Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến động rừng ngập mặn ven biển thái bình nam định

Sự chuyển đổi cơ cấu sản xuất chạy theo lợi nhuận kinh tế trước mắt chính là nguyên nhân gây ra suy thoái rừng ngập mặn và hậu quả tác động đối với các thành phần tài nguyên môi trường:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Trường Xuân

Hà Nội – 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi – Đào Thị Hồng Thắm – cam đoan đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Trường Xuân

Các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm được đưa ra trong luận văn là hoàn toàn trung thực do tôi trực tiếp thực hiện, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đào Thị Hồng Thắm

MỤC LỤC

MỤC LỤC II DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VI

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN RỪNG NGẬP MẶN 7

1.1 Những khái niệm cơ bản về rừng ngập mặn 7

1.2 Đặc điểm thích nghi sinh thái cây ngập mặn với điều kiện ngập triều 7

1.2.1 Điều kiện sinh thái 7

1.2.2 Đặc điểm thích nghi 10

1.3 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế 14

1.3.1 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế - xã hội 14

1.3.2 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên thiên nhiên 14

1.3.3 Bảo tồn đa dạng sinh học cho đới bờ ven biển 14

1.4 Các hình thái biến động của rừng ngập mặn 15

1.4.1 Khái niệm chung về biến động 15

1.4.2 Rừng ngập mặn được mở rộng 16

1.4.3 Rừng ngập mặn bị xâm lấn 16

1.4.4 Rừng ngập mặn được mở rộng, xâm lấn xen kẽ nhau 16

1.5 Những nguyên nhân làm biến đổi rừng ngập mặn và hậu quả 17

1.5.1 Chiến tranh 17

1.5.2 Khai thác quá mức 17

1.5.3 Phá rừng ngập mặn làm đầm nuôi tôn quảng canh 18

1.5.4 Phá rừng ngập mặn mở rộng đất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản 18

1.5.5 Phá rừng ngập mặn làm đồng muối 19

1.5.6 Khai thác khoáng sản 19

1.5.7 Đô thị hóa 19

1.5.8 Ô nhiễm môi trường 20

1.5.9 Thiếu biện pháp, phương tiện truyền thông, giáo dục 20

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG

RỪNG NGẬP MẶN 21

2.1 Công nghệ viễn thám 21

2.1.1 Nguyên lý viễn thám 21

Vùng gần hồng ngoại 23

2.1.2 Hệ thống viễn thám 23

2.1.3 Phân loại viễn thám 24

2.1.3 Giới thiệu một số tư liệu ảnh vệ tinh 27

2.2 Hệ thông tin địa lý 31

2.2.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý 31

2.2.2 Các thành phần của hệ thông tin địa lý 32

2.2.3 Các chức năng của GIS 34

2.3 Lựa chọn tư liệu ảnh trong nghiên cứu biến động rừng ngập mặn 36

2.3.1 Một số đặc trưng của tư liệu ảnh viễn thám 36

2.3.2 Lựa chọn tư liệu ảnh trong nghiên cứu biến động rừng ngập mặn 39

2.3.3 Giải đoán thông tin trên ảnh viễn thám 42

2.4 Khái niệm về bản đồ biến động rừng ngập mặn 43

2.4.1 Khái niệm chung về biến động 43

2.4.2 Khái niệm về bản đồ biến động rừng ngập mặn 43

2.4.3 Phương pháp thành lập bản đồ biến động rừng ngập mặn 43

2.5 Ứng dụng viễn thám kết hợp với GIS đánh giá biến động 46

CHƯƠNG 3 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN KHU VỰC CỬA SÔNG BA LẠT 49

3.1 Đặc điểm tự nhiên của khu vực Ba Lạt 49

3.1.1 Vị trí địa lý 49

3.1.2 Tài nguyên thiên nhiên 51

3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 52

3.2 Thực nghiệm thành lập BĐBĐ rừng ngập mặn khu vực cửa Ba Lạt 54

3.2.1 Thu thập dữ liệu 54

3.2.2 Quy trình thành lập BĐBĐ rừng ngập mặn khu vực cửa Ba Lạt 54

3.3 Kết quả thực nghiệm 64

3.3.1 Bản đồ biến động và các số liệu 64

3.3.2 Phân tích kết quả biến động rừng ngập mặn khu vực thực nghiệm 65

3.3.3 Khả năng sử dụng của bản đồ 65

3.3.4 Một số nhận xét về phương pháp 66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Hệ sinh thái rừng ngập mặn 7

Hình 1-2 Rừng ngập mặn bị tàn phá bởi chất độc màu da cam 17

Hình 2-1 Phản xạ quang phổ của nước, đất và thực vật 22

Hình 2-2 Bức xạ đối với vật thể đen 22

Hình 2-3 Mối quan hệ quang phổ điện từ và các bộ cảm biến 23

Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý viễn thám quang học 24

Hình 2-5 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 25

Hình 2-6 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 26

Hình 2-7 Thời gian phóng vệ tinh SPOT 27

Hình 2-8 Các loại sản phẩm ảnh vệ tinh SPOT 28

Hình 2-9 Nguyên lý tạo ảnh 2,5m 29

Hình 2-10 Nguyên lý thu ảnh lập thể SPOT 5 29

Hình 2-11 Thông số của ảnh SPOT 30

Hình 2-12 Các thành phần chính của GIS 33

Hình 2-13 Chồng xếp các lớp thông tin bản đồ 36

Hình 2-14 Nguyên tắc nghiên cứu biến động trong GIS 44

Hình 2-15 Quy trình thành lập bản đồ biến động rừng ngập mặn 45

Hình 2-16 Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân tích sau phân loại 47 Hình 3-1 Quy trình thành lập bình đồ ảnh viễn thám 57

Hình 3-2 Bình đồ ảnh vệ tinh tỷ lệ 1:50.000 năm 2000 khu vực cửa sông Ba Lạt 58

Hình 3-3 Bình đồ ảnh vệ tinh tỷ lệ 1: 50.000 năm 2011 khu vực cửa sông Ba Lạt 59

Hình 3-4 Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 năm 2000 61

Hình 3-5 Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 năm 2011 62 Hình 3-6 Bản đồ biến động rừng ngập mặn tỷ lệ 1: 50.000 giai đoạn 2000 - 2011 64

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM 31

Bảng 2-2 Đặc trưng phổ và khả năng ứng dụng cho giải đoán của ảnh Landsat 38

Bảng 2-3 Đặc trưng phổ và khả năng giải đoán của ảnh SPOT 39

Bảng 2-4 Đặc trưng phổ và khả năng ứng dụng cho giải đoán của ảnh Landsat 41

Bảng 3-1 Bảng số liệu thống kê mục đích sử dụng đất khu vực cửa Ba Lạt năm 2011 51

