Xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ giám sát cháy rừng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM THANH TÙNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội -2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM THANH TÙNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật Phần mềm Mã số:60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ THANH HÀ TS NGUYỄN THỊ NHẬT THANH Hà Nội -2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Lê Thanh Hà Tiến sĩ Nguyễn Thị Nhật Thanh Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Phạm Thanh Tùng MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH CÁCHÌNH .5 DANH SÁCH CÁCBẢNG LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN .10 1.1 Các vấn đề liên quan đến rừng cháy rừng 10 1.1.1 Đặc điểm chung .10 1.1.2 Phân chia kiểu trạng thái rừng 11 1.1.3 Phân loại cháy rừng 12 1.1.4 Các điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến cháy rừng 13 1.2 Dữ liệu sử dụng .14 1.2.1 Dữ liệu điểm cháy vệ tinh 14 1.2.2 Dữ liệu khí tượng trạm quan trắc 18 1.2.3 Dữ liệu lượng mưa vệ tinh 20 1.2.4 Dữ liệu lớp phủ rừng 21 1.3 Các hệ thống giám sát cháy rừng đƣợc sử dụng Việt Nam 21 1.3.1 Cảm biến không dây cảnh báo cháy rừng 21 1.3.2 Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến cục Kiểm lâm Việt Nam 22 1.4 Cơ sở lý thuyết xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng .24 1.4.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý GIS 24 1.4.2 Giới thiệu Web GIS 24 1.4.3 Hệ quản trị sở liệu PostgreSQL PostGIS 27 1.4.4 Google Maps API 29 CHƢƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 33 2.1 Đặc tả yêu cầu ngƣời sử dụng 33 2.1.1 Bài toán .33 2.1.2 Mơ hình tổng qt hệ thống 33 2.1.3 Mơ hình triển khai .34 2.1.4 Mơ hình vai trò người dùng hệ thống 35 2.1.5 Mơ tả quy trình nghiệp vụ 35 2.1.6 Các yêu cầu chung chức 39 2.2 Thiết kế cấu trúc sở liệu .41 2.2.1 Các loại liệu sử dụng hệ thống 41 2.2.2 Dữ liệu lớp phủ rừng 42 2.2.3 Dữ liệu điểm cháy .42 2.2.4 Dữ liệu khí tượng theo trạm quan trắc khí tượng thủy văn 42 2.2.5 Dữ liệu lượng mưa theo vệ tinh 43 2.3 Đặc tả ca sử dụng 43 2.3.1 Biểu đồ ca sử dụng tổng quát 43 2.3.2 Đặc tả ca sử dụng 43 CHƢƠNG ỨNG DỤNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG 52 3.1 Giới thiệu tổng thể hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng 52 3.1.1 Kết xây dựng hệ thống .52 3.1.2 Giao diện trang Web hỗ trợ giám sát cháy rừng .52 3.2 Các chức hệ thống 54 3.2.1 Theo dõi cập nhật điểm cháy 54 3.2.2 Thống kê điểm cháy theo tiêu chí .55 3.2.3 Xem cảnh báo nguy cháy rừng .55 3.3 Phân tích ảnh hƣởng lƣợng mƣa đến cháy rừng 56 3.3.1 Mối liên hệ lượng mưa theo vệ tinh với cháy rừng 56 3.3.2 Phân tích lượng mưa trung bình điểm cháy theo phân loại rừng 62 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT EOS Hệ thống quan sát trái đất PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng Terra Một loại vệ tinh mang theo cảm biến MODIS Aqua Một loại vệ tinh mang theo cảm biến MODIS MODIS Một loại cảm biến có độ phân giải trung bình NASA Cơ quan hàng khu vũ trụ quốc gia Mỹ GLCF Cơ sở nghiên cứu lớp phủ tồn cầu IMAPP Gói xử lý MODIS/AIS quốc tế PNG Một loại định dạng ảnh JPG Một loại định dạng ảnh GEOTIFF Một loại định dạng ảnh MOD Tiền tố tên file sản phẩm cảm biến MODIS gắn vệ tinh Terra QTHT Quản trị hệ thống DANH SÁCH CÁCHÌNH Chƣơng Hình 1.1 Bản