Xuất phát từ tình hình thực tế đó bản thân chọn đề tài “Đánh giá khả năng ứng dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao Spot-5 trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng tỉ lệ 1:5
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình nghiên cứu và thực hiện trên thế giới
1.1.1 Ti ̀nh hình chung
Trong vài thập kỷ gần đây,tư liệu viễn thám trở thành nguồn dữ liệu quan trọng cho công tác lập bản đồ và theo dõi hoạt độngtài nguyên rừng Đáp ứng nhu cầu đòi hỏi về việc tăng cường chất lượng thông tin thì công nghệ viễn thám cũng đạt được những bước tiến dài và công nghệ này được nhìn nhận như thành phần thông tin tối quan trọng trong hiện tại và tương lai của ngành lâm nghiệp Sự tiến bộ của viễn thám và công nghệ thông tin đã mang lại nguồn tư liệu sẵn có, các công cụ phân tích thông tin thân thiện với người sử dụng và nhiều thuật toán phân tích thông tin tối ưu, trợ giúp đắc lực công tác kiểm kê, lập kế hoạch và quản lý sản xuất lâm nghiệp[9]
Con người đã cảm thấy một cách tự nhiên khi nhìn vào những bức ảnh vệ tinh hay ảnh chụp từ máy bay thông qua suy luận và giải đoán bằng mắt thường Tuy nhiên, thời đại của việc chỉ sản xuất những bức ảnh đẹp mang tính minh họa của viễn thám đã lùi vào quá khứ Chất lượng thông tin và độ phân giải của ảnh viễn thám đã được nâng cao với sự ra đời của các vệ tinh như Landsat ETM, IRS, SPOT, sau này là IKONOS, QUICKBIRD,EARTHVIEW,GEOEYE, ALOS, PALSA… Một hoạt động mới được đã hướng vào các mục tiêu nghiên cứu khoa học cụ thể căn cứ vào đặc điểm của từng loại dữ liệu Những hệ thống GIS đồ sộ thường thấy ở các cơ quan trong lĩnh vực quân sự hoặc cơ quan chính phủ đã dần được thay thế bằng nhiều hệ thống nhỏ gọn, hiệu quả, mang tính thương mại cao Nguồn dữ liệu viễn thám được cung cấp bởi các vệ tinh quan trắc và máy chụp ảnh (quang học, radar và laser) trở nên dồi dào và đầy đủ cho các hoạt động nghiên cứu và quản lý tài nguyên thiên nhiên Tới thời điểm hiện tại, dữ liệu viễn thám và các phương pháp nghiên cứu đã trở nên đa dạng, phức tạp và cũng đạt độ tin cậy cao hơn trong việc trợ giúp giải quyết các vấn đề của nghiên cứu trước kia
Trong bối cảnh này, một câu hỏi đặt ra cho ngành lâm nghiệp là; “với trình độ phát triển của viễn thám như hiện nay thì công nghệ này có thể giải quyết được những vấn đề gì ? ”dưới đây là liệt kê những hướng ứng dụng phổ biến trên thế giới bao gồm [14]
- Xác định, phân loại lớp phủ rừng, lập bản đồ phân loại lớp phủ rừng, theo dõi biến động lớp phủ theo thời gian
- Xác định trạng thái sinh trưởng của rừng gỗ, đánh giá tổng quan về khối lượng, sản lượng khai thác
- Mô tả đặc điểm khu vực, nghiên cứu loài cây trong cấu trúc rừng và sự đa dạng của rừng
- Theo dõi, dự báo cháy rừng và sâu bệnh
- Mô hình hóa sự phát triển trong tương lai của tài nguyên rừng
- Quy hoạch bảo vệ và phát triển rừng
Một số các ứng dụng khác nằm giữa ranh giới của quản lý, mô hình hóa cấu trúc sinh cảnh, theo dõi trạng thái, và kiểm kê sinh hóa rừng Hy vọng trong tương lai gần, vai trò của viễn thám trong các ứng dụng thực tế điều hành việc sản xuất và quản lý rừng sẽ trở nên rõ nét hơn nhiều
Lĩnh vực viễn thám khởi đầu bằng phương pháp phân tích hoàn toàn thủ công trên ảnh chụp từ máy bay, nhưng cũng nhanh chóng thay đổi cùng với các nguồn tư liệu và phương pháp nghiên cứu mới [4],[12] Những nguồn dữ liệu và phương pháp mới ra đời mang đến nhiều tiềm năng cho công nghệ viễn thám trong việc cung cấp thông tin và giải quyết các vấn đề liên quan đến quản lý lâm nghiệp Phương pháp viễn thám với thế mạnh của công nghệ mới có thể phân tích các biến động về lớp phủ rừng một cách chính xác và đưa ra những lý giải về hệ quả của những thay đổi này dưới tác động của con người Nhiều mô hình phân tích không gian, mô hình mô phỏng đã ra đời cùng khả năng cung cấp ảnh đa thời gian với tần suất lặp lớn của các vệ tinh và máy bay bay chụp đã giúp giải quyết được nhiều vấn đề nan giải trước kia của ngành quản lý tài nguyên rừng[12]
Việc lựa chọn từng nhóm ứng dụng được tiến hành dựa trên kiến thức về vai trò của các nhóm phân loại lớp phủ, kiểm kê, phân tích biến động hay mô hình lâm nghiệp trong việc đáp ứng yêu cầu thông tin phục vụ quản lý bền vững tài nguyên rừng
Công tác nghiên cứu, hiểu rõ vai trò và khả năng của viễn thám, mức độ chính xác và tính hiệu quả của ứng dụng công nghệ nhằm giải quyết các vấn đề của quản lý tài nguyên rừng là chìa khóa của việc ứng dụng thành công viễn thám trong lĩnh vực này
Trên thế giới, việc sử dụng kết hợp Viễn thám và GIS cho nhiều mục đích khác nhau củ a ngành lâm nghiê ̣p đã trở nên rất phổ biến trong khoảng 30 năm trở lại đây GIS bắt đầu được xây dựng ở Canada từ những năm sáu mươi của thế kỷ 20 và đã được ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trên toàn thế giới Đặc biệt, công nghệ này được sử dụng khá phổ biến để xây dựng mô hình sử dụng đất và quan trắc, dự báo các thay đổi các thảm che phủ và địa hình (Elena và cộng sự, 2001; Kok và cộng sự, 2001; McDonalda và cộng sự 2002; Stephenne và Lambin,2001), so sánh các hệ sinh thái nông nghiệp (Stein và Ettema, 2003), quan sát các sự thay đổi về hệ thống canh tác theo địa hình (Nelson, 2001; Schoorl và Veldkamp, 2001)[16] Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong nghiên cứu chiến lược của người nông dân trong sự thay đổi đa dạng của hệ canh tác nương rẫy dưới các tác động của điều kiện dân số, đất đai, chính sách và các nhu cầu về kinh tế xã hội của người dân (Rambo, 2002; Jean-Christophe Castella, 2002; Brabant P, Darracq S (biên tập) 1999, Leisz và các cộng tác viên,
2003) Hiện nay, ảnh viễn thámbao gồm ảnh hàng không và ảnh vệ tinh đã trở thành những tư liệu quý để phân tích, đánh giá sự thay đổi sử dụng đất, độ che phủ đất về số lượng, vị trí phân bố trên một khu vực trong những thời điểm khác nhau, hay so sánh giữa 2 khu vực Đối với ngành lâm nghiệp, vấn đề sử dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác quản lý, theo dõi rừng đã được nhiều nước tiên tiến trên thế giới áp dụng như Mỹ, Canađa, Pháp, Nga, Nhật Bản, và các nước châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Indônêsia, Tư liệu viễn thám được sử dụng trong công tác này bao gồm nhiều loại ảnh vệ tinh của các nước khác nhau như: Landsat, Ikonos, Quickbird, của Mỹ, Spot của Pháp, Aster, JRS của Nhật bản, Radasat của Canađa, Việc sử dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý, theo dõi biến động rừng và sử dụng đất cũng đã được thực hiện theo nhiều mức độ khác nhau như cho toàn cầu, vùng lãnh thổ, quốc gia, khu vực[17],[19]
Trong quá phát triển cả về lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và khả năng ứng dụng, viễn thá m rừng ( Forestry Remote Sensing) đã trở thành mô ̣t lĩnh vực công nghệ được quan tâm phát triển mô ̣t cách ma ̣nh mẽ, là mô ̣t công nghê ̣ không thể thiếu được và mang tính pháp lý trong quy trình thành lâ ̣p bản đồ rừng của rất nhiều nước trên thế giới Hô ̣i quốc tế về viễn thá m rừng(Forestry Remote Sensing) là một trong những tổ chức viến thám quốc tế, hoa ̣t đô ̣ng từ rất sớm và có sự tham gia rô ̣ng rãi của nhiều nước trên pha ̣m vi toàn thế giới.
