Ứng dụng GIS và viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng rừng tại xã cao kỳ huyện chợ mới tỉnh bắc kạn

Tài liệu Khóa Luận tốt nghiệp cho các bạn học Lâm Nghiệp rất hay !

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Với sự phát triển kỳ diệu của công nghệ thông tin trong những thập kỷcuối cùng của thế kỷ 20 đã đặt nền móng cho sự ra đời của hệ thống thông tinkhông gian Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Infomation System) và ảnhviễn thám (Remote Sensing) đã mở ra nhiều hướng ứng dụng trong nhiềungành khoa học và quản lý Đặc biệt đối với lĩnh vực quản lý tài nguyên rừng

và môi trường, công nghệ này hỗ trợ đắc lực cho quản lý cơ sở dữ liệu, lưutrữ, thống nhất lưu trữ mô hình hóa và mô tả được nhiều loại dữ liệu, đặc biệt

là khả năng phân tích và liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian đểlựa chọn các giải pháp quản lý, sử dụng bền vững và có hiệu quả tài nguyên

Ngày nay, với kỹ thuật GPS và GIS, viễn thám càng ngày càng có rấtnhiều ứng dụng thực tế cụ thể trong nhiều lĩnh vực Trong đó, không thểkhông kể đến các ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu các lĩnh vựcthuộc Khoa Học Trái Đất, đặc biệt là Tài Nguyên Rừng Trong lĩnh vực quản

lý rừng, công nghệ viễn thám được coi như một công cụ quan trắc hữu íchnhằm theo dõi những biến động, thay đổi trạng thái của rừng theo thời gian,phát hiện kịp thời những bất lợi của các hiện tượng thiên nhiên và tác độngcủa con người lên rừng: chặt phá, khai thác bừa bãi, phát hiện cháy rừng,nghiên cứu tài nguyên rừng và thành lập bản đồ chuyên đề (đặc biệt là cácbản đồ hiện trạng rừng)

Trong thành lập bản đồ hiện trạng rừng, viễn thám cung cấp thông tinbao quát trên diện rộng, chi phí lại thấp, thời gian ngắn, cập nhật thông tinmột cách nhanh nhạy, giảm bớt được một khối lượng lớn công việc mà trướcđây khi xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phải đo đạc, quan trắc và khảo sátthực địa nhưng kết quả lại không cao Vì vậy việc sử dụng các thông tin viễnthám tích hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu(GPS) cùng với các quan trắc thu được từ bề mặt sẽ đáp ứng khách quan và đadạng các thông tin cần thiết phục vụ công tác lập bản đồ chuyên đề nghiêncứu giám sát và quản lý tài nguyên rừng để có các biện pháp tác động và xử

lý kịp thời

Ở nước ta, các chương trình theo dõi diễn biến tài nguyên rừng đã đượctiến hành từ những năm 1976 với chương trình đánh giá diễn biến tài nguyênrừng toàn quốc giai đoạn 1976 - 1990 - 1995, chương trình điều tra, đánh giá

và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc 5 năm các giai đoạn 1996

-2000 và -2000 - 2005 và hiện nay đang thực hiện chương trình điều tra, đánhgiá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc giai đoạn 2006 - 2010.Những năm trước đây để điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng chủ yếuvẫn dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ hiện trạng rừng bằng phương phápthủ công vì vậy công việc này đòi hỏi tốn rất nhiều thời gian, công sức, tiềnbạc, độ chính xác không cao và thông tin thường không được cập nhật vì tìnhhình rừng và đất rừng luôn biến động Trong những năm gần đây, khi khoahọc công nghệ viễn thám phát triển mạnh thì việc áp dụng công nghệ viễnthám vào lâm nghiệp là rất cần thiết vì kỹ thuật viễn thám với khả năng quansát các đối tượng ở các độ phân giải phổ và không gian khác nhau, từ trungbình đến siêu cao và chu kỳ chụp lặp từ một tháng đến một ngày cho phép taquan sát và xác định nhanh chóng hiện trạng lớp phủ rừng, từ đó có thể dễdàng xác định được biến động rừng và đặc biệt là xu hướng của biến động.Tuy nhiên, các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ viễn thám trong lâmnghiệp còn rất thiếu đặc biệt là công nghệ xử lý ảnh số viễn thám tự động vàbán tự động và hầu hết đều sử dụng các sản phẩm phần mềm xử lý ảnhthương mại có giá thành cao từ vài chục đến hàng trăm nghìn đô la Mỹ

Tại tỉnh Bắc Kạn việc quản lý tài nguyên rừng đang là một vấn đề hếtsức cấp thiết Với đặc thù là một tỉnh miền núi địa hình hiểm trở còn nhiềukhó khăn, diện tích đất lâm nghiệp còn nhiều nhưng rừng có trữ lượng về giátrị kinh tế không cao Việc đưa công nghệ mới vào quản lý tài nguyên rừng làrất cần thiết trong việc trồng rừng và bảo vệ rừng từ đó giúp cho việc quản lýrừng của các cấp lãnh đạo được tốt hơn

Do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng GIS và viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng rừng tại xã Cao Kỳ - huyện Chợ Mới - tỉnh Bắc Kạn”

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng được bộ khóa giải đoán ảnh spot 5 cho xã Cao Kỳ, huyệnChợ Mới, tỉnh Bắc Kạn

- Xác định được quy mô diện tích theo trạng thái rừng năm 2011

- Xác định được quy mô diện tích theo chức năng của rừng năm 2011

- Đưa ra được quy trình giải đoán ảnh viễn thám spot 5

1.4 Ý nghĩa đề tài

- Đối với học tập và nghiên cứu khoa học:

+ Nâng cao khả năng khai thác các tư liệu địa lý phục vụ trong lâmnghiệp như các loại bản đồ giấy, máy địa bàn, máy GPS cầm tay

+ Bồi dưỡng kỹ năng sử dụng GIS cũng như kỹ năng sử dụng máy tínhtrong thực tiễn

+ Góp phần giới thiệu sơ bộ về công nghệ GIS, viễn thám và GPS cũngnhư thúc đẩy việc nghiên cứu các công nghệ này trong sinh viên

+ Điều tra nguyên nhân tác động đến biến động rừng và phân tích được

các nguyên nhân gây biến động rừng từ đó đề xuất các giải pháp để nâng caocông tác quản lý bảo bệ rừng tại địa bàn nghiên cứu

+ Trang bị cho sinh viên một số kiến thức ngoài thực tiễn

Phần 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Cơ sở khoa học giải đoán ảnh viễn thám

Viễn thám (Remote Sensing) là phương pháp công nghệ nhằm xác địnhthông tin về hình dáng và tính chất của một vật thể, một đối tượng từ mộtkhoảng cách cố định, không có sự tiếp xúc trực tiếp với chúng Nguyên tắchoạt động của viễn thám là dựa trên sự liên quan giữa sóng điện từ từ nguồnphát và vật thể quan tâm Từ đó thấy rằng cơ sở nhận biết các đối tượng trênảnh viễn thám đó chính là tương tác giữ sóng điện từ và vật chất

Sự tương tác giữa sóng điện từ và vật chất: Sóng điện từ mà không bịtán xạ và hấp thụ bởi khí quyển có thể vươn tới và tương tác với các đốitượng vật chất trên bề mặt trái đất Có ba dạng tương tác có thể xảy ra khisóng điện từ đập vào bề mặt vật chất trên trái đất là: hấp phụ, xuyên qua vàphản xạ Mức độ của từng dạng phản xạ của mỗi đối tượng phụ thuộc vào độtrơn láng hay thô của bề mặt đối tượng so với bước sóng của sóng điện từ tới.Nếu những bước sóng nhỏ hơn nhiều so với kích thước các hạt của bề mặt thìphản xạ khuếch tán sẽ trội hơn Ví dụ với cát mịn sẽ xuất hiện khá trơn vớicác sóng cực ngắn có bước sóng dài và hoàn toàn thô với bước sóng ánh sángnhìn thấy

Trong lá cây tồn tại một hợp chất gọi là diệp lục (chlorophyll) hấp thụmạnh các sóng điện từ trong vùng xanh lục Do đó lá cây xuất hiện màu xanhlục và chúng xanh nhất vào mùa hè khi mà lượng diệp lục trong lá cây đạt cựcđại Vào mùa thu lượng diệp lục trong lá cây giảm vì vậy sóng điện từ trongvùng màu đỏ ít bị hấp thụ đồng thời nó được phản xạ nhiều hơn làm cho lácây có màu đỏ hoặc vàng (màu vàng là màu được kết hợp giữa màu xanh lục

và màu đỏ) Thực vật phản xạ ở bước sóng 0.54 (µm) và phần hồng ngoại.Khả năng phản xạ phổ của thực vật ở phần hồng ngoại lớn hơn rất nhiều lần

sự phản xạ mạnh hơn của các sóng điện từ trong vùng sóng đỏ bị hấp thụmanh hơn vùng bước sóng màu xanh lam và xanh lục Do đó trong vùng bướcsóng đỏ hay hồng ngoại gần, nước sẽ trông tối hơn.

