Kết quả tán xạ trên ảnh ALOS PALSAR tại vị trí 96 OTC được đo đếm trên ảnh. Kết quả được thể hiện trong phần phụ biểu 1(đính kèm).
4.3. Thử nghiệm mô hình và xây dựng hàm tƣơng quan
4.3.1. Kết quả tính trữ lượng c cbon trên mặt đất tại ví trí các ô tiêu chuẩn.
Hình 4.6. Điểm điều tra OTC tại huyện Cần Giờ
Từ các số liệu điều tra ngoài thực địa kết hợp công thức tính sinh khối của tác giả Viên Ngọc Nam đã thống kê năm 2012 (Phụ biểu 2). Ta thu được kết quả như sau:
Hình 4.7. Biểu đồ trữ lƣợng cac bon trên 37 ô mẫu rừng ngập mặn
Trữ lượng CO2 trung bình của rừng ngặp mặn Cần Giờ khoảng 480 tấn/ha.
4.3.2. Mối quan h giữ trữ lượng CO2 với giá trị tán xạ ngược r d r
Ảnh radar có 2 phân cực HH và HV, mỗi phân cực nhận được giá trị tán xạ ngược từ chùm tia radar do vệ tinh phát ra là khác nhau và chịu sự ảnh hưởng của độ nhám bề mặt cũng khác nhau. Từ tư duy đó, luận văn xây dựng mối quan hệ giữa trữ lượng cac bon điều tra mặt đất (Mcdt) với từng phân cực và sự kết hợp của 2 phân cực, kết quả như sau:
+ Đối với phân cực HH:
Hình 4.8. Tƣơng quan giữa Mcdt với SigHH
+ Đối với phân cực HV:
+ Đối với phân cực (SigHH+SigHV)/2
Hình 4.10. Tƣơng quan giữa Mcdt với (SigHH+SigHV)/2
+ Đối với HH/HV
Từ kết quả nghiên cứu, tác giả tổng hợp các mô hình xác định trữ lượng các bon dựa vào tư liệu radar như sau:
Bảng 4.2. Mối tƣơng quan giữa tán xạ ngƣợc với Mcdt
TT Phƣơng trình tƣơng quan R2
1 SigHH = 1,297ln(Mcdt)-55,944 0,6753 (4.1)
2 SigHV = 0,7964ln(Mcdt)-55,532 0,3852 (4.2) 3 (SigHH+SigHV)/2 = 1,0468ln(mgodt)-55,738 0,6236 (4.3) 4 SigHH/SigHV = -0,011ln(mgodt)+1,0136 0,2378 (4.4)
+ Tương quan tuyến tính trữ lượng CO2 với giá trị tán xạ ngược radar
Kết quả hàm tuyến tính của Mcdt với Sig HH, Sig HV và HH/HV như sau:
Kết quả bảng 4.3 ta thấy mối quan hệ tuyến tính giữa Mcdt với SigHH ,SigHV và SigHH/SigHV như sau:
Mcdt=1057.55*SigHV-891.99*SigHH-55970.22*SigHH/SigHV+64318.22
với R2 = 0,719 (4.5)
Kết quả này bước đầu cho thấy hiệu quả hơn các mô hình đơn lẻ ở trên thể hiện ở mối quan hệ chặt chẽ giữa trữ lượng gỗ với các thành tố trong mô hình.
4.4. Đánh giá độ chính xác kết quả phƣơng trình tƣơng quan
Bảng 4.4 so sánh giá trị trữ lượng CO2 rừng trên mặt đất được tính từ ảnh ALOS PALSAR -2 với giá trị đo đạc bằng phương pháp thực địa.