Bảng 3-2 Số liệu thống kê diện tích rừng ngập mặn trong thời kỳ 2000 - 2011 65

Bảng 3-3 Số liệu thống kê biến động rừng ngập mặn trong thời kỳ 2000-2011 65

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong quá trình phát triển kinh tế-xã hội, càng ngày chúng ta càng nhận thức được mối quan hệ rất lớn giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường

Sự phát triển kinh tế là tiền đề cho hoạch định các kế hoạch bảo vệ môi trường, bên cạnh đó bảo vệ môi trường cũng là cơ sở quyết định cho sự phát triển bền vững nền kinh tế - xã hội tại địa phương

Như chúng ta đã biết, rừng ngập mặn là nguồn tài nguyên quý giá đóng vai trò như một rào chắn đất liền và biển, giúp chống xói mòn đất và hạn chế ảnh hưởng của các cơn bão từ biển và giúp cân bằng sinh thái

Trước đây, rừng ngập mặn ven biển Thái Bình – Nam Định bị suy thái rất nhiều, chủ yếu là tình trạng khai thác quá mức Sau khi đổi mới, rừng ngập mặn bị suy thoái nghiêm trọng do chính sách khuyến khích người dân chuyển đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản, sản xuất nông nghiệp và đô thị hóa Sự chuyển đổi cơ cấu sản xuất chạy theo lợi nhuận kinh tế trước mắt chính là nguyên nhân gây ra suy thoái rừng ngập mặn và hậu quả tác động đối với các thành phần tài nguyên môi trường: diện thích đất thoái hóa ngày càng nhiều, nước mặn lấn sâu vào đất liền làm giảm năng suất cây trồng, nguồn sinh thái ven bờ giảm sút, nhiều loài hải sản mất nơi trú ngụ, đời sống nhân dân nghèo ven biển bị đe dọa

Trước tình hình biến động nghiêm trọng của hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực ven biển Thái Bình – Nam Định cần phải có các biện pháp giám sát chặt chẽ hiện trạng biến động của rừng ngập mặn Ngày nay, với sự phát triển của kỹ thuật thu thập dữ liệu từ vệ tinh, tình trạng lớp phủ hoặc sử dụng đất của một khu vực hoàn toàn có thể được ghi nhận theo chu kỳ nhất định Bằng cách so sánh dữ liệu rừng ngập mặn đã giải đoán của các thời điểm trong GIS, tình trạng biến động của rừng ngập mặn theo thời gian hoàn toàn

có thể xác định được Đề tài “Ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thống

thông tin địa lý để đánh giá biến động rừng ngập mặn ven biển Thái Bình – Nam Định” được lựa chọn xuất phát từ yêu cầu thực tế đó

2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài

Xác định mối quan hệ giữa quá trình thay đổi cơ cấu sản xuất và sự biến động rừng ngập mặn ven biển Thái Bình - Nam Định theo không gian và thời gian

Thông qua kết quả nghiên cứu để chứng minh tính hiệu quả của Viễn thám và GIS trong nghiên cứu sự biến động rừng ngập mặn

Nhiệm vụ của đề tài:

mặn đến vấn đề môi trường và khí hậu

mặn ven khu cửa Ba Lạt

động giữa hai thời điểm ở khu vực cửa Ba Lạt (ven biển Thái Bình - Nam Định)

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là biến động rừng ngập mặn khu cửa

Ba Lạt (ven biển Thái Bình – Nam Định)

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn:

dịch cơ cấu kinh tế trong thời kì đổi mới đất nước, đánh giá sự ảnh

hưởng của quá trình chuyển đổi cơ cấu và mục đích sản xuất đến biến động lớp phủ thực vật ngập mặn

lớp phủ thực vật ngập mặn cũng chỉ mang tính chất là một đối tượng trong lớp phủ bề mặt

Thủy nằm trong khu vực cửa Ba Lạt nhằm có được dữ liệu thống lê theo ranh giới hành chính để dễ đối sánh

năm 2011 Một số dữ liệu được thu thập và sử dụng khác bao gồm các

số liệu thống kê, bản đồ địa hình, địa chính qua các thời kỳ và kết quả khảo sát thực địa

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn, tác giả tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật xử lý ảnh số và nguyên lý, phương pháp xác định rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn thám

Phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng như sau:

tin thu thập cần phải phân tích, chọn lọc để đưa ra những thông tin chính phục vụ cho công tác nghiên cứu Những thông tin này được hệ thống hóa để từ đó ta có thể so sánh, phân tích, xử lý và chọn lọc các số liệu, tư liệu phù hợp

về biến động rừng ngập mặn như sự mở rộng, mất đi phần diện tích và nguyên lý, phương pháp xác định rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn thám

 Nghiên cứu cơ sở khoa học để xử lý ảnh và áp dụng phương pháp xử lý ảnh số từ tư liệu viễn thám để tăng cường chất lượng hình ảnh nắn chỉnh, thành lập bình đồ ảnh Sau khi đã chiết xuất được tối đa các thông tin về lớp phủ bề mặt vùng ven biển từ ảnh viễn thám kết hợp với các tài liệu khác, sẽ tiến hành xác định rừng ngập mặn ở các thời kỳ khác nhau trên ảnh viễn thám, áp dụng phương pháp bản đồ để thành lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn ở thời kỳ 2000 -2011 Tiến hành chồng xếp lần lượt bản đồ hiện trạng của hai thời kỳ lập bản đồ biến động rừng ngập mặn và tính toán số liệu biến động cho từng giai đoạn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Về khoa học, nghiên cứu góp phần giúp học viên mở rộng hiểu biết về lớp phủ thực vật ngập mặn, hiện trạng và biến động lớp phủ thực vật ngập mặn khu vực cửa Ba Lạt ven biển Thái Bình – Nam Định Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu cho phép đánh giá khả năng ứng dụng của Trắc địa – Bản đồ nói chung và công nghệ Viễn thám, GIS nói riêng trong việc nhận biết hiện trạng và phân tích biến động của lớp phủ thực vật rừng ngập mặn ven biển

Về mặt thực tiễn, các kết quả nghiên cứu của luận văn đưa ra các số liệu biến động rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu của hai thời điểm (2000, 2011) góp phần chỉ ra khuynh hướng biến động của rừng ngập mặn Đây có thể là tài liệu bổ ích cho công tác quy hoạch, quản lý diện tích đất sản xuất nông nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản và nghiên cứu biện pháp quy hoạch bảo vệ cũng như tái tạo rừng ngập mặn của các xã ven biển theo hướng phát triển bền vững