Nước trong sẽ hấp thụ nhiều và phản xạ ít, do đó màu sắc của nó sẽ rấtthẫm trên ảnh

Nước đục sẽ phản xạ mạnh hơn nước trong vì khả năng phản xạ của nóphụ thuộc vào khả năng phản xạ của các đối tượng trong nước (ví dụ như phù

sa hoặc rong rêu) Vì trong tảo có diệp lục hấp thụ nhiều sóng điện từ vùngmàu xanh lam và đỏ nó phản xạ mạnh hơn với vùng sóng điện từ màu xanhlục làm cho nước có màu xanh hay xanh lục hơn

Đất phản xạ rất mạnh và khả năng phản xạ phụ thuộc vào chiều dài bướcsóng Ngoài ra đối với đối tượng đất, mặc dù nó có thể phản xạ ở mọi bướcsóng nhưng nếu trong đất có chứa các tạp chất và nước thì khả năng phản xạphổ của nó sẽ thay đổi Ví dụ trong trong đất có nước thì nó hấp thụ nhiềunăng lượng và phản xạ ít năng lượng hơn Nếu trong đất có chứa chất phù sahoặc chất sắt thì nó cũng hấp phụ nhiều năng lượng và màu sắc của nó sẽ trởnên sẫm hơn

Như vậy các đối tượng khác nhau có sự nghi nhận về sự hấp thụ, truyền

và phản xạ về sóng điện từ khác nhau, bằng cách đo lường năng lượng phản

xạ hay bức xạ từ các đối tượng trên bề mặt trái đất thông qua nhiều dải bướcsóng khác nhau

Dựa trên cơ sở đó có thể nhận diện các đối tượng, sự thay đổi các đốitượng dựa vào ảnh vệ tinh

2.1.2 Cơ sở khoa học thành lập bản đồ hiện trạng

Bản đồ hiện trạng rừng là bản đồ chuyên đề về tài nguyên rừng đượcbiên vẽ trên nền bản đồ địa hình cùng tỷ lệ, trên đó thể hiện đầy đủ và chínhxác vị trí, diện tích các loại trạng thái rừng phù hợp với kết quả thống kê,kiểm kê tài nguyên rừng theo định kỳ Bằng việc sử dụng các màu sắc và kýhiệu thích hợp hiển thị các trạng thái rừng khác nhau, nó cho thấy rõ toàn bộ

sự phân bố tài nguyên rừng trên khu vực

Bản đồ hiện trạng rừng là tài liệu quan trọng và cần thiết cho công tácquản lý, phát triển tài nguyên rừng và cho các ngành kinh tế, kỹ thuật khácđang sử dụng và khai thác tài nguyên rừng.

Bản đồ hiện trạng rừng được thành lập ra nhằm mục đích:

- Thể hiện kết quả thống kê, kiểm kê tài nguyên rừng lên bản vẽ

- Xây dựng tài liệu cơ bản phục vụ quản lý, phát triển tài nguyên rừng

- Là tài liệu phục vụ xây dựng phương án quy hoạch lâm nghiệp, kếhoạc sử dụng hợp lý tài nguyên rừng, lập phương án bảo vệ, quản lý rừng, đấtrừng và kiểm tra thực hiện quy hoạch lâm nghiệp đã được phê duyệt của cácđịa phương và các ngành kinh tế

Bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng cho từng cấp hành chính: xã,huyện, tỉnh, toàn quốc

Tỷ lệ bản đồ hiện trạng rừng được quy định như sau:

- Địa hình, thủy văn, địa vật và địa danh quan trọng

- Ranh giới các loại trạng thái rừng

- Thành lập bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp đo ảnh viễn thám

- Thành lập bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp ởngoài thực địa

- Ứng dụng công nghệ bản đồ số

2.1.3 Vai trò của hệ thống thông tin địa lý GIS và viễn thám trong công tác thành lập bản đồ hiện trạng rừng

- Vai trò hệ thống thông tin địa lý GIS:

Hệ thống thông tin địa lý GIS trong quản lý tài nguyên rừng được ứngdụng ở khía cạnh: điều tra và giám sát tài nguyên rừng, phân tích, mô hìnhhóa và dự đoán nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định (Jean E McKendry and JRonald Eastman)

Hiện nay xây dựng cơ sở dữ liệu GIS đang được ứng dụng nhiều trongcác lĩnh vực khác nhau như: ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý tàinguyên và quy hoạch lãnh thổ du lịch (Trương Sỹ Vinh, 1997) Xây dựng cơ

sở dữ liệu quản lý rác thải ở thành phố Đà Nẵng dưới sự trợ giúp của GIS(Nguyễn Thị Diệu, 2010) Ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu quản

lý tài nguyên nước dưới đất (Đặng Nguyễn Anh Thư, 2008), xây dựng cơ sở

dữ liệu GIS phục vụ hiệu quả công tác quản lý dịch bệnh trên phạm vi toàntỉnh Bến Tre (gần Vĩnh Phước, 2008).…những nghiên cứu đều cho thấy quátrình xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS là hết sức cần thiết và hữu ích Kết quảđều nhằm giúp cho quá trình quản lý hiệu quả và bền vững hơn nguồn tàinguyên và tiềm năng của ngành

Trong lâm nghiệp có thể kể ra một số các tác giả sau:

Nguyễn Quang Tuấn (2009) Ứng dụng GIS và viễn thám thành lập bản

đồ hiện trạng thảm thực vật tỷ lệ 1/ 50.000 huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh

Hoàng Tiến Hà (2011) Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý(GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - Tỉnh Bắc Giang

- Vai trò viễn thám:

Ảnh viễn thám (vệ tinh và máy bay) là những hình ảnh thu chụp được

từ một khoảng cách (độ cao) nào đó trên những giải sóng khác nhau, bằng cácthiết bị khác nhau

Ảnh số là một dạng tư liệu ảnh ghi nhận các thông tin viễn thám ở dạng

số, thường được lưu trên các media điện từ bằng các băng từ, đĩa quay từ,…Hình ảnh thu được sẽ được chia thành nhiều phần tử nhỏ, mỗi phần tử đượcgọi là các pixel Mỗi pixel tương ứng với một đơn vị không gian bao phủ trên

bề mặt trái đất Độ rộng bao phủ mặt đất của một pixel có thể từ vài mét đến

hàng km tùy theo loại bộ cảm và được gọi là độ phân giải ảnh Vị trí của mỗipixel được xác định theo tọa độ hàng và cột trên ảnh tính từ góc trên cùng bêntrái Tùy theo hệ thống quét ảnh mà kích thước của hình ảnh (diện tích quéttrên mặt đất) Ví dụ với hệ thống Landsat MSS là 185 x 185km, với hệ thốngSPOT là 65 x 65km, ảnh NOAA là 2400 x 2400km… [5]

Sử dụng các giải phổ đặc biệt khác nhau để quan sát các đối tượng nên

tư liệu ảnh viễn thám có độ chính xác về những biến đổi của đối tượng thuậntiện cho việc nghiên cứu biến đổi khí hậu, nhiệt độ của trái đất

Tư liệu viễn thám có độ phân giải cao nên có thể sử dụng để thành lậpbản đồ từ tỷ lệ lớn (1/ 5.000 - 1/ 25.000) đến tỷ lệ trung bình (1/ 50.000 - 1/100.000) và tỷ lệ nhỏ (1/ 250.000 - 1/ 1.000.000), nên nó không chỉ dừng lại ởviệc thành lập bản đồ hiện trạng rừng mà còn được ứng dụng trong nhiềungành khoa học khác như trong công tác điều tra quy hoạch rừng, khí tượng,đánh giá tác động môi trường

Với những đặc tính thuận lợi như trên thì tư liệu ảnh viễn thám thuậntiện cho việc thành lập bản đồ chuyên đề nói chung và bản đồ hiện trạng rừngnói riêng Mặt khác tư liệu ảnh viễn thám cũng là nơi cung cấp những thayđổi để cập nhật vào cơ sở dữ liệu địa lý quốc gia

2.2 Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới và trong nước

2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới

Trên thế giới sự ra đời của viễn thám như một lĩnh vực khoa học có thểcoi được bắt đầu ngay từ những năm 1840 khi giám đốc đài thiên văn PariArago đưa ra ý tưởng sử dụng ảnh cho mục đích điều tra địa hình Năm 1849Colobil Aine Laussedat một quan chức thuộc hiệp hội các kỹ sư Pháp đã khởiđộng một chương trình đầy tham vọng - sử dụng ảnh để xây dựng bản đồ địahình Gần mười năm sau, năm 1858 các không khí cầu được sử dụng làmcông cụ bay chụp ảnh của nhiều lĩnh vực Sự ra đời của máy ảnh bay đánhdấu một bước tiến quan trọng, kể từ đó chúng ta có thể chụp ảnh ở những khuvực định trước trong điều kiện xác định Những bức ảnh hàng không đầu tiênđược ghi nhận đã thực hiện trong chuyến bay của Wilbur Wright vào năm

1909 ở Centocelli, Italia

Spurr đã chia lịch sử viễn thám trong lâm nghiệp thế giới thành ba giaiđoạn chính như sau:

Giai đoạn thứ nhất: Từ cuối thế kỷ 19 đến trước chiến tranh thế giới lầnthứ nhất, đánh dấu bằng sự ra đời của ảnh hàng không, kính lập thể và nhữngthử nghiệm ban đầu về ứng dụng chúng trong lâm nghiệp như thí nghiệm củaRudolf Kobsa và Ferdinand Wang (Áo, 1882), Hugershoff.R (Đức-1911),Hand Dock (Áo.1913)

Giai đoạn thứ hai: Từ chiến tranh thế giới lần thứ nhất đến cuối chiếntranh thế giới lần thứ hai Giai đoạn này ghi nhận thành công của một số tácgiả ở một số nước Xây dựng bản đồ rừng từ ảnh hàng không ở vùng Mauricethuộc Canada, bản đồ thực vật rừng ở Anh (1924), điều tra trữ lượng rừng từảnh hàng không của Mỹ (1940) Thí nghiệm các phương pháp đo tán, đochiều cao trên ảnh của Seely, Hugershoff,… Tuy nhiên, giai đoạn này chưaxây dựng được hoàn chỉnh hệ thống lý luận cũng như các phương pháp đọcđoán ảnh hàng không.(Vũ Tiến Hinh & Phạm Ngọc Giao, 1997) [3]

Giai đoạn thứ ba: Từ chiến tranh thế giới thứ hai đến nay Cùng với sựphát triển khoa học kỹ thuật, việc nghiên cứu ứng dụng viễn thám ngày càngphát triển rộng rãi ở nhiều nước

Năm 1956, Colwell đã tiến hành những thí nghiệm rất sớm về sử dụngảnh hàng không để nhận biết và phân loại thực vật, phát hiện những khu vực

bị nhiễm bệnh Đến những năm 1960 hàng loạt các công trình nghiên cứu vềứng dụng của ảnh màu hồng ngoại và ảnh đa phổ đã được tài trợ của cơ quanhàng không vũ trụ (NASA), dẫn đến sự ra đời của các máy thu ảnh đa phổđược đặt tên là Landsat sau này và những năm 1970

Năm 1960, vệ tinh Tiros - 1 được phóng lên quỹ đạo mang theo mộtcamera vô tuyến, một xạ tuyến 5 kênh và một bolometer đã mở đầu cho sựphát triển mới của viễn thám Kể từ đây việc quan sát trái đất một cách hệthống đã được thực hiện từ độ cao vũ trụ Những kỷ nguyên của các vệ tinhtài nguyên chỉ thực sự bắt đầu kể từ năm 1972 khi vệ tinh landsat - 1 đượcphóng lên quỹ đạo, mở đầu một chuỗi các vệ tinh landsat được phóng lên kếtiếp nhau cho đến ngày nay sau Mỹ các nước khác cũng đã lần lượt đưa lênquỹ đạo các vệ tinh tài nguyên của riêng mình như Pháp với vệ tinh SPORT,

cộng đồng Châu Âu với ERS và Envisat, Nga với Resources và Ocean, một

số các nước nhỏ như Hàn Quốc, Thái Lan , Idonesia, Malaysia, Negeria,Trung Quốc

Kết quả theo dõi từ năm 1972 đến năm 1991, nhờ ứng dụng công nghệ

RS và GIS trong đánh giá biến động rừng và độ che phủ rừng cho thấy ở Ấn

Độ diện tích rừng là 14,12 triệu ha, giảm 2,4 triệu ha, từ kết quả đó Ấn Độ đãxây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng với chu kỳ 2 năm để quản lý, bảo vệ vàphát triển rừng hiệu quả.(Dutt, Udayalakshmt, 1994) [11]

Theo Devendra Kumar (2011), việc ước tính sự thay đổi về độ che phủrừng dựa trên dữ liệu vệ tinh có thể giúp các nhà nghiên cứu thấy rõ được khảnăng tính lũy carbon, biến đổi khí hậu, mối đe dọa đến đa dạng sinh học vàmức độ biến động rừng thông qua dữ liệu vệ tinh Bản đồ lớp phủ rừng củacác vùng được xây dựng dựa trên ba loại nguồn dữ liệu: thu thập ý kiếnchuyên gia, dựa vào các sản phẩm viễn thám và thống kê quốc qia [12]

Bodart et al (2009) theo dõi sự thay đổi độ che phủ rừng nhiệt đới ởchâu Mỹ Latinh, Nam Á và Châu Phi năm 1990 - 2000 bằng cách sử dụngảnh vệ tinh. [10]

Hansen và defries (2004) sử dụng ảnh vệ tinh để theo dõi sự thay đổi

độ che phủ rừng trong thời gian 1982 - 1990 và cuối cùng kết luận rằng, tráingược với Liên Hiệp Quốc tổ chức Nông Lương (FAO) báo cáo về một sự giatăng toàn cầu về độ che phủ rừng Mỹ latinh và vùng nhiệt đới Châu Á là haikhu vực phá rừng chiếm ưu thế Paraguay cho thấy tỉ lệ cao nhất liên quanđến mất rừng, trong khi Indonecia đã có sự gia tăng lớn nhất trong việc phárừng từ những năm 1980 đến năm 1990. [13]

Ở Nhật Bản, đã ứng dụng RS và GIS để xây dựng bản đồ địa hình vàbản đồ lớp phủ rừng, đây là cơ sở cho việc theo dõi và đánh giá cho sự phụchồi sinh thái của Siri Kawala Ierd, K.kujiwara. [15]

