Khóa luận tốt nghiệp lâm nghiệp ứng dụng gis và viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn thần sa phượng hoàng huyện võ nhai thái nguyên giai đoạn 2017

Khóa luận phân tích ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu bảo tồn Thần Sa - Phượng Hoàng, Thái Nguyên giai đoạn 2017.

• Tác giả: Lưu Mạnh Đức
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đăng Cường
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lâm nghiệp
• Đề tài: Đánh Giá Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn Thần Sa Phượng Hoàng Sử Dụng GIS Và Viễn Thám
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2.1. Mục tiêu chung
• 1.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan chung về GIS
• 2.1.1. Khái niệm GIS
• 2.1.2. Chức năng cơ bản của GIS
• 2.2. Tổng quan chung về Viễn thám
• 2.2.1. Khái niệm viễn thám
• 2.2.2. Các loại ảnh viễn thám hiện nay đang sẵn có
• 2.3. Ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng
• 2.3.1. Trên thế giới
• 2.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 2.4.1. Điều kiện tự nhiên
• 2.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Hiện trạng diện tích rừng và đất chưa có rừng tại vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng, Võ Nhai
• 3.3.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động diện tích rừng trong giai đoạn 2017– 2020
• 3.3.3. Nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 - 2020
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Hiện trạng phân bố diện tích rừng khu vực nghiên cứu
• 4.1.1. Hiện trạng diện tích rừng khu vực nghiên cứu
• 4.2. Biến động diện tích rừng qua các năm nghiên cứu
• 4.3. Nguyên nhân chính làm thay đổi diện tích rừng
• 4.3.1. Khai thác gỗ trái phép
• 4.3.2. Khai thác củi
• 4.3.3. Chăn thả gia súc
• 4.3.4. Phát, đốt rừng mở rộng diện tích đất canh tác nông nghiệp
• 4.4. Hoạt động quản lý rừng tại khu bảo tồn
• 4.5. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng
• 4.5.1. Công tác tuyên truyền
• 4.5.2. Công tác quản lý sử dụng rừng
• 4.5.3. Công tác bảo vệ rừng
• 4.5.4. Công tác phòng cháy chữa cháy rừng
• 4.5.5. Giải pháp về khoa học công nghệ và nguồn nhân lực
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn Thần Sa Phượng Hoàng

Đánh giá biến động rừng tại khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng là một nhiệm vụ quan trọng trong việc bảo vệ đa dạng sinh học và tài nguyên thiên nhiên. Khu bảo tồn này có diện tích 19.913,54 ha, nằm trong huyện Võ Nhai, Thái Nguyên. Việc sử dụng công nghệ GIS và viễn thám giúp theo dõi và phân tích biến động diện tích rừng một cách hiệu quả. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về hiện trạng rừng mà còn giúp đưa ra các giải pháp quản lý bền vững.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Đánh Giá Biến Động Rừng

Việc đánh giá biến động rừng giúp xác định các nguyên nhân gây suy giảm diện tích rừng, từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ hiệu quả. Đặc biệt, khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng là nơi có nhiều loài động thực vật quý hiếm, việc bảo vệ rừng là cần thiết để duy trì sự đa dạng sinh học.

1.2. Công Nghệ GIS Và Viễn Thám Trong Đánh Giá Rừng

Công nghệ GIS và viễn thám cung cấp các công cụ mạnh mẽ để theo dõi biến động rừng. Những công nghệ này cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong việc đánh giá hiện trạng rừng.

II. Vấn Đề Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn Thần Sa Phượng Hoàng

Khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc bảo vệ rừng. Sự gia tăng dân số và nhu cầu sử dụng đất nông nghiệp đã dẫn đến tình trạng phá rừng nghiêm trọng. Các hoạt động khai thác gỗ trái phép và chăn thả gia súc cũng góp phần làm suy giảm diện tích rừng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Biến Động Rừng

Các nguyên nhân chính gây biến động rừng bao gồm khai thác gỗ trái phép, chuyển đổi rừng thành đất nông nghiệp và chăn thả gia súc. Những hoạt động này không chỉ làm giảm diện tích rừng mà còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái.

2.2. Tác Động Của Biến Động Rừng Đến Môi Trường

Biến động rừng ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của nhiều loài động thực vật. Sự suy giảm diện tích rừng cũng làm gia tăng tình trạng xói mòn đất và thay đổi khí hậu địa phương.

III. Phương Pháp Đánh Giá Biến Động Rừng Sử Dụng GIS Và Viễn Thám

Để đánh giá biến động rừng tại khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp GIS và viễn thám. Các dữ liệu từ vệ tinh được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và phân tích biến động qua các năm.

3.1. Quy Trình Sử Dụng GIS Trong Đánh Giá Rừng

Quy trình sử dụng GIS bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích và xây dựng bản đồ. Các dữ liệu này giúp xác định diện tích rừng và các khu vực bị biến động.

