Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.2.2. Thống kê một số hoạt động cụ thể của việc ứng dụng viễn thám trong lâm nghiệp [4]
- Viễn thám được áp dụng đầu tiên ở Viện Điều tra quy hoạch rừng với tư liệu ảnh máy bay. Hệ thống mẫu giải đoán đều được xây dựng cho từng loại rừng: ảnh, kiểu tán lá,… Các bản đồ về tài nguyên rừng, sinh khối rừng đã được thành lập.
- Từ năm 1978, ảnh vệ tinh được đưa vào Việt Nam thì ngành lâm nghiệp là một trong những cơ sở áp dụng đầu tiên trong chương trình quốc gia về nghiên cứu không gian và đề án tài trợ của Thụy Điển. Hệ thống máy điều vẽ tổng hợp màu và các tư liệu Landsat được phân tích giải đoán, xây dựng bản đồ rừng trong phạm vi toàn quốc và cấp tỉnh.
- Từ năm 1978 đến nay Viện Điều tra Quy họach rừng cũng đã triển khai nhiều đề tài ứng dụng viễn thám và GIS.
- Việc áp dụng viễn thám – GIS trong quản lý và dự báo cháy rừng cũng được triển khai ở Cục kiểm lâm, Đại học Lâm nghiệp.
- Viễn thám – GIS hiện nay đang được áp dụng ở nhiều quy mô khác nhau. ở mức độ lâm trường, các bản đồ lập địa đã được áp dụng phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên đến cấp nông trường
- Trong lĩnh vực nghiên cứu sinh thái rừng, nhiều đề tài được triển khai có tài trợ của các nước, các tổ chức quốc tế tại Đại học Nông nghiệp Hà Nội, các tổ chức WWF, Uỷ ban sông Mê Kông,… các tỉnh như Huế, LâmĐồng, Tuyên Quang, Sơn La. Đặc biệt ở Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Tài nguyên và Môi trường nhiều đề tài đã được triển khai. Nhiều đề tài về sinh thái rừng được triển khai phục vụ cho công tác bảo vệ đa dạng sinh học, phát triển rừng và khu bảo tồn quốc gia, phát triển du lịch, quản lý đới ven biển và hải đảo, bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn (Dự án hành lang xanh ở Huế).
- Điều tra tài nguyên rừng toàn quốc (79 - 82) dự án VIE 79/014 do FAO tài trợ.
- Chương trình nghiên cứu quốc tế về ứng dụng ảnh đa phổ (1980 - 1982) - Intercosmoc.
- Chương trìnhquy hoạch tổng thể phát triển Tây Nguyên (1982 - 1983).
- Điều tra vùng nguyên liệu giấy (83 - 85) - chương trình phát triển lâm nghiệp - SIDA.
- Nghiên cứu biến động rừng ngập mặn Cà Mau (1985).
- Chương trình nghiên cứu hậu quả của chất độc hoá học (1987 đến nay).
- Chương trình quy hoạch sử dụng đất vùng trung tâm (1989 - 1995. SIDA).
- Dự án về thành lập bản đồ sử dụng đất đầu nguồn Mê Kông (86 - 87)- UB Mê Kông.
- Chương trình quy hoạch đồng bằng sông Cửu Long (1986).
- Đề án thành lập bản đồ sử dụng đất toàn quốc (1991 - 1993) - Viện KHVN.
- Dự án ứng dụng viễn thám theo dõi biến động các khu bảo tồn tự nhiên (91 - 95) WWF.
- Chương trình theo dõi, đánh giá biến động tài nguyên rừng (1991 - 1995).
- Dự án theo dõi và đánh giá che phủ rừng đầu nguồn Mê Kông (93 - 95) UB Mê Kông.
- Chương trình theo dõi đánh giá biến động tài nguyên rừng (1996 - 2000).
- Chương trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng giai đoạn 2001-2005; 2006 - 2010.
Các Chương trình trên đã sử dụng các loại ảnh. Radar, MODIS,NOAA- AVHRR, Landsat, để xây rựng bản đồ vùng và toàn quốc.
