Các quần xã rừng tự nhiên:
1. Các quần xã vẹt + đước
a. Phân bố và các điều kiện sinh thái chung
Quần xã Đước và Vẹt phân bố ở vùng có độ cao trung bình, chịu tác động của thủy triều, đất tương đối rắn.
b. Thành phần thực vật, hình thái và cấu trúc
Các quần xã Đước và Vẹt có cấu trúc khá đơn giản, thực vật chiếm ưu thế chủ yếu là các cây họ Đước như Đâng (Rhizophora stylosa) và Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza).
Tại quần thể phía Bắc, Vẹt dù là loài chiếm ưu thế với 3 phân tầng về chiều cao khá rõ rệt của Vẹt dù. Chiều cao trung bình của quần xã này là khoảng 3 – 3,5 m.
Hình 2.4: Quần xã Đước và Vẹt dù ở Đảo Cái Bầu
2. Các quần xã Trang + Sú
a. Phân bố và điều kiện sinh thái chung
Gồm các quần xã chủ yếu là Trang (Kandelia obovata) và Sú (Aegiceras corniculatum) phát triển mạnh tại những vùng triều thường xuyên ngập nước. Đặc biệt ở khu vực ven các con rạch có nguồn nước ngọt chảy ra, đất tương đối mềm, thì quần xã trang-sú khá phát triển. Trang trong các quần xã này thường có bạnh gốc khá phát triển, thân đơn và phân cành cao, ít nhưng khỏe, thể hiện các đặc tính chống chịu với tác động mạnh của sóng, và mức độ ngập nước
Thành phần thực vật, hình thái và cấu trúc
Các quần xã này có thành phần thực vật chủ yếu là hai loài Trang (Kandelia obovata) và Sú (Aegiceras corniculatum) .
Các quần xã Trang và Sú này có độ cao khá lớn, khoảng từ 3–4 m. Quần xã Trang và Sú phát triển tốt, mật độ cây dầy, độ che phủ luôn trên 90%. Quần xã đang trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển mạnh, các cây lớn đều đang trong thời kỳ sinh sản với hoa và quả khá nhiều. Những cây Sú có tán rộng, đường kính tán đạt 2–2,5 m, đường kính hệ rễ từ 40–50 cm, đường kính thân 10 – 20 cm. Đối với Trang, tán rộng từ 2–3 m, đường kính thân từ 10–20 cm.
Hình 2.5: Quần xã Trang và Sú
1. Quần xã Trang,Vẹt dù
Phân bố và điều kiện sinh thái chung
Đây là quần xã phân bố phía sau quần xã Mắm-trang-sú chiếm diện tích khá lớn. Quần xã trang-vẹt dù phân bố ở khu thể nền tương đối nhiều bùn, hơi chặt. Ở khu vực đất chặt hơn vẹt dù chiếm gần như ưu thế.
Thành phần thực vật, hình thái và cấu trúc
Đây là quần xã có độ phong phú về loài khá cao, với nhiều loài cây ngập mặn khác nhau nhưng trong đó chiếm ưu thế là 3 loài gồm có: Trang (Kandelia obovata), Đâng (Rhizophora stylosa) và Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza). . Những cây vẹt dù trong các quần xã này khá lớn thân cây cao khoảng 30 - 40m, đường kính 0.3 - 1m. Vẹt có rễ gập hình đầu gối xuất phát từ các rễ bên ở quanh gốc thân, từng đoạn một lại nổi lên trên mặt đất, lúc đầu nhọn sau tù và nhẵn dần. Từ các phần nhô này mọc ra các rễ dinh dưỡng đâm sâu xuống đất. Ở gốc của các loài vẹt cui biến hình và hình thành những bạnh gốc gần giống như những bạnh gốc trong rừng mưa nhiệt đới. Bạnh gốc có nhiều lỗ vỏ hoặc vỏ nứt dọc, lớp ngoài mềm có tác dụng thu nhận không khí. Phía dưới bạnh gốc mọc ra nhiều rễ bên làm nhiệm vụ dinh dưỡng.
