Nghiên cứu biến động lớp phủ rừng tỉnh điện biên với sự hỗ trợ của phương pháp phân loại hướng đối tượng và GIS

Phương pháp so sánh sau phân loại Ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi diện tích rừng giữa các thời kỳ và chúng ta cũng có thể sử dụng bản đồ hiện trạng rừng đã được thành l

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

VŨ THỊ KIM DUNG

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐÔNG LỚP PHỦ RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG VÀ GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

VŨ THỊ KIM DUNG

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐÔNG LỚP PHỦ RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG VÀ GIS

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy, cô giáo khoa Địa lý

- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình chỉ dạy và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Quang Vinh - Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, em xin gửi tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đã tạo điều kiện, giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Tuy đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên chắc chắn luận văn này còn nhiều thiếu sót và hạn chế nhất định Kính mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn

Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 2

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

5 CẤU TRÚC LUẬN VĂN 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG RỪNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 4

1.1 1 Một số khái niệm về rừng 4

1.1.2 Phân loại rừng 5

1.1.3 Biến động lớp phủ rừng 8

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG 13

1.2.1 Trên thế giới 13

1.2.2 Ở Việt Nam 18

1.3 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 21

1.3.1 Trên thế giới 21

1.3.2 Ở Việt Nam 22

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

1.4.1 Cách tiếp cận 24

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu 25

1.5 CƠ SỞ TÀI LIỆU 31

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI 33

TỈNH ĐIỆN BIÊN 33

2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 33

2.1.1 Vị trí địa lý 33

2.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 34

2.1.4 Đặc điểm khí hậu 35

2.1.5 Đặc điểm thuỷ văn 36

2.1.6 Đặc điểm thổ nhưỡng 37

2.1.7 Đặc điểm thảm thực vật tỉnh Điện Biên 40

2.1.8 Tài nguyên rừng 42

2.1.9 Hiện trạng sử dụng đất 43

2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 43

2.2.1 Dân số và dân tộc 43

2.2.2 Hiện trạng các ngành kinh tế 45

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG 51

3.1 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN 51

3.1.1 Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật và chỉ số NDVI 51

3.1.2 Hệ thống phân loại lớp phủ rừng 54

3.1.3 Hệ tọa độ 55

3.1.4 Các bước thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng 56

3.1.5 Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng 58

3.2 BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN 64

3.2.1 Thành lập bản đồ biến động rừng 64

3.2.2 Kết quả thành lập bản đồ biến động 65

3.3 NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỘNG VÀ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, BẢO VỆ VÀ PHÁT TRIỂN RỪNG 69

3.3.1 Nguyên nhân biến động diện tích rừng 69

3.3.2 Giải pháp quản lý, bảo vệ và phát triển rừng 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Phương pháp so sánh sau phân loại 9

Hình 1.2 Phương pháp phân loại trực tiếp bằng ảnh đa thời gian 10

Hình 1.3 Phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh 12

Hình 1.4 Cấu trúc hệ thông tin địa lý GIS 29

Hình 3.1 Đồ thị phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc bước sóng 52

Hình 3.2 Đồ thị phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc hàm lượng nước trong lá 52 Hình 3.5 Biểu đồ diện tích lớp phủ rừng năm 2002 và năm 2014 63

Hình 3.6: Bản đồ biến động lớp phủ rừng giai đoạn 2002 -2014 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8 32

Bảng 2.1 Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Điện Biên năm 2013 43

Bảng 2.2: Hiện trạng dân số tỉnh Điện Biên qua một số năm 44

Bảng 2.3 Diện tích rừng tỉnh Điện Biên 48

Bảng 3.1 Phân loại NDVI theo chất lƣợng thực vật trong lớp phủ bề mặt đất 53

Bảng 3.2 Khoá phân loại rừng theo giá trị NDVI ảnh Landsat 54

Bảng 3.3 Bảng mô tả các đơn vị phân loại lớp phủ rừng 55

Bảng 3.4 Ma trận sai số kết quả phân loại ảnh vệ tinh Landsat 8 tại 59

Điện Biên năm 2014 59

Bảng 3.5 Ma trận sai số kết quả phân loại ảnh vệ tinh Landsat 7 60

tại Điện Biên năm 2002 60

Bảng 3.6: Thống kê diện tích rừng năm 2002 và năm 2014 63

Bảng 3.7 Thay đổi diện tích rừng giai đoạn 2002 - 2014 65

Bảng 3.8 Ma trận biến động diện tích lớp phủ rừng tỉnh Điện Biên 67

giai đoạn 2002 – 2014 67

1

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong nghiên cứu về quản lý tài nguyên thiên thiên Công nghệ Viễn thám

và GIS đã hỗ trợ đắc lực cho quản lý cơ sở dữ liệu, lưu trữ, mô hình hóa, đặc biệt

là khả năng phân tích và liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian để lựa chọn các giải pháp quản lý, sử dụng bền vững và có hiệu quả tài nguyên Đối với quản lý tài nguyên rừng thì công nghệ này là một công cụ quan trắc hữu ích nhằm theo dõi những biến động, thay đổi trạng thái của lớp phủ rừng theo thời gian

Trong thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng, công nghệ viễn thám cung cấp thông tin bao quát trên diện rộng, chi phí thấp, thời gian ngắn, cập nhật thông tin một cách nhanh nhạy, giảm bớt được một khối lượng lớn công việc mà trước đây khi xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phải đo đạc, quan trắc và khảo sát thực địa nhưng kết quả lại không cao Vì vậy việc sử dụng các thông tin viễn thám 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 mặt đất sẽ đáp ứng khách quan và đa dạng các thông tin cần thiết phục vụ công tác lập bản đồ chuyên đề nghiên cứu giám sát và quản lý tài nguyên rừng

Hiện nay, có nhiều phương pháp phân loại thích hợp để chiết tách thông tin lớp phủ bề mặt từ dữ liệu ảnh viễn thám Phương pháp phân loại truyền thống bao gồm phương pháp phân loại có kiểm định và phân loại không có kiểm định dựa vào đặc trưng phổ của từng điểm ảnh (pixel), phương pháp truyền thống này

dễ thực hiện và cho kết quả nhanh chóng nhưng lại phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người giải đoán Phương pháp phân loại dựa trên điểm ảnh chỉ sử dụng thông tin phổ để chiết tách thông tin lớp phủ do vậy kết quả phân loại dễ bị lẫn Một phương pháp phân loại mới, đó là phân loại hướng đối tượng Phương pháp này được phát triển và ứng dụng trong những năm gần đây, nó dựa vào tiếp cận phân tích ảnh bằng tổng hợp các thông tin về phổ, thông tin về không gian do

đó phương pháp này không chỉ sử dụng thông tin phổ trong phân loại ảnh mà còn

sử dụng cấu trúc và thông tin bối cảnh Hơn thế nữa, để chiết tách thông tin trên

2

ảnh, phương pháp phân loại định hướng đối tượng không xét đến những pixel đơn lẻ, mà sử dụng các đối tượng ảnh thông qua việc phân mảnh và cấu trúc hình thái đối tượng, do đó kết quả có độ chính xác tốt hơn kết quả phân loại dựa trên điểm ảnh

Điện Biên là tỉnh miền núi phía Tây Bắc có tiềm năng rừng và đất rừng rất lớn Với đặc thù địa hình hiểm trở, là vùng núi đá tai mèo, chia cắt sâu, nhiều thung lũng, khe, độ dốc lớn, kinh tế còn nhiều khó khăn, diện tích đất lâm nghiệp còn nhiều nhưng rừng có trữ lượng về giá trị kinh tế không cao, nên việc ứng dụng công nghệ viễn thám vào quản lý tài nguyên rừng là rất cần thiết và hiệu quả Góp phần phục hồi và phát triển vốn rừng, đem lại ổn định và nâng cao mức sống cho đồng bào các dân tộc trong tỉnh

Chính vì vậy, việc lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu biến động

lớp phủ rừng tỉnh Điện Biên với sự hỗ trợ của phương pháp phân loại hướng đối tượng và GIS” được đặt ra

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Đánh giá mức độ và nguyên nhân biến động lớp phủ rừng tỉnh Điện Biên giai đoạn 2002 – 2014 để từ đó đề xuất giải pháp khai thác, sử dụng và cải tạo lớp phủ rừng hợp lý