Bắt đầu từ năm 1986,Pháp phóng thành công vê ̣ tinh SPOT lên quỹ đa ̣o và chu ̣p ảnh quang ho ̣c đa phổ có đô ̣ phân giải không gian cao hơn hẳn ảnh vê ̣ tinh Landsat củ a Mỹ, đô ̣ phân giải thời gian là 26 ngày[20],[2].Kể từ đó việc sử dụng ảnh SPOT, đă ̣c biê ̣t là SPOT-4 và SPOT-5 để thành lập bản đồ hiện trạng rừng đã được áp du ̣ng có hiê ̣u quả ta ̣i nhiều nước trên thế giới như: Pháp, Brazin, Bolivia, Anh, Iran, Ấn Đô ̣, Trung Quốc, Đài Loan, đă ̣c biê ̣t là từ khi có các tra ̣m thu ảnh phân bố rô ̣ng ở nhiều nước và khả năng trao đổi trên Internet băng thông rô ̣ng thì quy mô ứng du ̣ng là càng được mở rô ̣ng trên pha ̣m vi toàn cầu
Hình 1.1 Mô phỏng vệ tinh (nguồn Việt Báo.vn) Ở khu vực châu Á-Thái Bình Dương, ta ̣i nhiều hội nghị viễn thám được tổ chức
2 năm mô ̣t lần, các nước đã tổng kết những ứng dụng của Kỹ thuật viễn thám trong
Lâm nghiệp với những báo cáo nghiên cứu quản lý, theo dõi phát hiện biến động rừng và sử dụng đất tại các nước như: Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài loan, Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Philipin, Rất nhiều loa ̣i tư liê ̣u viễn thám khác nhau đã được áp dụng trong nhiều quy mô và hướng nghiên cứu khác nhau của ngành lâm nghiệp, trong đó, ảnh SPOT là một loa ̣i tư liê ̣u được ứng dụng khá phổ biến[3],[17]
1.1.2.Thống kê những hướng ứng dụng phổ biến của viễn thám – GIS trong ngành lâm nghiệp
1.1.2.1.Quản lý tài nguyên rừng
- Xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng ở các quy mô khác nhau với các nguồn tư liệu khác nhau Công việc này được thực hiện ở rất nhiều nước trên thế giới:
+ Phạm vi toàn cầu: ảnh NOAA ( Mỹ, Nhật, EU hay quan tâm trong những nghiên cứu ở quy mô toàn cầu )
+ Phạm vi khu vực: ảnh MODIS, Landsat MSS
+ Phạm vi lãnh thổ và vùng: ảnh MODIS, Landsat TM, SPOT, Aster
+ Phạm vi địa phương: ảnh Aster, SPOT 5, Landsat ETM
+ Phạm vi chi tiết: ảnh SPOT, Quickbird, IKONOS,GEOEYE
- Theo dõi biến động tài nguyên rừng và lớp phủ thực vật với dữ liệu đa thời gian của các loại tư liệu trên
- Quản lý trữ lượng rừng các loại: với kỹ thuật phân tích đa phổ, tạo các ảnh chỉ số và phối hợp với GIS để phân tích đánh giá sinh khối, trữ lượng rừng: các ảnh chỉ số LAI (Leaf Area Index), CI (Canopy Index)
- Theo dõi sinh thái rừng bằng các ảnh chỉ số: chỉ số tán lá, chỉ số ẩn, chỉ số NDVI, VI…
1.1.2.2 Kết hợp với các tư liệu GIS, xây dựng bản đồ rừng, quản lý rừng và các hệ sinh thái rừng
Từ những năm 60, GIS bắt đầu hình thành và phát triển mạnh mẽ từ chỗ là một công cụ, đến nay GIS đã trở thành một khoa học ứng dụng trong rất nhiều ngành, trong đó có ngành lâm nghiệp[3],[19]
Tình hình nghiên cứu trong nước
1.2.1.Tình hình chung cu ̉ a viê ̣c ứng dụng phương pháp viễn thám trong lâm nghiệp Việt Nam
Trong suốt 15 năm qua, thông tin ảnh vệ tinh đã luôn là nguồn tư liệu quan trọng và có giá trị trong hàng loạt các dự án, các chương trình, công trình liên quan đến điều tra qui hoạch và thành lập bản đồ chuyên đề ở Việt Nam đặc biệt là lĩnh vực về tài nguyên thảm thực vật, sử dụng đất, môi trường,…[3] Điều này thực sự dễ nhận thấy lý do là các đối tượng này luôn phản ánh rất rõ trên các thông tin ảnh vệ tinh ngay cả quan sát bằng mắt thường với những công cụ xử lý đơn giản Tuy nhiên mức độ khai thác các thông tin viễn thám còn chưa triệt để do đầu tư công nghệ còn hạn chế Tuy vậy, với thời gian 15 năm, một khối lượng lớn những công trình ứng dụng viễn thám trong Lâm nghiệp đã được thực hiện và đã phát huy hiệu quả lớn lao cho thực tế sản xuất của ngành, cũng như góp phần đáng kể trong các chương trình điều tra cơ bản trọng điểm của Nhà nước.Vai trò và ưu điểm của phương pháp viễn thám trong lâm nghiệp.Ở Việt Nam, kỹ thuật viễn thám được sử dụng từ năm 1976 (Viện điều tra quy hoạch rừng) Mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong chương trình vũ trụ Quốc tế (Inter Kosmos) năm 1981-1986 Kết quả nghiên cứu của chương trình khoa học này là đã biết sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào thành lập các bản đồ chuyên đề như: sử dụng đất, địa chất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng, Sau đó các dự án viện trợ Quốc tế của UNDP và FAO như VIE76/011 và VIE 83/004 đã trang bị một số thiết bị kỹ thuật Viễn thám cho Viện khoa học Việt Nam nay là Viện khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia
Ngoài ra do yêu cầu cấp thiết nhiều ngành đã hình thành các cơ sở nghiên cứu và đưa tiến bộ kỹ thuật viễn thám vào ứng dụng ở ngành chuyên môn của mình
Thời gian vừa qua nhà nước đã đầu tư cho Bộ Tài nguyên và Môi trường Dự án “Xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam” đây là dự án thu ảnh vệ tinh mang tầm cỡ quốc gia và khu vực, đến nay đã bắt đầu đi vào hoạt động Kết quả của dự án sẽ là những cơ sở dữ liệu vệ tinh với nhiều độ phân giải đáp ứng số liệu cho nghiên cứu khoa học và ứng dụng nghiệp vụ thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau ở nước ta
1.2.2.Thống kê một số hoạt động cụ thể của việc ứng dụng viễn thám trong lâm nghiệp [4]
- Viễn thám được áp dụng đầu tiên ở Viện Điều tra quy hoạch rừng với tư liệu ảnh máy bay Hệ thống mẫu giải đoán đều được xây dựng cho từng loại rừng: ảnh, kiểu tán lá,… Các bản đồ về tài nguyên rừng, sinh khối rừng đã được thành lập
