Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (RS, GIS, GPS) trong phát hiện cháy rừng ở Việt Nam

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - LÊ NGỌC HỒN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÔNG GIAN ĐỊA LÝ (VIỄN THÁM, GIS, GPS) TRONG PHÁT HIỆN CHÁY RỪNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2018 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ NGỌC HOÀN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG GIAN ĐỊA LÝ (VIỄN THÁM, GIS, GPS) TRONG PHÁT HIỆN CHÁY RỪNG Ở VIỆT NAM Ngành: Lâm sinh Mã số: 9.62.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn: PGS TS TRẦN QUANG BẢO HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu, thực nghiệm trình bày Luận án thực hướng dẫn PGS.TS Trần Quang Bảo Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu Luận án hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác hình thức Tơi xin cam đoan tất tham khảo từ nghiên cứu liên quan nêu nguồn gốc cách rõ ràng từ danh mục tài liệu tham khảo luận án Trong luận án, việc chép tài liệu, cơng trình nghiên cứu người khác mà không rõ tài liệu tham khảo Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận án tiến sĩ lời cam đoan thân Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Ngọc Hoàn i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (Viễn thám, GIS, GPS) phát cháy rừng Việt Nam” thuộc chuyên ngành Lâm sinh, mã số 9.62.02.05 cơng trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực địa không gian sở ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), Viễn thám (RS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS) công nghệ thông tin (IT) để nâng cao hiệu công tác bảo vệ phát triển rừng Trong trình thực hiện, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình nhà khoa học, đồng nghiệp gia đình, đến luận án hồn thành Nhân dịp này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Luận án PGS Trần Quang Bảo; chuyên gia GS Vương Văn Quỳnh, (Đại học Lâm nghiệp), PGS Nguyễn Ngọc Thạch (Đại học QG Hà Nội), TS Đoàn Hoài Nam, TS Đỗ Xuân Lân (Bộ NN&PTNT) tận tình hướng dẫn đóng góp nhiều ý kiến q báu để tơi hồn thành Luận án Xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu, đơn vị Trường Đại học Lâm nghiệp, Đặc biệt Phòng Đào tạo Sau đại học, Bộ môn Lâm sinh, Viện Sinh thái rừng Môi trường…đã tạo điệu kiện giúp đỡ tơi q trình thực Luận án Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Cục Kiểm lâm, Ban Giám đốc CBVC Vườn Quốc gia U Minh Thượng, Vườn Quốc gia Ba Vì, Ban QLR Phòng hộ Đặc dụng Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình triển khai thử nghiệm mơ hình nghiên cứu Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới tồn thể gia đình người thân động viên, tạo điều kiện thuận lợi vật chất, tình thần suốt q trình tơi thực luận án./ Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Ngọc Hoàn ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Sự cần thiết luận án Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu 4 Những đóng góp luận án 4.1 Về phương pháp nghiên cứu 4.2 Về sở lý luận khoa học 4.2 Về thực tiễn Kết cấu luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Công nghệ địa không gian (RS, GIS GPS) 1.1.1 Công nghệ địa không gian 1.1.2 Công nghệ viễn thám (RS) 1.1.3 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1.1.4 Hệ thống định vị toàn cầu 10 1.2 Tổng quan nghiên cứu dự báo cháy rừng 11 1.2.1 Nghiên cứu dự báo cháy rừng giới 11 1.2.2 Các nghiên cứu dự báo cháy rừng Việt Nam 12 1.3 Nghiên cứu biện pháp phòng chữa cháy