3.2. Ứng Dụng Viễn Thám Trong Theo Dõi Biến Động Rừng

Viễn thám cho phép thu thập hình ảnh từ vệ tinh, giúp theo dõi biến động rừng một cách liên tục. Các ảnh viễn thám cung cấp thông tin chi tiết về tình trạng rừng và các thay đổi trong thời gian thực.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn

Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích rừng tại khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng đã giảm đáng kể trong giai đoạn 2017-2020. Các nguyên nhân chính bao gồm khai thác gỗ trái phép và chuyển đổi đất rừng thành đất nông nghiệp.

4.1. Diện Tích Rừng Giảm Qua Các Năm

Nghiên cứu chỉ ra rằng diện tích rừng đã giảm khoảng 15% trong giai đoạn 2017-2020. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp bảo vệ rừng hiệu quả hơn.

4.2. Nguyên Nhân Gây Giảm Diện Tích Rừng

Các hoạt động khai thác gỗ trái phép và chuyển đổi rừng thành đất nông nghiệp là những nguyên nhân chính gây giảm diện tích rừng. Cần có các biện pháp quản lý chặt chẽ hơn để ngăn chặn tình trạng này.

V. Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Quản Lý Rừng Tại Khu Bảo Tồn

Để nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, cần triển khai các giải pháp đồng bộ. Các biện pháp này bao gồm tăng cường công tác tuyên truyền, quản lý sử dụng rừng và bảo vệ rừng.

5.1. Tăng Cường Công Tác Tuyên Truyền

Cần tăng cường công tác tuyên truyền về bảo vệ rừng cho cộng đồng địa phương. Việc nâng cao nhận thức sẽ giúp giảm thiểu các hoạt động khai thác trái phép.

5.2. Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý Rừng Bền Vững

Đề xuất các giải pháp quản lý rừng bền vững như xây dựng các khu vực bảo vệ nghiêm ngặt và phát triển các mô hình kinh tế lâm nghiệp bền vững để giảm áp lực lên rừng.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Đánh Giá Biến Động Rừng

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy việc đánh giá biến động rừng tại khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng là cần thiết để bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Tương lai cần tiếp tục áp dụng công nghệ GIS và viễn thám để theo dõi và quản lý rừng hiệu quả hơn.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Nghiên cứu này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về quản lý rừng tại Thái Nguyên. Việc áp dụng công nghệ hiện đại sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên.

6.2. Định Hướng Phát Triển Bền Vững

Định hướng phát triển bền vững cho khu bảo tồn cần được chú trọng. Các chính sách bảo vệ rừng cần được thực hiện đồng bộ để đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng nằm trên địa giới hành chính của huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên, có tổng diện tích rừng đặc dụng được quy hoạch là 19.913,54 ha, trải rộng trên địa bàn 7 xã và 01 thị trấn bao gồm: Thần Sa, Thượng Nung, Sảng Mộc, Nghinh Tường, Vũ Chấn, Cúc Đường, Phú Thượng và Thị trấn Đình Cả. Ban quản lý Khu bảo tồn được thành lập theo Quyết định số 3841/QĐ-UBND ngày 01/12/1999 của Ủy ban nhân dân tỉnh Thái Nguyên và chính thức đi vào hoạt động từ ngày 07/12/1999. Đây là khu vực mang hệ sinh thái rừng núi đá vôi đặc trưng với tỷ lệ núi đá chiếm gần 87% diện tích, độ cao tuyệt đối trung bình khoảng 700 m, có tính đa dạng sinh học cao với 1.096 loài thực vật bậc cao có mạch và 295 loài động vật có xương sống (trong đó có loài linh trưởng nguy cấp như Voọc mũi hếch được phát hiện năm 2010).

Tuy nhiên, áp lực dân sinh từ 20.411 nhân khẩu (4.446 hộ gia đình thuộc 66 thôn bản, gồm 5 dân tộc chính: Tày 42,4%, Dao 23,4%, Nùng 16,0%, Kinh 10,7%, Mông 7,4% và các dân tộc khác) với tỷ lệ lao động nông nghiệp chiếm tới 85,7% đã gây ra sức ép lớn lên tài nguyên rừng. Các hoạt động phát đốt rừng làm nương rẫy, khai thác gỗ và lâm sản ngoài gỗ trái phép, chăn thả gia súc tự do vẫn diễn ra phức tạp trong vùng lõi.

Trong công tác quản lý lâm nghiệp, các phương pháp điều tra, kiểm kê truyền thống thường tiêu tốn nhiều thời gian, kinh phí và không thể hiện trực quan không gian biến động qua các thời kỳ. Việc ứng dụng công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với ảnh viễn thám đa thời gian mang lại giải pháp giám sát diện tích lớp phủ nhanh chóng, khách quan và có độ chính xác cao. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020" được sinh viên Lưu Mạnh Đức thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể như sau:

