Nghiên cứu xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng bằng ảnh vệ tinh landsat 8 tại huyện cư jút tỉnh đắk nông

LỜI NĨI ĐẦU Khóa luận tốt nghiệp kết học tập trƣờng trình nghiên cứu, nỗ lực cố gắng thân với giúp đỡ giảng viên trƣờng Đƣợc đồng ý cho phép Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Khoa QLTNR&MT tỗi tiến hành thực đề tài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng ảnh vệ tinh Landsat huyện Cư Jút - tỉnh Đắk Nông” Qua thời gian nghiên cứu làm việc khẩn trƣơng đến khóa luận hồn thành Để đạt đƣợc kết này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, PGS Phùng Văn Khoa hƣớng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy giáo, giáo Khoa QLTNR&MT nhiệt tình giảng dạy suốt năm vừa qua Qua xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.s Phạm Văn Duẩn thuộc Viện Sinh thái rừng Môi trƣờng - trƣờng Đại học Lâm Nghiệp giúp đỡ tơi nhiều thời gian thực khóa luận Mặc dù cố gắng nhiều nhƣng luận văn khơng tránh đƣợc khiếm khuyết Tơi kính mong đƣợc góp ý chân thành q thầy giáo, giáo bạn đọc để khóa luận đƣợc hồn thiện Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết tính tốn trung thực có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Trƣơng Quang Vũ i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC ii DANH LỤC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.3 Nhận xét chung 12 CHƢƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 14 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 14 2.3 Nội dung nghiên cứu 14 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 15 2.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 16 CHƢƠNG III ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 21 3.1 Vị trí địa lý huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông 21 3.2 Dân số tôn giáo 21 3.3 Văn hóa, du lịch 22 3.4 Khí hậu, đất đai, thỗ nhƣỡng tài nguyên rừng 22 3.4.1 Khí hậu 22 3.4.2 Đất đai, thổ nhƣỡng 23 3.4.3 Tài nguyên thiên nhiên 24 ii CHƢƠNG IV KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 25 4.1 Đặc điểm rừng đất Lâm nghiệp địa bàn huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông 25 4.2 Kết xử lý ảnh vệ tinh Landsat 26 4.2.1.Đặc điểm tƣ liệu ảnh sử dụng để xác ranh giới kiểu trạng thái rừng 26 4.2.2 Danh sách thông tin ảnh xử lý 30 4.2.3 Kết chuyển đổi giá trị cấp độ xám (DN) ảnh Landsat thành giá trị xạ, phản xạ vật thể 34 4.2.4 Tổ hợp màu cho ảnh Landsat 36 4.2.5 Trộn tăng cƣờng chất lƣợng ảnh 38 4.2.6 Chuyển đổi hệ tọa độ 39 4.3 Xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng 41 4.3.1 Xác định số thực vật NDVI cho kiểu trạng thái rừng 41 4.3.2 Sử dụng số tỷ số thực vật, số phân mùa xác định ranh giới 44 4.3.3 Đánh giá độ xác số xác định ranh giới 46 4.3.4 Xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng 47 4.3.5 Ứng dụng kết nghiên cứu 48 CHƢƠNG V KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Tồn 50 5.3 Khuyến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii DANH LỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ DN Giá trị cấp độ xám FAO Food and Agriculture Organization GIS Geographic information system NDVI Chỉ số thực vật LDCM Landsat Data Continuity Mission OTC Ô tiêu chuẩn RS Remote sensing SPOT Systeme Pour l' Observation De