Việc đánh giá độ tàn che thông thường phải được tiến hành đo đếm bằng công cụ
vi quang kế hình cầu. Tuy nhiên trong trường hợp điều kiện điều tra không có công cụ thì tiến đánh giá độ tàn che bằng trực quan. Tiến hành chia các ô mẫu nhỏ thành 4 tiểu ô mẫu dạng hình chữ nhật có cùng kích thước (lý tưởng là 10 x 12.5 m), trong mỗi tiểu ô mẫu dạng hình chữ nhật, sẽ ước tính độ tàn che. Độ tàn che được ghi lại sẽ được tính trên cơ sở bình quân của kết quả ước tính độ tàn che trong 4 tiểu ô mẫu.
45
2.3.2.2. Phương pháp xác định sinh khối trên mặt đất từ ảnh viễn thám
Trên cơ sở số liệu điều tra ngoài thực tế tiến hành tính toán sinh khối bề mặt tán rừng trên ảnh viễn thám theo khung logic ở hình 2.2.
Hình 2.2. Khung logic tính sinh khối bề mặt tán rừng từ ảnh viễn thám a. Tiền xử lý ảnh
- Hiệu chỉnh bức xạ
Bức xạ mặt trời truyền qua khí quyển ảnh hưởng đến các điều kiện khí tượng bằng sự truyền năng lượng vào không khí và trái đất. Chính vì vậy, để đảm bảo sự tương đồng nhất định về mặt bức xạ cần thiết phải thực hiện hiệu chỉnh bức xạ. Việc điều chỉnh bức xạ là một điều cần thiết để chuyển đổi giá trị số của phần tử ảnh (DN-Digital Number) không đơn vị sang giá trị thực của bức xạ (Lƛ) việc thực hiện này được thực hiện theo biểu thức sau:
(2.3) Trong đó:
QCAL = giá trị bức xạ đã được hiệu chỉnh và tính định lượng ở dạng số nguyên
QCALMIN = 1, QCALMAX = 255
Đơn vị của là
- Nâng cao độ phân giải
Nâng cao độ phân giải của ảnh sẽ làm nổi bật hình ảnh sao cho người giải đoán dễ đọc, dễ phân biệt nội dung trên ảnh hơn so với ảnh gốc nhằm giảm sai sót trong phân loại khi giải đoán. Tùy từng trường hợp cụ thể và tùy vào từng ảnh vệ tinh cùng với đặc điểm của từng kênh ảnh mà có cách nâng cao độ phân giả khác nhau. Đề tài đã sử dụng ảnh SPOT có độ phân giải cao 10m vì thế việc nâng cao độ phân giải ảnh là không cần thiết.
- Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu chỉ là một phần nhỏ trong ảnh được chụp nên sau khi đã hiệu chỉnh ta tiến hành cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu để giảm dung lượng ảnh và để thuận lợi cho việc xử lý. Một file ảnh ranh giới của khu vực nghiên cứu được dùng để cắt khu vực nghiên cứu trong ENVI 5.0 bằng thanh công cụ Basic Tools/Resize Data.
- Đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh
Để đánh giá độ chính xác sau khi phân loại ảnh nghiên cứu sử dụng chỉ số Kappa (k). Hệ số Kappa (k) là thước đo chỉ mức độ phù hợp giữa dữ liệu đối chứng (biến 1) và kết quả phân loại (biến 2) theo công thức 2.3.
b. Tính toán các chỉ số ảnh liên quan
- Tính chỉ số thực vật (NDVI)
NDVI được sử dụng để thể hiện và giám sát phân bố các loại hình sử dụng đất của khu vực nghiên cứu. Chỉ số NDVI được tính toán dựa trên sự khác biệt phản xạ ánh sáng cận hồng ngoại và ánh sáng đỏ của ảnh SPOT
Công thức tính NDVI như sau:
NDVI = Trong đó:
NIR là giá trị số của phần tử ảnh thu nhận vùng cận hồng ngoại.
VIS là giá trị số của phần tử ảnh thu nhận vùng ánh sáng đỏ.
NDVI có giá trị từ -1 đến 1. Giá trị NDVI càng lớn thể hiện hoạt động quang hợp càng mạnh.
- Tính tỉ số giữa diện tích bề mặt lá của tán cây với diện tích bề mặt đất mà cây phát triển tại đó (LAI)
LAI là chìa khóa cho cấu trúc đặc trưng của thảm thực vật và có mối quan hệ chặt chẽ với hoạt động quang hợp, sự bốc hơi nước, năng suất và điều kiện của thảm thực vật. LAI có thể được sử dụng để ước tính sinh khối, động thái của thảm thực vật hay dự báo mùa vụ. Chỉ số LAI có giá trị từ 0 đến 6. Khi LAI càng thấp thì thảm thực vật phát triển không tốt.
47
Để tính được chỉ số LAI trên ảnh ta dựa vào mối quan hệ giữa chỉ số NDVI trên ảnh và chỉ số LAI thực tế thể hiện qua phương trình sau:
LAI = a + b * NDVI (2.5) Trong đó: Hệ số a và b sẽ tính được khi ta sử dụng phần mềm SPSS để phân tích
mối quan hệ giữa chỉ số NDVI và LAI thực tế
- Tính chỉ số phần bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi thực vật thông qua quá trình quang hợp (fAPAR)
Để xác định chỉ số phần bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi thực vật thông qua quá trình quang hợp (fAPAR) theo tác giả (Ochi & Shibasaki, 1999) chỉ số này được xác định trên cơ sở mối quan hệ với chỉ số thực vật (NDVI) thể hiện qua phương trình sau và phương trình này được áp dụng chung cho các nước trong khu vực Đông Nam Á.
fAPAR = - 0,08 + 1,075 * NDVI
Trong đó: Các hệ số a =-0,08 và b =1,075 là những hệ số thực nghiệm được xác định cho khu vực Đông Nam Á.
c. Tính sinh khối các trạng thái rừng, cây hàng năm và cây lâu năm trên ảnh viễn thám
Theo nghiên cứu của (Schucknecht et al., 2015) trong nghiên cứu “Ước tính sinh khối đồng cỏ phục vụ công tác quản lý ở Niger”, để thiết lập được phương trình cho việc tính sinh khối trên ảnh viễn thám sử dụng công thức dưới đây.
Be = a * CFAPAR + b
Trong đó: Be chính là sinh khối ước tính trên ảnh, a và b là hai hệ số mà ta có được khi phân tích phương trình mối quan hệ giữa sinh khối thực tế và chỉ số fAPAR trên ảnh.
CFAPAR chính là ký hiệu của phương trình fAPAR trên ảnh viễn thám.
Như vậy, để có được phương trình tính sinh khối trên ảnh thì ta phải phân tích mối quan hệ giữa sinh khối từ các ô tiêu chuẩn trên thực địa và chỉ số fAPAR từ các ô tiêu chuẩn trên ảnh. Và công cụ được sử dụng để đưa ra phương trình mối quan hệ giữa hai yếu tố trên là hàm hồi quy tuyến tính trong phần mềm Excel. Sau khi tính toán ta thu được các giá trị của 2 hệ số a và b.
d. Phương pháp xác định trữ lượng Cacbon
Theo Ủy ban liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) năm 2003 thì lượng Cacbon được tính thông qua hệ số mặc định với sinh khối khô theo công thức:
Lượng Cacbon: CBS = 0.5 * TAB. (đơn vị tấn/ha).
Trong đó:
TAB là tổng sinh khối trên mặt và được tính theo công thức sau:
TAB = AGB + BGB (sinh khối các bộ phận cây dưới mặt đất)
Tuy nhiên, như đã trình bày trong phần phạm vi nghiên cứu thì đề tài này chỉ tính sinh khối trên mặt đất nên lượng Cacbon được tính thể hiện qua công thức sau:
Lượng CO2: CO2= 3.67 * CBS
2.3.2. Phương pháp ứng dụng viễn thám
2.3.2.1. Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám SPOT, Sentinel-2 xây dựng bản đồ lớp phủ sử đụng dất nông nghiệp
a. Xây dựng mẫu khóa giải đoán ảnh
Nghiên cứu này sử dụng các kênh khác nhau để hiệu chỉnh bức xạ. Đối với ảnh SPOT thì hiệu chỉnh Kênh 2 và Kênh 3, còn đối với ảnh Sentinel thì hiệu chỉnh Kênh 4 và Kênh 5. Sau khi phân mảnh ảnh viễn thám, tiến hành xây dựng khóa giải đoán ảnh.