1. Mục tiêu chung: Cung cấp cơ sở khoa học trong việc ứng dụng GIS và viễn thám để theo dõi, giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng; bổ sung căn cứ cho công tác quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và tài nguyên rừng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Đánh giá hiện trạng phân bố diện tích rừng và đất chưa có rừng tại vùng lõi Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng các năm 2017 và 2020.
   • Xây dựng bản đồ biến động và xác định các nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng trong giai đoạn 2017 – 2020.
   • Đề xuất các nhóm giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý và bảo vệ rừng tại khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Diện tích đất có rừng và đất chưa có rừng tại vùng lõi Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng.
• Phạm vi không gian: Vùng lõi Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
• Phạm vi thời gian: Dữ liệu ảnh vệ tinh và các biến động thực địa tập trung trong giai đoạn 2017 – 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và công cụ sử dụng

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết về Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Viễn thám quang học đa phổ:

• GIS: Ứng dụng các chức năng quản lý dữ liệu theo lớp (layer), chuyển đổi hệ tọa độ, biên tập bản đồ, phân tích không gian (Spatial Analyst), tái phân loại (Reclassify) và đại số bản đồ (Map Algebra/Raster Calculator) trên phần mềm ArcGIS 10.1.
• Viễn thám và chỉ số thực vật: Sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2A với độ phân giải không gian 10 m x 10 m ở các kênh phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại. Khóa luận áp dụng chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) để tách biệt trạng thái thảm thực vật dựa trên đặc tính hấp thụ bức xạ đỏ của chất diệp lục và phản xạ mạnh ở dải cận hồng ngoại: $$\text{NDVI} = \frac{\text{NIR} - \text{RED}}{\text{NIR} + \text{RED}}$$ Đối với cảm biến trên vệ tinh Sentinel-2, công thức cụ thể là: $$\text{NDVI} = \frac{\text{B08} - \text{B4}}{\text{B08} + \text{B4}}$$ (Trong đó: B08 là kênh cận hồng ngoại NIR, B4 là kênh màu đỏ RED).
• Thuật toán phân loại: Phương pháp phân loại có kiểm định (Supervised Classification) với thuật toán xác suất hợp lý cực đại (Maximum Likelihood) kết hợp ngưỡng chỉ số NDVI để chia không gian thành 2 lớp đối tượng: Đất có rừng và Đất không có rừng.

Nguồn dữ liệu

Tên dữ liệu / Mã ảnh	Thời gian thu nhận	Độ phân giải	Nguồn cung cấp / Mục đích
S2A_MSIL1C_20171031T032851...	31/10/2017	10 m x 10 m	USGS (EarthExplorer) / Thành lập bản đồ hiện trạng 2017
S2A_MSIL1C_20171220T034151...	20/12/2017	10 m x 10 m	USGS (EarthExplorer) / Ghép cảnh, xử lý mây năm 2017
S2A_MSIL2A_20200309T032551...	09/03/2020	10 m x 10 m	USGS (EarthExplorer) / Thành lập bản đồ hiện trạng 2020
S2A_MSIL2A_20200428T073920...	28/04/2020	10 m x 10 m	USGS (EarthExplorer) / Ghép cảnh, bổ trợ năm 2020
Bản đồ kiểm kê rừng năm 2015	2015	Dạng số	BQL Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng
Tư liệu ảnh Google Earth	2017	Phân giải cao	Đối soát tọa độ và hỗ trợ kiểm chứng mẫu phân loại
Số liệu vi phạm & Báo cáo ngành	2017 – 2020	Báo cáo hành chính	Hạt Kiểm lâm Cúc Đường, Sảng Mộc, Nghinh Tường

Phương pháp nghiên cứu thực tế

1. Phương pháp tiền xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh:
   • Dữ liệu ảnh Sentinel-2A sau khi tải về được hiệu chỉnh và cắt theo ranh giới vùng lõi khu bảo tồn.
   • Tính toán chỉ số NDVI trên môi trường ArcGIS nhằm phân tách ngưỡng phản xạ thảm phủ.
   • Tiến hành chọn vùng mẫu huấn luyện (training samples) đại diện cho 2 trạng thái (Đất có rừng và Đất không có rừng), sau đó chạy thuật toán phân loại Maximum Likelihood.
2. Phương pháp điều tra ngoại nghiệp và đánh giá độ chính xác:
   • Khảo sát thực địa bằng máy định vị vệ tinh GPS Garmin 78CSx theo phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên để thu thập tọa độ kiểm chứng.
   • Sử dụng 96 điểm kiểm tra thực địa cho bản đồ năm 2017 và 124 điểm kiểm tra thực địa cho bản đồ năm 2020.
   • Xây dựng ma trận sai số (Error Matrix/Confusion Matrix) để tính toán độ chính xác người dùng (User's Accuracy), độ chính xác nhà sản xuất (Producer's Accuracy) và độ chính xác tổng thể (Overall Accuracy).
3. Phương pháp phân tích chồng xếp biến động không gian (Map Algebra):
   • Chuyển đổi bản đồ hiện trạng 2017 và 2020 sang định dạng raster với các mã giá trị: 1 (Đất có rừng), 2 (Đất không có rừng).
   • Thiết lập biểu thức đại số raster trên công cụ Raster Calculator: $$\text{Biendong2017_2020} = (\text{Hiện trạng 2017} \times 10) + \text{Hiện trạng 2020}$$
   • Ma trận kết quả tạo ra 4 mã trạng thái:
     • Mã 11: Đất rừng ổn định (Có rừng năm 2017 $\rightarrow$ Có rừng năm 2020).
     • Mã 12: Đất rừng bị suy thoái/mất rừng (Có rừng năm 2017 $\rightarrow$ Không có rừng năm 2020).
     • Mã 21: Đất phục hồi/trồng mới thành rừng (Không có rừng năm 2017 $\rightarrow$ Có rừng năm 2020).
     • Mã 22: Đất không có rừng ổn định (Không có rừng năm 2017 $\rightarrow$ Không có rừng năm 2020).
   • Xuất dữ liệu sang định dạng vector dạng điểm (Output Point Features), kết hợp công cụ Extract Multi Values to Points và tổng hợp trên Microsoft Excel.
4. Phương pháp điều tra xã hội học:
   • Thực hiện phỏng vấn trực tiếp bằng phiếu khảo sát đối với 50 hộ gia đình sinh sống trong và ven vùng lõi cùng cán bộ quản lý địa phương nhằm xác định nguyên nhân dân sinh tác động làm biến động diện tích rừng.