La Terre iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Thông số kênh phổ ảnh Landsat .29 Bảng 4.2 Danh sách ảnh đƣợc thu thập 31 Bảng 4.3 Một số thông tin ảnh Landsat Cƣ Jút, Đăk Nông 32 Bảng 4.4 Giá trị ML, AL, Mρ, Aρ band ảnh 33 Bảng 4.5 Giá trị ML, AL, Mρ, Aρ band ảnh 33 Bảng 4.6 Kết chuyển đổi giá trị xạ vật lý Sensor 35 Bảng 4.7 Kết chuyển đổi giá trị phản xạ tầng khí (ρλ ) 36 Bảng 4.8 Số lƣợng OTC cho kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút .41 Bảng 4.9 Giá trị NDVI trung bình cho đối tƣợng khu 43 Bảng 4.10 Giá trị trung bình phản xạ phổ số điều tra .45 Bảng 4.11 Giá trị số cho kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút 45 Bảng 4.12 Đánh giá độ xác số 46 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh Landsat 16 Hình 4.1 Chuyển đổi giá trị phản xạ tầng khí 35 Hình 4.2 Ảnh sau tổ hợp màu 37 Hình 4.3 Quá trình trộn tăng cƣờng chất lƣợng ảnh 38 Hình 4.4 Kết trộn tăng cƣờng chất lƣợng ảnh 39 Hình 4.5 Xây dựng cơng thức chuyển đổi hệ tọa độ 40 Hình 4.6 Chuyển hệ tọa độ 40 Hình 4.7 Ảnh phân bố OTC điều tra thực địa 42 Hình 4.8 Ảnh NDVI năm 2015 khu vực nghiên cứu 42 vi ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập kỷ vừa qua, công tác quản lý chƣa bền vững làm cho tài nguyên rừng bị suy giảm cách nghiêm trọng số lƣợng chất lƣợng Năm 1943, nƣớc ta có 14,3 triệu rừng với độ che phủ 43% đến năm 1990 9,18 triệu rừng, độ che phủ 27,2% Tính đến 2013 có 13,86 triệu rừng (Bộ NN&PTNT,2013), nguyên nhân rừng chủ yếu khai thác trái phép, lũ lụt, hạn hán, cháy rừng,… Chính nhiệm vụ quan chức năng, nhà nƣớc phải quản lý bền vững có hiệu nguồn tài nguyên rừng có Những năm trƣớc việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng chủ yếu dựa vào đồ giấy thông qua điều tra khảo sát, khoanh vẽ thủ công nên công việc cần nhiều thời gian, công sức chi phí cao Việc sử dụng đồ giấy cịn gây nhiều sai số độ xác khơng cao, thông tin không đƣợc cập nhật Trong nghành Lâm nghiệp Việt Nam, công tác điều tra diễn biến tài nguyên rừng kỹ thuật đại đƣợc thực từ năm 1958 ảnh đen trắng chụp từ máy bay đƣợc tiến hành thƣờng xuyên tới ngày nhờ ứng dụng công nghệ xử lý ảnh vệ tinh Việc sử dụng ảnh vệ tinh xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng, kiểm kê, quy hoạch rừng đạt đƣợc hiệu rõ rệt Khu vực huyện Cƣ Jut tỉnh Đắk Nơng có đặc tính khí hậu phân mùa với mùa mƣa mùa khơ, làm cho hệ thực vật nơi có biến đổi lớn Điểm đặc biệt kiểu rừng Khộp có chu kì rụng theo mùa, việc sử dụng ảnh vệ tinh thời điểm khó thể xác trạng thái rừng độ xác khơng cao, chƣa thể rõ thay đổi thực vật qua thời gian Từ hạn chế khó khăn đó, tơi lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng ảnh vệ tinh Landsat huyện Cư Jút tỉnh Đắk Nông” Đề tài nhằm thể ranh giới kiểu rừng thông qua giải đoán, xử lý ảnh chụp vệ tinh thời điểm khác nhau, làm sở đƣa biện pháp quản lý phát triển tài nguyên rừng, đẩy mạnh phủ xanh đất trống đồi núi trọc Việc ứng dụng đề tài góp phần hữu ích cho địa phƣơng công tác kiểm kê, quản lý tài nguyên rừng CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Viễn thám - Remote sensing (RS) đƣợc định nghĩa [13]: “Viễn thám khoa học nghiên cứu phương pháp thu nhận, đo lường phân tích thơng tin vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng" Viễn