Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và gis tại huyện sơn động tỉnh bắc giang

Qua nghiên cứu các công trình nghiên cứu về công tácphòng chống cháy rừng tại Việt Nam có thể đưa ra một số kết luận sau: 1 Công tác dự báo phòng chống cháy rừng hiện nay chủ yếu sử dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Trần Hoàng Minh

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG

NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

TẠI HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Trần Hoàng Minh

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG

NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

TẠI HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG

Chuyên nghành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý

Mã số: 8440211.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM MINH HẢI

Hà Nội - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang” hoàn toàn là kết quả nghiên cứu của chính bản thân tôi và chưa

được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào của người khác Trongquá trình thực hiện luận văn, tôi đã thực hiện nghiêm tức các quy tắc đạo đứcnghiên cứu các kết quả trình bày trong luận văn là sản phẩm nghiên, khảo sát củariêng cá nhân tôi

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực của số liệu và các nộidung khác trong luận văn của mình

Hà Nội, ngày……tháng……năm 2020

Tác giả luận văn

Trần Hoàng Minh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình điều tra, nghiên cứu để hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình, quý báu của các nhà khoa học, các cơ quan, tổchức và nhân dân địa phương

Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn trân trọng nhất tới giáo viên hướng dẫn khoahọc – TS Phạm Minh Hải đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốtnhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn nhóm thực hiện đề tài cấp Quốc gia –Chương trình Khoa học Công nghệ Vũ trụ giai đoạn 2016 -2020 mã số VT-UD.08/18-20 đã hộ trợ tôi trong công tác tiền xử lý ảnh và phân loại ảnh viễn thám

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các cán bộ của Khoa Địa

lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tìnhgiúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, những người thân, cán bộ, đồngnghiệp và bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất về mọi mặt cho tôi trong suốt quá trìnhthực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày……tháng……năm 2020

Tác giả luận văn

Trần Hoàng Minh

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU iii

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU CHÁY RỪNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5

1.1 Khái niệm về cháy rừng 5

1.1.1 Một số khái niệm 5

1.1.2 Phân loại cháy rừng 7

1.1.3 Xác định mùa cháy 9

1.1.4 Phân vùng trọng điểm dễ cháy rừng 10

1.2 Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng ở nước ngoài 11

1.2.1 Nghiên cứu bản chất của cháy rừng 12

1.2.2 Nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng: 13

1.3 Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng ở trong nước 15

1.3.1 Nghiên cứu về dự báo nguy cơ cháy rừng 15

1.3.2 Nghiên cứu về các công trình phòng cháy, chữa cháy rừng 17

1.3.3 Nghiên cứu biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS 23

2.1 Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng và phân vùng nguy cơ cháy rừng 23

2.1.1 Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý bảo vệ rừng 23

2.1.2 Sử dụng công nghệ viễn thám và GIS nhằm phát hiện nguy cơ cháy rừng 26

2.2 Xây dựng quy trình thành lập bản đồ bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng 31

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TẠI KHU VỰC THỰC NGHIỆM HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG 34

3.1 Giới thiệu chung về khu vực thực nghiệm 34

3.1.1 Vị trí địa lý 34

3.1.2 Đặc điểm địa hình 34

3.1.3 Đặc điểm khí hậu 34

3.1.4 Thủy văn 35

3.1.5 Thổ nhưỡng và tình hình sử dụng đất, đánh giá hiện trạng rừng trên địa bàn huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 36

3.2 Dữ liệu sử dụng và lựa chọn phương pháp nghiên cứu 36

3.2.1 Dữ liệu sử dụng 36

3.2.2 Phương pháp thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện SơnĐộng, tỉnh Bắc Giang bằng công nghệ viễn thám và GIS 363.3 Thử nghiệm thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện SơnĐộng, tỉnh Bắc Giang tỷ lệ 1:25.000 bằng công nghệ viễn thám và GIS 413.3.1 Quy trình 413.3.2 Đánh giá độ chính xác của bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng được thànhlập trong nghiên cứu 63KẾT LUẬN 67TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC BẢNG BI

Bảng 1.1 Bảng thống kê mùa cháy rừng ở Việt nam 10 Bảng 1.2 Phân cấp khả năng cháy của các loại thảm thực vật rừng khác nhau .18Y Bảng 3.1 Phân cấp dự báo nguy cơ cháy rừng và các biện pháp thực hiện phòng cháy chữa cháy rừng 37 Bảng 3.2 Đề xuất phân cấp thảm thực vật rừng dễ cháy theo nguy cơ cháy huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 39 Bảng 3.3: Bảng thống kê nhiệt độ (độ C) tính được trên ảnh Landsat qua các năm 46 Bảng 3.4 Trọng số và thang điểm cho phân cấp nguy cơ cháy rừng theo các chỉ tiêu đầu vào được lựa chọn 52 Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả phân loại rừng theo nguy cơ cháy 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tam giác cháy 5

YHình 2 1.Sơ đồ thu nhận và xử lý dự Modis tại trạm thu Cục Kiểm lâm 28

Hình 2 2 Sơ đồ thu nhận, xử lý và thông tin điểm cháy từ dữ liệu MODIS 29

Hình 2 3 Các điểm cháy ngày 3 tháng 6 năm 2017 30

Hình 2 4 Quy trình thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, Bắc Giang 32

Hình 3 1 Vị trí địa lý khu vực Sơn Động, Bắc Giang 34

Hình 3 2 Dữ liệu các bản đồ thành phần phục vụ cho thành lập bản đồ phân cấp nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 42

Hình 3 3 Tính nhiệt độ trên ảnh Landsat bằng phần mềm Envi 45

Hình 3 4 Bản đồ nhiệt độ chiết tách từ ảnh Landsat huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 47

Hình 3 5 Bản đồ độ dốc huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 48

Hình 3 6 Bản đồ phân cấp nguy cơ cháy rừng của hướng sườn Huyện Sơn Động, Tỉnh Bắc Giang 49

Hình 3 7 Bản đồ vị trí dân cư và nương rẫy 51

Hình 3 8 Hàm hồi quy tuyến tính 55

Hình 3 9 Biểu đồ diện tích rừng theo các cấp nguy cơ cháy huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang 60

Hình 3 10 Biểu đồ diện tích nguy cơ cháy rừng cao theo ranh giới xã 60

Hình 3 11 Biểu đồ diện tích cấp độ nguy cơ cháy rừng theo xã 60

Hình 3 12 Bản đồ nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang tỷ lệ 1:25.000 62

Hình 3 13 Sơ đồ tuyến kiểm chứng thực địa 63

Hình 3 14 Khu vực có nguy cơ cháy rừng rất cao trên thực địa 64

Hình 3 15 Khu vực có nguy cơ cháy rừng cao trên thực địa 65

Hình 3 16 Khu vực có nguy cơ cháy rừng trung bình 65

Hình 3 17 Khu vực có nguy cơ cháy rừng thấp 66

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AVHRR Advanced Very High ResolutionRadiometer Hệ thống vệ tinh đo bức xạ độphân giải cao cải tiến

DEM Digital Elevation Model Mô hình số độ cao

EFFIS The European Forest FireInformation System Hệ thống thông tin cháy rừngChâu Âu

FAO Organization of the UnitedFood and Agriculture

Nations

Tổ chức Lương thực và Nôngnghiệp Liên Hiệp Quốc

FIRMS Fire Information for ResourceManagement System thống quản lý tài nguyên thiênThông tin về lửa phục vụ hệ

nhiênGFMC Global Fire Monitoring Center Trung tâm giám sát cháy toàncầuGIS Geographic Information System Hệ thông tin địa lý

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầuNOAA Atmospheric AdministrationNational Oceanic & Cơ quan hành chính về biển vàkhí quyển quốc gia

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nôngthôn

SPOT Systeme Pour Observation de laTerre Vệ tinh quan sát mặt đấtSWIR Short Wave Infrared Hồng ngoại sóng ngắnUSDA United States Department ofAgriculture Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cháy rừng hay lửa rừng là hiện tượng lửa phát sinh trong một khu rừng tácđộng, tiêu hủy một vài hoặc tất cả những thành phần của khu rừng đó Đám cháy cóthể được kiểm soát hoặc không thể kiểm soát Cháy rừng thường xuất phát từ hainguyên nhân: Do phát sinh từ tác động của con người hoặc do điều kiện thời tiết tự nhiên

Cháy rừng gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng: Cạn kiệt nguồn tài nguyênthiên nhiên; Gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính, biến đổi khíhậu, lũ lụt, xói mòn, sạt lở đất, lũ quét (nếu cháy rừng đầu nguồn, rừng phòng hộ);Sinh vật, động thực vật bị thiêu hủy, dẫn đến mất cân bằng sinh thái; Ô nhiễmkhông khí, khói bụi bay vào không khí khiến cho vùng trời xung quanh bao trùmtrong khối không khí bụi bẩn, người dân sống trong khu vực đó sẽ bị ảnh hưởngnghiêm trọng đến sức khỏe, gây bệnh tật; Thiệt hại về kinh tế, cuộc sống con người,

xã hội bị ảnh hưởng trầm trọng

Những hệ lụy này hàng chục năm sau con người cũng không dễ dàng khắcphục Vì thế, việc chủ động phòng chống cháy rừng đã và đang được đặt lên hàng đầucho cả xã hội