Ngoài những chương trình, dự án lớn trên còn hàng loạt những đề tài nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tăng hiệu quả của phương pháp viễn thám một cách rõ rệt.
Trong những chương trình nghiên cứu đó, các loại tư liệu viễn thám được sử dụng là các loại ảnh viễn thám khác nhau như: ảnh hàng không (để thành lập bản đồ tỉ lệ lớn), ảnh vệ tinh Landsat (để thành lâp bản đồ tỉ lệ trung bình và tỉ lệ nhỏ).
Phương pháp xử lý thông tin viễn thám được ứng dụng trong các chương trình đó chủ yếu vẫn là giải đoán bằng mắt. Đối với tư liệu ảnh máy bay đen trắng, viện
Điều tra quy hoạch rừng đã xây dựng bộ mẫu giải đoán rất chi tiết góp phần hướng dẫn cho công tác giải đoán thành lập bản đồ rừng rất có hiệu quả.
Bên cạnh những hoạt động trực tiếp ứng dụngviễn thám trong các chương trình và dự án nêu trên, để không ngừng nâng cao chất lượng kết quả đạt được cũng như tăng cường khả năng của phương pháp, một số đề tài nghiên cứu chuyên sâu cũng đã được triển khai. Bởi lẽ, ưu thế của phương pháp viễn thám trong việc xây dựng các bản đồ chuyên đề đã được phản ánh khá rõ ràng về mặt kinh tế, thời gian, không gian,… còn về độ tin cậy của thông tin bản đồ do phương pháp viễn thám đem lại đến mức nào? Điều này thực sự có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả phương pháp. Để những kết luận này có tính thuyết phục cần dựa trên những kết luận của các công trình nghiên cứu đánh giá phương pháp viễn thám. Những kết luận như vậy, trên thực tế đã được nêu khá nhiều trong một số báo cáo khoa học ở nước ngoài (các báo cáo của FAO cũng như nhiều hội thảo quốc tế khác nhau về viễn thám). Song các kết luận này đều gắn với một điều kiện địa lý, tự nhiên cụ thể cũng như phương pháp công nghệ và loại tư liệu viễn thám nhất định. Đối với điều kiện kinh tế, kỹ thuật và đặc điểm rừng nhiệt đới ở Việt Nam, những kết quả đó chỉ đóng vai trò là những tư liệu tham khảo có ý nghĩa. Lý do cơ bản của nhận định này là phương pháp và chất lượng của tư liệu viễn thám luôn không ổn định và thường bị ảnh hưởng do tác động trực tiếp của một số yếu tố thiên nhiên tại thời điểm bay chụp (đặc điểm khí hậu, thời tiết, cường độ chiếu sáng, vật hậu, trạng mùa, kiểu loại thảm thực vật, đặc điểm phân bố cũng như tình trạng sử dụng đất,…), mà các yếu tố này luôn ở tình trạng phân bố không đồng nhất trong những vùng địa lý khác nhau.
Một lý do khác là chất lượng của công tác giải đoán còn phụ thuộc vào phương pháp giải đoán: bằng mắt hay xử lý số. Song dù phương pháp nào cũng đều phụ thuộc đáng kể vào năng lực đoán đọc địa lý của người giải đoán ảnh. Tất cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng mạnh mẽ đến kết quả ứng dụng phương pháp viễn thám.
Hình 1.4. Sử dụng ảnh vê ̣ tinh Landsat theo dõi biến động rừng toàn quốc, tỉ lê ̣ 1: 1000000
Từ chỗ thấy được bản chất của phương pháp, trong những năm qua một số công trình nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến hành như:
- Nghiên cứu đánh giá khả năng của một số dạng thông tin ảnh viễn thám cho thành lập bản đồ rừng ở Việt Nam (Landsat TM, Spot, KATE 140, MKF – 6,...)[3].
- Xây dựng tập mẫu ảnh vệ tinh Landsat - TM dùng cho thành lập bản đồrừngtoàn quốc.