Nội dung chính theo từng phần của khóa luận

Phần 1: Mở đầu

Trình bày cơ sở thực tiễn về tính cấp thiết của công tác bảo tồn tài nguyên thiên nhiên trong bối cảnh áp lực gia tăng dân số tại các khu bảo tồn vùng núi phía Bắc. Khẳng định ưu thế vượt trội của công nghệ GIS và viễn thám quang học đa thời gian so với phương pháp kiểm kê mặt đất truyền thống. Xác định rõ mục tiêu chung, mục tiêu cụ thể, đối tượng, phạm vi thời gian (2017 – 2020), phạm vi không gian (vùng lõi Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng), cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài đối với công tác lâm nghiệp tại tỉnh Thái Nguyên.

Phần 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Hệ thống hóa toàn diện các khái niệm, chức năng chính của GIS (nhập, biến đổi, quản lý, phân tích, kết xuất dữ liệu) và cơ sở khoa học của viễn thám. Phân loại các cảm biến ảnh từ độ phân giải thấp (MODIS, AVHRR), trung bình (Landsat TM/ETM+/8, ASTER) đến cao và siêu phổ (SPOT, IKONOS, QuickBird, AVIRIS, Hyperion).

Tổng thuật lịch sử phát triển viễn thám trên thế giới từ bức ảnh chụp bằng khinh khí cầu năm 1858 của Gaspard Felix Tournachon đến các công trình phân loại lớp phủ của Tucker (1979), Bagalwa (2016), Akike và Samata (2016), Sajjad (2015), Shapla (2015). Đánh giá tình hình ứng dụng tại Việt Nam qua các nghiên cứu của Nguyễn Hải Hòa (2016), Trần Thu Hà (2016), Trình Xuân Hồng (2016), Trần Quang Bảo (2018), Vũ Thị Thì (2016), Trần Thị Thơm và Phạm Thanh Quế (2014).

Đồng thời, chương này mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên (vị trí giáp Bắc Kạn, Lạng Sơn, Đồng Hỷ; địa hình núi đá hiểm trở 87%; khí hậu nhiệt đới gió mùa mưa TB 1.750 mm/năm; đa dạng sinh học 1.096 loài thực vật, 295 loài động vật) và điều kiện kinh tế - xã hội của 20.411 nhân khẩu thuộc địa bàn 7 xã, 1 thị trấn huyện Võ Nhai.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là diện tích đất có rừng và đất chưa có rừng tại vùng lõi. Chi tiết hóa quy trình công nghệ 4 bước xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từ dữ liệu Sentinel-2A (cắt biên, tính toán chỉ số thực vật NDVI, giải đoán Maximum Likelihood, kiểm tra độ chính xác ma trận sai số bằng 96 điểm mẫu năm 2017 và 124 điểm mẫu năm 2020). Mô tả quy trình chồng xếp bản đồ biến động bằng đại số raster trên ArcGIS 10.1 và cấu trúc phiếu điều tra xã hội học 50 hộ dân để thu thập thông tin về nguyên nhân phá rừng, tập quán canh tác và khai thác lâm sản.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Trình bày kết quả phân loại hiện trạng rừng năm 2017 (diện tích có rừng đạt 17.800,88 ha, chiếm 94,36%; diện tích không có rừng là 1.063,41 ha, chiếm 5,64%; độ chính xác 95,86% với ngưỡng NDVI > 0,6) và hiện trạng năm 2020 (diện tích có rừng đạt 17.636,29 ha, chiếm 93,49%; diện tích không có rừng là 1.228,00 ha, chiếm 6,51%; độ chính xác 89,02% với ngưỡng NDVI > 0,59).

Phân tích biến động diện tích giai đoạn 2017 – 2020 cho thấy diện tích đất có rừng giảm ròng 164,59 ha, trong đó có 817,75 ha rừng bị chuyển thành không có rừng và 652,91 ha đất không có rừng chuyển thành rừng.

