Luận văn thạc sĩ 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 50 000 huyện mường la, tỉnh sơn la​

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 1:50

NGUYỄN NGỌC DIỆN

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: 50.000

HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội – 2011

NGUYỄN NGỌC DIỆN

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: 50.000

HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng

Mã số: 60.62.68

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN PHÚ HÙNG

Hà Nội – 2011

LỜI CẢM ƠN

Luận văn là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu ở nhà trường, kết hợp với kinh nghiệm trong quá trình công tác thực tiễn, với sự nỗ lực cố gắng của bản thân.

Đạt được kết quả này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy

cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ hỗ chợ cho tôi Đặcbiệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Tiến sỹ Nguyễn Phú Hùng côngtác tại Viện điều tra quy hoạch rừng, đã trực tiếp hướng dẫn khoa học và đã dàycông giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi xin trân thành cám ơn đến Ban lãnh đạo cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi

những khiếm khuyết, vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của quý thầy, cô giáo, đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội , tháng 9 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Ngọc Diện

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các chữ viết tắt iii

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình v

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤ N ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu và thực hiện trên thế giới 3

1.1.1 Tinh̀ hinh̀ chung 3

1.1.2.Thống kê những hướng ứng dụng phổ biến của viễn thám – GIS trong ngành lâm nghiệp 7

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

1.2.1 Tình hình chung của viêc ̣ ứng dụng phương pháp viễn thám trong lâm nghiệp Việt Nam 11

1.2.2 Thống kê một số hoạt động cụ thể của việc ứng dụng viễn thám trong lâm nghiệp [4] 12

1.2.3 Nhâṇ xét chung 22

Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 25

2.2 Đối tượng nghiên cứu 25

2.3 Phạm vi nghiên cứu 25

2.4 Phương pháp sử lý ảnh thành lập bản đồ rừng 25

Chương 3: TƯ LIÊỤ ẢNH SPOT VÀ QUY TRÌNH GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT THÀNH LÂP ̣ BẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN RỪNG 29

3.1 Tư liệu ảnh SPOT [2] 29

3.2 Áp dụng ảnh Spot thành lập bản đồ rừng tỉ lệ 1: 50.000 35

3.2.1 Yêu cầu của bản đồrừng tỉlê ̣1: 50.000 35

3.2.2 Khảnăng đáp ứng của ảnh SPOT-5 thành lâp ̣ bản đồhiện trạng rừng 37

3.3 Quy trinh̀ xử lýthông tin ảnh SPOT thành lâp ̣ bản đồhiện trạng rừng 38

3.3.1 Quy trinh̀ chung 38

3.3.2 Công tác chuẩn bị 39

3.3.3.Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng trong phòng….………40

3.3.4 Xây dựng mẫu khoá ảnh giải đoán 41

3.3.5 Giải đoán ảnh trong phòng 35

3.3.6 Ngoại nghiệp 43

3.3.7 Kiểm tra độ chính xác của công tác giải đoán 45

3.3.8 Chỉnh lý bổ sung bản đồ thành quả 47

3.3.9 Xử lý tính toán, phân tích đánh giá số liệu 48

3.3.10 Biên tập bản đồ thành quả. 48

Chương 4: GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT THÀNH LÂP ̣ BẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN RỪNG HUYÊṆ MƯỜNG LA NĂM 2011 52

4.1 Khái quát chung về huyện Nường La 52

4.2 Nguồn tư liệu ảnh sử dụng 55

4.3 Xây dưng ̣ hê ̣thống mẫu giải đoán cho các loaịrừng ởbản đồtỉlê ̣1: 50.000 cho huyêṇ Mường La 60

4.3.1 Điều tra trữ lượng rừng trên ô tiêu chuẩn thành lập mẫu giải đoán ảnh 61

4.3.2 Nội dung trình tự thực hiện 62

4.4 Xây dưng ̣ bản đồrừng huyêṇ Mường La 68

4.4.1.Nguyên tắc khoanh ve ̃các khoanh vi 68

4.4.2 Các yếu tố cơ sở toán học 69

4.5 Kết quảgiải đoán vàđiều ve .̃ 70

4.5.1 Đánh giáđô ̣chinh́ xác 70

4.5.2 Thống kê diêṇ tích các loaịrừng trong toàn huyêṇ 75

4.6 Nhận xét đánh giá 81

KẾ T LUÂṆ - TỒN TẠI - KIẾ N NGHỊ 82

1 Kết Luận 82

2 Tồn tại 83

3 Kiến nghị 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮVIẾT TẮT(Système Probatoire d'Observation de la Terre) ( lit "Probationary SPOT System of Earth Observation") SPOT – hệ thống ảnh vệ tinh quan

trắc trái đất của Pháp

CNES Centre National d’Etudes Spatiales Trung tâm quốc gia nghiên

cứu không gian của Pháp HRG (High Resolution Geometric) đầu thu có độ phân giải hình học cao GIS Geographic Information System -Hệ thông tin Địa lý

NDVI Chỉ số thực vật chuẩn hóa (Normalized Difference Vegetation Index AVI Chỉ số dị thường thực vật (Anomaly Vegetation Index)