- Tập mẫu ảnh vệ tinh Landsat - TM cho từng vùng: Đông Bắc, Trung Tâm;
Bắc Trung Bộ; Tây Nguyên; Đông Nam Bộ.[3]
- Nghiên cứu đánh giá độ đồng nhất của các kiểu rừng trên ảnh vệ tinh Landsat - TM.
- Bước đầu nghiên cứu ứng dụng ảnh Rada để thành lập bản đồ rừng.
- Nghiên cứu ứng dụng ảnh số cho thành lập bản đồ rừng.
Hình 1.5. Bảng chắp ảnh Landsat khu vực tây bắc
Hình 1.6. Phân bố cac ảnh Landsat ở Viê ̣t Nam theo hàng và dải bay của vê ̣ tinh(NguồnNguyễn Ngọc Thạch)
KẾT QUẢ PHÂN LOẠI HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT TỈNH SƠN LA NĂM 2000
Hình 1.7. Bản đồ lớp phủ thành lập bằng phân loa ̣i tự động ảnh Landsat –tỉnh Sơn la(Nguồn Viện ĐTQH rừng)
Tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong công tác điều tra, quy hoạch rừng đã được áp dụng từ những năm 60 (vớ i ảnh máy bay) và đă ̣c biê ̣t phát triển từ sau năm 1979 với sự ra đời của Trung tâm nghiên cứu không gian thuô ̣c viện Khoa ho ̣c Viê ̣t Nam và chương trình nghiên cứu quốc gia; INTERCOSMOS.
Bản đồ hiê ̣n tra ̣ng sử du ̣ng đât tỉ lê ̣ 1: 250.000 đã được thành lâ ̣p với tư liệu ảnh vê ̣ tinh Landsat, trong đó các loại rừng đã được xác đi ̣nh khá chi tiờ́t theo nụ ̣i dung của phân loa ̣i tài nguyên rừng[4].
Trong ngành lâm nghiê ̣p; với nhiều loại ảnh viễn thám như ảnh máy bay và các loại ảnh vệ tinh: Landsat, SPOT, Radasat, ASTER, NOAA, MODIS, IKONOS, QUICKBIRD,... Việc sử dụng công nghệ viễn thám đã được ứng du ̣ng rất sớm trong ngành Lâm nghiê ̣p, trước hết là phu ̣c vu ̣ cho công tác kiểm kê tài nguyên rừng.
Viện Điều tra Quy hoạch rừng là đơn vị sử dụng sớ m nhất công nghệ viễn thám và GIS trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. Từ đầu năm 1970
đến năm 1984, ảnh máy bay và ảnh vệ tinh Landsat MSS đã được sử dụng trong công tác điều tra, quy hoạch rừng thuộc khuôn khổ dự án FAO/UNDP-VIE 79/014.
Tiếp theo đó, từ năm 1985 đến 1990 ảnh vệ tinh Landsat TM được sử dụng cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vùng Tây Nguyên. Năm 1990 – 1991, ảnh máy bay đã được sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng rừng vùng Trung Tâm, phục vụ công tác quy hoạch vùng nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng. Đặc biệt, từ năm 1991 đến năm 1995, ảnh vệ tinh Landsat TM đã được áp dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp vùng, tỷ lệ 1: 250.000 trong chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì I. Trong chu kỳ II của chương trình này (giai đoạn 1996 – 2000), bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc được xây dựng trên cơ sở ảnh vệ tinh SPOT4 và LandsatTM. Tuy nhiên, trong giai đoạn này, do có nhiều hạn chế về trang thiết bị máy tính và các phần mềm chuyên dùng nên chủ yếu sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt, do đó khá tốn thời gian, công lao động và kết quả phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của các chuyên gia đoán đọc ảnh. Các bản đồ kết quả của hai chu kỳ đầu này chủ yếu được xây dựng, biên tập bằng tay và lưu trên bản đồ giấy do đó việc khai thác, sử dụng thông tin gặp nhiều khó khăn. Đến chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì III (Giai đoạn 2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ đã được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạngrừng. Trong chu kỳ này, phương pháp giải đoán ảnh số đã được áp dụng. Đây là một bước tiến mới trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong công tác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng. Toàn bộ bản đồ kết quả đã được xây dựng, biên tập và lưu trữ dưới dạng số do vậy rất thuận tiện cho việc sử dụng, khai thác, xử lý và cập nhật thông tin về tài nguyên rừng. Trong giai đoạn này, công nghệ GIS với phương pháp chồng xếp các lớp thông tin cũng được sử dụng trong việc phát hiện, đánh giá biến động rừng. Tuy nhiên, do ảnh Landsat7-ETM+ có độ phân giải không gian thấp (15m), nên chỉ phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000, đáp ứng công tác theo dõi đánh giá diễn biến rừng cấp tỉnh.