Su-Fen Wang (2004), khi tiến hành giải đoán ảnh Spot 4 và Spot 5 theophương pháp phân loại có kiểm định cho những vùng núi ở phía Bắc ĐàiLoan, kết quả cho thấy độ chính xác của ảnh Spot 5 (74%) cao hơn ảnh Spot 4(71%) do ảnh Spot 5 có độ chính xác cao hơn Kết quả phân loại ra 3 trạng

thái là rừng Chamaecyparis formosensis, rừng trồng cây thuộc họ Tùng, rừngcây lá rụng [14]

2.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Việt Nam là nước tiếp cận RS và GIS muộn hơn các nước trong khuvực và trên thế giới Trong suốt thời gian dài Việt Nam không có khả năngthực hiện việc điều tra rừng Thời kỳ này chỉ có số liệu về tài nguyên rừngđược công bố trong công trình ''lâm nghiệp Đông Dương'' của P.Maurand và

số liều đó thường được xem là tài liệu gốc để so sánh diễn biến rừng ở ViệtNam từ năm 1945 trở về sau

Năm 1958, với sự hợp tác của CHDC Đức đã sử dụng ảnh máy bay đentrắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đông Bắc [5] Đó là mộtbước tiến bộ kỹ thuật rất cơ bản, tạo điều kiện xây dựng các công cụ cần thiết

để nâng cao chất lượng công tác điều tra rừng ở nước ta Từ cuối năm 1958,bình quân mỗi năm đã điều tra được khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ thámđược tình hình rừng và đất đồi núi, lập được thống kê tài nguyên rừng đơngiản và vẽ được phân bố tài nguyên rừng ở miền Bắc Đến cuối năm 1960,tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã điều tra được vào khoảng 1,5 triệu ha Ởmiền Nam ảnh máy bay được sử dụng từ năm 1959, đã xác định tổng diệntích rừng miền Nam là 8 triệu ha

Giai đoạn 1970 - 1975 ảnh máy bay đã được sử dụng rộng rãi để xâydựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lưới vận xuất, vận chuyển cho nhiềuvùng thuộc miền Bắc (Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997) [3]

Kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1976( Viện điều tra quy hoạch rừng) 7 - 1980 là mốc quan trọng để đánh dấu sự pháttriển của kỹ thuật viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khuônkhổ của Chương Trình Vũ Trụ Quốc Tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũtrụ Xô - Việt

Từ năm 1981 - 1983 Viện điều tra quy hoạch rừng nhận được dự án doUNDP/FAO tài trợ và lần đầu tiên các ảnh vệ tinh lansat MSS đã được sửdụng để thành lập bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc và đánh giá biến độngrừng ở Việt Nam giai đoạn từ 1975 đến 1983 [9]

Từ năm 1991 - 1995 đã tiến hành theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toànquốc và xây dựng bản đồ hiện trạng rừng Có thể kể ra một số các tác giả sau:

Lại Huy Phương năm 1995 “Ứng dụng kỹ thuật tin học - GIS trongđiều tra quy hoạch và quản lý rừng Việt Nam”, Nguyễn Mạnh Cường năm

1995 với nghiên cứu “Xây dựng bản đồ rừng trên cơ sở ứng dụng thông tinviễn thám”, Chu Thị Bình 2001 “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thácthông tin cơ bản trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một sốđặc trưng về rừng Việt Nam” Nguyễn Ngọc Thanh, Hà Nội - 1999[6], đãthử nghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sửdụng đất, bản đồ phân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1/ 500 000 vùng TâyNguyên và Đông Nam Bộ và một số bản đồ dẫn xuất khác

Nguyễn Quốc Khánh (2007) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễnthám và GIS xây dựng bộ bản đồ hiện trạng tài nguyên thiên nhiên phục vụcông tác quy hoạch bảo vệ môi trường cấp tỉnh

Vũ Bích Ngọc (2007) Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh và công nghệGIS trong việc giám sát hiện trạng tài nguyên rừng, thử nghiệm tại 1 khu vực

cụ thể

Nguyễn Trường Sơn (2009), tác giả kết hợp GIS và viễn thám trongviệc giám sát hiện trạng rừng tại huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang Tác giả sửdụng ảnh viễn thám Lansat 7 năm 1999 và ảnh Spot 5 năm 2003, tác giả sửdụng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán ML (Maximumlikelihood) kết hợp với kết quả giải đoán theo phương pháp phân loại ảnhtheo chỉ số thực vật NDVI, kết quả phân loại qua 2 giai đoạn sử dụngARCGIS để đánh giá biến động diện tích Kết quả cho thấy diện tích rừng tựnhiên giảm 5.36% , diện tích rừng trồng tăng 5.36% [4]

Chu Thị Bình 2001 “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin

cơ bản trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trưng

về rừng Việt Nam” Nguyễn Ngọc Thanh và nnk, Hà Nội - 1999 [6], đã thửnghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sử dụngđất, bản đồ phân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1/ 500 000 vùng Tây Nguyên

và Đông Nam Bộ và một số bản đồ dẫn xuất khác

Hoàng Phượng Vĩ (2010), tác giả sử dụng công nghệ 3s trong đánh giádiễn biến tài nguyên rừng tại tỉnh Cao Bằng Trong quá trình giải đoán ảnh tácgiả cũng sử dụng phần mềm ERDAS image với phương pháp phân loại cókiểm định và thuật toán gần đúng nhất cho ảnh Spot 4 Tác giả đánh giá biếnđộng diện tích rừng dựa vào phần mềm Arcview 3.2a cho giai đoạn 2005 -

2009 Kết quả cho thấy diện tích đất có rừng tăng 30.903,19 ha.[7]

Dự án VIE - 76 - 014 lần đầu tiên đã xây dựng bản đồ hiện trạng rừng

và các trạng thái rừng trên cơ sở sử dụng ảnh viễn thám Landsat Đây là bướcngoặt đánh dấu sự phát triển của việc ứng dụng RS và GIS vào Lâm Nghiệpnói chung và điều tra quy hoạch rừng nói riêng [8]

Từ đó đến nay nghiên cứu ứng dụng RS và GIS trở thành công việcthường nhật của ngành điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Cácchương trình ứng dụng GIS và viễn thám gần đây có như sau: dự án ứng dụngviễn thám để theo dõi biến động các khu bảo tồn thiên nhiên (1991-1995).WWF, chương trình ứng dụng GIS trong theo dõi đánh giá diễn biến tàinguyên rừng (1991-1995, 1996-2000, 2001-2005, 2006-2010) FIPI, đem lạinhiều kết quả khả quan

Các chương trình nhỏ của các tổ chức trong công tác điều tra đánh giáhiện trạng sử dụng rừng và thành lập bản đồ hiện trạng phân bố của một sốloài động vật như ở vườn quốc gia Xuân Sơn (2009), vườn quốc gia Ba Bể,khu bảo tồn thiên nhiên Bắc Mê - Hà Giang…Ngoài ra, những nghiên cứucủa các nhà khoa học trong nước trong việc nghiên cứu ứng dụng GIS tronglâm nghiệp thời gian gần đây như: Lại Huy Phương 1995 “Ứng dụng tin học

kỹ thuật - GIS trong điều tra quy hoạch và quản lý rừng Việt Nam”, NguyễnMạnh Cường năm 1995 “Xây dựng bản đồ rừng trên cơ sở ứng dụng thông tinviễn thám” Nguyễn Ngọc Thanh và NNK, Hà Nội 1999, đã thử nghiệm sửdụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sử dụng đất, bản đồphân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1/ 500 000 vùng Tây Nguyên và ĐôngNam Bộ

2.3 Tổng quan điều kiện TN - KT - XH khu vực nghiên cứu

Xã Cao Kỳ tiếp giáp với :

