I. Tổng quan về ảnh vệ tinh radar và sinh khối rừng
Bài viết này tập trung vào ứng dụng ảnh vệ tinh radar trong việc xác định sinh khối rừng ngập mặn tại Đồng Bằng Sông Hồng. Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống, và Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Việc giám sát tài nguyên rừng, đặc biệt là rừng ngập mặn ven biển, là vô cùng cần thiết vì rừng là nguồn lưu trữ và tiêu thụ lượng carbon trong tự nhiên. Tính toán sinh khối rừng chính xác là một tham số quan trọng trong việc đưa ra các phương án đối phó với biến đổi khí hậu. Rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong việc duy trì đa dạng sinh học và giảm thiểu hậu quả của thiên tai như bão, lũ và sóng thần.
1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của sinh khối thực vật
Sinh khối được xác định là tất cả chất hữu cơ ở dạng sống và chết, trên hoặc dưới mặt đất. Nghiên cứu sinh khối là nền tảng cơ bản để tính các giá trị khác của rừng, như lượng carbon tích lũy và khả năng hấp thụ CO2. Sinh khối rừng cho biết cả về diện tích và trữ lượng rừng. Kết quả tính sinh khối rừng chính xác sẽ là một tham số quan trọng trong việc đưa ra các phương án nhằm đối phó với vấn đề biến đổi khí hậu.
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối rừng ngập mặn
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sinh trưởng, tăng trưởng và sinh khối cây cá thể phụ thuộc vào đường kính và chiều cao (D, H). Quần thể rừng phụ thuộc vào chiều cao, đường kính, mật độ, tuổi rừng (H, D, N, A). Tuy nhiên, thực tế cho thấy, sinh khối cây rừng lại phụ thuộc vào hai yếu tố chính: biện pháp tác động và môi trường. Tùy vào mục tiêu kinh doanh rừng khác nhau mà con người chọn lựa biện pháp tác động vào rừng phù hợp với môi trường sống của cây và đảm bảo hiệu năng xây dựng khu rừng ban đầu là rừng phòng hộ, rừng sản xuất hoặc rừng đặc dụng.
II. Thách thức trong đo đạc sinh khối rừng ngập mặn
Việc kiểm kê rừng ở nước ta nói chung và rừng ngập mặn nói riêng chủ yếu dựa trên dữ liệu ảnh quang học và các vùng mẫu được đo đạc thực địa. Việc phân loại dựa trên ảnh quang học chỉ giúp phân biệt vùng có rừng và không có rừng, còn thông tin chính xác về chất lượng và số lượng rừng là không thể biết được. Để biết các thông tin này nhất là sinh khối rừng là hết sức cần thiết vì nó có thể đánh giá cả khối lượng cũng như chất lượng rừng. Dữ liệu ảnh radar là dữ liệu ảnh vệ tinh chủ động, nó không phụ thuộc vào nguồn năng lượng của mặt trời.
2.1. Hạn chế của phương pháp truyền thống và ảnh quang học
Việc kiểm kê rừng ở Việt Nam, đặc biệt là rừng ngập mặn, thường dựa vào ảnh quang học và đo đạc thực địa. Tuy nhiên, ảnh quang học chỉ phân biệt được khu vực có rừng và không có rừng, thiếu thông tin chi tiết về chất lượng và số lượng. Điều này gây khó khăn trong việc đánh giá chính xác sinh khối rừng và trữ lượng carbon.
2.2. Ưu điểm của ảnh vệ tinh radar so với phương pháp khác
Ảnh radar là dữ liệu chủ động, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết hay ánh sáng mặt trời. Đặc tính thông số của ảnh radar, bao gồm bước sóng, góc chụp và sự phân cực, có thể sử dụng để thu thập thông tin về chất liệu bề mặt của vật thể được quan trắc thông qua sự tương tác của tín hiệu ảnh radar với bề mặt quan trắc. Bên cạnh đó tín hiệu ảnh radar còn có khả năng xuyên thấu vào bề mặt quan trắc, tùy thuộc vào bước sóng cũng như chất liệu bề mặt sẽ quyết định mức độ thẩm thấu của tín hiệu.
III. Cách ứng dụng ảnh radar xác định sinh khối rừng
Dữ liệu ảnh radar không chỉ chứa thông tin hai chiều của rừng mà thông qua sự tương tác của sóng radar với rừng còn cho thông tin trực tiếp liên quan tới sinh khối rừng. Vì vậy việc sử dụng ảnh radar để nghiên cứu về sinh khối rừng là rất cấp thiết. Tất cả điều này dẫn đến để có thể sử dụng ảnh radar để xác định sinh khối rừng ở nước ta đòi hỏi phải có các nghiên cứu khoa học về đặc điểm tán xạ và phân cực của ảnh radar trong điều kiện cụ thể của rừng Việt Nam cũng như các phương pháp tiếp cận thích hợp để có thể xác định chính xác sinh khối rừng bằng công nghệ viễn thám radar.
3.1. Cơ sở vật lý của việc sử dụng SAR để xác định sinh khối
Tín hiệu radar tương tác với các thành phần khác nhau của rừng, như tán lá, cành cây và thân cây. Mức độ tán xạ của tín hiệu phụ thuộc vào đặc tính của rừng, bao gồm sinh khối, mật độ và cấu trúc. Bằng cách phân tích tín hiệu tán xạ, có thể ước tính sinh khối rừng một cách hiệu quả.
3.2. Các loại ảnh radar và thông số quan trọng cần phân tích
Các loại ảnh radar phổ biến bao gồm SAR (Synthetic Aperture Radar) và PolSAR (Polarimetric SAR). Các thông số quan trọng cần phân tích bao gồm hệ số tán xạ ngược, phân cực và pha. Các thông số này cung cấp thông tin về cấu trúc và thành phần của rừng, cho phép ước tính sinh khối chính xác hơn.
3.3. Quy trình xử lý và phân tích ảnh radar để ước tính sinh khối
Quy trình xử lý ảnh radar bao gồm các bước như hiệu chỉnh hình học, lọc nhiễu và hiệu chỉnh bức xạ. Sau đó, các thuật toán phân tích ảnh được sử dụng để trích xuất các thông số liên quan đến sinh khối. Các mô hình hồi quy hoặc học máy có thể được sử dụng để liên kết các thông số này với sinh khối thực tế.
IV. Ứng dụng ảnh radar tính sinh khối rừng ĐBSH
Luận văn này nghiên cứu đặc điểm tán xạ và phân cực của ảnh radar băng C trong điều kiện cụ thể của rừng ngập mặn khu vực ven biển tỉnh Nam Định và Thái Bình (thuộc ven biển Đồng Bằng Sông Hồng). Ứng dụng dữ liệu ảnh radar băng C và số liệu thực địa để tính sinh khối rừng ngập mặn khu vực ven biển tỉnh Nam Định và Thái Bình (thuộc ven biển Đồng Bằng Sông Hồng).
4.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu Đồng Bằng Sông Hồng
Đồng Bằng Sông Hồng là một khu vực có hệ sinh thái rừng ngập mặn phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, khu vực này cũng chịu nhiều tác động từ biến đổi khí hậu và hoạt động của con người. Việc đánh giá sinh khối rừng là rất quan trọng để quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng.
4.2. Dữ liệu ảnh vệ tinh radar sử dụng trong nghiên cứu
Nghiên cứu này sử dụng dữ liệu ảnh radar băng C từ vệ tinh ENVISAT ASAR. Dữ liệu này cung cấp thông tin về tán xạ và phân cực của tín hiệu radar, cho phép ước tính sinh khối rừng một cách hiệu quả. Các thông số của ảnh ASA bao gồm năm chụp ảnh 2010 của khu vực nghiên cứu.
4.3. Kết quả tính toán sinh khối và đánh giá độ chính xác
Kết quả tính toán sinh khối rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu cho thấy sự phân bố không đồng đều của sinh khối trong khu vực. Đánh giá độ chính xác của kết quả cho thấy phương pháp sử dụng ảnh radar có tiềm năng trong việc ước tính sinh khối rừng.
V. Kết luận và kiến nghị về ứng dụng ảnh radar
Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng ảnh radar trong việc ước tính sinh khối rừng ngập mặn tại Đồng Bằng Sông Hồng. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để cải thiện độ chính xác và mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp này. Việc kết hợp dữ liệu ảnh radar với dữ liệu thực địa và các nguồn thông tin khác có thể mang lại kết quả tốt hơn.
5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và đóng góp mới
Nghiên cứu đã thành công trong việc ứng dụng ảnh radar để ước tính sinh khối rừng ngập mặn tại Đồng Bằng Sông Hồng. Kết quả cho thấy có mối tương quan giữa tín hiệu radar và sinh khối rừng. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương pháp cải thiện độ chính xác của ước tính sinh khối.
5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và ứng dụng tiềm năng
Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc sử dụng các loại ảnh radar khác nhau, kết hợp dữ liệu radar với dữ liệu quang học và dữ liệu thực địa, và phát triển các mô hình ước tính sinh khối phức tạp hơn. Ứng dụng tiềm năng của nghiên cứu này bao gồm quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng, đánh giá trữ lượng carbon và giám sát biến đổi khí hậu.