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Ứng dụng phương pháp phân loại đinh hướng đối tượng phân loại ảnh vệ tinh thành lập bản đồ lớp phủ rừng

- Ứng dụng GIS để thành lập bản đồ và đánh giá biến động lớp phủ rừng

- Xác định các nguyên nhân gây ra biến động lớp phủ rừng và đề xuất các giải pháp quản lý, bảo vệ và phát triển rừng

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu biến động lớp phủ rừng tỉnh Điện Biên giai đoạn 2002-2014

3

5 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn gồm được cấu trúc thành 3 chương chính không kể phần mở đầu

và kết luận Cấu trúc của luận văn gồm:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu biến động rừng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Điện Biên

Chương 3: Ứng dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng và GIS đánh giá biến động lớp phủ rừng

4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG RỪNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

1.1 1 Một số khái niệm về rừng

Năm 1930, Morozov đưa ra khái niệm: Rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khi quyển Rừng chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất và là một bộ phận của cảnh quan địa lý [12]

Năm 1952, M.E.Tcachenco phát biểu: Rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể các cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật

và vi sinh vật Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hưởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài [12]

Luật bảo vệ phát triển rừng năm 2004 quy định: Rừng là một hệ sinh thái bao gồm quần thể thực vật rừng, động vật rừng, vi sinh vật rừng, đất rừng và các yếu tố môi trường khác, trong đó cây gỗ, tre nứa hoặc hệ thực vật đặc trưng là thành phần chính có độ che phủ của tán rừng từ 0,1 trở lên Rừng gồm rừng trồng

và rừng tự nhiên trên đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng

Thông tư số 34/2009/TT-PTNT chỉ ra một đối tượng được xác định là rừng nếu đạt được cả 3 tiêu chí sau:

1) Là một hệ sinh thái, trong đó thành phần chính là các loài cây lâu năm thân gỗ, cau dừa có chiều cao vút ngọn từ 5,0 mét trở lên (trừ rừng mới trồng và một số loài cây rừng ngập mặn ven biển), tre nứa,…có khả năng cung cấp gỗ, lâm sản ngoài gỗ và các giá trị trực tiếp và gián tiếp khác như bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường và cảnh quan

Rừng mới trồng các loài cây thân gỗ và rừng mới tái sinh sau khai thác rừng trồng có chiều cao trung bình trên 1,5 m đối với loài cây sinh trưởng chậm, trên 3,0 m đối với loài cây sinh trưởng nhanh và mật độ từ 1.000 cây/ha trở lên được coi là rừng

có chiều rộng tối thiểu 20 mét và có từ 3 hàng cây trở lên

Cây rừng trên các diện tích tập trung dưới 0,5 ha hoặc dải rừng hẹp dưới 20 mét được gọi là cây phân tán

1.1.2 Phân loại rừng

1.1.2.1 Phân loại trạng thái rừng theo hiện trạng

Theo quan điểm phân loại của Loeschau [12] rừng Việt Nam đã được phân loại theo hiện trạng gồm 4 loại rừng:

- Loại I: Đất trống đồi núi trọc, chưa có rừng hoặc đã mất rừng do khai thác quá mức, cháy rừng hoặc các nguyên nhân khác Trên đất này chỉ có thảm

cỏ, cây bụi, cây gỗ tái sinh từ hạt hoặc chồi có chiều cao bằng chiều cao thảm cỏ hoạc chiều cao thảm cây bụi

- Loại II: Rừng phục hồi, cây tiên phong có đường kính nhỏ Là rừng non, rừng sào phục hồi tự nhiên sau khi mất rừng do cháy hoặc do làm nương rẫy, trữ lượng rừng chưa đáng kể

- Loại III: Rừng tự nhiên đã bị tác động ở các mức độ khác nhau, chúng đang trong giai đoạn phân hóa (hoặc đang phục hồi hoặc đang thoái hóa)

- Loại IV: Rừng nguyên sinh và rừng thứ sinh giàu phục hồi hoàn toàn

1.1.2.2 Phân loại rừng theo nhân tố sinh thái phát sinh

Căn cứ vào quan điểm sinh thái phát sinh quần thể thực vật để phân loại, Thái Văn Trừng [13] đã phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu rừng như sau:

- Các kiều rừng kín vùng thấp gồm: 1) Kiểu rừng kín thường xanh mưa

ẩm nhiệt đới, 2) Kiểu rừng kín nửa rụng lá, ẩm nhiệt đới, 3) Kiểu rừng kín rụng

lá, hơi ẩm nhiệt đới 4) Kiểu rừng kín lá cứng hơi khô nhiệt đới

6

- Các kiểu rừng thưa: 5) Kiểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới, 6) Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô nhiệt đới, 7) Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô á nhiệt đới núi thấp

- Các kiểu trảng, chuông: 8) Kiểu trảng cây to, cây bụi, cây cỏ cao khô nhiệt đới, 9) Kiểu truông bụi gai hạn nhiệt đới

- Các kiểu rừng kín vùng cao: 10) Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp, 11) Kiểu rừng kín hỗn hợp cây lá rộng, lá kim ẩm á nhiệt đới núi thấp, 12) Kiểu rừng kín cây lá kim ôn đới ẩm núi vừa

- Các kiểu quần hệ khô lạnh vùng cao: 13) Kiểu quần hệ khô lạnh vùng cao, 14) Kiểu quần hệ lạnh vùng cao

1.1.2.3 Phân loại rừng theo theo thông tư số 34/2009/TT-PTNT

1) Phân loại rừng theo mục đích sử dụng

- Rừng phòng hộ: là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo

vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hoá, hạn chế thiên tai, điều hoà khí hậu và bảo vệ môi trường

- Rừng đặc dụng: là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo tồn thiên nhiên, mẫu chuẩn hệ sinh thái của quốc gia, nguồn gen sinh vật rừng; nghiên cứu khoa học; bảo vệ di tích lịch sử, văn hoá, danh lam thắng cảnh; phục vụ nghỉ ngơi, du lịch, kết hợp phòng hộ bảo vệ môi trường

- Rừng sản xuất: là rừng được sử dụng chủ yếu để sản xuất, kinh doanh gỗ, các lâm sản ngoài gỗ và kết hợp phòng hộ, bảo vệ môi trường

2) Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành

* Rừng tự nhiên: là rừng có sẵn trong tự nhiên hoặc phục hồi bằng tái sinh

tự nhiên

+ Rừng nguyên sinh: là rừng chưa hoặc ít bị tác động bởi con người, thiên

tai; Cấu trúc của rừng còn tương đối ổn định

+ Rừng thứ sinh: là rừng đã bị tác động bởi con người hoặc thiên tai tới mức làm cấu trúc rừng bị thay đổi

7

+ Rừng phục hồi: là rừng được hình thành bằng tái sinh tự nhiên trên đất

đã mất rừng do nương rẫy, cháy rừng hoặc khai thác kiệt;

+ Rừng sau khai thác: là rừng đã qua khai thác gỗ hoặc các loại lâm sản khác

* Rừng trồng: là rừng được hình thành do con người trồng, bao gồm:

- Rừng trồng mới trên đất chưa có rừng;

- Rừng trồng lại sau khi khai thác rừng trồng đã có;

- Rừng tái sinh tự nhiên từ rừng trồng đã khai thác

Theo thời gian sinh trưởng, rừng trồng được phân theo cấp tuổi, tùy từng loại cây trồng, khoảng thời gian quy định cho mỗi cấp tuổi khác nhau

3) Phân loại rừng theo điều kiện lập địa

- Rừng núi đất: là rừng phát triển trên các đồi, núi đất

- Rừng núi đá: là rừng phát triển trên núi đá, hoặc trên những diện tích đá lộ đầu không có hoặc có rất ít đất trên bề mặt

- Rừng ngập nước: là rừng phát triển trên các diện tích thường xuyên ngập nước hoặc định kỳ ngập nước

- Rừng trên đất cát: là rừng trên các cồn cát, bãi cát

4) Phân loại rừng theo loài cây

* Rừng gỗ: là rừng bao gồm chủ yếu các loài cây thân gỗ

- Rừng cây lá rộng: là rừng có cây lá rộng chiếm trên 75% số cây

- Rừng cây lá kim: là rừng có cây lá kim chiếm trên 75% số cây

- Rừng hỗn giao cây lá rộng và cây lá kim: là rừng có tỷ lệ hỗn giao theo số cây của mỗi loại từ 25% đến 75%

