Nghiên cứu đánh giá chất lượng tài nguyên rừng ngập mặn khu vực huyện ngọc hiền tỉnh cà mau bằng phương pháp tích hợp tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và gis

Các tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao là các nhân chứng khách quan, trung thực phản ánh chính xác hiện trạng của rừng ngập mặn theo không gian và thời gian... 2 Xuất phát từ cách luận

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rừng ngập mặn (RNM) là nguồn tài nguyên quý giá, là tấm phổi xanh là bức tường xanh đóng vai trò như một rào chắn giữa biển và đất liền, giúp chống xói mòn đất, ngăn ngừa xâm nhập mặn; hạn chế ảnh hưởng của các đợt sóng cao, các

cơn bão lớn giúp duy trì cân bằng hệ sinh thái trong khu vực

Xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau, trong những năm vừa qua, chất lượng rừng ngập mặn đã và đang bị suy giảm nghiêm trọng trên bình diện cả nước nói chung và ở đặc biệt ở tỉnh Cà Mau nói riêng Là một huyện của tỉnh Cà Mau, trong quá khứ, Ngọc Hiển đã sở hữu một tài nguyên ngập mặn phong phú, đa dạng Trong bối cảnh cơ chế thị trường, quá trình chuyển đổi cơ cấu sản xuất, trong đó chủ trương chuyển đổi rừng ngập mặn sang làm nuôi trồng thuỷ sản một cách tự phát, thiếu kiểm soát, thiếu quy hoạch; tình trạng đổ đất lấn biển để đô thị hoá hoặc

do việc đổ thải, khai thác rừng làm củi được coi là các nguyên nhân chính gây ra sự suy thoái chất lượng rừng ở huyện Ngọc Hiển Hậu quả của sự suy thoái rừng ngập mặn đã làm mất cân bằng hệ sinh thái ven biển Bão tố, triều cường phá vỡ nhiều công trình đê điều; nhiều diện tích đất trồng trọt bị ngập mặn; nhiều loài hải sản ven

bờ bị mất môi trường sinh sống; đời sống cư dân ven biển bị đe doạ nghiêm trọng Việc nghiên cứu, giám sát chất lượng tài nguyên rừng ngập mặn của huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau là công việc cấp thiết, nhằm xác định diện tích, mức độ biến đổi chất lượng rừng ngập mặn theo thời gian và không gian; dự báo nguy cơ suy thoái trong tương lai để có phương án quy hoạch bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên ven biển quý giá này

Trong những năm gần đây, kỹ thuật địa tin học mà viễn thám và GIS là các công nghệ tiêu biểu được coi là các công cụ hiệu quả trong giám sát (monitoring) các thành phần tài nguyên, môi trường nói chung và rừng ngập mặn nói riêng Các tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao là các nhân chứng khách quan, trung thực phản ánh chính xác hiện trạng của rừng ngập mặn theo không gian và thời gian

2

Xuất phát từ cách luận giải trên đây, đề tài luận văn thạc sỹ :„„Nghiên cứu đánh giá chất lượng tài nguyên rừng ngập mặn khu vực huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau bằng phương pháp tích hợp tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và GIS " đã được lựa chọn là xuất phát từ nhu cầu thực tế và có ý nghĩa thực tiễn

2 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

a/ Mục tiêu

- Thông qua kết quả nghiên cứu để minh chứng và khẳng định tính ưu việt của phương pháp tích hợp tư liệu viễn thám độ phân giải cao và GIS trong nghiên cứu biến động tài nguyên rừng ngập mặn ven biển nói chung và rừng ngập mặn huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau nói riêng

b/ Nhiệm vụ

Để đạt được mục tiêu trên, đề tài phải giải quyết những nhiệm vụ sau:

+ Tổng quan tình hình nghiên cứu

+ Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ, dữ liệu ảnh vệ tinh vùng nghiên cứu + Xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh khu vực huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau đánh giá hiện trạng chất lượng rừng ngập mặn

+ Thành lập bản đồ và các dữ liệu về lớp phủ rừng ngập mặn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a/ Đối tượng nghiên cứu

Hiện trạng chất lượng tài nguyên rừng ngập mặn huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau bao gồm các xã: xã Đất Mũi, xã Viên An, xã Viên An Đông, xã Tân An, xã Tân An Tây

b/ Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn:

- Phạm vi nội dung: Luận văn tập trung nghiên cứu các yếu tố nhân tạo ảnh hưởng đến chất lượng tài nguyên RNM

- Khái niệm RNM chỉ coi là lớp phủ thực vật ngập mặn và lớp phủ này cũng chỉ mang tính chất là 1 đối tượng của lớp phủ bề mặt

3

- Phạm vi không gian: đề tài tập trung nghiên cứu vào các xã của huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau Khu vực ảnh vệ tinh bị mây che không đánh giá chi tiết được, chỉ đánh giá khái quát dựa vào vùng lân cận và dữ liệu thực địa

- Phạm vi thời gian: Đánh giá chất lượng rừng ngập mặn khu vực huyện Ngọc Hiển năm 2015

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục tiêu trên đề tài phải thể hiện các nội dung sau:

- Nghiên cứu phương pháp sử dụng tư liệu ảnh độ phân giải cao và hệ thông tin địa lý GIS;

- Nghiên cứu tích hợp tư liệu ảnh viễn thám độ phân giải cao và GIS khu vực huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau

- Đánh giá hiện trạng chất lượng RNM khu vực huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau

do ảnh hưởng của quá trình thay đổi cơ cấu sản xuất

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nhiệm vụ đề tài đã đặt ra học viên đã sử dụng các phương pháp sau đây:

- Nghiên cứu lý thuyết, cơ sở xử lý ảnh độ phân giải cao; nguyên lý tích hợp

dữ liệu không gian từ ảnh vệ tinh và hệ thông tin GIS;

- Tiếp cận thực tế, khảo sát và đối sánh thực địa,

- Quy nạp thực tiễn: thông qua kết quả nghiên cứu để đánh giá quy luật sự biến động chất lượng rừng ngập măn khu vự huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau

6 Tư liệu và công cụ nghiên cứu

-Ảnh vệ tinh VNRedSAT-1 Độ phân giải 2,5m,

- Các tài liệu liên quan đến rừng ngập mặn tỉnh Cà Mau,

- Các loại bản đồ sử dụng đất huyện Ngọc Hiển tỉnh Cà Mau,

- Phần mềm ERDAS 9.2,

- Phần mềm ArcGIS 10.1

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4

a/Ý nghĩa khoa học: Đã xác lập cơ sở khoa học tích hợp tư liệu viễn thám độ

phân giải cao và GIS để đánh giá hiện trạng chất lượng rừng ngập mặn nói chung và chất lượng rừng ngập mặn huyện Ngọc Hiển thuộc tỉnh Cà Mau nói riêng

b/ Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở cung cấp thông tin cho

các cấp chính quyền, các trung tâm quy hoạch môi trường trong công tác điều chỉnh

bổ sung quy hoạch lãnh thổ; điều chỉnh cơ cấu sản xuất, cơ cấu sử dụng đất phù hợp, hướng tới sự bổ sung, duy trì hệ sinh thái rừng ngập mặn của tỉnh Cà Mau và của huyện Ngọc Hiển bảo đảm phát triển bền vững

8 Bố cục của luận văn

Luận văn gồm phần Mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị được trình bày trong 88 trang, 21 hình, 6 bảng

9.Lời cảm ơn

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học GS TS Võ Chí Mỹ và TS Phạm Việt Hòa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và định hướng khoa học có giá trị giúp em hoàn thành các nội dung của luận văn

Em xin cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Trắc địa - Trường đại học Mỏ - Địa chất, các đồng nghiệp trong ngành Trắc địa và đặc biệt là các thầy, cô trong Bộ môn Trắc địa mỏ đã giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp quý báu cho tác giả hoàn thiện nội dung của luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp ở Phòng công nghệ viễn thám, GIS và GPS, Viện công nghệ Vũ trụ, đặc biệt là Ths Lê Quang Toan và Ths Nguyễn Thị Quỳnh Trang đã tận tình giúp đỡ cho em được tiếp cận và tham gia vào thực tế sản xuất để có được các số liệu thực nghiệm trong luận văn

Em xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó

5

CHƯƠNG 1:

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI HUYỆN NGỌC HIỂN TỈNH CÀ MAU 1.1 Vị trí địa lý

Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Cà Mau

Ngọc Hiển là một huyện của tỉnh Cà Mau Đồng thời cũng là huyện cuối cùng cực Nam của Tổ quốc Địa bàn huyện này thuộc Khu dự trữ sinh quyển Mũi Cà Mau đã được UNESCO công nhận là khu dự trữ sinh quyển thế giới

6

Huyện Ngọc Hiển là nơi có Mũi Cà Mau và Vườn quốc gia Mũi Cà Mau Tên của huyện được đặt tên theo người anh hùng thời chống Pháp Phan Ngọc Hiển (1910 - 1941)

Phạm vi quản lý gồm 06 xã, 01 thị trấn: xã Tam Giang Tây, Tân Ân Tây, Tân

Ân, Viên An Đông, Viên An, Đất Mũi, thị trấn Rạch Gốc (88 ấp) và cụm đảo Hòn Khoai cách đất liền 18 km, vơi diện tích gần 5 km2 Nếu coi sông Cửa Lớn như một

eo biển thì Ngọc Hiển như hòn đảo được hai biển bao bọc

Phía Bắc giáp huyện Năm Căn,

Phía Nam và Đông Nam giáp biển Đông

Phía Tây giáp biển Tây (vịnh Thái Lan)