đồ lớp phủ rừng khu vực miền Bắc năm 2006 .11 Hình 1.2 Bản đồ lớp phủ rừng khu vực Bắc Trung Bộ năm 2006 .11 Hình 1.3 Cháy tán với lửa cháy lan bề mặt đất 12 Hình 1.4 Cháy tán diễn với lửa lan nhanh tán rừng 12 Hình 1.5 Cháy ngầm lớp than bùn thảm mục sâu mặt đất rừng 12 Hình 1.6 Tổng quan hệ thống FireWatch 22 Hình 1.7 Sơ đồ thu nhận, xử lý liệu thông tin điểm cháy từ liệu MODIS 23 Hình 1.8 Các điểm cháy ngày 29/09/2014 23 Hình 1.9 Mơ hình WebGIS Server .25 Hình 1.10 Mơ hình WebGIS Client 26 Hình 1.11 Mơ hình tương tác WebGIS Server WebGIS Client 27 Chƣơng Hình 2.1 Mơ hình tổng qt hệ thống 34 Hình 2.2 Mơ hình triển khai hệ thống 34 Hình 2.3 Biểu đồ ca tổng quát 43 Chƣơng Hình 3.1 Giao diện tổng quát hệ thống .53 Hình 3.2 Hiển thị điểm cháy trạm khí tượng 53 Hình 3.3 Vị trí điểm cháy trạm quan trắc khí tượng thủy văn .54 Hình 3.4 Các điểm cháy ngày 2, tháng 3/2013 miền Nam trung Bộ 54 Hình 3.5 Lọc tạo báo cáo thống kê .55 Hình 3.6 Bản đồ tơ màu mức nguy hiểm cháy .55 Hình 3.7 Điểm cháy lượng mưa năm 2008 56 Hình 3.7 Điểm cháy rừng lượng mưa năm 2009 57 Hình 3.8 Lượng mưa trước cháy 58 Hình 3.9 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2008 59 Hình 3.10 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2009 59 Hình 3.11 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2010 60 Hình 12 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2011 60 Hình 3.13 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2012 61 Hình 3.14 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2013 61 DANH SÁCH CÁCBẢNG Chƣơng Bảng 1.1 Tình hình cháy rừng 2008-2012 10 Bảng 1.2 Một số thông số kênh phổ ảnh MODIS .15 Bảng 1.3 Cấu trúc liệu điểm nhiệt 17 Bảng 1.4 Các điểm nhiệt khu vực Đông Nam Á ngày 10/6/2013 17 Bảng 1.5 Các trạm quan trắc khí tượng 18 Bảng 1.6 Cấu trúc liệu lượng mưa TRMM .20 Chƣơng Bảng 2.1 Các module cập nhật liệu 33 Bảng 2.2 Các loại liệu sử dụng hệ thống .41 Bảng 2.3 Nguồn loại liệu dùng hệ thống 41 Chƣơng Bảng 3.1 Số lượng điểm cháy theo loại rừng .62 Bảng 3.2 Tổng lượng mưa 20 ngày trước cháy loại rừng 62 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS Lê Thanh Hà, TS Nguyễn Thị Nhật Thanh tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện tốt cho tơi q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô thành viên Trung tâm Cơng nghệ tích hợp liên ngành Giám sát trường (FIMO center), trường Đại học Cơng nghệ đặc biệt nhóm nghiên cứu cháy rừng giúp đỡ, góp ý, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm cho tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, quý thầy cô tận tình truyền dạy kiến thức cho tơi suốt thời gian học tập, nghiên cứu trường Cuối cùng, vô biết ơn giúp đỡ, động viên gia đình giúp hồn thành khóa luận MỞ ĐẦU Theo thống kê năm 2006, Việt Nam có 11,8 triệu rừng (độ che phủ tương ứng 35,8%), với 9,8 triệu rừng tự nhiên triệu rừng trồng [4] Trong năm gần diện tích rừng tăng lên, chất lượng rừng lại có chiều hướng suy giảm, rừng ngun sinh cịn khoảng 7%, rừng thứ sinh nghèo kiệt chiếm gần 70% tổng diện tích rừng nước, loại rừng dễ xảy cháy, nay, Việt Nam có khoảng triệu rừng dễ cháy, bao gồm rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng bạch đàn, rừng khộp, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên rừng đặc sản với diện tích rừng dễ xảy cháy tăng thêm hàng năm, tình hình diễn biến thời tiết ngày phức tạp khó lường Việt