- Từ năm 1978, ảnh vệ tinh được đưa vào Việt Nam thì ngành lâm nghiệp là một trong những cơ sở áp dụng đầu tiên trong chương trình quốc gia về nghiên cứu không gian và đề án tài trợ của Thụy Điển Hệ thống máy điều vẽ tổng hợp màu và các tư liệu Landsat được phân tích giải đoán, xây dựng bản đồ rừng trong phạm vi toàn quốc và cấp tỉnh
- Từ năm 1978 đến nay Viện Điều tra Quy họach rừng cũng đã triển khai nhiều đề tài ứng dụng viễn thám và GIS
- Việc áp dụng viễn thám – GIS trong quản lý và dự báo cháy rừng cũng được triển khai ở Cục kiểm lâm, Đại học Lâm nghiệp
- Viễn thám – GIS hiện nay đang được áp dụng ở nhiều quy mô khác nhau ở mức độ lâm trường, các bản đồ lập địa đã được áp dụng phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên đến cấp nông trường
- Trong lĩnh vực nghiên cứu sinh thái rừng, nhiều đề tài được triển khai có tài trợ của các nước, các tổ chức quốc tế tại Đại học Nông nghiệp Hà Nội, các tổ chức WWF, Uỷ ban sông Mê Kông,… các tỉnh như Huế, LâmĐồng, Tuyên Quang, Sơn
La Đặc biệt ở Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Tài nguyên và Môi trường nhiều đề tài đã được triển khai Nhiều đề tài về sinh thái rừng được triển khai phục vụ cho công tác bảo vệ đa dạng sinh học, phát triển rừng và khu bảo tồn quốc gia, phát triển du lịch, quản lý đới ven biển và hải đảo, bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn (Dự án hành lang xanh ở Huế)
- Điều tra tài nguyên rừng toàn quốc (79 - 82) dự án VIE 79/014 do FAO tài trợ
- Chương trình nghiên cứu quốc tế về ứng dụng ảnh đa phổ (1980 - 1982) - Intercosmoc
- Chương trìnhquy hoạch tổng thể phát triển Tây Nguyên (1982 - 1983)
- Điều tra vùng nguyên liệu giấy (83 - 85) - chương trình phát triển lâm nghiệp - SIDA
- Nghiên cứu biến động rừng ngập mặn Cà Mau (1985)
- Chương trình nghiên cứu hậu quả của chất độc hoá học (1987 đến nay)
- Chương trình quy hoạch sử dụng đất vùng trung tâm (1989 - 1995 SIDA)
- Dự án về thành lập bản đồ sử dụng đất đầu nguồn Mê Kông (86 - 87)- UB
- Chương trình quy hoạch đồng bằng sông Cửu Long (1986)
- Đề án thành lập bản đồ sử dụng đất toàn quốc (1991 - 1993) - Viện KHVN
- Dự án ứng dụng viễn thám theo dõi biến động các khu bảo tồn tự nhiên (91
- Chương trình theo dõi, đánh giá biến động tài nguyên rừng (1991 - 1995)
- Dự án theo dõi và đánh giá che phủ rừng đầu nguồn Mê Kông (93 - 95)
- Chương trình theo dõi đánh giá biến động tài nguyên rừng (1996 - 2000)
- Chương trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng giai đoạn 2001-2005; 2006 - 2010
Các Chương trình trên đã sử dụng các loại ảnh Radar, MODIS,NOAA-
AVHRR, Landsat, để xây rựng bản đồ vùng và toàn quốc
Ngoài những chương trình, dự án lớn trên còn hàng loạt những đề tài nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tăng hiệu quả của phương pháp viễn thám một cách rõ rệt Trong những chương trình nghiên cứu đó, các loại tư liệu viễn thám được sử dụng là các loại ảnh viễn thám khác nhau như: ảnh hàng không (để thành lập bản đồ tỉ lệ lớn), ảnh vệ tinh Landsat (để thành lâp bản đồ tỉ lệ trung bình và tỉ lệ nhỏ) Phương pháp xử lý thông tin viễn thám được ứng dụng trong các chương trình đó chủ yếu vẫn là giải đoán bằng mắt Đối với tư liệu ảnh máy bay đen trắng, viện Điều tra quy hoạch rừng đã xây dựng bộ mẫu giải đoán rất chi tiết góp phần hướng dẫn cho công tác giải đoán thành lập bản đồ rừng rất có hiệu quả
Bên cạnh những hoạt động trực tiếp ứng dụngviễn thám trong các chương trình và dự án nêu trên, để không ngừng nâng cao chất lượng kết quả đạt được cũng như tăng cường khả năng của phương pháp, một số đề tài nghiên cứu chuyên sâu cũng đã được triển khai Bởi lẽ, ưu thế của phương pháp viễn thám trong việc xây dựng các bản đồ chuyên đề đã được phản ánh khá rõ ràng về mặt kinh tế, thời gian, không gian,… còn về độ tin cậy của thông tin bản đồ do phương pháp viễn thám đem lại đến mức nào? Điều này thực sự có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả phương pháp Để những kết luận này có tính thuyết phục cần dựa trên những kết luận của các công trình nghiên cứu đánh giá phương pháp viễn thám Những kết luận như vậy, trên thực tế đã được nêu khá nhiều trong một số báo cáo khoa học ở nước ngoài (các báo cáo của FAO cũng như nhiều hội thảo quốc tế khác nhau về viễn thám) Song các kết luận này đều gắn với một điều kiện địa lý, tự nhiên cụ thể cũng như phương pháp công nghệ và loại tư liệu viễn thám nhất định Đối với điều kiện kinh tế, kỹ thuật và đặc điểm rừng nhiệt đới ở Việt Nam, những kết quả đó chỉ đóng vai trò là những tư liệu tham khảo có ý nghĩa Lý do cơ bản của nhận định này là phương pháp và chất lượng của tư liệu viễn thám luôn không ổn định và thường bị ảnh hưởng do tác động trực tiếp của một số yếu tố thiên nhiên tại thời điểm bay chụp (đặc điểm khí hậu, thời tiết, cường độ chiếu sáng, vật hậu, trạng mùa, kiểu loại thảm thực vật, đặc điểm phân bố cũng như tình trạng sử dụng đất,…), mà các yếu tố này luôn ở tình trạng phân bố không đồng nhất trong những vùng địa lý khác nhau Một lý do khác là chất lượng của công tác giải đoán còn phụ thuộc vào phương pháp giải đoán: bằng mắt hay xử lý số Song dù phương pháp nào cũng đều phụ thuộc đáng kể vào năng lực đoán đọc địa lý của người giải đoán ảnh Tất cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng mạnh mẽ đến kết quả ứng dụng phương pháp viễn thám