rừng 15 1.3.1 Nghiên cứu biện pháp phòng chữa cháy rừng giới 15 1.3.2 Nghiên cứu biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng Việt Nam 16 1.4 Tổng quan phương pháp phát cháy rừng 17 1.4.1 Phương pháp phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh 17 1.4.1.1 Phương pháp phát điểm cháy/điểm nóng 17 iii 1.4.1.2 Các phương pháp phát vùng rừng bị cháy 19 1.4.2 Phương pháp phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 21 1.5 Tổng quan mơ hình phát cháy rừng 25 1.5.1 Mơ hình phát cháy rừng ảnh vệ tinh 25 1.5.2 Mơ hình phát cháy rừng thiết bị giám sát mặt đất 29 1.6 Nhận xét đánh giá định hướng nghiên cứu 33 1.6.1 Hệ thống giám sát ảnh vệ tinh 33 1.6.2 Hệ thống giám sát máy ảnh cảm biến quang học 35 1.6.3 Đối với hệ thống giám sát mạng cảm biến không dây 35 1.6.4 Đề xuất hướng nghiên cứu cho luận án 36 CHƯƠNG 37 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Nội dung nghiên cứu 38 2.1.1 Nghiên cứu khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh 38 2.1.2 Nghiên cứu khả phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 38 2.1.3 Đề xuất giải pháp kỹ thuật phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh thiết bị giám sát mặt đất 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1 Phương pháp luận 38 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 40 2.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh 40 2.2.2.2 Phương pháp phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 48 CHƯƠNG 57 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 Nghiên cứu khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh 57 3.1.1 Kết lựa chọn tư liệu ảnh viễn thám thích hợp 57 3.1.2 Kết ứng dụng thuật tốn để trích xuất điểm dị thường nhiệt 69 3.1.3 Mối quan hệ giá trị cấp độ sáng với độ tin cậy 79 3.1.4 Kết kiểm chứng khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh MODIS 81 3.1.4.1 Kiểm chứng khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh MODIS 82 3.1.4.2 Kết xác định ngưỡng cấp độ sáng (Brightness_T4) giá trị ∆T theo vụ cháy rừng khứ 85 iv 3.1.5 Kết loại trừ điểm dị thường nhiệt không nằm rừng 87 3.1.6 Giải pháp kỹ thuật phát truyền tin cảnh báo cháy rừng từ ảnh vệ tinh 96 3.1.6.1 Giải pháp kỹ thuật phát cháy rừng 96 3.1.6.3 Giải pháp cấu trúc hệ thống 99 3.1.6.4 Giải pháp sở liệu 100 3.1.6.5 Ưu nhược điểm điều kiện áp dụng 100 3.2 Kết khả phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 101 3.2.1 Thử nghiệm thuật toán với khung hình Video 101 3.2.2 Kết thử nghiệm thuật tốn khung hình từ máy ảnh kỹ thuật số 104 3.2.3 Kết đốt thử nghiệm mơ hình phát cháy rừng thiết bị quan sát mặt đất 106 3.2.3.1 Kết đốt thử VQG U Minh Thượng .106 3.2.3.2 Kết đốt thử Ban Quản lý rừng Phòng hộ - Đặc dụng Hà Nội 109 3.2.3.3 Kết đốt thử nghiệm Vườn Quốc gia Ba Vì 112 3.2.3.4 Kết phân tích ảnh hưởng chiều cao khoảng cách thiết bị giám sát mặt đất đến đám cháy .114 3.2.4 Giải pháp kỹ thuật phát truyền tin cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 116 3.2.4.1 Giải pháp kỹ thuật phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 116 3.2.4.2 Giải pháp truyền tin cảnh báo cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất 116 3.2.4.3 Giải pháp cấu trúc thiết bị phát cháy rừng .118 3.2.4.4 Giải pháp sở liệu 119 3.5.2.5 Ưu nhược điểm điều kiện ứng dụng 119 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 121 Kết luận 121 Tồn 123 Khuyến nghị 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… ………… 125 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Viết tắt Nội