Nam làm nguy tiềm ẩn cháy rừng cháy lớn ngày nghiêm trọng Việc phát cháy dựa liệu vệ tinh có ý nghĩa quan trọng cơng tác phòng cháy chữa cháy rừng nhằm phát cháy sớm, chữa cháy kịp thời nhằm giảm thiểu thiệt hại cháy gây Hiện nay, có số hệ thống giám sát cháy rừng hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến cục Kiểm lâm, hệ thống giám sát cháy rừng toàn cầu Global Forest Watch Fires [6] Các hệ thống thực chức theo dõi phát điểm cháy dựa liệu vệ tinh MODIS dừng hiển thị điểm cháy mà chưa kết hợp với liệu liên quan khác loại rừng, độ ẩm, nhiệt độ, mưa Các công cụ kèm nhằm hỗ trợ thống kê báo cáo thiếu yếu Từ thực tế trên, cần thiết xây dựng hệ thống tự động cập nhật liệu điểm cháy rừng liệu khác phục vụ công việc giám sát, phát cháy sớm đồng thời cung cấp thông số địa lý điểm cháy, đặc tính nguy hiểm cháy theo loại rừng, điều kiện thời tiết giúp cho phương án chữa cháy hiệu Kết nghiên cứu đề tài phát triển để phục vụ cơng tác nghiên cứu, phân tích, thống kê thực trạng cháy rừng ảnh hưởng yếu tố thời tiết từ đưa mức cảnh báo nguy cháy rừng ngắn hạn dài hạn 1) Mục tiêu:Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát cháy rừng dựa liệu vệ tinh nhằm cập nhật, hiển thị liệu điểm cháy số liệu khác có liên quan phục vụ cho việc giám sát, cảnh báo cháy rừng công tác thống kê, nghiên cứu khoa học 2) Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu, phân tích cấu trúc liệu ảnh vệ tinh MODIS số liệu sản phẩm liên quan đến cháy rừng, liệu khí tượng; - Xây dựng công cụ cập nhật liệu tự động; - Xây dựng ứng dụng WebGIS cung cấp thông tin giám sát cháy rừng 3) Dữ liệu phạm vi nghiên cứu: - Dữ liệu nghiên cứu: Dữ liệu điểm cháy vệ tinh MODIS, liệu khí tượng thủy văn, liệu thảm thực vật, đồ Google Maps CHƢƠNG ỨNG DỤNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG 3.1 Giới thiệu tổng thể hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng 3.1.1 Kết xây dựng hệ thống Hệ thống xây dựng đạt kết sau: Phân tích, thiết kế, cài đặt module cập nhật liệu điểm cháy, lượng mưa vệ tinh liệu khí tượng trạm quan trắc tự động từ nguồn khác vào sở liệu Các module hoạt động ổn định, qua chạy thử nghiệm cập nhật liệu từ tháng năm 2008 đến tháng 10 năm 2014 Trong liệu từ tháng năm 2014 đến tháng 10 năm 2014 cập nhật hàng ngày Thiết kế, cài đặt sở liệu hệ quản trị sở liệu PostgreSQL, có hệ hỗ trợ mở rộng PostGIS cho phép thực truy vấn thông tin địa lý Dữ liệu lưu trữ điểm cháy, lượng mưa vệ tinh liệu khí tượng trạm quan trắc cập nhật thường xuyên Ngồi sở liệu lưu thơng tin địa lý hành chính, lớp phủ rừng chuyển từ file shape thành bảng liệu tương ứng Thiết kế, cài đặt hoàn chỉnh trang Web hỗ trợ giám sát cháy rừng Trang Web sử dụng ngôn ngữ lập trình PHP, kết hợp với JavaScript thực vấn liệu bất đồng Ajax có sử dụng thư viện hỗ trợ Jquery Kết trang Web hiển thị đối tượng giám sát kết tìm kiếm, thống kê Các lớp đối tượng thể đồ Google Maps hàm Google Maps API trình bày chương 3.1.2 Giao diện trang Web hỗ trợ giám sát cháy rừng Trang Web hỗ trợ giám sát cháy rừng có chức hiển thị điểm cháy ngày điểm cháy khoảng thời gian xác định theo yêu cầu người dùng Giao diện trang Web trình bày hình 3.1 Các thành phần trang bao gồm: (1) Khung tìm kiếm thống kê: Cho phép lựa chọn tìm kiếm điểm cháy thơng số khí tượng khoảng thời gian xác định Các thơng số trình bày đồ tùy theo yêu cầu hiển thị người dùng Ngồi người