MKF 6 ảnh chụp đa phổ bằng máy ảnh 6 ống kính và 6 loại phim

KATE 140 Ảnh đa phổ của Nga chụp từ tàu vũ trụ có người lái

WWF Tổ chức bảo tồn đa dạng sinh học thuộc Liên hợp quốc

FAO Tổ chức nông lương thế giới thuộc Liên hợp quốc

LANDSAT Vệ tinh quan trắc trái đất của Mỹ

NDVI Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa

ETM Enhanced Thematic Mapper –lập bản đồ chuyên đề nâng cao

HIS (Hue -Intensity - Satuation Color Space Transformation) tổ hợp

không gian màu theo sắc , mật độ, cường độ của màu BGR ( Blue-Green –Red ) tổ hợp màu trong không gian màu cơ bản

4.2 Đánh giá kết quả giải đoán cho từng loại rừng 73

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.2 Ảnh NDVI tach tư anh NOAA-AVHRR sư dung ̣ đểphân loaịlơp phu 10

Sơn la (Nguồn Viện ĐTQH rừng)

2.1 Tổ hợp màu giả với thực vật có màu đỏ, nước có màu xanh lơ 26

2.2 Tổ hợp màu BGR thực vât màu xanh lục và nước có màu hồng 26

Quy trinh giai đoan anh thanh lâp ̣ ban đồchuyên đề

3.1 Ảnh SPOT-2 khu vực Hà Nội với độ phân giải không gian 20 mét 29

3.2 Ảnh SPOT-5 khu vực hồ Ba Bể -2010, đô ̣phân giai 10 met 32

5(anh to) (anh khu vưc ̣ tinh Sơn La)

3.8 Mô ta quy trinh sư dung ̣ anh SPOT-5 thanh lâp ̣ ban đồrưng 39

3.9 Bản đồ HTR cấp xã thành lập từ ảnh vệ tinh SPOT-5 (nguồn Viện 50

4.11 Nhóm rừng loại II: Bao gồm IIA, IIB (ảnh trên), IIIB (ảnh dưới) 61

4.12 Ô tiêu chuẩn hình tròn 1000m2 và các ô tiêu chuẩn phụ 63

Mẫu anh loại đấ,t loại rừng taịhuyêṇ Mương La

4.17 Cơ cấu loại đất loại rừng huyện Mường la 76

ĐẶT VẤN ĐỀ

Quản lý tài nguyên rừng là một trong những nội dung quan trọng của công tác quản

lý tài nguyên thiên nhiên Công tác kiểm kê, đánh giá và phân tích biến động tàinguyên rừng được tiến hành thường xuyên ở mọi quốc gia trên thế giới nhằm thuthập thông tin chính xác về số lượng và chất lượng nguồn tài nguyên quý báu này,góp phần hỗ trợ tốt hơn trong công tác bảo tồn, phát triển và hoạch định chiến lượcsản xuất lâm nghiệp Xây dưng ̣ bản đồhiêṇ trang ̣ rừng các tỉlê ̣lànhiêṃ vu ̣thườngxuyên, cótinh́ chu kỳlăp ̣ laịcủa ngành lâm nghiêp ̣ Công viêc ̣ này đòi hỏi nhiều côngsức, chi phívàthời gian thưc ̣ hiêṇ

Đểxây dưng ̣ bản đồhiêṇ trang ̣ rừng, phương pháp truyền thống đươc ̣ thưc ̣ hiêṇ là điềutra, khảo sát vàkhoanh ve ̃thưc ̣ điạ Công viêc ̣ này đòi hỏi nhiều công sức và thời gianthưc ̣ hiêṇ làkhádài Trong điều kiêṇ điạ hinh̀ vùng núi bi ̣chia cắt phức tap ̣ thìcông viêc ̣ điều tra khảo sát làrất khókhăn, vìvâỵ thời gian thực hiêṇ vàđô ̣ chinh́ xác của bản đồlàbi ̣haṇ chế Đăc ̣ biêṭkhi màthời gian thưc ̣ hiện không cho phép kéo dài

quávới môṭlưc ̣ lương ̣ người khảo sát haṇ chếthìcông việc thâṃ chí không hoàn thành nổi Trong thưc ̣ tế, bản đồthành lâp ̣ bằng phương pháp truyền thống chỉchính xác ở những nơi có điều kiện thuận lợi như độ dốc không lớn, đi lại dễ dàng Ngược lại, ở những nơi có điều kiện khó khăn như độ dốc cao, đi lại khó khăn như các vi ̣trídốc đối diện với sườn núi cao vàdốc, khóđi kiểm tra khảo sát thìđô ̣chinh́ xác làkhông cao

Mường La là huyện miền núi tỉnh Sơn La thuộc khu vực Tây Bắc, nằm cách trungtâm thị xã Sơn La khoảng 41 km về phía đông bắc, phía bắc và phía đông bắc giáptỉnh Lào Cai và Yên Bái, phía đông nam giáp huyện Bắc Yên, phía tây bắc giáphuyện Thuận Châu, Quỳnh Nhai, phía tây nam giáp huyện Mai Sơn và thị xã Sơn

La Huyện Mường La nằm ở độ cao trung bình từ 500- 700m so với mặt nước biển,phía Đông và phía Đông Bắc của huyện là những dãy núi cao, địa hình thấp dần vềphía Nam và dọc theo 2 bờ sông Đà Trên địa bàn có sông Đà và 5 con suối lớn làsuối Nậm Mu, Nậm Chiến, Nậm Trai, Nậm Pàn, Nậm Pia chảy qua Địa hình chia

căt mạnh, trong nững năm qua địa phương đã rất chú trọng đến việc xây rựng bản

đồ hiện trạng rừng để phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế xã hội vàquy hoạch bảo vệ và phát triển rừng