thám ngành khoa học có lịch sử phát triển từ lâu, có mục đích nghiên cứu thông tin vật tƣợng thơng qua việc phân tích liệu ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại nhiệt ảnh radar Sự phát triển khoa học viễn thám đƣợc mục đích quân với việc nghiên cứu phim ảnh, đƣợc chụp lúc đầu từ khinh khí cầu sau máy bay độ cao khác Ngày nay, viễn thám việc tách lọc thơng tin từ ảnh máy bay, cịn áp dụng công nghệ đại thu nhận xử lý thông tin ảnh số thu đƣợc từ cảm có độ phân giải khác nhau, liệu viễn thám ngày đa dạng nhƣ: ảnh vệ tinh đa phổ, siêu phổ ảnh nhiệt, ảnh quang học, ảnh rada từ viễn thám đáp ứng đƣợc nhu cầu nghiên cứu nhiều ngành khoa học khác nhƣ: Địa chất, địa lý, mơi trƣờng, khí tƣợng, thủy văn, thủy lợi, nông nghiệp, lâm nghiệp Với nhiều ngành khoa học khác lĩnh vực quản lý tài nguyên rừng nói chung lâm nghiệp nói riêng có nhiều ứng dụng từ viễn thám đƣợc tập trung nghiên cứu, phát triển [13] 1.1 Tình hình nghiên cứu giới Sự phát triển cửa kỹ thuật viễn thám gắn liền với phát triển chụp ảnh Bức ảnh đƣợc chụp vào năm 1839, năm 1849 Aime Laussedat khởi đầu chƣơng trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập đồ địa hình Năm 1858 ngƣời ta bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh từ không Sự phát triển ngành hàng không cung cấp cho việc chụp ảnh từ công cụ tuyệt vời chụp ảnh Nhƣng ảnh đƣợc chụp máy bay đƣợc Wilbur Wright thực năm 1909 vùng Centocalli, Italia [12] Vào năm 1930 ngƣời ta chụp ảnh màu đồng thời bắt đầu thực nhiều nghiên cứu nhằm tạo lớp cảm quang nhạy với xạ hồng ngoại Trong chiến tranh giới thứ hai, thử nghiệm nghiên cứu tính chất phản xạ phổ bề mặt địa hình chế thử lớp cảm quang cho việc chụp ảnh màu hồng ngoại đƣợc tiến hành Dựa thành tựu số kỹ thuật mới, kỹ thuật thám hàng không đƣợc xây dựng [12] Trên giới, việc ứng dụng viễn thám thăm dò quản lý tài nguyên, đặc biệt tài nguyên rừng đƣợc tiến hành nhiều nƣớc với mức độ kết khác Tại Hoa Kỳ, từ năm 1940 tiến hành điều tra trữ lƣợng rừng từ ảnh hàng không Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, đặc biệt tin học, ứng dụng công nghệ viễn thám ngày đƣợc phát triền rộng rãi nhiều nƣớc với hai hệ thống LANDSAT INTERKOSMOS Các hệ thông trạm thu xử lý thông tin có nhiều nƣớc thê giới Kết hợp với thông tin địa lý (GIS), công nghệ viền thám đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực: lâm nghiệp, nơng nghiệp, địa chất khống sản, quy hoạch thị nƣớc giới nhƣ: Hoa Kỳ, Canada, Pháp, Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia [13] Sự phát triển viễn thám, liền với phát triển công nghệ nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu Trái đất, hành tinh khí Năm 1965, ảnh chụp (stereo) từ vệ tinh Gemini, thực theo phƣơng đứng xiên, thể ƣu công việc nghiên cứu Trái đất Tiếp theo, tàu Apolo cho sản phẩm ảnh chụp đa phổ, có kích thƣớc ảnh 70 mm chụp Trái đất, cung cấp thơng tin vơ hữu ích nghiên cứu mặt đất Ngành hàng không vũ trụ Nga đóng vai trị tiên phong nghiên cứu Trái Đất từ vũ trụ Từ năm 1961, trình nghiên cứu đƣợc thực tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soyuz, tàu Meteor Cosmos trạm quỹ đạo Salyut Sản phẩm thu đƣợc ảnh chụp thiết bị quét đa phổ phân giải cao nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda) Các ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ năm kênh khác nhau, với kích thƣớc ảnh 18 x 18 cm Ngoài ra, ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trạm quỹ đạo Salyut, cho kênh ảnh thuộc dải phố 0.40 - 0.89 m Độ phân giải mặt đất tâm ảnh đạt 20 x 20m [10] Những năm 1960, NASA tiến hành nghiên cứu ứng dụng ảnh hồng ngoại màu ảnh đa phổ Sau đó, thành cơng việc tạo cảm biến có độ phân giải cao đặt vệ tinh nhân tạo cung cấp thơng tin hữu ích cho việc nghiên cứu lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ gió bề mặt đại dƣơng, khiến cho việc nghiên cứu trở nên vô thuận lợi hiệu Tháng năm 1960, vệ tinh quan sát khí tƣợng (TIROS - 1) đƣợc phóng vào quỷ đạo Những thành tựu kinh nghiệm đạt đƣợc góp phần cung cấp sở cho việc phát triển vệ tinh quan sát tài nguyên sau Từ năm 1972 đến nay, NASA phóng vệ tinh quan sát tài nguyên (Landsat); vệ tinh (1972 - Landsat 1; 1975 - Landsat 2; 1978 - Landsat 3) trang bị cảm đa phổ MSS (Multispectral Scanner System) với độ phân giải 80 m Năm 1982 phóng Landsat 4, vào năm 1984 Landsat đƣợc đƣa vào quỹ đạo đƣợc trang bị thêm cảm TM (Thematic Mapper) tạo ảnh với kênh phổ, có độ phân giải khơng gian 30 m giải sóng nhìn thấy 120 m cho giải sóng hồng ngoại nhiệt Năm 1993 1999 vệ tinh Landsat đƣợc phóng lên quỹ đạo với cảm ETM (Enhanced TM)[13] Ngày 11/2/2013 vệ tinh Landsat hệ thứ (LDCM - Landsat Data Continuity Mission) mang theo công cụ mới: Bộ thu ảnh mặt đất cảm biến hồng ngoại [15] Ngoài ra, Mỹ phóng vệ tinh khí tƣợng NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) hệ thứ sau TIROS (I960 - 1965) TIROS (1970 - 1976) [13] Từ năm 1979 đến năm 1991, vệ tinh NOAA 6, NOAA , NOAA 12 Năm 1992 NOAA - I năm 1993 NCAA - J cung cấp ảnh theo chế độ cập nhật với độ phân giải không gian 1,1km [13] Ảnh sau trộn chƣa tăng cƣờng Ảnh sau tăng cƣờng chất lƣợng Hình 4.4 Kết trộn tăng cƣờng chất lƣợng ảnh 4.2.6 Chuyển đổi hệ tọa độ Theo quy định, nƣớc ta thống sử dụng hệ tọa độ VN2000 đƣợc áp dụng thống toàn quốc cho tất loại tƣ liệu đo đạc đồ Nhƣng ảnh Landsat sau tải xử lý qua bƣớc hệ tọa độ WGS_84_UTM_zone_49N Để phù hợp với hệ thống đồ có cần tiến hành chuyển hệ tọa độ sang VN2000 Q trình xây dựng cơng thức chuyển hệ tọa độ đƣợc tiến hành phần mềm ArcGis - Tạo công thức chuyển đổi hệ tọa độ từ UTM sang VN2000 X = 191.90441429, Y = 39.30318279, Z = 111.45032835, Góc xoay trục tọa độ: Góc x = 0.00928836, Góc y = - 0.01975479, Góc z = 0.00427372, Hệ số tỉ lệ chiều dài k = -0.252906278 cơng cụ Create Custom Geographic Transformation 39 Hình 4.5 Xây dựng công thức chuyển đổi hệ tọa độ - Chuyển hệ tọa độ từ UTM sang VN2000 công cụ Project Raster Arcgis 10.1 Hình 4.6 Chuyển hệ tọa độ 40 4.3 Xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng 4.3.1 Xác định số thực vật NDVI cho kiểu trạng thái rừng Chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegatation Index) phản ánh phân bố độ che phủ thảm thực vật Khu vực có độ che phủ thực vật dày có số NDVI cao, ngƣợc lại khu vực có độ che phủ thấp có số NDVI thấp Theo lý thuyết phản xạ phổ, đối tƣợng bề mặt đất thể thông tin phản xạ phổ khác Thực vật phản xạ mạnh vùng ánh sáng cận hồng ngoại hấp thụ mạnh vùng ánh sáng đỏ Mức chênh lệch hệ số phản xạ vùng lớn có tích chất đặc trƣng riêng ngƣời ta