dùng xem chi tiết tổng hợp kết tìm kiếm tạo báo cáo thống kê mục xem chi tiết Các truy vấn tìm kiếm sử dụng phần mở rộng PosGIS cho phép thực truy vấn GIS query nhằm trả địa điểm cháy, thống kê điểm cháy theo loại rừng nhằm phục vụ phân tích tính chất nguy hiểm cháy loại rừng (2) Thanh hiển thị trạng thái: Hiển thị số thông số đối tượng đồ trỏ chuột di chuyển qua: loại rừng, điểm cháy, thơng số khí tượng trạm quan trắc Ngoài trạng thái hiển thị thang đo nhiệt độ, thang đo lượng mưa hiển thị kết truy vấn lượng mưa theo liệu vệ tinh 52 Hình 3.1 Giao diện tổng quát hệ thống (3) Khung hiển thị đồ: Hiển thị đồ Google Maps lớp đối tượng giám sát cháy rừng bao gồm lớp phủ rừng, vị trí điểm cháy vị trí, thơng số khí tượng trạm quan trắc khí tượng, mức cảnh báo cháy rừng (hình 3.2) Hình 3.2 Hiển thị điểm cháy trạm khí tượng 53 3.2 Các chức hệ thống 3.2.1 Theo dõi cập nhật điểm cháy Hệ thống cho phép cập nhật điểm cháy tự động từ vệ tinh MODIS hiển thị đồ theo ngày cập nhật gần Người sử dụng xem vị trí, địa điểm xuất điểm cháy, loại rừng, thơng số khí tượng trạm quan trắc khí tượng thủy văn gần Hình 3.3 Vị trí điểm cháy trạm quan trắc khí tượng thủy văn Trên đồ hiển thị, yếu tố khí tượng ảnh hưởng lớn đến xuất điểm cháy Tại miền Bắc Bắc trung Bộ, nhiệt độ thấp, lượng mưa rải rác cộng với độ ẩm khơng khí cao nên số lượng điểm cháy (hình 3.2) Trong Nam trung Bộ, khu vực Nam Lào biên giới Campuchia số lượng điểm cháy nhiều thời tiết khơ, mưa, nhiệt độ cao miền Bắc (hình 3.4) Hình 3.4 Các điểm cháy ngày 2, tháng 3/2013 miền Nam trung Bộ 54 3.2.2 Thống kê điểm cháy theo tiêu chí Người dùng lọc thông tin điểm cháy, lượng mưa vệ tinh theo thơng số sau (hình 3.5): - Thời gian; Loại rừng; Theo địa phương Hình 3.5 Lọc tạo báo cáo thống kê 3.2.3 Xem cảnh báo nguy cháy rừng Sau người dùng chọn ngày tra cứu thông số khí tượng cho trạm quan trắc, chương trình tiến hành tính mức nguy cháy theo cơng thức hồi quy nhiều chiều P=2.859+0.014T-0.027D+0.066M (T: nhiệt độ; D: độ ẩm; M: lượng mưa) Tùy theo giá trị P, chương trình tiến hành tơ màu cảnh báo nguy cháy tương ứng xung quanh trạm quan trắc (hình 3.6) Với cấp độ luận văn, tác giả trình bày kết phương diện hướng nghiên cứu Cháy rừng hay khơng cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chuyên đề đề cập đến yếu tố khí tượng, ngồi cịn yếu tố xã hội, người, tính chất rừng (rừng thông, rừng tràm, rừng tre, rừng hỗn hợp,…); độ nông, sâu mạch nước ngầm, số NDVI yếu tố ảnh hưởng lớn đến cháy rừng Hình 3.6 Bản đồ tơ màu mức nguy hiểm cháy 55 3.3 Phân tích ảnh hƣởng lƣợng mƣa đến cháy rừng 3.3.1 Mối liên hệ lƣợng mƣa theo vệ tinh với cháy rừng Tiến hành thống kê số lượng điểm cháy lượng mưa hàng tháng năm kết hiển thị đồ năm 2008, 2009 (hình 3.7, hình 3.8) sau: Hình 3.7 Điểm cháy lượng mưa năm 2008 56 Hình 3.8 Điểm cháy rừng lượng mưa năm 2009 Trong hình 3.7, hình 3.8 trên: – Các điểm màu đỏ tương ứng với điểm cháy rừng ; – Độ đậm nhạt theo ô màu xanh kích thước 0.250x0.250 tương ứng với giá trị tổng lượng mưa khu vực (theo thang đo góc phải hình) 57 Kết thống kê cho thấy: – Số lượng điểm nhiệt tập trung vào giai đoạn tháng 2,3 hàng năm khoảng thời gian có tổng lượng mưa theo tháng thấp năm Đây giai đoạn cần tập trung cảnh báo, hướng dẫn, tăng cường cho công tác PCCCR Thực tế giai đoạn có mức cảnh báo cháy rừng cấp V (cấp cao nhất) nhiều địa phương – Cháy tập trung chủ yếu khu