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 1:50.000 huyện Mường La, tỉnh Sơn La” được đặt ra là

nhằm thể hiện chính xác hiện trạng sử dụng tài nguyên rừng tại địa phương, để từ đóđưa ra được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp cho từng lô rừng, góp phần

đẩy nhanh tốc độ phát triển Lâm nghiệp và phủ xanh đất trống đồi núi trọc Vìlýdo

đó, viêc ̣ triển khai đềtài làhết sức cần thiết, nhằm đáp ứng nhu cầu thưc ̣ tếcủa điạphương, đồng thời góp phần hoàn chinh¦ môṭquy trình công nghê ̣mới đểcóthểápdung ̣ rông ̣ hơn trong viêc ̣ xây dưng ̣ bản đồhiêṇ trang ̣ rừng ởvùng núi nói chung

Con người đã cảm thấy một cách tự nhiên khi nhìn vào những bức ảnh vệ tinhhay ảnh chụp từ máy bay thông qua suy luận và giải đoán bằng mắt thường Tuynhiên, thời đại của việc chỉ sản xuất những bức ảnh đẹp mang tính minh họa củaviễn thám đã lùi vào quá khứ Chất lượng thông tin và độ phân giải của ảnh viễnthám 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 thểcăn cứ vào đặc điểm của từng loại dữ liệu Những hệ thống GIS đồ sộ thường thấy ởcác cơ quan trong lĩnh vực quân sự hoặc cơ quan chính phủ đã dần được thay thếbằng nhiều hệ thống nhỏ gọn, hiệu quả, mang tính thương mại cao Nguồn dữ liệuviễn 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 lýtài nguyên thiên nhiên Tới thời điểm hiện tại, dữ liệu viễn thám và các phươngpháp nghiên cứu đã trở nên đa dạng, phức tạp và cũng đạt độ tin cậy cao hơn trongviệc 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

- 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 cấutrúc sinh cảnh, theo dõi trạng thái, và kiểm kê sinh hóa rừng Hy vọng trong tươnglai gần, vai trò của viễn thám trong các ứng dụng thực tế điều hành việc sản xuất vàquản lý rừng sẽ trở nên rõ nét hơn nhiều

Lĩnh vực viễn thám khởi đầu bằng phương pháp phân tích hoàn toàn thủcông trên ảnh chụp từ máy bay, nhưng cũng nhanh chóng thay đổi cùng với cácnguồn tư liệu và phương pháp nghiên cứu mới [4],[12] Những nguồn dữ liệu vàphương pháp mới ra đời mang đến nhiều tiềm năng cho công nghệ viễn thám trongviệc 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 biếnđộng về lớp phủ rừng một cách chính xác và đưa ra những lý giải về hệ quả củanhững thay đổi này dưới tác động của con người Nhiều mô hình phân tích khônggian, mô hình mô phỏng đã ra đời cùng khả năng cung cấp ảnh đa thời gian với tầnsuất 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 tròcủa các nhóm phân loại lớp phủ, kiểm kê, phân tích biến động hay mô hình lâm nghiệptrong 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 độchính xác và tính hiệu quả của ứng dụng công nghệ nhằm giải quyết các vấn đề củaquản lý tài nguyên rừng là chìa khóa của việc ứng dụng thành công viễn thám tronglĩnh vực này.

Trên thế giới, việc sử dụng kết hợp Viễn thám và GIS cho nhiều mục đích khácnhau của ngành lâm nghiêp ̣ 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 đãđược ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trên toàn thế giới Đặc biệt, côngnghệ 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 vàcộng sự, 2001; McDonalda và cộng sự 2002; Stephenne và Lambin,2001), so sánhcác hệ sinh thái nông nghiệp (Stein và Ettema, 2003), quan sát các sự thay đổi về hệthống 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 viễnthám 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 vàcác nhu cầu về kinh tế xã hội của người dân (Rambo, 2002; Jean-ChristopheCastella, 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 thànhnhững 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 sosánh giữa 2 khu vực

Đối với ngành lâm nghiệp, vấn đề sử dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ hiệntrạng rừng phục vụ công tác quản lý, theo dõi rừng đã được nhiều nước tiên tiến trênthế 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 tácnày 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 cảvềlýthuyết, phương pháp nghiên cứu vàkhảnăng ứng

dung,̣ viễn thám rừng ( Forestry Remote Sensing) đãtrởthành môṭ linh̃ vưc ̣ công

nghê ̣đươc ̣ quan tâm phát triển môṭ cách manḥ me,̃ làmôṭ công nghê ̣không thể thiếuđươc ̣ vàmang tinh́ pháp lýtrong quy trình thành lâp ̣ bản đồrừng của rất nhiều nước

trên thếgiới Hôịquốc tếvềviễn thám rừng(Forestry Remote Sensing) là một trong

những tổchức viến thám quốc tế, hoaṭđông ̣ từ rất sớm vàcósư ̣tham gia rông ̣ raĩ của nhiều nước trên phaṃ vi toàn thếgiới