6 Dữ liệu, trang thiết bị và phần mềm

Luận văn nghiên cứu sử dụng các tư liệu sau:

 Bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1:50.000 của khu vực cửa sông Ba Lạt, Thái Bình – Nam Định

tích về khu vực nghiên cứu

2011 độ phân giải 2,5m của khu vực nghiên cứu

Xin chân thành cám ơn tới các Thầy Cô giáo đã truyền đạt những kiến thức khoa học chuyên môn, chuyên ngành viễn thám và GIS cho bản thân tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin gửi tới Trung tâm dịch vụ viễn thám và Địa tin học – Cục Viễn thám quốc gia, Tổng cục Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường, Trung tâm

hỗ trợ phát triển Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa Chất đã tạo điều kiện thuận lợi

để tác giả thu thập số liệu ngoại nghiệp cũng như những tài liệu nghiên cứu cần thiết liên quan tới đề tài tốt nghiệp

Xin ghi nhận công sức và những đóng góp quý báu và nhiệt tình của các bạn học viên lớp đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như làm đồ án Có thể khẳng định, sự thành công của luận văn này, trước hết thuộc về công lao của tập thể, của nhà trường, cơ quan và xã hội Đặc biệt là sự quan tâm động viên, khuyến khích cũng như sự cảm thông sâu sắc của gia đình Nhân đây, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu đậm nhất

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN RỪNG NGẬP MẶN

1.1 Những khái niệm cơ bản về rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là kiểu rừng phát triển trên vùng đất lầy, ngập nước mặn vùng ven biển, dọc theo các sông ngòi, kênh rạch có nước lợ do thủy chiều lên xuống hàng ngày Rừng ngập mặn phát triển mạnh ở vùng nhiệt đới

có khí hậu nóng ẩm và một ít ở vùng cận nhiệt đới

Rừng ngập mặn là thuật ngữ mô tả một hệ sinh thái thuộc vùng nhiệt đói và cận nhiệt đới tạo thành trên nền các thực vật vùng triều với tổ hợp động, thực vật đặc trưng

Hình 1-1 Hệ sinh thái rừng ngập mặn

1.2 Đặc điểm thích nghi sinh thái cây ngập mặn với điều kiện ngập triều

1.2.1 Điều kiện sinh thái

Sự tồn tại của quần xã cây ngập mặn thụ thuộc vào bảy nhân tố, trong

đó yếu tố địa mạo được coi là quan trọng nhất, tác động trực tiếp tới rừng

ngập mặn Bảy nhân tố đó bao gồm: khí hậu, nền bùn, che chắn bảo vệ, nước mặn, biên độ triều, các dòng hải lưu và bờ biển nông Trong đó:

thấp thì có số loài cây ít và thường ở dạng cây bụi thấp

Lượng mưa cũng là nhân tố quan trọng trong vai trò cung cấp nước ngọt cho quá trình sinh trưởng của cây ngập mặn Trong cùng một điều kiện nhiệt độ, lượng mưa càng cao thì số lượng các loài ngập mặn càng nhiều, kích thước cây cũng lớn hơn Với lượng mưa <1000mm/năm như ở vùng cửa sông ven biển Khánh Hòa, các vùng ven biển miền Trung thì thảm thực vật ngập mặn rất nghèo nàn

Ngoài ra, gió cũng là một nhân tố tác động tới sự phân bố của thực vật ngập mặn thông qua sự ảnh hưởng tốc độ thoát hơi nước, nhiệt độ nước, gió mùa và xói lở bờ, đặc biệt gió bão thường xuyên vùng nhiệt đới

+ Nền bùn:

Cây ngập mặn có thể sống trên nền cát, than bùn, sỏi và rạn san hô, nhưng thích hợp nhất với chúng là phát triển trên nền đất bùn mềm

+ Che chắn bảo vệ:

Có các đảo che chắn và bảo vệ thì các quả, hạt giống, cây con, trụ mầm mới không bị sóng, gió đánh bạt đi dễ dàng Khi đó tạo điều kiện cho cây ngập mặn cố định trên nền đất bùn

+ Nước mặn:

Độ mặn ảnh hưởng đáng kể tới cây ngập mặn mặc dù hầu hết các cây ngập mặn không phải là thực vật chịu mặn bắt buộc Cây ngập mặn có thể tồn tại trong môi trường nước ngọt trong một thời gian nào đó nhưng sinh trưởng của cây sẽ giảm dần Sau vài tháng nếu không được cung cấp muối cây sinh trưởng rất kém

Hầu hết cây ngập mặn sinh trưởng tốt ở nước có độ mặn 25% ÷ 50% độ mặn nước biển Khi độ mặn càng cao thì sinh trưởng càng kém, sinh khối của

rễ, thân, lá đều thấp dần, lá sớm rụng

Theo (Valentine Jackson Chapman, 1977), vai trò của muối ở chỗ: trong môi trường nước mặn các loài cây khác tăng trưởng chậm, không thể cạnh tranh với các loài cây ngập mặn và cuối cùng bị muối loại bỏ hoặc làm cho suy giảm Từ quan điểm này người ta cho rằng muối là nhân tố quan trọng tác động đến quá tr.nh đấu tranh sinh tồn và thích nghi, tạo điều kiện cho cây ngập mặn tồn tại và phát triển

+ Biên độ triều:

Trên thực tế biên độ triều càng rộng thì thành phần quần xã rừng ngập mặn càng phong phú Thông thường biên độ triều đi đôi với địa hình khu vực tạo điều kiện cho rừng ngập mặn phát triển mở rộng theo chiều ngang Nhân

tố này không ảnh hưởng trực tiếp về mặt sinh lý nhưng nó đóng vai trò quan trọng về mặt phân bố, cấu trúc các quần xã

1.2.2 Đặc điểm thích nghi

Do sống trong điều kiện khắc nghiệt, môi trường sống luôn luôn biến động nên các phần của của cây ngập mặn đều có những biến đổi thích nghi Đặc biệt hệ rễ thể hiện sự tiến hóa hoàn hảo, phù hợp với điều kiện môi trường Trong môi trường đất ngập nước yếm khí và thể nền nhão là hai khó khăn lớn tác động đến cây ngập mặn, do đó khả năng chống đỡ về mặt cơ học kém Hệ thống rễ của nhiều loài thể hiện đặc tính thích nghi làm hạn chế những khó khăn này Hầu hết các hệ thống rễ các cây ngập mặn bao gồm các

rễ nhỏ phát triển theo chiều ngang sau đó mới mọc ra các rễ dinh dưỡng và lông hút Hệ rễ thường mọc nông, độ sâu không quá 2m, mặc dù vậy tỷ lệ sinh khối phần dưới đất so với phần trên mặt đất ở cây ngập mặn cao hơn các loài cây khác Hệ rễ các cây ngập mặn phát triển rất đa dạng và phong phú phù hợp với đặc điểm thích nghi riêng của từng loài đối với môi trường