Diện tích tự nhiên của huyện là 736 km2 bằng 14,12% diện tích toàn tỉnh

1.2 Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Địa hình

Huyện 3 mặt giáp biển, một mặt giáp sông, địa thế cô lập hoàn toàn Địa hình bằng phẳng, cao trình trung bình từ 0,5 - 0,7m, thường xuyên ngập triều biển, riêng vùng ven biển Đông có địa hình cao hơn (từ 1,2 - 1,5 m) Bề mặt địa hình bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông rạch tự nhiên và kênh mương chằng chịt, có nhiều con sông rất rộng, thường xuyên ngập triều biển

Do hình thành từ các trầm tích biển trẻ nên nhìn chung nền đất yếu, lớp bùn hữu cơ và sét hữu cơ dày từ 0,7 - 1,7m, lớp bùn sét dày 1,3 - 1,4m Do các công trình xây dựng nằm trực tiếp lên lớp bùn yếu nên cần có các giải pháp xử lý về nền móng, chống lún và triệt tiêu lún, vì vậy suất đầu tư rất cao Khu vực đất rừng, bờ sông thường có nhiều lỗ mội, đây là một đặc điểm cần chú ý khi xây dựng các đầm nuôi thủy sản, cần có giải pháp thi công thích hợp để chống cạn nước đầm nuôi

7

mm Lượng mưa giảm dần về phía Đông Bắc của huyện, tại khu vực tiếp giáp với huyện Năm Căn có lượng mưa trung bình 2.200 mm

Chế độ gió thịnh hành theo mùa

Vận tốc gió bình quân hàng năm là 2,7 m/s; vận tốc gió cực đại là 57 m/s xuất hiện ở hướng Tây

Gió mùa mùa Đông: Trong các tháng từ tháng XII đến tháng IV, hướng gió chính là Đông Bắc và Đông Vận tốc gió bình quân mùa này là 1,6 - 2,8 m/s Vận tốc gió lớn nhất ghi nhận được là 48 m/s ở hướng Đông Bắc

Gió mùa mùa Hạ: Từ tháng V đến tháng XI, hướng gió chính là Tây Nam hoặc Tây Vận tốc gió bình quân đạt 1,8 - 4,5 m/s Trong thời gian này thường xảy

ra dông tố, có gió mạnh cấp 7, cấp 8 hay lớn hơn Vận tốc gió lớn nhất đo được là

57 m/s (hướng Tây)

1.2.3 Thủy văn

Huyện vừa giáp biển Đông, vừa giáp biển Tây, nên chịu tác động trực tiếp của chế độ bán nhật triều không đều (biển Đông) và chế độ nhật triều không đều (biển Tây) Thủy triều Biển Đông lớn, vào các ngày triều cường biên độ triều vào khoảng 300 - 500 cm, các ngày triều kém biên độ triều cũng đạt từ 180 - 220 cm Thủy triều biển Tây yếu hơn, biên độ triều lớn nhất khoảng 100 cm Thủy triều lên cao hằng năm từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau Biên độ triều có xu hướng giảm dần

từ Đông sang Tây

Huyện có nhiều cửa sông lớn đổ ra biển như Ông Trang, Cá Mòi, Rạch Tàu, Rạch Gốc, Bồ Đề Trong đó cửa Bồ Đề rộng 600 m, sâu 19 - 26 m, cửa Ông Trang rộng 600 - 1.800 m, sâu 4 - 5 m Sông Cửa Lớn dài 58 km nối từ cửa Bồ Đề ở phía biển Đông với cửa Ông Trang phía biển Tây Đây là tuyến sông lớn nhất tại khu vực Năm Căn - Ngọc Hiển Tất cả các con sông trên địa bàn đều nhiễm mặn Độ mặn nước sông biến đổi theo mùa, mùa khô độ mặn cao hơn mùa mưa Tuy nhiên, do huyện giáp biển 3 mặt nên mức độ chênh lệch không cao như các huyện khác Nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất công nghiệp lấy từ nguồn nước ngầm và nước mưa Hiện nay nguồn nước ngầm đang được khai thác trên địa bàn huyện là từ tầng

8

II đến tầng III (có độ sâu từ 89m đến 172m), riêng khu vực xã Tân Ân khai thác nước ở 3 tầng II, III và tầng IV (có độ sâu từ 78m đến 222m) Chất lượng nước nhìn chung tốt, không bị nhiễm mặn, thuộc nhóm nước mềm, chưa bị ô nhiễm thuốc bảo

vệ thực vật, đảm bảo cho sinh hoạt

1.2.4 Rừng

Năm 2004, diện tích đất rừng của huyện là là 65.473 ha, chiếm 88,1% diện tích tự nhiên toàn huyện Bình quân đất lâm nghiệp/người đạt 8.320 m2, trong khi bình quân toàn tỉnh Cà Mau là 1.021 m2/người, bình quân vùng Đồng bằng sông Cửu Long là 1.485 m2/người và bình quân cả nước chỉ có 211 m2/người

Về chức năng sử dụng, tài nguyên rừng của huyện chia thành 3 loại: rừng sản xuất 50.195 ha, rừng phòng hộ 4.826,3 ha, rừng đặc dụng 10.451 ha Rừng phòng hộ, rừng đặc dụng chủ yếu được dùng cho mục tiêu phòng hộ, bảo vệ môi trường, bảo tồn gen động thực vật, nghiên cứu khoa học và kết hợp tham quan du lịch sinh thái Rừng sản xuất, có thể tiếp tục sản xuất lâm ngư kết hợp như hiện nay, hoặc tách riêng diện tích trồng rừng - nuôi tôm trong từng hộ Rừng sản xuất có cũng có thể kết hợp cho thăm quan du lịch, cũng có thể giữ rừng ngập mặn để khai thác du lịch thay vì khai thác lấy gỗ, củi

1.2.5 Biển

Huyện Ngọc Hiển có bờ biển dài 98 km, bao gồm 72 km bờ biển Đông và 26

km bờ biển Tây, chiếm 38,6% chiều dài bờ biển toàn tỉnh Cà Mau Vùng biển Ngọc Hiển có trữ lượng hải sản lớn và đa dạng, nhiều loại có giá trị kinh tế cao Ngư dân của hầu hết các tỉnh từ miền Trung đều đến đây khai thác

Vùng bãi bồi là nơi giao thoa của hai chế độ triều biển, nên có giá trị đa dạng sinh học cao Theo số liệu điều tra, tại khu vực bãi bồi cửa Ông Trang có 53 loài cá thuộc 29 họ, 11 loài tôm và 3 loài cua bể Ngoài ra còn có nhiều loài thuộc lớp 2 mảnh vỏ như sò, điệp, vọp, nghêu… đặc biệt là sò được phân bổ trên một phạm vi khá lớn Vùng bãi bồi Mũi Cà Mau là hệ sinh thái quan trọng, tạo nên hệ sinh thái vùng triều, có tiềm năng kinh tế lớn nhưng rất nhạy cảm, dễ bị phá vỡ nếu sử dụng

và cho huyện Ngọc Hiển, đồng thời cũng đặt ra nhiệm vụ về tăng cường đảm bảo quốc phòng an ninh

1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội

1.3.1 Kinh tế

Ngọc Hiển là huyện miền biển, kinh tế chủ yếu của huyện là Nông - Lâm - Ngư nghiệp Huyện có 3 loại hình sản xuất cơ bản gồm: nông - lâm nghiệp, khai thác đánh bắt thủy sản, nuôi trồng thủy sản Năm 2006, tốc độ tăng trưởng bình quân của huyện là 16,6%, thu nhập bình quân đầu người 9,7 triệu đồng Cơ cấu kinh tế: ngư - lâm - nông nghiệp: 61,7% - tăng: 0,32%; công nghiệp - xây dựng: 19,8% - giảm 1%; dịch vụ: 18,5% - tăng 3,3%

Giai đoạn 2006 – 2008, kinh tế huyện đã đạt được những kết quả sau:

- Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 12,8% (tăng 19%) Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng giảm dần tỷ trọng kinh tế ngư – nông nghiệp, tăng dần tỷ trọng công nghiệp, dịch vụ

- Sản lượng nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản đều tăng năm sau cao hơn năm trước

cả về số lượng và chất lượng; từ 23.000 tấn năm 2006 lên 38.000 tấn năm 2008, tăng 1,6 lần Một số mô hình sản xuất đa cây đa con, mô hình nuôi tôm sinh thái, nuôi tôm quảng canh cải tiến chất lượng cao đang trên đà phát triển mạnh, tạo nhiều việc làm, nâng cao thu nhập của người lao động Năm 2008, thu nhập bình quân đầu người 13,7 triệu đồng/năm

Mô hình sản xuất truyền thống của huyện là nuôi tôm kết hợp với trồng rừng Nhưng trên thực tế, giá trị của con tôm cao hơn rất nhiều lần so với giá trị của cây