vực Tây Bắc khu vực Tây Nguyên khu vực trọng điểm cháy rừng Đồng thời xảy nhiều khu vực có tổng lượng mưa thấp – Khoảng thời gian tháng 9,10,11, số lượng điểm cháy giảm rõ rệt lượng mưa khoảng thời gian lớn – Lượng mưa số điểm có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với Kết thống kê tổng lũy kế lượng mưa 20 ngày trước xảy cháy điểm xảy cháy thấp nhiều (bằng 21.5%) so với lượng mưa bình thường (Hình 3.8) Thời gian tác động lượng mưa đến chậm khoảng 1-2 tuần Điều thể rõ biểu đồ quan hệ lượng mưa điểm cháy theo tuần (Hình 3.9, 3.10, 3.11, 3.12, 3.13, 3.14) Có thể giải thích ngun nhân sau thời gian không mưa dẫn đến rừng lớp thực bì bề mặt bị bốc nước, độ khô vật liệu tăng dẫn đến nguy cháy tăng lên Tổng lượng mưa cộng lũy kế Ngày trước cháy Hình 3.9 Lượng mưa trước cháy – Lượng mưa có ảnh hưởng lớn nguy xảy cháy rừng tách rời yếu tố thời tiết điều kiện tự nhiên khác Do dự báo nguy cháy rừng cần đặt ảnh hưởng nhiều yếu tố khác nhiệt độ, độ ẩm, tính chất nguy hiểm cháy loại rừng – Các biểu đồ sau cho thấy mối quan hệ lượng mưa điểm cháy, đó, số lượng điểm cháy tính tổng cộng theo thứ tự tuần năm 58 Các tuần năm 59 Hình 3.11 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2009 392008 TOTAL 402008 TOTAL 412008 TOTAL 422008 TOTAL 432008 TOTAL 442008 TOTAL 452008 TOTAL 462008 TOTAL 472008 TOTAL 482008 TOTAL 492008 TOTAL 502008 TOTAL 512008 TOTAL 522008 TOTAL 412009 TOTAL 422009 TOTAL 432009 TOTAL 442009 TOTAL 452009 TOTAL 462009 TOTAL 472009 TOTAL 482009 TOTAL 492009 TOTAL 502009 TOTAL 512009 TOTAL 522009 TOTAL 382008 TOTAL 372008 TOTAL 362008 TOTAL 352008 TOTAL 342008 TOTAL 332008 TOTAL 322008 TOTAL 312008 TOTAL 302008 TOTAL 292008 TOTAL 282008 TOTAL 272008 TOTAL 262008 TOTAL 402009 TOTAL Hình 3.10 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2008 392009 TOTAL 382009 TOTAL 372009 TOTAL 362009 TOTAL 352009 TOTAL Điểm cháy 342009 TOTAL Lượng mưa 332009 TOTAL Series2 322009 TOTAL Series1 312009 TOTAL 302009 TOTAL 292009 TOTAL 282009 TOTAL 272009 TOTAL 252008 TOTAL 242008 TOTAL 232008 TOTAL 222008 TOTAL 212008 TOTAL Series1 Lượng mưa 262009 TOTAL 252009 TOTAL 242009 TOTAL Lượng mưa(mm) 232009 TOTAL 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 222009 TOTAL 202008 TOTAL 192008 TOTAL 182008 TOTAL 172008 TOTAL 162008 TOTAL 152008 TOTAL 142008 TOTAL 132008 TOTAL 122008 TOTAL 112008 TOTAL 102008 TOTAL 092008 TOTAL 082008 TOTAL 072008 TOTAL 062008 TOTAL 052008 TOTAL 042008 TOTAL 032008 TOTAL 022008 TOTAL 012008 TOTAL 002008 TOTAL 2500 212009 TOTAL 202009 TOTAL 192009 TOTAL 182009 TOTAL 172009 TOTAL 162009 TOTAL 152009 TOTAL 142009 TOTAL 132009 TOTAL 122009 TOTAL 112009 TOTAL 102009 TOTAL 092009 TOTAL 082009 TOTAL 072009 TOTAL 062009 TOTAL 052009 TOTAL 042009 TOTAL 032009 TOTAL 022009 TOTAL 012009 TOTAL Các tuần năm 002009 TOTAL Lượng mưa(mm) Series2 Điểm cháy 2000 1500 1000 500 Các tuần năm 60 Hình 13 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2011 432010 TOTAL 442010 TOTAL 452010 TOTAL 462010 TOTAL 472010 TOTAL 432011 TOTAL 442011 TOTAL 452011 TOTAL 462011 TOTAL 472011 TOTAL 522011 TOTAL 512011 TOTAL 502011 TOTAL 492011 TOTAL 522010 TOTAL 512010 TOTAL 502010 TOTAL 492010 TOTAL 482010 TOTAL 422010 TOTAL 422011 TOTAL 482011 TOTAL 412010 TOTAL 412011 TOTAL 382010 TOTAL 372010 TOTAL 362010 TOTAL 352010 TOTAL 342010 TOTAL 332010 TOTAL 322010 TOTAL 312010 TOTAL 302010 TOTAL 292010 