Luận văn Thạc sĩ Quản lý tài nguyên rừng: Sử dụng ảnh viễn thám theo dõi biến động rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái giai đoạn 2010 - 2019

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học trong việc ứng dụng viễn thám và GIS để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại tỉnh Yên Bái. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý tài nguyên rừng: Sử dụng ảnh viễn thám theo dõi biến động rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái giai đoạn 2010 - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐOÀN VĂN THAO SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM THEO DÕI BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH RỪNG TẠI HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI GIAI ĐOẠN 2010 - 2019 CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG MÃ NGÀNH: 8620211 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGU ỄN HẢI H A Hà Nội, 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp mang tên “Sử dụng ảnh viễn thám theo dõi biến động diện tích rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh ên Bái giai đoạn 2010 - 2019” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận văn về lời cam đoan của mình. Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Tác giả Đoàn Văn Thao
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp theo chương trình đào tạo thạc sỹ lớp K25B1.2, từ năm 2017 - 2019. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Sau đại học và các thầy, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, các bạn bè đồng nghiệp và cán bộ địa phương nơi tác giả thực hiện nghiên cứu. Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ có hiệu quả đó. Trước tiên, tác giả xin đặc biệt cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Hải Hòa - người hướng dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập cũng như hoàn thành bản luận văn thạc sỹ. Xin cảm ơn Hạt Kiểm lâm huyện Lục Yên, Ủy ban nhân dân các xã, thị trấn trên địa bàn huyện Lục Yên và một số cán bộ thôn, xã, các hộ dân đã cung cấp tư liệu, giúp tác giả thu thập số liệu cho bản luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn! Trường Đại học Lâm nghiệp, tháng 10 năm 2019 Tác giả Đoàn Văn Thao
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ ............................................................... viii Phần 1 . ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................. 1 Phần 2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3 2.1. Tổng quan chung về viễn thám ............................................................ 3 2.1.1. Khái niệm viễn thám............................................................................ 3 2.1.2. Các loại ảnh viễn thám hiện nay đang sẵn có ...................................... 5 2.2. Ứng dụng viễn thám trong giám sát biến động rừng và đất lâm nghiệp 8 2.2.1. Trên thế giới......................................................................................... 8 2.2.2. Ở Việt Nam ........................................................................................14 2.3. Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu tại tỉnh Yên Bái ............................. 16 Phần 3. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG .................. 19 VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 19 3.1. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................... 19 3.1.1. Mục tiêu chung ..................................................................................19 3.1.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................19 3.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................ 19 3.3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 19
iv 3.3.1. Phạm vi về nội dung ..........................................................................19 3.3.2. Phạm vi không gian ...........................................................................19 3.3.3. Phạm vi thời gian ...............................................................................20 3.4. Nội dung nghiên cứu ......................................................................... 20 3.4.1. Nghiên cứu hiện trạng diện tích rừng và đất chưa có rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái .................................................................................20 3.4.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động diện tích rừng trong giai đoạn 2010 - 2019 .........................................................................20 3.4.3. Xác định các nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừnggiai đoạn 2010 - 2019 .........................................................................................21 3.4.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu.............................................................................................21 3.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 21 3.5.1. Phương pháp luận ..............................................................................21 3.5.2. Hiện trạng diện tích rừng và đất chưa có rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái .................................................................................................22 3.5.3. Xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động diện tích rừng trong giai đoạn 2010– 2019..........................................................................................23 3.5.4. Nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng giai đoạn 2010 - 2019..............................................................................................................32 3.5.5. Giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu....................................................................................................33 Phần 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 34