Thảo luận các nguyên nhân chính gây suy giảm rừng thông qua số liệu xử lý vi phạm lâm luật (năm 2017: 41 vụ, 2018: 38 vụ, 2019: 17 vụ, 5 tháng đầu năm 2020: 13 vụ) và số liệu phỏng vấn 50 hộ dân (tuổi TB 41; 40% học vấn cấp 1, 38% cấp 2, 10% cấp 3, 12% chưa từng đi học; 35/50 hộ lấy măng, 4/50 hộ lấy cây dược liệu, 4/50 hộ khai thác gỗ làm nhà, cùng tình trạng chăn thả gia súc tự do và đốt nương rẫy). Trên cơ sở đó, tác giả đề xuất 5 nhóm giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý bảo vệ rừng.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết luận cốt lõi về biến động diện tích, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp kết hợp ảnh Sentinel-2A và công nghệ GIS trong giám sát rừng đặc dụng núi đá. Đưa ra các kiến nghị đối với Ban quản lý Khu bảo tồn và Ủy ban nhân dân huyện Võ Nhai về việc rà soát giao khoán đất lâm nghiệp, hoàn thiện xác lập ranh giới và duy trì cập nhật diễn biến rừng bằng viễn thám.

Kết quả nghiên cứu và đóng góp

Thống kê hiện trạng và biến động diện tích rừng

Dữ liệu xử lý ảnh viễn thám Sentinel-2A và phân tích GIS mang lại kết quả định lượng chi tiết về diện tích và sự dịch chuyển không gian của thảm phủ vùng lõi Khu bảo tồn giai đoạn 2017 – 2020:

Trạng thái lớp phủ	Hiện trạng năm 2017 (ha)	Tỷ lệ năm 2017 (%)	Hiện trạng năm 2020 (ha)	Tỷ lệ năm 2020 (%)	Biến động 2017 - 2020 (ha)
Đất có rừng	17.800,88	94,36	17.636,29	93,49	-164,59
Đất không có rừng	1.063,41	5,64	1.228,00	6,51	+164,59
Tổng cộng vùng lõi	18.864,29	100,00	18.864,29	100,00	0,00

Phân tích chi tiết ma trận biến động raster chỉ ra:

• Diện tích rừng bị suy thoái hoặc chuyển đổi thành đất không có rừng (Mã 12): 817,75 ha.
• Diện tích đất trống được phục hồi tái sinh hoặc trồng bổ sung thành rừng (Mã 21): 652,91 ha.
• Diện tích rừng duy trì ổn định qua 3 năm (Mã 11): 16.983,13 ha.
• Diện tích đất không có rừng duy trì ổn định (Mã 22): 410,50 ha.

Độ tin cậy của mô hình giải đoán ảnh

• Năm 2017: Dải giá trị NDVI dao động từ -0,4716 đến 0,8398. Ngưỡng phân loại đất có rừng là NDVI $\ge$ 0,60; đất không có rừng là NDVI < 0,60. Kiểm chứng trên 96 điểm mẫu thực địa cho độ chính xác tổng thể đạt 95,86% (User's Accuracy = 0,96; Producer's Accuracy = 0,99).
• Năm 2020: Dải giá trị NDVI dao động từ -0,6791 đến 0,9449. Ngưỡng phân loại đất có rừng là NDVI $\ge$ 0,59; đất không có rừng là NDVI < 0,59. Kiểm chứng trên 124 điểm thực địa cho độ chính xác tổng thể đạt 89,02%.

Các giải pháp quản lý rừng do tác giả đề xuất

1. Công tác tuyên truyền, giáo dục: Đẩy mạnh phổ biến Luật Lâm nghiệp và các quy định bảo vệ rừng đặc dụng đến từng thôn bản, phù hợp với đặc thù nhận thức của đồng bào dân tộc thiểu số (Tày, Dao, Mông, Nùng).
2. Công tác quản lý, sử dụng rừng và giao đất khoán rừng: Rà soát, khắc phục tình trạng giao đất trùng lặp; hoàn thiện việc giao khoán bảo vệ rừng núi đá đến từng hộ dân có sự giám sát chặt chẽ của Ban quản lý và chính quyền xã.
3. Công tác tuần tra, bảo vệ rừng: Tăng cường phối hợp liên ngành giữa Hạt Kiểm lâm vùng giáp ranh (Cúc Đường, Sảng Mộc, Nghinh Tường) và các tổ đội bảo vệ rừng cơ sở nhằm ngăn chặn khai thác gỗ, bẫy bắt động vật hoang dã.
4. Công tác phòng cháy, chữa cháy rừng (PCCCR): Xây dựng phương án PCCCR mùa khô hanh, kiểm soát chặt chẽ việc phát đốt dọn nương rẫy giáp ranh vùng lõi.
5. Ứng dụng khoa học công nghệ và đào tạo nguồn nhân lực: Duy trì việc ứng dụng định kỳ công nghệ GIS và viễn thám để cập nhật diễn biến tài nguyên rừng; bồi dưỡng chuyên môn kỹ thuật cho cán bộ lâm nghiệp địa phương.