Rễ thở (rễ hô hấp): là loại rễ mọc ngược lên từ hệ thống rễ cáp ngầm

Rễ hô hấp có số lượng lỗ vỏ lớn, chẳng hạn ở chi Avicennia (mắm) trung bình

Rễ đầu gối: phần rễ biến dạng của rễ ngầm, ph.nh lên và trồi lên mặt đất, sau đó lại đâm xuống dưới Từ các phần nhô này lại mọc ra các rễ dinh dưỡng đâm sâu xuống đất, như các loài ở chi Bruguiera (vẹt)

Rễ chống: rễ này xuất phát từ thân và đâm xuống đất như ở Rhizophora (đước), đôi khi cũng gặp ở Kandelia candel (trang) Ngoài tác dụng làm giá

đỡ cho cây, rễ chống còn có chức năng thu nhận và dự trữ không khí

Rễ không khí: là loại rễ mọc từ thân hoặc cành thấp rồi đâm xuống phía dưới nhưng thường không tiếp xúc với đất, chẳng hạn như ở Rhizophena (đước), Avicennia (mắm)

Rễ ốp: rễ này mọc ra từ thân nhưng tạo nên những bản mỏng sát gốc, giống như gốc bạnh ra

Bạnh gốc: ở gốc thân của Kandelia candel (trang) và các loài thuộc chi Bruguiera (vẹt) hình thành những bạnh gốc Bạnh gốc có nhiều lỗ vỏ hoặc vỏ nứt dọc, lớp ngoài mềm có tác dụng thu nhận không khí, phía dưới bạnh gốc mọc ra nhiều rễ bên, làm nhiệm vụ dinh dưỡng

Các công trình nghiên cứu đều thống nhất cho rằng cấu trúc các loại rễ này thích nghi với việc cung cấp không khí cho các bộ phận rễ dưới mặt đất , đồng thời cũng là những cái “neo” bám chắc vào đất với chức năng nâng đỡ

Việc xây dựng các đầm nuôi tôm bằng cách quây kín một mảnh rừng ngập mặn rồi không cho nước triều ra vào thương xuyên đã gây ra hậu quả nghiêm trọng là hệ rễ bị phá hủy, cây sẽ chết đứng, khô một cách nhanh chóng trên một vùng rộng lớn như ở Đồng Rui, Tiên Yên (Quảng Ninh)

Các loài cây ngập mặn thường là loài cây ưa sáng, tán hình nón khi còn non, phân cành sát gốc Khi mọc riêng lẻ cây phân nhánh nhiều, nhưng khi cây mọc thành quần thể hay quần xã cùng các cây khác thì có hiện tượng tỉa thưa mạnh, cây có thân thăng cao, các cành tập trung ở phần ngọn

Phần gỗ các cây ngập mặn có số lượng mạch rất lớn, kích thước mạch

bé và thành mạch dày so với các chi cùng họ mọc ở các môi trường khác Tính chất này có thể giúp cho cây vận chuyển được nước lên cao và nhanh, hạn chế tác hại của muối trong cây

Trừ một số loài thuộc chi Sonneratia (bần) và Excoecaria (giá) có lá rụng nhiều vào mùa đông ở miền Bắc, hoặc khi thời tiết bất lợi, còn lại phần lớn là cây thường xanh, lá dày, nhẵn bóng, có lớp sáp mỏng ở cả hai mặt và lá thường dòn

Biểu bì hầu hết các loài đều có lớp cutin dầy, các tế bào biểu bì trên thường lớn hơn tế bào biểu bì dưới Lỗ khí chỉ phân bố ở mặt dưới lá, trừ các loài mọng nước và cây một lá mầm Số lượng lỗ khí trên đơn vị diện tích

trí của lá

Một số loài thuộc chi Avicennia (mắm), Aegiceras (sú), Acanthus (ô rô) có tuyến tiết muối ở trên mặt lá Tuyến tiết muối có cả ở mặt trên và mặt dưới lá, nhưng thường ở mặt trên nhiều hơn mặt dưới Hầu hết các loài cây ngập mặn đều có tuyến tiết chất nhầy, tế bào chứa tanin Nhiều loài có mô cứng dị hình, nhất là ở Rhizophora (đước) Các tế bào mô cứng thường tập trung bao bọc các gân lá, làm tăng độ cứng cho lá Lá còn non thì tương đối mỏng, nhưng lá càng già càng dầy lên Đặc điểm này phù hợp với chức năng tích lũy muối thừa để thải ra ngoài khi lá rụng xuống

Sự tiết muối được thực hiện bằng tuyến tiết muối trên lá của các cây trong các chi Avicenia (mắm), Sonneratia (bần), Aericeras (sú), … và cũng có thể tiết qua mụn cóc Nồng độ muối trong các mô của cây tăng theo tỷ lệ với nồng độ muối của môi trường Các loài cây tiết muối có nồng độ muối trong

lá đạt tới mức tương đương nồng độ của nước biển Khi nồng độ muối trong không bào quá cao, muối được đưa dần ra tế bào thu góp của tuyến tiết muối

và tiết ra ngoài Nồng độ muối trong môi trường càng cao thì nồng độ muối trong lá càng đậm đặc, tuyến tiết muối càng hoạt động mạnh Sự tiết muối này còn chịu ảnh hưởng vào nhịp điệu thời gian trong ngày

Thực vật ngập mặn còn phát triển một cơ chế hữu hiệu nữa giúp chúng

có thể tồn tại trong môi trường ngập mặn đó là cơ chế cản muối Cơ chế được thực hiện thông qua hệ thống vi lọc ở rễ, qua đó nước được hút vào và muối

bị giữ lại

Giống như các cây chịu mặn khác, các loài cây ngập mặn chứa một lượng muối cao trong các mô cơ thể Các loài cây tích muối thường tích các

chung đều mọng nước trước khi rụng xuống, bằng cách này lượng muối thừa được chuyển ra khỏi các mô trao đổi chất (Clough , 1984) cho rằng nồng độ muối cao trong cây ngập mặn giúp cho việc giữ áp xuất thấm lọc của tế bào thấp hơn thế năng nước của đất, nhờ đó mà trong môi trường độ mặn cao, cây ngập mặn vẫn có thể lấy được nước từ môi trường ngoài do khả năng cân bằng nước dương

