CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM LANDSAT ĐỂ NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA THẢM PHỦ ĐẾN DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG VỆ
II. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS thành lập bản đồ thảm thực vật trên thế giới và Việt Nam
1. Trên thế giới
Từ sau năm 1972, ngay khi có được những bức ảnh của vệ tinh Landsat, nhiều quốc gia đã thử nghiệm và sử dụng chúng cho việc lập bản đồ rừng và các hoạt động quan trắc.
Trong Hội nghị về quan sát rừng thế giới (World Forest Watch) tại Brazil năm 1992, các nhà khoa học đã tập trung đánh giá về các tiếp cận trong quan trắc b ng vệ tinh và đưa ra kết luận r ng, viễn thám là sự tiến bộ về phương pháp và công nghệ có khả năng đáp ứng được hệ thống giám sát phù hợp cả về mặt khoa học cũng như những yêu cầu về công tác quản lý lớp phủ rừng ở các quốc gia.
Tại Châu Âu, dự án TREES (The Tropical Ecosystem Environment Observations by Satellites) dưới sự đỡ đầu của Uỷ ban Châu Âu và do Viện ứng dụng không gian thuộc Trung tâm nghiên cứu hội nhập Ý thực hiện năm 1993 được xem như một dẫn chứng cụ thể về tính khả thi trong ứng dụng công nghệ quan sát không gian trong quan trắc lớp phủ mặt đất và đặc điểm sinh khối. Dự án sử dụng nhiều sensor khác nhau cho quan trắc lớp phủ. Ngoài ra dự án còn chú trọng cả sử dụng các kênh nhiệt trong phát hiện cháy rừng và kết hợp với một số các chỉ tiêu khác để phát hiện việc phá rừng.
Dự án có quy mô lớn nhất gần đây phải kể đến là dự án về biến đổi sử dụng đất và lớp phủ LUCC (Land-use and Land-cover Change) được triển khai trong giai đoạn 1993- 2005, lấy các khu vực nghiên cứu điểm ở Thái Lan, Malaysia, Indonesia và Philippin.
Mục tiêu của dự án là nghiên cứu về những phương thức khác nhau của biến đổi sử dụng đất và lớp phủ ở các quy mô không gian khác nhau, từ quy mô toàn cầu đến quy mô vùng địa phương.
Nhiều nghiên cứu khác về lĩnh vực này cũng đã được triển khai ở các vùng ôn đới, nhiệt đới và á nhiệt đới (Turner II 1992, Turner II và Meyer 1994, Geist và Lambin 2001, Becker và Bugman 2001), song còn nhiều điểm hạn chế về sự hiểu biết đối với vấn đề sử dụng đất, đặc biệt là với các nước đang phát triển ở vùng nhiệt đới.
` Trong đề tài Remote sensing-based quantification of land-cover and land-use change for planning (Bjorn Prenzel, 2003), tác giả đã đưa ra những cơ sở khoa học về lựa chọn phương pháp được sử dụng để đưa ra các kết quả mang tính định lượng trong việc nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật và sử dụng đất dựa vào cơ sở viễn thám.
Theo đó, tùy vào trường hợp mà ta sử dụng các phương pháp theo thuyết xác định hay dựa vào kinh nghiệm. Một điểm đáng chú ý mà tác giả có đề cập đến là yêu cầu về dữ liệu khi đánh giá biến động: dữ liệu thu thập phải có cùng đặc điểm (về không gian, về độ phân giải phổ,…), dữ liệu phải đạt được những tiêu chuẩn nhất định về bóng mây hay sương mù, dữ liệu thu thập phải cùng khu vực nghiên cứu. Trong nghiên cứu Land Use/
Land Cover Changes Detection And Urban Sprawl Analysis (M. Harika, et al., 2012) đã đánh giá sự biến động loại hình sử dụng đất/bề mặt đất tại các thành phố Vijayawada, Hyderabad và Visakhapatnam ở vùng Đông Nam Ấn Độ. Bên cạnh sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám để giải đoán, đề tài còn kết hợp sử dụng chuỗi Markov để dự đoán các khu vực có thể bị biến đổi trong tương lai. Trong nghiên cứu Monitoring Land Use Change By Multi-temporal Landsat Remote Sensing Imagery (Tayyebi, 2008), nhóm tác giả đã sử dụng ảnh landsat đa thời gian đề đánh giá biến động đất đô thị trong quá khứ (giai đoạn 1980-2000) để đưa ra những dự đoán cho tương lai (năm 2020). Trong đề tài Analyzing Land Use/ Land Cover Chang Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey (Selcuk Reis, 2008), tác giả đã thành lập bản đồ biến động sử dụng đất/ lớp phủ mặt đất ở vùng Rize, Đông Bắc Thổ Nhĩ Kỳ với 7 loại lớp phủ. Dữ liệu tác giả đã sử dụng trong đề tài này là ảnh Landsat MSS (1976) và Landsat ETM+ (2000) với độ phân giải lần lượt là 79m và 30m. Tuy nhiên, ở đề tài này, tác giả không trình bày rõ về phương pháp thực hiện mà chỉ chú trọng về đánh giá, thống kê biến động với những thay đổi sâu sắc đối với đất nông nghiệp, đô thị, đồng cỏ và đất lâm nghiệp, những nơi gần biển và có độ dốc thấp.
2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, ngày nay công nghệ viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
- Nghiên cứu môi trường: Điều tra về sự biến đổi sử dụng đất và lớp phủ; vẽ bản đồ thực vật; nghiên cứu các quá trình sa mạc hoá và phá rừng; giám sát thiên tai (hạn hán, cháy rừng, bão, mưa đá...); nghiên cứu ô nhiễm nước và không khí; nghiên cứu môi trường biển (đo nhiệt độ, màu nước biển, gió sóng)...
- Nghiên cứu thực vật rừng: nghiên cứu lớp phủ thực vật theo ngày, mùa vụ, năm, tháng và theo giai đoạn; điều tra phân loại rừng, diễn biến của rừng; nghiên cứu về côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng...
- Nghiên cứu thuỷ văn: điều tra và giám sát sự phân bố các đối tượng thủy văn và các nguồn nước ngầm, khối lượng và chất lượng diễn biến theo mùa, theo thời gian, các hiện tượng thuỷ văn: lũ lụt, nhiễm mặn, biến động lòng sông, lòng hồ,…
` - Sử dụng tư liệu viễn thám để thành lập bản đồ HTSDĐ, phát hiện biến động lớp phủ bề mặt: Các đặc trưng của tư liệu viễn thám như tính đa thời gian, đa phổ, có khả năng trùm phủ lớn, đặc trưng cấu trúc và các chỉ số như NDVI,... thỏa mãn các nhu cầu thành lập các loại bản đồ chuyên đề ở tỷ lệ khác nhau, đảm bảo nhanh chóng, chính xác.
Đặc biệt việc thành lập bản đồ thảm thực vật trong b ng công nghệ này cũng được quan tâm rất nhiều. Các nghiên cứu trong nước đã ứng dụng công nghệ RS và GIS để thành lập bản đồ thảm thực vật đã được thực hiện không ít trong các năm gần đây trên cả nước:
- Đề tài Ứng dụng GIS và viễn thám trong việc thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2008 tỉ lệ 1/50.000 ở huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh do Nguyễn Quang Tuấn, Trần Văn No, Đỗ Thị Việt Hương, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
- Đề tài Tìm hiểu sự thay đổi lớp thảm thực vật và các vấn đề quản lý tài nguyên tại xã Mậu Đức, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An do Trần Nguyên B ng, Võ Hữu Công, Nông Hữu Dương, Nguyễn Quang Hà, Trần Trung Kiên, Nguyễn Thị Minh Nguyệt – Trung tâm Sinh thái Nông nghiệp.
- Đề tài Ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám trong quy hoạch sử dụng đất rừng tại thượng nguồn lưu vực sông Cả, tỉnh Nghệ An do Phạm Tiến Đạt, Trần Trung Kiên, Nông Hữu Dương, Trần Đức Viên, Nguyễn Thanh Lâm và Võ Hữu Công - Trung tâm Sinh thái Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
Các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động đất đô thị cũng đã bước đầu mang lại những kết quả. Như trong đề tài Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám tại khu vực Tủa Chùa – Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã dùng phương pháp phân loại có kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat năm 2006 để phân ra 7 lớp thực phủ khác nhau với chỉ số Kappa ~ 0,7. Trong đề tài Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thị của thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An (Nguyễn Ngọc Phi, 2009) dùng phương pháp phân loại gần đúng nhất để phân ra 5 lớp đối tượng. Điểm đáng chú ý của đề tài này là sử dụng kết hợp nhiều loại ảnh viễn thám như Landsat (1992, 2000) và SPOT (2005) để cho ra kết quả giải đoán, đồng thời có sự so sánh về độ chính xác, chi tiết giữa các loại ảnh. Với chỉ số Kappa ~ 0,9, dữ liệu ảnh SPOT có độ chính xác sau phân loại cao hơn hẳn so với Landsat (Kappa ~ 0,7). Trong nghiên cứu Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa Thiên Huế (Nguyễn Huy An Đin n Ki n 2012), tác giả đã đã sử dụng phương pháp phân loại gần đúng nhất với dữ liệu ảnh Landsat TM độ phân giải 10 m, kết hợp với lấy mẫu thực địa để phân ra 13 loại lớp phủ với độ chính xác tương đối cao. Trong đề tài Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh MODIS nghiên cứu mùa vụ cây trồng, lập bản đồ hiện trạng và biến động lớp phủ vùng đồng b ng sông Hồng giai đoạn 2008 – 2010 (Vũ Hữu Long, Phạm Khánh Chi, Trần Hùng, 2011), tác giả đã phân loại lớp phủ dựa trên bộ dữ liệu NDVI tổ hợp tháng theo phương pháp phân loại có kiểm định sử dụng thuật toán phân loại gần đúng nhất. Đề tài đã phân loại được 9 loại lớp phủ
` với chỉ số Kappa ~ 0,9. Để đánh giá độ chính xác, tác giả đã sử dụng kết hợp cả dữ liệu mẫu khảo sát, điều tra thực địa với bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm gần nhất.