Đóng góp của nghiên cứu

• Chứng minh khả năng ứng dụng hiệu quả của ảnh viễn thám miễn phí Sentinel-2A (độ phân giải 10 m) kết hợp phần mềm ArcGIS trong việc theo dõi biến động thảm phủ rừng núi đá vôi hiểm trở, nơi địa hình chia cắt phức tạp gây khó khăn lớn cho việc tuần tra mặt đất.
• Cung cấp bộ số liệu thực chứng, bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động không gian giai đoạn 2017 – 2020 phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý của Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng và Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Thái Nguyên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

Hạn chế của nghiên cứu

• Khóa luận mới phân loại lớp phủ dừng lại ở 2 trạng thái tổng quát là "Đất có rừng" và "Đất không có rừng", chưa bóc tách chi tiết các trạng thái rừng thứ cấp (rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi sau nương rẫy, rừng tre nứa) do giới hạn về kênh phổ và độ phân giải không gian của ảnh Sentinel-2A đối với địa hình núi đá vôi.
• Việc lựa chọn ảnh viễn thám quang học không mây tại khu vực vùng núi phía Bắc gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng bởi bóng che địa hình núi đá dốc và mây tích cục bộ giữa các mùa chụp.
• Dung lượng mẫu điều tra xã hội học còn hạn chế (50 phiếu khảo sát) so với quy mô 4.446 hộ gia đình sinh sống trên toàn địa bàn khu bảo tồn.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng phân loại chi tiết các trạng thái thảm thực vật rừng bằng việc tích hợp ảnh viễn thám độ phân giải siêu cao (như SPOT, PlanetScope) hoặc kết hợp tư liệu viễn thám Radar (SAR) có khả năng xuyên mây để theo dõi diễn biến rừng liên tục trong mùa mưa.
• Mở rộng phạm vi nghiên cứu ra toàn bộ diện tích 19.913,54 ha của Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng (bao gồm cả phân khu phục hồi sinh thái và vùng đệm liên xã).
• Ứng dụng các thuật toán học máy (Random Forest, Support Vector Machine) để tự động hóa quy trình phát hiện sớm các điểm mất rừng phục vụ công tác cảnh báo cháy rừng và phá rừng thời gian thực.

Giá trị tham khảo và đối tượng thụ hưởng

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, Quản lý tài nguyên rừng, Hệ thống thông tin địa lý (GIS), Trắc địa – Bản đồ, Quản lý đất đai và Khoa học môi trường.
  • Cán bộ kỹ thuật, kiểm lâm viên tại Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng, Hạt Kiểm lâm huyện Võ Nhai và Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thái Nguyên.
  • Các nhà nghiên cứu và cơ quan quy hoạch lâm nghiệp vùng trung du và miền núi phía Bắc.
• Phần nội dung đáng tham khảo:
  • Quy trình kỹ thuật tiền xử lý, tính toán chỉ số thực vật NDVI trên ảnh Sentinel-2A và phương pháp phân loại Maximum Likelihood trên phần mềm ArcGIS 10.1.
  • Phương pháp thiết lập công thức đại số raster (Map Algebra) để trích xuất ma trận chuyển dịch không gian và thành lập bản đồ biến động đất lâm nghiệp.
  • Phương pháp xây dựng ma trận sai số (Confusion Matrix) đánh giá độ chính xác phân loại ảnh từ số liệu định vị GPS thực địa.
  • Hệ thống dữ liệu thực địa về cơ cấu dân số, tập quán canh tác và nguyên nhân gây sức ép lên rừng núi đá vôi của cộng đồng các dân tộc Tày, Dao, Nùng, Mông tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Dữ liệu ảnh viễn thám nào đã được tác giả sử dụng để giải đoán hiện trạng và biến động rừng?

Tác giả sử dụng ảnh viễn thám quang học đa phổ Sentinel-2A tải từ nguồn USGS (EarthExplorer) với độ phân giải không gian 10 m x 10 m. Các cảnh ảnh được chụp vào các ngày: 31/10/2017, 20/12/2017 (cho hiện trạng 2017) và 09/03/2020, 28/04/2020 (cho hiện trạng 2020). Ngoài ra, tác giả kết hợp đối soát với Bản đồ kiểm kê rừng năm 2015 và ảnh Google Earth năm 2017.

2. Diện tích rừng vùng lõi Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng biến động như thế nào trong giai đoạn 2017 – 2020?

Trong giai đoạn 2017 – 2020, tổng diện tích đất có rừng tại vùng lõi giảm ròng 164,59 ha (từ 17.800,88 ha chiếm 94,36% năm 2017 xuống còn 17.636,29 ha chiếm 93,49% năm 2020). Trong đó, có 817,75 ha rừng bị suy thoái chuyển thành đất không có rừng, đồng thời có 652,91 ha đất trống được phục hồi/trồng mới thành rừng.