Môi trường rừng ngập mặn được mô tả là “hạn sinh lý” hoặc “khô sinh lý” mặc dù xung quanh rất nhiều nước, nhưng do nước này là nước mặn hơn

so với lượng nước chứa trong tế bào do đó nước đi vào cơ thể ngược với hướng áp xuất thấm lọc Quá trình này yêu cầu chi phí năng lượng đáng kể, năng lượng trao đổi chất để làm giảm độ mặn Giá trị áp xuất thẩm thấu của tế bào phụ thuộc nhiều vào độ mặn môi trường Độ mặn môi trường càng cao thì giá trị này càng nhỏ, cây muốn giữ được cân bằng nước dương càng phải tích lũy nhiều muối để có giá trị áp xuất thẩm thấu dịch tế bào nhỏ hơn giá trị áp xuất thẩm thấu của môi trường Khả năng thay đổi thế năng nước tương ứng với sự thay đổi độ mặn của môi trường là một trong những đặc điểm sinh lý thích nghi giúp cây sống được nơi có độ mặn cao

1.3 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế

1.3.1 Vai trò và tiềm năng của rừng ngập mặn trong nền kinh tế - xã hội

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng, có năng suất cao ở vùng cửa sông ven biển nhiệt đới nhưng rất nhạy cảm với tác động của con người và thiên nhiên Từ rừng ngập mặn con người có thể khai thác nhằm tạo ra các sản phẩm nông lâm nghiệp, nghư nghiệp Ngoài ra một số loài cây còn là nguồn dược phẩm quý giá Nguồn lợi từ du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa học Nhiều công trình nghiên cứu khoa học về bảo tồn gen, thích nghi, đấu tranh sinh tồn, diễn thế và chu trình vật chất được nghiên cứu tại khu hệ rừng ngập mặn đã mang lại những kết quả quý giá cho khoa học Bên cạnh đó rừng ngập mặn còn là địa điểm để tuyên truyền về nguồn lợi, sự cân bằng sinh thái

và bảo tồn thiên nhiên

1.3.2 Vai trò của rừng ngập mặn đối với tài nguyên thiên nhiên

Bản thân rừng ngập mặn đã là tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo, hơn nữa nó là quần tụ của bao loài sinh vật khác Nhiều loại động vật quý hiếm đã được tìm thấy ở rừng ngập mặn như gấu ăn cua, hổ (Ấn Độ), báo đốm (Nam Mỹ), và một số loài bò sát ăn thịt như cá sấu, kỳ đà, khỉ đuôi dài, Rừng ngập mặn còn là nơi trú ngụ của hơn 200 loài chim, cò lạo xám, sếu

cổ trụi, Không chỉ là nơi cư trú mà rừng ngập mặn còn là nơi cung cấp dinh dưỡng đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các quần thể sinh vật

1.3.3 Bảo tồn đa dạng sinh học cho đới bờ ven biển

Hệ sinh thái rừng ngập mặn chứa đựng mức đa dạng sinh học rất cao

Dễ dàng nhận biết rằng nơi ở trong rừng ngập mặn phân hóa mạnh mẽ: trên không, mặt đất, trong nước với các dạng đáy cứng, đáy mềm, hang trong đất, những không gian chật hẹp trên vòm cây, bộ rễ Điều kiện sống rừng ngập mặn biến đổi thường xuyên phù hợp với các hoạt động có nhịp điệu của dòng nước ngọt và thủy triều Sinh vật sống trong rừng ngập mặn không những có

số lượng loài đông mà trong nội bộ mỗi loài còn có những biến dị phong phú,

dễ thích nghi với những nơi ở khác nhau, nguồn sống khác nhau và điều kiện sống luôn thay đổi Do đó rừng ngập mặn là nơi lưu trú nguồn gen có giá trị không những cho các hệ sinh thái trên cạn mà còn cho cả vùng ven bờ biển 1.3.3.1 Duy trì nguồn lợi thủy sản tiềm tàng cho sự phát triển ngư nghiệp

Các loài tôm sú, tôm he, tôm rảo, thường sống trong vùng nhiệt đới cửa sông ven biển Đời sống của chúng gắn với môi trường rừng ngập mặn, ngoài ra còn có nhiều loài hải sản khác như cá, sò, cũng là nguồn lợi kinh tế cao của cư dân ven biển

1.3.3.2 Mở rộng diện tích đất bồi, hạn chế xói lở

Nhìn trung sự phát triển của rừng ngập mặn và mở rộng diện tích đất bồi là hai quá trình luôn song song với nhau Các dải rừng ngập mặn đều có thể thấy trên đất bùn mềm, đất sét pha cát, cát và có thể ngay trên những vỉa san hô (Snedaker, 1978, 1982) Ở những vùng đất mới có độ mặn cao chúng

ta dễ dàng tìm thấy các thực vật thuộc chi mắm, bần ổi, tại các vùng cửa sông

có độ mặn thấp hơn thường là bần chua Rễ cây ngập mặn mọc dày đặc có tác dụng làm cho trầm tích bồi tụ nhanh hơn, ngăn chặn có hiệu quả hoạt động của sóng đồng thời là vật cản để trầm tích lắng đọng Ngoài ra rừng ngập mặn

có tác dụng hạn chế xói lở và quá trình xâm thực bời biển

1.4 Các hình thái biến động của rừng ngập mặn

1.4.1 Khái niệm chung về biến động

Cụm từ biến động (change) được nhắc đến ở mọi nơi, mọi lúc ví dụ như:biến động thị trường, biến động giá cả, biến động dân số, Như vậy, biến động được hiểu là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác liên tục của sự vật Sau khi biến động sẽ có sự thay đổi về lượng và chất Biến động luôn tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi trường xã hội

1.4.3 Rừng ngập mặn bị xâm lấn

Là những khu vực rừng ngập mặn bị mất đi do nhiều nguyên nhân khác nhau mà phần đất này đã bị lún sụt, sạt lở hoặc trôi ra biển, … khi đó rừng ngập mặn sẽ bị mất đi Mặt khác cũng có thể do điều kiện sống của cây ngập mặn bị thay đổi dẫn đến sự suy thoái hàng loạt làm mất đi diện tích rừng trên diện rộng

1.4.4 Rừng ngập mặn được mở rộng, xâm lấn xen kẽ nhau

Là những khu vực rừng ngập mặn được mở rộng và bị xâm lấn xen kẽ nhau theo các giai đoạn khác nhau