10

rừng nên người nông dân không muốn giữ rừng, thay vào đó họ muốn phá rừng để

mở rộng diện tích nuôi tôm Từ năm 2003, huyện Ngọc Hiển đã đưa ra giải pháp tách tôm ra khỏi rừng để vừa đảm bảo việc khôi phục rừng, vừa phát triển con tôm -

là thế mạnh kinh tế mũi nhọn của huyện Tuy nhiên, vấn đề này đang tạo ra mâu thuẩn giữa người dân nuôi trồng với các nhà quản lý và ngành Lâm nghiệp Người dân thì muốn nhà nước giao đất, giao rừng và phải để bà con có quyền đầu tư khai thác trên mảnh đất của mình với nhiều hình thức khác nhau, miễn là hiệu quả kinh

tế cao mà mảnh đất vẫn giữ được độ che phủ của rừng theo quy định của nhà nước

Vì theo người dân, nuôi tôm dưới rừng mới mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất, bởi

hệ thống rừng giống như một cỗ máy lọc nước tự nhiên khổng lồ Còn quan điểm của tỉnh và ngành Lâm nghiệp nhất quyết phải “tách” rừng ra khỏi vùng nuôi trồng thủy sản, theo “lý” họ đưa ra, làm như vậy để dễ quản lý được rừng, theo ô, theo thửa, theo khoảnh Nếu để như ý của người dân thì mất rừng

Giải pháp trước mắt cho vấn này là huyện quy hoạch 3 tiểu vùng ngư nghiệp

và 3 vùng nông lâm nghiệp Về ngư nghiệp, trước mắt tập trung khai thác vùng ven

bờ và sông, kênh, rạch, để tổ chức nuôi các loại đặc sản có giá trị kinh tế cao như: nghêu, hàu, sò và các loại cá… Vùng nội địa tôm quảng canh cải tiến năng suất cao, thả xen các loại cua, cá…Về lâm nghiệp cũng chia thành 3 vùng, rừng phòng hộ phải giữa được nguyên hiện trạng, ở những vùng đất gò cao chuyên làm nghề rẫy,

sử dụng đa cây, đa con vật nuôi, một vùng kinh tế rừng tôm khép kín chủ yếu là nuôi tôm sinh thái quảng canh cải tiến xen canh với các loại con có giá trị kinh tế cao khác…

Định hướng phát triển trong giai đoạn tới của huyện là: phát triển lâm ngư nông kết hợp, thực hiện đa dạng loài nuôi và loại hình nuôi để phát triển bền vững, phát triển sản xuất giống thủy sản chất lượng cao phục vụ nhu cầu con giống trong huyện và của tỉnh, khai thác hải sản gắn với bảo vệ nguồn lợi thủy sản và các dịch vụ hậu cần nghề cá Tăng cường công tác khôi phục, bảo vệ rừng và phát triển rừng, nhất là khu vực vườn quốc gia Mũi Cà Mau, rừng trên đảo Hòn Khoai

1.3.2 Xã hội

cĩ diện tích 230 ha, chiều dài 3800 m, nơi du khách cĩ thể đứng nhìn trọn vẹn hình dáng, vẻ đẹp hoang sơ của cụm đảo Hịn Khoai hùng vĩ Tồn huyện cĩ 17649 hộ với số dân là 83.152 khẩu bằng 6,74% dân số tồn tỉnh Mật độ dân số là 112 người/ km2, bằng ½ mật độ trung bình của tỉnh Cà Mau Ngọc Hiển là nơi đất rộng người thưa Tỷ lệ giới tính của dân số là 102,2%

- Dân cư trên địa bàn gồm nhiều dân tộc khác nhau : Kinh ,Khơ me, Hoa, Mường nhưng người kinh là chủ yếu chiếm trên 97,86% ,cĩ 1,46% số hộ người Khmer và 0.64% số hộ người Hoa, Các dân tộc khác cĩ số lượng khơng đáng kể

Dù cĩ nhiều dân tợc khác nhau cùng chung sống nhưng họ cĩ chung đặc điểm là thật thà,thẳng thắn, phĩng khống, hào hiệp, trọng nghĩa,yêu nước,yêu đời, lạc quan, sáng tạo cần cù chịu khĩ và hiếu học,sống thủy chung khơng vụ lợi

- Ngọc Hiển cách trung tâm tỉnh Cà mau 75 km, cĩ địa bàn rộng đi lại khĩ khăn, chủ yếu bằng đường thủy, kết cấu hạ tầng yếu kém,chưa cĩ đường ơ tơ về tới trung tâm huyện và các xã Dân cư khơng thật ổn định, sống khơng tập trung, phần lớn sống tập trung theo các kênh rạch, đầu các vàm kinh để thuận tiện trong việc làm ăn sinh sống Nhân dân trong huyện sống bằng nhiều nghề khác nhau nhưng chủ yếu vẫn là nuơi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản( thủy sản 79,94%, khu vực nơng lâm nghiệp chiếm 5,56%, thương mại chiếm 7,28%, dịch vụ khác chiếm 3,76% , cơng nghiệp chế biến chiếm 0,51%).Thu nhập bình quân đầu người năm 2013 là: 18,6 triệu đồng

Năm 2006, huyện cĩ 2 xã đạt chuẩn quốc gia về phổ cập Trung học Cơ sở và một trường đạt chuẩn quốc gia Năm 2008, 3/27 trường Trung học Cơ sở đạt chuẩn quốc gia, 5/6 xã đạt chuẩn quốc gia về y tế xã; 6/6 xã đạt chuẩn quốc gia về phổ cập trung học cơ sở và phổ cập xố mù chữ, tỷ lệ hộ gia đình đạt chuẩn văn hố 75%, tỷ lệ trẻ

12

em suy dinh dưỡng còn 20,5% Hàng năm tạo việc làm bình quân 2.200 lao động

Tỷ lệ đào tạo nghề đạt trên 20% Tỷ lệ hộ nghèo còn 11,33%; xây dựng, sửa chữa nhà tình nghĩa 109 căn, xây dựng nhà vì người nghèo được 777 căn

Theo báo cáo của Hội đồng Nhân dân huyện, 6 tháng đầu năm 2009 huyện đã giải quyết việc làm cho 2.361 lao động, đạt hơn 94%; tỷ lệ hộ nghèo giảm 1,15% so với năm 2008; công tác chăm sóc sức khỏe cho nhân dân được tăng cường Chuẩn

bị cho năm học mới 2009 - 2010, huyện Ngọc Hiển được phân bổ nguồn kinh phí

500 triệu đồng thực hiện sửa chữa trường lớp Hiện huyện đang tiến hành sơn lại cổng rào, sửa chữa bàn ghế, mái lợp các phòng học Huyện cũng đầu tư 1,6 tỷ đồng xây dựng nhà vệ sinh trong trường học Khó khăn hiện nay là trong năm học mới này, toàn huyện Ngọc Hiển có trên 2.000 học sinh cần hỗ trợ tiền đò, lãnh đạo huyện đang chỉ đạo điều tra rà soát lại nhằm đảm bảo tính chính xác và đúng tiêu chí hỗ trợ Huyện cũng đang tích cực triển khai công tác phòng chống dịch bệnh, nhất là dịch cúm A/H1N1, trong đó đặc biệt quan tâm đến các điểm trường, để học sinh yên tâm bước vào năm học mới

1.4 Đặc điểm về truyền thống cách mạng, văn hóa, giáo dục

- Lòng yêu nước nồng nàn, phẩm chất anh hùng dám xả thân bảo vệ quê hương,

Tổ quốc đó là những phẩm chất tốt đẹp của người dân Ngọc Hiển Trong hai cuộc kháng chiến oai hùng của dân tộc phát huy truyền thống của người dân vùng Đất Mũi nhân dân trong huyện đã nêu cao tinh thần cách mạng không tiếc người ,tiếc của góp sức cho sự nghiệp đấu tranh giải phóng dân tộc:Tiêu biểu là cuộc khởi nghĩa Hòn khoai 13/12/1940 do thầy giáo Phan Ngọc Hiển lãnh đạo, huyện được vinh dự mang tên nhà giáo anh hùng Phan Ngọc Hiển Ngọc Hiển còn tự hào với cửa biển Vàm Lũng điểm cuối cùng của đường Hồ Chí Minh trên biển Bằng những cống hiến, không tiếc người, tiếc của cho sự nghiệp đấu tranh giải phóng đất nước Ngọc Hiển vinh dự được Đảng và Nhà nước phong tặng danh hiệu huyện“ Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân” Hoà bình lập lại trên mảnh đất này mọi người đang ra sức thi đua lao động, tăng gia sản xuất góp phần xây dựng quê hương Ngọc Hiển ngày càng giàu đẹp, văn minh và lịch sự

13

CHƯƠNG 2 VAI TRÒ RỪNG NGẬP MẶN TRONG NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN VÀ

BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VEN BIỂN 2.1: Rừng ngập mặn, thực vật ngập mặn

2.1.1: Khái niệm

Thực vật ngập mặn (Mangroves) là những thực vật trong vùng triều lên triều xuống Chúng thích nghi cao ở khu vực nước biển có đặc điểm riêng và phát triển ở nơi mà chũng có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt (Peter , 1999)

Rừng ngập mặn là kiểu rừng phát triển trên vùng đất lầy, ngập nước mặn vùng cửa song, ven biển, dọc theo các song ngòi, kênh rạch có nước lợ do thủy triều lên xuống hàng ngày RNM phát triển mạnh ở vùng nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm và một ít ở vùng cận nhiệt đới

2.1.2: Phân bố rừng ngập mặn vùng ven biển Việt Nam

Dựa vào các yếu tố địa lý, khảo sát thực địa và một phần kết quả ảnh viễn thám, Phan Nguyên Hồng (1991) đã chia RNM Việt Nam ra làm 4 khu vực:

Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn

Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường Khu vực III: Ven biển Trung Bộ: Từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu

Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên

Mỗi khu vực có địa hình, thủy văn khác nhau do đó đặc điểm RNM từng vùng cũng khác nhau

Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn

Bờ biển Đông Bắc có địa hình chia cắt phức tạp, có nhiều đảo chắn ở ngoài tạo nên các vịnh ven bờ và các cửa song hình phễu, phù sa được giữ lại tạo thuận lợi cho cây ngập mặn sinh sống Cho nên hệ thực vật ở đây tương đối phong phú, gồm những loài chịu mặn cao, không có các loài ưa nước lợ điển hình, trừ các bãi lầy nằm sâu trong nội địa như Yên Lập và một phần phía nam sông Bạch Đằng do chịu ảnh hưởng mạnh của dòng chảy Đáng chú ý là một số loài chỉ phân bố ở khu vực này và rất ít gặp ở RNM Nam Bộ như: vẹt, dù, trang, chọ, hếp Hải Nam…

14

Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường

Khu vực này nằm trong phạm vi bồi tun chính của sông Hồng, sông Thái Bình

và các phụ lưu Hình dạng và xu thế phát triển không đồng nhất do xuất hiện cả quá trình bồi tụ và xói lở Thời gian có nước lợ cửa sông kéo dài, độ mặn thấp Mặt khác

do nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão, không có các đảo che chắn ngoài, cho nên bão và gió mùa đông bắc đã gây ra song lớn làm cho nước biển dâng Do đó phía Nam không có RNM Còn phía Bắc được mũi Đồ Sơn che chắn một phần nên cây ngập mặn có thể tái sinh

Với đặc điểm như vậy nên quần xã cây ngập mặn gồm những loài ưa nước lợ trong đó loài ưu thế nhất là bần chua phân bố ở vùng cửa sông (Kiến Thụy, Tiên Lãng) Dưới tán của bần là sú và ô rô, tạo thành tầng cây bụi

Khu vực III: Ven biển Trung Bộ: Từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu

Nhìn chung bờ biển khu vực này là một dải dất hẹp chạy song song với dãy Trường Sơn Địa hình phức tạp có chỗ núi ăn ra sát biển (Quảng Bình, Quảng Trị),

có chỗ tác động của biển khá nổi bật tạo nên các cồn cát di động cao to hoặc các vụng, phá Do đó khu vực này sóng lớn, bờ dốc nói chung không có RNM dọc bờ biển…Chỉ ở phía trong các cửa sông, cây ngập mặn mọc tự nhiên thường phân bố không đều Thảm thực vật nước lợ cách cửa sông 100 – 300m Ví dụ như rừng bần chua phân bố dọc theo sông ở xã Hưng Hòa (thành phố Vinh), nhiều cây có đường kính 1-1,3m Từ Xuân Hội đến Xuân Tiến (Hà Tĩnh) rừng bần chua có kích thước cây khá lớn cao trung bình 6-8m, đường kính 20-30cm

Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên

Vùng ven biển Nam Bộ có địa hình thấp và bằng phẳng Hai hệ thống sông lớn

là Đồng Nai và Cửu Long có nhiều phụ lưu và kênh rạch chằng chịt Hàng năm đã chuyển ra biển hàng triệu tấn phù sa cùng với lượng nước ngọt rất lớn Nhìn chung, các điều kiện sinh thái ở đây thuận lợi cho các thảm thực vật ngập mặn sinh trưởng

và phân bố rộng Hơn nữa khu vực này gần các quần đảo Malaysia và Indonexia là nơi xuất phát cảu cây ngập mặn Do đó thành phần của chúng phong phú nhất và kích thước cây lớn hơn các khu vực khác ở nước ta Trong các kênh rạch của khu

15

vực này, nồng độ muối vào mùa khô cao hơn ở cửa sông chính nên thành phần cây

ưa mặn chiếm ưu thế chủ yếu là đước, vẹt, su…Dọc các triền sông phía trong là quần thể mắm lưỡi đòng và các loài dây leo, cốc kèn Đi sâu vào nội địa thì bần chua thay thế dần, có chỗ dừa nước mọc tự nhiên hoặc được trồng thành bãi lẫn mái dầm – một loài cây chỉ thị cho nước lợ

2.2 Vai trò của rừng ngập mặn đối với bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế 2.2.1: Vai trò của rừng ngập mặn đối với phát triển kinh tế

RNM có vai trò quan trọng đối với môi trường biển và có liên quan mật thiết với đời sống của người dân vùng biển, do vậy bảo vệ RNM cũng chính là duy trì tài nguyên đa dạng sinh học và bảo vệ cuộc sống của người dân vùng biển Tuy nhiên hiện nay tầm quan trọng vủa RNM đang bị giảm sút một cách nghiêm trọng do con người chưa nhận thấy tầm quan trọng của nó mà khai thác một cách triệt để Vì vậy, bảo vệ RNM là yêu cầu cấp thiết hiện nay

RNM cũng được coi là nguồn tài nguyên ven biển vô cùng hữu ích đối với sự phát triển kinh tế - xã hội và đời sống con người RNM cho ta các sản phẩm trực tiếp như gỗ và các lâm sản khác

1 Sản phẩm lâm nghiệp

RNM cung cấp nguồn thức ăn cho cá, vi trùng và các sinh vật phù du Bên cạnh

đó còn cung cấp cho con người nguồn thực phẩm thưởng xuyên như: cua, trai, hàu,

cá, rau, quả…Ngoài ra, gỗ các loại cây trong rừng được sử dụng làm củi đun, sản xuất năng lượng, sử dụng trong các hoạt động xây dựng Vỏ cây được sử dụng trong thủ công hoặc dược phẩm Ta có thể chia ra các nhóm sau:

- 30 loài cây cho gỗ, than, củi

- 14 loài cây cho tanin

- 24 loài cây làm phân xanh, cải tạo đất hoặc giữ đất

- 21 loài cây dùng làm thuốc

- 9 loài cây chủ thả cánh kiến đỏ

- 21 loài cây cho mật nuôi ong

- 1 loài cho nhựa để sản xuất nước giải khát, đường, cồn

16

Ngoài ra còn một số loài cây sử dụng cho công nghiệp như lie làm nút chai, cốt

mũ, cho sợi Cũng còn một số công dụng chưa được chú ý như làm giấy, ván ép Trong tương lai chúng ta cần tổ chức chế biến, sử dụng

Trong số những loài cây cho gỗ, thường người ta chỉ tính đến 5 - 6 loài phổ biến và cho trữ lượng lớn như các chi đước, mắm, vẹt, cóc Nhưng cũng tùy từng vùng, tùy điều kiện sinh thái và kích thước của cây khác nhau nên sử dụng khác nhau Nhiều loài gỗ tạp cho vỏ bào để làm ván ép, làm bột giấy

Ở Ngọc Hiển (Cà Mau), đước là nguồn gỗ có giá trị Trữ lượng trong các rừng đước tự nhiên của Ngọc Hiển, ở tuổi 30 là 210 m3/ha; có những khu vực đạt tới 450

bẹ lá dừa nước

Ngoài các giá trị kinh tế kể trên, dừa nước còn có tác dụng rất lớn trong việc giữ đất bồi, bảo vệ bờ sông, kênh rạch, chống xói lở do tác dụng của thủy triều hoặc sóng Ở trong các bờ đầm nuôi tôm nước lợ, trồng dừa nước dọc theo mương vừa có

17

tác dụng giữ đất, vừa che bóng cho đầm, giữ nước mát, làm chỗ trú cho tôm lúc nắng nóng

2 Thực vật làm dược liệu: Nhân dân Việt Nam và các nước có RNM từ lâu đã

sử dụng CNM làm thuốc nam chữa các bệnh thông thường, đặc biệt là trong hai cuộc chiến tranh Đông Dương Là vùng căn cứ địa kháng chiến, bị địch bao vây, điều kiện khí hậu ẩm thấp, vệ sinh kém nên có nhiều bệnh tật nhưng nhờ sử dụng thuốc từ các cây trong vùng RNM nên đã phát hiện ra nhiều loài cây chữa bệnh có giá trị

3 Vai trò của RNM trong hoạt động du lịch: RNM là nguồn tài nguyên du lịch

sinh thái hết sức quý giá Những năm gần đây khách du lịch ngày càng có xu hướng tìm đến tham quan, nghiên cứu các khu RNM Theo đó nguồn lợi ngành du lịch thu được từ hệ sinh thái này cũng tăng lên RNM thực sự trở thành đối tượng tiềm năng đối với hoạt động khai thác phát triển du lịch

4 RNM duy trì nguồn lợi thuỷ sản tiềm tàng cho sự phát triển một nghề cá bền vững của đới ven bờ

Tôm he, tôm sú, tôm he mùa, tôm rảo, tôm bộp, tôm sắt…Chúng là cư dân trong vùng nhiệt đới ở cửa sông, đời sống của chúng rất gắn bó với môi trường RNM Tôm là loài ăn tạp trong thành phần thức ăn, các mảnh vụn hữu cơ của cây ngập mặn chiếm một lượng đáng kể Nhiều loài cá có giá trị cao lại là các con như cá hồng, cá mú…Chúng tham gia vào nhiều bậc dinh dưỡng trong vùng, đồng thời

cũng tham gia chính trong cơ cấu đàn cá khai thác ở vùng cửa sông, ven biển

RNM không tồn tại độc lập mà liên hệ mật thiết với các hệ sinh thái liên đới trong thềm lục địa và biển Không những thế nó còn duy trì một nguồn lợi sinh vật tiềm tàng cho biển nhất là thềm lục địa Vai trò, chức năng của RNM đối với nuôi trồng thủy sản có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:

18

Hình 2.1: Sơ đồ vai trò, chức năng của RNM đối với nuôi trồng thủy sản

5 RNM là nơi nuôi dưỡng các nguồn lợi hải sản và hỗ trợ nghề cá

Nhờ khối lượng lớn mùn bã từ các cây ngập mặn được phân huỷ tại chỗ RNM thu nhận các loại chất dinh dưỡng từ nội địa do sông chuyển ra và từ biển khơi vào

Thức ăn cho cá, thân mềm, giáp xác Động vật bám: hà

Ấu trùng và hậu

ấu trùng để nuôi hải sản

Thể nền cho các tài nguyên kế cận:

ốc sò Nguyên liệu làm các dụng cụ đánh cá

Nguyên liệu làm nhà cho dân ven biển

Nơi bảo vệ các làng cá

Nơi bảo vệ cho nghề nuôi trồng thủy hải sản

Mùn, bã chuỗi thức ăn

Thể nền cho hệ thực vật bám

và hệ

Bảo vệ sinh sản vườn ươm

Củng cố các

bờ lân cận

Nguyên liệu

Bảo vệ chống tác động của gió biển

Sản lượng hải sản cao

và những

cơ hội tốt

để phát triển nghề nuôi hải sản Lá,cành

Rễ,thân

Đối với các đầm nuôi bán thâm canh và thâm canh, tuy sử dụng con giống nhân tạo nhưng nguồn tôm, bố mẹ đều có quan hệ mật thiết với RNM Trong vòng đời của tôm sú, tôm he có một giai đoạn dài từ hậu ấu trùng đến cơ thể trưởng thành sống trong các kênh rạch có RNM sau đó mới ra biển để đẻ Do đó mất RNM thì nguồn tôm bố mẹ cũng không còn

2.2.2 Vai trò và tiềm năng của RNM đối với bảo vệ môi trường

Bản thân RNM đã là một trong các dạng tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo, song kéo theo nó là sự quần tụ của bao loài sinh vật khác, từ những loài động vật không xương sống kích thước nhỏ đến những loài động vật có xương sống kích thước lớn, từ những loài sống trong nước biển đến những sinh vật sống trên cạn RNM thu hút nhiều loại chim nước và chim di cư tạo thành các sân chim lớn với hàng vạn con với nhiều loài chim quý hiếm trên thế giới như các loài cò mỏ thìa, già

dẫy, hạc cổ trắng…

Đối với môi trường sinh thái RNM là lá phổi xanh đảm bảo cho hệ sinh thái

ven biển phát triển RNM góp phần điều hòa khí hậu trong vùng, làm cho khí hậu dịu mát hơn Bên cạnh đó RNM làm giảm tính độc hại của các chất thải từ hoạt động sản xuất kinh doanh Các chất độc này phát sinh từ các khu công nghiệp, đô thị…thải vào sông suối Sau đó được nước sông đưa ra các vùng ven biển RNM hấp thụ các chất đó tạo ra các hợp chất ít độc hại hơn đối với con người

RNM là đóng vai trò làm vành đai xanh bảo vệ Thực tiễn cho thấy những

vùng ven biển có RNM thì thiệt hại về người và tài sản ít hơn nhiều so với những

độ rậm rạp và sự dàn trải Khi cây bị đổ xuống thì rễ cây dưới mặt đất tạo ra một hệ thống dày đặc ngăn cản dòng nước Chính vì lý do đó mà tổ chức “Friend of the Earth” cho rằng: Bảo vệ những cánh RNM là cách giải quyết duy nhất để bảo vệ dân cư vùng ven biển chống lại sóng và các đe dọa khác trong tương lai

Thứ hai RNM có tác dụng bảo vệ đê biển

Thứ ba RNM có tác dụng trong việc bảo vệ đất bồi, chống xói lở, hạn chế xâm nhập mặn

Tác dụng của các dải RNM vùng ven biển, cửa sông đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ và phát triển đất bồi tụ, hạn chế xói lở bờ, làm giảm tốc độ gió, sóng và dòng triều vùng có đê ven biển và trong cửa sông

Rễ cây ngập mặn, đặc biệt là những quần thể thực vật tiên phong mọc dày đặc

có tác dụng làm cho trầm tích bồi tụ nhanh hơn Chúng vừa ngăn chặn có hiệu quả hoạt động công phá bờ biển của sóng, đồng thời là vật cản làm cho trầm tích lắng đọng Mặt khác RNM có tác dụng hạn chế xói lở và các quá trình xâm thực bờ biển Tỉnh Bến Tre là một ví dụ điển hình Toàn bộ đất đai của Bến Tre là các “cù lao” hình thành do phù sa của các nhánh sông Tiền, trong đó cây ngập mặn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ, nâng cao đất để dần dần trở thành vùng đất nông nghiệp và khu dân cư

Thứ 4 RNM có vai trò hạn chế xâm nhập mặn: Khi RNM chưa bị tàn phá nhiều thì quá trình xâm nhập mặn diễn ra chậm và phạm vi hẹp vì khi triều cao, nước đã

21

lan toả vào trong những khu RNM rộng lớn; hệ thống rễ dày đặc cùng với thân cây

đã làm giảm tốc độ dòng triều, tán cây hạn chế tốc độ gió

Nhưng trong những năm gần đây, do phá hầu hết RNM ở ven biển để đắp bờ làm ruộng sản xuất cây nông nghiệp, đặc biệt là việc đắp những dãy bờ lớn để làm đầm tôm quảng canh làm thu hẹp phạm vi phân bố của nước triều ở ven biển, cửa sông Do đó mà nước mặn theo dòng triều lên, được gió mùa hỗ trợ đã lấn theo các dòng sông vào sâu trong đất liền với tốc độ lớn

Nước mặn vào sâu kèm theo sóng đã gây ra xói lở bờ sông và cả các chân đê Mặt khác nước mặn sẽ thẩm thẩu qua thân đê vào đồng ruộng khiến cho năng suất

bị giảm, tình trạng thiếu nước ngọt ảnh hưởng đến sản xuất và sử dụng trong sinh hoạt

Như vậy, RNM có vai trò hết sức to lớn đối với phát triển kinh tế xã hội và bảo

vệ các vùng ven biển

22

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN TÍCH HỢP

ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO VÀ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ

CHẤT LƯỢNG RỪNG NGẬP MẶN

Phương pháp viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) là một công cụ hữu hiệu giúp cho các nhà khoa học, đặc biệt là các nhà địa lý nghiên cứu điều tra tài nguyên và nắm bắt thông tin nhanh chóng và đồng bộ trên diện rộng Dữ liệu viễn thám khi xử lý trong tổ hợp với hệ thông tin địa lý sẽ là nguồn tư liệu khách quan mang tính kế thừa và đổi mới liên tục trong bản đồ số, thực sự trở thành những tư liệu đáng tin cậy cho các nhà chuyên môn tham khảo trong nhiều lĩnh vực Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý dễ dàng tiếp cận với sự phát triển của nềm tin học hiện nay Bởi vậy, phương pháp luận về ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý là cần thiết cho thành lập các bản đồ chuyên đề trong nghiên cứu địa lý

Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường Vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ

đi đầu rất có ưu thế hiện nay

3.1: Tổng quan về viễn thám

3.1.1 Khái niệm

Viễn thám tiếng anh là Remote Sensing - có thể định nghĩa như một phương thức thu nhận và giải mã thông tin về các đối tượng từ một khoảng

23

cách xa, mà không phải tiếp xúc với chúng

Viễn thám được định nghĩa như một khoa học công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định, đo đạc, phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng

Hình 3.1: Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám

3.1.2 Phân loại viễn thám

- Theo bước sóng:

 Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy ( 0.4 m - 0.7 m ) và cận hồng ngoại (

0.7µm – 3.0 µm)

 Viễn thám hồng ngoại nhiệt (3.0 m - 104 m)

 Viễn thám siêu cao tần (Radar) (1mm- 1m)

- Phân loại viễn thám theo nguồn năng lượng

 Viễn thám chủ động: Cung cấp một nguồn năng lƣợng riêng đến đối tƣợng Bộ cảm biến phát ra bức xạ về phía các đối tƣợng cần chụp Bức xạ phản xạ

từ các đối tƣợng đƣợc ghi nhận bởi bộ cảm biến (sensor)

 Viễn thám thụ động: Là loại viễn thám đo đạc những năng lƣợng có sẵn trong tự nhiên (mặt trời) và năng lƣợng tự nhiên phát xạ (nhƣ hồng ngoại nhiệt)

tím) mà mắt người không nhìn thấy được

Hình 3.2: Biểu đồ phản xạ phổ

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 lớp khác nhau cũng sẽ có phổ khác nhau trên cùng một băng phổ.Nói cách khác, tất cả các đối tượng trong tự nhiên sẽ có phản xạ phổ riêng đặc trưng phụ thuộc vào các đặc trưng bề mặt của chúng

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

b.Nguyên lý bức xạ năng lượng nhiệt khác nhau

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

25

vào nhiệt độ riêng của chúng Các thông tin nhiệt về các đối tượng có thể thu nhận được nhờ việc đo cường độ bức xạ Nhờ những thông tin này mà chúng

ta có thể nhận biết và phân loại đối tượng

Dựa vào nguyên tắc này, 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

3.1.4 Những đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

Hình 3.3: Đặc tính phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên

Đặc tính phản xạ phổ của tự nhiên là hàm của nhiều yếu tố Các đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, môi trường khí quyển và bề mặt đối tượng cũng như bản thân đối tượng