thƣờng sử dụng số NDVI chênh lệch phản xạ hai vùng làm tiêu phân loại lớp phủ thực vật Chỉ số thực vật đƣợc xác định đối tƣợng ảnh Landsat sau thực hiệu chỉnh, xử lý ảnh Đề tài kế thừa hệ thống 185 OTC điểm điều tra thực địa từ kết dự án Tổng kiểm kê rừng giai đoạn 2012 – 2015 Viện Sinh thái rừng Môi trƣờng trƣờng Đại học Lâm nghiệp Các điểm điều tra thực địa thể hai kiểu trạng thái rừng thƣờng xanh rừng rụng Để xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng, đề tài xác định số thực vật NDVI, tỷ số thực vật, số phân mùa thực vật cho 123 điểm điều tra thực địa tổng số 185 điểm OTC kế thừa Ngoài 62 điểm lại dùng để đánh giá độ xác nhằm tìm phƣơng pháp tối ƣu cho nghiên cứu Số lƣợng OTC đại diện cho kiểu trạng thái đƣợc kế thừa Bảng 4.8 Số lƣợng OTC cho kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút STT Trạng kiểu thái Số OTC Rừng thƣờng xanh 14 Rừng rụng 109 Tổng 123 41 Các điểm xác định số thực vật NDVI đƣợc lựa chọn dựa theo vị trí OTC đƣợc định vị điểm đồ Hình 4.7 Ảnh phân bố OTC điều tra thực địa Chỉ số thực vật NDVI đƣợc xác định theo công thức: NDVI = – NIR: Giá trị phản xạ phổ kênh hồng ngoại ( Band 5), Red: Giá trị phản xạ phổ kênh đỏ ( Band 4) ảnh Landsat Hình 4.8 Ảnh NDVI năm 2015 khu vực nghiên cứu Kết sử lý NDVI thu đƣợc giá trị NDVI khu vực nghiên cứu biến đổi từ -0,383257 đến 0,755576 ảnh mùa khô năm 2015 42 Đối với ảnh mùa mƣa năm 2013, giá trị NDVI từ -0.380668 đến 0.783458 Giá trị tính tốn NDVI trung bình đƣợc thống kê cho kiểu trạng thái rừng đồng thời mơ hình hóa đồ thị (Hình 4.9) Bảng 4.9 Giá trị NDVI trung bình cho đối tƣợng khu vực nghiên cứu TT 2013 2015 Loại rừng NDVI N S Rừng rụng 0,487847 109 0,101908 Rừng thƣờng xanh 0,648764 14 0,066089 Rừng rụng 0,235784 109 0,081015 Rừng thƣờng xanh 0,536952 14 0,080068 Trong N: Dung lƣợng mẫu S: Sai tiêu chuẩn CHỈ SỐ THỰC VẬT NDVI 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Năm 2013 Năm 2015 Rừng rụng Rừng thường xanh Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn biến đổi giá trị NDVI qua đối tƣợng Bảng 4.9 hình 4.9 biểu diễn biến đổi giá trị NDVI qua đối tƣợng khu vực nghiên cứu Giá trị NDVI đại diện cho mầu xanh thực vật, khu vực thực vật dầy giá trị NDVI lớn ngƣợc lại Trong đó, giá trị NDVI thấp thuộc đối tƣợng rừng rụng (NDVI = 43 0.235784 mùa khô), Các mùa khác giá trị NDVI cao ln thuộc lớp đối tƣợng rừng thƣờng xanh (NDVI = 0.648764 mùa mƣa) Chỉ số NDVI mùa mƣa cao so với mùa khô phát triển mạnh thực vật rừng Rừng thƣờng xanh có giá trị cao đối tƣợng có lớp phủ thực vật cao, nhiều tầng tán có khả hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ đến xanh lục làm cho số NDVI cao thời kỳ Đối với rừng rụng lá, đặc trƣng kiểu rừng có thành phần lồi chiếm phần lớn thuộc họ Dầu rụng mùa khô Các kiểu rừng bao gồm loài thực vật thƣờng xanh khác xong khả phản xạ phổ khơng cao Vì làm cho NDVI rừng rụng mùa khô thấp Đối tƣợng ảnh mùa khơ năm 2015 có chất lƣợng ảnh tốt, kết giải đoán thể đƣợc rõ đối tƣợng nghiên cứu Các kiểu trạng thái rừng đƣợc đặc trƣng bới giá trị phổ phản xạ, giá trị số thực vật Đặc biệt thể rõ chênh lệch NDVI kiểu trạng thái rừng rụng rừng thƣờng xanh so với NDVI mùa mƣa Bảng giá trị làm sở cho phân loại kiểu trạng thái rừng 4.3.2 Sử dụng số tỷ số thực vật, số phân mùa