- Phía Bắc : giáp xã Hòa Mục, Tân Sơn

- Phía Đông : giáp xã Đổng Xá, huyện Na Rì

- Phía Tây : giáp xã Thanh Mai, Thanh Vận

- Phía Nam : giáp xã Yên Cư, Nông Hạ

2.3.1.2 Địa hình

Xã có địa hình rừng núi cao, độ cao tuyệt đối là 100 - 400m, độ caotương đối là 50 - 300m, vùng sản xuất nương rẫy cao từ 50 - 300m với độ dốctương đối lớn, hiểm trở, giao thông đi lại khó khăn chủ yếu là đường mòn, có

hệ thống sông suối nước chảy dồi dào thuận lợi cho trồng trọt và chăn nuôi.Vùng có thể quy hoạch phát triển sản xuất nông lâm nghiệp kết hợp chăn nuôi đạigia súc 9 thôn vùng thấp tương đối hoàn chỉnh về cơ sở hạ tầng Các vùng sâu xatrung tâm từ 5 - 13 km đường xá đi lại khó khăn, nhận thức của người dân còn hạnchế khi tiếp xúc với khoa học kỹ thuật vào cuộc sống

* Tổng diện tích tự nhiên của toàn xã: 5970.04ha trong đó:

- Đất lâm nghiệp có rừng: 5022.44ha

+ Đất sản xuất nông lâm nghiệp kết hợp: 2685,60 ha

+ Đất phòng hộ và khoanh nuôi tái sinh: 2336,84 ha

- Đất sản xuất nông lâm nghiệp: 5600,39 ha trong đó:

- Đất phi nông nghiệp: 151,40 ha

- Đất chưa sử dụng: 218,25 ha

Bình quân diện tích đất nông nghiệp: 0,191ha/người, qua năm 2008-2010

2.3.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

2.3.2.1 Đặc điểm khí hậu

Xã nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt trong năm.Mùa đông lạnh trùng với mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 3năm sau Mùa hè nóng trùng với mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 nhiệt độtrung bình trong năm là 220C, nhiệt độ cao nhất là 35 - 370C, nóng nhất vàotháng 6 - 7, tổng lượng mưa bình quân là 1248mm/năm mưa tập trung vào cáctháng 6,7,8 với lượng mưa chiếm 78% tổng lượng mưa cả năm Độ ẩm trungbình là 80 - 85% gây nhiều khó khăn cho sản xuất nông lâm nghiệp

2.3.2.2 Đặc điểm thủy văn

Bảng 2.1: Yếu tố khí tượng năm 2010 của xã Cao Kỳ

( 0 C)

Số giờ nắng (H)

Lượng mưa (mm)

(Nguồn : Thống kê khí hậu của UBND xã Cao Kỳ)

Lượng mưa trung bình của năm 2011 ở Cao Kỳ vào khoảng 185.56mm,cũng như chế độ nhiệt, mưa ở đây cũng chia thành hai mùa rõ rệt mùa mưatrùng với mùa nắng trong năm kéo dài từ tháng 6 đến tháng 8 với 78% - 89%lượng mưa cả năm, thời gian còn lại là ít mưa, trong mùa mưa có những tháng

có thể tới 15 - 20 ngày có mưa, mùa ít mưa với số ngày mưa trong tháng làdưới 10 ngày với lượng mưa không đáng kể, có khi gần như cả tháng có khikhông có mưa hoặc mưa phùn, mưa mù.

Mùa ít mưa, (từ tháng 11 - 4 năm sau) có thể chia thành hai thời kỳ: + Đầu mùa (thường từ tháng 4 - 1 năm sau) do ảnh hưởng các khối khílục địa lạnh, khô nên rất ít mưa, có khi cả tháng hanh khô, với thời tiết trongxanh, ngày nắng úa, đêm lạnh, gây hạn hán hoặc sương muối

+ Cuối mùa khô, do độ ẩm không khí cao, mây mù, mưa phùn, gây cảmrất lạnh, ẩm thấp

Địa bàn xã xen kẽ giữa các khu dân cư là đồi núi, khe, suối, hệ thốngsông Cầu chảy dọc qua xã nên cũng gây ảnh hưởng đến lượng nước tưới tiêucho sản xuất vào mùa khô Còn vào mùa mưa với tốc độ tương đối cao, dòngchảy lớn gây lũ lụt, ngập úng các cây hoa màu và đây cũng là vấn đề gây bứcxúc mà chính quyền và nhân dân trong xã quan tâm

2.3.3 Y tế, giáo dục

2.3.3.1 Y tế

Hoàn thành tốt các chương trình quốc gia và chăm sóc sức khỏe banđầu cho nhân dân, tiêm chủng mở rộng, phòng chống suy dinh dưỡng, phòngchống HIV/AIDS triển khai theo kế hoạch trong năm 2011 Đã khám, chữabệnh cấp thuốc cho 2472 lượt người trong đó đối tượng BHYT = 2100, khámdịnh vụ chăm sóc sức khỏe sản sinh 168/144 người so với chỉ tiêu, cấp phátmàn theo chương trình phòng chống sốt rét toàn cầu = 25, quản lý 11 đốitượng xã hội trong cộng đồng

- Cho trẻ uống vitamin A đạt 100%

- Tiêm chủng đầy đủ (08 loại vacxin) 51/ 55 trẻ = 92,7%

- Tỉ lệ suy dinh dưỡng của trẻ em là 17,7%

Trong năm 2011 sảy ra dịnh bệnh tay, chân, miệng có 04 trường hợpmắc và theo dõi tại nhà không có biến chứng Trong năm không có ngộ độcthực phẩm xảy ra

2.3.3.2 Giáo dục

Năm học 2010 - 2011 phát huy thành tích trong dạy và học

+ Trường mầm non: tổng số giáo viên = 12 đ/c , học sinh = 143 cháu, trongnăm trường tổ chức thi giáo viên dạy giỏi cấp huyện = 5 đ/ c, cấp trường = 8 đ/ c

+ Trường tiểu học: tổng số giáo viên = 23đ/ c, học sinh = 205 em, tỉ lệhọc sinh hoàn thành chương trình bậc tiểu học của trường đạt 100% Trongnăm trường còn tổ chức cho các em thi vở sạch chữ đẹp cấp huyện đạt 9 emthi học sinh giỏi cấp huyện đạt 3 em

+ Trường trung học cơ sở: tổng số giáo viên = 19đ/ c, học sinh = 258

em Trong năm trường còn tổ chức cho các em thi học sinh giỏi cấp huyện đạt

- Tổng số trẻ sinh: 47 trẻ

- Tổng số chết là: 21 người (trong đó 01 trẻ sơ sinh và 01 trẻ 5 tuổi)

- Số người chuyển đi là: 13 người

- Số người chuyển đến là: 9 người

- Tỷ xuất sinh thô: 15,7%

- Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên: 1,1%

- Trường hợp sinh con thứ 3: 0

2.3.4.2 Thành phần dân tộc

Năm 2010 xã có: 685 hộ trong đó:

- Dân tộc Tày: 441 hộ, 1636 khẩu

- Dân tộc Dao: 156 hộ, 816 khẩu

- Dân tộc Kinh: 84 hộ, 454 khẩu

- Dân tộc Hoa: 04 hộ, 34 khẩu

Trong các dân tộc thì dân tộc Tày chiếm tỷ lệ cao nhất, dân tộc Hoachiếm tỷ lệ thấp nhất Tổng số hộ nghèo năm 2011 là 133/ 693 hộ = 19,19%,

hộ cận nghèo là : 134/ 693 = 19,33% Tổng thu nhập bình quân của người dântrong xã là: 11 triệu đồng/ người Tốc độ tăng trưởng kinh tế qua các năm đã

có sự chuyển biến theo hướng tích cực

2.3.5 Đặc điểm tài nguyên rừng, đất

2.3.5.1 Đặc điểm tài nguyên rừng

Trong những năm gần đây, tài nguyên rừng trong xã đang ngày càngđược khôi phục lại, làm tăng độ che phủ, theo kết quả thống kê năm 2011 thìdiện tích rừng của xã là 4191.19ha, rừng sản xuất là 2804.32ha, rừng phòng

hộ là 2317.54ha, rừng đã bị khai thác cạn kiệt, động vật quý hiếm gần nhưkhông còn, với diện tích rừng hiện có, kết hợp với kế hoạch trồng rừng mớirừng đang dần dần phục hồi và phát triển, chương trình trồng rừng 147 thựchiện đạt 124,87% kh, bảo đảm công tác tuần tra ngăn chặn khai thác trái phépcây rừng, thu giữ 10,05 m3 gỗ không chủ, công tác tuyên truyền luật bảo vệrừng được đẩy mạnh , trong năm không có vụ cháy rừng nào xảy ra Tìnhhình khai thác củi tươi trên địa bàn vẫn diễn ra thường xuyên