Sóng điện từ chiếu tới mặt đất năng lượng của nó sẽ tác động lên bề mặt trái đất Sóng điện từ tác động vào vật chất như vật cứng, vật lỏng hay vật khí thì gọi là bức xạ đột ngột Sự tương tác với vật chất có thể thay đổi phụ thuộc vào các tính chất sau của bức xạ tới như: mật độ, hướng, bước sóng, sự phân cực và pha Năng lượng của sóng điện từ tác động và xảy ra các hiện tượng sau:

- Hấp thụ năng lượng: ánh sáng tạo ra năng lượng làm nóng vật chất được lá

cây tiếp nhận trong quá trình quang hợp

- Thấu quang năng lượng: sự truyền qua môi trường vật chất có mật độ khác

nhau (như từ không khí vào nước) gây ra sự thay đổi về tốc độ bức xạ

r (%)

26

- Phản xạ năng lượng: nghĩa là bị quay trở về từ bề mặt vật chất, với góc của

phản xạ đối diện bằng góc tới

Năng lượng phản xạ phổ phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tượng và bước sóng của năng lượng chiếu tới Vì vậy các đối tượng khác nhau cho khả năng phản xạ phổ khác nhau Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng nghiên cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân tích, nghiên cứu các tính chất của đối tượng, tiến tới phân loại chúng

1 Đặc tính phản xạ phổ của lớp phủ thực vật

Đặc trưng phổ phản xạ của lớp phủ thực vật có đặc điểm sau đây: vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại khả năng phản xạ phổ khác biệt rõ rệt

Vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi diệp lục có

trong lá cây, một phần nhỏ bị thấu qua còn lại bị phản xạ, nên mắt ta cảm nhận có màu xanh

Vùng cận hồng ngoại lượng diệp lục có trong lá và cấu trúc lá có ảnh hưởng đến

khả năng phản xạ phổ, ở vùng này khả năng phản xạ phổ mạnh nhất

Vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ đó là

hàm lượng nước Khi độ ẩm trong lá cao dần đến năng lượng hấp thụ là cực đại Ở vùng ảnh hưởng của các cấu trúc tế bào lá đối với khả năng phản xạ phổ không lớn bằng hàm lượng nước trong lá

2 Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng nước

Đặc tính chung nhất của nước là khả năng phản xạ phổ của nước giảm dần theo chiều dài bước sóng

Nước có hệ số phản xạ cao hơn ở bước sóng 0,6 m và không phản xạ tại bước sóng 0,7m (tại bước sóng này nước thường có hệ số phản xạ bằng 0) Khả

27

năng phản xạ của nước phụ thuộc chủ yếu vào thành phần của nước, độ đục và độ rối của nước Nước bẩn chứa nhiều tạp chất có khả năng phản xạ phổ cao hơn nước sạch

3 Đặc tính phản xạ phổ của đất

Hệ số phản xạ của đất tăng từ vùng ánh sáng nhìn thấy đến vùng hồng ngoại Đất khô thường phản xạ ánh sáng hơn đất ướt tại cùng một bước sóng Đặc trưng phổ phản xạ của các loại đất khác nhau phụ thuộc vào lớp phủ bề mặt, thành phần

cơ giới và đặc biệt là độ ẩm (do sự hấp thụ nước trong đất làm giảm cường độ phản xạ) Hàm lượng hữu cơ, cấu tượng của đất nhờ khả năng này mà tư liệu viễn thám

có thể cung cấp thông tin về các chủng loại và trạng thái của đất

3.1.5 Vệ tinh viễn thám và tư liệu sử dụng trong viễn thám

- Vệ tinh nghiên cứu khoa học thực hiện các nhiệm vụ khoa học

- Vệ tinh đa mục tiêu

b Theo quỹ đạo

Quỹ đạo là đường bay của vệ tinh trong thế cân bằng giữa hai lực trái ngược nhau là lực ly tâm và lực hấp dẫn do sức hút của trái đất Quỹ đạo nằm trong mặt phẳng và có hình dạng elip hoặc hình tròn Nếu quỹ đạo hình tròn thì tâm trùng với tâm trái đất Quỹ đạo hình elip thì một đầu của hình elip nằm xa trái đất nhất và đầu

28

kia nằm gần trái đất nhất, điểm xa trái đất nhất gọi là viễn điểm và điểm gần trái đất nhất gọi là cận điểm

- Quỹ đạo thấp (LEO – Low Earth Orbit): có độ cao xấp xỉ 300km – 865km Vệ

tinh sẽ phải bay nhanh để thắng lực hút của trái đất Vận tốc 17.000 km/h Vệ tinh quỹ đạo thấp mất 90 phút để bay vòng quanh trái đất Các vệ tinh quan sát trái đất đều ở quỹ đạo thấp để một tín hiệu từ vệ tinh xuống trạm trái đất và trờ lại vệ tinh là ngắn Điều này đặc biệt quan trọng trong dịch vụ thông tin di động

- Quỹ đạo trung bình (MEO – Mean Earth Orbit): là quỹ đạo có độ cao dưới

36.000 km và trên 300 km ở quỹ đạo này chủ yếu dành cho vệ tinh thông tin liên lạc phủ vùng bắc cực và nam cực

- Quỹ đạo địa cực (GEO – Geostationary Earth Orbit) là quỹ đạo nằm trong

mặt phẳng xích đạo của trái đất có độ cao 35,768km Trong trường hợp này, vệ tinh quay cùng với tốc độ quay của trái đất quay quanh trục của nó tức là vệ tinh mất 24h để bay một vòng quanh trái đất Vệ tinh thông tin liên lạc và vệ tinh khí tượng thường được phóng lên quỹ đạo này

Vệ tinh Landsat

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 nghiêng mặt phẳng quĩ đạo là 980 Quĩ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp Thời 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

Tư liệu vệ tinh Landsat là tư liệu viễn thám đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam

Vệ tinh Spot

Vệ tinh Spot bay ở độ cao 832 km, góc nghiên của mặt phẳng quỹ đạo là 98.7

độ, thời điểm bay qua xích đạo là 10h30 sáng và chu kỳ lặp 26 ngày Các thế hệ vệ tinh Spot 1, 2, 3 đều có bộ cảm HRV (High Resolution Visible) độ phân giải 10m;

29

ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m Mỗi ảnh có độ bao phủ mặt đất là 60km x 60km Khả năng chụp nghiêng của Spot cho phép tạo cặp ảnh lập thể từ hai ảnh chụp vào hai thời điểm với các góc chụp nghiên khác nhau

Các thông số chính của ảnh vệ tinh SPOT:

Vệ tinh SPOT Kênh phổ Bước sóng Phổ điện từ Độphân giải

SPOT 1, 2, 3 Kênh 3 0,79-0,89m Gần hồng ngoại 20m

SPOT 1, 2, 3 Kênh toàn sắc 0,51 - 0,73m Toàn sắc 10m

SPOT 4 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73m Toàn sắc 10m SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73m Toàn sắc 5m SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73m Toàn sắc 2,5m

SPOT 5 Kênh toàn sắc 0,49 -0,73m Toàn sắc 5 x 10m

Vệ tinh Comsmos và Resur – 01

Chương trình vệ tinh Comsmos của Liên xô trước đây rất quen thuộc với

độ phân giải 1 mét.Độ rộng ảnh trên mặt đất là 11km, độ phủ là 11 x 11km

Vệ tinh Quick Bird

Vệ tinh Quickbird đã đƣợc phóng vào tháng 10 năm 2001 tại California Vệ tinh đƣợc định vị ở độ cao quỹ đạo là 450km với góc nghiêng quỹ đạo là 97.2 độ, đồng bộ với mặt trời

Vệ tinh ALOS (Advanced Land Observation Satellite):

ALOS còn gọi là Daichi là một vệ tinh của Nhật Bản.Nó đƣợc phóng từ đảo Tanegashima- Nhật Bản vào ngày 24-1-2006 bởi một tên lửa H-IIA.Vệ tinh này có

ba bộ cảm biến sẽ đƣợc sử dụng cho bản đồ, quan sát khu vực thiên tai, giám sát và điều tra tài nguyên Nó cũng có một bộ cảm biến PALSAR cho thấy đất nâng lên trong trận động đất Sumatra vào tháng 9 năm 2007

Đặc điểm vệ tinh ALOS:

31

-Quỹđạo đồng bộ Sun-Chi thường xuyên

-Lặp lại chu trình: 46 ngày

- Chi Chu kỳ: 2 ngày

- Độ cao: 691.65 km (tại xích đạo)

- Độ nghiêng: 98.16 deg

- Tốc độ dữ liệu 240Mbps (thông qua dữ liệu công nghệ truyền hình vệ tinh Relay) 120Mbps (trực tiếp truyền)

Các thông số chính của ảnh vệ tinh ALOS – AVNIR 2

Các pixel thường có dạng hình vuông và được xác định bằng tọa độ hàng, cột Hệ tọa độ ảnh thường có gốc tọa độ ở bên trái và tăng dần từ trái sang phải đối