xác định ranh giới Các giá trị NDVI, số tỷ số thực vật , số phân mùa xác định theo công thức (3),(4),(5) Chỉ số tỷ số thực vật thể thay đổi giá trị tỷ số NDVI đối tƣợng nhƣng hai khoảng thời gian khác hai mùa khác Đối tƣợng rừng thƣờng xanh có tỷ số thấp so với rừng rụng thể biến động NDVI theo mùa loại rừng thấp, cấu trúc rừng ổn định Đối với rừng rụng tỷ số thực vật cao thể biến động NDVI qua mùa lớn, mùa khơ lồi rụng làm cho số NDVI hạ xuống thấp nhƣng mùa mƣa lớp phủ thực vật lại phát triển mạnh khiến NDVI cao gần tƣơng đƣơng với rừng thƣờng xanh Kết tính toán đƣợc thể bảng 4.10 44 Bảng 4.10 Giá trị trung bình phản xạ phổ số điều tra Kiểu trạng OTC NDVI (Trung bình) Tỷ số Chỉ số phân Mùa mƣa Mùa khô thực vật mùa thực vật 2013 2015 (Trung bình) (Trung bình) Rừng rụng 109 0,487847 0,235784 2,253898 0,351175 Rừng 0,648764 0,536952 1,233769 0,105803 thái (N) 14 thƣờng xanh Các giá trị trung bình, sai tiêu chuẩn khoảng biến động dung lƣợng mẫu đƣợc xác định theo phƣơng pháp thống kê toán học Lâm nghiệp Khoảng giá trị NDVI, số tỷ số thực vật, số phân mùa loại rừng năm đƣợc xác định theo cơng thức P= ̅ Trong đó: √ = 1,96 với mẫu lớn ; = 2.16 với mẫu nhỏ n = 14; ̅ : Giá trị trung bình; S: Sai tiêu chuẩn; n: Dung lƣợng mẫu; k = n-1 = 95% Bảng 4.11 Giá trị số cho kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút Rừng rụng NDVI Tỷ số thực vật Năm 2013 2015 2013 2015 Trung bình 0,487847 0,235784 0,648764 0,536952 Sai tiêu chuẩn 0,101908 0,081015 0,066089 0,080068 Khoảng biến động 0,4687150,506978 0,2205750,250993 0,6106110,686916 0,4907300,583174 Trung bình 2,253898 1,233769 Sai tiêu chuẩn 0,755383 0,226126 2,112087 - 2,395709 1,103230 - 1,364308 Trung bình 0,351175 0,105803 Sai tiêu chuẩn 0,156104 0,071748 0,321869 - 0,380481 0,064384 - 0,147222 Khoảng biến động Chỉ số phân mùa Rừng thƣờng xanh Khoảng biến động 45 4.3.3 Đánh giá độ xác số xác định ranh giới Sử dụng điểm điều tra để xác định mức độ xác cho tiêu nghiên cứu Giá trị đánh giá đƣợc thể qua bảng 4.12 Bảng 4.12 Đánh giá độ xác số Chỉ số NDVI Tỷ số Chỉ số thực vật phân mùa Điểm xác 36 18 21 Điểm sai khác 26 44 41 Tổng 62 62 62 Độ xác tổng 58 29 34 thể (%) Kết luận: Với hệ thống điểm kiểm tra cho thấy: Phƣơng pháp phân loại số thực vật NDVI có độ xác cao 58% Tiếp phƣơng pháp số phân mùa thực vật xác 34%, thấp phƣơng pháp số tỷ số thực vật có độ xác 29% Nhận thấy, với số khác cho kết khác Vì lựa chọn phân loại nên sử dụng phƣơng pháp phân loại theo số thực vật NDVI có độ tổng thể cao Phƣơng pháp dùng để phân loại rừng phục vụ thành lập đồ kiểu trạng thái rừng khu vực nghiên cứu 46 4.3.4 Xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng - Phƣơng pháp số thực vật NDVI Phƣơng pháp cho độ xác kết nghiên cứu cao Các phần màu vàng cam thể kiểu trạng thái rừng thƣờng xanh tập trung Màu xanh trạng thái rừng rụng Các kiểu trạng thái rừng phân tách rõ ràng, phần tiếp giáp có đan xen lẫn - Phƣơng pháp số tỷ số thực vật 47 - Phƣơng pháp số phân mùa thực vật Với hai phƣơng pháp sử dụng số tỷ số thực vật số phân mùa thực vật cho kết có độ xác tƣơng đƣơng Các số phần phần tách đƣợc kiểu trạng thái rừng xong mức độ xác chƣa cao Các kiểu trạng thái cịn bị lẫn với q trình phân vùng, độ xác chƣa cao 4.3.5 Ứng dụng kết nghiên cứu Để xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng từ ảnh Landsat thực qua - Bƣớc 1: Tải ảnh vệ tinh Landsat - Bƣớc 2: Hiệu chỉnh, xử lý ảnh - Bƣớc 3: Tính giá trị số thực vật NDVI cho điểm điều tra NDVI = ( – ) Trong đó: NIR phổ phản xạ bề mặt dải sóng hồng ngoại ( Band 5) Red phổ phản xạ dải sóng đỏ ( Band 4) 48 - Bƣớc 4: Tính số tỷ số thực vật Tỷ số thực vật = | | - Bƣớc 5: Tính số phân mùa thực vật Chỉ số phân mùa thực vật = | | Trong đó: Là số thực vật đối tƣợng ảnh mùa mƣa : Là số thực vật đối tƣợng ảnh mùa khô - Xác định khoảng giá trị cho số + Rừng rụng mùa mƣa có NDVI từ 0,468715 – 0,506978, mùa khô NDVI từ 0,220575 – 0,250993 Tỷ số thực vật từ 2,112087 – 2,395709, số phân mùa từ 0,321869 – 0,380481 + Rừng thƣờng xanh mùa mƣa có NDVI từ 0.610611- 0.686916, mùa khơ NDVI từ 0,490730 - 0,583174 Tỷ số thực vật từ 1,103230 - 1,364308 số phân mùa thực vật từ 0,064384 – 0,147222 - Phƣơng pháp số thực vật NDVI đƣợc lựa chọn hiệu để xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng có độ xác cao - Đề tài thực nhằm cung cấp sở lý thuyết góp phần ứng dụng kết nghiên cứu lĩnh vực ảnh viễn thám Đƣa quy trình hồn thiện xử lý ảnh vệ tinh Landsat 8, đồng thời sử dụng số khác để xác định kiểu trạng thái rừng từ chọn lựa giải phƣơng pháp tối ƣu phục vụ nghiên cứu thành lập đồ cho khu vực có rừng khác 49 CHƢƠNG V KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận - Ảnh mùa khơ năm 2015 có NDVI từ - 0,383257 đến 0,755576 Xác định số NDVI trung bình cho rừng rụng 0,235784 khoảng biến động từ 0,220575 – 0,250993 Của rừng thƣờng xanh 0,536952, khoảng biến động giá trị từ 0,490730 - 0,583174 Độ xác thành lập đồ 58% - Ảnh mùa mƣa năm 2013 có NDVI từ -0.380668 đến 0.783458 Xác định số NDVI trung bình rừng rụng 0.487847 khoảng biến động giá trị từ 0,468715 – 0,506978 Của rừng thƣờng xanh 0,648764, khoảng biến động giá trị từ 0,610611 – 0,686916 - Sử dụng tỷ số thực vật thành lập đồ kiểu trạng thái rừng Giá trị trung bình rừng rụng 2.253898, khoảng biến động từ 2,112087 – 2,395709 Với rừng thƣờng xanh, trung bình 1,2337691, khoảng biến động từ 1,103230 – 1,364308 Độ xác 34% - Sử dụng số phân mùa thực vật Giá trị trung bình rừng rụng 0,351175, khoảng biến động từ 0,321869 – 0,380481 Với rừng thƣờng xanh, trung bình 0,105803, khoảng biến động từ 0,064384 – 0,147222 Độ xác 29% - Có thể sử dụng số phân loại thực vật NDVI để xác định ranh giới trạng thái rừng huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông 5.2 Tồn Trong trình thực đề tài, việc hiệu chỉnh xử lý ảnh chịu ảnh hƣởng yếu tố điều kiện tự nhiên Tƣ liệu ảnh sử dụng có độ phân giải trung bình, chƣa thể cụ thể đƣợc đối tƣợng có kích thƣớc nhỏ Chƣa nghiên cứu sử dụng nhiều loại ảnh khác vào xác định kiểu rừng khu vực 50 Có sai khác kết sử lý ảnh so với thực tế, cần có q trình điều tra tham gia chủ rừng để tăng độ xác đồ xử lý sai lệch ảnh với thực tế 5.3 Khuyến nghị Để đạt đƣợc kết giải đốn có khả xác cao cần sử dụng nhiều nguồn tƣ liệu ảnh viễn thám khác nhƣ ảnh đa thời gian, ảnh Spot, Quickbird, ảnh Ikonos để kết tốt hơn, nâng cao độ xác, khả áp dụng kết nghiên cứu vào thực tế Cần kết hợp nhiều phƣơng pháp tính tốn, phân loại ảnh khác để phát huy ƣu điểm phƣơng pháp 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Bình (2006), “Cẩm