Ở Việt Nam, nghiên cứu về dự báo cháy rừng được bắt đầu tiến hành từ năm

1981 và chủ yếu theo hướng nghiên cứu áp dụng phương pháp dự báo theo chỉ tiêutổng hợp của V.G Nesterov Qua nghiên cứu các công trình nghiên cứu về công tácphòng chống cháy rừng tại Việt Nam có thể đưa ra một số kết luận sau:

1) Công tác dự báo phòng chống cháy rừng hiện nay chủ yếu sử dụng dữ liệukhí tượng mặt đất;

2) Việc sử dụng ảnh viễn thám trong dự báo cấp cháy rừng chỉ đến cấp tỉnh;3) Chưa có nghiên cứu nào đi sâu vào nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệucháy cũng như hệ số cháy của chúng đến các hiện tượng cháy rừng

Do vậy, việc phát triển một giải pháp mới ứng dụng viễn thám nghiên cứu vềvật liệu cháy phục vụ công tác dự báo nguy cơ cháy rừng với tỷ lệ dưới cấp tỉnh(1:25.000) đóng vai trò cấp thiết cao, trợ giúp hiệu quả cho công tác phòng chống

Từ những vấn đề trên, học viên đề xuất thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp

thạc sỹ với tiêu đề: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang”.

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

a Mục tiêu chung: Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS,

nghiên cứu vật liệu cháy trong các kiểu rừng phục vụ công tác phòng chống cháy rừng, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu

b Nhiệm vụ nghiên cứu: Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng tỷ

lệ 1:25.000

3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu:

a Đối tượng nghiên cứu: Các loại thảm thực vật trong hệ sinh thái rừng tạikhu vực thử nghiệm

b Phạm vi nghiên cứu: huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang Giai đoạn 2015

- Nghiên cứu đánh giá toàn diện công tác quản lý cháy rừng của huyện SơnĐộng, cung cấp dữ liệu xây dựng chính sách để thực thi pháp luật trong bảo vệrừng, đưa ra giải pháp làm tiền đề cho xây dụng chiến lược quản lý cháy rừng hợp lý

- Nghiên cứu cũng nêu bật vai trò tích cực của công nghệ viễn thám và GIS

trong công tác dự báo cháy rưng của một huyện cụ thể Đây là công nghệ hiện đạitiên tiến giúp các nhà quản lý, quy hoạch đưa ra chính sách quản lý, bảo tồn rừnghợp lý

b Ý nghĩa thực tiễn:

- Kết quả nghiên cứu góp phần tăng cường công tác quản lý, dự báo cháy rừng

và nâng cao chất lượng công tác phòng chống cháy rừng nhằm hạn chế thiệt hại docháy rừng gây ra, có những khuyến cáo cụ thể đối với công tác dự báo cháy rừngcủa khu vực nghiên cứu

- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình, khí hậu, thời tiếtđến nguy cơ cháy rừng

- Xác định được khu vực trọng điểm có nguy cơ cháy rừng cao, để đưa ra giảipháp phòng chống cháy rừng phù hợp tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang

5 Cơ sở tài liệu:

- Ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM+ (kênh 6), ảnh Landsat 8-OLI (kênh 10, 11) vàSentinel 2 được chụp tháng 8 năm 2017

- Dữ liệu đô cao địa hình được chiết tách từ 9 mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ1:25.000 được cung cấp bởi Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam – BộTài nguyên và Môi trường

- Dữ liệu kiểm kê rừng nhận được từ Chi cục kiểm lâm Bắc Giang

- Dữ liệu khảo sát thực địa tại khu vực nghiên cứu (huyện Sơn Động, tỉnhBắc Giang)

6 Phương pháp nghiên cứu:

Các phương pháp và kỹ thuật chính đã được sử dụng để giải quyết nhiệm vụcủa luận văn gồm:

* Phương pháp kế thừa và thống kê số liệu: luận văn đã kế thừa các số liệu,

tài liệu về điều kiện tự nhiên, số liệu nhiệt độ và mưa, dân số, kinh tế- xã hội, các vụcháy rừng giai đoạn từ 2000-2018 tỉnh Bắc Giang, hiện trạng rừng, bản đồ nền địahình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch 3 loại rừng, bản đồ địa hình,ảnh vệ tinh Landsat.v.v và các kết quả nghiên cứu liên quan đến phân loại rừngtheo nguy cơ cháy từ các cơ quan ở Trung ương và địa phương (Chi cục Kiểm lâmtỉnh Bắc Giang, Cục kiểm lâm), cũng như các công trình nghiên cứu về vật liệucháy và các giải pháp phòng chống nguy cơ cháy rừng trên thế giới

* Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát thực địa vào mùa khô để thu thập

khối lượng vật liệu cháy dưới các kiểu rừng Xác định các kiểu thảm thực vật rừngchính trên thực địa làm chìa khóa giải đoán ảnh vệ tinh Điều tra thực địa cũngnhằm kiểm chứng kết quả nghiên cứu.

* Phương pháp bản đồ và GIS: Đây là phương pháp sử dụng xuyên suốt luận

văn, từ giải đoán ảnh vệ tinh, chồng ghép lớp dữ liệu, xây dựng phần mềm thành lậpbản đồ phân cấp nguy cơ cháy rừng

* Phương pháp chuyên gia: Các kiến thức và kinh nghiệm của các chuyên

gia, của nhà quản lý được vận dụng để bổ trợ cho các phương pháp nêu trên.Phương pháp này được thực hiện thông qua phỏng vấn, trao đổi trực tiếp

7 Cấu trúc luận văn:

Luận văn được trình bày theo bố cục như sau:

 Mở đầu;

 Chương I: Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám

và GIS trong nghiên cứu cháy rừng trong và ngoài nước;

 Chương II: Cơ sở khoa học của phương pháp thành lập bản đồ phânvùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS;

 Chương III: Thực nghiệm thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháyrừng bằng công nghệ viễn thám và GIS khu vực thử nghiệm huyệnSơn Động, tỉnh Bắc Giang;

 Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU CHÁY RỪNG TRONG VÀ

NGOÀI NƯỚC 1.1 Khái niệm về cháy rừng

1.1.1 Một số khái niệm

a/ Khái niệm cháy rừng:

Theo tài liệu quản lý lửa rừng của Tổ chức nông lương thế giới (FAO), cháyrừng là sự xuất hiện và lan truyền của những đám cháy trong rừng mà không nằmtrong sự kiểm soát của con người, gây nên những tổn thất về nhiều mặt tài nguyên,của cải và môi trường.Cháy rừng xảy ra khi hội tụ đủ ba yếu tố:

- Vật liệu cháy: là tất cả những chất có khả năng bén lửa và bốc cháy trong

điều kiện có đủ nguồn nhiệt và oxy

- Oxy: Oxy tự do luôn sẵn có trong không khí (nồng độ khoảng 21 – 23%) và

lấp đầy các khoảng trống giữa vật liệu cháy Khi nồng độ oxy giảm xuống dưới 15%thì không còn khả năng duy trì sự cháy

- Nhiệt (nguồn lửa): nguồn nhiệt có thể phát sinh do thiên nhiên như sấm sét,

núi lửa phun,…nhưng ở nước ta chủ yếu là do con người gây ra

Mỗi yếu tố trên đây được xem là một cạnh của tam giác, ghép chúng lại vớinhau tạo thành “ tam giác cháy”, như hình 1.1

Nếu thay đổi (giảm hoặc phá hủy) 1, 2 hoặc 3 cạnh thì “tam giác cháy” sẽthay đổi hoặc bị phá vỡ, có nghĩa là đám cháy suy yếu hoặc bị dập tắt Đây cũngchính là một trong những cơ sở khoa học của công tác phòng cháy, chữa cháy rừng

Hình 1.1 Tam giác cháy

Vật liệu cháy

- Về bản chất, cháy rừng gồm hai mặt của quá trình vật lý và hóa học Phảnứng cháy xảy ra như sau:

C6H12O6+6 O2+nhi t ệ gây cháy ⇒6 CO2+6 H2O+nhi t ệ l ư ợ ng

Phản ứng cháy rừng có thể xem là ngược lại với phản ứng quang hợp Khicháy, lửa nhanh chóng phá hủy các chất của thực vật (vật liệu cháy) và thành phầnhóa học bên trong của chúng, kèm theo giải phóng nhiệt Tốc độ tỏa nhiệt trong quátrình cháy rừng rất nhanh, ngược lại với quá trình tích lũy năng lượng qua quanghợp của cây rừng rất chậm

Nhiệt lượng sinh ra truyền vào môi trường xung quanh theo ba phương thức:(a) bức xạ, (b) đối lưu và (c) dẫn nhiệt Cả ba phương thức truyền nhiệt này luôncùng tác động trong quá trình cháy:

- Bức xạ là phương thức truyền nhiệt (dưới dạng sóng với tốc độ của ánhsáng) không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa nguồn bức xạ với vật thể nó tác động Bức

xạ là một phương thức truyền nhiệt chính là cho vật liệu ở phía trước đám cháycàng khô nhanh và dễ bốc cháy Bức xạ có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩymột đám cháy mặt đất lan tràn và có thể làm đám cháy lan sang các vật liệu khác