1.5 Những nguyên nhân làm biến đổi rừng ngập mặn và hậu quả

1.5.1 Chiến tranh

Hình 1-2 Rừng ngập mặn bị tàn phá bởi chất độc màu da cam

Ở Việt Nam, rừng ngập mặn là những căn cứ quan trọng trong hai cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp và đế quốc Mỹ Chính vì thế mà quân đội

Mỹ đã dùng bom đạn, chất độc hóa học, chất diệt cỏ, chất làm rụng lá với hàm lượng cao để huỷ diệt rừng, hòng phá vỡ các căn cứ kháng chiến Ngoài những tổn thất về lực lượng hiện tại, các loại chất độc hóa học này còn để lại những di chứng về sau mà cho đến bây giờ dân tộc ta vẫn chưa khắc phục xong Còn đối với môi trường thì không thể đánh giá hết được những tổn thương vô cùng to lớn mà cuộc chiến tranh hóa học đã gây ra

1.5.2 Khai thác quá mức

Sau chiến tranh, nhân dân ven biển trở về quê cũ cùng với sự di cư ồ ạt

từ nhiều nơi khác đến vùng rừng ngập mặn nên nhu cầu về xây dựng, đất canh tác cùng rất nhiều những nhu cầu cuộc sống khác đã làm kiệt quệ tài nguyên rừng ngập mặn Đặc biệt là chặt phá rừng ngập mặn đốt làm than củi kể cả những khu rừng mới trồng lại sau chiến tranh

1.5.3 Phá rừng ngập mặn làm đầm nuôi tôn quảng canh

Do giá trị kinh tế về tôm xuất khẩu rất lớn trong khi sản lượng đánh bắt giảm sút vào những năm cuối thập kỷ 80 và đầu thập kỷ 90, ở hầu hết các vùng ven biển, cửa sông nước ta, nhân dân đã phá những khu rừng ngập mặn như Cà Mau, Sóc Trăng và kể cả những khu rừng phòng hộ tự nhiên hoặc trồng để làm đầm nuôi tôm quảng canh thô sơ Ở nhiều địa phương rừng ngập mặn đã biến mất để lại các đầm tôm và đất hoang hóa

Việc phá rừng làm đầm nuôi tôm theo lối quảng canh thô sơ đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng như: làm biến đổi tính chất lý hóa của đất, biến động lượng sinh vật trên các bãi triều, đẩy mạnh sự xâm nhập của nước mặn, thúc đẩy nhanh quá trình xói lở ven biển cửa sông, làm tăng ô nhiễm nguồin nước …

1.5.4 Phá rừng ngập mặn mở rộng đất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

Do dân số tăng quá nhanh, thiếu lương thực nên nhiều địa phương đã phá rừng ngập mặn để quai đê lấn biển Phong trào quai đê lấn biển mở rộng đất canh tác nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản ở các địa phương ven biển được bắt đầu vào những năm 60 của thế kỷ trước Đê biển được đắp ở ngoài các cồn cát, điều đó đã làm trái với quy luật tiến hóa các cồn cát và trầm tích

Hệ sinh thái phái trong đê nhanh chóng bị suy thoái, đồng thời cũng ở đó không được tích tụ trầm tích đã tạo nên các vùng đất trũng, gây úng lụt cục

bộ Mặt khác việc đắp đê sông làm gia tăng lượng phù sa đổ ra biển làm ảnh hưởng đến chất lượng đất và chất lượng cây trồng

Ngoài ra nhiều đầm tôm cũng bị thoái hóa nhanh chóng do không phù hợp với đất rừng ngập mặn Đây cũng là vấn đề đặt ra đòi hỏi phải có những giải pháp cụ thể để hạn chế việc rừng ngập mặn đang ngày càng suy thoái

1.5.6 Khai thác khoáng sản

Ở Quảng Ninh có nhiều mỏ than lộ thiên sát ven biển hoặc cửa sông nước mặn như Hà Tu, Cẩm Phả, Mông Dương, … Khi khai thác các xí nghiệp than đã đổ phế thải xuống sông , biển lấp các bãi lầy có cây ngập mặn sinh trưởng Việc xây dựng một số cảng than ở Uông Bí, Cửa Ông đã phá hủy nhiều khu rừng ngập mặn, rạn san hô, nơi có nhiều động vật và hải sản ở vùng ven bờ và vùng biển nông

1.5.7 Đô thị hóa

Trong những năm gần đây, việc sử dụng rừng ngập mặn để mở mang

đô thị, khu công nghiệp, cảng sông biển, … đã góp phần thu hẹp diện thích rừng ngập mặn Điển hình nhất là thị trấn Năm Căn tỉnh Cà Mau Chỉ sau hơn

10 năm, từ khi thị trấn chuyển đến địa điểm mới, dân số đã tăng hơn 10 lần Khu dân cư, xí nghiệp mở rộng đã phá những khu rừng mắm, rừng đước Cũng như vậy, ở Quảng Ninh, các vùng lân cận khu vực thành phố Hạ Long

đã phá hủy các dải rừng ở cọc 3, cọc 5, cọc 8 và khu vực gần Bãi Cháy

Ngoài tác hại là phá hủy nguồn tài nguyên giàu về động thực vật và hệ sinh thái rừng ngập mặn, việc xây dựng đô thị, nhà máy, cảng, đắp đê, … còn

gây ra nhiều tác động đến môi trường như chất thải rắn trong sinh hoạt, rác thải công nghiệp, … gây thay đổi dòng chảy, ô nhiễm môi trường

1.5.8 Ô nhiễm môi trường

Biển là một chỉnh thể liên tục về mặt không gian Các chất ô nhiễm môi trường nước biển do sóng và các dòng hải lưu có thể được vận chuyển bất cứ đâu trong một môi trường liên tục như vậy Do đó vấn đề ô nhiễm không còn

là vấn đề của một đơn vị hành chính mà là của cả một khu vực rộng lớn Thậm chí còn là vấn đề của cả quốc gia và quốc tế

1.5.9 Thiếu biện pháp, phương tiện truyền thông, giáo dục

Nhà nước và địa phương chưa có kế hoạch và nếu có thì mới chỉ thực hiện một cách hình thức, thiếu kiểm tra, giám sát Chưa có chủ trương cụ thể trong việc tuyên truyền giáo dục cho các tổ chức, đoàn thể và nhân dân về vai trò to lớn của rừng ngập mặn và hệ sinh thái ven biển

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN

2.1 Công nghệ viễn thám

2.1.1 Nguyên lý viễn thám

Từ khi vệ tinh quan sát trái đất đầu tiên "LANDSAT - 1" được Mỹ phóng lên không gian vào năm 1972, đã mở ra khả năng con người quan sát trái đất từ vũ trụ và kỹ thuật viễn thám từ đó được phát triển với nhiều ứng dụng cho cuộc sống của con người