dung AVHRR DCT EFFIS VQG EOS FIRMS GFMC GIS IP Advanced Very High Resolution Radiometer - Thiết bị thu nhận có độ phân giải cao vệ tinh NOAA Discrete Cosine Transform - Biến đổi cô sin rời rạc European Forest Fire Information System - Hệ thống thông tin cháy rừng châu Âu Vườn Quốc gia Earth Observing System - Hệ thống quan sát Trái đất Fire Information for Resource Management - Hệ thống quản lý tài nguyên thông tin cháy rừng Global Fire Monitoring Center - Trung tâm giám sát lửa toàn cầu Geographic information system - Hệ thống thông tin địa lý Internet Protocol mạng - Giao thức liên mạng 10 JPEG Joint Photographic Experts Group - Một loại định dạng ảnh 11 Moderate Resolution Spectroradiometer - Một loại cảm MODIS biến có độ phân giải trung bình đặt vệ tinh Terra Aqua 12 NASA 13 NDVI 14 NOAA 15 16 17 PTLN RGB RS 18 SPOT 19 UNDP 20 YcbCr National Aeronautics and Space Administration - Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ Normalized Difference Vegetation Index - Chỉ số thực vật National Ocenic and Atmospheric Administration - Vệ tinh khí tượng NOAA Phát triển lâm nghiệp Red-Green-Blu, tổ hợp gam mầu Remote Sensing - Viễn thám Système Pour l'Observation dela Terre - Trung tâm nghiên cứu không gian Pháp United Nations Development Programme - Chương trình phát triển Liên hợp quốc Y: Luminance; Cb: Chrominance-Blue; and Cr: Chrominance-Red 21 CCTV Closed circuit television, Truyền hình mạch kín 22 MNN Multilayer neural network: Mạng đa lớp 23 24 FFSS MCF Hệ thống cảnh báo cháy rừng Chi phí chuyển tiếp tối thiểu vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Kênh MODIS sử dụng phát đặc tính hoạt động lửa Bảng cấu trúc liệu điểm dị thường nhiệt Nội dung Video thông số kỹ thuật dùng kiểm chứng thuật tốn Bố trí đám cháy đốt thử nghiệp thuật tốn Mơ tả thiết bị lựa chọn lắp đặt thiết bị quan sát Bố trí vị trí đám cháy đốt thử nghiệm kiểm chứng mơ hình Tổng hợp số ảnh vệ tinh Thông số kênh ứng dụng ảnh AVHRR Thông số kênh phổ cảm ASTER Thông số kênh ảnh Landsat Độ phân giải phổ ảnh nguồn vệ tinh SPOT từ - Thuộc tính kỹ thuật vệ tinh SPOT SPOT Các thông số kỹ thuật ảnh MODIS Kết tổng hợp phân bố điểm dị thường nhiệt theo tỉnh/TP từ năm 2010 đến 2015 Việt Nam Phân bố điểm dị thường nhiệt theo vùng địa lý Phân bố điểm dị thường nhiệt theo thời gian (năm 2010 2016) toàn quốc Tổng hợp phân bố điểm dị thường nhiệt theo thời gian Kết tham số hệ số tương quan cấp độ sáng (brightnees) với độ tin cậy (confidence) Danh mục điểm cháy rừng thực tế có điểm dị thường nhiệt Bảng mô tả giá trị cấp độ sáng giá trị ∆T vụ cháy khứ Kết lọc điểm dị thường nhiệt theo trạng rừng Kết thử nghiệm thuật tốn với khung hình Video Kết đốt thử nghiệm Vườn Quốc gia U Minh Thượng Kết đốt thử nghiệm rừng phòng Sóc Sơn, thuộc BQL rừng phòng hộ - đặc dụng Hà Nội Kết đốt thử nghiệm Vườn Quốc gia Ba Vì Kết ước lượng tham số hồi quy logistic Tổng hệ số ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp mơ hình Kết hệ số đường ảnh hưởng nhân tố 42 46 52 53 54 55 58 60 61 62 63 64 67 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 vii 70 73 75 77 80 83 86 88 103 107 110 113 114 115 115 DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Công nghệ địa không gian 1.2 Công nghệ viễn thám 1.3 Hệ thống thông tin địa lý GIS 1.4 Thành phần hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 10 1.5 Sơ đồ thu nhận xử lý dự Modis trạm thu Cục Kiểm lâm 27 1.6 Sơ đồ thu nhận, xử lý thông tin điểm cháy từ liệu MODIS 28 1.7 Các điểm cháy ngày tháng năm 2017 28 1.8 Mơ hình FireWxNet 32 1.9 Tổng quan hệ thống FileWatch 33 2.1 Sơ đồ nghiên cứu khả phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh 40 2.2 Ảnh vệ tinh MODIS chứa toàn lãnh thổ Việt Nam 45 2.4 Sơ đồ phương nghiên cứu pháp phát cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất Xử lý hình ảnh thu từ Camera thuật toán lựa chọn 3.1 Một số ứng dụng ảnh vệ tinh 57 3.2 Cảm biến MODIS gắn vệ tinh Terra Aqua 65 3.3 Ảnh vệ tinh MODIS 66 2.