- Đối lưu là phương thức truyền nhiệt bởi các dòng khí hoặc hơi nước Trongquá trình cháy rừng, không khí bên trên đám cháy bị đốt nóng và di chuyển lên trên,không khí lạnh bổ sung vào và hình thành đối lưu nhiệt Do có đối lưu nhiệt nêntầng tán phía trên bị sấy khô, cháy dưới tán thường phát triển thành cháy tán và đẩynhanh tốc độ của đám cháy, đặc biệt ở nơi sườn dốc hoặc ở những khu rừng hỗngiao nhiều tầng tán Khi cháy mạnh, cột đối lưu có thể cuốn theo cả những sản vậtcháy dở, rất dễ gây ra hiện tượng “lửa bay” gây cháy “nhảy cóc”

- Dẫn nhiệt là phương thức truyền nhiệt diễn ra bên trong vật liệu cháy hoặc

từ vật liệu này đến vật liệu khác nhờ tiếp xúc trực tiếp Dẫn nhiệt có vai trò chủ yếutrong quá trình cháy của các vật liệu cháy có kích thước lớn, ví dụ: gỗ lóng

Các loại vật liệu cháy: Theo phân bố không gian thẳng đứng trong rừng, vậtliệu cháy được chia thành ba tầng:

- Vật liệu cháy trong không khí hay vật liệu cháy trên cao: bao gồm toàn thể

thân cây rừng (cả cây đứng hoặc chết) và hệ tán rừng Trong đó, thân cây chết khô,cành khô còn vướng trên cây và đặc điểm của tán lá cây có nhựa, có dầu,…gópphần quan trọng trong quá trình bén lửa

- Vật liệu cháy mặt đất: bao gồm tất cả những thể hữu cơ ở trên mặt đất rừng

như cành cây, lá rơi khô mục, gốc cây, thân cây đổ, thảm cỏ và cây bụi Chiều caocủa lớp vật liệu cháy này có thể đến 1 – 2m Ngoài ra còn có thể kể cả phần thảmmục đang phân hủy và hệ thống rễ cây khô phân bố gần mặt đất

- Vật liệu cháy dưới mặt đất: bao gồm các chất hữu cơ, tầng rễ cây, than bùn,

…tích tụ dưới mặt đất rừng

b/ Dự báo cháy rừng:

Dự báo khả năng xuất hiện cháy rừng gọi tắt là dự báo cháy rừng Dự báo cháy rừng bao gồm các bước công việc:

 Xác định mùa cháy rừng và phân vùng trọng điểm cháy rừng.

 Dự báo nguy cơ cháy rừng.

 Thông tin về dự báo cháy rừng.

1.1.2 Phân loại cháy rừng

Các loại cháy rừng: Liên quan đến ba tầng vật liệu cháy trên đây, có ba loạicháy rừng là:

 Cháy tán (cháy trên ngọn);

 Cháy mặt đất (cháy dưới tán rừng);

 Cháy ngầm (cháy than bùn)

a/ Cháy tán (cháy trên ngọn):

Là kiểu cháy trên tán cây, tán rừng và thường phát triển từ cháy dưới tán, chỉhay xảy ra trong điều kiện khô hanh kéo dài, tốc độ gió trên tán rừng từ trung bìnhđến mạnh Loại cháy này rất nguy hiểm, lại thường đi kèm với gió mạnh hoặc lốcnên tốc độ lan truyền nhanh, dễ tạo ra các đám cháy “nhảy cóc”, diện tích cháy rộng

và thiệt hại nghiêm trọng

Căn cứ vào tốc độ di chuyển của đám cháy, có thể chia thành hai loại:

- Cháy tán lướt nhanh: khi tốc độ gió trên rừng rất mạnh (> 15m/s), vận tốc

di chuyển của đám cháy thường đạt 1.800 – 2.400 m/h Ngọn lửa trên tán có thể đitrước ngọn lửa cháy dưới tán khoảng 50 – 200m

- Cháy tán chậm (ổn định): khi tốc độ gió trên tán từ trung bình đến mạnh (5– 15m/s), vận tốc di chuyển của đám cháy thường ở mức 300 – 900m/h

b/ Cháy mặt đất (cháy dưới tán rừng):

Là kiểu cháy mà lửa chỉ cháy ở các phần cành khô, thảm mục, cây bụi, cỏkhô, gỗ mục,…nằm trên mặt đất rừng Loại cháy này khá nguy hiểm, tuy ngọn lửanhỏ, không cao hơn tán cây nhưng cháy nhanh, tiêu hủy hết các loại cây tái sinh.Thân và gốc cây bị trụi hết, cành lá trên tán bị khô và vàng hết Do sức chống chịukém nên những cây này dễ bị sâu bệnh tấn công và ngã đổ khi gặp gió lớn hoặc bão

Căn cứ vào tốc độ di chuyển của đám cháy, có thể chia thành hai loại:

- Cháy dưới tán lướt nhanh: có tốc độ di chuyển đạt trên 180km/h Sức cháyyếu, ngọn lửa thấp nên tác hại nhẹ hơn cháy dưới tán chậm Tuy nhiên loại cháy nàyrất dễ chuyển thành cháy tán, nhất là khi đám cháy xảy ra ở khu vực rừng non,nhiều thảm tươi và có cành nhánh phân bố gần mặt đất Dạng cháy này ở rừng tràm

U Minh, lửa thường bén nhanh vào lớp “bổi” (lá và cành khô rơi rụng trên mặt đất

và lá cây non), chỉ cháy trên mặt đất, ăn “luồn” theo các đường ngoằn nghèo giữacác đám cây rừng Lửa phát triển nhanh lan rộng và hủy diệt tầng thảm mục, câythân thảo trên mặt đất Nếu có gió, lửa sẽ bắt đầu cháy trên cành non, làm cho lácây, cành cây giống như bị “luộc” nước sôi Vì vậy, nhân dân thường gọi cháy

“luồn” là cháy “luộc”

- Cháy dưới tán chậm (ổn định): có tốc độ di chuyển nhỏ hơn 180m/h,thường xảy ra ở những nơi tích tụ nhiều vật liệu cháy với độ ẩm nhỏ và mức độ chấtđống cao, ngọn lửa ít khi cao quá 2m

c/ Cháy ngầm (cháy than bùn):

Là loại cháy mà ngọn lửa cháy ở lớp mùn và than bùn, phá hủy chất hữu cơ

đã được tích lũy dưới mặt đất rừng Đặc trưng của hình thức cháy này là cháy chậm,

âm ỉ, mép cháy không có ngọn lửa hoặc bùng cháy khi có gió thổi rồi lại tiếp tục âm

ỉ, ít khói và thường khó nhận thấy Vì vậy, cũng khó đánh giá khi nào là hoàn toàndập tắt được đám cháy ngầm Cháy ngầm lan tràn theo mọi hướng do sự phân bốcủa chất hữu cơ dưới mặt đất rừng chứ không phát triển theo hướng nhất định làtheo chiều gió và theo sườn dốc hướng từ dưới lên như đối với cháy mặt đất và cháy tán.

Nói chung, việc phân loại cháy trên chỉ có nghĩa tương đối Trong thực tế cóthể đồng thời xảy ra ba loại cháy trên Mỗi loại cháy có thể phát sinh độc lập nhưngcũng có thể chuyển hóa lẫn nhau

1.1.3 Xác định mùa cháy

Mùa cháy rừng là những khoảng thời gian thích hợp cho lửa rừng xảy ra vàlan tràn, có thể xác định mùa cháy rừng theo:

- Theo số liệu thống kê cháy rừng nhiều năm: Mùa cháy rừng gồm những tháng

xảy ra cháy rừng với tổng tần suất xuất hiện vượt quá 90% cả năm

- Theo lượng mưa trung bình tuần của tháng trong nhiều năm liên tục: Tổng hợp

số liệu lượng mưa trung bình tuần (tuần khí tượng) của các tháng trong nhiềunăm liên tục (từ 10 – 15 năm) của địa phương và xây dựng thành biểu đồ Theo

đó xác định mùa cháy rừng với những tháng với ít nhất 2 tuần có lượng mưatrung bình < 15 mm

- Theo chỉ số khô hạn: Dựa vào số liệu về nhiệt độ và lượng mưa trung bình tháng

của nhiều năm (từ 10 – 15 năm), mùa cháy rừng được xác định theo chỉ số khôhạn của Gaussel – Walter – Thái Văn Trừng như sau:

X = S x A x D (1.1)Trong đó:

S – số tháng khô trong năm, với lượng mưa tháng khô Ps ≤ 2t

t – nhiệt độ bình quân của tháng khô

A – số tháng hạn trong năm, với lượng mưa tháng hạn Pa ≤ t’

t’ – nhiệt độ bình quân tháng hạn

D – số tháng kiệt trong năm, với lượng mưa tháng kiệt P ≤ 5mm

Chỉ số khô hạn X cho biết thời gian và mức độ khô hạn ở từng địa phương;nói lên đặc điểm khí hậu, đồng thời cũng nói lên mùa có khả năng phát sinh cháy

rừng ở địa phương đó Ở mỗi địa phương khác nhau thì chỉ số khô hạn cũng khácnhau Nếu thời gian khô hạn càng dài, đặc biệt thời gian hạn và kiệt càng dài, thìnguy cơ cháy lớn là rất cao.