* Rừng tre nứa: là rừng chủ yếu gồm các loài cây thuộc họ tre nứa như: tre, mai, diễn, nứa, luồng, vầu, lô ô, le, mạy san, hóp, lùng, bương, giang, v.v…

* Rừng cau dừa: là rừng có thành phần chính là các loại cau dừa

* Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa

5) Phân loại rừng theo trữ lượng

* Đối với rừng gỗ

- Rừng rất giàu: trữ lượng cây đứng trên 300 m3/ha;

- Rừng giàu: trữ lượng cây đứng từ 201- 300 m3/ha;

8

- Rừng trung bình: trữ lượng cây đứng từ 101 - 200 m3/ha;

- Rừng nghèo: trữ lượng cây đứng từ 10 đến 100 m3/ha;

- Rừng chưa có trữ lượng: rừng gỗ đường kính bình quân < 8 cm, trữ lượng cây đứng dưới 10 m3/ha

* Đối với rừng tre nứa: Rừng được phân theo loài cây, cấp đường kính và cấp mật độ

- Đất trống không có cây gỗ tái sinh: là đất chưa có rừng quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp gồm đất trống trọc, đất có cây bụi, trảng cỏ, lau lách, chuối rừng, chít, chè vè v.v…

- Núi đá không cây: là núi đá trọc hoặc núi đá có cây nhưng chưa đạt tiêu chuẩn thành rừng

1.1.3 Biến động lớp phủ rừng

1.1.3.1 Biến động rừng

Biến động được hiểu là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái (diện tích, hình thái) này sang trạng thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như xã hội

Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại những thời điểm khác nhau Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động là rất quan trọng Hiện nay có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động, nhưng hầu hết các kết quả nghiên cứu biến động đều được thể hiện trên bản đồ biến động và các bảng tổng hợp kết quả Các phương pháp nghiên cứu khác nhau sẽ cho các bản đồ khác nhau

9

Phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ rừng trước đây thường dựa

vào số liệu thống kê từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: từ các số liệu thống

kê hàng năm, số liệu kiểm kê, hay từ các cuộc điều tra thực địa; phương pháp này

thường tốn nhiều thời gian, kinh phí và không thể hiện được sự thay đổi từ trạng

thái này sang trạng thái khác và vị trí không gian của sự thay đổi đó Phương

pháp sử dụng tư liệu viễn thám và GIS đã khắc phục được những nhược điểm đó

1.1.3.2 Phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ rừng

1) Phương pháp so sánh sau phân loại

Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm

khác nhau ta thành lập được bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng tại hai thời điểm đó

Sau đó chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động Phương

pháp này được sử dụng rộng rãi nhất, đơn giản, dễ hiểu và dễ thực hiện

Hình 1.1 Phương pháp so sánh sau phân loại

Ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi diện tích rừng giữa các

thời kỳ và chúng ta cũng có thể sử dụng bản đồ hiện trạng rừng đã được thành

lập trước đó

Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại độc lập các ảnh viễn

thám nên độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của từng phép phân loại

10

2) Phương pháp phân loại trực tiếp bằng ảnh đa thời gian

Bản chất của phương pháp là chồng xếp hai ảnh của hai thời kỳ với nhau tạo thành ảnh biến động Sau đó tiến hành phân loại trên ảnh biến động và tạo bản đồ biến động

Hình 1.2 Phương pháp phân loại trực tiếp bằng ảnh đa thời gian

Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phân loại một lần nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là rất phức tạp khi lấy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến động

và không biến động Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay đổi theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không dễ được loại trừ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp Thêm vào đó bản đồ biến động lớp phủ rừng được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho ta biết được biến động như thế nào

3) Phương pháp số học

Bản chất của phương pháp là sử dụng tỷ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau trên cùng một kênh của các thời điểm chụp ảnh để xác định mức độ biến động giữa hai thời điểm

Trước tiên ảnh được nắn về cùng một hệ tọa độ Sau đó dùng các biến đổi

số học để phát hiện điểm ảnh thay đổi tạo ra mạng nhị phân (ảnh biến đổi) Phép trừ và phép chia số học được sử dụng trong trường hợp này

Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phép trừ số học thì khi đó giá trị độ xám của các điểm trên ảnh thay đổi là một dãy số dương và âm Các kết quả âm và dương biểu thị mức độ biến đổi của các vùng, giá trị 0 biểu thị sự không biến

11

động Với giá trị độ xám từ 0 đến 255 thì giá trị điểm ảnh thay đổi từ -255 đến +255 Thông thường để tránh kết quả mang giá trị âm người ta cộng thêm một hằng số không đổi

Công thức toán học để biểu diễn:

Dijk = BVijk(1) – BVijk(2) + c (1.1) Trong đó:

Dijk: giá trị độ xám của điểm ảnh thay đổi

BVijk(1): giá trị độ xám của ảnh thời điểm 1

BVijk(2):giá trị độ xám của ảnh ở thời điểm 2 c: là hằng số (c=127)

i: chỉ số dòng, j: chỉ số cột k: kênh ảnh

Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị độ xám theo luật phân

bố chuẩn Gauss Vị trí nào có điểm ảnh không thay đổi, độ xám biểu diễn xung quanh giá trị trung bình, vị trí có điểm ảnh thay đổi được biểu diễn ở phần biên của đường phân bố

Tương tự như trên, nếu ảnh thay đổi được tạo ra từ phép chia số học thì giá trị của các điểm ảnh trên ảnh là một tỷ số chứng tỏ ở đó có sự thay đổi, nếu bằng 1 thì không có sự thay đổi

Ưu điểm của phương pháp này là giảm được sai số xác định biến động do

bỏ sót hoặc nhầm lẫn và cung cấp cụ thể thông tin về sự biến động từ loại gì sang loại gì

Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là rất phức tạp, kết quả cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng của mạng nhị phân được sử dụng để phân tích

4) Phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có

Trong một số trường hợp mà khu vực nghiên cứu đã có bản đồ hiện trạng được thành lập hoặc đã có bản đồ được số hóa thì thay vì sử dụng ảnh viễn thám

12

ở thời điểm thứ nhất thì sử dụng các nguồn dữ liệu đã sẵn có Tiến hành phân loại ảnh ở thời điểm thứ hai, sau đó tiến hành so sánh các điểm ảnh tương tự như phương pháp so sánh sau phân loại để tìm ra biến động và thông tin biến động

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng được nguồn dữ liệu đã biết, giảm được nguồn sai số do bỏ sót hay tổng quát và biết được thông tin chi tiết về

sự biến động Hơn nữa chỉ cần phân loại độc lập ảnh ở thời điểm thứ hai

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là dữ liệu số hóa có thể không đủ độ chính xác hoặc dữ liệu bản đồ không tương thích với hệ thống phân loại

5) Phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh

Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất định sau đó ghi từng ảnh ở các thời điểm lên một băng từ đặc biệt của hệ thống xử lý ảnh số Khi đó màu sắc của dữ liệu ảnh chồng xếp sẽ cho thấy sự biến động hay không biến động theo nguyên lý tổ hợp màu

Ưu điểm của phương pháp này có thể xác định được biến động của hai thậm chí ba thời điểm cùng một lần xử lý ảnh

13

6) Phương pháp kết hợp

Thực chất việc thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp này là vector hóa những vùng biến động từ tư liệu ảnh có độ phân giải cao như ảnh SPOT Pan hoặc ảnh hàng không

Nếu dữ liệu ảnh tại một thời điểm có độ phân giải thấp hơn ta tiến hành phân loại ảnh đó theo phương pháp phân loại không kiểm định Từ ảnh phân loại không kiểm định tạo ra được bản đồ hiện trạng tại thời điểm đó Tiếp theo chồng xếp bản đồ lên trên ảnh có độ phân giải cao để phát hiện biến động Sau đó tiến hành vector hóa những vùng biến động Việc khoanh vẽ những vùng xảy ra biến động trên ảnh được thực hiện dễ dàng nhờ phương pháp giải đoán bằng mắt dựa vào các chuẩn đoán đọc như chuẩn hình dạng, chuẩn cấu trúc, chuẩn kích thước,… Chính vì vậy, phương pháp này rất thông dụng khi người xử lý sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt ảnh hàng không của cả hai thời điểm

