luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá trữ lượng cacbon trên mặt đất bằng ảnh viễn thám radar tại khu rừng ngập mặn cần giờ thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG CACBON TRÊN MẶT ĐẤT BẰNG ẢNH VIỄN THÁM RADAR TẠI KHU RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2017 c BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG CACBON TRÊN MẶT ĐẤT BẰNG ẢNH VIỄN THÁM RADAR TẠI KHU RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ -THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC MÃ SỐ: 60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TRỌNG BÌNH Hà Nội, 2017 c i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình tơi thực hiện, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa có cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Văn Tùng c ii LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu, đánh giá trữ lượng cacbon mặt đất ảnh viễn thám Radar khu rừng ngập mặn Cần Giờ - Thành phố Hồ Chí Minh” hồn thành theo chương trình đào tạo Thạc sỹ, khóa 2014 - 2016 trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Trong trình học tập thực luận văn, tác giả nhận quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp; Khoa đào tạo sau đại học; Các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp; Các anh, chị, em, bạn bè đồng nghiệp Viện Sinh thái rừng Môi trường Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trước quan tâm giúp đỡ quý báu Xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Trọng Bình tận tình hướng dẫn bảo suốt trình thực luận văn Mặc dù cố gắng nỗ lực, kinh nghiệm nghiên cứu chưa nhiều, đặc biệt hạn chế mặt thời gian trình nghiên cứu nên luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong nhận góp ý q thầy giáo bạn bè đồng nghiệp luận văn hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Văn Tùng c iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu sinh khối CO2 1.1.1 Trên giới 1.1.2 i t N m 1.2 Tổng quan liệu Ảnh viễn thám RADAR 18 1.2.1 RADAR độ mở thực 20 1.2.2 RADAR độ mở tổng hợp 20 1.2.3 Các thông số củ ảnh R d r 21 1.2.3.1 Bước sóng, tần số 21 1.2.3.2 Phân cực 21 1.2.3.3 Cơ chế tán xạ 21 1.2.3.4 Độ phân giải 23 1.2.3.5 Ảnh hưởng củ đị hình 26 CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 28 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 28 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 28 c luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh iv 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 28 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Phương pháp kế thừ tư li u 28 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 29 2.3.2.1 Phương pháp điều tr xử lý số li u ngoại nghi p 29 2.3.2.2 Phương pháp lự chọn xử lý ảnh RADAR 31 2.3.2.3 Phương pháp tính trữ lượng cacbon mặt đất 36 2.3.2.4 Xây dựng phương trình tương qu n kiểm định phương trình thủ nghi m 37 2.3.2.5 Xây dựng đồ cấp trữ lượng CO2 37 CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI 38 3.1 Điều kiện tự nhiên 38 3.1.1 ị trí đị lý 38 3.1.2 Đị hình 38 3.1.3.Thổ nhưỡng 39 3.1.4 Khí hậu - Thủy văn 39 3.1.5 Chế độ thủy triều 40 3.1.6 H sinh thái 41 3.2 Điều kiện Kinh tế – Xã hội 42 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44 4.1 Đặc điểm trạng rừng huyện Cần Giờ 44 4.2 Kết nghiên cứu tán xạ radar trữ lượng CO2 47 4.2.1 Xử lý hình học ảnh 47 4.2.2 Đo giá trị tán xạ ngược ảnh 51 4.3 Thử nghiệm mơ hình xây dựng hàm tương quan 52 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh c luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh v 4.3.1 Kết tính trữ lượng c cbon mặt đất ví trí ô tiêu chuẩn 52 4.3.2 Mối quan h giữ trữ lượng CO2 với giá trị tán xạ ngược r d r 53 4.4 Đánh giá độ xác kết phương trình tương quan 57 4.5 Xây dựng đồ trữ lượng CO2 mặt đất khu vực huyện Cần Giờ 59 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh c luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Viêt tắt Viết đầy đủ ABG ALOS PALSAR CO2 Khí Cacbon điơxít DN Digital Number Mcdt Khối lượng sinh khối khô RADAR độ mở thực kênh L kiểu mảng pha (ThePhased Array type L-band Synthetic Aperture Trữ lượng CO2 điều tra mặt đất REDD Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ phá rừng suy thoái rừng (reduced emissions from deforestation and forest degradation) RMSE Sai số trung phương RNM Rừng ngập mặn OTC Ơ tiêu chuẩn 10 KNK Khí nhà kính 11 SK Sinh khối luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh c luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh vii DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Phương trình tương quan tính sinh khối lồi thực vật 30 4.1 Diện tích loại rừng đất lâm nghiệp 42 4.2 Mối tương quan tán xạ ngược với Mcdt 56 4.3 Tương quan Mcdt với (SigHH+SigHV)/2 56 4.4 So sánh trữ lượng CO2 từ ảnh so với trữ lượng CO2 ô tiêu chuẩn 57 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh c luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh viii DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Tên hình vẽ Dải tần số hoạt động Radar Các kiểu phân cực viễn thám Radar Các kiểu phân cực viễn thám Radar Các kiểu tán xạ bề mặt khác Các kiểu tán xạ môi trường điện môi khác Độ phân giải theo tầm Các đối tượng phân giải khác Phân giải theo phương vị đo khoảng cách cung xác định độ 1.8 rộng chùm theo góc Bθ anten, góc λ mặt đất 1.9 Các hiệu ứng hình học ảnh Radar 2.1 Sơ đồ bước tính trữ lượng bon 4.1 Phân cực HH trước định chuẩn 4.2 Phân cực HH sau định chuẩn 4.3 Phân cực HV trước định chuẩn 4.4 Phân cực HV sau định chuẩn 4.5 Giá trị tán xạ ngược ảnh ALOS PALSAR-2 4.6 Điểm điều tra OTC huyện Cần Giờ 4.7 Biểu đồ trữ lượng cac bon 37 ô mẫu rừng ngập mặn 4.8 Tương quan Mcdt với SigHH 4.9 Tương quan Mcdt với SigHV 4.10 Tương quan Mcdt với (SigHH+SigHV)/2 4.11 Tương quan Mcdt với HH/HV 4.12 So sánh giá trị trữ lượng CO2 đo Trữ lượng CO2 tính 4.13 Bản đồ trạng rừng huyện Cần Giờ năm 2016 4.14 Bản đồ trữ lượng CO2 mặt đất rừng ngập mặn huyện Cần Giờ 4.15 Biểu đồ phần trăm trữ lượng CO2 hấp thụ rừng huyện Cần Giờ luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minhluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tru.luong.cacbon.tren.mat.dat.bang.anh.vien.tham.radar.tai.khu.rung.ngap.man.can.gio.thanh.pho.ho.chi.minh c Trang 21 21 22 22 22 24 24 25 26 30 47 48 49 50 51 52 53 54 54 55 55 58 59 60 61