Dựa vào phương pháp này, mùa cháy rừng ở các vùng sinh thái của nước tađược xác định như sau:

Bảng 1.1 Bảng thống kê mùa cháy rừng ở Việt nam

1.1.4 Phân vùng trọng điểm dễ cháy rừng

Từ những nghiên cứu về tiểu khí hậu ở các loại rừng và thống kê tần suấtxuất hiện các vụ cháy rừng, có thể chia ra 4 nhóm rừng có khả năng bị cháy rừngnhư sau:

- Nhóm 1: Rừng rất khó cháy hoặc không bị cháy (rừng ngập mặn và rừngngập nước thường xuyên…)

- Nhóm 2: Rừng khó bị cháy (rừng tự nhiên nhiệt đới ẩm thường xuyên,…)

- Nhóm 3: Rừng ít bị cháy (rừng phi lao chắn cát ven biển, rừng trồng thâmcanh cao, rừng hỗn giao cây bản địa,…)

- Nhóm 4: Rừng dễ cháy (rừng khộp, rừng thông, keo, bạch đàn,…)

Từ cách phân chia trên đây, xác định được cơ bản đối tượng để phân vùngtrọng điểm cháy phục vụ cho công tác quản lý cháy rừng.

Hiện nay có 2 phương pháp được áp dụng chủ yếu để phân vùng trọng điểmcháy rừng: (a) theo các nguyên nhân ảnh hưởng đến cháy rừng và (b) theo thựctrạng cháy rừng Trong thực tiễn có thể kết hợp cả 2 phương pháp trên và nếu được,cần có sự hỗ trợ của các công cụ khác như: ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa

lý (GIS)

Theo các nhân tố ảnh hưởng đến cháy rừng: Căn cứ vào đặc điểm phân bốcác yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng như khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và kiểuthảm thực vật để phân vùng trọng điểm cháy rừng Những khu vực có nguy cơ cháyrừng cao là những vùng có đặc điểm khí hậu khô hạn, địa hình dốc, trạng thái rừng

có khối lượng vật liệu cháy lớn và chứa tinh dầu,…Ngược lại, những khu vực cónguy cơ cháy rừng thấp là những vùng có đặc điểm khí hậu ẩm ướt và trạng tháirừng có khối lượng vật liệu cháy ít hoặc thảm lá chứa nhiều nước, khó cháy hơn,…

Theo thực trạng cháy rừng: Căn cứ vào thống kê số vụ cháy rừng, diện tích

và đối tượng rừng bị thiệt hại ở từng khu vực để xác định trọng điểm cháy rừng.Những vùng có nguy cơ cháy rừng cao là những vùng có tần suất xuất hiện cháyrừng cao và mức độ thiệt hại lớn Ngược lại, những vùng có nguy cơ cháy rừng thấp

mở rộng ở hầu hết các nước có hoạt động lâm nghiệp Người ta phân chia 5 lĩnh vựcchính của nghiên cứu phòng chống cháy rừng: (1) bản chất của cháy rừng, (2)phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng, (3) các công trình phòng chống cháy rừng,(4) phương pháp chữa cháy rừng và (5) phương tiện chữa cháy rừng Phân loại thảm

thực vật rừng theo nguy cơ cháy là phương pháp quan trọng trong công tác dự báocháy rừng và quản lý lửa rừng.

1.2.1 Nghiên cứu bản chất của cháy rừng

Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định rằng cháy rừng là hiện tượng ôxy hoácác vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao Nó xảy ra khi có mặt đồng thờicủa 3 thành tố (còn gọi là tam giác lửa): nguồn nhiệt, ôxy và vật liệu cháy Tuỳthuộc vào đặc điểm của 3 yếu tố trên mà cháy rừng có thể được hình thành, pháttriển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi [15,22] Vì vậy, về bản chất, những biệnpháp phòng chống cháy rừng chính là những biện pháp tác động vào 3 yếu tố trêntheo chiều hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy

Như trình bày ở trên, các nhà khoa học phân biệt 3 loại cháy rừng: (1) cháydưới tán cây hay cháy mặt đất rừng, là trường hợp chỉ cháy một phần hay toàn bộlớp cây bụi, cỏ khô và cành rơi lá rụng trên mặt đất; (2) cháy tán rừng (ngọn cây) làtrường hợp lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang tán cây khác; (3) cháy ngầm làtrường hợp xảy ra khi lửa lan tràn chậm, âm ỉ dưới mặt đất, trong lớp thảm mục dàyhoặc than bùn Trong một đám cháy rừng có thể xảy ra một hoặc đồng thời 2, 3 loạicháy trên Tùy theo loại cháy rừng mà người ta đưa ra những biện pháp phòng vàchữa cháy khác nhau [15, 21]

Kết quả nghiên cứu của một số tác giả trên thế giới cũng chỉ ra 3 yếu tố quantrọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển cháy rừng là: thời tiết, kiểuthảm thực vật rừng và hoạt động kinh tế - xã hội của con người Thời tiết, đặc biệt làlượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí ảnh hưởng quyết định đến tốc độ bốc hơi

và độ ẩm vật liệu cháy dưới rừng, qua đó ảnh hưởng đến khả năng bén lửa và tốc độlan của đám cháy Kiểu rừng ảnh hưởng đến tính chất vật lý, hoá học, khối lượng vàphân bố của vật liệu cháy, qua đó ảnh hưởng đến loại cháy, khả năng hình thành củađám cháy Hoạt động kinh tế - xã hội của con người như đốt nương rẫy, săn bắn, dulịch, ảnh hưởng đến mật độ và phân bố nguồn lửa khởi đầu của các đám cháy.Phần lớn các biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng đều được xây dựng trên cơ sởphân tích đặc điểm của của 3 yếu tố trên trong hoàn cảnh cụ thể của địa phương [7]

1.2.2 Nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng:

Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định mối liên hệ chặt chẽ giữa điều kiệnthời tiết với độ ẩm vật liệu cháy và khả năng xuất hiện cháy rừng Vì vậy, hầu hếtcác phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng đều tính đến đặc điểm diễn biến hàngngày của lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí [22] Ở một số nước, khi dự báonguy cơ cháy rừng ngoài căn cứ vào yếu tố khí tượng người ta còn căn cứ vào một

số yếu tố khác, chẳng hạn ở Đức và Mỹ người ta sử dụng thêm độ ẩm của vật liệucháy [15], ở Pháp tính thêm lượng nước hữu hiệu trong đất và độ ẩm vật liệu cháy,

ở Trung Quốc có bổ sung thêm cả tốc độ gió, số ngày không mưa và lượng bốc hơi,

… Cũng có sự khác biệt nhất định khi sử dụng các yếu tố khí tượng để dự báo nguy

cơ cháy rừng, chẳng hạn ở Thụy Điển và một số nước ở bán đảo Scandinavia đã sửdụng độ ẩm không khí thấp nhất và nhiệt độ không khí cao nhất trong ngày Trongkhi đó, ở Nga và một số nước khác lại dùng nhiệt độ và độ ẩm không khí lúc 13 giờ(ở Việt Nam cũng sử dụng chỉ tiêu này) Những năm gần đây, ở Trung Quốc đãnghiên cứu phương pháp cho điểm các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng,trong đó có cả những yếu tố kinh tế - xã hội, và nguy cơ cháy rừng được tính theotổng số điểm của các yếu tố Mặc dù có những nét giống nhau nhưng cho đến nayvẫn không có phương pháp dự báo cháy rừng chung cho cả thế giới, mà ở mỗi quốcgia, thậm chí mỗi địa phương vẫn nghiên cứu xây dựng phương pháp riêng Tuynhiên, rất ít phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng có tính đến yếu tố kinh tế - xãhội và loại rừng Đây có thể là một trong những nguyên nhân làm giảm hiệu quả củaphòng chống cháy rừng ngay cả ở những nước phát triển

Hiện nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ vũ trụ, các loại tưliệu viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới và mang lạihiệu quả cao trong công tác giám sát và cảnh báo nguy cơ cháy rừng Các thế hệ vệtinh giám sát Trái đất với khả năng bao quát trên phạm vi rộng lớn và đa thời gianđược phóng lên quỹ đạo đã trở thành một công cụ quan trọng trong công tác điềutra, phân loại và hỗ trợ cảnh báo cháy rừng Những loại ảnh viễn thám được sử

dụng phổ biến hiện nay trong lĩnh vực lâm nghiệp gồm: Landsat TM và ETM,SPOT các thế hệ, MODIS, NOAA-AVHRR, IKONOS, IRS và QuickBird,

