phần mở đầu và kết luận, đƣợc cấu trúc thành 3 chƣơng. - Chƣơng 1: Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. - Chƣơng 2: Phƣơng pháp thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS. - Chƣơng 3: Thành lập bản đồ, đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo giai đoạn 1996 - 2000 - 2006 và đề xuất giải pháp bảo vệ rừng phục vụ phát triển bền vững.
TIEU 3 | P a g e LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG I CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN CÔN ĐẢO, TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU 1. Khái niệm biến động lớp phủ rừng 1. Khái niệm về lớp phủ rừng Lớp phủ rừng là một phần của lớp phủ bề mặt nói chung, là quần xã thực vật rừng, chủ yếu là cây rừng sinh trƣởng trên một khoảnh đất đai nhất định bao gồm các đặc trƣng sau: Nguồn gốc, tổ thành, tuổi, mật độ, tầng thứ, độ tàn che, độ che phủ, chiều cao bình quân, đƣờng kính bình quân, tổng tiết diện ngang, độ dày của rừng, tang trƣởng, trữ lƣợng, cấp đất, diện tích, biến động… Trong đó: Nguồn gốc của rừng là nguồn gốc phát sinh ra rừng. Có hai nguồn gốc phát sinh ra rừng là rừng tự nhiên và rừng nhân tạo.
Xuất xứ của rừng tự nhiên là từ chồi hoặc hạt, còn xuất xứ của rừng nhân tạo (rừng trồng) chủ yếu là từ hạt. Tổ thành rừng là tỉ trọng của một loài cây hay nhóm loài chiếm trong lâm phần đó và đƣợc tính theo phần trăm (%) Tuổi rừng là tuổi của lâm phần, đó là tuổi bình quân của nhóm loài cây chiếm ƣu thế trong lâm phần đó. Mật độ của rừng là tổng số cây trên một đơn vị diện tích. Tầng thứ của rừng chỉ mức độ cao thấp của các tập hợp cây tạo nên lâm phần đó.
Độ tán che là tỉ số diện tích tán rừng chiếu xuống đất rừng và đƣợc tính theo %. Độ che phủ là tỉ số giữa diện tích đất có rừng trên diện tích đất tự nhiên và đƣợc tính theo %. Chiều cao bình quân là chỉ tiêu, biểu thị kích thƣớc chiều cao cây tạo nên lâm phần. Đƣờng kính bình quân là chỉ tiêu, biểu thị mức độ to nhỏ kích thƣớc cây tạo nên lâm phần.
Tổng tiết diện ngang là tổng diện tích các tiết diện ngang ở vị trí độ cao 1,3m của tất cả các cây rừng có đƣờng kính 6cm trở lên trên một đơn vị diện tích (thƣờng là 1ha). Đơn vị tính là m2/ha. TIEU 4 | P a g e LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Độ dầy của rừng là tỉ số giữa tổng tiết diện ngang của một ha trên tổng tiết diện ngang của một ha lâm phần chuẩn. Tăng trƣởng là số lƣợng mà nhân tố điều tra biến đổi đƣợc trong một đơn vị thời gian nhƣ: Chiều cao cây, đƣờng kính, trữ lƣợng… Cấp đất là chỉ tiêu đánh giá điều kiện lập địa và sức sản xuất của lâm phần thuộc một loài cây nào đó.
Diện tích: các đặc trƣng trên đều phải đƣợc xác định trên một đơn vị diện tích nhất định để làm cơ sở xác định trữ lƣợng của rừng. Biến động là mức độ biến động tài nguyên rừng trong đó có biến động về số lƣợng và chất lƣợng. Sự biến động của rừng luôn diễn ra dƣới tác động của tự nhiên và con ngƣời theo thời gian. Phân loại rừng Trong ngành lâm nghiệp, có rất nhiều cách phân loại rừng nhƣ: - Phân loại trên quan điểm sinh thái học.
- Phân loại theo chức năng sử dụng: rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất. - Phân loại theo trữ lƣợng: rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo, rừng kiệt. - Phân loại theo mức độ tác động của con ngƣời: rừng tự nhiên, rừng nhân tạo. - Phân loại theo cấu trúc hình thái: rừng gỗ lá rộng thƣờng xanh, rừng gỗ lá rộng rụng lá, rừng gỗ lá rộng nửa rụng lá, rừng gỗ lá kim, rừng tre nứa, rừng ngập mặn… - Phân loại theo độ che phủ tán: rừng rậm (có độ che phủ tán >70%), rừng rậm trung bình (có độ che phủ tán từ 50 -70%), rừng thƣa (có độ che phủ tán từ 20 – 50%).
Trong kỹ thuật viễn thám việc phân loại các đối tƣợng rừng theo trữ lƣợng gỗ là một việc làm rất khó, mặc dù có tài liệu điều tra bổ sung mặt đất đầy đủ và chi tiết thì kết quả đạt đƣợc cũng chƣa cao. Việc phân loại theo mục đích sử dụng bằng phƣng pháp viễn thám càng khó khăn hơn. Đối với tƣ liệu viễn thám, kết quả thu nhận các đối tƣợng là năng lƣợng phản xạ phổ khác nhau của các đối tƣợng hay còn gọi là giá trị cấp độ xám. Mặt khác các cấp độ xám khác nhau trên ảnh chủ yếu phụ thuộc vào độ dầy tán rừng.
Do đó với kỹ thuật viễn thám, phƣơng pháp phân loại hiệu quả nhất mà có thể sử dụng đƣợc là phân loại theo mƣc độ tác động, phân loại theo cấu trúc hình thái và phân loại theo độ che phủ tán. TIEU 5 | P a g e LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Trong luận văn này tác giả căn cứ vào các hệ thống phân loại rừng và đặc điểm tự nhiên của khu vực nghiên cứu là Côn Đảo, một huyện đảo thuộc tỉnh Vũng Tàu để đƣa ra hệ thống phân loại cho bản đồ lớp phủ rừng nhƣ sau: 1 Rừng ngập mặn kín (độ che phủ ≥ 50%) 2 Rừng ngập mặn thƣa (độ che phủ < 50%) 3 Rừng tràm (độ che phủ ≥ 50%) 5 Rừng tự nhiên kín (độ che phủ ≥ 50%) 6 Rừng tự nhiên thƣa (độ che phủ < 50%) 7 Rừng trồng kín (độ che phủ ≥ 50%) 8 Rừng trồng thƣa (độ che phủ < 50%) 1. Khái niệm về biến động lớp phủ rừng 1. Khái niệm chung về biến động Cụm từ biến động đƣợc hiểu là biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác liên tục của sự vật, hiện tƣợng tồn tại trong môi trƣờng tự nhiên cũng nhƣ mỗi trƣờng xã hội.
Biến động về diện tích đối tượng – biến động về số lượng Giả sử cùng đối tƣợng A ở thời điểm T1 có diện tích S1, ở thời điểm T2 có diện tích S2 (đối tƣợng A thu nhận đƣợc từ hai ảnh vệ tinh có thời điểm chụp khác nhau). Nhƣ vậy ta nói rằng A bị biến đổi diện tích ở thời điểm T1 so với T2 (sự biến đổi này có thể bằng nhau, lớn hơn hay nhỏ hơn) nếu ta dung kỹ thuật để chồng xếp hai lớp thông tin này thì phần diện tích của phần trùng nhau sẽ đƣợc gán giá trị cũ của đối tƣợng A, còn các giá trị khác sẽ là giá trị của phần biến động. Giá trị biến động này là bao nhiêu tang hay giảm phụ thuộc vào thuật toán đƣợc sử dụng. Biến động về bản chất đối tượng Trên hai ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực ở hai thời điểm khác nhau, diện tích A ở thời điểm T1 có giá trị M1, ở thời điểm T2 có giá trị M2 (M1, M2 là giá trị phổ), ta sử dụng thuật toán chồng ghép hai lớp thông tin tại hai thời điểm T1, T2 sẽ xuất hiện giá trị M khác M 1, M2.
Giả sử diện tích A không đổi ta nói rằng có sự thay đổi về chất của A, trên thực tế đây là sự thay đổi loại hình sử dụng đất. Viễn thám và GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng 1. Viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ rừng 1. Khái quát về Viễn Thám TIEU 6 | P a g e LUAN MOI download : skknchat@gmail.com "Viễn thám được xác định là một phương pháp nghiên cứu các đối tượng, hiện tượng bằng các thiết bị, đặt cách đối tượng một khoảng cách nào đó, không đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp với đối tượng".
Viễn thám đƣợc định nghĩa là sự thu thập và phân tích thông tin về đối tƣợng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp đến vật thể. Công nghệ viễn thám phát triển dựa trên những thành tựu mới nhất của khoa học kỹ thuật cũng nhƣ công nghệ vũ trụ, công nghệ tin học… Với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh nhất và khách quan nhất.1: Hệ thống vệ tinh giám sát tài nguyên và môi trường trái đất Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thám phát triển mạnh bởi những cải tiến về vệ tinh chụp ảnh, thiết bị chụp ảnh và các phƣơng pháp chụp. Những thông tin thu thập đƣợc từ công nghệ viễn thám đƣợc sử dụng vào rất nhiều mục đích nhƣ: 2. Nghiên cứu về biến đổi khí hậu 3.
Nghiên cứu về biến động tầng Ozone 4. Dự báo thời tiết 5. Ứng dụng trong nông nghiệp và lâm nghiệp 6. Điều tra tài nguyên khoáng sản 7.
Theo dõi giảm nhẹ thiên tai 8. Ứng dụng trong quản lý đới bờ 9. Các ứng dụng trong hải dƣơng học TIEU 7 | P a g e LUAN MOI download : skknchat@gmail.2 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên mặt đất Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ bằng các cách thức khác nhau và các đặc trƣng này thƣờng đƣợc gọi là đặc trƣng phổ. Đặc trƣng phổ sẽ đƣợc phân tích theo nhiều cách khác nhau để nhận dạng ra đối tƣợng trên bề mặt đất, nó sẽ cho phép giải thích đƣợc mối quan hệ giữa đặc trƣng phổ và sắc, tông màu trên ảnh tổ hợp màu để giải đoán đối tƣợng.
Nguyên tắc cơ bản để phân biệt các đối tƣợng trên mặt đất trong ảnh vệ tinh là dựa vào sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ.dƣới đây thể hiện đặc tính phản xạ của các thành phần đất, nƣớc và thực vật trên ảnh vệ tinh. r(%) Thổ như ỡ n g 60 40 Thực vật 20 Nư ớ c (m) 0 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 Figure Source: http://observe.gov/nasa/education/reference/reflect/ir.2: Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên mặt đất Thông qua đặc điểm về đƣờng cong phản xạ phổ của các đối tƣợng ngƣời ta thiết kế các thiết bị thu nhận sao cho tại khoảng bƣớc sóng đó các đối tƣợng có độ phản xạ phổ là dễ phân biệt nhất và ở những khoảng nằm trong bƣớc sóng này sự hấp thụ của khí quyển là nhỏ nhất. Dải phổ sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0,3m - 0,4m), vùng ánh sáng nhìn thấy (0,4m - 0,7m), đến vùng gần sóng ngắn và hồng ngoại nhiệt.