3. Ngưỡng chỉ số thực vật NDVI và độ chính xác phân loại bản đồ các năm đạt bao nhiêu?

• Năm 2017: Chỉ số NDVI nằm trong khoảng -0,4716 đến 0,8398; ngưỡng phân loại đất có rừng là NDVI $\ge$ 0,60; độ chính xác tổng thể đạt 95,86% (kiểm chứng bằng 96 điểm GPS thực địa).
• Năm 2020: Chỉ số NDVI nằm trong khoảng -0,6791 đến 0,9449; ngưỡng phân loại đất có rừng là NDVI $\ge$ 0,59; độ chính xác tổng thể đạt 89,02% (kiểm chứng bằng 124 điểm GPS thực địa).

4. Những nguyên nhân chính nào gây suy giảm diện tích rừng tại khu vực nghiên cứu?

Theo kết quả điều tra 50 hộ dân và báo cáo vi phạm lâm luật (41 vụ năm 2017, 38 vụ năm 2018, 17 vụ năm 2019, 13 vụ đầu năm 2020), các nguyên nhân chính bao gồm: phát đốt rừng mở rộng đất canh tác nương rẫy; khai thác gỗ trái phép làm nhà (4/50 hộ); thu hái lâm sản ngoài gỗ quá mức như măng rừng (35/50 hộ) và cây dược liệu (4/50 hộ); cùng tập quán chăn thả gia súc tự do trong rừng đặc dụng.

5. Công thức đại số bản đồ nào được tác giả ứng dụng trên ArcGIS để xác định biến động rừng?

Tác giả sử dụng công cụ Raster Calculator trong Spatial Analyst Tools của ArcGIS 10.1 với biểu thức: $$\text{Biendong2017_2020} = (\text{Hiện trạng 2017} \times 10) + \text{Hiện trạng 2020}$$ Kết quả tạo ra 4 mã biến động: 11 (rừng ổn định), 12 (rừng chuyển thành đất không rừng), 21 (đất không rừng chuyển thành rừng), và 22 (đất không rừng ổn định).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của Lưu Mạnh Đức đã thực hiện thành công việc ứng dụng tích hợp công nghệ GIS và viễn thám Sentinel-2A trong việc giám sát biến động tài nguyên rừng tại vùng lõi Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng giai đoạn 2017 – 2020. Kết quả nghiên cứu đã định lượng chính xác sự suy giảm ròng 164,59 ha đất có rừng, bóc tách không gian 817,75 ha diện tích mất rừng và 652,91 ha diện tích phục hồi với độ chính xác phân loại ảnh đạt từ 89,02% đến 95,86%. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc giúp các cơ quan quản lý lâm nghiệp tỉnh Thái Nguyên kịp thời điều chỉnh chính sách giao khoán đất rừng, tăng cường kiểm soát vi phạm và xây dựng các giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học bền vững cho hệ sinh thái rừng núi đá vôi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam được công nhận là một trong những điểm nóng về đa dạng sinh học. Nhiều hệ sinh thái và môi trường sống bị thu hẹp diện tích và nhiều taxon bậc loài và dưới loài đang đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng trong tương lai gần. Nhận thấy tầm quan trọng phải bảo vệ và phát triển rừng, Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn đã thành lập các vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên mục tiêu là đảm bảo các giá trị cảnh quan được gìn giữ, đa dạng sinh học sẽ được bảo tồn.

Tuy nhiên, những năm gần đây, do sự bùng nổ dân số làm cho các nhu cầu của con người ngày càng lớn nên ngoài việc lấy đi các nguồn lợi từ rừng, con người còn gây ra rất nhiều các hoạt động có tác động rất xấu đến tài nguyên, môi trường đặc biệt là làm suy giảm diện tích rừng trầm trọng. Vì vậy, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động diện tích rừng là một trong những nhiệm vụ cấp thiết giúp cho các nhà quản lý đưa ra các chính sách phát triển kinh tế - xã hội một cách hợp lý mà vẫn có thể quản lý, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên một cách bền vững. Để nghiên cứu đánh giá biến động rừng có nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp truyền thống dựa trên các số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, số liệu từ các cuộc điều tra.

thường tốn nhiều thời gian và kinh phí cũng như không thể thể hiện được sự thay đổi của các đối tượng mặt đất từ trạng thái này sang trạng thái khác và vị trí không gian của các thay đổi đó. Công nghệ viễn thám với những ưu điểm nổi bật như diện tích phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, tư liệu phong phú. có thể khắc phục được những hạn chế trên. Không những thế, tư liệu viễn thám kết hợp với hệ thống tin địa lý (GIS) rất hữu hiệu trong việc xác định diện tích biến động của các đối tượng lớp phủ, hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tượng.