Ở quy mô địa phương, một số tỉnh như lào Cai, Sơn La, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bình Định, Đồng Nai, Vĩnh Phúc cũng đã áp dụng công nghệ viễn thám và GIS để
cập nhật bản đồ hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1: 25.000 theo chỉ thị số 32/2000/CT- BNN-KL về việc tổ chức theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp trên cả nước. Tuy nhiên, do sử dụng ảnh Landsat7-ETM+ kết hợp với bổ sung thực địa nên kết quả còn nhiều hạn chế.
Bảng 1.2. Nội dung bản đồ rừng
Chú giải Tỉ lê ̣ nhỏ
Tỉ lê ̣ trung bình 1: 100.000
Tỉ lê ̣ lớn và chi tiết
A. Mặt đất 1. Đất có rừng 1. Rừng tự nhiên
1.1. Rừng kín TX X x x
1.1.1. Rừng gỗ lá rông X X xxx
- Dày, thưa, trung bình X xx
- Trên núi đá: D,T,TB. xxx
1.1.2. Rừng ngập mặn X x xxx
1.1.2.1. Đước X xx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
1.1.3. Tre, nứa: X X xxx
1.1.3.1. Thuần loại X Xx xxx
1.1.3.2. Hỗn giao với gỗ X X x
1.1.3.3. Rừng TX rụng lá X X xxx
- Dày, thưa, trung bình xx xxx
1.2.Thuần loại X Xx xxx
- Dày, thưa, trung bình Xx xxx
1.3.Rừng thưa cây lá kim X xx
1.3.1. Thuần loại X X xxx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
1.3.2. Hỗn giao X X xx
- Dày, thưa, trung bình X xxx
2. Rừng trồng X x
2.1.1. rừng gỗ TX Xx xxx
2.1.2. Ngập mặn X xx
2.1.3. Tre, nứa Xx xx
2.1.4. Lá kim X xxx
II. Đất không có rừng
1. Đất chưa sử dụng xx xxx
1.1. Đất trồng cỏ, cây bụi
1.2. Gỗ rải rác X Xx xxx
1.3. Khảm X Xx xxx
1.3.1. Có rừng X Xx xxx
1.3.2. Không có rừng X Xx xxx
1.4 Núi đá X Xx xxx
1.5. Bãi cát X Xxx xxx
2. Đất đang sử dụng X X x
2.1. Đất trồng trọt x xx
2.1.1. Cây ngắn vụ x xx
2.1.2. Cây lâu năm X X xxx
2.1.3. Đồng cỏ chăn nuôi X X xxx
2.2. Đất sử dụng khác: X xx
2.2.1. Thổ cư Xx xxx
2.2.2 Xây dựng cơ bản Ký hiệu Xx xxx
2.2.3. Đường giao thông Ký hiệu Xx xxx
B. Mặt nước X
1. Mặt nước cố đinh Xx xxx
1.1.Hồ, ao, sông, suối X X xxx
1.2. Đầm lầy X X x
2.Mặt nước không cố định X X x
2.1. Khu ngập lụt tạm thời X X xxx
Ở đây :
- X là dấu hiệu có được giải đoán và thể hiện trên bản đồ: x: xác định, xx:
chính xác trung bình, xxx: chính xác cao
- Rừng dày là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): > 0,7%
- Rừng TB là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): > 0,4 - 0,7%
- Rừng thưa là rừng có độ che phủ của rừng ( Forest cover): < 0,4%.