Một số loại ảnh vệ tinh cho phép xác định được các điểm có dị thường nhiệt,các dấu hiệu của cháy rừng (bụi, khói) và sự phát triển của đám cháy theo thờigian, Công việc này có thể xác định được thông qua đặc trưng nhiệt độ của cácđối tượng trong dải phổ hồng ngoại nhiệt và cận hồng ngoại Các thế hệ vệ tinh hiệnnay có gắn các bộ cảm để thu được các tín hiệu nhiệt phát xạ của các đối tượng trênmặt đất Việc ứng dụng ảnh vệ tinh trong lâm nghiệp đã được thực hiện từ lâu Mỗinghiên cứu đều có những cách tiếp cận khác nhau liên quan đến nguồn tư liệu được

sử dụng, mục đích được quan tâm khai thác và phương pháp kết hợp các loại ảnh.Một số nhà khoa học Hàn Quốc đã tiến hành nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh SPOT

để quan trắc cháy rừng Bằng việc sử dụng ảnh tổ hợp màu các kênh 4, 3, 2 củaSPOT4 (SWIR: 4, NIR: 3 và Red: 2) có ảnh hưởng đặc biệt cho việc phát hiện cácđám cháy thể hiện rõ ràng phần sáng màu đỏ của đám cháy và khói của đám cháythể hiện ở màu xanh nhạt Nhóm này còn gợi ý đưa ra tổ hợp SPOT4 432 trong đókênh NIR được thay thế bởi giá trị trung bình của kênh NIR và Green, với tổ hợpnày thì đám cháy và khói của chúng được thể hiện rõ ràng, đồng thời xác định nhiệt

độ tại các đám cháy bức xạ từ kênh hồng ngoại SWIR là khoảng 331,34 K (58,34

°C)

Tóm lại, những nghiên cứu của các nhà khoa học về vấn đề cháy rừng, giảmthiểu nguy cơ xảy ra cháy rừng trên thế giới tập trung ở các vấn đề sau:

- Những nghiên cứu sử dụng các công nghệ mới như sử dụng ảnh viễn thám

và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) trong việc xác định toạ độ các điểm cháyrừng và dự báo các khu vực có nguy cơ xảy ra cháy rừng

- Nghiên cứu về tính chất của nguồn vật liệu cháy xây dựng các chỉ số cháycủa các loài thực vật khác nhau và xây dựng hệ thống dự báo cháy

- Tích hợp thông tin trong việc xây dựng các bản đồ về mức độ rủi ro và ảnhhưởng của cháy rừng tới môi trường, trợ giúp cho việc giảm thiểu tác hại củacháy rừng và giúp cho các cơ quan quản lý cháy rừng ra quyết định

- Mô phỏng và mô hình hóa hiện tượng cháy trong tự nhiên theo không gian,trên cơ sở đó có biện pháp phòng và giảm thiểu tác hại của cháy rừng.

1.3 Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng ở trong nước

1.3.1 Nghiên cứu về dự báo nguy cơ cháy rừng

Công tác dự báo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam được bắt đằu từ năm 1981.Tuy nhiên, trong thời gian đầu chủ yếu áp dụng phương pháp dự báo của Nesterop[2] Đây là phương pháp đơn giản, cấp nguy hiểm của cháy rừng được xác định theogiá trị P được xác định dựa trên quan hệ giữa nhiệt độ và độ thiếu hụt bão hoà củakhông khí lúc 13 giờ hàng ngày kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 3 mm.Đến năm 1988 nghiên cứu của Phạm Ngọc Hưng đã cho thấy, phương pháp củaNesterop sẽ có độ chính xác cao hơn nếu tính giá trị P kể từ ngày cuối cùng cólượng mưa lớn hơn 5 mm Ngoài ra, trên cơ sở phát hiện mối liên hệ chặt chẽ giữa

số ngày khô hạn liên tục H (số ngày liên tục có lượng mưa dưới 5 mm) với chỉ số P,Phạm Ngọc Hưng cũng đã đưa ra phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo sốngày khô hạn liên tục Ông xây dựng một bảng tra cấp nguy hiểm của cháy rừng căn

cứ vào số ngày khô hạn liên tục cho các mùa khí hậu trong năm

Tuy nhiên, khi nghiên cứu về tính thích hợp của một số phương pháp dự báonguy cơ cháy rừng ở miền Bắc Việt Nam, Bế Minh Châu (2001) [4] đã khẳng địnhphương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo chỉ tiêu P và H có độ chính xác thấp ởnhững vùng có sự luân phiên thường xuyên của các khối không khí biển và lục địahoặc vào các thời gian chuyển mùa Trong những trường hợp như vậy, mức độ liên

hệ của chỉ số P và H với độ ẩm vật liệu dưới rừng và tần suất xuất hiện của cháyrừng rất thấp Từ 1989 - 1991, dự án tăng cường khả năng phòng chống cháy rừngcho Việt Nam của UNDP đã nghiên cứu, soạn thảo phương pháp dự báo nguy cơcháy rừng theo chỉ tiêu khí tượng tổng hợp P của Nesterop nhưng thêm yếu tố gió.Chỉ tiêu P của Nesterop đã được Cooper hiệu chỉnh khi nhân với hệ số là 1,0; 1,5;2;0, và 3,0 nếu có tốc độ gió tương ứng là 0 - 4, 5 - 15, 16 - 25, và lớn hơn 25km/giờ Tuy nhiên, đến nay chỉ tiêu này vẫn chỉ đang ở giai đoạn thử nghiệm

Năm 1993, Võ Đình Tiến đã đưa ra phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừngtừng tháng ở Bình Thuận theo 6 yếu tố: nhiệt độ không khí trung bình, lượng mưatrung bình, độ ẩm không khí trung bình, vận tốc gió trung bình, số vụ cháy rừngtrung bình, lượng người vào rừng trung bình Tác giả đã xác định được cấp nguyhiểm với cháy rừng của từng tháng trong cả mùa cháy Đây là chỉ tiêu có tính đến cảyếu tố thời tiết và yếu tố kinh tế - xã hội liên quan đến nguy cơ cháy rừng Tuynhiên, vì căn cứ vào số liệu khí tượng trung bình nhiều năm nên cấp dự báo của tácgiả chỉ thay đổi theo thời gian của lịch mà không thay đổi theo thời tiết hàng ngày.

Vì vậy, nó mang ý nghĩa của phương pháp xác định mùa cháy nhiều hơn là dự báonguy cơ cháy rừng

Trong Hội thảo "Sinh khí hậu phục vụ quản lý bảo vệ rừng và giảm nhẹ thiêntai" tổ chức tại Trường Đại học Lâm nghiệp năm 2004, nhóm tác giả Vương VănQuỳnh đã giới thiệu phần mềm dự báo lửa rừng Mục đích của nó là tự động hoáviệc cập nhật thông tin, dự báo và tư vấn về giải pháp phòng chống cháy rừng Phầnmềm đã được đánh giá như một sáng kiến trong dự báo lửa rừng Việt Nam Tuynhiên, đây là phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng ở những trạm đơn lẻ, chưa liênkết với kỹ thuật GIS và viễn thám, do đó chưa tự động hoá được việc dự báo nguy

cơ cháy rừng cho vùng lớn

Đến nay ở Việt Nam, Cơ quan Kiểm lâm đã áp dụng một cách hiệu quả kỹthuật của tin học, viễn thám và các phương tiện truyền thông hiện đại vào dự báo,phát hiện sớm và thông tin về cháy rừng (bản tin dự báo cháy rừng đưa lên truyềnhình trên kênh VTV1) Tuy nhiên, phương pháp đó vẫn chưa tính đến đặc điểm củakiểu rừng, đặc điểm tiểu khí hậu và những yếu tố kinh tế - xã hội, đặc biệt là mùa vụcanh tác và tập quán canh tác có ảnh hưởng đến cháy rừng ở địa phương

1.3.2 Nghiên cứu về các công trình phòng cháy, chữa cháy rừng

Hiện những nghiên cứu về hiệu lực của các công trình cũng như phươngpháp và phương tiện phòng cháy chữa cháy rừng còn khá khiêm tốn Mặc dù trongcác quy phạm phòng cháy chữa cháy rừng có đề cập đến những tiêu chuẩn của cáccông trình phòng chống cháy rừng, những phương pháp và phương tiện phòng

chống cháy rừng song phần lớn đều được xây dựng trên cơ sở tham khảo tư liệu củanước ngoài, chưa có khảo nghiệm đầy đủ trong điều kiện Việt Nam.