TOTAL 282010 TOTAL 272010 TOTAL 402010 TOTAL 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 392010 TOTAL Series2 402011 TOTAL Hình 3.12 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2010 392011 TOTAL 382011 TOTAL 372011 TOTAL 362011 TOTAL 352011 TOTAL 342011 TOTAL 332011 TOTAL 322011 TOTAL 312011 TOTAL 302011 TOTAL 292011 TOTAL Series1 282011 TOTAL 262010 TOTAL 252010 TOTAL 242010 TOTAL 232010 TOTAL 222010 TOTAL Series1 Lượng mưa 272011 TOTAL 262011 TOTAL 252011 TOTAL 242011 TOTAL Lượng mưa(mm) 232011 TOTAL 212010 TOTAL 202010 TOTAL 192010 TOTAL 182010 TOTAL 172010 TOTAL 162010 TOTAL 152010 TOTAL 142010 TOTAL 132010 TOTAL 122010 TOTAL 112010 TOTAL 102010 TOTAL 092010 TOTAL 082010 TOTAL 072010 TOTAL 062010 TOTAL 052010 TOTAL 042010 TOTAL 032010 TOTAL 022010 TOTAL 012010 TOTAL 002010 TOTAL 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 222011 TOTAL 212011 TOTAL 202011 TOTAL 192011 TOTAL 182011 TOTAL 172011 TOTAL 162011 TOTAL 152011 TOTAL 142011 TOTAL 132011 TOTAL 122011 TOTAL 112011 TOTAL 102011 TOTAL 092011 TOTAL 082011 TOTAL 072011 TOTAL 062011 TOTAL 052011 TOTAL 042011 TOTAL 032011 TOTAL 022011 TOTAL 012011 TOTAL Các tuần năm 002011 TOTAL Lượng mưa(mm) Series2 Điểm cháy Các tuần năm 61 Hình 3.15 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2013 412012 TOTAL 422012 TOTAL 432012 TOTAL 442012 TOTAL 452012 TOTAL 462012 TOTAL 472012 TOTAL 482012 TOTAL 492012 TOTAL 502012 TOTAL 512012 TOTAL 522012 TOTAL 532012 TOTAL 422013 TOTAL 432013 TOTAL 442013 TOTAL 452013 TOTAL 462013 TOTAL 472013 TOTAL 482013 TOTAL 492013 TOTAL 502013 TOTAL 512013 TOTAL 522013 TOTAL 392012 TOTAL 382012 TOTAL 372012 TOTAL 362012 TOTAL 352012 TOTAL 342012 TOTAL 332012 TOTAL 322012 TOTAL 312012 TOTAL 302012 TOTAL 292012 TOTAL 282012 TOTAL 272012 TOTAL 262012 TOTAL 252012 TOTAL 242012 TOTAL 232012 TOTAL 222012 TOTAL 212012 TOTAL 202012 TOTAL 192012 TOTAL 182012 TOTAL 172012 TOTAL 162012 TOTAL 152012 TOTAL 142012 TOTAL 132012 TOTAL 122012 TOTAL 112012 TOTAL 102012 TOTAL 092012 TOTAL 082012 TOTAL 072012 TOTAL 062012 TOTAL 052012 TOTAL 042012 TOTAL 032012 TOTAL 022012 TOTAL 412013 TOTAL 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 402012 TOTAL Series2 402013 TOTAL Hình 3.14 Quan hệ lượng mưa số điểm cháy năm 2012 392013 TOTAL 382013 TOTAL 372013 TOTAL 362013 TOTAL 352013 TOTAL 342013 TOTAL 332013 TOTAL 322013 TOTAL 312013 TOTAL 302013 TOTAL 292013 TOTAL 282013 TOTAL Series1 272013 TOTAL 262013 TOTAL 252013 TOTAL 242013 TOTAL 232013 TOTAL 222013 TOTAL 212013 TOTAL 202013 TOTAL 192013 TOTAL 182013 TOTAL 172013 TOTAL 162013 TOTAL 152013 TOTAL 142013 TOTAL 132013 TOTAL 122013 TOTAL 112013 TOTAL 102013 TOTAL 092013 TOTAL 082013 TOTAL 072013 TOTAL 062013 TOTAL 052013 TOTAL 042013 TOTAL 032013 TOTAL 022013 TOTAL 012013 TOTAL 012012 TOTAL Các tuần năm 002013 TOTAL Series1 Series2 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 3.3.2 Phân tích lƣợng mƣa trung bình điểm cháy theo phân loại rừng Thực thống kê số lượng điểm cháy theo loại rừng khoảng thời gian từ 2008-2013, ta có bảng thống kê sau (bảng 3.1): Bảng 3.1 Số lượng điểm cháy theo loại rừng STT 10 11 12 13 14 15 Loại rừng Rừng rụng lá, nửa rụng Rừng tre nứa hỗn loại Rừng tre nứa loại Rừng hỗn giao gỗ, tre nứa Rừng kim Rừng hỗn giao rộng, kim Rừng phục hồi Rừng trung bình IIIA2 Rừng mặn hỗn giao Rừng trồng Rừng nghèo IIIA1 Rừng gỗ tự nhiên Rừng giàu