Quá trình xử lý được thực hiện dễ dàng hơn nếu thỏa mãn hai yếu tố:

- Nếu hai ảnh được hiển thị trên màn hình cùng lúc, bên cạnh nhau

- Các tính chất hình học của ảnh là như nhau, được định hướng như nhau thì khi vẽ một đối tượng trên một ảnh thì trên ảnh kia đối tượng đó có cùng kích thước, hình dạng

Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao và cung cấp đầy đủ thông tin về biến động tuy nhiên phương pháp này chỉ thực hiện trên ảnh có độ phân giải cao

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG 1.2.1 Trên thế giới

Tài nguyên rừng trên thế giới ngày càng bị suy giảm về diện tích và chất lượng Việc xác định diện tích, tỷ lệ rừng bị suy thoái và bị mất là rất khó, vì nó phụ thuộc rất nhiều vào quan niệm và các phương pháp thống kê rừng khác nhau

Để làm tốt công việc này, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động rừng cũng như sử dụng đất là một trong những nhiệm vụ quan trọng và luôn được chú trọng hàng đầu về khía cạnh kinh tế và kỹ thuật Những tiến bộ của khoa học kỹ

14

thuật trong lĩnh vực vũ trụ và tin học đã tạo nền tảng vững chắc cho phương pháp Viễn thám và GIS ra đời Phương pháp này, bằng những ưu thế của mình đã trở thành công cụ đắc lực trong điều tra, giám sát, theo dõi biến động tài nguyên thiên nhiên nói chung và tài nguyên rừng nói riêng

Quản lý tài nguyên rừng từ dữ liệu ảnh viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý đã phát triển nhanh chóng và thu được nhiều thành tựu trong vòng vài thập

kỷ qua Việc sử dụng dữ liệu chiết tách từ ảnh viễn thám kết hợp với GIS để đánh giá hiện trạng rừng và phân tích biến động che phủ qua các giai đoạn được xem

là giải pháp hữu hiệu nhất, gắn kết chặt chẽ với nhau

Liên quan đến lĩnh vực này, một số nghiên cứu trên thế giới ứng dụng các nguyên lý để phân loại, đánh giá biến động hiện trạng của lớp phủ thực vật và thu được các kết quả đáng tin cậy, điển hình như các công trình sau :

M.C Hansen và cộng sự (2013), đã sử dụng điện toán đám mây và 654.000 ảnh Landsat độ phân giải 30m để thành lập bản đồ biến động rừng từ năm 2000 đến năm 2012 Kết quả, trong giai đoạn 2000 - 2012 trái đất đã mất đi 2,3 triệu km2 rừng, và cũng trong giai đoạn này trên toàn cầu đã có thêm 0,8 triệu

km2 rừng mới Nghiên cứu cũng chỉ ra Brazil là nước có nỗ lực lớn nhất trong việc ngăn chặn nạn phá rừng, với việc giảm một nửa lượng mất rừng hàng năm trong giai đoạn 2003-2004 và 2010-2011 Indonesia là nước có sự gia tăng diện tích mất rừng lớn nhất, với diện tích rừng mất đi hàng năm tăng gấp đôi lên tới khoảng 20.000 km2 trong giai đoạn 2011-2012 Tại Hoa Kỳ, “tỷ lệ xáo trộn” của rừng khu vực Đông Nam cao hơn gấp 4 lần so với tỷ lệ này ở khu vực rừng nhiệt đới Nam Mỹ, khoảng hơn 31% lớp phủ rừng bị mất đi hoặc phục hồi lại Paraguay, Malaysia và Campuchia là những quốc gia có tỷ lệ mất rừng cao nhất Nhìn chung, diện tích rừng nhiệt đới bị mất đi tăng khoảng 2.100 km2 mỗi năm Bản đồ này sẽ được cập nhật hàng năm và có thể được sử dụng để đánh giá sự hiệu quả của các chương trình quản lý rừng Bản đồ biến động rừng cũng giúp các nhóm môi trường theo dõi tác động của mất rừng đến nguy cơ suy giảm đa dạng sinh học, dự trữ carbon và biến đổi khí hậu [22]

15

Tại Ấn Độ: Wakeel và cộng sự (2005), đã sử dụng phương pháp phân tích các

số liệu thu thập từ ảnh vệ tinh Landsat TM và ảnh LISS-III Standart False coulour compoistes với tỷ lệ 1:50.000 thông qua hệ thông tin địa lý (GIS) để đánh giá biến động của lớp phủ thực vật tiểu vùng phòng hộ Kuchgad thuộc dãy núi Himalaya, Ấn Độ trong thời kỳ 1967-1997, kết quả phân loại được diện tích

và biến động hiện trạng của các kiểu hiện trạng: rừng, đất lâm nghiệp, đất trống đồi trọc với độ chính xác trên 97% Tuy nhiên vẫn còn hạn chế là các kiểu che phủ thực vật được phân loại chưa chi tiết, giá trị thực tiễn không cao [29]

Devendra Kumar (2011), trong nghiên cứu này việc ước tính sự thay đổi

về độ che phủ rừng dựa trên dữ liệu vệ tinh có thể giúp các nhà nghiên cứu thấy

rõ được khả năng tích lũy carbon, biến đổi khí hậu, mối đe dọa đến đa dạng sinh học và mức độ biến động rừng thông qua dữ liệu vệ tinh Bản đồ lớp phủ rừng và

sự thay đổi lớp phủ rừng của các vùng được xây dựng dựa trên ba nguồn dữ liệu:

dữ liệu từ thu thập ý kiến chuyên gia, dữ liệu từ chiết tách thông tin ảnh viễn thám và dữ liệu thống kê quốc qia [21]

Tại Guinea-Bissau: Vasconcelos MJB và cộng sự (2002), khi nghiên cứu

về biến đổi của độ che phủ thực vật tại vùng Cacheu và Orango (Guinea-Bissau) giai đoạn 1956-1998 đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM kết hợp với GIS, các số liệu thu thập từ mặt đất, phương pháp phân loại các kiểu hiện trạng được sử dụng

là phương pháp phân loại có kiểm định (Supervised classification Method), kết quả đã phân loại được 5 loại hiện trạng cơ bản cho vùng Orango và 7 kiểu hiện trạng cơ bản cho vùng Cacheu với độ chính xác của phương pháp phân loại từ 33

- 100% Tuy nhiên trong nghiên cứu này, các nhà khoa học vẫn chưa xây dựng được một hệ thống phân loại chung dùng cho các số liệu thu thập được từ ảnh vệ tinh [28]

Tại Trung Quốc: Trong các nghiên cứu ở Trung Quốc, trở ngại lớn nhất

là sự gắn kết các thông tin của viễn thám vào hệ thông tin địa lý GIS theo một

mô hình toán học thống nhất, từ đó mang lại sự logic và độ chính xác cao Theo hướng này, tác giả Weng Quihao (2002) đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM, kết hợp với GIS theo mô hình chuỗi Markov để phân tích những biến động của hiện

16

trạng sử dụng đất lưu vực sông Zhujiang, Trung quốc giai đoạn 1989 - 1997 Kết quả đã chứng minh được sự không ổn định về hiện trạng trong khu vực theo thời gian với trị số biến đổi từ 12- 82%, đặc biệt là diện tích đất ở và trang trại nông nghiệp tăng từ 47 - 88% nhưng đất trồng trọt lại giảm nghiêm trọng từ 48-37% so với tổng cơ cấu đất đai toàn khu vực Trị số KAPPA đã được tính toán là 0,83; 0,86; 0,89 lần lượt cho các năm 1997, 1994, 1989 những giá trị này đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác trong phân loại theo tiêu chuẩn đánh giá của Tổ chức địa lý Mỹ (USGS) [30]

Tại Thái Lan: trong hai thập kỷ vừa qua, nền kinh tế đã có những sự tăng trưởng vượt bậc Tuy nhiên, cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của nền kinh tế, các nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng bị suy giảm cả về chất lượng và số lượng Đặc biệt là tài nguyên rừng, tổng diện tích rừng hàng năm liên tục suy giảm, nhiều diện tích đất rừng đã được chuyển đổi sang đất nông nghiệp Charlie Navanugraha (1996), đã tiến hành nghiên cứu sự thay đổi tại ba tiểu lưu vực của

hệ thống sông Chiangmai với tổng diện tích 6.692km2, tại điểm nghiên cứu này các nhà khoa học đã sử dụng các ảnh viễn thám LandSat ở các thời kỳ từ năm