Bên cạnh lớp thông tin theo kiểu sinh thái và hình thái ( thực phủ) nêu trên, chú giải của bản đồ còn được bổ sung thêm một lớp thông tin theo phân khối và trạng thái cho các đối tượng rừng gỗ. Lớp thông tin này được lựa chọn qua các tư liệu ngoại nghiệp và tư liệu bản đồ của cơ sở thông qua nhiều chương trình điều tra khác nhau.[3]
Đối với ảnh vệ tinh SPOT-5, trong thời gian gần đây, đã được một số đơn vị, cơ quan trong nước sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể.
- Trung tâm Viễn Thám – Bộ Tài nguyên Môi trường: Năm 2004, kết hợp với phòng Đới bờ, lưu vực sông, Biển thuộc Cục Bảo vệ Môi trường ứng dụng ảnh SPOT 5 xây dựng lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý tổng hợp đới bờ khu vực huyện Giao Thủy (Ramsa Xuân Thủy); Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Hải Phòng (thuộc dự án Thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường thành phố Hải Phòng); Năm 2005, xây dựng bộ Bình đồ ảnh SPOT-5, và bản đồ nền ở tỷ lệ 1:50.000 và 1:100.000 cho 13 tỉnh thành trong cả nước (phục vụ dự án tổng kiểm kê đất năm 2005) và thành lập bộ bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã cho huyện Hoành Bồ - Quảng Ninh.
- Cục đo đạc bản đồ, Bộ tổng tham mưu sử dụng ảnh SPOT5 xây dựng bản đồ nền địa hình tỷ lệ 1:25.000 trên đó có thể hiện một số trạng thái sử dụng đất trong đó có các đối tượng rừng tự nhiên và rừng trồng, do vậy chỉ sử dụng như một tài liệu tham khảo cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất chi tiết cấp xã, huyện.
- Trung tâm CARGIS thuộc Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã sử dụng ảnh SPOT-5 trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vườ n quốc
gia Cát Bà, vường quốc gia Xuân thủy, Thị xã Uông Bí –tỉnh Quảng Ninh và một số lâm trường tại tỉnh Đắc Nông.
- Riêng đối với Trung tâm Tài nguyên Môi trường - Viện Điều tra Quy hoạch rừng, trong vài năm gần đây, ảnh SPOT-5 đã được sử dụng cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng như: xây dựng bản đồ hiện trạng rừng khu vực vườn quốc gia Cát Bà tỷ lệ 1:25.000 trong chương trình rà soát quy hoạch vườn quốc gia Cát Bà.
- Từ năm 1990, Viê ̣n Đi ̣a lý –viê ̣n Khoa ho ̣c Viê ̣t nam đã sử du ̣ng ảnh SPOT- 4 để
xây dựng bản đồ thảm thực vâ ̣t khu vực thi ̣ xã Sơn la để phu ̣c vu ̣ cho nghiên cứu dự
báo trượt lở đất.
- Trung tâm tư vấn thông tin lâm nghiệp – Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã thực hiện đề tài nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám chất lượng cao (SPOT- 5) và công nghệ thông tin để đánh giá, quản lý theo dõi diện tích rừng, đặc biệt là rừng trồng trong chương trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc”. Tuy nhiên, đề tài này mới chỉ đưa ra quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp giải đoán trực tiếp trên màn hình, chưa có những đánh giá chi tiết về độ chính xác của bản đồ cũng như các ứng dụng cụ thể trong công tác điều tra, quy hoạch, quản lý rừng Năm 2005, Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:10.000 các xã ven biển thuộc vùng đệm ven biển 4 tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau thuộc khuôn khổ dự án bảo vệ và phát triển các vùng đất ngập nước ven biển Miền nam năm 2006; Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp xã, tỷ lệ 1:25.000 cho vùng nguyên liệu nhà máy giấy Nam Quan tỉnh Hà Giang;
xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỉnh Quảng Ninh năm 2005,...