1.3.3 Nghiên cứu biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng

Các nghiên cứu về biện pháp phòng chống cháy rừng ở Việt Nam chủ yếuhướng vào thử nghiệm và phân tích hiệu quả của giải pháp đốt trước nhằm giảmkhối lượng vật liệu cháy Phó Đức Đỉnh (1993) đã thử nghiệm đốt trước vật liệucháy dưới rừng thông non 2 tuổi tại Đà Lạt Theo tác giả ở rừng Thông non nhấtthiết phải gom vật liệu cháy vào giữa các hàng cây hoặc nơi trống để đốt, chọn thờitiết đốt để ngọn lửa âm ỉ, không cao quá 0,5 m có thể gây cháy tán cây Phan ThanhNgọ thử nghiệm đốt trước vật liệu cháy dưới rừng thông 8 tuổi ở Đà Lạt (PhanThanh Ngọ, 1996) Tác giả cho rằng với rừng Thông lớn tuổi không cần phải gomvật liệu trước khi đốt mà chỉ cần tuân thủ những nguyên tắc về chọn thời tiết thíchhợp để đốt Tác giả cho rằng có thể áp dụng đốt trước vật liệu cháy cho một số loạirừng ở địa phương khác, trong đó có rừng khộp ở Đắc Lắc và Gia Lai

Ngoài ra, đã có một số tác giả đề cập đến giải pháp xã hội cho phòng chốngcháy rừng [2, 12] Các tác giả đã khẳng định rằng việc tuyên truyền về tác hại củacháy rừng, quy hoạch vùng sản xuất nương rẫy, hướng dẫn về phương pháp dự báo,cảnh báo, xây dựng các công trình phòng chống cháy rừng, tổ chức lực lượng phòngchống cháy rừng, quy định về dùng lửa trong dọn đất canh tác, săn bắn, du lịch, sẽ

là những giải pháp xã hội quan trọng trong phòng chống cháy rừng Tuy nhiên, phầnlớn những kết luận đều dựa vào nhận thức của các tác giả là chính Còn rất ít nhữngnghiên cứu mang tính hệ thống về ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế xã hội đến cháyrừng

Có thể kể đến một số công trình tiêu biểu nghiên cứu phân loại thảm thực vậtrừng dễ cháy để phân cấp nguy cơ cháy rừng và dự báo cháy rừng gồm:

+ Đề tài cấp nhà nước KC.08.24 “Nghiên cứu giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U minh và Tây Nguyên” do PGS.TS.

Vương Văn Quỳnh, Trường Đại học Lâm nghiệp làm chủ nhiệm, thực hiện trong 2năm (2004 - 2005) [12] Đề tài đã xây dựng phần mềm tự động phát hiện cháy rừng

từ ảnh vệ tinh Landsat ETM+ và MODIS Phần mềm được xây dựng trên cơ sở tổhợp các kênh đa phổ kết hợp với dữ liệu GIS để phát hiện các điểm cháy rừng trêntoàn lãnh thổ Việt Nam Trong quá trình phân vùng trọng điểm cháy rừng, nhómnghiên cứu đã dựa vào đặc điểm vật liệu cháy (khối lượng, độ ẩm và phân bố củavật liệu cháy) kết hợp với tần suất xuất hiện đám cháy ở các trạng thái rừng để phânchia thành 3 cấp: ít bị cháy, có khả năng bị cháy và dễ cháy Kết quả của đề tài đãđưa ra được bảng phân loại rừng theo mức nguy cơ cháy rừng cho khu vực TâyNguyên như sau:

Bảng 1.2 Phân cấp khả năng cháy của các loại thảm thực vật rừng khác nhau

Mã

Cấp khả năng cháy

Mã

Cấp khả năng cháy

(IIA2, IIB2) 1 82 Đất trống có cây bụi 3

26 Rừng nghèo (IIA1, IIB1) 1 83 Đất trống có cây gỗ rải

103 Cây công nghiệp 1 164 Đất trống có cây bụi 3

104 Cây ăn quả 1 166 Đất trống có cây gỗ rải

20 Rừng non không phân biệt 1 110 Đất nông nghiệp 4

14 Rừng non chưa có trữ lượng 1 112 Nương rẫy 4

24 Rừng non chưa có trữ lượng

72 Rừng trồng trên đất ngập

48 Rừng non chưa có trữ lượng 1 123 Bãi cát 4

51 Rừng tre nứa (Lồ ô, Vầu, Le,

Nguồn: Vương Văn Quỳnh, 2005 Báo cáo tổng kết Đề tài KC.08.24

Kết quả nghiên cứu của đề tài KC.08.24 là một thành công lớn đối với côngtác phân loại thảm thực vật rừng theo cấp khả năng cháy và quản lý lửa rừng Tuynhiên, kết quả này mới chỉ áp dụng ở phạm vi khu vực Tây Nguyên và rừng Tràm ở

U Minh Thượng Chưa được áp dụng cho quy mô cấp tỉnh

+ PGS.TS Phạm Văn Cự và các cộng tác viên (2004) đã triển khai "Nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám NOAA-AVHRR và MODIS trong theo dõi diến biến cháy lớp phủ thực vật ở Việt Nam" Nghiên cứu đã xây dựng thuật toán tính

lửa và phát hiện điểm cháy từ 2 loại tư liệu này Ảnh MODIS với tần xuất thu 4ảnh/ngày, 36 kênh phổ có thể sử dụng để phân vùng nhiệt độ bề mặt trái đất, rấtthích hợp cho việc phân tích chỉ số thực vật và hỗ trợ cảnh báo nguy cơ cháy rừng ởViệt Nam

+ Từ năm 2007, Công ty Cổ phần Hệ thống Thông tin Lâm nghiệp đã nghiên

cứu thành công “Hệ thống thông tin phòng cháy chữa cháy rừng” Hệ thống này

gồm: Phần mềm cảnh báo cháy rừng, phần mềm phần vùng trọng điểm cháy rừng,trang tin phòng cháy rừng trực tuyến (WEB), phần mềm phát hiện sớm cháy rừng(SMS), phần mềm chỉ huy chữa cháy rừng Đây là hệ thống ứng dụng đầu tiên tại

Việt Nam về phòng cháy chữa cháy rừng, có khả năng quy hoạch, phân vùng trọngđiểm nguy cơ cháy rừng; dự báo, cảnh báo nguy cơ cháy rừng; phát hiện sớm điểmcháy rừng; truyền tin, xử lý thông tin và chỉ huy chữa cháy rừng; huy động lựclượng và tổ chức chữa cháy rừng.

+ Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến (Firewatch Việt Nam) của Cục Kiểm lâm Việt Nam: Từ đầu năm 2007, Cục Kiểm lâm đã lắp đặt và vận hành trạm

thu ảnh viễn thám MODIS tại Hà Nội với mục đích chính là phát hiện sớm các điểmcháy rừng (hotspots) trên toàn lãnh thổ Việt Nam Hệ thống trạm thu của TeraScan

và Aqua với modun Vul can tự động xử lý và tạo ra dữ liệu các điểm cháy sử dụngthuật toán ATBD-MOD14 Thông tin các điểm cháy phát hiện được đã được truyềntải một cách nhanh nhất đến các địa phương trên toàn quốc thông qua trang Web củaCục nhằm hỗ trợ kịp thời công tác phòng cháy chữa cháy rừng trên toàn quốc Từnăm 2008, Cục Kiểm lâm tiếp tục phát triển Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến(gọi tắt là FireWatch Việt Nam) do Công ty TNHH Tư vấn GeoViệt xây dựng, làmột hệ thống tự động phát hiện sớm các điểm cháy trên toàn lãnh thổ Việt Nam từ

dữ liệu ảnh MODIS và AVHRR trên vệ tinh TERRA, AQUA và các vệ tinh NOAAthu được thường xuyên tại trạm thu TeraScan đặt tại Cục Kiểm lâm FireWatch ViệtNam (Phiên bản 2.0, 2008) nhằm hỗ trợ lực lượng kiểm lâm toàn quốc và các đơn

vị, người dân liên quan thực hiện phòng cháy chữa cháy rừng, khai thác thông tincháy, quản lý cháy rừng kịp thời và hiệu quả Các chức năng chính của FireWatchsau:

- Cập nhật tức thời (real-time) thông tin về các điểm cháy phát hiện được từ

dữ liệu vệ tinh

- Cung cấp, cập nhật danh mục điểm cháy, thông tin cháy chi tiết (gồm tên vệtinh, ngày giờ, tọa độ địa lý, thuộc đơn vị hành chính đến cấp xã, cường độ cháy vàdiện tích ảnh hưởng) cho 5 phiên ảnh gần nhất

- Cung cấp, cập nhật các điểm cháy cho 3 phiên ảnh gần nhất trên nền dịch

vụ bản đồ phục vụ cho các đơn vị kiểm lâm trên toàn quốc khai thác thông tin cháymột cách tương tác giúp quản lý cháy rừng kịp thời và hiệu quả Dịch vụ bản đồ

trực tuyến gồm bản đồ nền địa lý, hành chính, nền địa hình (DEM), bản đồ hiệntrạng rừng và nền ảnh ghép Landsat TM.