Bảng 4.4: So sánh trữ lƣợng CO2 từ ảnh so với trữ lƣợng CO2 ô tiêu chuẩn
STT Tên điểm điều tra Tọa độ X Tọa độ Y Trữ Lƣợng Đo CO2 (Tấn/ha) Trữ Lƣợng Tính CO2 (Tấn/ha) RMSE (Tấn/ha) Sai số % 1 OTC_2 617435 1170038 819,1 580,05 57145,12 29,18 2 OTC_4 617204 1169825 855,59 726,16 16753,31 15,13 3 OTC_11 617387 1168017 515,98 426,56 7996,13 17,33 4 OTC_13 616335 1167707 581,67 516,01 4311,37 11,29 5 OTC_17 618313 1167342 577,06 679,81 10558,14 17,81 6 OTC_20 619117 1166415 629,16 504,67 15497,14 19,79 7 OTC_23 619043 1165326 629,36 533,36 9216,6 15,25 8 OTC_24 619575 1164881 781,07 635,22 21271,27 18,67 9 OTC_25 620194 1164413 613,21 446,66 27738,21 27,16 10 OTC_26 620843 1163398 581,21 616,59 1252,05 6,09 11 OTC_27 620372 1164215 563,94 505,71 3390,67 10,33 12 OTC_29 621017 1163189 588,24 406,73 32946,96 30,86 13 OTC_30 621212 1163015 373,06 282,99 8112,06 24,14 14 OTC_38 623695 1160049 664,91 430,72 54846,83 35,22 15 OTC_44 623884 1157884 263,57 63,34 40093,12 75,97 16 OTC_48 624375 1155938 192,31 359,28 27877,78 86,82 17 OTC_49 624090 1155882 546,09 417,47 16544,21 23,55 18 OTC_63 624434 1151417 471,62 328,21 20566,63 30,41 19 OTC_73 617772 1170445 430,75 349,74 6562,9 18,81 20 OTC_77 618044 1167835 650,6 705,5 3014,25 8,44 21 OTC_78 618340 1167095 616,16 412,74 41379,42 33,01 22 OTC_79 618901 1166559 649,25 623,56 659,8 3,96 23 OTC_80 618365 1166565 610,19 879,61 72588,22 44,15
STT Tên điểm điều tra Tọa độ X Tọa độ Y Trữ Lƣợng Đo CO2 (Tấn/ha) Trữ Lƣợng Tính CO2 (Tấn/ha) RMSE (Tấn/ha) Sai số % 24 OTC_84 619135 1165094 627,74 418,98 43582,41 33,26 25 OTC_87 619797 1164737 533,1 736,44 41347,46 38,14 26 OTC_88 619990 1164570 635,31 840,48 42096,29 32,3 27 OTC_90 621650 1163930 517,01 335,14 33075,44 35,18 28 OTC_92 621172 1163807 503,67 285,95 47400,38 43,23 29 OTC_94 617630 1168110 526,79 673,69 21579,16 27,89 30 OTC_95 617136 1167941 638,35 522,06 13524,17 18,22 572,869 157,367 27,719 Hình 4.12. So sánh giá trị trữ lƣợng CO2 đo và Trữ lƣợng CO2 tính
Từ kết quả đánh giá ở bảng 4.4 trên cho thấy, độ chính xác của phương trình tương quan có chỉ số RMSE = 157.367 (tấn/ha) tương ứng vớ tỷ lệ sai số giữa lý
thuyết và thực tế là 27,72%. hay nói cách khác tính sinh khối có thể cho độ chính xác tới 73,28%.