1985 đến năm 1990 và từ năm 1990 đến năm 1995 với mục tiêu tìm hiểu và đánh giá sự thay đổi sử dụng đất trong các diện tích rừng nhiệt đới cũng như sẽ dự báo

xu hướng thay đổi của sử dụng đất trong tương lai Các tác giả đã chỉ ra rằng trong quá trình nghiên cứu sự thay đổi cần thiết phải lưu ý tới các nhân tố kinh tế

xã hội và kết quả cho thấy những khu vực có sự tập chung dân số cao thường các diện tích rừng tại khu vực đó bị suy giảm (Dân số tăng tỷ lệ thuận với diện tích rừng bị mất đi) [20]

Tại Indonesia: Trong một nghiên cứu tại vùng Yogyakarta, các nhà khoa học đã đánh giá, phân tích sự thay đổi sử dụng đất và thảm thực vật bằng Viễn thám và GIS Trong nghiêncứu này người ta đã sử dụng ảnh viễn thám LandSat tại hai thời kỳ 1972 và 1984, kết hợp với bản đồ hiện trạng SDĐ năm 1990 phân tích các dữ liệu đã cho thấy các kiểu thay đổi sử dụng đất của từng vùng đặc biệt

có sự thay đổi về đất thổ cư (tăng) và đất nông nghiệp (giảm) Kết quả nghiên cứu cho thấy nguyên nhân của sự thay đổi này phụ thuộc vào nhiều vấn đề tăng dân số và sự mở rộng của các tuyến giao thông, từ đó các nhà khoa học đã

đã được tái sinh trong giai đoạn này Kết quả nghiên cứu này tạo ra một bộ cơ sở

dữ liệu mang tính chính xác cao cho việc quản lý bảo vệ tài nguyên thiên nhiên

và phục vụ cho công tác quản lý của các nhà hoạch định chính sách cũng như các nghiên cứu khoa học khác [27]

Khi nghiên cứu để lập bản đồ hiện trạng và đánh giá biến động hiện trạng khu vực phòng hộ Lockyer - Queensland, Australia, các tác giả Armado và cộng

sự (2002) đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat MSS, Landsat TM, GIS với chương trình FRAGSTATS đã được sử dụng để phân cấp vùng phòng hộ, ranh giới đầm lầy trong khu vực, tương quan giữa sự suy giảm thực vật và giao đất cho các hộ gia đình trong khu vực được tìm hiểu và đánh giá bằng tiêu chuẩn 2của Pearson và tiêu chuẩn thống kê Crammer_V Kết quả cho thấy 16.139 ha rừng nguyên sinh (tương đương với 36% diện tích vùng phòng hộ) đã bị chặt hạ để chuyển thành đồng cỏ chăn nuôi gia súc và xây dựng khu dân cư trong giai đoạn

1973 – 1997 [27]

Tại Costa Rica: Một nghiên cứu được tiến hành bởi các nhà khoa học tại trường đại học Alberta (Canada) với mục đích là tìm hiểu sự thay đổi lớp phủ ở San Jasé, Costa Rica Trong nghiên cứu này các nhà khoa học đã sử dụng ảnh LandSat TM và khoảng thời gian theo dõi biến động là 7 năm (tháng 12 năm

1991 và tháng 1 năm 1997) Kết quả của cuộc nghiên cứu đã tập trung ở những vấn đề: sự thay đổi thực vật khác nhau giữa các khu vực phân tán không tập trung và khu vực tập trung; sự biến đổi của độ ẩm bề mặt; sự đô thị hoá tại những

18

khu đồi thấp, các nơi liền kề khu dân cư và đặc biệt là tại các khu vực đồng cỏ, chính điều này đã ảnh hưởng nhiều tới thảm thực vật ở những vùng này; sự chặt phá rừng để làm nương rẫy với cây trồng chủ yếu là cây chuối [25]

Tại một số nước ở Châu Phi như: Ethiopia, Kenya, Nigeria,… Viễn thám

và GIS đã được ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu theo dõi và giám sát sự thay đổi sử dụng đất Tại Ethiopia các nhà khoa học đã sử dụng Viễn thám và GIS kết hợp điều tra ngoại nghiệp đã tiến hành đánh giá sự thay đổi sử dụng đất

từ năm 1957 đến 1995 Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc suy giảm mạnh diện tích rừng và được thay thế vào đó là đất nông nghiệp, sự thay đổi này đã dẫn đến hàng loạt thay đổi về sinh thái tự nhiên như: nguồn nước ngầm giảm mạnh, một số vùng đất thấp có sự sạt lở và thoái hoá,…Qua nghiên cứu này các tác giả cũng khuyến cáo Chính phủ cần phải có một chính sách đất đai phù hợp để tránh

có những biến động lớn về môi trường và sinh thái [25]

1.2.2 Ở Việt Nam

Trong hai thập kỷ qua, công nghệ Viễn thám và GIS đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực nghiên cứu của Việt Nam, đã mang lại những kết quả tích cực trong quản lý tài nguyên thiên nhiên Trong công tác quản lý tài nguyên rừng, Viễn thám và GIS đã được ứng dụng để thành lập các loại bản đồ hiện trạng rừng, phân vùng trọng điểm cháy rừng, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng … Có thể liệt kê một số ứng dụng viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên rừng như

sau:

Chương trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc, qua các giai đoạn 1991-1995; 1996-2000; 2001-2005, 2006-2010 Phương pháp để thực hiện là: điều tra thực địa (đo đạc và thiết kế hệ thống ô sơ cấp và ô định vị), kế thừa tài liệu, phương pháp viễn thám và GIS Chương trình đã sử dụng ảnh máy bay, ảnh landsat ETM, ảnh SPOT để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng, trên cơ sở kết quả hiện trạng từ giải đoán ảnh viễn thám, so sánh đối chiếu với bản đồ hiện trạng trước đây để xác định diễn biến diện tích rừng và đất lâm nghiệp Kết quả bước đầu xây dựng được cơ sở dữ liệu về tài nguyên rừng trên

cơ sở giải đoán ảnh vệ tinh và kết hợp với số liệu thống kê của ngành lâm nghiệp,

Tổ chức Hỗ trợ kỹ thuật Lâm nghiệp Nhật Bản (JAFTA, 1998), đã thực hiện Dự án phát triển công nghệ thông tin cho quản lý rừng nhiệt đới tại Myanmar và Việt Nam, trong dự án này, các nhà khoa học đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM, bản đồ phân loại hiện trạng và bản đồ thảm thực vật tỷ lệ 1/250.000 cùng với các phương pháp xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh và điều tra mặt đất

để phân loại và phân tích các kiểu hiện trạng sử dụng đất, phân bố của các loại hình rừng, biến động hiện trạng do thiên tai tại khu vực miền Trung và Nam Việt Nam với tổng diện tích nghiên cứu là 1,28 triệu ha Kết quả đã phân loại được 4 kiểu hiện trạng sử dụng đất chính và bảng hệ thống phân loại cụ thể cho

25 tỉnh khu vực nghiên cứu, tuy nhiên không chỉ ra được cụ thể biến động về diện tích của từng loại và sai số của các phương pháp đo đếm[1]

Nguyễn Trường Sơn (2009), đã kết hợp GIS và viễn thám trong giám sát hiện trạng rừng tại huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang Tác giả sử dụng ảnh viễn thám Landsat 7 năm 1999 và ảnh Spot 5 năm 2003, ứng dụng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán ML (Maximum likelihood) kết hợp với kết quả giải đoán theo phương pháp phân loại ảnh theo chỉ số thực vật NDVI, bản đồ hiện trạng rừng được đưa vào ArcGIS để đánh giá biến động về diện tích Kết quả cho thấy diện tích rừng tự nhiên giảm 5,36%, diện tích rừng trồng tăng 5,36% [9]

Đặng Quốc Hưng, Hồ Đắc Thái Hoàng (2009), nghiên cứu sự thay đổi lớp thảm thực vật rừng tại Vườn Quốc gia Bạch Mã, tỉnh Thừa Thiên Huế bằng công nghệ Viễn thám và GIS đã sử dụng ảnh Landsat các năm 1989, 2001, 2004, 2007