- Cung cấp, cập nhật ảnh cháy do hệ thống trạm thu của SeaSpace tự độngtạo nên và ảnh Quicklooks phục vụ việc theo dõi hiện trạng phủ mây và chất lượngảnh

- Cơ sở dữ liệu cháy cho phép tìm kiếm tra cứu dữ liệu cháy lịch sử theongày tháng năm và theo địa phương

- Dữ liệu thống kê cháy theo thời gian và theo địa phương

Bên cạnh đó, hệ thống FireWatch còn cung cấp dịch vụ cho phép tra cứu vàdownload những dữ liệu đó phục vụ các ứng dụng giám sát tài nguyên môi trường

đa ngành (diễn biến rừng, nông nghiệp, nghiên cứu biển, thời tiết, khí hậu, phòngchống thiên tai, lũ lụt,…)

Cục Kiểm lâm sẽ cho thử nghiệm hệ thống thiết bị FireWatch trong việc cảnhbáo sớm nguy cơ cháy rừng ở nước ta Hệ thống này được đánh giá có độ nhạy vàkhả năng cảm biến cao, mỗi máy có thể bao quát 24.000 ha rừng Dự kiến, hệ thốngFireWatch được lắp thử nghiệm ở 3 khu vực Vườn Quốc gia Yok Đôn (Đắc Lắc), UMinh Hạ (Cà Mau) và huyện Lộc Bình của Lạng Sơn; sau đó rút kinh nghiệm, đềxuất các bước tiếp theo để thực hiện trên phạm vi cả nước

Các nghiên cứu dự báo nguy cơ cháy rừng đã phản ánh khá rõ hiện trạngrừng ở Việt Nam, với nguy cơ cháy rừng xảy ra ở khắp nơi tại mọi thời điểm Cácnghiên cứu này đã áp dụng công nghệ viễn thám hiện đại cho kết quả đáng tin cậytrong dự báo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam Kế thừa các nghiên cứu có tính khoahọc cao này, luận văn tiếp tục nghiên cứu nhằm phân vùng nguy cơ cháy rừng ở khuvực Sơn Động, Bắc Giang sử dụng công nghệ Viễn thám và GIS góp phần bảo vệtài nguyên rừng một cách hợp lý, hiệu quả cao

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN

ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN

THÁM VÀ GIS 2.1 Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng và phân vùng nguy cơ cháy rừng

2.1.1 Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý bảo vệ rừng

Trong giai đoạn hiện nay, sự phát triển công nghệ viễn thám và hệ thông tinđịa lý mở ra nhiều ứng dụng trong các nghành khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực tàinguyên môi trường Trong lâm nghiệp, viễn thám có thể sử dụng trong việc xácđịnh, phân tích các khu rừng: xác định vị trí, hình dạng, kích thước, tình trạng suythoái và mức độ tác động nghiêm trọng của con người thông qua việc phá rừng,cháy rừng Việc sử dụng công nghệ viễn thám và GIS đã đưa ra một giải pháp cậpnhật, xây dựng dữ liệu, phân tích biến động hiệu quả và hỗ trợ ra quyết định nhanhtrên phạm vi rộng lớn

Số liệu công bố về diễn biến rừng cho thấy diện tích rừng Việt Nam bị giảmmạnh trong giai đoạn 1943-1995 Trong giai đoạn này, Việt Nam đã mất khoảng 5triệu ha rừng, độ che phủ rừng cũng đã giảm từ 43% xuống còn 28% Tốc độ mấtrừng bình quân cho giai đoạn này ước tính khoảng 100.000ha/năm Tuy nhiên, trongkhoảng thời gian từ 1995-2008, diện tích rừng Việt Nam liên tục được tăng lên Từnăm 2005 đến nay, điện tích rừng đặc dụng về cơ bản được giữ ổn định, diện tíchrừng phòng hộ giảm từ 6,1 triệu ha xuống còn 4,5 triệu ha, rừng sản xuất tăng từ 4,5triệu ha lên trên 6,6 triệu ha (Cục kiểm lâm, 2016)

Nguyên nhân của mất rừng và suy thoái rừng rất đa dạng, phức tạp Hiệnnay, nguyên nhân chính gây mất rừng và suy thoái rừng được xác định do:

 Chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp

 Khai thác gỗ không bền vững (khai thác gỗ bất hợp pháp)

 Phát triển cơ sở hạ tầng

 Phát triển cây công nghiệp

 Cháy rừng

Ngoài ra còn một số nguyên nhân khác dẫn đến mất rừng và suy thoái rừngnhưng có tác động ít hơn đó là do khai thác các sản phẩm từ rừng, chăn nuôi giasúc, loài ngoại lai xâm lấn, khai thác mỏ, mở rộng các lĩnh vực nhiên liệu sinh học

và biến đổi khí hậu (Ban Chấp hành Trung ương, 2017)

Trước thực trạng trên đòi hỏi nhà nước phải có những biện pháp phù hợp đểbảo vệ rừng, cần tăng cường hơn nữa công tác quản lý nhà nước đối với tài nguyênrừng, trong đó đặc biệt nhấn mạnh vai trò công tác theo dõi đánh giá phân vùngnguy cơ cháy rừng trên toàn quốc làm căn cứu khoa học cho việc xây dựng và pháttriển các chiến lược, kế hoạch phát triển tài nguyên rừng và nghề rừng trên phạm vi

cả nước nói chung và địa phương nói riêng

Công nghệ viễn thám và GIS đã được ứng dụng tốt trong công tác phòng

chống cháy và bảo vệ rừng nói chung và phân vùng nguy cơ cháy nói riêng Trong

ngành Kiểm lâm Việt Nam, công nghệ viễn thám và GIS đã được ứng dụng để: cảnhbáo cháy rừng; phân vùng trọng điểm cháy rừng; ứng dụng ảnh viễn thám MODIS

để phát hiện sớm cháy rừng

Nhận thức được tầm quan trọng của Viễn thám và GIS, Cục Kiểm lâm đãthiết kế và đưa vào sử dụng “CSDL báo cáo thống kê” từ năm 1998 để sử dụng chotoàn ngành Bản thân CSDL này không liên quan gì đến công nghệ GIS nhưng sựthành công của nó đã trả lời câu hỏi: làm thế nào để trao đổi thông tin nhanh nhấtgiữa người cập nhật dữ liệu và người sử dụng CSDL để phục vụ quản lý một cáchhiệu quả nhất? Trang bị và đào tạo cán bộ như thế nào cho phù hợp? Vai trò người

“kỹ sư trưởng” trong thiết kế, điều hành các hoạt động này như thế nào? Và “CSDLbáo cáo thống kê” của ngành Kiểm lâm đã hoạt động rất tốt ở tất cả các Hạt Kiểmlâm, các Chi cục kiểm lâm tỉnh và Cục Kiểm lâm Nhờ sự thành công của CSDLnày, ngành Kiểm lâm đã tiếp tục thiết kế các cơ sở dữ liệu có gắn kết với việc sửdụng bản đồ, hay nói đúng hơn là ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để xâydựng CSDL phục vụ quản lý, bảo vệ rừng

Trong công tác Kiểm lâm, 2 CSDL liên quan đến công nghệ viễn thám vàGIS đang được hoạt động có hiệu quả hiện nay là:

CSDL cảnh báo cháy rừng: Thực tiễn quản lý chỉ đạo công tác phòng cháy,

chữa cháy rừng những năm qua, đặc biệt qua hai vụ cháy rừng lớn, tập trung ở KiênGiang và Cà Mau tháng 3 và 4/2002 cho thấy cháy rừng vẫn xảy ra ở nhiều nơi,mức độ thiệt hại do cháy rừng gây ra rất nghiêm trọng Lý do là khi cháy rừng xảy

ra, mặc dù huy động một lực lượng rất đông để chữa cháy nhưng hiệu quả thấp vì

do thiếu lực lượng thường trực chữa cháy rừng chuyên nghiệp, trang thiết bị,phương tiện chữa cháy nghèo nàn, thô sơ; việc chỉ huy, tổ chức chữa cháy còn rấtlúng túng… Vấn đề đặt ra là cần dự báo trước nguy cơ xảy ra cháy rừng và pháthiện sớm các điểm cháy để có phương pháp phòng cháy, chữa cháy rừng luôn là vấn

đề cấp thiết và là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng của công tác quản lý bảo

vệ rừng nói chung

Cục Kiểm lâm đã phối hợp với Trường Đại học lâm nghiệp thiết kế và đưavào sử dụng CSDL cảnh báo cháy rừng Ngày 01 tháng 01 năm 2003, Đài Truyềnhình Việt Nam chính thức phát sóng bản tin cảnh báo cháy rừng, đây là CSDL có sửdụng công nghệ viễn thám và GIS để tô mầu các khu vực rừng có các cấp cảnh báokhác nhau và được cập nhật hàng ngày các thông số khí tượng: Nhiệt độ, độ ẩmkhông khí và lượng mưa từ hơn 100 trạm khí tượng trong toàn quốc Việc trao đổithông tin hàng ngày qua hệ thông thư tín điện tử và được tính toán vào lúc 16h30’.Kết quả cảnh báo cháy rừng hàng ngày được gửi sang Đài Truyền hình Việt Nam vàĐài Tiếng nói Việt Nam vào 17h để các cơ quan này kịp biên tập và phát sóng trongchương trình thời sự của Đài Có thể nói rằng đây là CSDL được cập nhật hàngngày

CSDL theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp:

Mục đích theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp là nắm vững diện tíchcác loại rừng, đất lâm nghiệp hiện có được phân chia theo chức năng sử dụng rừng

và loại chủ quản lý; lập bản đồ hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1/25.000 hay 1/10.000nhằm giúp hoạch định chính sách lâm nghiệp ở địa phương và trung ương phụccông tác bảo vệ và phát triển rừng

Yêu cầu theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp gồm:

- Cập nhật diện tích các loại rừng và đất lâm nghiệp trên cơ sở phân loại rừng vàđất rừng theo Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng QPN 6-84 ban hành kèm theoQuyết định số 682B/QLKT ngày 01/8/1984 của Bộ trưởng Bộ Lâm nghiệp (nay là

