2.2.1. Khái niệm về rừng
Theo luật bảo vệ và phát triển rừng năm 2004, rừng là một hệ sinh thái bao gồm quần thể thực vật rừng, động vật rừng, vi sinh vật rừng, đất rừng và các yếu tố môi trường khác. Rừng gồm rừng trồng và rừng tự nhiên trên đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng.
Theo thông tư Số: 34/2009/TT-BNNPTNT ban hành ngày 10 tháng 6 năm 2009 của Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn[6]. Rừng ở Việt Nam được phân loại như sau:
2.2.2. Phân loại rừng theo mục đích sử dụng
1. Rừng phòng hộ: là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hoá, hạn chế thiên tai, điều hoà khí hậu và bảo vệ môi trường.
2. Rừng đặc dụng: là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo tồn thiên nhiên, mẫu chuẩn hệ sinh thái của quốc gia, nguồn gen sinh vật rừng; nghiên cứu khoa học; bảo vệ di tích lịch sử, văn hoá, danh lam thắng cảnh; phục vụ nghỉ ngơi, du lịch, kết hợp phòng hộ bảo vệ môi trường.
3. Rừng sản xuất: là rừng được sử dụng chủ yếu để sản xuất, kinh doanh gỗ, các lâm sản ngoài gỗ và kết hợp phòng hộ, bảo vệ môi trường.
2.2.3. Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành
1. Rừng tự nhiên: là rừng có sẵn trong tự nhiên hoặc phục hồi bằng tái sinh tự nhiên.
a) Rừng nguyên sinh: là rừng chưa hoặc ít bị tác động bởi con người, thiên tai; Cấu trúc của rừng còn tương đối ổn định.
b) Rừng thứ sinh: là rừng đã bị tác động bởi con người hoặc thiên tai tới mức làm cấu trúc rừng bị thay đổi.
— Rừng phục hồi: là rừng được hình thành bằng tái sinh tự nhiên trên đất đã
mất rừng do nương rẫy, cháy rừng hoặc khai thác kiệt;
— Rừng sau khai thác: là rừng đã qua khai thác gỗ hoặc các loại lâm sản khác.
2. Rừng trồng: là rừng được hình thành do con người trồng, bao gồm: a) Rừng trồng mới trên đất chưa có rừng;
b) Rừng trồng lại sau khi khai thác rừng trồng đã có; c) Rừng tái sinh tự nhiên từ rừng trồng đã khai thác.
Theo thời gian sinh trưởng, rừng trồng được phân theo cấp tuổi, tùy từng loại cây trồng, khoảng thời gian quy định cho mỗi cấp tuổi khác nhau.
2.2.4. Phân loại rừng theo điều kiện lập địa
1. Rừng núi đất: là rừng phát triển trên các đồi, núi đất.
2. Rừng núi đá: là rừng phát triển trên núi đá, hoặc trên những diện tích đá lộ đầu không có hoặc có rất ít đất trên bề mặt.
3. Rừng ngập nƣớc: là rừng phát triển trên các diện tích thường xuyên ngập nước hoặc định kỳ ngập nước.
a) Rừng ngập mặn: là rừng phát triển ven bờ biển và các cửa sông lớn có nước triều mặn ngập thường xuyên hoặc định kỳ.
b) Rừng trên đất phèn: là rừng phát triển trên đất phèn, đặc trưng là rừng Tràm ở Nam Bộ.
c) Rừng ngập nước ngọt: là rừng phát triển ở nơi có nước ngọt ngập thường xuyên hoặc định kỳ.
4. Rừng trên đất cát: là rừng trên các cồn cát, bãi cát.
2.2.5. Phân loại rừng theo loài cây
1. Rừng gỗ: là rừng bao gồm chủ yếu các loài cây thân gỗ.
a) Rừng cây lá rộng: là rừng có cây lá rộng chiếm trên 75% số cây.
— Rừng lá rộng thường xanh: là rừng xanh quanh năm;
— Rừng lá rộng rụng lá: là rừng có các loài cây rụng lá toàn bộ theo mùa chiếm 75% số cây trở lên;
— Rừng lá rộng nửa rụng lá: là rừng có các loài cây thường xanh và cây rụng
b) Rừng cây lá kim: là rừng có cây lá kim chiếm trên 75% số cây.
c) Rừng hỗn giao cây lá rộng và cây lá kim: là rừng có tỷ lệ hỗn giao theo số cây của mỗi loại từ 25% đến 75%.
2. Rừng tre nứa: là rừng chủ yếu gồm các loài cây thuộc họ tre nứa như: tre, mai, diễn, nứa, luồng, vầu, lô ô, le, mạy san, hóp, lùng, bương, giang, v.v….
3. Rừng cau dừa: là rừng có thành phần chính là các loại cau dừa.
4. Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa
a) Rừng hỗn giao gỗ - tre nứa: là rừng có cây gỗ chiếm > 50% độ tàn che. b) Rừng hỗn giao tre nứa – gỗ: là rừng có cây tre nứa chiếm > 50% độ tàn che.
2.2.6.. Phân loại rừng theo trữ lƣợng
1. Đối với rừng gỗ
a) Rừng rất giàu: trữ lượng cây đứng trên 300 m3/ha. b) Rừng giàu: trữ lượng cây đứng từ 201- 300 m3/ha.
c) Rừng trung bình: trữ lượng cây đứng từ 101 – 200 m3/ha. d) Rừng nghèo: trữ lượng cây đứng từ 10 đến 100 m3/ha.
đ) Rừng chưa có trữ lượng: rừng gỗ đường kính bình quân < 8 cm, trữ lượng cây đứng dưới 10 m3/ha.
2. Đối với rừng tre nứa: Rừng được phân theo loài cây, cấp đường kính và cấp mật độ a) Nứa Trạng thái D (cm) N (cây/ha) Nứa to ≥ 5 - Rừng giàu (dày) ≥ 8.000 - Rừng trung bình 5.000 – 8.000 - Rừng nghèo (thưa) < 5.000 Nứa nhỏ < 5 - Rừng giàu (dày) ≥ 10.000 - Rừng trung bình 6.000 – 10.000 - Rừng nghèo (thưa) < 6.000
b) Vầu Trạng thái D (cm) N (cây/ha) Vầu to ≥ 6 - Rừng giàu (dày) ≥ 3.000 - Rừng trung bình 1.000 – 3.000 - Rừng nghèo (thưa) < 1.000 Vầu nhỏ < 6 - Rừng giàu (dày) ≥ 5.000 - Rừng trung bình 2.000 – 5.000 - Rừng nghèo (thưa) < 2.000 c) Tre, luồng Trạng thái D (cm) N (cây/ha) Tre, luồng to ≥ 6 - Rừng giàu (dày) ≥ 3.000 - Rừng trung bình 1.000 – 3.000 - Rừng nghèo (thưa) < 1.000 Tre, luồng nhỏ < 6 - Rừng giàu (dày) ≥ 5.000 - Rừng trung bình 2.000 – 5.000 - Rừng nghèo (thưa) < 2.000 d) Lồ ô Trạng thái D (cm) N (cây/ha) Lồ ô to ≥ 5 - Rừng giàu (dày) ≥ 4.000 - Rừng trung bình 2.000 – 4.000 - Rừng nghèo (thưa) < 2.000 Lồ ô nhỏ < 5 - Rừng giàu (dày) ≥ 6.000 - Rừng trung bình 3.000 – 6.000 - Rừng nghèo (thưa) < 3.000
2.2.7. Đất chƣa có rừng
1. Đất có rừng trồng chƣa thành rừng: là đất đã trồng rừng nhưng cây trồng có chiều cao trung bình chưa đạt 1,5 m đối với các loài cây sinh trưởng chậm hay 3,0 m đối với các loài cây sinh trưởng nhanh và mật độ < 1.000 cây/ha.
2. Đất trống có cây gỗ tái sinh: là đất chưa có rừng quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp, thực vật che phủ gồm cây bụi, trảng cỏ, lau lách và cây gỗ tái sinh có chiều cao 0,5 m trở lên đạt tối thiểu 500 cây/ha.
3. Đất trống không có cây gỗ tái sinh: là đất chưa có rừng quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp gồm đất trống trọc, đất có cây bụi, trảng cỏ, lau lách, chuối rừng, chít, chè vè v.v…
4. Núi đá không cây: là núi đá trọc hoặc núi đá có cây nhưng chưa đạt tiêu chuẩn thành rừng.
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ phân loại rừng dựa theo khoản 1 Điều 8 và Điều 9 của thông tư này.
2.3.8. Phân loại rừng theo Loeschau
Hiện nay, ngành lâm nghiệp phân loại rừng theo hiện trạng chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn phân loại của Loeschau năm 1966. Trong quản lý đất đai hay quy hoạch sử dụng đất, chúng ta luôn gặp các kiểu phân loại này trên bản đồ hiện trạng rừng (Nguyễn Thanh Tiến, 2007)[14].
Nhóm I: Chưa có rừng
Đất trống đồi núi trọc – Ký hiệu: Ia
Đất trống đồi núi trọc có cây bụi – Ký hiệu: Ib
Đất trống đồi núi trọc có cây bụi xen cây gỗ (các cây gỗ tái sinh có độ tàn che
10%, với mật độ cây gỗ tái sinh 1000 cây/ha – Ký hiệu: Ic
Nhóm II: Rừng phục hồi
— Rừng phục hồi trong giai đoạn đầu chủ yếu cây ưa sáng mọc nhanh (cây Thẩu
tấu, Hu đay, Màng tang…). Đất trảng cây bụi có nhiều cây gỗ tái sinh tự nhiên, mật độ cây tái sinh > 1000 cây/ha với độ tàn che > 10% - Ký hiệu: IIa
— Rừng phục hồi trong giai đoạn sau chủ yếu cây ưa sáng mọc nhanh (cây Thẩu
tấu, Hu đay, Màng tang…) đã xuất hiện cây chịu bóng, cây gỗ lớn, có hiện tượng cạnh tranh không gian dinh dưỡng. Mật độ cây > 1000 cây/ha với đường kính D1.3 > 10 cm – Ký hiệu: IIb
Nhóm III: Rừng thứ sinh (phân chia dựa trên trữ lượng rừng)
Rừng tự nhiên bị tàn phá mạnh – Ký hiệu: IIIa
+ Rừng nghèo kiệt có trữ lượng gỗ 50-80 m3/ha – Ký hiệu: IIIa1
+ Rừng nghèo kiệt có trữ lượng gỗ 80-120 m3/ha – Ký hiệu: IIIa2
+ Rừng nghèo kiệt có trữ lượng gỗ 120-200 m3/ha – Ký hiệu: IIIa3
Rừng trung bình còn có kết cấu 3 tầng cây, với trữ lượng gỗ 200 – 300 m3/ha –
Ký hiệu: IIIb
Rừng trung bình ít bị tác động còn có kết cấu 3 tầng cây, các dấu vết bị tàn phá
không còn thể hiện rõ, trữ lượng gỗ 300 – 400 m3/ha – ký hiệu: IIIc
— Trong các trạng thái rừng IIIa1 hay IIIa2 người ta còn chia nhỏ ra IIIa1.1; IIIa1.2; IIIa2.1; IIIa2.2… Việc chia nhỏ này đều dựa trên trữ lượng của rừng trên ha. Đây là cơ sở quan trọng trong công tác quy hoạch điều chế rừng, đáp ứng mục đích kinh doanh rừng hiệu quả.
Nhóm IV: Rừng nguyên sinh đây là trạng thái rừng giàu, ký hiệu IV[14].
2.3. Khảo sát bài toán
Hầu hết các nước trên thế giới thường sử dụng bản đồ nền địa hình kết hợp với đo ngoại nghiệp, bản đồ địa chính hoặc tư liệu ảnh để xây dựng bản đồ trạng thái rừng … còn ở Việt nam thường dựa trên cơ sở các tài liệu thu thập được rồi lựa chọn một phương thức hợp lý nhất trong các loại hình sau để lập bản đồ:
–Sử dụng bản đồ địa chính đo vẽ theo hệ toạ độ nhà nước, có bản đồ quy hoạch
hoặc bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở giai đoạn trước đối chiếu với thực địa có kết hợp với phương pháp trắc địa ở những khu vực có biến động lớn.
–Sử dụng bản đồ giải thửa theo chỉ thị 299/TTg kết hợp với bản đồ địa hình và số
liệu điều tra bổ sung tại thực địa
–Dùng ảnh máy bay để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất kết hợp với điều
vẽ và đo vẽ bổ sung ngoài thực địa.
–Sử dụng bản đồ nền địa hình kết hợp với đo vẽ bổ sung ngoài thực địa.
–Ứng dụng công nghệ số trong công tác thành lập bản đồ.
Trong số các cách đã nêu ở trên thì ngày nay công nghệ bản đồ số đã được sử dụng ở nhiều cơ sở, mở ra khả năng lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên máy tính. Dùng các phương tiện kỹ thuật như bàn số hoá, máy quét và phần mềm chuyên dụng để số hoá các thông tin thuộc nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ nguồn tư liệu bản đồ địa chính, bản đồ địa hình, bản đồ giải thửa, ảnh hàng không hoặc bản đồ hiện
trạng sử dụng đất cũ. Tiến hành bổ sung hiện chỉnh khoanh vẽ tổng hợp, phân loại sử dụng đất. Để tiện lợi cho việc biên tập bản đồ, người ta dùng phương pháp phân lớp thông tin theo nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Kỹ thuật này rất thuận lợi cho quá trình theo dõi biến động, hiệu chỉnh, làm mới bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ trạng thái rừng cho giai đoạn sau.
2.4. Các công cụ để giải quyết bài toán 2.4.1. Ảnh Spot 5 2.4.1. Ảnh Spot 5
So với SPOT-4 thì SPOT-5 cung cấp rất nhiều khả năng nâng cao, cung cấp các giải pháp hình ảnh bổ sung chi phí-hiệu quả. Nhờ những cải tiến SPOT-5 đã có ảnh độ phân giải 5 mét và độ phân giải 2,5 mét và lát cắt hình ảnh rộng, bao gồm 60 x 60 km hay 60 km x 120 km, các vệ tinh SPOT-5 cung cấp một sự cân bằng lý tưởng giữa các độ phân giải cao và rộng vùng phủ sóng. Phạm vi quan sát được cung cấp bởi SPOT-5 là một tài sản quan trọng cho các ứng dụng như bản đồ quy mô vừa (từ 1:25000 đến 1:10000), quy hoạch đô thị và nông thôn, và thăm dò dầu khí, quản lý và thiên tai
Đặc điểm vệ tinh cảm biến SPOT-5
Ngày khởi động: tháng 03 năm 2002
Địa điểm triển khai: Trung tâm vũ trụ Guiana, Kourou, Guyana Pháp
Độ cao quỹ đạo: 822 km
Độ nghiêng quỹ đạo: 98,7 °, so với hướng chiếu của mặt trời
Tốc độ: 7,4 km / giây (26.640 km / giờ)
Quỹ đạo thời gian: 101,4 phút
Thời gian xem lại: 2-3 ngày, tùy thuộc vào vĩ độ
Lắt cắt chiều rộng: 60 km x 60 km đến 80 km
Thước đo chính xác: <50m ngang vị trí chính xác (CE90%)
Độ phân giải: 2,5 m từ 2 x 5m Hình Bands Pan: 480-710 nm Green: 500-590 nm Màu đỏ: 610-680 nm Gần IR: 780-890 nm Sóng ngắn IR: 1,580-1,750 nm
2.4.2. Phần mềm giải đoán ảnh ENVI 4.5
Phần mềm ENVI – Environment for Visualizing Images là một phần mềm xử
lý ảnh viễn thám mạnh, với các đặc điểm chính như sau:
–Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ ảnh khác nhau.
–Môi trường giao diện thân thiện.
–Cho phép làm việc với từng kênh phổ riêng lẻ hoặc toàn bộ ảnh. Khi một file
ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất cả các chức năng hiện có của hệ thống. Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể dễ dàng lựa chọn các kênh từ các file ảnh để xử lý cùng nhau
–ENVI có các công cụ chiết tách phổ, sử dụng thư viện phổ, và các chức năng chuyên cho phân tích ảnh phân giải phổ cao (high spectral resolution images).
–Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL – Interactive Data Language.
Đây là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp giữa xử lý ảnh và khả năng hiển thị với giao diện đồ hoạ dễ sử dụng
* Một số chức năng chính của phần mềm
–Phân loại không chọn mẫu- Unsupervised Classification
–Phân loại có chọn mẫu – Supervised Classification
–Kỹ thuật phân ngưỡng – Segmentation Image
–Tạo lát cắt giá trị - Density Slice
–Tính chỉ số thực vật NDVI
2.4.3. Phần mềm ArcGIS 9.2
Arcgis Desktop là một sản phẩm của Viện Nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI). Có thể nói đây là một phần mềm về GIS hoàn thiện nhất. ArcGIS cho phép người sử dụng thực hiện những chức năng của Gis ở bất cứ nơi nào họ muốn: trên màn hình, máy chủ, trên web, trên các field … Phần mềm Arcgis Desktop bao gồm 3 ứng dụng chính sau:
–ArcMap để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ.
+ Tạo các bản đồ từ các rất nhiều các loại dữ liệu khác nhau
+ Truy vấn dữ liệu không gian để tìm kiếm và hiểu mối liên hệ giữa các đối
tượng không gian
+ Tạo các biểu đồ
–ArcCatalog: dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý
+ Tạo mới một cơ sở dữ liệu
+ Explore và tìm kiếm dữ liệu
+ Xác định hệ thống toạ độ cho cơ sở dữ liệu
–ArcToolbox: cung cấp các công cụ để xử lý, xuất – nhập các dữ liệu từ các định
dạng khác như MapInfo, MicroStation, AutoCad…(Trần Quốc Bình, 2004)[2].
2.4.4. Ngôn ngữ lập trình Javascript
JavaScript là ngôn ngữ kịch bản dùng để tạo các client-side scripts và server-side scripts. JavaScript làm cho việc tạo các trang Web động và tương tác dễ dàng hơn. Đây là một ngôn ngữ kịch bản được hãng Sun Microsystems và Netscape phát triển.
JavaScript là một ngôn ngữ lập trình dựa trên nguyên mẫu với cú pháp phát triển từ C. Giống như C, JavaScript có khái niệm từ khóa, do đó, JavaScript gần như không