Hi ̀nh 1.4 Sử dụng ảnh vê ̣ tinh Landsat theo dõi biến động rừng toàn quốc, ti ̉ lê ̣ 1: 1000000
Từ chỗ thấy được bản chất của phương pháp, trong những năm qua một số công trình nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến hành như:
- Nghiên cứu đánh giá khả năng của một số dạng thông tin ảnh viễn thám cho thành lập bản đồ rừng ở Việt Nam (Landsat TM, Spot, KATE 140, MKF – 6, )[3]
- Xây dựng tập mẫu ảnh vệ tinh Landsat - TM dùng cho thành lập bản đồrừngtoàn quốc
- Tập mẫu ảnh vệ tinh Landsat - TM cho từng vùng: Đông Bắc, Trung Tâm; Bắc Trung Bộ; Tây Nguyên; Đông Nam Bộ.[3]
- Nghiên cứu đánh giá độ đồng nhất của các kiểu rừng trên ảnh vệ tinh Landsat - TM
- Bước đầu nghiên cứu ứng dụng ảnh Rada để thành lập bản đồ rừng
- Nghiên cứu ứng dụng ảnh số cho thành lập bản đồ rừng
Hi ̀nh 1.5 Bảng chắp ảnh Landsat khu vực tây bắc
Hi ̀nh 1.6 Phân bố cac ảnh Landsat ở Viê ̣t Nam theo hàng và dải bay của vê ̣ tinh(NguồnNguyễn Ngọc Thạch)
KẾT QUẢ PHÂN LOẠI HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT
Hi ̀nh 1.7 Bản đồ lớp phủ thành lập bằng phân loa ̣i tự động ảnh Landsat –tỉnh
Sơn la(Nguồn Viện ĐTQH rừng)
Tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong công tác điều tra, quy hoạch rừng đã được áp dụng từ những năm 60 (vớ i ảnh máy bay) và đă ̣c biê ̣t phát triển từ sau năm 1979 với sự ra đời của Trung tâm nghiên cứu không gian thuô ̣c viện Khoa ho ̣c Viê ̣t Nam và chương trình nghiên cứu quốc gia; INTERCOSMOS
Bản đồ hiê ̣n tra ̣ng sử du ̣ng đât tỉ lê ̣ 1: 250.000 đã được thành lâ ̣p với tư liệu ảnh vê ̣ tinh Landsat, trong đó các loại rừng đã được xác đi ̣nh khá chi tiờ́t theo nụ ̣i dung của phân loa ̣i tài nguyên rừng[4]
Trong ngành lâm nghiê ̣p; với nhiều loại ảnh viễn thám như ảnh máy bay và các loại ảnh vệ tinh: Landsat, SPOT, Radasat, ASTER, NOAA, MODIS, IKONOS, QUICKBIRD, Việc sử dụng công nghệ viễn thám đã được ứng du ̣ng rất sớm trong ngành Lâm nghiê ̣p, trước hết là phu ̣c vu ̣ cho công tác kiểm kê tài nguyên rừng
Viện Điều tra Quy hoạch rừng là đơn vị sử dụng sớ m nhất công nghệ viễn thám và GIS trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Từ đầu năm 1970 đến năm 1984, ảnh máy bay và ảnh vệ tinh Landsat MSS đã được sử dụng trong công tác điều tra, quy hoạch rừng thuộc khuôn khổ dự án FAO/UNDP-VIE 79/014 Tiếp theo đó, từ năm 1985 đến 1990 ảnh vệ tinh Landsat TM được sử dụng cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vùng Tây Nguyên Năm 1990 – 1991, ảnh máy bay đã được sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng rừng vùng Trung Tâm, phục vụ công tác quy hoạch vùng nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng Đặc biệt, từ năm 1991 đến năm 1995, ảnh vệ tinh Landsat TM đã được áp dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp vùng, tỷ lệ 1: 250.000 trong chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì I Trong chu kỳ II của chương trình này (giai đoạn 1996 – 2000), bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc được xây dựng trên cơ sở ảnh vệ tinh SPOT4 và LandsatTM Tuy nhiên, trong giai đoạn này, do có nhiều hạn chế về trang thiết bị máy tính và các phần mềm chuyên dùng nên chủ yếu sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt, do đó khá tốn thời gian, công lao động và kết quả phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của các chuyên gia đoán đọc ảnh Các bản đồ kết quả của hai chu kỳ đầu này chủ yếu được xây dựng, biên tập bằng tay và lưu trên bản đồ giấy do đó việc khai thác, sử dụng thông tin gặp nhiều khó khăn Đến chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì III (Giai đoạn 2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ đã được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạngrừng Trong chu kỳ này, phương pháp giải đoán ảnh số đã được áp dụng Đây là một bước tiến mới trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong công tác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng Toàn bộ bản đồ kết quả đã được xây dựng, biên tập và lưu trữ dưới dạng số do vậy rất thuận tiện cho việc sử dụng, khai thác, xử lý và cập nhật thông tin về tài nguyên rừng Trong giai đoạn này, công nghệ GIS với phương pháp chồng xếp các lớp thông tin cũng được sử dụng trong việc phát hiện, đánh giá biến động rừng Tuy nhiên, do ảnh Landsat7-ETM+ có độ phân giải không gian thấp (15m), nên chỉ phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000, đáp ứng công tác theo dõi đánh giá diễn biến rừng cấp tỉnh Ở quy mô địa phương, một số tỉnh như lào Cai, Sơn La, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bình Định, Đồng Nai, Vĩnh Phúc cũng đã áp dụng công nghệ viễn thám và GIS để cập nhật bản đồ hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1: 25.000 theo chỉ thị số 32/2000/CT- BNN-KL về việc tổ chức theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp trên cả nước Tuy nhiên, do sử dụng ảnh Landsat7-ETM+ kết hợp với bổ sung thực địa nên kết quả còn nhiều hạn chế