Lê Xuân Cảnh và nnk (2010), đã ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS để thành lập bản đồ thảm thực vật và đánh giá biến động lớp phủ thực vật ở các xã Tà Bhinh, Chà Vàl và La De, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam từ tư liệu ảnh máy bay và ảnh vệ tinh CORONA Kết quả, thành lập bản đồ lớp phủ với 6 đơn vị phân loại và thấy rằng thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu có sự biến động theo cấu trúc và thời gian Rừng nhiệt đới và khu dân cư có mức độ biến động lớn trong giai đoạn 1975-2008 Động vật sống trong các kiểu thảm thực vật đều biến đổi theo chiều hướng giảm dần về thành phần loài, số lượng cá thể, mật độ Thực vật biến đổi từ các quần xã có dạng sống là thân gỗ với rừng thường xanh lá rộng ẩm á nhiệt đới sang rừng nhiệt đới thường xanh thứ sinh và đất trống hoặc cỏ Nghiên cứu cũng cho thấy, trảng cỏ và cây bụi hình thành từ những vùng có chất độc hóa học của Mỹ trong chiến tranh không có quá trình diễn thế như các loại trảng cỏ, cây bụi ở khu vực không bị dải chất độc [7]

Nguyễn Đình Dương (1997), đã kết hợp với sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Kiên Giang để nghiên cứu lớp phủ bề mặt Kiên Giang giai đoạn 1979-1992 bằng kỹ thuật Viễn thám và GIS Kết quả đã cho thấy nhiều biến động không những về diện tích và phân bố đất thổ cư, đất lúa và cả rừng tràm U

21

Minh Thượng – khu vực đang được chính quyền địa phương tập chung nhiều nỗ lực trong việc bảo vệ và phát triển Các biến động 2 thời kỳ cho thấy nhiều diện tích rừng tràm giàu (1979) đã được chuyển thành rừng tràm trung bình, đất lúa, đất thổ cư Dựa trên những biến động xác định từ tư liệu Viễn thám và GIS, tác giả đã đánh giá những mặt tích cực cũng như tiêu cực của quá trình phát triển và kiến nghị với UBND tỉnh Kiên Giang một số biện pháp nhằm đảm bảo sự phát triển kinh tế trong sự bền vững của môi trường

Qua một số nghiên cứu trên ta thấy, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động rừng đã được nhà nước quan tâm và ứng dụng tương đối rộng rãi trong công tác điều tra, quản lý, theo dõi biến động rừng Chính điều này đã góp phần không nhỏ cho việc bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên rừng

1.3 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI

HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

1.3.1 Trên thế giới

Phương pháp phân loại dựa trên đối tượng được bắt đầu ứng dụng trên các ảnh viễn thám từ đầu năm 2000 cùng với sự phát triển của phần mềm eCognition, phần mềm được cung cấp và phát triển bởi công ty Definiens AG –CHLB Đức Đây cũng là thời gian xuất hiện của các ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao như IKONOS hay QuickBird Sự trùng hợp không phải ngẫu nhiên mà bởi chính sự xuất hiện của các ảnh có độ phân giải cao đã làm bộc lộ rõ hơn những hạn chế của các phương pháp dựa trên pixel truyền thống, tức các phương pháp phân loại riêng rẽ từng điểm ảnh dựa thuần túy vào giá trị của vectơ chứa các giá trị độ xám của nó trên các kênh phổ khác nhau Lý do ở đây là với sự gia tăng về độ phân giải không gian của ảnh thì các đối tượng sẽ được thể hiện trên ảnh với mức

độ chi tiết cao hơn kéo theo sự dao động lớn hơn về giá trị độ xám của các điểm ảnh biểu diễn cùng một đối tượng làm cho việc phân loại riêng rẽ từng điểm ảnh thuần túy rõ ràng không còn phù hợp Đây chính là động lực thúc đẩy sự phát triển của phương pháp phân loại dựa trên đối tượng mà về bản chất gồm hai công đoạn: tự động nhận biết khoanh vẽ riêng từng đối tượng trên ảnh và phân loại

22

từng đối tượng đã nhận biết ở trên về những lớp nhất định Điểm đáng nói ở đây

là quá trình phân loại được thực hiện không chỉ dựa vào đặc tính phổ chung của tất cả các điểm ảnh thuộc mỗi đối tượng mà còn có thể sử dụng kết hợp với các chỉ tiêu mô tả hình thái cũng như cấu trúc của đối tượng, cho phép khắc phục được những hạn chế của các phương pháp phân loại dựa trên pixel đã nói ở trên

Yang Jiang và Yan Li, (2013), đã ứng dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng để thành lập bản đồ lớp phủ rừng khu vực Hàng Châu năm

2000, 2005, 2010 từ ảnh Landsat TM/ETM+ với mục đích nghiên cứu, phân tích

sự phân bố và biến động rừng ở Hàng Châu Nghiên cứu này đã thống kê và phân tích động thái của rừng từ đó cung cấp cơ sở ra quyết định cho việc bảo vệ rừng của chính quyền địa phương [31]

Andrea S Laliberte và cộng sự (2004), đã ứng dụng phương pháp phân loại hướng đối tượng thành lập bản đồ xâm lấn của cây bụi ở phía Nam New Mexico từ năm 1937 đến năm 2003 Tác giả đã phân vùng ảnh và phân loại đối tượng trên 11 ảnh hàng không chụp từ năm 1937 đến 1996 và ảnh QuickBird chụp năm 2013 để theo dõi những thay đổi thảm thực vật theo thời gian Kết quả nghiên cứu cho thấy độ che phủ của cây bụi tăng từ 0,9% năm 1937 lên 13,1% năm 2003, trong khi đó thảm cỏ giảm từ 18,5% xuống còn 1,9% Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra việc ứng dụng phân loại dựa trên đối tượng có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp phân loại dựa trên pixel để tách lớp phủ của cây bụi trên ảnh vệ tinh có độ phân giải cao [18]

1.3.2 Ở Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam đã có 2 cơ sở được trang thiết bị phần mềm eConition là phần mềm cài đặt các chức năng phân loại hướng đối tượng, đó là Trung tâm ứng dụng Viễn thám và GIS của Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Viện Công nghệ Vũ trụ thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phương pháp phân loại hướng đối tượng nhờ đó cũng đã được triển khai ứng dụng một số đề tài, đề án phân loại ảnh SPOT cho mục tiêu thành lập bản đồ rừng

23

Trong năm 2011 và 2013, dự án “Hỗ trợ chương trình đánh giá và theo dõi lâu dài tài nguyên rừng và cây phân tán toàn quốc tại Việt Nam" (Dự án NFA) đã phối hợp với Viện Điều tra Quy hoạch rừng tổ chức thành công khóa tập huấn "Ứng dụng phần mềm eCognition để xây dựng bản đồ rừng phục vụ điều tra, kiểm kê rừng" Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ phân loại hướng đối tượng được mở rộng nghiên cứu

Nguyễn Văn Thị, Trần Quang Bảo (2014), trong nghiên cứu về ứng dụng

kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng để xác định trạng thái rừng theo Thông

tư số 34 cho khu vực nghiên cứu gồm 4 xã: Sơn Kim 1, Sơn Kim 2, Sơn Tây và thị trấn Tây Sơn thuộc huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh Tư liệu sử dụng là ảnh

vệ tinh SPOT5, dựa vào khóa giải đoán xây dựng được từ kết quả điều tra thực địa, các đối tượng đã phân tách trên ảnh, xác định trạng thái rừng gồm 7 loại: (1) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh giàu, (2) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung bình, (3) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo, (4) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồi, (5) rừng hỗn giao gỗ - tre nứa tự nhiên núi đất, (6) rừng gỗ trồng núi đất và (7) đất trống núi đất [10]

Nguyễn Thị Thu Hiền, Phạm Vọng Thành, Nguyễn Khắc Thời (2014), nghiên cứu về biến động sử dụng đất, lớp phủ huyện Tiên Yên giai đoạn 2000-