Hình 2.6:Vẹt dù trên đảo Cái Bầu
4 .Quần xã Mắm biển,Sú phía tây Nam đảo Cái Bầu a. Phân bố và điều kiện sinh thái chung
Đây là quần xã phía Tây Nam đảo Cái Bầu.Trong quần xã này Mắm biển (A.marina) là thành phần chính, thường phân bố ở phía ngoài cùng, thể hiện đặc điểm của một loài tiên phong, ưa sáng, chịu mặn cao, phân bố ở vùng đất thấp, thường có nhiều cát sỏi. Xen lẫn với mắm biển là sú, với mức độ phân cành nhiều, thấp, thân tương đối mềm dẻo. Do có một ít đất bùn xen lẫn với cát nên trang có thể phân bố rải rác trong kiểu quần xã này nhưng hơi nằm lui về phía trong.
b. Thành phần thực vật, hình thái và cấu trúc
Quần xã gồm 2 loài cây ngập mặn chiếm ưu thế là Sú (Aegiceras corniculatum) và Mắm biển (Avicennia marina).Phát triển nhất trong quần xã là quần thể Mắm biển (Avicennia marina). Quần thể này đạt chiều cao trung bình 1,5– 1,7 m, đường kính tán rộng 3–3,5 m, đường kính thân đạt khoảng 10–12 cm. Quần thể Mắm biển này đang trong thời kỳ phát triển mạnh, đang có hoa. Quần thể Sú mới được hình thành, còn khá nhỏ với chiều cao trung bình chỉ từ 0,7–1 m, đường kính tán chỉ vào khoảng 1m, chưa có vật hậu, độ che phủ khoảng 70% - 80%
Hình 2.7: Quần xã Mắm biển,Sú
Nhìn chung Thực vật ngập mặn đảo Cái Bầu mang đặc điểm của những cây sống trên khu vực có giới hạn sinh thái hẹp.
Điều kiện sống của vùng đảo Cái Bầu tương đối khắc nghiệt, thể hiện ở các mặt như độ mặn cao (20-30‰), thể nền nghèo mùn và dinh dưỡng, nhiều đá tảng, độ lầy thụt ít, độ dốc tương đối lớn, sự chuyển tiếp nhanh giữa vùng có mức ngập nước cao so với giới hạn chịu đựng của cây ngập mặn và vùng đá cao, tác động song tương đối mạnh. Sống trong điều kiện như vậy, thực vật thể hiện những nét thích nghi khá cao.Thực vật ngập mặn trên đảo Cái Bầu tập trung chủ yếu ở phía tây của đảo với 1 hệ thống quần xã thực vật ngập mặn đa dạng và phong phú.
Tuy nhiên tổng quát lại hệ sinh thái rừng ngập mặn được phân bố như sau: + Quần xã thực vật ưu thế Mắm biển (Avicennia marina) Mắm biển là thành phần chính trong các kiểu quần xã này, thường phân bố ở phía ngoài cùng, thể hiện đặc điểm của một loài tiên phong, ưa sáng, chịu mặn cao, phân bố ở vùng đất thấp, thường có nhiều cát sỏi. Đặc điểm của quần xã này cây phân cành nhiều, mật độ cây không cao, thường biến động theo năm, có xu hướng di cư của các loài cây ngập mặn khác vào.
+ Quần xã thực vật ưu thế là Sú (Aegiceras corniculatum) thường phân bố ở khu vực đất lầy thụt, và thấp. Cấu trúc không gian kiểu quần xã này không cao, trung bình trên dưới 3m. Xen lẫn với Sú là các cây ngập mặn khác như Ô rô, Đâng, Trang.
+ Quần xã thực vật ưu thế Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza) phân bố ở khu vực đất cao, thể nền rắn, ít lầy thụt chịu tác động của thủy triều cao và trung bình. Thành phần loài của kiểu quần xã này chủ yếu là Vẹt dù, tuy nhiên có mức độ đa dạng hơn so với các kiểu quẩn xã khác. Phía trong của quần xã, nơi giáp với bờ đầm thấy xuất hiện nhiều loài tham gia rừng ngập mặn hoặc những loài ngập mặn thích nghi với nơi có thể nền rắn, chỉ chịu tác động của triều cao như Tra làm chiếu (Hibiscus tiliaceus), Cóc vàng (Lumnitzera racemosa), Xu ổi (Xylocarpus grannatum), Côi (Scyphiphora hydrophyllacea). Những loài thực vật dạng thân leo cũng được tìm thấy ở khu vực nhày như Cốc kèn (Derris trifoliata.) Cũng trong quần xã thực vật này, ở những khu vực xa bờ hơn, xen lẫn là các loài cây ngập mặn khác như Đâng, Trang, Mắm biển, Sú...
CHƢƠNG 3- SỬ DỤNG TƢ LIỆU ẢNH SPOT VÀ LANDSAT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ VÙNG ĐẤT NGẬP NƢỚC KHU VỰC
ĐẢO CÁI BẦU-HUYỆN VÂN ĐỒN
3.1. Tƣ liệu sử dụng.
Trong đề tài này học viên đã sử dụng các ảnh Landsat TM 10/1/ 2010, Spot5 23/6/2010 bản đồ địa hình đảo Cái Bầu tỷ lệ 1:50000 để thực hiện đề tài. Các đặc điểm đặc trưng của ảnh Landsat TM, ảnh Spot 5 được thể hiện dưới đây.
3.1.1. Tư liệu ảnh Spot.
Ảnh SPOT được thu từ bộ cảm HRG đặt trên vệ tinh SPOT (Systeme Pour L’observation de La Terre) do trung tâm nghiên cứu không gian của Pháp (CNES – French Center National d’etudies Spatiales) thực hiện có sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển. Ảnh SPOT tương đối đa dạng về dải phổ và độ phân giải không gian từ thấp, trung bình đến cao (5m-1km), trường phủ mặt đất của ảnh SPOT cũng tương đối đa dạng từ 10km x 10km đến 200km x200km. Ảnh SPOT có thể thu ảnh của từng ngày, thường vào 11h sáng.
Tên band phổ Dải phổ (µm) Độ phân giải (m) Độ che phủ mặt đất (km) Lƣutrữ (bit) Toànsắc 0,51-0,73 10 60x60 8 1 0,50-0,59 20 60x60 8 2 0,61-0,68 20 60x60 8 3 9,79-0,89 20 60x60 8
Bảng3.1.Một số thông số về các kênh phổ của ảnh SPOT-1;-2;-3
Ảnh SPOT thuộc thế hệ vệ tinh SPOT-1,-2,-3 ảnh có hai dạng là: ảnh toàn sắc (panchromatic) có độ phân giải không gian là 10m x 10m và ảnh đa phổ với độ phân giải không gian là 20m x 20m.
Ảnh SPOT thuộc thế hệ vệ tinh SPOT-4, được thu từ thiết bị bộ cảm HRVIR là ảnh thu liên tục trong dải phổ nhìn thấy và hồng ngoại và có độ phân giải 20m x20m.
Bảng 3.2. Một số thông số các kênh phổ của ảnh SPOT-4
Đối với các ảnh SPOT thuộc thế hệ SPOT-5 được thu từ bộ cảm có độphân giải hình học cao HRG (High Resolution Geometric) là 5m thay cho10m ở kênh toàn sắc và 5m cho các kênh xanh, đỏ, cận hồng ngoại và 20mđối với kênh hồng ngoại trung. Thế hệ vệ tinh SPOT-5 còn trang thiết bị riêng để đo thực vật trong dải phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại với độ phân giải không gian 1000mx100m và ảnh được cập nhật hàng ngày. Hiện nay ảnh SPOT được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất, khai khoáng trong địa chất, thành lập bản đồ tỷ lệ 1:30.000 đến 1:100.000, nghiên cứu về thực vật ở cấp độ khu vực,… ảnh SPOT có thể ghi phản xạ phổ của toàn mặt đất với sự khác biệt về dữ liệu, độ phân giải cao và có khả năng nhìn nổi, nhạy cảm về phổ hồng ngoại cho thực vật.
Kênh phổ Tên phổ Dải phổ (µm) Độ phân giải không gian (m) Lƣu trữ (bit) Xanh lam 0,43-0,47 20 8 Kênh 1 Xanh lục 0,50-0,59 20 8 Kênh 2 Đỏ 0,61-0,68 20 8
Kênh 3 Cận hông ngoại 0,79-0,89 20 8
Kênh 4 Hồng ngoại trung 1,58-1,75 20 8
Bước sóng Bước sóng Kênh 1 0,50-0,59 Kênh 2 0,61-0,68 Kênh 3 0,78-0,89 Kênh 4 1,58-1,75 Pan 0,48-0,71 Độ rộng cảnh 60 km
Độ phân giải không gian 10 m x 10m (trừ kênh Pan: 2,5 m x 2,5 m)
Thời gian thu ảnh 11h
Bảng 3.3: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 5
3.1.2. Tư liệu ảnh Landsat
Hiện nay ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lượng kênh phổ và độ phân giải khác nhau.Tuy nhiên, thế hệ ảnh LandsatTM được thu từ vệ tinh Landsat-4 và-5 và ảnh LandsatETM + được thu từ vệ tinh Landsat-7 được sử dụng phổ biến nhất. Ảnh LandsatTM gồm 6 kênh phổ nằm trên dải song nhìn thấy và hồng ngoại với độ phân giải không gian 30mx30m và một giải phổ hồng ngoại nhiệt ở kênh 6, độ phân giải 120mx120m để đo nhiệt độ bề mặt. Ảnh Landsat ETM+ ghi phổ trên 8 kênh ở các bước song giống như của ảnh LandsatTM, điều khác biệt là ở LandsatETM+, kênh hồng ngoại nhiệt (Thermal) có độ phân giải cao hơn (60mx60m) và có them kênh toàn sắc (Pan) với độ phân giải không gian là15mx15m.
Kênh Bƣớc sóng (µm) Tên gọi phổ Độ phân giải Không gian (m) Lƣutrữ (bit) TM1 0,45-0,52 Xanh lam 30 8 TM2 0,52-0,60 Xanh lục 30 8 TM3 0,63-0,69 Đỏ 30 8 TM4 0,76-0,90 Cận hồng ngoại 30 8 TM5 1,55-1,75 Hồng ngoại song ngắn 30 8 TM6 10,4-12,5 Hồng ngoại nhiệt 120 8 TM7 2,08-2,35 Hồng ngoại song ngắn 30 8
Bảng 3.4. Một số thong số các kênh phổ của ảnh Landsat TM
Ảnh Landsat được ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động và được sử dụng phổ biến nhất, với giá thành thấp, dưới đây đề tài thống kê những ứng dụng chính của ảnh Landsat trong nghiên cứu:
- Kênh phổ xanh lam (0,45µm-0,52µm) được ứng dụng nghiên cứu đường bờ, phân biệt thực vật và đất, lập bản đồ về rừng và xác định các đối tượng khác.
- Kênh phổ xanh lục (0,52µm-0,60µm), được dung để đo phản xạ cực đại phổ lục của thực vật, xác định trạng thái thực vật, xác định các đối tượng khác.
- Kênh phổ đỏ (0,63µm-0,69µm), dung xác định vùng hấp thụ chlorophyl giúp phân loại thực vật, xác định các đối tượng khác.
- Kênh phổ cận hồng ngoại (0,76µm-0,90µm), dung xác định các kiểu thực vật, trạng thái và sinh khối, độ ẩm của đất.
- Kênh hồng ngoại song ngắn (1,55-1,75µm;2,08-2,35µm), được sử dụng để xác định độ ẩm của thực vật và đất, nghiên cứu về đá khoáng, tách tuyết và mây.
- Kênh hồng ngoại nhiệt (10,4µm-12,5µm), được dung để xác định thời điểm thực vật bị sốc, độ ẩm của đất và thành lập bản đồ nhiệt.
- Kênh toàn sắc 0,52-0,9: với độ phân giải thấp và giải phổ lien tục, ảnh của kênh này được sử dụng để chồng ghép với các kênh ảnh khác, từ đó đo vẽ chính xác các đối tượng.
Bảng 3.5.Một số thông số các kênh phổ ảnh LandsatETM +, Landsat-7
Từ những đặc điểm như trên ta thấy rằng ảnh Spot và ảnh Landsat là 2 ảnh có độ phân giải trung bình.Ảnh Spot có độ phân giải cao hơn nhưng số kênh phổ ít hơn ảnh Landsat. Mặt khác tư liệu ảnh Landsat hiện nay là miễn phí còn tư liệu ảnh Spot hiện nay vẫn được bán với giá khá cao.Vì vậy đề tài lựa chọn 2 tư liệu viễn thám trên để so sánh đánh giá khả năng phân loại vùng đất ngập nước phục vụ cho nghiên cứu. Với 2 tư liệu viễn thám ở đây là ảnh Spot và ảnh Landsat học viên sử dụng phương pháp định hướng đối tượng để phân loại ảnh.
Kênh Bƣớc sóng (µm) Tên gọi phổ Độ phân giải Không gian (m) Lƣu trữ (bit)
ETM+1 0,45-0,52 Xanh lam 30 8
ETM+2 0,52-0,6 Xanh lục 30 8
ETM+3 0,63-0,69 Đỏ 30 8
ETM+4 0,76-0,90 Cận hồng ngoại 30 8
ETM+5 1,55-1,75 Hồng ngoại sóng ngắn 30 8
ETM+6 10,4-12,5 Hồng ngoại nhiệt 60 8
ETM+7 2,08-2,35 Hồng ngoại sóng ngắn 30 8
3.2. Phân loại ảnh Spot và Landsat.
3.2.1. Các nguyên tắc phân loại
Khái niệm cơ bản về phân loại ảnh:
Phân loại là kỹ thuật chiết tách thong tin phổ biến nhất trong viễn thám. Trong không gian ảnh, một đơn vị phân loại được định nghĩa là một đoạn ảnh được dùng làm quyết định phân loại. Một đơn vị phân loại có thể là một pixel, một nhóm các pixel lân cận hoặc cả ảnh. Trong phân loại đa phổ truyền thống, các lớp được sắp xếp chỉ dựa trên dấu hiệu phổ của đơn vị phân loại. Thông thường pixel được sử dụng làm đơn vị phân loại.
Phân loại ảnh có hai phương pháp:
1- có kiểm định: sử dụng các mẫu phân loại
2- không kiểm định: chia ảnh thành các nhóm phổ và gộp các nhóm có giá trị phổ giống nhau lại. Để hiểu rõ sự khác biệt giữa phân loại có kiểm định và không có kiểm định, ta cần biết đến hai khái niệm: lớp thong tin và lớp phổ: Lớp thong tin (Information Class): lớp đối tượng được người phân tích ảnh xác định liên quan đến các thông tin được chiết tách từ ảnh viễn thám. Lớp phổ (Spectral Class): lớp bao gồm các vectơ có giá trị xám độ tương tự nhau trong không không gian đa phổ của ảnh vệ tinh.
3.2.2. Phân loại định hướng dựa trên đối tượng
3.2.2.1. Một số vấn đề về nguyên lý của phương pháp ĐHĐT
Trước khi phân loại ta cần phải nắm rõ vấn đề nguyên lý của phương pháp là gì? Thì nguyên lý của phương pháp này được xây dựng trên khái niệm cho rằng tập hợp các pixel của ảnh sẽ hình thành nhiều đối tượng chuyên đề mà mắt ta có thể nhận biết. Bước xử lý cơ bản trong phân tích đối tượng ảnh là các phân mảnh ảnh (segment) chứ không phải pixel. Để mắt người nhận biết được đối tượng đã được phân mảnh (segmentation) thì hàng loạt thông tin đã được xử lý. Các thông tin này dùng để mô tả một số đặc điểm hình dạng (shape) kiến trúc ảnh (texture), các quan hệ không gian (topology) của đối tượng được phân loại và cách tích hợp các thông tin này chính là các quy tắc cần được xây dựng để phần mềm có thể phân biệt các