Bảng 1.2 Nội dung bản đồ rừng
Chú giải Tỉ lê ̣ nhỏ
Tỉ lê ̣ trung bình 1: 100.000
Tỉ lê ̣ lớn và chi tiết
1.1.1 Rừng gỗ lá rông X X xxx
- Dày, thưa, trung bình X xx
- Trên núi đá: D,T,TB xxx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
1.1.3.3 Rừng TX rụng lá X X xxx
- Dày, thưa, trung bình xx xxx
- Dày, thưa, trung bình Xx xxx
1.3.Rừng thưa cây lá kim X xx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
2.1.1 rừng gỗ TX Xx xxx
II Đất không có rừng
1 Đất chưa sử dụng xx xxx
1.1 Đất trồng cỏ, cây bụi
1.2 Gỗ rải rác X Xx xxx
1.3.2 Không có rừng X Xx xxx
2.1.3 Đồng cỏ chăn nuôi X X xxx
2.2 Đất sử dụng khác: X xx
2.2.2 Xây dựng cơ bản Ký hiệu Xx xxx
2.2.3 Đường giao thông Ký hiệu Xx xxx
1 Mặt nước cố đinh Xx xxx
1.1.Hồ, ao, sông, suối X X xxx
2.Mặt nước không cố định X X x
2.1 Khu ngập lụt tạm thời X X xxx Ở đây :
- X là dấu hiệu có được giải đoán và thể hiện trên bản đồ: x: xác định, xx: chính xác trung bình, xxx: chính xác cao
- Rừng dày là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): > 0,7%
- Rừng TB là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): > 0,4 - 0,7%
- Rừng thưa là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): < 0,4%
Bên cạnh lớp thông tin theo kiểu sinh thái và hình thái ( thực phủ) nêu trên, chú giải của bản đồ còn được bổ sung thêm một lớp thông tin theo phân khối và trạng thái cho các đối tượng rừng gỗ Lớp thông tin này được lựa chọn qua các tư liệu ngoại nghiệp và tư liệu bản đồ của cơ sở thông qua nhiều chương trình điều tra khác nhau.[3] Đối với ảnh vệ tinh SPOT-5, trong thời gian gần đây, đã được một số đơn vị, cơ quan trong nước sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là tư liệu ảnh vệ tinh Spot-5 Đây là loa ̣i tư liê ̣u hiê ̣n đa ̣i nhất của hệ thống vệ tinh viễn thám SPOT do Trung tâm Nghiên cứu Không gian (Centre National d’Etudes Spatiales - CNES) của Pháp chế tạo và phát triển Vệ tinh SPOT- 5, được trang bị một cặp đầu thu HRG (High Resolution Geometric) là loại đầu thu ưu việt hơn các loại trước đó Mỗi một đầu thu HRG có thể thu được ảnh với độ phân giải 5m đen - trắng và 10m mầu Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt được ảnh độ phân giải 2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT-5, điều mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt được
- Phạm vi không gian: toàn huyê ̣n Mường la, mô ̣t huyê ̣n vùng núi của tỉnh Sơn La, có to ̣a đô ̣ đi ̣a lý là 21°15' - 21°42' vĩ độ Bắc; 104°45' - 105°20' kinh độ đông
- Phạm vi chuyên môn: thành lâ ̣p bản đồ hiê ̣n tra ̣ng rừng năm 2011, tỉ lê ̣ 1: 50.000 theo quy đi ̣nh kỹ thuâ ̣t của ngành lâm nghiê ̣p
2.4 Phương pháp xử lý ảnh thành lập bản đồ rừng Để xử lý thông tin viễn thám thành lâ ̣p bản đồ rừng có hai phương pháp chính là giải đoán bằng mắt với các tư liê ̣u ảnh da ̣ng tương tự và xử lý ảnh số với tư liê ̣u da ̣ng số
2.4.1.Giải đoán ảnh bằng mắt [4,16]
Trong việc xử lý thông tin viễn thám thì giải đoán bằng mắt (visual interpretaion) là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp và có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau
Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt thường hoặc có sự trợ giúp của các dụng cụ quang học từ đơn giản đến phức tạp như: kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, máy tổng hợp màuvà giải đoán trực tiếp trên màn hình, Cơ sở để giải đoán bằng mắt là đưa vào các dấu hiệu giải đoán trực tiếp hoặc gián tiếp và chìa khoá giải đoán
Hình 2.1 Tổ hợp màu giả với thực vật có màu đỏ, nước có màu xanh lơ Hình 2.2 Tổ hợp màu BGR thực vât màu xanh lục và nước có màu hồng
2.4.2.Quy trình giải đoán ảnh thành lập bản đồ chuyên đề
T- liệu vệ tinh Các tài liệu bổ sung ảnh đa phổ, ảnh chuyên đề
PCC (tổng hợp màu giả)
Phóng đại Bản đồ khác Bản đồ nền
Chìa khóa giải đoán Phân tích ảnh
Phát triển chìa khóa Phân tích nhận dạng và khẳng định Chuẩn bị bản đồ cơ sở Phân tích ảnh
Phân tích mẫu Phân tích các yếu tố ảnh Phân tích các yếu tố tự nhiên
Sự sắp xếp của các yếu tố theo không gian
Tone, cÊu tróc, kÝch th-ớc, hình dạng, vị trí Các đơn vị bản đồ
Xác định các ranh giới
Bản đồ phân tích tr-ớc thực địa
Lựa chọn các vùng mẫu để thu thập tài liệu thực tế
Kiểm tra thực địa, chỉnh lý các chi tiết
Lập bản đồ sau thực địa
Chuyển các chi tiết điều vẽ lên bản đồ cơ sở
Chỉnh sửa bản đồ Đánh giá độ chính xác
Hoàn chỉnh các bản đồ sản phẩm
Hình 2.6: Quy trình giải đoán ảnh thành lập bản đồ chuyên đề
- Bằng mắt thường hoặc các dụng cụ quang học từ đơn giản đến phức tạp, người giải đoán có thể bằng những kiến thức thực tế và kinh nghiệm phân tích ảnh, cho phép thành lập nên các bản đồ chuyên đề một cách nhanh chóng, tương đối chính xác và tiện lợi
- Công việc phân tích ảnh bằng mắt có thể áp dụng cho nhiều chuyên ngành khác nhau, trong những những điều kiện trang thiết bị khác nhau (từ đơn giản đến hiện đại)
- Do đó, phân tích bằng mắt có thể coi là một phương pháp phổ biến nhất và vẫn có thể đáp ứng mức độ chính xác cần thiết, xong công việc đó phụ thuộc rất nhiều vào người phân tích ảnh, kể cả kinh nghiệm chuyên môn và kiến thức ảnh, kiến thức bản đồ.