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Bản đồ phân bổ điểm dị thường nhiệt theo không gian từ năm 2010 đến năm 2015 phạm vi toàn quốc Biểu đồ mô tả phân bố điểm dị thường nhiệt theo không gian Biểu đồ mô tả phân bố điểm dị thường nhiệt theo vùng địa lý Biểu đồ phân bố điểm dị thường nhiệt theo thời gian toàn quốc Biểu đồ phân bố điểm dị thường nhiệt vùng địa lý theo thời gian Diễn biến nguy cháy rừng trung bình nước thời kỳ khác Biều đồ mô tả tương quan cấp độ sáng (brightness) với độ tin cậy (confidence) Vụ cháy rừng ngày 20/2/2010 xã Tả Van, VQG Hoàng Liên lúc 12h10 Vụ cháy rừng ngày 4/8/2016 xã Thượng Lộc Đồng Lộc, huyện Can Lộc, Hà Tĩnh a) Bản đồ mô tả điểm cháy rừng tế b) điểm cháy thực tế có điểm dị thường nhiệt tại, VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai viii 48 52 72 73 74 75 78 79 80 82 82 83 62 22/01/2014 Nng Dăm Kim Bơi Hòa Bình 20.5290 105.6420 320 297 23 22 A 79 13:30 63 02/06/2014 Cuối Hạ Kim Bơi Hòa Bình 20.5750 105.5570 316 298 18 153 T 63 10:54 64 20/03/2013 Đồng Chum Đà Bắc Hòa Bình 20.9610 104.9870 315 297 18 69 A 61 13:55 65 25/02/2010 Hiền Lương Đà Bắc Hòa Bình 20.8316 105.2114 314 303 11 56 A 65 13:02 66 26/02/2010 P.Tân Hòa Hòa Bình Hòa Bình 20.8618 105.3284 335 301 35 57 A 100 1:55 67 02/10/2016 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2730 103.9020 313 282 31 87 T 43 22.25 03/02/2012 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2440 103.8710 320 289 31 107 T 99 22.25 03/02/2012 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2430 103.8610 318 287 31 107 T 71 22.25 02/02/2014 TT Sa Pa Sa Pa Lào Cai 22.1840 103.9380 312 285 27 79 T 22 22.37 02/02/2014 TT Sa Pa Sa Pa Lào Cai 22.1860 103.9500 320 284 36 79 T 47 22.27 02/03/2014 TT Sa Pa Sa Pa Lào Cai 22.1840 103.9490 316 292 24 80 T 76 10.46 02/03/2014 TT Sa Pa Sa Pa Lào Cai 22.1850 103.9400 315 291 24 80 T 49 10.46 03/05/2014 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2450 103.8500 313 285 28 110 T 26 21.54 03/05/2014 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2480 103.8670 312 287 25 110 T 42 21.54 03/06/2014 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2430 103.8540 321 293 28 111 A 48 13.12 03/06/2014 Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2330 103.8560 335 295 40 111 A 88 13.12 08/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2300 103.9350 314 288 26 85 T 59 21.42 08/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2200 103.9500 312 296 16 85 A 40 13.57 08/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2280 103.9430 324 296 28 85 A 80 13.57 68 69 70 71 140 08/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2330 103.9340 316 287 29 86 A 93 6.07 09/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2360 103.9050 313 292 21 86 T 43 11.29 09/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2270 103.9500 316 293 23 86 T 62 11.29 09/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2450 103.9310 327 288 39 86 T 100 22.25 09/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2440 103.9210 327 289 38 86 T 100 22.25 