đất,

phân loại rừng, diễn biến của rừng, biến động rừng, thảm phủ rừng trong từng giai đoạn, quản lý sử dụng đất…

Ứng dụng công nghệ viễn thám trong lâm nghiệp đã và đang có những nghiên cứu cơ bản và cơ sở khoa học để triển khai trên diện rộng, phục vụ tích cực hơn nữa công tác quản lý bền vững tài nguyên rừng cũng như thảm phủ rừng Trong thời gian tới, viễn thám và GIS sẽ là công cụ chủ đạo giám sát nguồn tài nguyên trong công cuộc hiện đại hoá nước nhà

PHẦN 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Địa điểm nghiên cứu là thảm phủ rừng huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh Huyện Hương Khê là huyện có diện tích lớn nhất của tỉnh Hà Tĩnh nằm trên trục đường Hồ Chí Minh Trung tâm huyện cách thành phố Hà Tĩnh khoảng 45km

về phía Đông

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Thời gian thực hiện đề tài: tháng 1 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016

Số liệu thứ cấp: tháng 8 năm 2015 đến tháng 12 năm 2015

Số liệu sơ cấp: thời gian tiến hành điều tra thực địa từ ngày 22 tháng 01 đến ngày 05 tháng 2 năm 2016

3.3 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

3.3.1 Dữ liệu phi không gian

- Các văn bản pháp quy, báo cáo tình hình kinh tế - xã hội của huyện Báo cáo tình hình quản lý, sử dụng đất của huyện

- Niên giám thống kê của huyện qua các năm

- Báo cáo hiện trạng thảm phủ rừng của hạt Kiểm lâm huyện Báo cáo diễn biến cháy rừng, phá rừng qua các năm

3.3.2 Dữ liệu không gian

- Các loại bản đồ như: bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch rừng, bản đồ lâm nghiệp

+ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010, năm 2014 tỷ lệ 1/50.000 trên hệ tọa độ VN2000

+ Bản đồ lâm nghiệp huyện Hương Khê năm 2014

3.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Hương Khê

- Điều kiện tự nhiên: Vị trí địa lý; địa hình, địa mạo; khí hậu; thủy văn

- Điều kiện kinh tế - xã hội và thực trạng đô thị hóa: tăng trưởng kinh tế, chuyển dịch cơ cấu kinh tế; thực trạng phát triển đô thị và các khu dân cư nông thôn

- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện: những lợi thế chủ yếu; những tồn tại

3.4.2 Khái quát chung về rừng và tính hình quản lý rừng huyện Hương Khê

- Khái quát về thảm phủ rừng huyện Hương Khê

- Tình hình quản lý rừng: tình hình quản lý và sử dụng đất rừng; tình hình rà soát và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất rừng

3.4.3 Thành lập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng hai thời điểm năm 2010 và năm 2015

- Cắt chọn khu vực nghiên cứu

- Giải đoán ảnh vệ tinh:

- Biên tập bản đồ hiện trạng phảm phủ rừng năm 2010, năm 2015

3.4.4 Thành lập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 – 2015 3.4.5 Nhận xét một số nguyên nhân biến động thảm phủ rừng trên địa bàn huyện giai đoạn 2010-2015

- Nguyên nhân trực tiếp: Mất rừng do cháy rừng; mất rừng do chuyển sang sản xuất Nông nghiệp và phát triển cơ sở hạ tầng; mất rừng do khai thác gỗ

- Nguyên nhân gián tiếp: Chính sách Nhà Nước;quản lý kém hiệu quả của các Doanh nghiệp quốc doanh; quản lý kém hiệu quả của trạm kiểm lâm và chính quyền địa phương

3.5 PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU

3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

- Thu thập ảnh vệ tinh (ảnh Landsat) của khu vực nghiên cứu tại 2 thời điểm năm 2010 và năm 2015

- Thu thập các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên, tình hình phát triển kinh tế- xã hội huyện năm 2015

- Thu thập các tài liệu, số liệu, báo cáo về tình hình quản lý sử dụng đất lâm nghiệp, rừng

- Thu thập các tài liệu, số liệu kiểm kê đất đai

- Thu thập các loại bản đồ của vùng nghiên cứu gồm bản đồ địa chính, bản

đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch đất rừng

3.5.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp

Đây là phương pháp được tiến hành ngoài thực địa nhằm kiểm tra lại các thông tin, sự kiện thu thập được trong quá trình điều tra nội nghiệp, đồng thời bổ sung những thông tin còn thiếu để hoàn chỉnh thông tin số liệu:

- Sử dụng GPS cầm tay đi thực địa xác định loại hình thảm phủ rừng, chọn mẫu các loại hình thảm phủ rừng (chụp ảnh thực địa, xác định toạ độ bằng GPS để thành lập khóa giải đoán ảnh, đánh giá độ chính xác bản đồ) vào ngày 22 tháng 01 đến ngày 05 tháng 2 năm 2016

Đối với 7 loại sử dụng đất mỗi loại hình sử dụng đất chọn 10 mẫu ảnh phục

vụ công tác giải đoán ảnh

Với 4 loại hình thảm phủ rừng mỗi loại hình thảm phủ rừng chọn 15 mẫu ảnh còn lại phục vụ đánh giá độ chính xác bản đồ

Đối với năm 2010, tiến hành lấy mẫu tại những điểm trong giai đoạn

2010-2015 không có sự biến động để xây dựng tệp mẫu

3.5.3 Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám

- Nhập dữ liệu thực địa thu thập được từ GPS vào máy tính theo phương pháp truyền dữ liệu để lấy mẫu ảnh

- Xây dựng tệp dữ liệu mẫu các loại hình thảm phủ rừng

Nhờ các thông tin về vị trí, loại thảm rừng thu thập được ngoài thực địa bằng GPS, tệp dữ liệu mẫu gồm đất không rừng, rừng nghèo, rừng trung bình, rừng giàu được xác định trên ảnh vệ tinh bằng phần mềm Envi

- Đánh giá mức độ tin cậy của tệp mẫu theo phương pháp xây dựng ma trận nhầm lẫn

Ma trận nhầm lẫn được xây dựng trên cơ sở số lượng pixel lấy mẫu cho mỗi loại tín hiệu, số lượng pixel phân loại đúng, số lượng pixel nhầm lẫn sang các loại tín hiệu khác Sau khi xây dựng ma trận nhầm lẫn, cần đánh giá độ tin cậy tệp mẫu, nếu độ của sai số bỏ sót và sai số nhầm lẫn cao hơn 90% thì các mẫu ảnh khác biệt, không có sự nhầm lẫn Ngược lại thì có số liệu nhầm lẫn giữa các mẫu ảnh khi phân loại

- Dùng phần mềm Envi để tiến hành phân loại ảnh theo thuật toán xác xuất cực đại

- Đánh giá độ tin cậy ảnh phân loại

+ Để đánh giá độ tin cậy ảnh phân loại tôi đã sử dụng phương pháp kiểm chứng ảnh dựa vào kết quả điều tra thực địa Kết quả kiểm chứng ảnh phân loại được xác định dựa vào số điểm trùng khớp và số điểm không trùng khớp từ quá trình đi thực địa ngày 22 tháng 01 đến ngày 05 tháng 2 năm 2016 bằng GPS cầm tay

+ Đánh giá theo chỉ số Kappa

Chỉ số Kappa (K) nhằm thống kê, kiểm tra và đánh giá độ tin cậy giữa nguồn dữ liệu khác nhau Công thức tính chỉ số Kappa được thể hiện như sau:

x = tổng số điểm của thảm phủ thứ i sau phân loại

N = tổng số mẫu ảnh quan sát trong ngoài thực địa

Hệ số Kappa thường nằm giữa 0 và 1, Kappa có 3 nhóm giá trị

K> 0.8: Độ tin cậy cao

0.4< K < 0.8: Độ tin cậy trung bình

K<0.4: Độ tin cậy thấp

3.5.4 Phân tích không gian của GIS

- Trên cơ sở bản đồ giải đoán ảnh loại hình sử dụng đất, sử dụng phần mềm ArcGIS tiến hành biên tập bản đồ hiện trạng thảm phủ rừng

- Sử dụng phần mềm ArcGIS tiến hành chồng ghép bản đồ để xác định biến động sử dụng thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015

=

− +

x i

x x x

N K

1 2

1 1

) (

) (

- Dùng phần mềm ArcGIS biên tập bản đồ biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010 - 2015

- Xác định biến động thảm phủ rừng qua giai đoạn 2010-2015

3.5.5 Phương pháp thống kê xử lý số liệu

Đây là phương pháp sử dụng các phần mềm, các thuật toán để thu được số liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu trên cơ sở bảng thuộc tính biến động thảm phủ rừng giai đoạn 2010-2015 Số liệu tính toán được tổng hợp trên phần mềm Excel

3.5.6 Phương pháp so sánh số liệu

Từ số liệu tính toán đã tổng hợp tiến hành so sánh với các số liệu thống kê, kiểm kê diện tích thảm phủ của hạt Kiểm lâm huyện Hương Khê