Phương pháp sử lý ảnh thành lập bản đồ rừng
TƯ LIỆU ẢNH SPOT VÀ QUY TRÌNH GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT THÀNH
LẬP BẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN RỪNG 3.1 Tư liệu ảnh SPOT[3]
Systeme Pour L’observation de La Terre (SPOT) do trung tâm nghiên cứu không gian của Pháp - French Centre National d’etudies Spatiales (CNES) thực hiện, có sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển Vệ tinh SPOT-1 được phóng lên quỹ đạo ngày 21-2-1986 và SPOT-3 phóng ngày 25-9-1993 nhờ tên lửa phóng của Mỹ đặt ớ Guyana thuộc Pháp Đó là quỹ đạo gần cực, gần trùng với quỹ đạo mặt trời có các vệ tinh SPOT từ 1 – 5
Vệ tinh SPOT-2 phóng vào 21/1/1990 và SPOT-3 phóng vào ngày 25 tháng 9 năm 1993 Các bộ cảm của 3 thế hệ này đều giống nhau Vệ tinh SPOT-4 phóng vào
23 tháng 3 năm 1998 và SPOT-5 vàongày 4 tháng 5 năm 2002 mang bộ cảm cải biên của các thế hệ trước SPOT có sử dụng hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao (high resolution visible-HRV) Đó là hệ thống quét vệt dọc, nhờ đó có khả năng tạo ảnh lập thể Tuy nhiên do SPOT sử dụng chủ yếu là dải phổ quang nên sẽ hạn chế một số ứng dụng so với Landsat Ảnh SPOT cho khả năng nhìn lập thể rõ, sự phóng đại chiều cao khá lớn Các trạm thu ảnh Landsat TM có thể thu ảnh SPOT
Hình 3.1 Ảnh SPOT-2 khu vực Hà Nội với độ phân giải không gian 20 mét
TƯ LIỆU ẢNH SPOT VÀ QUY TRÌNH GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN RỪNG
Tư liệu ảnh SPOT [2]
Systeme Pour L’observation de La Terre (SPOT) do trung tâm nghiên cứu không gian của Pháp - French Centre National d’etudies Spatiales (CNES) thực hiện, có sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển Vệ tinh SPOT-1 được phóng lên quỹ đạo ngày 21-2-1986 và SPOT-3 phóng ngày 25-9-1993 nhờ tên lửa phóng của Mỹ đặt ớ Guyana thuộc Pháp Đó là quỹ đạo gần cực, gần trùng với quỹ đạo mặt trời có các vệ tinh SPOT từ 1 – 5
Vệ tinh SPOT-2 phóng vào 21/1/1990 và SPOT-3 phóng vào ngày 25 tháng 9 năm 1993 Các bộ cảm của 3 thế hệ này đều giống nhau Vệ tinh SPOT-4 phóng vào
23 tháng 3 năm 1998 và SPOT-5 vàongày 4 tháng 5 năm 2002 mang bộ cảm cải biên của các thế hệ trước SPOT có sử dụng hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao (high resolution visible-HRV) Đó là hệ thống quét vệt dọc, nhờ đó có khả năng tạo ảnh lập thể Tuy nhiên do SPOT sử dụng chủ yếu là dải phổ quang nên sẽ hạn chế một số ứng dụng so với Landsat Ảnh SPOT cho khả năng nhìn lập thể rõ, sự phóng đại chiều cao khá lớn Các trạm thu ảnh Landsat TM có thể thu ảnh SPOT
Hình 3.1 Ảnh SPOT-2 khu vực Hà Nội với độ phân giải không gian 20 mét
Bảng 3.1 Các đặc tính cơ bản của hệ thống tạo ảnh SPOT
Dải phổ (mm) Độ phân giải (m) Độ cao vệ tinh (m) Độ phủ mặt đất (km)
Hệ thống quét dọc đa phổ
Thiết bị đo thực vật (Vegetation 2) bao gồm các kênh phổ điện từ được mình họa trong (Bảng 3.1) Độ phủ mặt đất là 2,250 km giống trên vệ tinh SPOT-
4 Dữ liệu lưu trữ là 10 bit Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT-5 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
(1) - Hệ thống chụp ảnh quang học tạo ảnh đen trắng, độ phân giải cao
(2) - Hệ thống quan trắc thực vật có trườn nhìn rộng, thu ảnh ban ngày
(3) - Hệ thống này còn gọi là hệ thống nhìn phân giải cao HRVs (High
* Hệ thống SPOT-XS gồm 4 kênh đa phổ Độ phân giải 10 mét và 1 kênh toàn sắc (Độ phân giải 5 mét)
** Sensor thực vật độ phân giải 1 Km, thu hàng ngày
*** Độ phân giải 2,5 mét bằng cách quét với 2 Sensor lệch nhau 1/2 pixel với 2 kênh toàn sắc 0,48-0,71 độ phân giải 5 m gộp lại
Bảng 3.2 Các thông số của bộ cảm vệ tính SPOT-5 loại HRG
Tên Dải phổ (m m) Độ phân giải (m) 2 bộ HRG
2 kênh toàn sắc gộp tạo ra ảnh có độ phân giải
Toàn sắc 0,48-0,71 Hai kênh 5 m gộp lại cho ảnh phân giải 2,5 m
Hi ̀nh 3.2 Ảnh SPOT-5 khu vực hồ Ba Bể -2010, độ phân giải 10 mét
Hình 3.3 Ảnh SPOT-5 màu thật với độ phân giải không gian 10 mét khu vực huyện Mường La (11/2010)
Bảng 3.3 Một số thông số kỹ thuật của thiết bị đo thực vật trên SPOT-5
Dải phổ (lm) Độ phân giải Dữ liệu bit
Hình 3.4.Các trạm thu ảnh vệ tinh SPOT trên thế giới
Hi ̀nh 3.5 Ảnh chỉ số thực vật của SPOT (độ phân giải không gian 1 Km)
Hiện nay tư liệu ảnh SPOT được thu tại trạm thu của Trung Tâm Viễn thám Quốc gia, có nhiều mức chất lựợng tuỳ theo được xử lý ở các cấp khác nhau và mỗi loại sẽ có giá khác nhau:
- Cấp 1 Những chỉnh cơ bản về phổ và hình học
- Cấp 1a Bộ cảm bình thường hóa
- Cấp 1b Chỉnh hình học của 1a
- Cấp 2: Chỉnh hình học sử dụng các điểm toạ độ khống chế mặtđất
- Cấp 3 Chỉnh hình học có sử dụng DEM
SƠ ĐỒ ẢNH VỆ TINH SPOT 5 TRÊN PHAM VI VIỆT NAM
(Có độ phủ mây dưới 25% từ tháng 09.2007 đến 15.05.2011)
Hi ̀nh 3.6 Sơ đồ ghép ảnh vê ̣ tinh pha ̣m vi lãnh thổ viê ̣t Nam
(Tư liệu của Trung Tâm Viễn Thám Quốc Gia)
Áp dụng ảnh Spot thành lập bản đồ rừng tỉ lệ 1: 50.000
3.2.1 Yêu cầu cu ̉ a bản đồ rừng tỉ lê ̣ 1: 50.000
Các loại đất, loại rừng được phân loại trên cơ sở hệ thống phân loại đã xác định trong báo cáo khả thi của các dự án và thang phân loại trạng thái rừng của Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, sử dụng trong công tác xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từ ảnh vệ tinh SPOT-5 thuộc chương trình theo dõi và đánh giá diễn biến rừng, cụ thể bao gồm các trạng thái khác nhau
Bả ng 3.4 Hê ̣ thống phân loa ̣i rừng trên cơ sở sử du ̣ng ảnh SPOT 5[1]
TT Loại đất, loại rừng Ký hiệu
Giải thích sự tương thích với hệ thống cũ theo QP/BNN-6-84
1 Tổng diện tích tự nhiên
4 1.RỪNG TRÊN NÚI ĐẤT NDA
1.1.1 Rừng gỗ lá rộng, nửa rụng lá TX
8 - Rừng trung bình TBTX IIIa2 100 - 200 m 3
10 - Rừng phục hồi PHTX IIb,IIb
11 1.1.2 Rừng gỗ lá kim LK
12 - Rừng giàu GLK TH4NT, TH4NTB >200 m 3
1.1.3 Rừng gỗ hỗn giao lá rộng+lá kim HG
22 3 Rừng hỗn giao gỗ+tre nứa GONUA
23 4 Rừng trên núi đá RND
25 1 RT gỗ núi đất chưa khép tán RTG1
26 2 RT gỗ núi đất khép tán RTG2
27 3 RT là tre luồng RTTL
31 1 Ia (cỏ, lau lách, cây bụi) ĐT1 Ia,Ib
32 2 Ic (gỗ tái sinh nhiều) ĐT2 Ic
33 3.Đất khác QH cho LN ĐT3 Đất rừng bị xâm hại
34 4 Núi đá không có rừng NUIDA Núi đá trọc
C ĐẤT KHÁC (nông nghiệp,thổ cư, ) DKHAC Đất khác ngoài lâm nghiệp
Các tư liệu dùng để tham khảo trong quá trình thành lập bản đồ bằng phương pháp viễn thám bao gồm
- Bản độ hiện trạng rừng, sử dụng đất, thảm thực vật của những năm gần nhất
- Bản đồ phân cấp phòng hộ
- Bản đồ sinh thái, dạng đất,…
Các báo cáo và số liệu điều tra rừng, sử dụng đất,…
Nhìn chung các tư liệu trên có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình phân tích, lý giải cũng như kiểm chứng, chỉnh lý các kết quả giải đoán ảnh Các tư liệu này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc lập bản đồ cho những khu vực trên ảnh bị mây hoặc không có điều kiện triển khai ngoại nghiệp
3.2.2.Kha ̉ năng đáp ứng của ảnh SPOT-5 thành lập bản đồ hiện trạng rừng
Về mặt cơ sở khoa học, ảnh SPOT-5 sẽ phù hợp với việc thành lập bản đồ chuyên đề tỉ lệ từ 1: 10.000 đến 1: 50.000
- Với anh SPOT gốc, có thể áp dụng phương pháp xử lý số và giải đoán bằng mắt để khai thác thông tin về rừng
- Ảnh SPOT do trung tâm viễn thám cung cấp mang tính thương mại thường là đã được chỉnh lý,chuyển đổi về màu thật nên tiện lợi cho người giải đoán bằng mắt nhưng sẽ không thích hợp cho xử lý số vì ảnh đó không phải là ảnh gốc ( Thông tin của Trung tâm Viễn thám quốc gia -www.rsc.gov.vn/)
Nhìn trên ảnh vê ̣ tinh với đô ̣ phân giải không gian 10 mét, các đối tượng cây cá thể vẫn có thể phân biê ̣t được(hình 3.7) Công viê ̣c cần thiết của người giải đoán là khoanh vẽ các khoanh vi rừng với mô ̣t tâ ̣p hợp nhiều đối tượng bên trong để ta ̣o nên ranh giới của mô ̣t loa ̣i rừng.Công viê ̣c này cần phải dựa vào quy đi ̣nh phân chia các loa ̣i đất rừng của ngành lâm nghiê ̣p
Hi ̀nh 3.7 So sánh độ phân giải không gian của ảnh Landsat (ảnh nhỏ) và SPOT 5
(a ̉ nh to) (ảnh khu vực tỉnh Sơn La)
Trên hình, với đô ̣ phân giải không gian khác nhau thì các đối tượng sẽ được phân biê ̣t ở mức đô ̣ chi tiết rất khác nhau
Vớ i ảnh Landsat 5, đô ̣ phân giải không gian là 30 mét, khả năng phân tích chi tiết hóa là ha ̣n chế Cả khu vực đân cư (trên ảnh trái) chỉ là mô ̣t đối tượng chung.Các mảng cây bu ̣i cũng khó phân biê ̣t rõ trên ảnh Landsat Ngược la ̣i, trên ảnh SPOT-5, do có đô ̣ phân giải cao hơn nhiều (10 mét) nên các đối tượng đó được phân biê ̣t rất chi tiết Ở ảnh bên phải, trên ảnh SPOT-5, các mảng rừng và nương rẫy được phân biệt rất chi tiết so với ở trên ảnh Landsat.
Quy tri ̀nh xử lý thông tin ảnh SPOT thành lâ ̣p bản đồ hiện trạng rừng
Các bước tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từ ảnh vệ tinh SPOT-5 được thể hiện ở sơ đồ dưới đây
Hi ̀nh 3.8.Mô tả quy trình sử dụng ảnh SPOT-5thành lập bản đồ rừng
Thu thập các tài liệu liên quan
Toàn bộ các tài liệu liên qua cho công tác xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất cần được thu thập bao gồm:
Bản đồ nền địa hình VN2000
Bản đồ, số liệu hiện trạng rừng và sử dụng đất trước đây – Kết quả chương trình rà soát ba loại rừng năm 2007
Bản đồ, số liệu kết quả liểm kê đất đai của Bộ TNMT năm 2010
Bản đồ, số liệu cập nhật diễn biến rừng hàng năm của Chi cục kiểm lâm Các loại bản đồ, số liệu khác liên quan đến hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn
Toàn bộ các ảnh vệ tinh gốc mua về được kiểm tra, xử lý nhằm đưa ra kết quả tốt nhất cho quá trình giải đoán xây dựng bản đồ Tuỳ trường hợp cụ thể có thể bao gồm:
- Tổng hợp màu tự nhiên (khi ảnh chỉ mới được tổng hợp màu giả)
- Nắn chỉnh hình học và các loại nhiễu khác nếu có (trong trường hợp ảnh còn có sự sai lệch về mặt không gian với bản đồ địa hình hoặc chưa được nắn chỉnh hình học theo bản đồ nền địa hình VN2000)
- Tăng cường độ tương phản ảnh giúp tăng khả năng phân tách giữa các lớp trên ảnh
3.3.3 Xây dựng hệ thống phân loại hiện trạng rừng trong phòng
Việc Xây dựng hệ thống phân loại hiện trạng rừng và sử dụng đất phải căn cứ vào tỉ lê ̣ bản đồ và chi tiết của hê ̣ thống phân loa ̣i tương ứng.Cu ̣ thể hê ̣ thống phân loa ̣i cho bản đồ rừng tỉ lê ̣ 1: 50.000 bao gồm các loa ̣i rừng như sau[5]
+ Nhóm rừng loại IV: bao gồm IVA, IVB
+ Nhóm rừng loại III: bao gồm: III A1, III A2, III A3
+ Nhóm rừng loại II: bao gồm IIA, IIB (rừng phục hồi)
+ Rừng hỗ giao bao gồm hỗn giao Gỗ - Tre nứa, Hỗn giao Lá rộng – lá Kim
Nhóm đất chưa có rừng: Bao gồm: IA, IB, IC
Nhóm đất nông nghiệp: Bao gồm ruộng nước, ruộng màu, cây công nghiệp, cây ăn quả Đất vườn rừng hoặc vườn rừng xen đất thổ cư
Nhóm đất mặt nước: bao gồm sông suối, hồ ao, hồ thủy lợi, thủy điện, đập dâng
Nhóm đất ở: Làng bản, đất đô thị
Nhóm đất chuyên dùng khác
3.3.4 Xây dựng mẫu khoá ảnh giải đoán [5]
Theo phương pháp giải đoán ảnh, tất cả các trạng thái được phân tách trên ảnh đều dựa vào cơ sở biểu thị đặc trưng của các đối tượng điển hình (Mẫu khoá ảnh) cho trạng thái đó Do vậy, mẫu khoá giải đoán ảnh phải được xây dựng theo nguyên tắc phải đại diện cho đối tượng cần giải đoán Căn cứ vào hệ thống phân loại hiện trạng rừng và sử dụng đất và đặc tính của ảnh tổng hợp màu tự nhiên đã được tăng cường ở trên, tiến hành xây dựng mẫu khoá ảnh trong phòng cho từng trạng thái cần phân biệt
Việc xây dựng mẫu khoá ảnh được thực hiện theo 3 bước:
Bước 1: Xây dựng mẫu khoa ảnh trong phòng
Bước này được xây dựng chủ yếu dựa vào hệ thống phân loại các trạng thái rừng và sử dụng đất và đặc trưng của ảnh Vệ tinh SPOT-5 Tuy nhiên, mỗi trạng thái sẽ có những biểu thị không hoàn toàn giống nhau trên ảnh do ảnh hưởng của chất lượng phản xạ trở lại của ánh sáng theo điều kiện địa hình khác nhau, biểu hiện rõ nhất đó là ảnh hưởng của hướng phơi Trong thực tế, mỗi trạng thái sẽ có 1
“khoảng” hiển thị màu trên ảnh, vì vậy, mỗi trạng thái phải xây dựng nhiều mẫu phân bố theo các hướng phơi khác nhau, kiểu địa hình khác nhau, các khu vực khác nhau Các mẫu khoá ảnh phải được ghi lại toạ độ, đánh dấu trên bản đồ ảnh và mô tả chi tiết về các đặc trưng trên ảnh như màu sắc, cấu trúc, hình dạng cũng như các đặc trưng không ảnh khác như: đặc trưng sinh thái, phân bố và mối quan hệ với các yếu tố tự nhiên, xã hội khác,
Hệ thống mẫu biểu ghi lại kết quả quan sát ngoài thực địa của từng mẫu khoá ảnh
Bước 2: Xác đi ̣nh mầu bằng các kết quả khảo sát ngoại nghiệp
Bước này được thực hiện nhằm kiểm chứng và bổ sung các mô tả thực địa để xác đi ̣nh mẫu khoá ảnh đã xây dựng trong phòng để đưa ra 1 hệ thống mẫu khoá ảnh đặc trưng nhất cho các trạng thái cần phân tách Đối với các trạng thái rừng tự nhiên, các số liê ̣u đo đếm ô tiêu chuẩn diện tích 500m 2 được sử du ̣ng để để tính toán các nhân tố định lượng rừng như: Trữ lượng bình quân, tiết diên bình quân, đường kính bình quân, chiều cao trung bình, độ tàn che trung bình nhằm xác định chính xác tên của trạng thái rừng đó.Đối với rừng trồng, cần xác định rõ loài cây
Bên cạnh đó, các tài liê ̣u khảo sát ngoại nghiệp cũng sẽ giúp cho các đoán đọc viên có nhận biết chung về đặc điểm, phân bố của các trạng thái rừng và sử dụng đất trong khu vực nghiên cứu Đây và yếu tố rất quan trọng trong quá trình giải đoán ảnh sau này
Bước 3: hoàn chỉnh mẫu khoá ảnh
Kết hợp kết quả xây dựng, mô tả mẫu khoá ảnh trong phòng và kết quả kiểm chứng, bổ sung ngoài thực địa để xây dựng bộ mẫu khóa ảnh hoàn chỉnh
Số lượng mẫu khóa ảnh cần được xây dựng phải đảm bảo mỗi trạng thái có ít nhất
3 mẫu đại diện cho điều kiện sinh thái, địa hình, khu vực khác nhau
3.3.5 Giải đoán ảnh trong phòng
Trên cơ sở mẫu khoá ảnh đã được hoàn chỉnh, ảnh SPOT-5 sau khi xử lý, tăng cường sẽ được giải đoán để thành lập bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất Phương pháp giải đoán ảnh được áp dụng cho loại ảnh SPOT-5 là giải đoán bằng mắt, khoanh vẽ trực tiếp trên màn hình máy tính dưới sự trợ giúp của phần mềm Mepinfo Khi áp dụng phương pháp giải đoán bằng mắt, kinh nghiệm của đoán đọc viên về ảnh cũng như về thực địa của khu vực nghiên cứu và hệ thống mẫu khóa ảnh đã được xây dựng ở trên sẽ giảm thiểu tối đa những hạn chế của phương pháp giải đoán ảnh số
Việc giải đoán sẽ được tiến hành từ các nhóm đối tượng chính như đất có rừng, đất không rừng, đất nông nghiệp và đất khác sau đó sẽ tiến hành chi tiết hoá cho từng đối tượng cụ thể theo hệ thống phân loại Trong quá trình giải đoán, các lô trạng thái sẽ được định tên Tuy nhiên, một số lô khó nhận biết hay còn nghi ngờ do có sự khác biệt không rõ ràng với các trạng thái khác sẽ được đánh dấu để kiểm tra trong quá trình ngoại nghiệp Diện tích tối thiểu cho một trạng thái cần được phân tách là 0.5 ha ngoài thực địa đối với bản đồ có tỷ 1: 50.000
Mục đích của công tác ngoại nghiệp [4],[5]
- Kiểm tra xác minh những đối tương còn nghi nghờ chưa xác định được tên trong quá trình giải đoán trong phòng
- Bổ sung, chỉnh sửa những đối tượng có sự sai khác giữa quá trình giải đoán và thực tế
- Thu thập điểm thực địa phục vụ công tác đánh giá độ chính xác của bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất
Công việc chuẩn bị bao gồm: (i) in bản đồ ngoại nghiệp, tức là bản đồ giải đoán ảnh vệ tinh được in trên nền địa hình có cùng tỷ lệ với bản đồ thành quả (ii) Thiết kế các tuyến điều tra sao cho đi qua hết các trạng thái rừng và sử dụng đất trong khu vực nghiên cứu và tập trung vào những đối tượng khó nhận biết hoặc chưa xác định được tên trong quá trình giải đoán ảnh trong phòng Bên cạnh đó, hệ thống mẫu biểu ngoại nghiệp được thiết kế để ghi lại kết quả kiểm tra ngoại nghiệp
Công việc kiểm tra ngoại nghiệp sẽ được tiến hành trên các tuyến điều tra đã xác định từ trước Quá trình ngoại nghiệp được tiến hành dưới sự hợp tác của cán bộ lâm nghiệp địa phương nhằm tận dụng những hiểu biết tường tận về thực địa của những cán bộ này, giúp quá trình kiểm tra diễn ra nhanh chóng, thuận tiện đảm bảo độ chính xác cao Trên các tuyến điều tra sẽ tiến hành so sánh đối chiếu tất cả các trạng thái rừng và sử dụng đất giữa bản đồ giải đoán và thực địa Tuy nhiên, việc kiểm tra sẽ tập trung chú trọng vào một số đối tượng chính như sau:
- Các đối tượng còn nghi ngờ trong quá trình giải đoán ảnh trong phòng Những đối tượng có sự sai khác trong khi giải đoán so với thực địa
Trên các tuyến điều tra, các điểm kiểm tra sẽ được thực hiện như sau
- Xác định vị trí chính xác bằng GPS
- Quan sát và nhận định chính xác tên của đối tượng quan sát
- Xác định nhanh một số nhân tố định lượng cho đối tương quan sát như: độ tàn che, chiều cao, loài cây ưu thế
- Chụp ảnh đối tượng quan sát Ghi lại thông tin về ảnh chụp thực địa như: tên trạng thái được chụp, hướng chụp, khoảng cách chụp, thời gian chụp
- Ghi lại kết quả quan sát, xác minh ngoài thực địa theo hệ thống mẫu biểu
- So sánh đối chiếu bản đồ giải đoán trong phòng và ngoại thực đia để điều chỉnh kết quả giải đoán trực tiếp lên bản đồ ngoại nghiệp bao gồm: i Dùng phương pháp khoanh lô theo dốc đối diện để điều chỉnh lại ranh giới các lô trạng thái có sự sai khác giữa bản đồ giải đoán trong phòng và ngoài thực đia ii Chỉnh sửa lại tên trạng thái nếu có sự sai khác giữa bản đồ giải đoán trong phòng và thực đia iii Định tên chính xác cho các lô khoanh vẽ nhưng chưa xác định được tên trong quá trình giải đoán ảnh trong phòng