IIIA3 Rừng ngập mặn Rừng trồng đặc sản Số điểm cháy 15453 129 12211 6604 1944 376 18742 9174 410 4847 6511 19 1372 49 68 Diện tích (km2) 8010.641 74.11391 9252.659 6810.875 2286.361 551.3446 28044.98 17524.08 848.9577 11970.7 16629.64 84.43956 7178.44 321.1341 827.1767 Số điểm cháy/ km2 1.929059 1.740564 1.319729 0.969626 0.850259 0.681969 0.668284 0.523508 0.482945 0.404905 0.391530 0.225013 0.191128 0.152584 0.082207 Bảng 3.2 Tổng lượng mưa 20 ngày trước cháy loại rừng STT 10 11 12 13 14 15 Loại rừng Tổng lƣợng mƣa (mm) 1638.836735 1462.838235 1303.403101 1089.547555 1000.268171 970.2755337 935.4709688 933.6129738 798.1578947 796.5192937 794.7447978 705.337766 495.6780488 391.0396091 243.5179577 Rừng ngập mặn Rừng trồng đặc sản Rừng tre nứa hỗn loại Rừng trồng Rừng hỗn giao gỗ, tre nứa Rừng nghèo IIIA1 Rừng tre nứa loại Rừng giàu IIIA3 Rừng gỗ tự nhiên Rừng trung bình IIIA2 Rừng phục hồi Rừng hỗn giao rộng, kim Rừng mặn hỗn giao Rừng kim Rừng rụng lá, nửa rụng 62 Theo bảng số liệu (bảng 3.1, bảng 3.2), rừng rụng lá, nửa rụng có nguy cháy cao nhất, loại rừng tre nứa có nguy cháy cao Kết này phù hợp với kết luận cục Kiểm lâm „„Việt Nam có khoảng triệu rừng dễ cháy, bao gồm rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng bạch đàn, rừng khộp, rừng non khoanh ni tái sinh tự nhiên‟‟[4] Trong trồng đặc sản có nguy cháy thấp chủ rừng chăm sóc bảo vệ tốt Rừng giàu, rừng ngập mặn loại rừng khó cháy thực tế vụ cháy rừng xảy ra, lại vụ cháy khó cứu chữa gây thiệt hại lớn Kết nghiên cứu trình bày báo cáo khoa học hệ thống giám sát cháy rừng (FORIS) hội thảo khoa học quốc tế „„Chất lượng khơng khí vùng châu Á‟‟, tháng năm 2014 63 KẾT LUẬN CHƢƠNG Hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng có chức theo dõi điểm cháy rừng Các chức mở rộng hệ thống cịn cho phép tìm hiểu thêm có thông số địa lý, loại rừng, lượng mưa đo theo vệ tinh, lượng mưa, độ ẩm nhiệt độ đo theo trạm quan trắc khí tượng thủy văn gần Kết thống kê, báo cáo thu hệ thống dùng nghiên cứu vấn đề khác có liên quan Trong chương tác giả sử dụng liệu hệ thống để phân tích ảnh hưởng lượng mưa đến cháy rừng, tính chất nguy hiểm cháy theo loại rừng khác Đồng thời tác giả ứng dụng mơ hình hồi quy nhiều chiều để dự báo nguy cháy rừng ngắn hạn giới hạn trạm quan trắc khí tượng thủy văn Kết nghiên cứu sử dụng báo cáo khoa học FOREST FIRE INFORMATION SYSTEM (FORIS) hội thảo quốc tế „„Chất lượng khơng khí vùng châu Á‟‟ Những phân tích, dự báo kết ban đầu giới hạn phạm vi nghiên cứu thời gian thực Trong thời gian tới tác giả cố gắng nghiên cứu hoàn thiện chức hệ thống ứng dụng thực tế PCCCR công tác nghiên cứu khoa học PCCCR 64 KẾT LUẬN Sau hai năm thực hiện, với nỗ lực của cá nhân giúp đỡ nhiệt tình cán hướng dẫn, luận văn đạt mục tiêu đề hoàn thành tốt nội dung đề cập đề cương, cụ thể là: Nghiên cứu vấn đề tổng quan cháy rừng, yếu tố ảnh hưởng đến nguy cháy rừng Phân tích, thiết kế, cài đặt hệ thống thông tin hỗ trợ giám sát cháy rừng bao gồm: - Module cập nhật liệu: điểm cháy, lượng mưa vệ tinh, liệu khí tượng; - Xây dựng sở liệu địa lý hệ quản trị sở liệu PosgreSQL/PostGIS - Xây dựng WebGis trình diễn liệu cập nhật kết báo cáo thống kê Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng lượng mưa đến cháy rừng Kết đạt đƣợc: Báo cáo luận văn; Hệ thống thông tin hỗ trợ giám sát cháy rừng; Kết nghiên cứu ảnh hưởng lượng mưa đến cháy rừng báo