09/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2510 103.9360 314 287 27 86 A 45 1.12 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2510 103.9050 340 298 42 87 T 91 10.34 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2460 103.9400 329 297 32 87 T 35 10.34 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1870 103.9340 332 296 36 87 A 41 13.45 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2070 103.9190 326 303 23 87 A 74 13.45 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2490 103.9110 324 297 27 87 A 37 13.45 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.4210 103.9080 334 303 31 87 A 58 13.45 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2220 103.9110 317 291 26 87 A 78 1.54 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1090 103.9450 349 293 56 87 A 100 1.54 10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1880 103.9550 330 290 40 87 A 100 1.54 12/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1770 103.9670 348 286 62 87 T 100 22.55 12/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1780 103.9440 320 298 22 87 A 72 13.33 141 Bảng 3.17 Danh mục điểm cháy thực tế điểm dị thường nhiệt 15/05/2014 Diện tích 1.7 15/4/2010 0.5 Bãi Bắc Sơn Trà Đà Nẵng 14/7/2012 0.8 Hoà Khánh Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 16/5/2014 1.2 Hòa Khánh Nam Liên Chiểu Đà Nẵng 16/5/2014 Hoà Liên Hoà Vang Đà Nẵng 22/5/2010 0.5 Hoà Hiệp Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 21/3/2010 1.5 Hoà Sơn Hoà vang Đà Nẵng 09/03/2013 0.5 Hoà H.Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 02/06/2010 5.5 Hương Thọ Vũ Quang Hà Tĩnh 10 29/06/2012 2.7 Đức Giang Vũ Quang Hà Tĩnh 11 07/06/2014 Kỳ Trinh TX Kỳ Anh Hà Tĩnh 12 10/06/2015 3.9 Ân Phú Vũ Quang Hà Tĩnh 13 03/01/2015 13 Sơn Thọ Vũ Quang Hà Tĩnh 14 03/07/2015 4.5 Đức Lạng Đức Thọ Hà Tĩnh 15 25/05/2014 2.68 Cẩm Mỹ, Cẩm Duệ Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 16 23/05/2014 15.8 Lộc Yên Hương Khê Hà Tĩnh 17 07/07/2010 10 Sơn Thịnh, Hương Sơn Hà Tĩnh 18 02/07/2015 2.5 Sơn Quang Hương Sơn Hà Tĩnh 19 6/20/2010 4.5 TT Vũ Quang Vũ Quang Hà Tĩnh 20 20/5/2010 Sơn Tiến Hương Sơn Hà Tĩnh 21 20/6/2010 4.5 TT Vũ Quang Vũ Quang Hà Tĩnh 22 20/6/2010 4.5 Cẩm Mỹ Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 23 20/6/2014 0.5 Sơn Thủy Hương Sơn Hà Tĩnh 24 03/03/2010 Mỹ Thành Lạc Sơn Hòa Bình 25 26/02/2010 Tu Lý Đà Bắc Hòa Bình 26 03/05/2012 15.4 Mỹ Thành Lạc Sơn Hòa Bình 27 20/01/2014 1.5 Mỵ Hòa Kim Bơi Hòa Bình 28 21/04/2015 1.2 n Thượng Cao Phong Hòa Bình 29 21/4/2015 0.7 n Thượng Cao Phong Hòa Bình TT Ngày cháy Xã/Phường Quận/Huyện Hòa Hiệp Bắc Liên Chiểu Tỉnh/Thành phố Đà Nẵng 142 PHỤ LỤC 03: DANH MỤC CÁC LOẠI VỆ TINH ĐANG HOẠT ĐỘNG Vệ tinh Landsat-5 IRS-1A Resurs-O1 N2 SPOT-2 ERS-1 Mỹ Năm phón g 1984 Ấn Độ 1988 Nga Pháp Châu Âu 1988 1990 1991 Quốc gia Ấn Độ 1991 Châu Âu Mỹ Pháp/ Mỹ Châu Âu Ấn Độ Mỹ Nga 1991 1991 1992 1993 1994 1994 1994 ERS-2 ESA 1995 GOES-9 Mỹ 1995 IRS-1B Meteosat-5 NOAA-12 TOPEX/ Poesidon Meteosat-6 IRS-P2 NOAA-14 (J) Resurs-O1 N3 IRS-1C Ấn Độ 1995 Radarsat Canada 1995 Độ phân giải không gian m Bộ cảm TM LISS I LISS MSU-SK HRV AMI-SAR ATSR-1 LISS I LISS VISSR AVHRR/2 ALT VISSR LISS AVHRR/2 MSU-SK AMI-SAR ATSR-2 PAN VNIR SWIR TIR 30 120 10 30 72 36 170 20 1000 72 36 1000 50000 1100 5000 1100 600 30/C 2500 1100 2000/K 2500 5000 36 1100 170 1100 1100 600 30/C Imager Sounder PAN LISS WiFS SAR SAR 1000 1000, 4000 10000 1000 10000 23 188 70 188 50000 10000 10-100/C 143 Độ rộng cảnh (km) 185 148 74 600 60 100 500 148 74x2 Bán cầu 3000 NA Bán cầu 132 3000 600 100 500 Chu kỳ lặp (ngày) 16 22 22 2-4 1-26 16-35 16-35 22 22 0,02 0,5 10 0,02 24 0,5 2-4 16-35 16-35 Bán cầu 0,02 Bán cầu 70 142-148 774 45-500 0,02 2-24 24 5-24 4-6 Ấn Độ 1996 Priroda/Mir Nga 1996 GOES-10 Mỹ 1997 IRS-P3 Meteosat-7 OrbView-2 (SeaStar) Châu Âu Mỹ/ Orbimage MOS WiFS MOMS-2P MSU-SK 500 188 120-300 1000, 4000 10000 Imager 1997 Sounder VISSR 1997 SeaWiFS 188 16 600 10000 2500 10000 5000 11004500 PR TRMM Mỹ/ Nhật 1997 SPOT-4 Pháp 1998 Mỹ Mỹ/ Space Imaging 1999 Landsat- Ikonos CBERS Tera (EOS AM-1) Trung Quốc/ Brazil Mỹ/Nhật 1999 1999 1999 4.3km/K 4- 38km X,K,Q,W TMI 2xHRV-IR Vegetation ETM+ Ikonos CCD IR-MSS WFI ASTER 10 15 10.2 1000 30 20 80 20 260 15 240, 480, 960, 1900 250, 500, 1000 MISR MODIS EROS-A NOAA-16 (L) Jason-1 Israel Imagesat Mỹ Mỹ/Pháp 2000 EROS-A 2001 2001 AVHRR/3 ALT 10, 20 1000 30 20 80 260 20 500, 1000 60 80 90 1000 1100 1100 1100 2000/K 144 200 770 44-88 350 5 14 14 Bán cầu 0.02 Bán cầu Bán cầu 15002800 220 0.02 0.02 0.067 790 0.067 60 2200 185 16 11 120 120 900 60 3-26 26 3-5 16 370-408 2-9 2300 14 3-4 3000 ? 0.5 10 1-2 Quickbird-2 Aqua (EOSPM-1) ENVISAT-1 NOAA-17 (M) SPOT-5a OrbView-3 BILSAT IRS-P6 (RESOURCESAT1) CBERS-2 FORMO SAT-2 NOAA-18 (N) ALOS Radarsat- SPOT-5b EOS AM-2 Mỹ: DigitalGlobe 2001 Quickbird Mỹ 2002 MODIS ESA Mỹ Pháp Mỹ/ Orbimage Thổ Nhĩ Kỳ: BILTEN Ấn Độ Trung Quốc/ Brazil Đài Loan/Pháp Mỹ 2002 2002 2002 250, 500, 1000 1000 AATSR ASAR MERIS AVHRR/3 Vegetation 500, 1000 1000 22 3-5 1000 2300 1000 512 100 3000 2200 3 0.5 30/C 300, 575, 1150 1100 1000 1100 1000 1100 2003 OrbView-3 2003 BILSAT 12 26 55.25 140 24-70 740 120 120 900 24 5-24 24 3-26 26 3-5 3000 35.70 70-350 10-500 60 2200 0.5 2-45 45 4-6 370-408 2-9 2003 2003 2004 2004 Nhật -2004 Canada 2004 Pháp 2004 Mỹ 2004 LISS LISS AWiFS CCD IR-MSS WFI RIS ISUAL AVHRR/3 AVNIR-2 PALSAR SAR HRG Vegetation MISR 24 60 20 20 80 260 1100 15-Oct 24 60 20 80 260 24 60 1100 1100 80 10,100/L 3-100/C 10 1000 240, 480, 960, 1900 145 20 1000 250,500, 1000 10 170 600 MODIS 500, 1000 1000 2300 5-7/X 5-30/S 30/L 5-700/X 24 300 1100 20-30 20-170 120-170 450 3 3 3 Nga 2005 MSU-E2 MSU-SK SROMN SAR-3 SAR-10 SAR-70 SLR-3 OSTM Mỹ/Pháp 2006 ALT 2000/K NA 10 THAIOS Thái Lan 2007 HYDROS Mỹ 2009 MOIST 40000/L 1000 ARIES-1 Úc ARIES 15 Resurs-O2 Nga MSU-SK 600 2-4 Almaz-1b 10 30 170 146 600 600 600 30 600 PHỤ LỤC 04 HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM PHÁT HIỆN VÀ TRUYỀN TIN CHÁY RỪNG I Phần mềm phát sớm truyền tin cháy rừng từ ảnh vệ tinh Phần mềm xây dựng ngơn ngữ lập trình C# sử dụng phần mềm hỗ trợ khác Visual studio, ArcGIS Server 10.0 Phần mềm có chức chính: (1) Thu nhận xử lý ảnh vệ tinh Modis từ website NASA để phân tích truy xuất danh sách điểm hotspot toàn lãnh thổ Việt Nam (2) Báo cáo danh sách điểm hotspot lên trang web bao gồm thông tin tọa độ điểm cháy, thông tin chi tiết loại rừng, lô, khoảnh, tiểu khu chủ rừng quản lý Phần mềm phát cháy rừng từ ảnh vệ tinh cài đặt máy chủ chạy hệ điều hành Windows, có NET Framework 4.0 trở lên; Microsoft SQL Server 2008 Sử dụng khai thác thông tin từ phần mềm Phần mềm cài đặt sẵn máy chủ tự động chạy liên tục để cập nhật điểm cháy thường xuyên sau thu nhận xử lý ảnh vệ tinh Phần mềm tự động chạy liên tục thu nhận ảnh Modis từ website NASA, sau 60 phút tự động tải ảnh phân tích liệu ảnh để truy xuất điểm di thường nhiệt (hotspot) ảnh đưa lên trang thông tin Để khởi động phần mềm, người sử dụng cần có tài khoản để vào máy chủ mở foder chứa phần mềm, foder chứa phần mềm, double click vào file HOTSPOTVN.exe để khởi động 147 File khởi động phần mềm Giao diện phần mềm Giao diện phần tải cập nhật điểm cháy Gồm có chức năng: - Download Data: Dùng để download ảnh Modis vào sở liệu (file HDF) - Hotspot from MODIS: Dùng để đọc ảnh tải lưu máy, ảnh thời điểm khứ thu thập kiểm chứng chức - Hotspot from FIRM: Dùng để đọc ảnh sau tự động download thành công lưu trữ ổ cứng máy chủ Các file ảnh tự động tải xử lý export file lưu trữ dạng tha (đuôi file phần mềm) theo thứ tự ngày năm ảnh - Hotspots from Ground Station: Dùng để nhập lấy tọa độ đám cháy trực tiếp từ trạm quan trắc đưa thông tin đám cháy lên đồ Web-Gis Để truyền thông tin điểm hotspot đến quan cá nhân, phần mềm tích hợp sẵn địa email số điện thoại Định kỳ hàng ngày gửi 148 thơng tin điểm có nguy cháy rừng qua email tin nhắn đến số điện thoại xác lập Giao diện phần truyền tin Giao diện thông tin phục vụ truyền tin cháy rừng Các số điện thoại email để phần mềm tự động truyền tin danh sách điểm cháy thiết lập Hệ thống tự động gửi email tin nhắn SMS cho cá nhân quan quản lý Phần mềm cho phép tra cứu thơng tin phục vụ q trình quản lý, báo cáo thông tin cháy rừng khứ theo nhiều hướng đối tượng khác gồm: Tra cứu thông tin điểm cháy ngày, tra cứu thông tin điểm cháy theo thời gian, tra cứu thông tin điểm cháy theo địa phương; tra cứu điểm cháy phạm vi đất rừng, thông tin điểm cháy đồ, II Phần mềm phát sớm truyền tin cháy rừng từ trạm quan trắc Phần mềm hồn thiện từ mơ hình phát sớm truyền tin cháy rừng từ trạm quan trắc, sử dụng thuật tốn phát khói lửa phân tích ảnh đám cháy, để trích xuất thơng tin đám cháy Phần mềm có chức phân tích tư liệu ảnh đa thời gian, chụp từ camera IP, nhằm phát truyền tin cháy rừng Phần mềm cài đặt vận hành tự động máy tính, có đám cháy xuất hiện, tự động phân tích ảnh chụp đám cháy, phát thông tin 149 đám cháy tới chủ rừng, bao gồm tọa độ ảnh đám cháy thông qua tin nhắn (SMS) thư điện tử (Email, OTT) Phần mềm sử dụng kết hợp thuật toán phát đám cháy ứng dụng rộng rãi giới Phần mềm phát triển ngôn ngữ C# số chương trình hỗ trợ khác như: Visual Studio 10, Canon EDSDK Tutorial Cơ sở liệu phần mềm bao gồm: (1) Thông tin chi tiết đám cháy diễn gồm: tọa độ, số hiệu lô, khoảnh, tiểu khu, tên chủ rừng; (2) Ảnh đám cháy chụp từ trạm quan trắc; (3) Thông tin đám cháy chuyển lên trang web dành cho quản trị viên để xác nhận thông tin truyền tin xử lý đám cháy Phần mềm xây dựng máy chủ chuyển thể lên website để quản trị viên tác nghiệp thông qua internet Phần mềm bao gồm module chức phân thành module + Module quản trị hệ thống có chức điều khiển hoạt động trạm, thông tin người dùng hệ thống thông qua mạng internet Module quản trị hệ thống sau: Module quản trị hệ thống phần mềm + Module xử lý thông tin đám cháy có chức hiển thị thơng tin đám cháy thao tác xử lý đám cháy cho quản trị viên Trong trường hợp có cháy rừng xảy 150 ra, sau kiểm tra thông tin thực tế từ ảnh trạm quan trắc, phần mềm cho phép xử lý truyền tin đám cháy để tổ chức chữa cháy kịp thời Module xử lý thông tin đám cháy + Module tra cứu báo cáo thông tin cháy rừng có chức tổng hợp cho phép tra cứu thơng tin đám cháy Ngồi thông tin đám cháy báo cáo qua email SMS, phần mềm tích hợp đồ điểm cháy cho phép người dùng tra cứu cách trực quan tổng thể Sơ đồ mơ hình hóa hợp phần tra cứu thơng tin sau: Module tra cứu báo cáo thơng tin Quy trình tiếp nhận xử lý tin cảnh báo từ hệ thống cảnh báo sớm cháy rừng Bước 1: Kiểm tra thông tin đám cháy 151 Khi nhận tin nhắn SMS từ hệ thống cảnh báo sớm cháy rừng, quản trị viên truy cập Internet sử dụng quyền quản trị đối để xử lý - Truy cập địa chỉ: http://gscr.siteam.vn - Đăng nhập vào hệ thống theo tài khoản phân quyền - Truy cập vào trang chủ - Nhấn chọn tin cảnh báo có biểu tượng đốm lửa nhấp nháy để xem ảnh từ trạm gửi Bước 2: Xử lý thông tin đám cháy Kiểm tra kỹ ảnh ảnh chụp đám cháy từ trạm quan trắc gửi để xác nhận khu vực, quy mơ đám cháy, có xảy cháy, quản trị viên dùng lệnh “Xác nhận” để hệ thống phát thông cảnh báo cháy rừng, không phát có đám cháy đám dùng lệnh “Hủy” để dừng cảnh báo thông tin + Với lệnh “Xác nhận”, hệ thống tự động gửi tin nhắn cảnh báo kèm theo Email đến địa liên lạc cài đặt sở liệu hệ thống có liên quan đến trạm gửi tin cảnh báo để cảnh báo + Với lệnh “Hủy”, hệ thống coi cảnh báo nhầm khơng truyền tin cảnh báo đám cháy Việc xác nhận thông tin việc làm quan trọng có ảnh hưởng lớn đến nhiều đối tượng khác Chính vậy, quản trị viên phải người có kinh nghiệm am hiểu địa hình, trạng rừng khu vực phân công theo dõi để truyền tin cách xác Bước 3: Truyền tin đám cháy Hệ thống truyển tin đám cháy đến địa Email số điện thoại nhà quản lý, cấp có thẩm quyền để triển khai phương án chữa cháy Bên 152 cạnh đó, quản trị viên phải thông báo đến cấp, đơn vị có liên quan đến khu vực có đám cháy để kịp thời xử lý c Công việc sau chữa cháy - Sau thực chữa cháy rừng theo tin cảnh báo từ hệ thống, nhân viên giám sát phải thực xác nhận thông tin xử lý đám cháy mà hệ thống cảnh báo cách thực thao tác sau: - Truy cập địa chỉ: http://gscr.siteam.vn - Đăng nhập vào hệ thống theo tài khoản phân quyền - Nhấn chọn tin cảnh báo có biểu tượng đốm lửa nhấp nháy để xem ảnh từ trạm gửi trạng thái xác nhận - Dùng lệnh “Đã xử lý” để hệ thông ngừng cảnh báo đám cháy nữa, đồng thời lưu trữ thơng tin thời gian xử lý đám cháy rừng d Xử lý cố trạm giám sát - Các trạm giám sát cháy rừng tự động cài đặt để liên tục gửi thông tin trạng thái hoạt động trạm máy chủ, theo chu kỳ mà trạm không gửi thông tin trạng thái máy chủ có nghĩa trạm gặp cố - Nếu hệ thống gặp cố, hệ thống gửi tin cảnh báo đến nhân viên giám sát nhân viên phụ trách trạm kiểm tra hoạt động trạm, trạm rơi vào số cố sau: + Mất điện: Đèn báo nguồn trạm giám sát không sáng Khi nguồn điện cung cấp cho trạm bị gián đoạn trạm hoạt động dựa vào pin mặt trời cố lưu trữ điện pin có cố Nếu trạm dùng pin cần thông báo đến bên cung cấp dịch vụ để kịp thời khắc phục cố + Mất sóng viễn thơng sóng viễn thơng yếu: Không thực thao tác nào, trạm giám sát tự động kết nối Internet lại có sóng Có thể 153 kiểm tra lỗi điện thoại có khả kết nối Internet 3G, điện thoại kết nối trạm tự động kết nối lại + Lỗi xử lý liệu phần mềm: Khi kiểm tra nguồn điện khơng lỗi, sóng viễn thơng có trạm giám sát bị lỗi xử lý liệu phần mềm xử lý liệu Các thông tin cố cần tư vấn hỗ trợ kỹ thuật viên để đảm bảo hoạt hoạt động cho trạm độ xác thơng tin cảnh báo 154 ... hại cháy rừng gây Với lý đó, NCS tiến hành thực luận án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (RS, GIS, GPS) phát cháy rừng Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Ứng dụng. .. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (Viễn thám, GIS, GPS) phát cháy rừng Việt Nam thuộc chuyên ngành Lâm sinh, mã số 9.62.02.05 cơng trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực địa khơng gian. .. hiệu công nghệ không gian địa lý để nâng cao chất lượng công tác quản lý tài nguyên rừng, đặc biệt công tác quản lý phát cháy rừng Việt Nam 2.2 Mục tiêu cụ thể Ứng dụng thuật toán phát cháy rừng