v 4.1. Hiện trạng và phân bố diện tích rừngkhu vực nghiên cứu .................. 34 4.1.1. Hiện trạng rừng khu vực nghiên cứu .................................................34 4.1.2. Hoạt động quản lý rừng tại huyện Lục Yên ......................................36 4.2. Biến động diện tích rừng qua các năm nghiên cứu ............................. 38 4.2.1. Hiện trạng đất có rừng qua các năm nghiên cứu ...............................38 4.2.2. Đánh giá độ chính xác của bản đồ .....................................................43 4.2.3. Biến động rừng qua từng giai đoạn nghiên cứu ................................47 4.3. Nguyên nhân chính làm thay đổi diện tích rừng................................. 55 4.3.1. Nguyên nhân biến động rừng ............................................................55 4.3.2. Yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động quản lý rừng .................................59 4.3.3. Yếu tố kinh tế xã hội ảnh hưởng đến hoạt động quản lý rừng ..........62 4.3.4. Ảnh hưởng của các yếu khác .............................................................65 4.4. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý đất lâm nghiệp ......................... 65 4.4.1. Kiện toàn công tác tổ chức quản lý tài nguyên rừng .........................66 4.4.2. Tăng cường hoạt động quản lý bảo vệ rừng, phòng cháy chữa cháy rừng ..............................................................................................................66 4.4.3. Đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ 68 4.4.4. Nâng cao hiệu quả quản lý đất đai .....................................................69 4.4.5. Tăng cường các giải pháp về thu hút đầu tư ......................................70 KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ..................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 74 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Giải thích NDVI Chỉ số thực vật khác biệt bình thường hóa GIS Hệ thống thông tin địa lý GPS Hệ thống định vị toàn cầu DEM Mô hình số độ cao NQ Nghị quyết CP Chính phủ USA Hiệp chủng quốc Hoa Kỳ HGĐ Hộ gia đình UBND Ủy ban nhân dân
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tóm tắt lịch sử phát triển của viễn thám ............................................... 8 Bảng 3.1. Phân bố diện tích rừng tại các xã nghiên cứu (ha) ..............................22 Bảng 3.2. Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat , Sentinel............................................23 được sử dụng trong đề tài .....................................................................................23 Bảng 4.1. Phân bố hiện trạng đất có rừng năm 2019 theo độ cao địa hình .........35 Bảng 4.2. Phân bố diện tích rừng theo độ dốc khu vực nghiên cứu ....................36 (Landsat 8 20/12/2017) ........................................................................................42 Bảng 4.3. Diện tích đất có rừng các năm phân theo đơn vị .................................42 hành chính xã (ha) ................................................................................................42 Bảng 4.4. Đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2010 ......................................44 Bảng 4.5. Đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2013 ......................................44 Bảng 4.6. Đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2015 ......................................44 Bảng 4.7. Đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2017 ......................................45 Bảng 4.8. Đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2019 ......................................45 Bảng 4.9. Diện tích rừng qua các năm nghiên cứu (ha) ......................................46 Bảng 4.10a. Biến động diện tích nước mặt thành đất có rừng (ha) .....................47 Bảng 4.10b. Biến động diện tích đất khác thành đất có rừng (ha).......................48 Bảng 4.10c. Biến động diện tích đất có rừng thành mặt nước (ha) .....................49 Bảng 4.10d. Biến động diện tích đất có rừng thành đất khác (ha).......................50 Bảng 4.10e. Diện tích đất có rừng ổn định (ha) ...................................................51 Bảng 4.11. Nguyên nhân biến động diện tích rừng .............................................55 trong từng giai đoạn (ha) ......................................................................................55 Bảng 4.12. Mức độ đốt nương làm rẫy của các hộ gia đình ................................57 Bảng 4.13. Mức độ khai thác tài nguyên gỗ của các hộ gia đình tại khu vực nghiên cứu ............................................................................................................58 Bảng 4.14. Mức độ khai thác củi của các hộ gia đình tại khu vực nghiên cứu ...59 Bảng 4.15. Dự kiến số lượng cán bộ công chức Hạt kiểm lâm ...........................66
viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hệ thống thu nhận và truyền dữ liệu viễn thám từ vệ tinh về mặt đất ... 3 Hình 3.1. Ranh giới hành chính khu vực nghiên cứu ..........................................20 Hình 4.1. Phân bố hiện trạng sử dụng đất năm 2019 ...........................................34 (Sentinel 2A, 19/05/2019) ....................................................................................34 Hình 4.2. Phân bố hiện trạng sử dụng đất năm 2010 ...........................................39 (Landsat 5, 15/01/2010) .......................................................................................39 Hình 4.3. Phân bố hiện trạng sử dụng đất năm 2013 ...........................................40 (Landsat 8, 16/06/2013) .......................................................................................40 Hình 4.4. Phân bố hiện trạng sử dụng đất năm 2015 ...........................................41 (Landsat 8 03/04/2015) ........................................................................................41 Hình 4.5. Phân bố hiện trạng sử dụng đất năm 2017 ...........................................42 (Landsat 8 20/12/2017) ........................................................................................42 Hình 4.6. Biến động diện tích rừng giai đoạn 2010 – 2013 .................................53 Hình 4.7. Biến động diện tích rừng giai đoạn 2013 – 2015 .................................53 Hình 4.8. Biến động diện tích rừng giai đoạn 2015 – 2017 .................................54 Hình 4.9. Biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 – 2019 .................................54 DANH MỤC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Sơ đồ 3.1: Phương pháp xây dựng bản đồ hiện trạng rừng .................................25 Biểu đồ 4.1. Kết quả khảo sát về nguyên nhân suy giảm chất lượng đất rừng..64
1 Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là một trong những tài nguyên quý giá và vô cùng quan trọng của nhân loại. Không chỉ cung cấp các sản phẩm có giá trị cao như gỗ, dược liệu…mà rừng còn có chức năng vô cùng quan trọng trong bảo vệ nguồn nước, chống xói mòn, điều hòa khí hậu,…Tuy nhiên, những năm gần đây, do sự bùng nổ dân số làm cho các nhu cầu của con người ngày càng lớn nên ngoài việc lấy đi các nguồn lợi từ rừng, con người còn gây ra rất nhiều các hoạt động có tác động rất xấu đến tài nguyên, môi trường đặc biệt là làm suy giảm diện tích rừng trầm trọng. Vì vậy, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động diện tích rừng là một trong những nhiệm vụ cấp thiết giúp cho các nhà quản lý đưa ra các chính sách phát triển kinh tế - xã hội một cách hợp lý mà vẫn có thể quản lý, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên một cách bền vững. Lục Yên là một huyện miền núi phía Bắc của tỉnh Yên Bái,có 16 dân tộc anh em trong đó dân tộc Tày chiếm 53,3%, Kinh là 21,2%, Nùng là 10,4%, còn lại là các dân tộc khác. Nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường còn thấp. Đặc biệt là tại các vùng núi cao, việc khai thác rừng và đốt rừng làm nương rẫy đang có xu hướng gia tăng làm cho diện tích rừng bị suy giảm cả về số lượng lẫn chất lượng. Dẫn đến tình trạng sạt lở, lũ quét thường xuyên xảy ra khi mỗi mùa mưa đến. Để nghiên cứu đánh giá biến động rừng có nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp truyền thống dựa trên các số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, số liệu từ các cuộc điều tra... thường tốn nhiều thời gian và kinh phí cũng như không thể thể hiện được sự thay đổi của các đối tượng mặt đất từ trạng thái này sang trạng thái khác và vị trí không gian của các thay đổi đó. Công nghệ viễn thám với những ưu điểm nổi bật như diện tích phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, tư liệu phong phú... có thể khắc phục được
2 những hạn chế trên. Không những thế, tư liệu viễn thám kết hợp với hệ thống tin địa lý (GIS) rất hữu hiệu trong việc xác định diện tích biến động của các đối tượng lớp phủ, hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tượng. Việc áp dụng công nghệ viễn thám trong theo dõi biến động rừng đã được chứng minh là công cụ hiệu quả và phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay. Cho đến nay, việc phân tích và phát hiện những biến động trong sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GIS đãđược áp dụng thành công tại nhiều quốc gia với các hệ sinh thái khác nhau. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về biến động sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám và GIS đã được tiến hành ở nhiều địa phương. Theo điều tra, mặc dù ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám rất phổ biến nhưng hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám cho việc quản lý diện tích rừng trên địa bàn tỉnh Yên Bái. Vì vậy, tôi thực hiện đề tài “Sử dụng ảnh viễn thám theo dõi biến động rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái giai đoạn 2010 - 2019". Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng viễn thám và GIS để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại tỉnh Yên Bái. Từ đó, góp phần làm cơ sở khoa học đưa ra giải pháp nhằm quản lý rừng bền vững trên địa bàn tỉnh.
3 Phần 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Tổng quan chung về viễn thám 2.1.1. Khái niệm viễn thám Về bản chất, khái niệm viễn thám (Remote sensing) đề cập tới kỹ thuật thu thập được các thông tin và dữ liệu về đối tượng quan tâm mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng (http://www.crisp.nus.edu.sg; http://jan.ucc.nau.edu) và ảnh hàng không (Aerial photography). Ảnh hàng không thường có độ chính xác cao hơn ảnh vệ tinh, tuy nhiên, ảnh hàng không đòi hỏi chi phí tốn kém. Ảnh vệ tinh là đối tượng đáng được để ý hơn do có nhiều ưu điểm vượt trội như độ phủ lớn, chi phí thấp và vẫn đảm bảo độ chính xác mong muốn cho rất nhiều nhu cầu khác nhau (Phùng Văn Khoa và Đỗ Xuân Lân, 2012) [8]. Một hệ thống viễn thám bao gồm ít nhất một vệ tinh mang theo bộ phận cảm biến (sensor) để ghi lại các hình ảnh về mặt đất mà nó chụp được theo một quy trình đã thiết kế trước, một bộ phận thu nhận các dữ liệu, một hệ thống truyền dữ liệu từ vệ tinh về mặt trái đất và một trung tâm quản lý dữ liệu thu nhận được [8]. Hình 2.1. Hệ thống thu nhận và truyền dữ liệu viễn thám từ vệ tinh về mặt đất (Nguồn: https://tailieu.vn/doc/bai-giang-vien-tham-chuong-1-tong-quan-ve- vien-tham-1842366.html)
4 Thuật ngữ viễn thám được đề cập từ những năm 1950 do một nhà nghiên cứu người Mỹ là E.Pruit đặt ra. Các thông tin thu nhận là kết quả của việc giải mã hoặc đo đạc những biến đổi mà đối tượng tác động tới các môi trường chung quanh như trường điện từ, trường âm thanh hoặc trường hấp dẫn. Ngày nay kỹ thuật viễn thám đã được phát triển và ứng dụng rất nhanh, rất hiệu quả trong rất nhiều lĩnh vực. Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau: + Ficher và nnk, 1976 thì viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó. + Barret và Curtis, 1976 viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định. + D. A. Land Grete, 1978, viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... + Janes B. Capbell, 1996 định nghĩaviễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất. + Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát"(Lillesand và Kiefer, 1986). + Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng (Floy Sabin 1987).
5 Công nghệ viễn thám lần đầu tiên được ứng dụng vào Việt Nam vào đầu năm 1980 thông qua Chương trình Intercosmos của các nước xã hội chủ nghĩa trước đây và trong khuôn khổ hoạt động của Ủy ban nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam. Ảnh viễn thám đã được sử dụng trong việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng ở Việt Nam bắt đầu từ năm 1996 với việc sử dụng ảnh vệ tinh SPOT 3 có độ phân giải 15 x 15m phục vụ chương trình theo dõi tài nguyên rừng chu kỳ I giai đoạn 1996 - 2000. Trải qua hơn 20 năm, ảnh viễn thám cùng với GIS đã trở thành những công cụ hiện đại hỗ trợ đắc lực cho ngành lâm nghiệp. Dự án kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2013 - 2016, ảnh viễn thám với đa dạng các nguồn ảnh đã được sử dụng có hiệu quả phục vụ cho việc xây dựng bản đồ điều tra rừng phục vụ công tác kiểm kê rừng và biên tập bản đồ hiện trạng rừng [2]. 2.1.2. Các loại ảnh viễn thám hiện nay đang sẵn có Ứng dụng trong phân loại Loại ảnh Thông số kỹ thuật và th o i iến động 1. Ảnh đa phổ có độ phân giải thấp (Multispectral Low Resolution Sensors Độ phân giải thấp (250m – 1000m); - Quy mô bản đồ: toàn cầu, Trường phủ 2330km; Chu kỳ bay chụp 1-2 MODIS lục địa hoặc quốc gia ngày; Ảnh có từ 2000 (vệ tinh Terra) hoặc - Phân loại lớp phủ và theo 2002 (vệ tinh Aqua) đến nay. dõi biến động của lớp phủ Độ phân giải thấp 1km từ các vệ tinh (vd: rừng, độ thị, mặt AVHRR NOAA; Trường phủ 2400km x 6400km; nước...) Ảnh có từ 1980 đến nay. 2. Ảnh đa phổ có độ phân giải trung bình (Multispectral Moderate Resolution Sensors) Độ phân giải thấp đến trung bình (30m - - Quy mô bản đồ: khu vực Landsat 120m); Trường phủ 185km x 185km; Chu - Phân loại và theo dõi biến TM kỳ bay chụp 16 ngày; Ảnh từ năm 1982 động của lớp phủ đến nay;
6 Ứng dụng trong phân loại Loại ảnh Thông số kỹ thuật và th o i iến động Độ phân giải thấp đến trung bình (15m - Landsat 120m); Trường phủ 185km x 185km. Chu ETM+ - Quy mô bản đồ: khu vực kỳ bay chụp 16 ngày; Ảnh có từ 1999 đến (Landsat 7) - Phân loại và theo dõi biến nay; động của lớp phủ, xác định Độ phân giải trung bình (15-90m) với 14 một số đối tượng có thể kênh phổ từ bước sóng nhìn thấy tới hồng ASTER nhận biết rõ. ngoại gần; Trường phủ 60km x 60km. Ảnh có từ năm 2000 đến nay. 3. Ảnh đa phổ có độ phân giải cao (Multispectral High-spatial Resolution Sensors – Hyperspatial) Độ phân giải cao đến trung bình, từ 2.5m - Quy mô bản đồ: địa đến 20m (với SPOT VGT là 1km); Trường phương, khu vực (hoặc lớn phủ 60km x 60km (với SPOT VGT là hơn đối với SPOT VGT) 1000km x 1000 km); SPOT 1, 2, 3, 4 và 5 - Phân loại rừng ở cấp độ SPOT có ảnh tương ứng từ 1986, 1990, 1993, quần xã hoặc các loài cụ thể 1998 và 2002. Dữ liệu ảnh cung cấp trong - Ứng dụng tốt trong việc 1-2 ngày Hiện nay SPOT 1 và 3 đã ngừng theo dõi biến động của lớp cung cấp ảnh. phủ. Độ phân giải rất cao (1m – 4m); Trường - Quy mô bản đồ: khu vực, IKONOS phủ 11km x 11km; Chu kỳ bay chụp 3- địa phương hoặc nhỏ hơn 5ngày. - Phân loại rừng chi tiết ở cấp độ quần xã hoặc các loài Độ phân giải rất cao (0.6m – 2.4m); cụ thể; QuickBird Trường phủ 16.5km x 16.5km. Chu kỳ bay - Thường được sử dụng để chụp 1-3,5 ngày tuỳ thuộc vào vĩ độ. kiểm tra kết quả phân loại từ các nguồn khác. 4. Ảnh siêu phổ (Hyperspectral Sensors)
7 Ứng dụng trong phân loại Loại ảnh Thông số kỹ thuật và th o i iến động - Quy mô bản đồ: khu vực, địa phương hoặc nhỏ hơn; Ảnh siêu phổ với 224 kênh từ bước sóng - Phân loại rừng chi tiết ở nhìn thấy tới sóng ngắn hồng ngoại; Tuỳ cấp độ quần xã hoặc các loài AVIRIS thuộc vào vĩ độ của vệ tinh mà ảnh có độ cụ thể; ảnh chỉ chụp theo phân giải > 1m, trường phủ > 1km. yêu cầu 1 lần, vì vậy không thích hợp với theo dõi diễn biến của các đối tượng. Ảnh siêu phổ với 220 kênh từ bước sóng - Quy mô bản đồ: khu vực nhìn thấy tới sóng ngắn hồng ngoại; Độ - Phân loại rừng chi tiết ở Hyperion phân giải không gian 30m; Ảnh có từ năm cấp độ quần xã hoặc các loài 2003. có nhận biệt rõ. - Quy mô bản đồ: khu vực Ảnh có 200 kênh phổ, với độ phân giải hoặc địa phương. OrbView không gian là 8m, độ lặp lại của một điểm - Ứng dụng để nghiên cứu trên mặt đất là 3 ngày. Ảnh có từ năm 2001 các kiểu vật chất trên trái đất - Quy mô bản đồ: khu vực Ảnh có số kênh phổ là 105 kênh trên dải hoặc địa phương sóng từ 0,49 đến 0,25m, cho độ phân giải - Ứng dụng trong việc khai ARIES là 30m với độ phủ mặt đất là 15km x khoáng, nghiên cứu nông 15km, độ nhìn lặp một điểm là 7 ngày. nghiệp, rừng, đất ẩm và điều tra môi trường gu n gu n u n Đ i, 2002[4] ăn ải, 2002[6] gu n gọc Thạch, 200 [12]. Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng ảnh vệ tinh Landsat /Sentinel 2 và tham khảo nguồn ảnh từ Google Earth, Planet để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ theo dõi biến động diện tích rừng tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái.
8 2.2. Ứng dụng viễn thám trong giám sát biến động rừng và đất lâm nghiệp 2.2.1. Trên thế giới Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ tinh trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960. Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh, do đó sự phát triển của kỹ thuật Viễn thám gắn liền với sự phát triển của công nghệ viễn thám tuy nhiên có thể tóm tắt sơ lược như sau: Bảng 2.1. Tóm tắt lịch sử phát triển của viễn thám STT Thời gian Sự kiện 1 1800 Phát hiện tia hồng ngoại 2 1839 Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp đen trắng 3 1847 Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy 4 1850-1860 Chụp ảnh từ khinh khí cầu 5 1873 Xây dựng học thuyết về phổ điện từ 6 1909 Chụp ảnh từ máy bay 7 1910-1920 Giải đoán từ không trung 8 1920-1930 Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không 9 1930-1940 Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh) 10 1940 Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay 11 1950 Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy 12 1950-1960 Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự Liên xô phóng tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh trái đất 13 12/4/1961 từ ngoài vũ trụ 14 1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám 15 1972 Mỹ phóng vệ tinh Landsat -1 16 1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số
9 STT Thời gian Sự kiện 17 1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat 18 1986 Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, tăng 19 1990 đến nay độ phân giải bộ bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới. Ngu n: Nguy n Khắc Thời và cộng sự (2007). Từ thể kỷ XIX, vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên cứu về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu, được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh người Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng Bievre, Pháp. Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860. Năm 1894, Aine Laussedat đã khởi dẫn một chương trinhd sử dụng ảnh cho mục đích thành lập bản đồ địa hình. Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên liệu nhạy cảm với ánh sáng (photo). Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin từ ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, được thực hiện trên các phương tiện hàng không như máy bay, khinh khí cầu và tàu lượn hoặc một phương tiện trên không khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu được từ ngành chụp ảnh hàng không gọi là không ảnh. Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay, được thực hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh người Ý, bằng việc thu nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nước Ý.
10 Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự. Công nghệ chụp ảnh từ máy bay đã kéo theo nhiều người hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh và đo đạc ảnh. Những năm sau đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh được phát triển mạnh mẽ. Đồng thời, nghệ thuật giải đoán không ảnh và đo đạc từ ảnh đã phát triển mạnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới là đo đạc ảnh (photogrametry). Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhân tạo là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự. Các ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại cho ra khả năng triết lọc thông tin nhiều hơn. Ảnh mầu, chụp bằng máy ảnh, đã được dùng trong chiến tranh thế giới thứ hai. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu mặt đất được ra đời, như cơ quan vũ trụ châu Âu ESA (Aeropian Remote sensing Agency), Chương trình Vũ trụ NASA (Nationmal Aeromautics and Space Administration) Mỹ. Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất và các hành tinh và quyển khí. Các ảnh chụp nổi (stereo), thực hiện theo phương đứng và xiên, cung cấp từ vệ tinh Gemini (1965), đã thể hiện ưu thế của công việc nghiên cứu trái đất. Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thước ảnh 70mm, chụp về trái đất, đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặt đất. Ngành hàng không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu Trái Đất từ vũ trụ.
11 Việc nghiên cứu trái đất đã được thực hiện trên các con tàu vũ trụ có người như Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao, như MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thước ảnh 18 x 18cm. Ngoài ra, các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6 kênh ảnh thuộc dải phổ 0.40 đến 0.89μm. Độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 x 20m. Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS(sau đổi tên là Landsat -1), là các vệ tinh thế hệ mới hơn như Landsat -2, Landsat -3, Landsat -4 và Landsat -5. Ngay từ đầu, ERTS-1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài các vệ tinh Landsat -2, Landsat -3, còn có các vệ tinh khác là SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982, các ảnh chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này tạo nên một ưu thế mới trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat -7 đã được phổ biến với giá rẻ hơn các ảnh vệ tinh Landsat TM-5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để tiếp cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 và SPOT-5, đã đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, và đa kênh SPOT- XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m. Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tượng nổi (stereo) trong không gian ba chiều. Điều