32

với tọa độ cột, từ trên xuống dưới đối với tọa độ hàng Tùy theo độ phân giải của ảnh người ta sử dụng các mục đích khác nhau cho phù hợp Tư liệu ảnh số được ghi lại trên đĩa hoặc băng từ theo những trật tự nhất định gọi là kiểu định dạng Các kiểu định dạng này có thể chuyển đổi qua lại nhau để xử lý nhờ các chương trình xử

lý ảnh

c Số liệu mặt đất

Số liệu mặt đất là tập hợp các quan sát, mô tả, đo đạc về các điều kiện thực

tế trên mặt đất của các địa vật cần nghiên cứu nhằm xác định mối tương quan giữa tín hiệu thu được và bản thân các đối tượng Các số liệu đó bao gồm thông tin tổng quan về đối tượng nghiên cứu như chủng loại, trạng thái, tính chất phản xạ, hấp thụ phổ, nhiệt độ… và thông tin về môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, hướng

và tốc độ gió…

d Số liệu định vị mặt đất

Để thu thập số liệu định vị mặt đất hiện nay chúng ta thường sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS Những điểm định vị mặt đất phục vụ quá trình hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh thường được bố trí tại những nơi mà vị trí của nó có thể thấy được dễ dàng trên ảnh vệ tinh và bản đồ

e.Bản đồ và số liệu địa hình

Để phục vụ cho mục đích nghiên cứu của viễn thám, ngoài những tư liệu trên, cần có các tài liệu địa hình và chuyên đề như bản đồ địa hình, bản đồ chuyên

đề sử dụng đất, rừng, địa chất…

3.1.7.Đặc điểm của ảnh viễn thám

- Độ phân giải không gian: Diện tích nhỏ nhất trên mặt đất mà bộ cảm có thể phân biệt được gọi là độ phân giải không gian ảnh có độ phân giải không gian càng cao khi kích thước của pixel càng nhỏ

- Độ phân giải phổ: Độ phân giải phổ mô tả khả năng mà bộ cảm có thể định nghĩa được mức độ giãn cách của bước sóng Độ phân giải phổ càng cao khi mà bước sóng càng hẹp có nghĩa là mỗi dải phổ hẹp sẽ tương ứng với một kênh hay band nào đó Nói cách khác thì độ phân giải phổ thể hiện bởi kích thước và số kênh

33

phổ hay sự phân chia vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân biệt, một số lượng lớn

các bước sóng có kích thước tương tự, cũng như có thể tách biệt được các bức xạ từ

nhiều vùng phổ khác nhau

- Độ phân giải bức xạ: Thể hiện độ nhạy tuyến tính của bộ cảm biến trong

khả năng phân biệt sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể

Ngoài ra, số bit dùng trong ghi nhận thông tin cũng là một đặc trưng quan trọng của

độ phân giải bức xạ vì nó quyết định chất lượng ảnh (cấp độ xám) khi được hiển thị

Nếu bộ cảm sử dụng 8 bit để ghi nhận hình ảnh thì ảnh đó sẽ có cấp độ xám là 28

=

256 giá trị khác nhau và được biến đổi từ 0 đến 255 Tương tự như thế nếu bộ cảm

ghi ảnh ở 4 bit thì cấp độ xám chỉ còn 24= 16 giá trị và biến đổi từ 0 đến 15, và do

đó độ phân giải bức xạ trong trường hợp này sẽ thấp hơn nhiều

- Độ phân giải thời gian: Khả năng ghi nhận hình ảnh của cùng một vùng

trên mặt đất ở những chu kỳ thời gian khác nhau được gọi là độ phân giải thời gian

Độ phân giải thời gian không liên quan đến thiết bị ghi ảnh mà chỉ liên quan đến

khả năng chụp lặp của vệ tinh

3.1.8 Xử lý ảnh viễn thám

Đây chính là công tác phân loại ảnh số có kiểm định được tiến hành dựa vào

so sánh đặc điểm của các pixel cần phân loại với các tập hợp pixel được chọn làm

mẫu Trong xử lý thông tin viễn thám thì việc căn cứ vào đối tượng phản xạ phổ của

các đối tượng tự nhiên là điều hết sức quan trọng Thông thường thì các đối tượng

tự nhiên khác nhau thì có sự phản xạ khác nhau trên các kênh sóng khác nhau, trừ

một số trường hợp đặc biệt có thể có cùng hệ số phản xạ nhưng khi chúng ta xét đến

toàn dải phổ thì chúng lại có những đường cong khác nhau như:

+Thực vật có các tán lá hay cấu tạo lá khác nhau thì cũng gây ra các sự phản xạ

khác nhau

+ Sự phản xạ của nước sẽ phụ thuộc nhiều độ đục, nông, sâu…

Do các đặc điểm phản xạ phổ khác nhau nên các đặc điểm thu trên ảnh cũng khác

nhau, điều này dẫn tới mối quan hệ giữa phản xạ phổ và độ sáng trên ảnh và ở đây

34

có thể thấy mối liên hệ giữa chúng là sự khác biệt về độ sáng trên ảnh chính là sự khác biệt về phản xạ phổ và cũng chính là sự khác biệt về bản chất của các đối tượng Trong các nghiên cứu của viễn thám với các lớp phủ bề mặt thì sự nhìn nhận

sự khác biệt về sự phản xạ phổ này rất quan trọng và đây chính là căn cứ mấu chốt cho việc giải đoán các lớp phủ của tấm ảnh

Trong giải đoán ảnh viễn thám thì có thể chia ra làm hai loại chính là giải đoán bằng mắt thường và giải đoán bằng xử lý ảnh số

3.1.8.1.Giải đoán bằng mắt: Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với

trí tuệ để triết tách thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh.Trong việc xử lý thông tin viễn thám thì giải đoán bằng mắt là công cụ đâu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng mọi điều kiện trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp Việc phân tích ảnh bằng mắt có thể được trợ giúp bằng một số thiết bị quang học như: kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu nhằm nâng cao khả năng phân tích của mắt người Phân tích ảnh bằng mắt là một công cụ có thể áp dụng một cách dễ dàng trong mọi điều kiện và có thể phục vụ cho nhiều nội dung nghiên cứu khác nhau Cơ sở giải đoán là các dấu hiệu giải đoán trực tiếp hoặc gián tiếp và chìa khóa giải đoán

Để giải đoán bằng mắt thì người ta căn cứ vào một số dấu hiệu để giải đoán, đặc trưng của các đối tượng cũng như kinh nghiệm của các chuyên gia Khoá giải đoán bao gồm 8 chuẩn chính đó là: Kích thước, hình dạng, bóng, độ đậm nhạt, mầu sắc, cấu trúc, hình mẫu đó chính là những dấu hiệu trực tiếp để giải đoán:

- Chuẩn kích thước: Cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để giải đoán

Kích thước cuả đối tượng có thể xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với mẫu số tỉ lệ ảnh

- Chuẩn hình dạng: Hình dạng có ý nghĩa quan trọng trong việc giải đoán

ảnh Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống và được coi là chuẩn đoán đọc quan trọng

35

- Chuẩn bóng: Bóng của vật thể dễ dáng nhận thấy khi nguồn sáng không

nằm chính xác ở đỉnh đầu hoặc trường hợp chụp ảnh xiên Dựa vào bóng của vật thể có thể xác định được chiều cao của nó

- Chuẩn độ đen: Độ đen trên ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen

Mỗi vật thể được thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó

- Chuẩn màu sắc: Màu sắc là một chuẩn rất tốt trong việc xác định các đối

tượng Các đối tượng khác nhau có các tông mầu khác nhau đặc biệt khi sử dụng ảnh đa phổ tổng hợp màu

- Chuẩn cấu trúc: Cấu trúc là một tập hợp của nhiều hình mẫu nhỏ

- Chuẩn phân bố: Chuẩn phân bố là một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ

phân bố theo một quy luật nhất định trên toàn bộ ảnh và trong mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu

* Dấu hiệu gián tiếp:

Những dấu hiệu gián tiếp cho chúng ta kết luận sự có mặt của vật thể hoặc đối tượng không nhìn thấy được qua những dấu vết chúng để lại trên địa hình, hoặc sự

có mặt của 1 hoặc 1 vài đối tượng cho phép ta có thể kết luận sự có mặt của đối tượng khác cần quan tâm

Có thể chia ra một số loại điều vẽ gián tiếp

1 Sự kề cận các đối tượng dễ nhận biết các đối tượng cần suy giải mà theo dấu hiệu điều vẽ trực tiếp không suy giải được

2 Đối tượng bị che khuất bởi đối tượng khác không tương phản, quá nhỏ, độ mờ lớn

Một số yêu cầu khi sử dụng dấu hiệu gián tiếp

- Có hiểu biết sâu rộng về mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng với nhau

- Am hiểu địa lý cảnh quan của khu vực

36

- Có kiến thức cơ bản về địa chất, địa mạo

- Có kiến thức tổng hợp về vùng thi công, các vấn đề kinh tế - xã hội có liên quan cùng lịch sử phát triển của đối tượng quan tâm

- Có kinh nghiệm giải đoán ảnh

Dấu hiệu gián tiếp cũng rất quan trọng trong trường hợp không thể khảo sát thực địa thì dấu hiệu gián tiếp là phương tiện hữu hiệu để suy giải

*Dấu hiệu tổng hợp( association)

Là sự liên kết giữa các vật thể hoặc đặc tính có thể nhận dạng khác với đối tượng hay được chú ý Dấu hiệu điều vẽ tổng hợp cùng với dấu hiệu khác có thể cung cấp thông tin cho việc nhận dạng các đặc tính mong muốn dễ dàng hơn

Nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán người ta thành lập các khoá giải đoán cho các đối tượng khác nhau Khoá giải đoán là tập hợp các chuẩn dùng để giải đoán một đối tượng nhất định Kết quả giải đoán phụ thuộc vào khoá giải đoán làm chuẩn hoá các kết quả giải đoán của nhiều người khác nhau Thông thường khoá giải đoán do những người có kinh nghiệm và hiểu biết thành lập dựa vào những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng Tất cả tám chuẩn giải đoán cùng với các thông tin về thời gian chụp, tỉ lệ, mùa chụp đều phải dựa vào khoá giải đoán Một bộ khoá giải đoán không chỉ bằng phần ảnh mà còn mô tả bằng lời nữa

Ưu điểm của phương pháp này là có thể khai thác được các tri thức chuyên môn và kinh nghiệm của con người, mặt khác việc giả đoán bằng mắt có thể phân tích được các thông tin phân bố không gian Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là tốn kém thời gian và kết quả thu được không đồng nhất

3.1.8.2 Giải đoán bằng xử lý ảnh số:

Các tư liệu ảnh trong viễn thám phần lớn đều là dạng số nên vấn đề giải đoán bằng xử lý số là vấn đề quan trọng

Quá trình giải đoán bằng xử lý số bao gồm các giai đoạn: Nhập số liệu, tiễn

xử lý ảnh, biến đổi ảnh, phân loại ảnh và xuất ra kết quả

37

- Nhập số liệu: Có hai nguồn tư liệu chính đó là ảnh tương tự do các máy

chụp ảnh cung cấp và ảnh số do các máy quét cung cấp Trong trường hợp ảnh số thì tư liệu ảnh được chuyển từ các băng từ lưu trữ mật độ cao HDDT vào các băng

từ CCT Ở dạng này máy tính nào cũng được đọc số liệu Trong trường hợp ảnh tương tự thì tư liệu ảnh được chuyển thành dạng số thông qua các máy quét

- Tiền xử lý ảnh : là những công đoạn như khôi phục và hiệu chỉnh ảnh Nó

được sử dụng để hiệu chỉnh bức xạ và hiệu chỉnh hình học do những biến dạng gây

ra bởi bộ cảm biến và vật mang

Để hiệu chỉnh hình học các ảnh gốc bị méo, một thủ tục được gọi là tái chia mẫu được sử dụng để xác định các giá trị độ xám để đặt vào vị trí mới của Pixel của ảnh xuất ra Có ba phương pháp thông dụng nhất hay dùng để tái chia mẫu: Người láng giềng gần nhất, song tuyến, xoắn bậc ba

Đây là giai đoạn mà các tín hiệu số được hiệu chỉnh hệ thống nhằm tạo ra một tư liệu ảnh có thể sử dụng được Giai đoạn này thường được thực hiện trên các máy tính lớn tại các trung tâm thu số liệu vệ tinh

+ Hiển thị ảnh:

Thông thường, khi giải đoán ảnh người ta không giải đoán các đối tượng trên các kênh ảnh riêng rẽ mà thường tổ hợp các kênh này thành một ảnh đa phổ Ảnh tổ hợp màu sẽ làm cho mắt người dễ nhận biết các đối tượng hơn

Phương pháp tổ hợp màu:

Người ta đã thấy rằng mọi mầu trong tự nhiên đều có thể được biểu diễn qua ba màu là: đỏ (red), xanh lá cây (green) và xanh nước biển (blue) Ba màu này được gọi là ba màu cơ bản Việc kết hợp ba màu này với các sắc độ đậm nhạt khác nhau tạo thành tất cả các màu khác Ví dụ màu đen là trường hợp cả ba màu trên đều bằng không (không có)

Màu trắng là tổ hợp của giá trị bằng nhau và cực đại của ba màu cơ bản

Cần lưu ý rằng tổ hợp màu từ ba màu cơ bản chỉ là một phương pháp để biểu diễn các màu trong tự nhiên Trên thực tế, còn nhiều cách khác để biểu diễn các màu trong tự nhiên nhưng ta không xét tới ở đây

38

Sự tổ hợp màu ảnh vệ tinh để hiển thị trên máy tính cũng sử dụng nguyên lý của việc tổ hợp màu từ ba màu cơ bản Mỗi kênh ảnh được lưu trữ ở dạng 8 bit (1 byte) sẽ bao gồm 256 giá trị từ 0 đến 255 Giá trị của mỗi điểm ảnh được coi như giá trị mã hoá của một màu cơ bản Như vậy, với ba kênh ảnh, ta có thể mã hoá chúng như giá trị của ba màu cơ bản và sau được tổ hợp với nhau tạo thành ảnh tổ hợp màu Thông thường, người ta tiến hành gán màu đỏ cho kênh cận hồng ngoại, xanh lá cây cho kênh đỏ, xanh nước biển cho kênh xanh lá cây Tổ hợp trên được gọi là tổ hợp màu giả và thường được sử dụng trong giải đoán ảnh viễn thám

Từ đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên và quy luật trộn màu chúng ta có thể tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh, chiết tách các thông tin cần quan tâm của các đối tượng được thể hiện trên ảnh

Mô hình màu sơ cấp cộng Mô hình màu sơ cấp trừ

Hình 3.4: Hai loại mô hình tổ hợp mầu

Hình 3.5: Ví dụ về tổ hợp màu trên ảnh Landsat

39

255

minmax

+ Tăng cường chất lượng ảnh:

Ảnh vệ tinh gốc, do nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau nên thường có chất lượng hiển thị không cao Nó thường có giá trị tập trung trong một khoảng nhỏ (ví dụ từ

50 đến 150) Điều này có nghĩa là nó chỉ cung cấp một số lượng nhỏ giá trị cho việc hiển thị, do đó các đối tượng trên ảnh không được phân biệt rõ ràng, ảnh thường tối Giãn ảnh là phương pháp làm cho khoảng giá trị hiển thị của ảnh lớn hơn, do đó các đối tượng trên ảnh được phân biệt rõ ràng hơn, ảnh trở nên sáng hơn và dễ dàng hơn cho việc giải đoán trên màn hình Khi tổ hợp ở các kênh khác nhau thì mức độ xám độ của thực vật, nước, đất là khác nhau (vì giá trị từ 0

255 thể hiện mức độ xám tối của ảnh) Việc giãn ảnh này rất cần thiết vì khi làm

(như nắn chỉnh, lấy mẫu ) một số đối tượng không rõ, khi đó ta phải giãn ra cho nổi bật đối tượng lên Việc thay đổi này chỉ là thay đổi sự hiển thị chứ không liên quan đến dữ liệu số

xám độ pixel mới = xám độ gốc

Do đó việc tăng cường chất lượng hiển thị của ảnh giúp cho công tác giải đoán dễ dàng và chính xác hơn, người ta thường phải tiến hành các bước tăng cường chất lượng ảnh trước khi giải đoán

+ Nắn chỉnh hình học ảnh

Đây là quá trình tiền xử lý bắt buộc trong viễn thám Nắn chỉnh hình học giúp ta xác định vị trí của dữ liệu ảnh vệ tinh trong một hệ tọa độ nào đó

Ta có thể thực hiện việc nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh là nắn ảnh theo bản

đồ hoặc nắn ảnh theo ảnh Nói chung, công việc nắn chỉnh hình học gồm 2 bước: + Nội suy không gian nhằm chuyển tọa độ hàng cột của pixel về tọa độ địa lý +Nội suy mức độ xám để xác định độ xám của các pixel mới được nắn chỉnh

Nội suy không gian được tiến hành bằng cách xác định các điểm khống chế trên ảnh cần nắn và trên bản đồ sau đó tính toán tọa độ của mỗi pixel ảnh cần nắn qua một mô hình toán học Mô hình thường được sử dụng trong đa số các phần mềm là mô hình đa thức Mô hình này chỉ đòi hỏi tọa độ của các điểm khống chế ảnh với số lượng điểm khống chế tối thiểu (n+1)(n+2)/2 với n là bậc của đa thứ

40

Sai số nắn chỉnh được tính theo công thức:

Trong đó: xg , yg là tọa độ hàng cột của các điểm khống chế trên ảnh được xác định lúc ban đầu

Sau khi sử dụng mô hình đa thức để chạy chương trình nắn ta được gái trị x‟

- Nội suy điểm ảnh liền kề: (nearest neighbor) xác đinh giá trị độ xám từ một pixel gần nhất của ảnh gốc và gán giá trị này cho ảnh mới

- Nội suy bậc 2 (bilinear interpolation): xác định giá trị trung bình có trọng số của các giá trị độ xám từ 4 pixel gần nhất trên ảnh gốc và gán giá trị này cho ảnh mới

- Nội suy bậc 3 xác định giá trị trung bình có trọng số của các giá trị độ xám từ 16 pixel gần nhất trên ảnh gốc và gán giá trị này cho ảnh mới

Phân loại ảnh

Phân loại ảnh là quá trình tách gộp thông dựa trên các tính chất phổ, không gian và thời gian Phân loại thường được biểu diễn bởi tập hợp các kênh ảnh và quá trình này là gán từng pixel trên ảnh vào các lớp khác nhau, dựa trên đặc tính thống

kê của các giá trị độ xám của từng pixel Có hai phương pháp phân loại chính đó là

có kiểm định ( supervised) và không kiểm định (unsupervised)

RMS  x  x  y  y