2010 từ dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT thu thập ở 3 thời điểm năm 2000, 2005, 2010 Ảnh được phân loại bằng phương pháp hướng đối tượng trên cơ sở kết quả phân tích ảnh bằng phần mềm eCognition Kết quả nghiên cứu chỉ ra trong vòng 10 năm từ 2000 - 2010, diện tích đất rừng huyện Tiên Yên tăng 3.916,91ha, rừng ngập mặn tăng 1720,57ha, đất nương rẫy, cây bụi giảm 4200,16ha Nguyên nhân chính dẫn tới diện tích đất rừng tăng là do người dân đã nhận thức được lợi ích kinh tế do rừng mang lại, đồng thời được sự hỗ trợ từ các chương trình, dự án của các tổ chức trong và ngoài nước [8]

Trịnh Hoài Thu (2012), đã ứng dụng phương pháp phân loại dựa trên điểm ảnh và phương pháp phân loại định hướng đối tượng để chiết xuất thông tin lớp phủ bề mặt từ ảnh Worldview độ phân giải 2m, sau đó đánh giá độ chính xác kết

24

quả ảnh sau phân loại cuả 2 phương pháp trên Kết quả phân loại ảnh bằng 2 phương pháp trên cho thấy phương pháp định hướng đối tượng có độ chính xác cao hơn phương pháp phân loại dựa trên điểm ảnh, với độ chính xác tương ứng là 81% và 73% [14]

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.4.1 Cách tiếp cận

Biến động rừng là quá trình biến đổi, thay thế trạng thái (diện tích, hình thái) của rừng Có nhiều nguyên nhân gây ra biến động rừng Do vậy, để đánh giá hiện trạng rừng và biến động rừng cần phải có cách tiếp cận đồng bộ và đúng đắn

Tiếp cận không gian và thời gian: Tư liệu viễn thám kết hợp với các tài liệu thu thập được chứa đựng những thông tin một cách đầy đủ và chính xác nhất các yếu tố phủ trên bề mặt Trái đất theo không gian và theo thời gian Biến động lớp phủ rừng diễn ra cùng với các yếu tố tác động phát sinh chúng trên bề mặt Trái đất được chiết xuất từ ảnh viễn thám thể hiện theo cả hai hướng không gian

và thời gian Tiếp cận không gian cho phép đánh giá hiện trạng, dự báo biến động theo cấp quy mô Tiếp cận thời gian cho phép đánh giá hiện trạng, dự báo biến động theo quy luật xuất hiện, phát triển

Tiếp cận hệ thống và tổng hợp: Rừng là thể thống nhất và tổng hoà các mối quan hệ tương tác, trong đó có sự tương tác giữa con người và rừng Biến động rừng là sản phẩm tác động tương hỗ của các quá trình diễn thế rừng và hoạt động KT-XH của con người HST Rừng được hình thành và phát triển trong một

hệ thống mở, chịu sự tác động của các yếu tố thành phần Mỗi yếu tố thành phần

có tính đặc thù, mức độ tác động phát sinh biến đổi diện tích và trạng thái rừng khác nhau Trên cơ sở đánh giá biến động rừng và đối sánh với mỗi yếu tố trong

hệ thống mở đó, cho phép đánh giá mức độ biến động rừng theo các yếu tố thành phần và tiến tới tổ chức quản lý, khai thác tài nguyên rừng hợp lý

Tiếp cận lịch sử: Hiện trạng và phương pháp khai thác tài nguyên rừng là kết quả phản ánh lịch sử lựa chọn của con người để tạo nên sự tương thích với lãnh thổ và đáp ứng với nhu cầu phát triển kinh tế xã hội trong một giai đoạn

25

nhất định Mỗi một đơn vị tự nhiên có quá trình phát sinh, phát triển và thoái hoá tương ứng Nghiên cứu lịch sử và hiện trạng rừng cho phép nhận dạng sự xuất hiện và diễn biến tài nguyên rừng trong quá khứ, hiện tại và dự báo quá trình phát triển trong tương lai

Tiếp cận trực tiếp: Khảo sát, mô tả hiện trạng rừng ngoài thực địa, xác định các yếu tố gây biến động rừng là cơ sở quan trọng trong nghiên cứu về tài nguyên rừng và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng hợp lý rừng

Tiếp cận đa ngành, đa lĩnh vực: Biến động rừng tác động trực tiếp đến nhiều ngành, lĩnh vực của nền kinh tế và đời sống xã hội Do đó, để đánh giá một cách đầy đủ, chính xác hiện trạng, các yếu tố tác động phát sinh cũng như hậu quả do mất rừng gây ra đòi hỏi sự quan tâm nghiên cứu từ nhiều ngành, lĩnh vự khác như: khoa học công nghệ, kinh tế - thương mại, giao thông, thuỷ lợi, xã hội nhân văn… Các cơ sở tài liệu của các ngành, lĩnh vực nói trên cho ta một cái nhìn đầy đủ, tổng quan về vai trò của những yếu tố tác động chính, yếu tố trực tiếp, yếu tố gián tiếp gây ra biến động rừng Từ đó giúp cho việc đánh giá xu thế biến đổi tài nguyên rừng và đề ra giải pháp quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu

1.4.2.1 Phương pháp kế thừa, phân tích và xử lý số liệu

Các tài liệu thống kê hàng năm về lâm nghiệp, hiện trạng, quy hoạch sử dụng đất, niên giám thống kê, báo cáo kinh tế - xã hội hàng năm của tỉnh Điện Biên là cơ sở để phân tích, tổng hợp, khái quát về thực trạng và diễn biến tài nguyên rừng đã diễn ra tại địa phương Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hướng nội dung về các bước tiến hành nghiên cứu tiếp theo

1.4.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

Điều tra, khảo sát ngoài thực địa để thu thập, đo đạc, mô tả các số liệu về hiện trạng tài nguyên rừng, sơ bộ đánh giá nguyên nhân và mức độ biến động rừng (phỏng vấn người dân tại địa phương) Ngoài ra, điều tra khảo sát ngoài

26

thực địa để thu thập, xác định và lấy mẫu ngoài thực địa để giải đoán ảnh vệ tinh (Với mỗi trạng thái rừng lập tối thiểu 10 ô tiêu chuẩn)

1.4.2.3 Phương pháp phân loại định hướng đối tượng

Khái niệm phân loại hướng đối tượng là một thông tin ngữ nghĩa quan trọng để giải thích một hình ảnh không được đại diện trong những điểm ảnh riêng

rẽ, nhưng lại có ý nghĩa trong những đối tượng ảnh và chúng có những quan hệ với nhau Phân loại ảnh trên cơ sở những phân vùng ảnh liền kề nhau, đồng nhất với nhau được tạo ra bởi việc phân đoạn ảnh lúc đầu Kết nối tất cả các vùng, các thông số ảnh được miêu tả giống như một mạng lưới đối tượng ảnh Những đối tượng ảnh này thực hiện vai trò của khối tiêu chuẩn cho những phân tích ảnh tiếp theo So với điểm ảnh, đối tượng ảnh mang nhiều thông tin hữu ích hơn Do đó chúng có nhiều thuộc tính hơn như hình dạng, cấu trúc, quan hệ không gian, ngữ cảnh hơn là những thông tin phổ thuần túy hay dẫn xuất [19]

Nguyên lý của phương pháp phân loại định hướng đối tượng được xây dựng trên khái niệm cho rằng tập hợp các pixel của ảnh sẽ hình thành nhiều đối tượng chuyên đề mà mắt có thể nhận biết Bước xử lý cơ bản trong phân tích đối tượng ảnh là các phân mảnh ảnh Khi phân mảnh ảnh thì hàng loạt thông tin đã được xử lý, các thông tin này dùng để mô tả một số đặc điểm hình dạng, kiến trúc ảnh, các quan hệ không gian của đối tượng được phân loại và cách tích hợp các thông tin này chính là các quy tắc cần được xây dựng để phần mềm có thể phân biệt các đối tượng Mỗi đối tượng có thể được phân loại bằng một thuật toán khác nhau chứ không phải bằng một thuật toán thống nhất như trong phân loại pixel-based

Một đặc điểm nữa của phân loại hướng đối tượng là nguyên lý phân cấp đối tượng: các đối tượng được gộp lại thành một lớp và dưới đó là các lớp phụ Cách phân chia như vậy nhằm đảm bảo rằng mỗi đối tượng được phân loại theo một thuật toán khác nhau nhưng các đối tượng thuộc một nhóm sẽ có thể kế thừa các đặc trưng chung của nhóm

