Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp xác định trữ lượng rừng bằng tư liệu sentinel tại huyện phú giáo tỉnh bình dương

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu phương pháp xác định trữ lượng rừng bằng tư liệu sentinel tại huyện phú giáo tỉnh bình, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Bùi Đình Đại
• Người hướng dẫn: GS. Vương Văn Quỳnh
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Xác Định Trữ Lượng Rừng Bằng Dữ Liệu Sentinel Tại Huyện Phú Giáo, Bình Dương
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Phương Pháp Xác Định Trữ Lượng Rừng

Nghiên cứu phương pháp xác định trữ lượng rừng bằng dữ liệu Sentinel tại huyện Phú Giáo, Bình Dương là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực lâm nghiệp. Việc sử dụng dữ liệu Sentinel giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời về tình trạng rừng. Huyện Phú Giáo, với diện tích rừng lớn, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng. Nghiên cứu này không chỉ giúp đánh giá trữ lượng rừng mà còn hỗ trợ trong việc xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường.

1.1. Khái Niệm Về Dữ Liệu Sentinel Trong Nghiên Cứu Rừng

Dữ liệu Sentinel là thông tin thu thập từ các vệ tinh thuộc chương trình Copernicus của Cơ quan Không gian Châu Âu. Các vệ tinh này cung cấp hình ảnh với độ phân giải cao, giúp theo dõi biến động tài nguyên rừng một cách hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ viễn thám từ dữ liệu Sentinel cho phép phân tích tình trạng rừng một cách nhanh chóng và chính xác.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Trữ Lượng Rừng

Nghiên cứu trữ lượng rừng có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc xác định chính xác trữ lượng rừng giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định đúng đắn trong việc bảo tồn và phát triển tài nguyên rừng. Điều này cũng góp phần vào việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Quản Lý Rừng Tại Huyện Phú Giáo

Huyện Phú Giáo đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý tài nguyên rừng. Sự phát triển công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng đã dẫn đến sự suy giảm diện tích và trữ lượng rừng. Việc thiếu các phương pháp quản lý hiệu quả đã làm gia tăng áp lực lên tài nguyên rừng. Nghiên cứu này nhằm chỉ ra những vấn đề cụ thể và đề xuất giải pháp phù hợp.

2.1. Tình Hình Suy Giảm Diện Tích Rừng

Diện tích rừng tại huyện Phú Giáo đã giảm đáng kể do hoạt động khai thác và chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Việc này không chỉ ảnh hưởng đến trữ lượng rừng mà còn làm suy giảm đa dạng sinh học. Cần có các biện pháp khẩn cấp để ngăn chặn tình trạng này.

2.2. Thiếu Hệ Thống Quản Lý Hiệu Quả

Hệ thống quản lý tài nguyên rừng hiện tại còn nhiều hạn chế. Việc thiếu thông tin kịp thời và chính xác về trữ lượng rừng đã dẫn đến những quyết định sai lầm trong quản lý. Cần áp dụng các công nghệ hiện đại như viễn thám để cải thiện tình hình.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Xác Định Trữ Lượng Rừng Bằng Dữ Liệu Sentinel

Nghiên cứu này áp dụng các phương pháp hiện đại để xác định trữ lượng rừng tại huyện Phú Giáo. Sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Sentinel-1 và Sentinel-2, nghiên cứu sẽ xây dựng các mô hình phân tích chính xác. Các phương pháp này không chỉ giúp đánh giá trữ lượng mà còn theo dõi biến động rừng theo thời gian.

3.1. Sử Dụng Dữ Liệu Sentinel 1 Trong Nghiên Cứu

Sentinel-1 cung cấp dữ liệu radar có khả năng xuyên mây, giúp theo dõi tình trạng rừng trong mọi điều kiện thời tiết. Dữ liệu này được sử dụng để xây dựng các mô hình xác định trữ lượng rừng một cách chính xác và hiệu quả.

3.2. Ứng Dụng Dữ Liệu Sentinel 2 Để Phân Tích Rừng

Sentinel-2 cung cấp hình ảnh quang học với độ phân giải cao, cho phép phân tích chi tiết về tình trạng rừng. Việc kết hợp dữ liệu từ Sentinel-1 và Sentinel-2 sẽ tạo ra một bức tranh toàn diện về trữ lượng rừng tại huyện Phú Giáo.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng dữ liệu Sentinel trong xác định trữ lượng rừng tại huyện Phú Giáo mang lại hiệu quả cao. Các mô hình được xây dựng đã cho kết quả chính xác, giúp các nhà quản lý có cái nhìn rõ hơn về tình trạng rừng. Những kết quả này có thể được ứng dụng trong việc xây dựng các chính sách bảo vệ và phát triển rừng bền vững.

4.1. Đánh Giá Độ Chính Xác Của Các Mô Hình

Các mô hình xác định trữ lượng rừng đã được đánh giá với độ chính xác cao. Kết quả cho thấy sự phù hợp giữa dữ liệu thu thập và thực tế, từ đó khẳng định tính khả thi của phương pháp nghiên cứu này.

4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Trong Quản Lý Rừng

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc xây dựng các chính sách quản lý rừng hiệu quả. Việc sử dụng dữ liệu Sentinel sẽ giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định kịp thời và chính xác hơn trong việc bảo vệ tài nguyên rừng.

V. Kết Luận Và Hướng Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu phương pháp xác định trữ lượng rừng bằng dữ liệu Sentinel tại huyện Phú Giáo đã chỉ ra những tiềm năng lớn trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý rừng mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Hướng tới tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để cải thiện hơn nữa trong việc quản lý tài nguyên rừng.

5.1. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý rừng. Việc phát triển các mô hình mới sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định trữ lượng rừng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Việc Bảo Tồn Rừng

Bảo tồn rừng không chỉ là nhiệm vụ của các nhà quản lý mà còn là trách nhiệm của toàn xã hội. Việc nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của trữ lượng rừng sẽ góp phần vào việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên cho các thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Lâm nghiệp là một ngành kinh tế kỹ thuật đặc thù, giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong bảo vệ môi trường và phát triển bền vững đất nước. Nghề rừng là nghề tạo ra một loại tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo được, có giá trị phòng hộ đầu nguồn, phòng hộ ven biển, giúp điều hòa khí hậu, điều tiết nguồn nước, hạn chế xói mòn, rửa trôi, sạt lở, hạn chế thiên tai lũ lụt, hạn hán, chống thoái hóa đất và hoang mạc hóa, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học., giảm phát thải khí nhà kính và ứng phó tích cực, hiệu quả với BĐKH toàn cầu. Bình Dương là một trong những tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ đi đầu về phát triển công nghiệp hiện nay của cả nước. Bình Dương luôn lấy công nghiệp làm nền tảng đột phá mà hạt nhân chính là xây dựng kết cấu hạ tầng các khu công nghiệp gắn với đô thị hóa.

Cùng với sự phát triển vượt bậc kinh tế về công nghiệp và dịch vụ cao thì nghề rừng ở đây chưa thực sự được chú trọng. Công tác quản lý tài nguyên thiên của tỉnh vẫn còn chưa được chặt chẽ dẫn tới diện tích và trữ lượng rừng đã và đang ngày càng suy giảm một cách nhanh chóng. Ngày nay với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ, tư liệu vệ tinh đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công tác theo dõi, giám sát tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường đặc biệt là trong việc theo dõi di n biến tài nguyên rừng. Việc quản lý tài nguyên rừng theo hướng bền vững, sử dụng các công cụ, phương pháp hiện đại như vi n thám, GIS với độ chính xác cao là điều hết sức cần thiết cho giai đoạn hiện nay và tương lai.

Trong nghiên cứu hiện trạng tài nguyên rừng, nghiên cứu ảnh vi n thám ngày càng tỏ ra ưu thế bởi khả năng cập nhật thông tin và phân tích biến động một cách nhanh chóng. Mặt khác, hiện trạng và biến động thảm thực vật rừng, trạng thái và trữ lượng rừng là căn cứ hết sức quan trọng phục vụ công tác quy hoạch bảo vệ, 2 phát triển và khai thác sử dụng tài nguyên rừng một cách bền vững. Chính vì vậy, nhiệm vụ đặt ra đối với các cơ quan chức năng và các nhà quản lý lâm nghiệp là cần phải áp dụng các phương pháp cập nhật nhanh, kịp thời, chính xác trong xây dựng bản đồ hiện trạng rừng của địa phương. Xuất phát từ ý nghĩa thực ti n trên tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định trữ lượng rừng bằng tư liệu Sentinel tại huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương”.

3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm về ảnh Sentinel Sentinel là tên của một loạt các vệ tinh quan sát trái đất thuộc Chương trình Copernicus của Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA). Các vệ tinh được đặt tên từ Sentinel-1 tới Sentinel-6 có các thiết bị thu nhận quan sát đất liền, đại dương và khí quyển. Hiện tại đã có Sentinel-1 và Sentinel-2 trên quĩ đạo.

Sentinel-3 đã được đưa lên quĩ đạo theo như kế hoạch là tháng 12/2015, gồm 3 vệ tinh Sentinel- 3A, Sentinel-3B và Sentinel-3C theo kế hoạch sẽ hoàn tất việc phóng trước năm 2020. + Sentinel-1A là vệ tinh dầu tiên trong loạt các vệ tinh thuộc chương trình Copernicus, đã được lên quĩ đạo ngày 3/4/2014. Thiết bị thu nhận ảnh radar khẩu độ mở tổng hợp, kênh C (synthetic aperture radar-SAR). Sentinel-1A có nhiệm vụ giám sát băng, tràn dầu, gió và sóng biển, thay đổi sử dụng đất, biến dạng địa hình và đáp ứng các trường hợp khẩn cấp lũ và động đất.

Do là dữ liệu radar nên có các chế độ phân cực đơn VV hoặc HH) và phân cực đôi (VV+VH hoặc HH+HV). + Sentinel-2A được phóng lên quĩ đạo ngày 23/6/2015. Đây là vệ tinh gắn thiết bị thu nhận ảnh đa phổ với 13 kênh phổ (443 nm–2190 nm), trường phủ 290 km, độ phân giải 10 m (4 kênh phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại), 20 m (6 kênh phổ từ cận đỏ đến kênh phổ có bước sóng ngắn) và 60 m (3 atmospheric correction bands). Khi vệ tinh thứ hai (Sentinel-2B) đưa vào sử dụng thì cả hai sẽ có chu lỳ lập lại là 5 ngày và nếu kết hợp với Landsat 8 thì chu kỳ quan sát trái đất sẽ là 3 ngày.

Dữ liệu này thì độ phân giải không gian cao hơn ảnh vệ tinh Landsat 8. Sentinel-2A có nhiệm vụ giám sát các hoạt 4 động canh tác nông nghiệp, rừng, sử dụng đất, thay đổi thực phủ/ sử dụng đất. Nghiên cứu về ảnh vệ tinh trong theo d i di n biến t i nguyên rừng Phương pháp Vi n thám cho phép thu thập thông tin về đối tượng trên mặt đất thông qua hình ảnh của đối tượng mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp ngoài thực địa. Các loại tư liệu ảnh vi n thám có thể được chụp từ máy bay (ảnh hàng không) nhưng thông dụng nhất là được chụp từ vệ tinh.

Tư liệu vi n thám có hai loại chính là ảnh quang học và ảnh radar. Ảnh quang học chụp bề mặt trái đất nhờ năng lượng mặt trời và các thiết bị chụp ảnh sử dụng thấu kính quang học, hệ thống chụp ảnh này được gọi là hệ thống thụ động. Loại thứ hai là ảnh radar được chụp nhờ các thiết bị thu, phát sóng radar đặt trên vệ tinh. Hệ thống này được gọi là hệ thống chụp ảnh chủ động hay tích cực.

Ngày nay với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ, tư liệu vệ tinh đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công tác theo dõi, giám sát tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường đặc biệt là trong việc theo dõi di n biến tài nguyên rừng. Nguyên tắc cơ bản để phân biệt các đối tượng trên ảnh vệ tinh là dựa vào sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ vật trên ảnh vệ tinh. Những ưu thế cơ bản của ảnh vệ tinh có thể kể ra là: - Cung cấp thông tin khách quan, đồng nhất trên khu vực trùm phủ lớn (Landsat 180km x 180km, SPOT, ASTER 60km x 60km) cho phép tiến hành theo dõi giám sát trên những khu vực rộng lớn cùng một lúc. - Cung cấp thông tin đa dạng trên nhiều kênh phổ khác nhau cho phép nghiên cứu các đặc điểm của đối tượng từ nhiều góc độ phản xạ phổ khác nhau.

5 - Cung cấp các loại ảnh có độ phân giải khác nhau đo đó cho phép nghiên cứu bề mặt ở những mức độ chi tiết hoặc khái quát khác nhau. Ví dụ như các loại ảnh độ phân giải siêu cao như SPOT 5, IKONOS, QuickBird để nghiên cứu chi tiết, hoặc các loại ảnh có độ phân giải thấp nhưng tần suất chụp lặp cao, diện tích phủ trùm lớn như MODIS, MERIS cho phép cung cấp các thông tin khái quát ở mức vùng hay khu vực. - Khả năng chụp lặp lại hay còn gọi là độ phân giải thời gian. Do đặc điểm quĩ đạo của vệ tinh nên cứ sau một khoảng thời gian nhất định lại có thể chụp lặp lại được vị trí trên mặt đất.

Sử dụng các ảnh vệ tinh chụp tại các thời điểm khác nhau sẽ cho phép theo dõi di n biến của các sự vật hiện tượng di n ra trên mặt đất, ví dụ như quá trình sinh trưởng của cây trồng, lúa, màu. - Các dữ liệu được thu nhận ở dạng số nên tận dụng được sức mạnh xử lý của máy tính và có thể d dàng tích hợp với các hệ thống thông tin như hệ thống thông tin địa lý (GIS). Do những đặc tính hết sức ưu việt kể trên ảnh vệ tinh đã trở thành một công cụ không thể thiếu được trong công tác theo dõi giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường, nhất là ở những vùng khó tiếp cận như các vùng núi cao, biên giới, hải đảo… Phương pháp Vi n thám cho phép thu thập phần lớn các thông tin ở trong phòng nhưng kết quả giải đoán cần được kiểm chứng ở ngoài thực địa do đó công tác thực địa là một phần không thể thiếu trong công nghệ Vi n thám. Trên thế giới việc ứng dụng công nghệ vi n thám, tại những nước phát triển đã được thực hiện ngay từ khi có những tấm ảnh đầu tiên của vệ tinh quan sát trái đất.

Cho đến nay ảnh vệ tinh đã được ứng dụng ở hầu khắp các nước, kể cả những nước đang phát triển. Ở Việt nam, mặc dù việc ứng dụng công nghệ Vi n thám có chậm hơn những nước tiên tiến trong khu vực nhưng 6 ảnh vệ tinh cũng đã được sử dụng ở rất nhiều các cơ quan, ngành và địa phương khác nhau như nông nghiệp, lâm nghiệp, đo đạc và bản đồ, qui hoạch đất đai, địa chất – khoáng sản… Những ứng dụng tiêu biểu của ảnh vệ tinh liên quan đến việc chiết tách các lớp thông tin là: - Điều tra thành lập bản đồ hiện trạng và theo dõi biến động rừng - Thành lập bản đồ lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất - Theo dõi giám sát mùa màng - Thành lập bản đồ và theo dõi biến động các vùng đất ngập nước - Thành lập bản đồ và theo dõi biến động rừng ngập mặn - Kiểm kê tài nguyên nước mặt - Qui hoạch đô thị và theo d i quá trình đô thị hóa Ảnh vệ tinh quang học với nhiều ưu điểm như hình ảnh quen thuộc với con người, d giải đoán, kỹ thuật tương đối d phát triển trên nền các công nghệ chụp ảnh hiện hành nên đã nhanh chóng được chấp nhận và ứng dụng rộng rãi. Các loại ảnh quang học như Landsat, SPOT, Aster, IKONOS, QuickBird đã trở nên quen thuộc và phổ biến trên toàn thế giới. Trong xây dựng các bản đồ phân loại rừng bằng công nghệ Vi n thám sử dụng ảnh quang học đã được đưa vào các qui trình qui phạm tương đối hoàn chỉnh.

Thông số kỹ thuật của một số loại ảnh vệ tinh quang học chính được tổng hợp ở bảng sau: Bảng 1. Đặc điểm và khả năng ứng dụng của một sô loại ảnh vệ tinh Ứng dụng trong phân Loại ảnh Thông số kỹ thuật loại rừng 1. Ảnh đa phổ có độ phân giải thấp (Multispectral Low Resolution Sensors Độ phân giải thấp (250m – 1000m); - Quy mô bản đồ: toàn cầu, lục MODIS Trường phủ 330km; Chu kỳ bay địa hoặc quốc gia chụp 1-2 ngày; Ảnh có từ 2000 (vệ - Phân loại lớp phủ (vd: rừng, 7 Ứng dụng trong phân Loại ảnh Thông số kỹ thuật loại rừng tinh Terra) hoặc 2002 (vệ tinh độ thị, mặt nước.