nang ngành lâm nghiệp – Công tác điều tra rừng Việt Nam”, Bộ NN&PTNT, chương trình hỗ trợ ngành lâm nghiệp đối tác [2] Chu Thị Bình (2001), “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu số đặc điểm rừng Việt Nam”, Luận án tiến sĩ, Trƣờng ĐH Mỏ Địa chất, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Thị, Trần Quang Bảo (2014), “Ứng dụng kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng nhằm phân loại trạng thái rừng theo thông tư số 34”, Tạp chí KHLN 2/2014 (3343 - 3353) Viện KHLNVN – VAFS, Hà Nội [4] Phạm Văn Duẩn, Phùng Văn Khoa (2013), “Thử nghiệm phương pháp xây dựng đồ kiểm kê rừng lưu vực từ ảnh vệ tinh SPOT5”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, Số 1-Năm 2013 [5] Dự án tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2010-2015, Viện điều tra quy hoạch, Bộ NN&PTNT [6] Nguyễn Huy Hoàng (2010), “Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao để xây dựng đồ tài nguyên rừng để phục vụ công tác điều tra, kiểm kê rừng” Luận văn thạc sỹ khoa lâm học, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Nội [7] Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao (1997), “Giáo trình điều tra rừng”, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội [8] Phùng Văn Khoa (2013), “Ứng dụng công nghệ không gian địa lý quản lý tài nguyên môi trường lưu vực” Nhà xuất Nông nghiệp, 2013 [9] Vƣơng Văn Quỳnh (2005),“ Nghiên cứu xây dựng giải pháp phòng chống khắc phục hậu cháy rừng cho vùng U Minh Tây Nguyên” Đề tài cấp nhà nƣớc KC-08-24 thuộc Chƣơng trình bảo vệ mơi trƣờng phịng tránh thiên tai, Bộ KH&CN, Hà Nội [10] Nguyễn Ngọc Thạch NNK (1997), “Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường” Hà Nội [11] Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông Thôn(2009), Thông tư 34/2009/TTBNNPTNT ngày 10/06/2009, quy định tiêu chí xác định phân loại rừng, Hà Nội [12] Chu Ngọc Thuấn (2008), “Ứng dụng hệ thông tin địa lỹ viễn thám Lâm Nghiệp” NXB Đại học Lâm Nghiệp, Hà Nội 2008 [13] Lê Văn Trung, (2005), “Viễn thám”, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh [14] Trần Viết Tuân (2012), “Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh Spot – thành lập đồ trạng rừng phục vụ công tác điều tra, kiểm kê rừng xã Dương Sơn, huyện Na Rì, tỉnh Bắc Cạn” Luận văn thạc sĩ, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Nội [15] http://landsat.usgs.gov/landsat8.php Thông tin chi tiết vệ tinh Landsat quan Đo đạc địa chất Mỹ cung cấp USGS [16] http://earthexplorer.usgs.gov/ Địa tải ảnh Landsat miễn phí [17]http://landsat.usgs.gov/Landsat8_Using_Product.php Thơng tin chi tiết phƣơng pháp xử lý ảnh cho liệu Landsat ... đề tài “ Nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng ảnh vệ tinh Landsat huyện Cư Jút tỉnh Đắk Nông? ?? Đề tài nhằm thể ranh giới kiểu rừng thơng qua giải đốn, xử lý ảnh chụp vệ tinh thời... số cho kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút 45 Bảng 4.12 Đánh giá độ xác số 46 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh Landsat. .. pháp nghiên cứu cụ thể Quá trình nghiên cứu, tổng hợp đƣa sơ đồ quy trình thực xác định kiểu trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh Landsat nhƣ sau Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu xác định ranh giới kiểu trạng