4.5. Xây dựng bản đồ trữ lƣợng CO2 trên mặt đất khu vực huyện Cần Giờ.
Phương trình sử dụng để tính trữ lượng CO2 trên mặt đất khu vực RNM từ giá trị tán xạ ngược trên ảnh ALOS PALSAR như sau:
Mc = 1057.55*SigHV-891.99*SigHH-5970.22*SigHH/SigHV+64318.22
Trong đó:
- Mc là giá trị trữ lượng CO2 (tấn/ha);
- SigHV là trị tán xạ phân cực HV trên ảnh (Db); - SigHH là trị tán xạ phân cực HH trên ảnh (Db);
- SigHH/SigHV là trị tán xạ phân cực HH/HV trên ảnh (Db);
Sử dụng phương trình tương quan đã được kiểm định phương trình (4.5) phần mềm Arc Gis kết hợp với phần mềm biên tập bản đồ Mapinfow luận văn xây dựng được bản đồ phân bố trữ lượng CO2 như sau:
Hình 4.15. Biểu đồ phần trăm trữ lƣợng CO2 hấp thụ của rừng huyện Cần Giờ
Vì CO2 hấp thụ tỉ lệ thuận với SK của cây, do đó bản đồ CO2 hấp thụ của rừng cũng đi theo sự phân bố SK của rừng trồng. Cụ thể quan sát hình 4.14 CO2 hấp thụ cũng thấp ở các khu vực bìa rừng, ven các nhánh sông và gần đường giao thông. Những khu vực này thường có CO2 hấp thụ < 200 tấn/ha. Càng đi vào trong CO2 hấp thụ càng tăng. Dựa vào biểu đồ hình 4.15 có thể thấy rõ, lượng CO2 tập trung chủ yếu vào khoảng giá trị từ 200 – 500 tấn/ha với 54%. Tiếp theo đó là 39 % giá trị CO2 nằm trong khoảng 500-800 tấn/ha. Khu vực hấp thụ CO2 cao từ 1100 – 1400 tấn/ha chỉ chiếm 0,99% trong tổng diện tích rừng, phân bố rất lẻ tẻ và là những khu vực sâu trong rừng. Còn diện tích rừng có CO2 hấp thụ rất cao từ 1400 – 1700 tấn/ha chỉ chiếm 0.0023%. Đây là con số rất thấp và cũng không đáng nói tới. Giá trị trung bình CO2 hấp thụ của rừng tại RNM Cần Giờ là 480 tấn/ha hay trữ lượng C là 480/3,67=130,79 (Tấn/ha).
KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu, tác giả rút ra các kết luận sau:
Hiện trạng rừng ngập Cần Giờ với diện tích có rừng 32.451,02 ha trên toàn huyện đạt độ che phủ 48,15 % và trở thành khu RNM lớn nhất Việt Nam. Trong đó diện tích rừng tự nhiên tỷ lệ 20 %, rừng trồng tỷ lệ 28,15 diện tích đất tự nhiên. Thành phần loài cây Đước là chính với 75 % diện tích rừng, thường ở tuổi 22 nên nguy cơ rừng già sẽ xảy ra trong tương lai gần.
Tư liệu Radar là nguồn tư liệu rất có giá trị cho công tác theo dõi giám sát tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường, nhất là đối với những nước nằm trong vùng nhiệt đới có nhiều mây như Việt Nam. Không chỉ có khả năng chụp ảnh không phụ thuộc vào thời tiết, ngày cũng như đêm, tư liệu radar còn cung cấp các thông tin quan trọng về cấu trúc, sự gồ ghề của bề mặt, sự đồng nhất, độ ẩm của các đối tượng lớp phủ mặt đất. Những thông tin này không thể có nếu chỉ dùng ảnh quang học truyền thống.
Bên cạnh những ưu điểm nêu trên, tư liệu radar cũng có những hạn chế rất cơ bản so với ảnh quang học như biến dạng hình học lớn, ảnh chứa nhiều nhiễu, hình ảnh các đối tượng trên ảnh không giống với cảm nhận bình thường của mắt người dẫn đến những khó khăn cho việc xử lý và chiết tách thông tin.
Sử dụng dữ liệu ảnh với nhiều cấu hình chụp ảnh (sử dụng kết hợp quỹ đạo đi lên và đi xuống, sử dụng nhiều góc tới) và kết hợp cả phân cực HH và HV cho phép nâng cao độ chính xác xác định trữ lượng cac bon rừng, đồng thời hạn chế được nhược điểm bão hòa của giá trị tán xạ đối với sinh khối rừng nhất là đối với kênh L.
Tác giả đưa ra được phương trình tương quan giữa giá trị tán xạ ngược trên ảnh ALOS PALSAR với giá trị trữ lượng CO2 đo ngoài thực địa với sai số khoảng 27% hay mô hình này đem lại độ chính xác khoảng 73%.
Mcdt=1057.55*SigHV-891.99*SigHH-55970.22*SigHH/SigHV+64318.22
Trữ lượng CO2 trung bình của RNM Cần Giờ là 480 (tấn/ha) hay trữ lượng cacbon là 130,79 (tấn/ha).
Nghiên cứu đã xây dựng được bản đồ phân bố trữ lượng CO2 với 6 cấp độ: nhỏ hơn 200 tấn/ha, từ 200 đến 500 tấn/ha, từ 500 đến 800 tấn/ha, từ 800 đến 1100 tấn/ha, từ 1.100 đến 1.400 tấn/ha và từ 1.400 đến 1.700 tấn/ha.
Tồn tại
- Trong luận văn tác giả mới chỉ thực hiện tính trữ lượng carbon trên mặt đất của những cây có đường kính trên 6 cm, mà chưa thể thực hiện nghiên cứu carbon dưới mặt đất (rễ, cành lá vật rơi rụng…).
- Kết quả nghiên cứu mới chỉ đạt ở mức hơn 70 %, sai số trung phương còn cao (trên 100 tấn/ha).
Khuyến nghị
- Với khả năng hấp thụ CO2 cao của RNM Cần Giờ cần phải có nhiều nghiên cứu chuyên sâu hơn về ứng dụng công nghệ Viễn thám trong tính trữ lượng cac bon để đạt được kết quả sát với giá trị thực tế của rừng.
-Trong vài thập kỷ trở lại đây, với tiến bộ nhanh chóng của công nghệ viễn thám, ngày càng có nhiều vệ tinh RADAR được đưa lên quỹ đạo với các thông số kỹ thuật chụp ảnh ngày càng ưu việt nhất là độ phân giải của ảnh. Trong phần thực nghiệm sử dụng ảnh PALSAR băng L có độ chính xác 70 %. Như vậy, cần thử nghiệm với vệ tinh mới như RADARSAT, TERRSAR-X với độ phân giải cao đến 1m để để có thể đánh giá khả năng của viễn thám RADAR trong xác định khả năng hấp thụ cacbon rừng ở Việt Nam nói chung và RNM nói riêng.
Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để:
+ Cung cấp thông tin trong quá trình kiểm kê khí nhà kính, thực hiện chương trình hành động quốc gia về REDD+.
+ Xác định những khu vực RNM có SK và CO2 hấp thụ thấp, từ đó tìm ra nguyên nhân và đưa ra biện pháp làm tăng SK và CO2 hấp thụ cho những khu vực này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyên.L.Đ. Ứng dụng tư li u viễn thám v tinh để giám sát ự tăng trưởng củ cây lúa. Phòng Địa Tin học – Viễn thám, Phân viện Vật lý tại Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST).
2. Phạm Xuân Hoàn (2005), Cơ chế phát triển sạch và cơ hội thương mại carbon trong Lâm nghi p, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
3. Trần Bình Đà, Lê Quốc Doanh (2009), Đánh giá nhanh khả năng tích lũy carbon của một số phương thức nông lâm kết hợp tại vùng đệm VQG Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc, Tạp chí Nông nghi p và Phát triển nông thôn (7), tr 93 – 9823. Viên Ngọc Nam (2012), Phương pháp xác định c rbon tích tụ củ rừng ngập mặn và rừng Tràm ở các tỉnh phí N m.
4. Phan Nguyên Hồng 1991. H sinh thái rừng ngập mặn.
5. Viên Ngọc Nam (2000),Nghiên cứu sinh khối và năng suất sơ cấp rừng Mắm trắng (Avicennia alba BL.) tự nhiên tại Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh, Sở Khoa học và Công nghệ - Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 86 tr.
6. Viên Ngọc Nam, Huỳnh Đức Hoàn, Cao Huy Bình, Phan Văn Trung, Phạm Văn Quy, Bùi Nguyễn Thế Kiệt (2009), Nghiên cứu sinh khối Dà Quánh (Ceriops zippeliana Blume) và Cóc trắng (Lumnitzera racemosa Willd) tại Khu Dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ, Báo cáo nghi m thu, Sở Khoa học và Công nghệ - trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, 100 trang.
7. Viên Ngọc Nam, Nguyễn Thị Hà (2009), Đánh giá khả năng hấp thụ CO2 của rừng keo lai (Acacia auriculiformis x A. mangium) trồng tại quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghi p (1), tr. 105 –110.
8. Viên Ngọc Nam, Lâm Khải Thạnh (2010), So sánh khả năng hấp thụ CO2 của rừng đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) 28 – 32 tuổi ở Khu Dự trữ Sinh quyển rừng ngập mặn cần giờ, Thành phố Hồ Chí Minh, Tuyển tập
hội thảo quốc gia về Phục hồi và quản lý h sinh thái rừng ngập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu, tr. 38 – 43.
9. Viên Ngọc Nam (2011), Nghiên cứu tích tụ carbon của rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) trồng ở Khu Dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Nông nghi p và Phát triển nông thôn (18), tr. 78 -83.
10. Viên Ngọc Nam (2011), Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 của rừng Cóc trắng (Lumnitzera racemosa Willd) trồng ở Khu Dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Nông nghi p và Phát triển nông thôn, (2+3/2011), tr. 162-166.
11. Viên Ngọc Nam (2013), Tổng quan kết quả nghiên cứu khoa học trong 35 năm khôi phục và bảo v rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Nam bộ, Hội thảo Kết quả nghiên cứu Lâm nghiệp
12. Viên Ngọc Nam, Trần Thị Nguyên Thảo (2011), Nghiên cứu khả năng tích lũy cacbon trong đất của rừng Đước (Rhizophora apiculata Blume) trồng tại Khu Dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh,
Tạp chí Rừng và Môi trường (44 + 45), tr. 45- 49.
13. Viên Ngọc Nam, Nguyễn Thị Hà và Trần Quốc Khải (2012), Phương trình sinh khối và carbon các bộ phận của loài Đước đôi (Rhizophora apiculata Blume) ở tỉnh Cà Mau. Tạp chí Rừng và Môi trường (48) I N: 1859-1248
14. Ngô Đình Quế, Đinh Thanh Giang (2008). Xây dựng các tiêu chí và chỉ tiêu trồng rừng và tái trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch (A/R CDM) ở Việt Nam. Tạp chí Nông nghi p và Phát triển nông thôn (4), tr. 95 –100)
15. Dương Hữu Thời (1992), Cơ sở sinh thái học, Nxb Đại học và thông tin KHKT, Hà Nội.
16. Lê Thị Kim Thoa (2012), Nghiên cứu khả năng hấp thụ CO2 trên cơ sở sinh khối của rưng Đước đôi (Rizophora apiculata Blume) trồng tại khu bảo
tồn thiên nhiên đất ngập nước Thạnh Phú, Luận văn Thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
17. Askne. J., Santoro. M., Boreal forest sterm volum estimation from multitemporal C-band Insar Observation.
18. Autine. J. M., Mackey. B. G., Van Niel. K. P., 2003. Estimating forest biomass using satellite RADAR: an exploratary study in a temprate Australia Eucaliptus forest. Forest ecology management 176 (575-583). 19. Brown, S. (1994), “Estimating biomass and biomass change of tropical forests:
A rimer” FAO forestry paper 134.
20. Cannell, M.G.R. (1982), World forest Biomass and Primary Production Data, Academic Press Inc (London), 391 pp.
21. Cronin. N.L.R., 2004. The potential of airborne polarimetric synthetic aperture radar data for quantifying and mapping the biomass and structural diversity of woodlands in semiarid Australia. A thesis summited in fulfilmentof requirements for the degree of Doctor of phylosophy. School of Biological Earth and Environment Sciences, The University of New South Wales.
22. Christophe Proisy, Anthea Mitchell, Richard Lucas, François Fromard, Eric Mougin; Estimation of Mangrove Biomass using Multifrequency Radar Data. Application to Mangroves of French Guiana and Northern Australia,
2003.
23. Houghton, R.A. (1991), Releases of carbon to the atmosphere from degradation of forests in tropical Asia, Canadian Journal of Forest Research
21:132-142.
24. Fleming, R.H. (1957), “General features of the Oceans”, In: Treatise on Marine Ecology and Paleoecology, J.W. Hedgepeth, et Vol. 2. Ecology, Geologycal Society of American Mem, 67(1): pp 87-10.
25. Liebig, J. V. (1840), Organic chemistry and its Applications to Agriculture and physiology (Engl-ed.L. playfair and W. Gregory), London Taylor