cáo khoa học „„FOREST FIRE INFORMATION SYSTEM‟‟ Hƣớng phát triển: Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hệ thống làm rõ ảnh hưởng lượng mưa thơng số khí tượng khác đến nguy xảy cháy rừng từ xây dựng mơ hình dự báo cháy rừng ngắn hạn dài hạn Luận văn nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý đánh giá củaphản biện hội đồng đánh giá luận văn 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dr Eric F Vermote, MODIS Surface Reflectance User‟s Guide, 2011 George J Huffman, David T Bolvin, Real-Time SatellitePrecipitation Analysis Data Set Documentation, 2012 TRMM Multi- Kaufmann Y and Justice C., 1998 Algorithm Technical Background Document, MODIS Fire Products, version 2.2 pp 30-35 Cục Kiểm lâm, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Trang Web phát sớm điểm cháy http://www.kiemlam.org.vn/dubaochay/dubaochay.htm cảnh báo cháy rừng http://www.kiemlam.org.vn/dubaochay/canhbao.asp Thanh Ha Le, Thi Nhat Thanh Nguyen, Kristofer Lasko, Shriram Ilavajhala, Krishna Prasad Vadrevu, Chris Justice, 2014 Vegetationfires and air pollution in Vietnam Nguyễn Ngọc Thạch, Cơ sở Viễn thám, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG, Hà Nội 2005 Nguyễn Đình Dương, Kỹ thuật phương pháp viễn thám, Hà Nội 1998 NguyễnĐình Dương, 2003 Ứng dụng tư liệu viễn thám độ phân giải trung bình phục vụ giám sát, quản lý môi trường tài nguyên Báo cáo khoa học Cục Bảo vệ Môi trường, 12/2003 Nguyễn Xuân Lâm, 2006 Trạm thu ảnh viễn thám Việt Nam Tạp chí Viễn thám Địa tin học, Số – 10/2006, trang 11-19 10 Nguyễn Hồng Quảng, 2004 Dự thảo dự án “Tăng cường lực Cục Kiểm lâm ứng dụng CNTT Viễn thám để cảnh báo phát sớm cháy rừng Việt Nam (giai đoạn 2005 – 2010) Bài trình bày “Hội thảo quốc tế ứng dụng ảnh viễn thám quản lý lửa rừng”, Hà Nội 07/2004 11 Trần Hùng, 2007 Sử dụng tư liệu MODIS theo dõi độ ẩm đất / thực vật bề mặt: Thửnghiệm với số mức độ khô hạn nhiệt độ - Thực vật (TVDI) Tạp chí Viễn thám Địa tin học, Số – 4/2007, trang 38-45 12 Trần Hùng, Yasuoka Y., 2005 MODIS Applications in Environmental Change Researches in the Southeast-Asian Region International Journal of Geoinformatics, Vol 1(1), March 2005, pp 117-123 13 Trần Hùng, 2004 Forest Fire in Vietnam – a MODIS Perspective Presented at the First MARD Forest Fire Seminar (organized by the Forest Protection Agency of Vietnam), Hanoi, July 6-7, 2004 14 Pham Thanh Tung, Duong Le Minh, Pham Thanh Tung, Nguyen Xuan Thanh, Nguyen Ba Tung, Le Thanh Ha, Nguyen Hai Chau, Nguyen Nam Hoang, Bui Quang Hung, Nguyen Thi Nhat Thanh Forest Fire Information System (Forest fire early warning method) International Workshop on Air Quality in Asia, Hanoi, Vietnam, June 24-26, 2014 66 ... DỤNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG 52 3.1 Giới thiệu tổng thể hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng 52 3.1.1 Kết xây dựng hệ thống .52 3.1.2 Giao diện trang Web hỗ trợ giám sát cháy. .. thuyết xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng Hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng nhằm cập nhật, hiển thị liệu điểm cháy số liệu khác Qua tìm hiểu giải pháp cơng nghệ, tác giả lựa chọn xây dựng. .. thiệt hại cháy gây Hiện nay, có số hệ thống giám sát cháy rừng hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến cục Kiểm lâm, hệ thống giám sát cháy rừng toàn cầu Global Forest Watch Fires [6] Các hệ thống