Viễn thám được định nghĩa là kỹ thuật thu nhận từ xa các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên Trái đất và các hành tinh khác thông qua những đặc trưng riêng về phản xạ và bức xạ sóng điện từ

Kỹ thuật viễn thám được dựa trên nguyên tắc thu nhận và xử lý năng lượng phản xạ quang phổ điện từ hoặc bức xạ nhiệt khác nhau của các đối tượng khác nhau trong tự nhiên

2.1.1.1 Nguyên lý phản xạ ánh sáng khác nhau

Chúng ta nhận biết các đối tượng nhờ ánh sáng nhìn thấy được phản xạ

từ bề mặt các đối tượng Ánh sáng nhìn thấy bao gồm các ánh sáng thành phần như xanh nước biển, xanh lá cây, đỏ Thực vật có màu xanh lá cây vì chúng phản xạ mạnh ánh sáng màu này trong ánh sáng nhìn thấy Ngoài ra, bề mặt các đối tượng cũng phản xạ ánh sáng vùng gần hồng ngoại và vùng ánh sáng tử ngoại (cực tím) mà mắt người không nhìn thấy

Các đối tượng khác nhau dưới mặt đất sẽ phản xạ các bước sóng điện

từ khác nhau Vì thế các đối tượng mặt đất thuộc cùng một lớp sẽ có phổ (độ đen) khác nhau trong các băng phổ khác nhau và các đối tượng thuộc các lớp khác nhau cũng sẽ có phổ khác nhau trên cùng một băng phổ Hay nói cách

khác, tất cả các đối tượng trong tự nhiên sẽ có phản xạ phổ riêng riêng đặc

trưng phụ thuộc vào các đặc trưng bề mặt của chúng Ví dụ như phản xạ của

thực vật, đất và nước như chỉ ra trong Hình 2-1

Hình 2-1 Phản xạ quang phổ của nước, đất và thực vật

Dựa vào đặc trưng này, chúng ta có thể nhận biết và phân loại các đối

tượng nhờ việc đo cường độ phổ phản xạ từ bề mặt các đối tượng trên tư liệu

ảnh viễn thám

2.1.1.2 Nguyên lý bức xạ năng lượng nhiệt khác nhau

Tất cả các đối tượng trong tự nhiên bức xạ năng lượng nhiệt phụ thuộc

vào nhiệt độ riêng của chúng và bức xạ nhiệt này như chỉ ra trong Hình 2-2

A.S.nhìn thấy Vùng hồng ngoại

Cường Thực vật

độ Đất

Nước

Bước sóng 3

đối với các vật thể đen Các thông tin nhiệt về các đối tượng có thể thu nhận được nhờ việc đo cường độ bức xạ

Dựa vào nguyên tắc trên, hệ thống viễn thám có thể hoạt động trong vùng cực tím, vùng ánh sáng nhìn thấy, vùng gần hồng ngoại và vùng sóng cực ngắn của quang phổ điện từ Như vậy, nhờ các thông tin này, chúng ta cũng có thể nhận biết và phân loại các đối tượng

Mối quan hệ giữa quang phổ điện từ và các bộ cảm biến như chỉ ra trong Hình 2-3

Vùng gần hồng ngoại

Ánh sáng nhìn thấy

2.1.2 Hệ thống viễn thám

Hệ thống viễn thám sử dụng bức xạ điện từ thông qua bốn phần cơ bản

là nguồn, tương tác với bề mặt trái đất, tương tác với khí quyển và hệ thống

cảm biến

Nguồn: Nguồn của bức xạ điện từ có thể là nguồn tự nhiên của bức xạ

điện từ là ánh sáng mặt trời (nguồn 1) hoặc bức xạ nhiệt của quả đất bị đốt nóng (nguồn 2) hoặc do con người tạo ra như sóng radar (nguồn 3)

Tương tác với bề mặt trái đất: Khi năng lượng điện từ chiếu tới vật

thể, một phần năng lượng điện từ bị vật thể hấp thụ, một phần bị phản xạ và

Tần số

Tia Cực Vùng giữa

X tím và hồng Sóng Radar Sóng

Hồng ngoại Radio

0 1  m 4

1 5  m

1 0mm

0 8m

0 4  m

1

2  m

1 1

Hình 2-3 Mối quan hệ quang phổ điện từ và các bộ cảm biến

một phần sau đó bị bức xạ Cường độ và các đặc trưng của bức xạ hay phản

xạ phụ thuộc vào đặc trưng bề mặt của các đối tượng khác nhau trên mặt đất

Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý viễn thám quang học

Tương tác với khí quyển: Năng lượng điện từ truyền qua môi trường

khí quyển Khi đi qua khí quyển, một phần năng lượng điện từ sẽ bị hấp thụ,

bị biến đổi và tán xạ phụ thuộc vào thành phần khí quyển

Bộ cảm biến: Bức xạ điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất sau khi đi qua

khí quyển được ghi nhờ bộ cảm biến như máy đo bức xạ hoặc máy chụp ảnh Năng lượng điện từ này đi vào hệ thống sensor sẽ được đo đạc và biến đổi thành tín hiệu điện dạng phổ ghi lên băng từ hoặc tạo ra phản ứng hoá học

Hệ thống viễn thám sử dụng quang phổ của ánh sáng tự nhiên được gọi

là hệ thống viễn thám bị động như hệ thống LandSat, Spot, QuikBird Hệ thống viễn thám sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra và thu nhận được gọi là hệ thống viễn thám chủ động như hệ thống viễn thám Radar

2.1.3 Phân loại viễn thám

Viễn thám có thể được phận loại theo những tiêu chí khác nhau, dưới đây giới thiệu một số tiêu chí phân loại viễn thám

2.1.3.1 Phân loại theo nguồn tín hiệu

* Hệ thống viễn thám chủ động: Nguồn tới là tia sáng phát ra từ máy

phát đặt trên thiết bị bay như RADAR, LIDAR …, hệ thống viễn thám này

không bị ảnh hưởng thời tiết

* Hệ thống viễn thám bị động: Nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ

các vật chất tự nhiên, ví dụ như LandSat, Spot, QuikBird …, hệ thống viễn thám này chịu nhiều tác động của khí quyển

2.1.3.2 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

* Viễn thám vệ tinh địa tĩnh: tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay

của Trái đất (vị trí tương đối của vệ tinh so với Trái đất là đứng yên)

* Viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hoặc gần cực): vệ tinh có mặt phẳng

quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo và thiết kế sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trùng với giờ địa phơng và thời gian thu lặp lại là cố định (Landsat 18 ngày, Spot 26 ngày )

2.1.3.3 Phân loại theo dải sóng trong quang phổ điện từ

* Viễn thám quang học: Bức xạ phổ của các đối tợng mặt đất do ánh

sáng mặt trời, gồm các dải sóng Nhìn thấy (Visible), Cận hồng ngoại (NIR),

Hồng ngoại trung (MIR)

* Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Ghi nhận bức xạ nhiệt của các đối

tượng trên mặt đất ở dải sóng hồng ngoại nhiệt (Thermal IR)

Hình 2-5 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

* Viễn thám Radar (Radio Detection And Ranging):Ghi nhận phổ ảnh

ở dải sóng viba (Microwave)

Hình 2-6 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng

2.1.3.4 Phân loại theo thiết bị bay chụp

* Viễn thám vệ tinh, vũ trụ: Sử dụng vệ tinh và các tàu vũ trụ Các vệ

tinh quan trắc Trái đất có độ cao quỹ đạo từ 150km đến 36000 km tuỳ thuộc

mục đích sử dụng

* Viễn thám hàng không: Các loại máy bay, khinh khí cầu thực hiện

bay chụp ảnh với độ cao bay dưới 100m tuỳ theo từng bộ cảm và mục đích bay chụp Ảnh hàng không có dải phổ hẹp, chỉ có trong khoảng phổ nhìn thấy, cực tím và hồng ngoại gần

2.1.3 Giới thiệu một số tư liệu ảnh vệ tinh

2.1.3.1 Tư liệu ảnh viễn thám SPOT

Hình 2-7 Thời gian phóng vệ tinh SPOT

Hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre National d’Etudes Spatiales - CNES) của Pháp chế tạo và phát triển Vệ tinh đầu tiên SPOT 1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT 2, SPOT 3, SPOT 4 và SPOT 5 lần lượt vào các năm 1990, 1993, 1998

và 2002 (Xem Hình 2-7)

Các thế hệ vệ tinh SPOT 1, 2, 3 có đầu thu HRV với kênh toàn sắc độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m Mỗi cảnh có độ bao phủ mặt đất là 60 km x 60km Vệ tinh SPOT 4 với kênh toàn sắc độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ của HRVIR tương đương với 3 kênh phổ truyền thống của HRV có độ phân giải 20m và đầu thu ảnh kênh thực vật (Vegetation Instrument)

Ảnh SPOT 4 toàn sắc có độ phân giải 10m với dải phổ từ 0.61μm đến 0.68μm, đây cũng chính là dải phổ của band B2 (Red) Ảnh đa phổ SPOT 4 gồm 4 band ảnh là B1: Green, B2:Red, B3:Near Infrared và B4: Shor-wave Infrared có độ phân giải 20m

Hình 2-8 Các loại sản phẩm ảnh vệ tinh SPOT

Cũng như ảnh SPOT 4, ảnh SPOT 5 bao gồm band ảnh toàn sắc có độ phân giải 5m và 4 band ảnh đa phổ Khác biệt ở chỗ ảnh SPOT 5 được trang

bị một cặp đầu thu HRG (High Resolution Geometric) là loại đầu thu ưu việt hơn các loại trước đó Từ mỗi đầu thu HRG với độ phân giải 5m đen - trắng,

ở chế độ thu super mode sẽ tạo được ảnh độ phân giải 2,5m Độ phân giải của ảnh đa phổ cũng lớn hơn là 10m trong khi dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT 5, điều mà các loại

ảnh vệ tinh cùng thời kỳ ở độ phân giải này đều không đạt được (Xem Hình 2-9)

Hình 2-9 Nguyên lý tạo ảnh 2,5m

Hình 2-10 Nguyên lý thu ảnh lập thể SPOT 5

Hình 2-11 Thông số của ảnh SPOT

2.1.3.2 Tư liệu ảnh vệ tinh Landsat

LANDSAT là vệ tinh tài nguyên của Mỹ do cơ quan hàng không và vũ trụ NASA (National Aeronautics and Space Administration) quản lý Cho đến nay đó có nhiều thế hệ vệ tinh LANDSAT được nghiên cứu phát triển

Vệ tinh LANDSAT 1 được phóng năm 1972, lúc đó bộ cảm cung cấp

tư liệu chủ yếu là MSS (Multispectral scanner) thuộc loại máy quét quang -

cơ (Optical-Mechanical Scanner) Vệ tinh LandSat có độ cao bay 705km, góc

điểm bay qua xích đạo là 9h39' sáng và chu kỳ lặp 17 ngày Bề rộng tuyến chụp 185km Hệ thống Landsat MSS hoạt động ở dải phổ nhìn thấy và gần hồng ngoại

Từ năm 1985 vệ tinh LANDAT 3 được phóng và mang bộ cảm TM (Thematic Mapper) Vệ tinh LANDSAT 7 mới được phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với bộ cảm TM cải tiến gọi là ETM (Enhaced Thematic

Mapper) Trên vệ tinh LANDSAT bộ cảm có ý nghĩa quan trọng nhất và được

sử dụng nhiều nhất là TM Bộ cảm TM có các thông số chính được nêu trong Bảng 2-1

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM

Vệ tinh LANDSAT bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh TM có độ bao phủ mặt đất là 185km x 170km với chu kỳ chụp lặp là 16 ngày Có thể nói TM là

bộ cảm quan trọng nhất trong việc nghiên cứu tài nguyên và môi trường Tư liệu TM được cung cấp dưới dạng CCT, CD ROM và băng từ 8mm

2.2 Hệ thông tin địa lý

2.2.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý

Theo (Wikipedia, 2014), Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm mộ số hệ con có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích

Theo ESRI (Environmental System Reseach Institute): Hệ thông tin địa

lý Geographic Information System – GIS “Là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý trên bề mặt trái đất

Cho đến nay, đã thống nhất quan niệm chung là: hệ thống thông tin địa

lý là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết

bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định

Hiện nay có khá nhiều định nghĩa về GIS, song có thể thống nhất chung như sau: GIS là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng (máy tính

và các thiết bị ngoại vi), phầm mềm, dữ liệu địa lý và người điều hành; được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm thu nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dữ liệu địa lý GIS có mục tiêu đầu tiên là sử

lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý

2.2.2 Các thành phần của hệ thông tin địa lý

GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp

2.2.2.1 Phần cứng

Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng Nó bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng vào ra và xử lý thông tin của phần mềm như: máy quét, máy in, bàn số hóa