2.3.5.2 Đặc điểm tài nguyên đất

- Đất ruộng: Là do tích tụ phù sa của sông Cầu và các suối, đất có tầngphù sa dày, có màu xám đen, có hàm lượng đạm, lân, kali ở mức trung bình,loại đất này phù hợp cho các loài cây lương thực và các loại cây hoa màu

- Đất đồi: là đất feralit màu vàng, thành phần cơ giới thịt nhẹ đến trungbình, nghèo dinh dưỡng và ở nơi có độ dốc tương đối lớn, loại đất này thíchhợp cho các loại cây công nghiệp lâu năm và trồng rừng

- Tình hình sử dụng đất đai của xã: do địa hình núi dốc, đất đai chia cắtphức tạp hình thành các tiểu khí hậu khác nhau về điều kiện tự nhiên và môitrường tập quán sản xuất, do đó quá trình sản xuất nông lâm nghiệp gặp nhiềukhó khăn và hạn chế

2.3.6 Tình hình phát triển sản xuất xã Cao Kỳ

2.3.6.1 Nông nghiệp

Tổng diện tích cây lúa nước thực hiện 161,4/ 171,3 ha = 94.7% (giảm9ha do hạn hán tại các thôn vùng sâu, năng suất bình quân ước đạt 52 tạ/ ha)sản lượng đạt 839,28 tấn, diện tích lúa nương 16ha/ 8ha đạt kế hoạch = 200%,năng suất ước đạt 20tạ/ ha, sản lượng thu được = 32 tấn

Cây ngô tổng diện tích thực hiện 192ha/ 203ha = 94,58% kh/ năm( giảm so với kế hoạch là 11%) năng suất ước đạt 36 tạ, sản lượng ước đạt691,2 tấn, tổng sản lượng lương thực có hạt đạt 1506,83 tấn (giảm so với năm

2010 là 223,17 tấn do hạn hán năng suất thấp và diện tích trồng lúa ngô giảm)lương thực đạt bình quân 505kg/ người

Các cây trồng khác: cây mía bầu thực hiện 33/ 35 ha = 94,28% kh, câychuối tây hiện có 43,1/ 45ha, cây khoai tàu 10/ 10ha = 100%, đậu đỗ các loại8/ 8ha = 100% kh, khoai tây ước đạt 30/ 35ha = 85,7% kh các cây trồng khácđều đạt kế hoạch được giao

Tổng thu nhập bình quân 11 triệu đồng/ người, năm 2011

2.3.6.2 Lâm nghiệp

Bảo vệ và chăm sóc rừng trồng năm 2010 là 99,81 ha, trồng rừngphòng hộ được 9,98ha, thiết kế và trồng mới rừng 147 là 124,87ha/ 100ha,nhân dân tự trồng 16ha tỉ lệ sống đạt 80% cây phát triển tốt

Công tác quản lý bảo vệ rừng: công tác tuyên truyền luật bảo vệ rừngđược đẩy mạnh, trong năm không có vụ cháy rừng nào xảy ra

- Phối hợp với kiểm lâm thu giữ 10,05m3 gỗ không chủ

- Khai thác rừng trong nhân dân (dân tự bỏ vốn đầu tư) = 336m3 chủyếu là Xoan, Keo, Mỡ Tình hình khai thác củi tươi trên địa bàn vẫn diễn rathường xuyên

2.3.6.3 Công tác chăn nuôi thú y

Trong năm 2011 không có dịch bệnh lớn xảy ra trên địa bàn xã Tổngđàn trâu bò trong toàn xã là 1228con, trong đó trâu 626con, bò 602 con giảm

so với cùng kỳ năm 2010 là 92con, đàn lợn 3320con tăng 502 con so với cùng

kỳ năm 2010, đàn dê = 145 con giảm 184 con so với năm 2010, gia cầm =

18623 con tăng 2323 con so với năm 2010 kết quả tiêm phòng năm 2011 đạt88%/ năm

Thu nhập bình quân đầu người tăng rõ rệt theo từng năm (năm 2005 :3,5 triệu đồng/ người/ năm ; 2006: 4 triệu đồng/ người/ năm ; 2007: 5,5 triệuđồng/người/năm ; 2008: 6 triệu đồng/người/năm ; 2009: 7,5 triệu đồng/người/năm ; 2010: 9,5 triệu đồng/người/năm ; 2011: 11 triệu đồng/người/năm).

(Nguồn: Báo cáo của UBND xã Cao Kỳ, 2011)

Phần 3

ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: đất rừng và trạng thái rừng tại xã Cao Kỳ,

huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn

- Phạm vi nghiên cứu: do hạn chế về điều kiện thực hiện, đề tài này

được giới hạn trong phạm vi sau:

+ Địa điểm nghiên cứ : khu vực nghiên cứu là xã Cao Kỳ, huyện Chợ

Mới, tỉnh Bắc Kạn, quy mô nghiên cứu ở đây là cấp xã

+ Nội dung nghiên cứu: đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng GIS và

RS trong thành lập bản đồ hiện trạng rừng

3.2 Thời gian nghiên cứu

Đề tài được tiến hành từ tháng 01 đến tháng 06 năm 2012

3.3 Nội dung nghiên cứu

Để đáp ứng được mục đích nêu trên, đề tài tiến hành giải quyết các nội

dung sau:

- Lấy mẫu trạng thái thực địa, xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh

- Xác định quy mô diện tích các loại đất, các trạng thái rừng giaiđoạn 2011

- Xác định quy mô diện tích các trạng thái theo chức năng

- Đánh giá đặc điểm các trạng thái rừng và sử dụng

- Đưa ra quy trình giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ hiệntrạng rừng

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu

- Thu thập bản đồ: bản đồ hiện trạng rừng của phân viện điều tra ĐôngBắc Bộ chương trình chu kỳ III giai đoạn 2001 - 2005)

- Ảnh vệ tinh: ảnh Spot 5 chụp năm 2010 độ phân giải 2.5m

- Kế thừa các tài liệu về điều kiện tự nhiên dân sinh kinh tế xã hội, báocáo kinh tế xã hội

- Thu thập các kết quả điều tra và thống kê rừng của chi cục kiểm lâmtỉnh Bắc Kạn năm 2005 tại Viện điều tra quy hoạch rừng (bản đồ được xâydựng theo

3.4.2 Phương pháp xây dựng mẫu khóa giải đoán ảnh

Luận văn chỉ tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh Spot 5 năm 2010

3.4.2.1 Xây dựng mẫu ảnh

Mẫu ảnh được xây dựng cho từng loại đất, loại rừng theo hệ thống phânloại của Looashau 1966 Bộ mẫu ảnh phải đạt một số tiêu chuẩn sau:

- Phải có độ thuần nhất cao về màu sắc, cấu trúc tán, vị trí

- Mẫu được lấy mang tính đại diện, đặc trưng cho từng trạng thái rừng

và kiểu sử dụng đất

- Mỗi loại trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất có tối thiểu 5 mẫu

- Khi xây dựng mẫu ảnh, phải lập OTC nơi lấy mẫu, đo đếm các chỉtiêu trong ô và mô tả đặc trưng từng trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất 3.4.2.2 Giải đoán ảnh

Giải đoán ảnh viễn thám là quá trình tách thông tin thuộc tính cũng nhưđịnh lượng về ảnh dựa trên tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm củangười đoán đọc điều vẽ Để giải đoán ảnh người ta sử dụng một sô phần mềmnhư: ENVI, ILWIS, ERDAS , trong đề tài này tôi sử dụng phần mềmERDAS 9.1 đây cũng là phần mềm hiện nay đang được Viện Điều tra quyhoạc rừng sử dụng phổ biến Ảnh sử dụng là ảnh Spot5

Giải đoán có các giai đoạn sau:

* Giai đoạn 1: nhập dữ liệu ảnh từ thiết bị lưu trữ (USB, CD-Rom) vàomáy tính như sau:

- Khởi động phần mềm ERDAS 9.1/ trên menu chính chọn Import/type: Generic binary/ Media/ chọn file ảnh cần nhập vào/ OK

- Input (nhập ảnh), Output file name (tên file ảnh đầu ra của ảnh tương ứng)

Mô phỏng quá trình ở hình 3.1.

Hình 3.1: Nhập ảnh

a Giai đoạn 2: Biến đổi ảnh

* Tăng cường chất lượng ảnh

Tăng cường chất lượng ảnh là thao tác chuyển đổi nhằm tăng tính dễđọc, dễ hiểu của ảnh cho người giải đoán

Tổ hợp màu: để mắt thường nhận biết được đối tượng trên ảnh rõ và

chính xác hơn ta cần tiến hành tổ hợp màu Các bước như sau:

+ Interpreter/ Utilities/ Layer Stack

+ Input file: đưa file ảnh nhập vào; Output file: Đặt tên file ảnh tổnghợp màu/ OK Tiến trình thể hiện ở hình 3.2

Hình 3.2: Biến đổi ảnh

* Nắn chỉnh tọa độ:

Về mặt vị trí, ảnh sau khi tổng hợp màu mới có giá trị hàng cột, chưa

có tọa độ và bị sai lệch so với bản đồ địa hình Vì vậy cần gắn tọa độ choảnh và nắn chỉnh để có thể sử dụng Có nhiều phương pháp nắn chỉnh hìnhhọc, đề tài sử dụng cách nắn chỉnh dựa vào File bản đồ địa hình đã được sốhóa Các bước như sau:

Trên menu chính chọn:

- Data preparation/ Image Geometric corection/ From image file Raster/tên file ảnh cần nắn/ OK Quá trình thể hiện ở hình 3.3 và 3.4

Hình 3.3: Nắn chỉnh tọa độ

Hình 3.4: Nắn chỉnh tọa độ

- Polinominal/ Ok

- Projection/ Add change projetion/ UTM WGS 84 North/ Zone 48/ OK

- Map unit: m/ Set projection from GPC Tool/ Vecter layer

- Cửa sổ View 2/ File/ Open/ file dh.shp (địa hình: có đường sông, suối,đồng mức)

- Tên file sông, suối có tọa độ chuẩn (fomat *.Shp)/ Output file name:đặt tên file đã nắn/ Nearest neighbour

- Bấm con trỏ vào hình tròn gạch chéo trên thanh công cụ để lấy điểmkhống chế

- Bấm vào điểm khống chế trên ảnh sau đó bấm con trỏ vào điểm tươngứng trên file sông suối

- Sau khi có 3 điểm khống chế dầu tiên, sử dụng biểu tượng hình tròngạch chéo trên bảng thống kê để lấy các điểm khống chế tiếp theo Lúc này bấmchuột vào một điểm trên ảnh thì điểm đó sẽ xuất hiện tương ứng trên bản đồ sông,suối Dùng con trỏ di chuyển điểm khống chế về đúng vị trí tương ứng

- Khi lấy điểm khống chế, muốn được chính xác nên phóng to ảnh vàFile lớp đường giao thông, sông, suối

- Nên lấy điểm khống chế phân bố đều trên ảnh, số lượng điểm khốngchế càng nhiều càng tốt

a Giai đoạn 3: Cắt ảnh hình 3.5

Một ảnh Spot thường có kích thước lớn là 60 km x 60km, làm cho dunglượng ảnh lớn, nên gây khó khăn trong quá trình giải đoán và xử lý Việc cắt ảnhtạo ra ảnh cụ thể tại địa bàn nghiên cứu, thuận lợi cho xử lý và giải đoán ảnh Các bước như sau:

- Trên menu chính/ View/ File/ Open/ Raster/ tên file ảnh gốc/ Ok

- Fit image to Window/ Utility/ Inquire box (Type: file)/ Fit to AOI/ Apply

- Interpreter/ Subset Image

- Input (file ảnh gốc, đánh dấu vòng tròn vào file); Output (tên file ảnhcắt ra)

- From inquire box/ OK

Hình 3.5: Ảnh đã được cắt

Giai đoạn 4: Phân loại

Phân loại để tách thông tin cần phục vụ theo dõi đối tượng hay lập cácbản đồ chuyên đề đây là khâu chốt của ảnh viễn thám

Các bước phân loại.

Xác định số loại cần phân chia trong khu vực: Đất nông nghiệp, rừng,dân cư, mặt nước

Chọn vùng mẫu có ý nghĩa quyết định trong việc thành lập các chỉ tiêu

và luật quyết định phân loại Lấy mẫu tối thiểu 5 mẫu trở lên

Trình tự các bước làm như sau:

- Từ menu chính chọn View/ tên File cần phân loại

Bảng 3.1: Mô tả các lớp trong bộ khóa giải đoán ảnh vệ tinh Spot 5 (Mẫu)

DC: dân cư Màu trắng, lốm đốm trắng

Rừng nghèo: IIIA1 Có màu xanh lá cây đậm, tán lá nhấp nhô

Đất trống có cây: Ib, Ic Có màu vàng chanh đến vàng chanh đậm bề mặt hơi mịn Rừng trồng: RT Màu xanh lá cây nhạt, tán lá mịn

Đất trống: Ia Màu ghi nhạt hơi xanh lá cây

Mặt nước (Sông, hồ) Hơi có màu xanh da trời

Đất nông nghiệp Màu vàng nâu mịn

NR

Màu nâu vàng nhạt có pha màu xanh (có kết hợp chồng xếp bản đò địa hình, vì nương rãy ở Nông Thịnh chủ yếu canh tác ở nơi có độ cao)

NĐ Màu nâu vàng nhạt (kết hợp với bản đồ hiện trạng có vùng

núi đá đã được xác định trước) RNĐ Màu xanh lá cây(kết hợp với bản đồ hiện trạng có vùng núi

đá đã được xác định trước)

* Chọn phương pháp phân loại:

Dựa trên nhóm hiện trạng cơ sở đã phân loại để thực hiện phân loại cógiám định, trình tự các bước như sau:

- Classifer/ Supervised classification (phân loại có giám định)

- Input file (đưa tên ảnh cần phân loại); Output (đặt tên ảnh đã phân loại)

- Signature file (file đã phân loại ở bước trên)

- Attribute option: mean

- Prametric rule: Maximum likelihood/ OK (Non - ParametricRule:: None)

Hình 3.7: Chọn phương pháp phân loại

* Lọc Ảnh sau phân loại

Ảnh sau phân loại xong thường có các Pixel nhỏ của các loại đất đai,các loại rừng xen kẽ lã nhau Sự xen kẽ này có thể là đúng trong thực tếnhưng lại ít khó kiểm tra và ứng dụng vì không thể xác định được ranh giớigiữa các lô nhỏ đó vì vậy cần loại bớt chúng, các bước thực hiện như sau:

- Interpreter/ GIS analysis/ Neighbourhood

- Input file (ảnh số cần lọc); Output file (tên file ảnh sau khi lọc)

- Đánh dấu chấm: File; Output: unsigned 8 bit

- Function: Majority; size: 3 x 3/ OK Tiến hành lọc ảnh 5 lần

Hình 3.8: Ảnh trước khi lọc Hình 3.9: Ảnh sau khi lọc

* Kiểm tra chỉnh sửa sau phân loại:

Kiểm tra tổng thể giữa ảnh chưa phân loại và ảnh đã phân loại và lọc để sosánh ảnh được giải đoán và ảnh gốc trên cùng một vị trí xem đã đạt yêu cầu chưa,còn sai ở những đối tượng nào và đối tượng cần bổ sung mẫu để phân loại lại Sau

đó kiểm tra từng lớp mẫu, nhằm xem lại từng trạng thái rừng hoặc từng loại đấtđai được giải đoán có đúng so với ảnh gốc hay không Cần thiết tiến hành lấy mẫu

bổ sung hoặc lấy mẫu lại trạng thái, loại đất đai chưa đúng với ảnh gốc

3.4.3 Phương pháp kiểm tra ngoại nghiệp

Trước khi biên tập hoàn chỉnh, bản đồ giải đoán được kiểm tra, chỉnhsửa, bổ sung ở thực địa cho phù hợp với thực tế Công việc kiểm tra ở thựcđịa được tiến hành theo các tuyến điển hình được thiết kế như sau:

- Tuyến phải đi qua các loại trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất đai

- Tuyến phải đi qua các kiểu địa hình đặc trưng tại địa bàn xã Cao Kỳ

- Tận dụng các đường mòn, đường ô tô, khe suối, xã Cao Kỳ từ đó mởcác tuyến nhánh sang hai bên (dạng xương cá)

- Số lượng tuyến thiết kế cho việc kiểm tra chiếm từ 5 - 15% diện tíchcác loại rừng, loại đất hiện có

- Tuyến được đo và xác định trên bản đồ nhờ tiến hành định vị bằngGPS 60CSx (76CSx) và chấm điểm trên bản đồ

- Đối chiếu và kiểm tra, chỉnh sửa tên và mã các loại rừng, loại đất trênbản đồ cho phù hợp với thực địa

- Khoanh vẽ bổ sung diện tích rừng mới phục hồi do cháy rừng và phárừng, rừng mới trồng mà trên ảnh không phát hiện kịp thời Những lô rừngthay đổi như vậy có 2 hướng để xác định và khoanh vẽ: dùng GPS để khoanh

vẽ nơi không thể đến được, sử dụng phương pháp truyền thống là xác định vịtrí đứng rồi khoanh vẽ lô theo dốc đối diện Sau khi đi khoanh vẽ ngoài thựcđịa bằng GPS tiến hành cập nhật vào bản đồ bằng phần mềm Mapsource, cuốicùng là hoàn thiện bản đồ

+ Sau khi đi khoanh vẽ ngoài thực địa bằng GPS tiến hành cập nhật vàobản đồ bằng phần mềm Mapsource chuyển vào Mapinfo để chỉnh sửa và hoànchỉnh, trình tự như sau:

Kết nối máy GPS đã có dữ liệu với máy tính bằng cáp (USB), sử dụngphần mềm Mapsource để chuyền dữ liệu

 Khởi động Mapsource, Transfer\Receive From Device….: (hoặc nhấpvào biểu tượng trên thanh Menu.

Tại hộp thoại Receive From Device, tích dấu vào WayPoints, Tracks,

và nhấn vào Receive

Nếu máy tải xong sẽ báo: Ta nhấn OK

Nếu quá trình chuyển tải dữ liệu hoàn thành,chọn mục Tracks hoặc mục Waypoint trên mànhình chính của Mapsource ta thấy danh sáchcác điểm lộ trình hay tracks

Chọn File/ Save as để lưu lại file

Chọn đường dẫn để lưu lại khung Save in, và cài đặt tên tệp tin lưu trữtrong khung File name, Save as type ta chọn DXF (*.dxf) dữ liệu phần mềmAutocad để kết xuất dữ liệu sang phần mềm Mapinfo và nhấn Save

Chuyển dữ liệu *dxf vao trong Mapinfo như sau :

- Mở Mapinfo/ vào Tool/ Ta sử dụng công cụ Universal Translator/ đổiđuôi từ *dxf sang đuôi Tab như hình sau :

Hình 3.10: Chuyển đổi file *dxf sang file Tab

3.4.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu cho lớp hiện trạng

- Khởi động Mapinfo/ File/ Open/ chọn file Cao ky_HT2010

- Table/ Maintenance/ Table structure/ và sử dụng Add field để tạotrường CSDL, tiến hành nhập thông tin cho các trường vừa tạo: Dùng công cụInfo tool để nhập cơ sở dữ liệu, hay sử dụng lệnh Update Column để cậpnhật nhanh cơ sở dữ liệu

Hình 3.11: Xây dựng cơ sở dữ liệu trong Mapinfo 3.4.5 Phương pháp xây dựng bản đồ thành quả

Từ kết quả giải đoán ảnh SPOT5 ta được lớp hiện trạng rừng, để biêntập bản đồ thành quả cần chuyển định dạng file và tiến hành biên tập bằngphần mềm Mapinfo

Chuyển file Grid sau giải đoán sang file tab để biên tập bản đồ:

Từ kết quả kế thừa lớp bản đồ địa hình, sông suối, đường giao thông xã Cao

Kỳ của Sở tài nguyên và môi trường Bắc Kạn hệ VN2000, lớp hiện trạngrừng ta tiến hành biên tập bản đồ như sau:

B1 Định vị bản đồ và số hóa các lớp thông tin bản đồ hiện trạng rừngnăm 2006

- Định vị bản đồ

- Số hóa các lớp thông tin bản đồ

B2 Tạo màu và chú giải.

- Mở file hiện trạng, thủy văn, đường, địa hình

- Chọn Menu Map/ Create Legend/ Next và chỉnh sửa/ tạo màu theoquy định màu cho ở phụ biểu 3

B3 Tạo Lưới, khung

- Chọn menu Tool/ Run Mapbasic Program/ Gid Maker/ biểu tượngquả cầu hiện ra màn hình chính của Mapinfo/ chọn quả cầu có tên Create grid/Spacing between line: 2000 (hoặc 1000), đơn vị là meter

- Tạo khung: sử dụng công cụ Rectangle trên thanh Drawing để tạo khung

- Tạo Kim Nam châm: Chọn Symbol style/ Font: chọn Mapinfo arrow,Symbol: chọn kim nam châm

- Click 2 lần vào bản đồ và nhập tỷ lệ bản đô vào trong ô Scale 1cm =

250, 100 nếu bản đồ tỷ lệ 1/ 25000 hay 1/ 10000

- Chỉnh sửa khổ giấy Vào Menu File/ Page setup/ Phần Size: chọn khổgiấy, tùy theo bản đồ mà ta để chiều khổ giấy ngang (lanscape) hay đứng(portrait) ở phần Orirentation

- Thay đổi số lượng tờ giấy trong phần Layout size để hiển thị toàn bộbản đồ đồng thời bản đồ đúng tỷ lệ, vào Menu Layout/ Option/ ở phần Layoutsize ta chọn số trang cho chiều rộng và chiều đứng (Width và height)

3.4.6 Thống kê kết quả nghiên cứu

Sử dụng chức năng PIVOT TABLE của chương trình EXCEL để thống

kê kết quả:

Thống kê kết quả diện tích theo hiện trạng, và thống kê kết quả diệntích theo chức năng

Phần 4 THỐNG KÊ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Kết quả xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh viễn thám spots5 - 2011 4.1.1 Mẫu ảnh trạng thái đất canh tác nông nghiệp

Vị trí: Chân Người điều tra: Hứa Phúc HoàngHướng phơi: Tây Bắc Độ dốc:150

Ảnh chụp thực địa

Chủ yếu là lúa và ngô

4.1.2 Mẫu ảnh trạng thái dân cư

Vị trí: Chân Người điều tra: Hứa Phúc Hoàng

Hướng phơi: Đông Bắc Độ dốc: 150

kẽ những đóm xanh làcây cối Phân bố gầnđường xá, ở những nơibằng phẳng

Ảnh chụp thực địa Các chỉ tiêu đo đếm,

quan sát: