CHƯƠNG I: SINH KHỐI RỪNG VÀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM
1.4. Phân tích lựa chọn phương pháp tính sinh khối trên mặt đất của lớp phủ rừng ở Việt Nam
Ở nước ta, việc điều tra, đánh giá tài nguyên rừng đã được thực hiện thường xuyên theo chu kỳ 5 năm, sử dụng dữ liệu viễn thám quang học độ phân giải cao, kết hợp với số liệu điều tra tài nguyên rừng thu thập ngoài thực địa thông qua đo đạc sinh khối rừng các ô tiêu chuẩn [3]. Việc nghiên cứu xác định sinh khối rừng ở nước ta chủ yếu tập trung vào xây dựng các hàm quan hệ giữa chỉ số thuộc tính của thực vật với hàm lượng sinh khối chứa trong thực vật, với mục tiêu có thể tính chuyển từ trữ lượng rừng sang sinh khối dựa vào số liệu điều tra, đánh giá, kiểm kê rừng.
Trên thế giới trong thời gian khoảng hai thập kỷ trở lại đây, với mối quan tâm về biến đổi khí hậu toàn cầu, thì sinh khối thực vật đang được quan tâm nghiên cứu một cách khá rộng rãi. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám để xác định sinh khối rừng cũng thu hút nhiều nhà khoa học. Để xác định sinh khối rừng bằng công nghệ viễn thám có nhiều phương pháp sử dụng nhiều loại dữ liệu khác nhau, từ chụp ảnh hàng không, quét lidar, ảnh viễn thám quang học, ảnh viễn thám RADAR.
Với phương pháp sử dụng ảnh quang học, đây là phương pháp truyền thống đã được áp dụng rộng rãi ở nước ta, tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của phương pháp này là việc tiếp cận với nguồn dữ liệu. Với vị trí địa lý nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, quanh năm bị mây che phủ thì cơ hội để chụp ảnh quang học lớp phủ thực vật ở nước ta là không nhiều nên không thể tăng tần xuất điều tra, đánh giá rừng.
Phương pháp bay quét lidar có thể cho dữ liệu điều tra rừng với độ chính xác cao, nhưng do giá thành quá cao so với các phương pháp khác nên chỉ thích hợp đối với việc điều tra rừng cho khu vực nhỏ yêu cầu độ chính xác cao. Ngoài ra, do LIDAR sử dụng bước sóng ngắn nên không tránh khỏi hạn
49
chế trong thu thập dữ liệu như đối với ảnh quang học đó là việc phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Phương pháp sử dụng dữ liệu viễn thám RADAR được nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới từ những năm 90 của thế kỷ trước và có những thành tựu đáng kể. Phương pháp này ban đầu được áp dụng cho rừng phương Bắc đối với nhóm cây họ thông, tới những năm 2000 đã được một số nhà khoa học sử dụng để tính sinh khối trên mặt đất của lớp phủ rừng nhiệt đới và cũng chứng tỏ tính khả thi.
Bảng 1. 3: So sánh ưu nhược điểm của các loại trị đo sử dụng trong xác định sinh khối rừng trên mặt đất bằng ảnh RADAR
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết
quả
Phương pháp Giá trị tán xạ Hệ số tương
quan
Trị đo pha Ngưỡng bão hòa
(kênh L)
150 t/ha 200 t/ha 300 t/ha
Thu thập dữ liệu Đơn Lặp theo chu kỳ Lặp theo chu kỳ Yêu cầu quỹ đạo Bình thường Chính xác cao Chính xác cao Nhiễu pha Không phụ
thuộc
Phụ thuộc Phụ thuộc Điều kiện cung
cấp dữ liệu
Không hạn chế Hạn chế Hạn chế
Địa hình Phụ thuộc Phụ thuộc Phụ thuộc
Sự dịch chuyển của địa hình
Ít phụ thộc Phụ thuộc Phụ thuộc Điều kiện thời tiết Ít phụ thuộc Phụ thuộc Phụ thuộc Khí quyển Ít phụ thuộc Phụ thuộc Phụ thuộc
Hiện nay, việc nghiên cứu sinh khối rừng trên mặt đất bằng dữ liệu ảnh RADAR, căn cứ vào loại trị đo sử dụng có thể phân loại thành 3 phương pháp chính đó là sử dụng giá trị tán xạ trên ảnh, giá trị tương quan giữa cặp ảnh
50
RADAR và trị đo pha của ảnh. Bảng 1.3 thể hiện so sánh giữa các phương pháp.
Bảng 1.3 cho thấy việc tính sinh khối rừng trên mặt đất sử dụng trị đo pha và giá trị tương quan của các cảnh ảnh là tương đối tương đồng do thực chất của hai phương pháp này là sử dụng công nghệ RADAR giao thoa. Để có cặp ảnh có giá trị tương quan cao, ảnh phải được chụp với thời gian khác biệt không lớn, thông số quỹ đạo vệ tinh có sự tương đồng hết sức chặt chẽ giữa hai lần chụp. Điều này có thể khắc phục bằng cấu hình chụp ảnh tandem như đã được thực hiện với vệ tinh ERS hay TerraSAR-X. Tuy nhiên, việc thiết kế vệ tinh RADAR với bước sóng ngắn yêu cầu kinh phí không cao so với bước sóng dài do yêu cầu về năng lượng của vệ tinh có bước sóng dài là cao hơn, vệ tinh phải to hơn. Chính do hạn chế này nên hiện nay chưa có các vệ tinh RADAR cấu hình tandem với bước sóng dài được đưa lên quỹ đạo. Với các bước sóng ngắn thì tín hiệu nhận được là tán xạ từ lá và cành nhỏ, trong điều kiện chụp ảnh có gió thì giá trị tương quan giữa hai ảnh dễ dàng bị phá bỏ do dịch chuyển của các đối tượng. Hơn nữa, điều kiện cung cấp ảnh giao thoa của một số nhà sở hữu vệ tinh là khá ngặt nghèo ví dụ hãng INFOTERRA không thương mại hóa dữ liệu TerraSAT-X với cấu hình tandem, điều này làm cho việc ứng dụng công nghệ này ở Việt Nam là không khả thi ít nhất cho tới nay.
So với phương pháp xác định sinh khối rừng trên mặt đất bằng trị đo pha và trị đo tương quan của ảnh, phương pháp sử dụng trị tán xạ của ảnh có các yêu cầu thuận tiện hơn rất nhiều cho người sử dụng. Trị tán xạ trên ảnh ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nên có thể thu thập ảnh dễ dàng, ngoài ra việc cung cấp ảnh cũng không có bất kỳ hạn chế nào.
Điều bất lợi nhất của phương pháp này so với hai phương pháp còn lại là ngưỡng bão hòa của giá trị tán xạ với sinh khối rừng nhỏ hơn. Tuy nhiên với
51
sinh khối rừng trên mặt đất không lớn của Việt Nam thì bất lợi này cũng không ảnh hưởng nhiều đến hầu hết diện tích rừng của nước ta nếu sử dụng phương pháp này để xác định sinh khối rừng trên mặt đất.
Chính vì vậy, nghiên cứu này tập trung vào phương pháp xác định sinh khối trên mặt đất của rừng Viêt Nam dựa vào trị đo tán xạ ngược của ảnh RADAR với mong muốn đưa ra những bằng chứng khoa học trong việc ứng dụng công nghệ này trong xác định sinh khối lớp phủ rừng tại nước ta.