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn); Dữ liệu cơ sở ban đầu là kết quả kiểm kêrừng đã được công bố tại Quyết định 03/2001/QĐ-TTg ngày 5/1/2001 của Thủtướng Chính phủ về việc phê duyệt kết quả tổng kiểm kê rừng toàn quốc;

- Đơn vị cơ sở theo dõi và cập nhật là lô trạng thái Đơn vị thống kê là tiểu khurừng, xã, huyện, tỉnh và toàn quốc;

- Số liệu thu thập ở thực địa phải được cập nhật vào cơ sở dữ liệu và bản đồ rừngcấp xã tỷ lệ 1/25.000 Một số địa phương có điều kiện thì sử dụng bản đồ cấp xã tỷ

lệ 1/10.000;

- Việc theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp cần được ứng dụng công nghệthông tin cụ thể như: Phần mềm cơ sở dữ liệu (DBR), Phần mềm xử lý bản đồ(MapInfo, Microstation), phần mềm xử lý ảnh viễn thám (PCI, ERDAS) Các phầnmềm này được quản lý, sử dụng thống nhất trong toàn quốc, bảo đảm tính tích hợp

dữ liệu từ địa phương tới trung ương

2.1.2 Sử dụng công nghệ viễn thám và GIS nhằm phát hiện nguy cơ cháy rừng

a/ Mô hình phát hiện nguy cơ cháy rừng bằng ảnh vệ tinh trên thế giới

Các vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất và ngay cả các thiết bị trong khí quyển đãđược sử dụng để quan sát và phát hiện nguy cơ cháy rừng Hình ảnh vệ tinh đượcthu thập bởi 2 vệ tinh chính cho mục đích phát hiện cháy rừng là AVHRR, vận hànhnăm 1998 và vệ tinh có bộ cảm MODIS, vận hành năm 1999 Thật không may, các

vệ tinh chỉ có thể cung cấp ảnh các vùng trên Trái đất theo chu kì nhất định, đây làmột vấn đề khó để phát hiện sớm cháy; bên cạnh đó, chất lượng của ảnh vệ tinh cóthể bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết Hiện có một số hệ thống đang được sửdụng trên thế giới như sau: (1) GFMC: Trung tâm giám sát hoạt động của lửa trêntoàn cầu, đây là một hoạt động của Liên hiệp quốc về giảm trừ thiên tai thảm họa.GFMC cung cấp một cổng thông tin toàn cầu chứa các tài liệu về cháy cho nhữngvùng đất trống, có thể truy cập công khai qua Internet (2) EFFIS: Hệ thống thông

tin cháy rừng ở châu Âu hỗ trợ các công tác bảo vệ chữa cháy rừng tại các nước EU,cung cấp thông tin về những đám cháy trên các vùng đất hoang ở châu Âu tới Ủyban và Nghị viện Châu Âu một cách kịp thời và đáng tin cậy Hệ thống EFFIS pháthiện những khu vực nóng cháy dựa trên những thông tin của cảm biến MODIS đểxác định những khu vực trên mặt đất nóng hơn xung quanh Hệ thống đã giảm đinhững cảnh báo sai bằng cách chỉ hiện thị những điểm nóng cháy được phát hiệnbởi hệ thống (3) Canadian Wildland Fire: Hệ thống thông tin thông báo cháy củaCanada về những vùng đất hoang theo dõi điều kiện nguy hiểm hỏa hoạn trên khắplãnh thổ Canada Hệ thống sử dụng ảnh vệ tinh NOAA có độ phân giải thấp để địnhdanh và xác định những khu vực lửa hoạt động để ước tính mô hình hành vi của lửa

và lượng khí thải carbon từ các đám cháy (4) Active Fire Mapping Program:Chương trình phát hiện cháy dựa trên dữ liệu vệ tinh, hoạt động giám sát rừng bởitrung tâm ứng dụng viễn thám USDA nằm ở thành phố Salt Lake, Utah Chươngtrình cung cấp những phát hiện ở thời gian thực trong các vùng lục địa Hoa Kỳ,Alaska, Hawaii và Canada Nguồn dữ liệu của chương trình là dữ liệu ảnh viễnthám MODIS (5) FIRMS: Được phát triển bởi Đại học Maryland, với kinh phí từchương trình khoa học ứng dụng của NASA và tổ chức lương thực và nông nghiệpLiên hiệp quốc cung cấp thời gian thực hoạt động của lửa để quản lý tài nguyênthiên nhiên một cách dễ dàng Hệ thống thu thập thông tin nhanh chóng kịp thời vềnhững đám cháy từ dữ liệu những hình ảnh vệ tinh MODIS Dữ liệu của hệ thống

đã được triển khai ở nhiều nơi như ở cục Lâm nghiệp Ấn độ để sử dụng tạo ranhững cảnh báo cháy riêng với từng khu vực được gửi tới điện thoại, email củanhững người theo dõi hay ở cục quản lý vườn quốc gia Thái lan gửi những cảnh báođến những người quản lý ở tất cả các khu rừng Hệ thống FIRMS hiển thị nhữngthông tin về những điểm nóng/cháy trên nền Web dựa trên bản đồ Thế giới Cácđiểm cháy được phát hiện, sử dụng dữ liệu được lấy từ cảm biến MODIS, cung cấp

dữ liệu thời gian thực thông tin những điểm cháy trên toàn cầu

b/ Mô hình phát hiện nguy cơ cháy rừng bằng ảnh vệ tinh ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay đang vận hành hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyếntại cục Kiểm lâm

- Trạm thu ảnh vệ tinh: Trạm thu ảnh vệ tinh TeraScan của Cục Kiểm lâm docông ty SeaSpace (Mỹ) cung cấp được lắp đặt tại trụ sở Bộ Nông nghiệp và Pháttriển Nông thôn (số 2 Ngọc Hà, Hà Nội) Đó là trạm thu và xử lý ảnh với giải tần X-Band (TeraScan 2.4m LEO) bao gồm các thành phần sau:

+ Hệ thống Antenna;

+ Module nhận dữ liệu (TeraScan® Data Acquisition Module);

+ Server để xử lý số liệu (TeraScan® Data Processing Server);

+ Phần mềm nhận và xử lý số liệu (TeraScan® Data Acquisition and

Processing Software) gồm cả mô-đun Vulcan chuyên tính toán các điểmcháy;

+ GPS/NTP Server;

Với hệ thống cài đặt hiện tại, trạm thu ảnh vệ tinh cảu Cục Kiểm lâm có khảnăng thu nhận trực tiếp dữ liệu MODIS trực tiếp 4 đợt trong một ngày đêm khi vệtinh Aqua và Terra bay qua tầm nhìn của Antenna Vùng lãnh thổ mà Antenna có thểthu nhận được ảnh vệ tinh bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam; gồm cả đất liền vàvùng lãnh hải

Hình 2 1.Sơ đồ thu nhận và xử lý dự Modis tại trạm thu Cục Kiểm lâm

- Ứng dụng phát hiện các điểm cháy (hospots):

Quy trình xử lý tính toán các điểm cháy: Hệ thống cảnh báo cháy rừng củaCục Kiểm lâm là một hệ thống tự động phát hiện sớm các điểm cháy (hospots) trêntoàn lãnh thổ Việt Nam Sau khi máy chủ Server tự động thu dữ liệu MODIS từ vệtinh qua trạm thu và xử lý đến sản phẩm bức xạ mức 1b (đã được chuẩn hóa và nắnchỉnh hình học), module Vulcan sử dụng thuật toán của Louis Giglio và cộng sựphát triển năm 2003 dựa trên thuật toán gốc của Kaufarm năm 1993 tự động xử lý

dữ liệu kênh 20, 22 và 31 cùng với ảnh mặt nạ mây để tạo ra dữ liệu cháy dưới dạng

ảnh và danh mục các điểm cháy

Hình 2 2 Sơ đồ thu nhận, xử lý và thông tin điểm cháy từ dữ liệu MODIS

- Truyền tải thông tin cháy thông qua trang web: Đối với mỗi phiên ảnhMODIS thu nhận được, thông tin các điểm cháy gần nhất được cập nhật trên trangweb bao gồm:

+ Ảnh cháy toàn quốc

+ Số điểm cháy của các tỉnh, thành phố trên toàn quốc

+ Bảng tọa độ các điểm cháy bao gồm các thông tin chi tiết như ngày giờ, tọa

độ địa lý, thuộc tỉnh/huyện, cường độ cháy, diện tích ảnh hưởng nhằm hỗ trợđịa phương PCCCR kịp thời

Hình 2 3 Các điểm cháy ngày 3 tháng 6 năm 2017

Do vậy để góp phần tăng cường năng lực về khoa học và công nghệ ứngdụng viễn thám và GIS phục vụ quản lý rừng ở địa phương, dữ liệu viễn thám với

độ phân giải cao và độ lặp lớn ngày càng trở nên phổ biến được sử dụng rộng rãitrong quản lý bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt với những dữ liệu viễn thámđược phân phối miễn phí đã mở ra nhiều cơ hội sử dụng dữ liệu viễn thám trongphục vụ quản lý và giám sát các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tàinguyên rừng