- Phân vùng ảnh đa phân giải (multi - resolution segmentation) trong eCognition là kỹ thuật gộp vùng (region merging) từ dưới lên và bắt đầu từ mức pixel Từng bước các đối tượng ảnh nhỏ sẽ được gộp thành các đối tượng lớn hơn Đây là một quá trình tối ưu hóa nhằm giảm thiểu sự bất đồng nhất có trọng

số n và h (Weighted heterogeneity) của đối tượng được tạo ra, trong đó n là kích thước của đoạn ảnh (segment), h là thông số của độ bất đồng nhất Tại mỗi bước của quá trình phân mảnh ảnh các cặp đối tượng liền kề sẽ được gộp lại làm cho

độ bất đồng nhất tăng lên ở mức nhỏ nhất trong giới hạn định trước Nếu giới hạn này vượt qua ngưỡng định sẵn thì quá trình gộp sẽ dừng lại Với cách làm như vậy phân vùng đa phân giải là một thủ tục tối ưu hóa mang tính cục bộ (Navulur, 2006) [24]

Bước 2: Tạo mẫu phân loại

- Khi quá trình phân vùng ảnh đạt yêu cầu, sử dụng thuật toán phân loại (Standard nearest neighbours) để tạo ra mẫu phân loại Các mẫu phân loại này sẽ được chọn ngẫu nhiên một số lô từ kết quả chạy phân vùng ở trên Tiếp theo sử dụng phương pháp phân loại, kết quả điều tra thực địa

- Các mức phân vùng ảnh đã được đề cập ở trên theo cách tiệm cận đa độ phân giải Trong phần mềm eCognition mọi thao tác phân vùng ảnh đều được thực hiện một cách ngẫu nhiên nhưng mỗi đối tượng được phân vùng đều có thể

có quan hệ với các đối tượng ở mức cao hơn hoặc với các đối tượng ở mức thấp hơn tùy thuộc vào ứng dụng - Mạng phân cấp đối tượng và các mức liên kết Để

Phương pháp bản đồ còn thể hiện các yếu tố nội dung trên tập bản đồ in trên giấy và trên dao diện máy tính Sử dụng phương pháp thể hiện trên bản đồ

để xây dựng bản đồ lớp phủ rừng, bản đồ biến động lớp phủ rừng

- Phương pháp ký hiệu dạng điểm

- Phương pháp ký hiệu tuyến

- Phương pháp nền chất lượng

- Phương pháp khoanh vùng

29

- Phương pháp chấm điểm

Khi sử dụng các phương pháp cần chú trọng đến tính hợp lý và khả năng kết hợp trên một bản đồ các đặc trưng khác nhau của môi trường và tổ hợp của chúng làm phong phú nội dung bản đồ và giảm bớt khối nội chung, tất nhiên phải đảm bảo nguyên tắc xây dựng bản đồ là tính trực quan, dễ đọc và khả năng đối sánh các thông tin

B Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS)

ng-êi ®iÒu

hµnh

C¥ Së D÷ LIÖU KH¤Ng GIAN

 Chất lƣợng số liệu đƣợc quản lý, xử lý và hiệu chỉnh tốt

 Dễ dàng truy cập, phân tích số liệu từ nhiều nguồn và nhiều loại khác nhau

 Tổng hợp một lần đƣợc nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích và tạo ra nhanh chóng một lớp số liệu tổng hợp mới

 Có thể làm bản đồ không cần kỹ xảo hoặc vắng kỹ thuật viên

 Có thể làm cho bản đồ gần gũi với mu ̣c đích sử dụng

 Hạn chế sử dụng bản đồ in tránh tác hại làm giảm chất lƣợng dữ liệu 2) Chƣ́c năng của GIS

GIS có 4 chức năng cơ bản:

 Thu thập dữ liệu: dữ liệu sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khác nhau

và GIS cung cấp công cu ̣ đ ể tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung

Chồng lớp bản đồ là một phần cốt lõi của phân tích GIS Nó kết hợp một

số tính năng không gian để tạo ra yếu tố không gian mới Mặt khác, chồng lớp bản đồ có thể định nghĩa là một hoạt động không gian, kết hợp các lớp địa lý

31

khác nhau để tạo ra lớp thông tin Chồng lớp bản đồ được thực hiện bằng cách sử dụng số học, logic, các toán tử quan hệ và được thực hiện trong cả hai loại dữ liệu vector và raster

Quá trình được thực hiện qua 2 bước

- Xác định tọa độ các giao điểm và tiến hành chồng khít 2 lớp bản đồ tại giao điểm này

- Kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính của hai lớp bản đồ

* Các phương pháp trong chồng xếp bản đồ

Phương pháp vector overlay: Các tính năng và thuộc tính của bản đồ được tích hợp để tạo ra một bản đồ mới Vector overlay có thể được thực hiện trên các kiểu chức năng của bản đồ như: điểm và đường, đoạn và đa giác, đa giác và đa giác

Phương pháp raster overlay: sử dung số học và các toán tử Boolean để kết hợp các điểm ảnh hoặc giá trị tế bảo trong mỗi bản đồ tạo ra một giá trị mới trong bản đồ kết hợp

- Phép giao: Tạo ra một vùng mới bằng các xếp chồng 2 lớp dữ liệu đầu vào Kết quả đầu ra bao gồm phần dữ liệu thuộc vào cả hai lớp dữ liệu đầu vào

- Phép đồng nhất: Tạo ra một vùng mới bằng các xếp chồng 2 lớp dữ liệu đầu Kết quả đầu ra bao gồm phần dữ liệu của lớp đầu tiên và chỉ những phần nào của lớp thứ 2 được chồng khít

1.5 CƠ SỞ TÀI LIỆU

1) Tư liệu ảnh viễn thám

Luận văn đã sử dụng tư liệu ảnh Landsat 7 và Landsat 8 để giải đoán thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng tỉnh Điện Biên

32

Bảng 1.1 Ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8

Anh Landsat Ngày chụp Độ phân giải

3) Tài liệu, số liệu thực địa: Các tài liệu số liệu về báo cáo ngành lâm nghiệp, quy hoạch sử dụng đất, ô tiêu chuẩn định vị, ô tiêu chuẩn bán định vị, ảnh chụp tại điểm nghiên cứu,

Điện Biên là một tỉnh miền núi biên giới phía Tây Bắc, có toạ độ địa lý

20054’- 22033’ vĩ độ Bắc và 102010’ - 103036’ kinh độ Đông; phía Bắc giáp tỉnh Lai Châu, phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Sơn La, phía Tây Bắc giáp tỉnh Vân Nam (Trung Quốc), phía Tây và Tây Nam giáp với nước Cộng hòa Dân chủ

Nhân dân Lào

Tỉnh Điện Biên gồm 10 đơn vị hành chính là: Thành phố Điện Biên Phủ (Trung tâm tỉnh lỵ), thị xã Mường Lay, huyện Mường Nhé, huyện Mường Chà, huyện Tủa Chùa, huyện Tuần Giáo, huyện Mường Ảng, huyện Điện Biên, huyên Nậm Pồ và huyện Điện Biên Đông Diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 9.562,90

km2, dân số trung bình năm 2013 khoảng 527 ngàn người, mật độ dân số trung bình khoảng 55,1 người/km2 (chiếm khoảng 2,92% diện tích tự nhiên và 0,58%

dân số cả nước)

2.1.2 Đặc điểm địa chất

Tỉnh Điện Biên nằm trong vùng Tây Bắc Việt Nam có lịch sử phát triển địa chất lâu dài và phức tạp Có nhiều đứt gãy sâu phân đới như: đứt gãy sườn Tây Phan Xi Păng, đứt gãy sông Đà, đứt gãy Điện Biên – Lai Châu, đứt gãy Sầm Nưa, đứt gãy Sơn La Tỉnh Điện Biên có 8 nhóm đá chính, trong đó 4 nhóm: granít, đá phiến, đá cát và đá vôi phân bố rộng rãi trên phạm vi toàn tỉnh Sự hoạt động trở lại của hệ thống đứt gãy cổ và sự xuất hiện các đứt gãy mới với cơ chế hoạt động phân dị đã dẫn tới việc chia cắt lãnh thổ thành các khối có hình thù và kích thước khác nhau chuyển động phân dị cả theo phương nằm ngang và thẳng

đứng, tạo ra bình đồ kiến trúc đa dạng