Bắt đầu từ năm 1986,Pháp phóng thành công vê ̣tinh SPOT lên quỹđaọ vàchup ̣ ảnhquang hoc ̣ đa phổcóđô ̣phân giải không gian cao hơn hẳn ảnh vê ̣tinh Landsat của My,̃ đô ̣phân giải thời gian là26 ngày[20],[2].Kểtừ đóviệc sử dụng ảnh SPOT, đăc ̣ biêṭlàSPOT-4 vàSPOT-5 để thành lập bản đồ hiện trạng rừng đa ̃đươc ̣ áp dung ̣ cóhiêụ quảtaịnhiều nước trên thếgiới như: Pháp, Brazin, Bolivia, Anh, Iran, Ấn Đô,̣Trung Quốc, Đài Loan, đăc ̣ biêṭlàtừ khi cócác traṃ thu ảnh phân bốrông ̣ ở nhiều nước vàkhảnăng trao đổi trên Internet băng thông rông ̣ thìquy mô ứng dung ̣ làcàng đươc ̣ mởrông ̣ trên phaṃ vi toàn cầu

Hình 1.1 Mô phỏng vệ tinh (nguồn Việt Báo.vn)

Ở khu vưc ̣ châu Á-Thái Bình Dương, taịnhiều hội nghị viễn thám đươc ̣ tổchức 2năm môṭlần, các nước đãtổng 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 độngrừng và sử dụng đất tại các nước như: Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài loan,Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Philipin, Rất nhiều loaịtư liêụ viễn thám khác nhau

đã đươc ̣ áp dung ̣ trong nhiều quy mô vàhướng nghiên cứu khác nhau của ngành lâmnghiêp,̣ trong đó, ảnh SPOT làmôṭloaịtư liêụ đươc ̣ ứng dung ̣ kháphổbiến[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 vớicác 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 nhữngnghiên 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 ảnhchỉ số và phối hợp với GIS để phân tích đánh giá sinh khối, trữ lượng rừng: các ảnh chỉ sốLAI (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 làmột công cụ, đến nay GIS đã trở thành một khoa học ứng dụng trong rất nhiềungành, trong đó có ngành lâm nghiệp[3],[19]

- Theo dõi và dự báo cháy rừng: đây là hướng ứng dụng kết hợp viễn thám –GIS để dự báo cháy rừng, áp dụng ở nhiều nước như Mỹ, úc, Braxin… Những ảnh viễnthám dược thu hàng ngày được tách chiết thông tin về loại rừng và tình trạng

khô hạn của rừng, kết hợp với số lịêu khí tượng sẽ đưa ra các dự báo về khả năng cháy rừng

- Quy hoạch quản lý và phát triển trồng rừng: công việc này được triển khaitrên cơ sở các tư liệu viễn thám và GIS để hoạch định kế hoạch quản lý, sản xuất và trồng rừng

- Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng - lâm nghiệp; rất nhiều nghiên cứu triểnkhai ở nhiều quy mô để nghiên cứu xây dựng các bản đồ sinh thái rừng: phạm vi

toàn cầu, khu vực, vùng đặc biệt các hệ sinh thái nhạy cảm như; rừng ngập mặn,

* Xử lý số và GIS: Hệ thống phần mềm được sử dụng để triển khai tự động hoáphân loại, tích hợp thông tin VT-GIS, thành lập các bản đồ chuyên đề về rừng baogồm[10],[3]:

+ Phần mềm có bản quyền ERDAS, ENVI, IDRISI, ILWIS, ORACLE (quản

Chỉ số trạng thái thực vật được đưa ra đầu tiên bởi Kogan (1997), thể hiện

mối quan hệ giữa NDVI của tháng hiện tại với NDVI cực trị được tính toán từ chuỗi

số liệu Công thức tính của VCI như sau:

VCI

(NDVI j NDVImin ) *100

(NDVImax NVDImin )

Trong đó: NDVI max, NDVI min được tính toán từ chuỗi số liệu i cho từng tháng (hoặc

tuần) và j là chỉ số của tháng (tuần) hiện thời.

Có nhiều các chỉ số thực vật khác nhau, nhưng chỉ số thực vật chuẩn hoá

(NDVI) được trung bình hoá trong một chuỗi số liệu theo thời gian sẽ là công cụ cơ bản để giám sát sự thay đổi trạng thái thực vật Chỉ số thực vật NDVI được tính theo

công thức sau:

Trong đó IR, R

là phổ phản xạ của bề mặt ở dải sóng hồng ngoại và dải đỏ

 Chỉ số dị thường thực vật (Anomaly Vegetation Index-AVI)

Huest (1988) đã phát hiện chỉ số thực vật của đất (AVI), qua đó có thể biết được đặc tính của hệ đất- cây trồng- khí quyển

Chỉ số dị thường thực vật được tính theo công thức:

AVI NDVI (3.3)Trong đó NDVI là giá trị NDVI trung bình được tính từ chuỗi số liệu chotừng năm, NDVIj là NDVI của tuần (tháng) hiện tại Bảng 1.1 làcác chỉ tiêu đánh

giá trạng thái lớp phủ bề mặt (Đổng Triệu Hoa 1999), Căn cứ vào bảng chỉ tiêuđánh giá này ta có thể đánh giá được trạng thái sinh trưởng và phát triển lớp phủthực vật

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái lớp phủ bề mặt

AVI

0.0

<-0.03-0.03 - 0.03

Thực vật phát triển rất tốt

Hình 1.2 Ảnh NDVI tách từảnh NOAA-AVHRR sửdung ̣ đểphân loaị lớp phủ

Hình1.3 Sửdung ̣ chỉsốNDVI của ảnh MODIS đểphân loaị sửdung ̣ đât (Lâm

Đạo Nguyên)

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.1.Tình hình chung của viêc ̣ 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 quantrọng và có giá trị trong hàng loạt các dự án, các chương trình, công trình liên quan đếnđiều tra qui hoạch và thành lập bản đồ chuyên đề ở Việt Nam đặc biệt là lĩnh vực về tàinguyên 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 quansát bằng mắt thường với những công cụ xử lý đơn giản Tuy nhiên mức độ khai tháccác 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 trongLâm nghiệp đã được thực hiện và đã phát huy hiệu quả lớn lao cho thực tế sản xuất củangành, cũng như góp phần đáng kể trong các chương trình điều tra cơ bản trọng điểmcủa Nhà nước.Vai trò và ưu điểm của phương pháp viễn thám trong lâm nghiệp.Ở ViệtNam, 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 bêntrong chương trình vũ trụ Quốc tế (Inter Kosmos) năm 1981-1986 Kết quả nghiên cứucủa chương trình khoa học này là đã biết sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào thành lập cácbản đồ chuyên đề như: sử dụng đất, địa chất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng, Sau đócác 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 khoahọc tự nhiên và công nghệ Quốc gia

Ngoài ra do yêu cầu cấp thiết nhiều ngành đã hình thành các cơ sở nghiêncứu 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 hoạtđộng 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 liệuảnh 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 làmột trong những cơ sở áp dụng đầu tiên trong chương trình quốc gia về nghiên cứukhông gian và đề án tài trợ của Thụy Điển Hệ thống máy điều vẽ tổng hợp màu vàcác tư liệu Landsat được phân tích giải đoán, xây dựng bản đồ rừng trong phạm vitoàn 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 cũngđược 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 ởmức 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 tàitrợ của các nước, các tổ chức quốc tế tại Đại học Nông nghiệp Hà Nội, các tổ chứcWWF, 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 Môitrường nhiều đề tài đã được triển khai Nhiều đề tài về sinh thái rừng được triển khaiphục vụ cho công tác bảo vệ đa dạng sinh học, phát triển rừng và khu bảo tồn quốcgia, phát triển du lịch, quản lý đới ven biển và hải đảo, bảo vệ rừng phòng hộ đầunguồn (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 lâmnghiệp - 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 giaiđoạn 2001-2005; 2006 - 2010

Các Chương trình trên đã sử dụng các loại ảnh Radar, AVHRR, Landsat, để xây rựng bản đồ vùng và toàn quốc.

MODIS,NOAA-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 sửdụng 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 đóchủ 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 hướngdẫn 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 nhưtăng 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 dựngcác bản đồ chuyên đề đã được phản ánh khá rõ ràng về mặt kinh tế, thời gian, khônggian,… còn về độ tin cậy của thông tin bản đồ do phương pháp viễn thám đem lạiđến mức nào? Điều này thực sự có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá hiệu quảphương pháp Để những kết luận này có tính thuyết phục cần dựa trên những kếtluận của các công trình nghiên cứu đánh giá phương pháp viễn thám Những kếtluận như vậy, trên thực tế đã được nêu khá nhiều trong một số báo cáo khoa học ởnước ngoài (các báo cáo của FAO cũng như nhiều hội thảo quốc tế khác nhau vềviễn thám) Song các kết luận này đều gắn với một điều kiện địa lý, tự nhiên cụ thểcũng như phương pháp công nghệ và loại tư liệu viễn thám nhất định Đối với điềukiện kinh tế, kỹ thuật và đặc điểm rừng nhiệt đới ở Việt Nam, những kết quả đó chỉđóng 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 baychụp (đặc điểm khí hậu, thời tiết, cường độ chiếu sáng, vật hậu, trạng mùa, kiểu loạithảm thực vật, đặc điểm phân bố cũng như tình trạng sử dụng đất,…), mà các yếu tốnày 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 phươngpháp giải đoán: bằng mắt hay xử lý số Song dù phương pháp nào cũng đều phụthuộc 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

Hình 1.4 Sửdung ̣ ảnh vê ̣tinh Landsat theo doĩ biến đông̣ rừng toàn quốc, tỉlê ̣1:

- Tập mẫu ảnh vệ tinh Landsat - TM cho từng vùng: Đông Bắc, Trung Tâm;

- 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

Hình 1.5 Bảng chắp ảnh Landsat khu vưc ̣ tây bắc

Hình 1.6 Phân bốcac ảnh Landsat ởViêṭNam theo hàng vàdải bay của vê ̣

tinh(NguồnNguyễn Ngọc Thạch)

KẾT QUẢ PHÂN LOẠI HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT

TỈNH SƠN LA NĂM 2000

Hình 1.7 Bản đồlớp phủthành lâp ̣ bằng phân loaị tư ̣đông̣ ảnh Landsat –tỉnh

Sơn la(Nguồn Viện ĐTQH rừng)

Tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong công tác điều tra, quyhoạch rừng đã được áp dụng từ những năm 60 (với ảnh máy bay) vàđăc ̣ biêṭpháttriển từ sau năm 1979 với sư ̣ra đời của Trung tâm nghiên cứu không gian thuôc ̣viêṇ Khoa hoc ̣ ViêṭNam vàchương trinh̀ nghiên cứu quốc gia; INTERCOSMOS.Bản đồhiêṇ trang ̣ sử dung ̣ đât tỉlê ̣1: 250.000 đãđươc ̣ thành lâp ̣ với tư liệu ảnh vê ̣ tinhLandsat, trong đóc¸c loaịrừng đa ̃đươc ̣ xác đinḥ kháchi tiết theo nôịdung của phân loaịtài nguyên rừng[4]

Trong ngành lâm nghiêp;̣ với nhiều loại ảnh viễn thám như ảnh máy bay và cácloại ảnh vệ tinh: Landsat, SPOT, Radasat, ASTER, NOAA, MODIS, IKONOS,QUICKBIRD, Việc sử dụng công nghệ viễn thám đãđươc ̣ ứng dung ̣ rất sớm trongngành Lâm nghiêp,̣ trước hết làphuc ̣ vu ̣cho công tác kiểm kê tài nguyên rừng

Viện Điều tra Quy hoạch rừng là đơn vị sử dụng sớm nhất công nghệ viễnthám 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 trongcông 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 việcxây dựng bản đồ hiện trạng rừng vùng Tây Nguyên Năm 1990 – 1991, ảnh máybay đã được sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng rừng vùng Trung Tâm, phục vụcông tác quy hoạch vùng nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng Đặc biệt, từnăm 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 giádiễn 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 sởảnh vệ tinh SPOT4 và LandsatTM Tuy nhiên, trong giai đoạn này, do có nhiều hạnchế về trang thiết bị máy tính và các phần mềm chuyên dùng nên chủ yếu sử dụngphương pháp giải đoán bằng mắt, do đó khá tốn thời gian, công lao động và kết quảphụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của các chuyên gia đoán đọc ảnh Các bản đồkết quả của hai chu kỳ đầu này chủ yếu được xây dựng, biên tập bằng tay và lưutrên bản đồ giấy do đó việc khai thác, sử dụng thông tin gặp nhiều khó khăn Đếnchương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì III (Giaiđoạn 2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ đã được sử dụng để xây dựng bản đồ hiệntrạngrừng 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 côngtác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng Toàn bộ bản đồ kết quả đã đượcxây 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, côngnghệ GIS với phương pháp chồng xếp các lớp thông tin cũng được sử dụng trongviệc phát hiện, đánh giá biến động rừng Tuy nhiên, do ảnh Landsat7-ETM+ có độphân giải không gian thấp (15m), nên chỉ phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ1:100.000, 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 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 kếtquả còn nhiều hạn chế.

Ởđây :

- 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 vàtrạng thái cho các đối tượng rừng gỗ Lớp thông tin này được lựa chọn qua các tưliệu ngoại nghiệp và tư liệu bản đồ của cơ sở thông qua nhiều chương trình điều trakhác nhau.[3]

Đối với ảnh vệ tinh SPOT-5, trong thời gian gần đây, đã được một số đơn vị, cơquan trong nước sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể

- Trung tâm Viễn Thám – Bộ Tài nguyên Môi trường: Năm 2004, kết hợp với phòngĐới bờ, lưu vực sông, Biển thuộc Cục Bảo vệ Môi trường ứng dụng ảnh SPOT 5 xây

dựng lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu quản lýtổng hợp đới bờ khu vực huyện Giao Thủy (Ramsa Xuân Thủy); Thành lập bản đồhiện trạng sử dụng đất thành phố Hải Phòng (thuộc dự án Thành lập bản đồ nhạycảm môi trường thành phố Hải Phòng); Năm 2005, xây dựng bộ Bình đồ ảnh SPOT-

5, và bản đồ nền ở tỷ lệ 1:50.000 và 1:100.000 cho 13 tỉnh thành trong cả nước(phục vụ dự án tổng kiểm kê đất năm 2005) và thành lập bộ bản đồ hiện trạng sửdụng đất cấp xã cho huyện Hoành Bồ - Quảng Ninh

- Cục đo đạc bản đồ, Bộ tổng tham mưu sử dụng ảnh SPOT5 xây dựng bản đồnền địa hình tỷ lệ 1:25.000 trên đó có thể hiện một số trạng thái sử dụng đất trong

đó có các đối tượng rừng tự nhiên và rừng trồng, do vậy chỉ sử dụng như một tàiliệu tham khảo cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất chi tiết cấp

xã, huyện

- Trung tâm CARGIS thuộc Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia HàNội đã sử dụng ảnh SPOT-5 trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vườn quốc

gia Cát Bà, vường quốc gia Xuân thủy, Thị xã Uông Bí–tinh¦ Quảng Ninh và một số lâm trường tại tỉnh Đắc Nông.

- Riêng đối với Trung tâm Tài nguyên Môi trường - Viện Điều tra Quy hoạchrừng, trong vài năm gần đây, ảnh SPOT-5 đã được sử dụng cho việc xây dựng bản

đồ hiện trạng rừng như: xây dựng bản đồ hiện trạng rừng khu vực vườn quốc gia Cát Bà tỷ lệ 1:25.000 trong chương trình rà soát quy hoạch vườn quốc gia Cát Bà

- Từ năm 1990, Viêṇ Điạ lý–viêṇ Khoa hoc ̣ Viêṭnam đa ̃sử dung ̣ ảnh SPOT- 4 đểxây dưng ̣ bản đồthảm thưc ̣ vâṭkhu vưc ̣ thi ̣xãSơn la đểphuc ̣ vu ̣cho nghiên cứu dư ̣ báo trươṭ lởđất

- Trung tâm tư vấn thông tin lâm nghiệp – Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã thựchiện đề tài nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám chất lượng cao (SPOT- 5) và công

nghệ thông tin để đánh giá, quản lý theo dõi diện tích rừng, đặc biệt là rừng trồngtrong chương trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toànquốc” Tuy nhiên, đề tài này mới chỉ đưa ra quy trình xây dựng bản đồ hiện trạngrừng bằng phương pháp giải đoán trực tiếp trên màn hình, chưa có những đánh giáchi tiết về độ chính xác của bản đồ cũng như các ứng dụng cụ thể trong công tácđiều tra, quy hoạch, quản lý rừng Năm 2005, Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụngđất tỷ lệ 1:10.000 các xã ven biển thuộc vùng đệm ven biển 4 tỉnh Trà Vinh, SócTrăng, Bạc Liêu và Cà Mau thuộc khuôn khổ dự án bảo vệ và phát triển các vùngđất ngập nước ven biển Miền nam năm 2006; Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp

xã, tỷ lệ 1:25.000 cho vùng nguyên liệu nhà máy giấy Nam Quan tỉnh Hà Giang;xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỉnh Quảng Ninh năm 2005,

1.2.3 Nhâṇ xét chung

Các kết quả nghiên cứu hiện nay vẫn còn chưa được nhiều và chưa đáp ứngđược những yêu cầu thực tế sản xuất Những hạn chế này thể hiện ở các khía cạnh như

Về phương pháp: Mới chủ yếu tập trung vào giải đoán bằng mắt và trong

phạm vi những ảnh từ 3 kênh thuộc vùng phổ 0,4 - 1,1 micrometer Ngay bản thâncác ảnh tổng hợp mầu đang sử dụng cũng chủ yếu là tập trung trên những ảnh đãđược tổng hợp sẵn từ các trung tâm xử lý ở trong nước hoăc ̣ ngoài nước

Về tư liệu: Cho đến nay loại tư liệu được sử dụng chủ yếu vấn là Landsat và

Landsat TM, SPOT, còn các dạng tư liệu khác như NOAA, MODIS, thì chưa được nghiên cứu sử dụng nhiều mặc dù trên thực tế có nhu cầu Bên canḥ đó, những dang ̣

tư liêụ cóđô ̣phân giải cao, siêu cao laịit́ đươc ̣ sử dung ̣ vìlýdo chưa có sự đồng bô

̣của tư liêụ Những hạn chế nêu trên đã làm giảm đi không ít hiệu quả của ứng dụng viễn thám cho thực tế sản xuất

Vềđô ̣chính xác:Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu đã cho thấy bản đồ

rừng tỉ lê ̣1:100.000 xây dựng từ ảnh vệ tinh Landsat TM hoăcṣử dung ̣ ảnhLANDSAT ETM vàảnh SPOT-4 đểthành lâp ̣ bản đồtỉlê ̣1:50.000, thường đạt được

độ tin cậy như sau

- Đất có rừng che phủ 85 - 95 %

- Đất nông nghiệp (các dạng sử dụng đất NN nói chung) 85 - 90 %

- Đất trống (cây bụi, gỗ rải rác, cỏ,…) 80 - 90 %

- Ao, hồ, mặt nước (có diện tích trên 12 ha) 95%

Đối với viêc ̣ xây dưng ̣ bản đồrừng tỉlê ̣lớn, ảnh SPOT-5 đươc ̣ sử dung ̣ đểthành lâp ̣bản đồ1:10.000 hoăc ̣ 1:25.000 song kết quảkiểm chứng chưa đươc ̣ xác đinḥ

Nhìn chung, độ tin cậy của giải đoán phụ thuộc rất nhiều vào tính chính xác của nguồntài liệu tham khảo cũng như sự hiểu biết vững chắc của đoán đọc viên, đồng thời cònphụ thuộc vào mức độ chi tiết của nội dung bản đồ Nội dung giải đoán thông tin bản

đồ đòi hỏi càng chi tiết thì độ tin cậy giải đoán càng thấp Thông thường những nơi có

đủ tư liệu tham khảo với chất lượng cao như ảnh máy bay và công tác chỉnh lý ngoạinghiệp được tiến hành kỹ lưỡng kết quả bản đồ thường luôn đạt được độ tin cậy cao

Bên cạnh những ứng dụng viễn thám, kỹ thuật GIS - phần công cụ xử lý tiếp theo,cũng đã được đưa vào đểhỗ trợ cho việc thành lập các bản đồ chuyên đề tổng hợp và bản

đồ theo dõi biến động Mặc dù trong những năm gần đây ngành lâm nghiệp cũng đã cónhiều nỗ lực tiếp cận hệ thống công nghệ này song do những hạn chế về khả năng kinh tế,điều kiện kỹ thuật cũng như còn thiếu những hiểu biết và kinh nghiệm đầy đủ trong sự pháttriển và tổ chức hệ thống thành lập bản đồ rừng cũng như xây dựng cơ sở

dữ liệu, nên những kết quả ứng dụng mới tạm dừng ở những bước ban đầu là nhập

và xử lý đơn giản một số bản đồ

Về mặt thiết bị cho viễn thám và GIS, bước đầu có những trang thiết bị khá tốt

và đồng bộ như các máy tính cũng như những phần mềm chuyên dụng khá mạnh Một

số cán bộ đã được đào tạo và đang tiếp tục mở rộng nhằm tăng cường khả năng thànhlập và sử lý bản đồ không chỉ ở bộ phận chức năng tại văn phòng mà cả các phân việncác vùng trong cả nước Hệ thống phần mềm: Hệ thống phần mềm hiện nay sử dụng ởViệt Nam nói chung và trong ngành lâm nghiệp nói riêng cũng khá phổ biến và theochuẩn chung của thế giới như ERDAS, ENVI, ARCGIS, ARCVIEW, ngoài ra nhiềuphần mềm khác cũng được sử dụng như ILWIS, IDRISI, MAPINFO

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Muc ̣ tiêu nghiên cứu

- Khẳng đinḥ khảnăng ứng dung ̣ có hiêụ quảcủa ảnh SPOT-5 trong viêc ̣ thànhlâp ̣ bản đồhiêṇ trang ̣ rừng cho cấp huyêṇ với tỉlê ̣bản đồ1: 50.000

- Xây dưng ̣ quy trinh̀ công nghê ̣hơp ̣ lýtối ưu trong viêc ̣ áp dung ̣ ảnh SPOT-5 thành lâp ̣ bản đồhiêṇ trang ̣ rừng tỉlê ̣bản đồ1: 50.000

- Thử nghiêṃ triển khai cho khu vưc ̣ nghiên cứu thíđiểm làhuyêṇ Mường

La, tinh¦ Sơn La, từ đócóthểmởrông ̣ áp dung ̣ cho các điạ hinh̀ vùng núi phiá bắc nước ta nói chung vàcho điạ hinh̀ vùng núi nói chung

2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tương ̣ nghiên cứu làtư liệu ảnh vệ tinh Spot-5 Đây làloaịtư liêụ hiêṇ đaị

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 tinhSPOT- 5, được trang bị một cặp đầu thu HRG (High Resolution Geometric) là loạiđầu thu ưu việt hơn các loại trước đó Mỗi một đầu thu HRG có thể thu được ảnhvới độ phân giải 5m đen - trắng và 10m mầu Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thểđạt được ảnh độ phân giải 2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT-5, điều mà các loại ảnh vệtinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt được

2.3 Phaṃ vi nghiên cứu

- Phaṃ vi không gian: toàn huyêṇ Mường la, môṭhuyêṇ vùng núi của tinh¦ Sơn La, cótoạ đô ̣điạ lýlà21°15' - 21°42' vĩ độ Bắc; 104°45' - 105°20' kinh độ đông

- Phaṃ vi chuyên môn: thành lâp ̣ bản đồ hiêṇ trang ̣ rừng năm 2011, tỉlê ̣1:

50.000 theo quy đinḥ kỹthuâṭ của ngành lâm nghiêp ̣

2.4 Phương pháp xử lý ảnh thành lập bản đồ rừng

Để xử lýthông tin viễn thám thành lâp ̣ bản đồrừng cóhai phương pháp chinh́làgiải đoán bằng mắt với các tư liêụ ảnh dang ̣ tương tư ̣vàxử lýảnh sốvới tư liêụdang ̣ số

2.4.1.Giải đoán ảnh bằng mắt [4,16]

Trong việc xử lý thông tin viễn thám thì giải đoán bằng mắt (visualinterpretaion) là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng trong mọi điềukiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp và có thể áp dụng trong nhiều lĩnhvực nghiên cứu khác nhau

Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt thường hoặc có sự trợ giúp của các dụng cụquang học từ đơn giản đến phức tạp như: kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, máytổng hợp màuvàgiải đoán trực tiếp trên màn hình, Cơ sở để giải đoán bằng mắt là đưavào 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 đoỏn ảnh thành lõp̣ bản đồchuyờn đề

Nguồn t- liệuT- liệu vệ tinh

ảnh đa phổ, ảnh chuyên

đề PCC (tổng hợp màu giả)

Chìa khóa giải đoán

Phát triển chìa khóa

Phân tích ảnh

Phân tích các

Phân tích cácyếu tố ảnh

yếu tố tự nhiên

Tone, cấu trúc, kích

Các đơn vị bản đồth-ớc, hình dạng, vị trí

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

Chuyển các chi tiết điều vẽ lên bản đồ cơ sở

Tóm lại:

- 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 đốichính xác và tiện lợi

- Công việc phân tích ảnh bằng mắt có thể áp dụng cho nhiều chuyên ngànhkhác nhau, trong những những điều kiện trang thiết bị khác nhau (từ đơn giản đến hiệnđại)

- Do đó, phân tích bằng mắt có thể coi là một phương pháp phổ biến nhất vàvẫn có thể đáp ứng mức độ chính xác cần thiết, xong công việc đó phụ thuộc rấtnhiều vào người phân tích ảnh, kể cả kinh nghiệm chuyên môn và kiến thức ảnh,kiến thức bản đồ