2 Việc áp dụng công nghệ viễn thám trong theo dõi biến động rừng đã được chứng minh là công cụ hiệu quả và phù hợp với yêu cầu thực tế hiện nay. Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng thuộc địa giới hành chính huyện Võ Nhai, diện tích rừng đặc dụng 19.913,54 ha; phạm vi quy trên địa bàn 7 xã và 01 thị trấn của huyện; là khu vực rừng có hệ sinh thái rừng núi đá độc đáo, có tính đa dạng sinh học phong phú với nhiều nguồn gen, là nơi cư trú của nhiều loài động vật, thực vật quý hiếm và nhiều hệ sinh thái chuẩn của vùng núi đá. Tuy nhiên, do địa bàn rộng và địa hình núi đá quá phức tạp, cuộc sống của một bộ phận người dân vẫn quen dựa vào rừng là chính nên tình trạng phá rừng chuyển đổi thành đất nông nghiệp, khai thác, vận chuyển lâm sản trái phép vẫn xảy ra. Có thể nhận thấy sức ép đối với rừng Thần Sa - Phượng Hoàng hiện tại vẫn không ngừng gia tăng, đe doạ sự an toàn của khu rừng.

Cho đến nay, việc phân tích và phát hiện những biến động trong sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GIS đãđược áp dụng thành công tại nhiều quốc gia với các hệ sinh thái khác nhau. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về biến động sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám và GIS đã được tiến hành ở nhiều địa phương. Hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám cho việc quản lý diện tích rừng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, đặc biệt khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng. Vì vậy, tôi thực hiện đề tài “Ứng dụng GIS và Viễn thám trong đánh giá biến động rừng tại khu vực vùng lõi khu bảo tồn Thần Sa Phượng Hoàng, huyện Võ Nhai, Thái Nguyên giai đoạn 2017 - 2020".

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng viễn thám và GIS để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại tỉnh Thái Nguyên. Từ đó, góp phần làm cơ sở khoa học đưa ra giải pháp nhằm quản lý rừng bền vững cho Khu bảo tồn và tỉnh Thái Nguyên. Mục tiêu nghiên cứu 1. Mục tiêu chung Đề tài góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học trong việc ứng dụng GIS và viễn thám để theo dõi và giám sát biến động diện tích rừng và đất lâm nghiệp tại Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng tỉnh Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung thêm căn cứ cho việc lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và rừng tỉnh Thái Nguyên nói chung. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng diện tích rừng tại vùng lõi Khu bảo tồn Thần Sa – Phượng Hoàng tỉnh Thái Nguyên; - Xác định các nguyên nhân chính gây biến động diện tích rừng giai đoạn 2017-2020; - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học của đề tài. - Về mặt khoa học: Bổ sung các thông tin khoa học về ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá biến động rừng.

- Về mặt thực tiễn: cơ sở để giúp khu bảo tồn và tỉnh Thái Nguyên trong định hướng sử dụng đất rừng. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan chung về GIS 2.1 Khái niệm GIS Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất. Công nghệ GIS tổng hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như truy vấn (query) và phân tích thống kê (Statistical analysis) với sự thể hiện trực quan (visialization) và sự phân tích các vật thể hiện tượng không gian (geographic analysis) trong bản đồ. Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin thông thường là tính ứng dụng của nó rất rộng trong việc giải thích hiện tượng, dự báo và quy hoạch chiến lược.2 Chức năng cơ bản của GIS Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu và quản lý nhất định.

Một hệ thống GIS có những nhóm chức năng cơ bản sau: Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS. Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn thiện dữ liệu bản đồ trên máy với các nội dung như: - Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ: Liên kết các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. - Xây dựng cấu trúc topo (quan hệ không gian) - Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ - Chuyển đổi hệ chiếu (hệ tọa độ) 5 - Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ. Quản lý dữ liệu Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống.

Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua các nội dung sau: - Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS - Khôi phục dữ liệu từ CSDL - Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ. Truy nhập và cập nhật dữ liệu. - GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác. Xử lý và phân tích dữ liệu GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ.

GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồng xếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình. Kết xuất dữ liệu Chức năng xuất dữ liệu hay còn gọi là chức năng báo cáo của GIS cho phép hiển thị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian. Các dữ liệu này có thể ở dạng bản đồ, bảng thuộc tính, báo cáo, biểu đồ.trên màn hình máy tính hoặc trên các vật liệu truyền thống khác ở các tỷ lệ và chất lượng khác nhau tùy theo yêu cầu của người dùng. Các dạng dữ liệu này phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống GIS, các kỹ thuật, quy trình xây dựng và các chuyên gia GIS.2 Tổng quan chung về Viễn thám 2.1 Khái niệm viễn thám Viễn thám (Remote sensing) là khoa học về thu thập được các thông tin và dữ liệu về đối tượng quan tâm mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng.

Một hệ thống viễn thám bao gồm ít nhất một vệ tinh mang theo bộ phận cảm biến (sensor) để ghi lại các hình ảnh về mặt đất mà nó chụp được theo một quy trình đã thiết kế trước, một bộ phận thu nhận các dữ liệu, một hệ thống truyền dữ liệu từ vệ tinh về mặt trái đất và một trung tâm quản lý dữ liệu thu nhận được. Hệ thống thu nhận và truyền dữ liệu viễn thám từ vệ tinh về mặt đất Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau: + Ficher, 1976 thì viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó. + Barret và Curtis, 1976 viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định. Land Grete, 1978, viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó.

Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm. Capbell, 1996 định nghĩaviễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất.