ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện trạng lớp phủ thực vật đang ngày càng được các nhà khoa học và quản lý quan tâm nhiều hơn vì chứa đựng các thông tin quan trọng phục vụ cho lĩnh vực quản lý đất đai, điều tra hiện trạng tài nguyên rừng, môi trường, đa dạng sinh học, bảo tồn thiên nhiên, v. Một trong những thành tựu quan trọng của khoa học hiện đại là ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường và quy hoạch sử dụng đất. Công nghệ viễn thám nói chung đã được hình thành và phát triển ngày càng hoàn thiện trong sự phát triển không ngừng của các lĩnh vực kỹ thuật có liên quan (các thiết bị bay, chụp, truyền thông tin, hệ thống in ấn, sao chụp , xử lý ảnh .) Việc ứng dụng viễn thám trong Lâm nghiệp ở Việt Nam có thể nói bắt đầu từ năm 1958 khi sử dụng ảnh máy bay toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để phục vụ điều tra rừng gỗ trụ mỏ khu Đông Bắc. Từ năm 1970 đến năm 1975 ảnh máy bay đã được dùng rộng rãi để xây dựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lưới vận xuất vận chuyển cho nhiều vùng thuộc miền Bắc.
Sau năm 1975 kỹ thuật này được dùng phổ biến trong điều tra rừng cả nước. Năm 1979 đã chính thức sử dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ thảm rừng tỷ lệ 1/1. Ngày nay, sử dụng công nghệ giải đoán ảnh Viễn thám đã trở thành một công cụ đắc lực cho công tác điều tra tài nguyên nói chung và điều tra hiện trạng lớp phủ thực vật nói riêng nhờ các ưu thế nổi trội của nó về tính cập nhật và giá cả. Công tác điều tra truyền thống đòi hỏi hầu hết các công việc được làm bằng tay ngoài thực địa nên việc điều tra tài nguyên rừng trong phạm vi toàn quốc thường mất trên hai năm đòi hỏi một lực lượng rất lớn cán bộ hiện trường dẫn đến chi phí rất lớn, độ chính xác không cao và thông tin thường không được cập nhật vì rừng và đất rừng luôn biến động.
Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao trong điều tra hiện trạng lớp phủ thực vật để có thể có được các kết quả điều tra nhanh trên vùng lãnh thổ lớn với chi phí thấp là rất cần thiết. Chương trình Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc của Viện điều tra Quy hoạch rừng cho đến nay đã triển khai được 4 chu kỳ. Một trong những thành quả của chương trình đó là bộ bản đồ và số liệu về diễn biến rừng theo từng chu kỳ. Tuy nhiên cho đến nay chương trình mới chỉ xây dựng được các bản đồ có tỷ lệ 1/100.
Dự án Tổng điều tra Kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2013-2016 theo quyết định 594 của thủ tướng Chính Phủ ngày 15/4/2013 cho phép sử dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải từ 1,5 m x1,5 m đến ảnh vệ tinh có độ phân giải 5m x 5m trong công tác điều tra tài nguyên rừng và công tác kiểm kê rừng. Kết quả cho đến 1 nay theo báo cáo tổng kết công tác điều tra rừng năm 2015 tại thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2013-2015 trong 2 năm chúng ta đã hoàn thành công tác điều tra, kiểm kê rừng cho 38/58 tỉnh có rừng và đất lâm nghiệp. Sử dụng ảnh vệ tinh trong công tác điều tra rừng không những giảm chi phí, thời gian và công sức mà nó còn đem lại kết quả chính xác về thực trạng về lớp phủ cũng như ranh giới, diện tích giữa các loại đất, loại rừng làm cơ sở cho công tác quản lý và theo dõi diễn biến rừng hàng năm. Tuy nhiên, quá trình thực hiện chủ yếu áp dụng bước đầu để phân vùng ảnh (Segmentation) thay cho công việc số hóa, tạo polygon trong công tác giải đoán.
Ngoài ra, do cán bộ giải đoán chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế đặc biệt là kiến thức về phân chia trạng thái rừng và các đặc tính phân bố, sinh thái của từng trạng thái cũng như quan hệ của chúng với các đối tượng khác do vậy không sử dụng bước tiếp theo để phân chi tiết cho từng lô trạng thái theo thang phân loại mà chỉ dùng biện pháp gán giá trị thuộc tính (tên trạng thái) cho các lô đã được khoanh vùng ở trên. Như vậy chưa thực sự sử dụng hết giá trị các thông tin trên ảnh vệ tinh cũng như thế mạnh của phương pháp Object based classification để giải đoán ảnh xây dựng bản đồ hiện trạng rừng do đó rất tốn thời gian, công sức mà kết quả đưa ra mang nhiều tính chủ quan. Vì vậy chưa có thể áp dụng phổ biến trong sản xuất. Để có thể đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm của công tác điều tra, thống kê tài nguyên rừng phục vụ công tác quản lý và theo dõi diễn biến rừng hàng năm.
Tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu điều tra thống kê tài nguyên rừng bằng ảnh vệ tinh VNRedSat-1 tại xã Xuân Sơn huyện Tân Sơn tỉnh Phú Thọ”. TỔNG QUA N VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Lịch sử phát triển của Viễn thám. Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ tinh trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960.
Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh. Từ thể kỷ XIX, vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên cứu về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu, được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh người Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng Bievre, Pháp.
Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860. Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên liệu nhạy cảm với ánh sáng (photo). Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin từ ảnh có hiệu quả cao.
Một ngành chụp ảnh, được thực hiện trên các phương tiện hàng không như máy bay, khinh khí cầu và tàu lượn hoặc một phương tiện trên không khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu được từ ngành chụp ảnh hàng không gọi là không ảnh. Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay, được thực hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh người Ý, bằng việc thu nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nước Ý (bảng 1). Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự.
Công nghệ chụp ảnh từ máy bay đã kéo theo nhiều người hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh và đo đạc ảnh. Những năm sau đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh được phát triển mạnh mẽ. Đồng thời, nghệ thuật giải đoán không ảnh và đo đạc từ ảnh đã phát triển mạnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới là đo đạc ảnh (photogrametry). Đây là ngành ứng dụng thực tế trong việc đo đạc chính xác các đối tượng từ dữ liệu ảnh chụp.
Yêu cầu trên đòi hỏi việc phát triển các thiết bị chính xác cao, đáp ứng cho việc phân tích không ảnh. Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 – 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức 3 ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhân tạo là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự.
Các ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại cho ra khả năng triết lọc thông tin nhiều hơn. Ảnh mầu, chụp bằng máy ảnh, đã được dùng trong chiến tranh thế giới thứ hai. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu mặt đất được ra đời, như cơ quan vũ trụ châu Âu ESA (Aeropian Remote sensing Agency), Chương trình Vũ trụ NASA (Nationmal Aeromautics and Space Administration) Mỹ.
Ngoài các thống kê ở trên, có thể kể đến các chương trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc. Bức ảnh đầu tiên, chụp về trái đất từ vũ trụ, được cung cấp từ tàu Explorer-6 vào năm 1959. Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960), cho ra các sản phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo. Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện.
Thời gian Sự kiện (Năm) 1800 Phát hiện ra tia hồng ngoại 1839 Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng 1847 Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy 1850-1860 Chụp ảnh từ khinh khí cầu 1873 Xây dựng học thuyết về phổ điện từ 1909 Chụp ảnh từ máy bay 1910-1920 Giải đoán từ không trung 1920-1930 Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không 1930-1940 Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh) 1940 Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay 1950 Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy 1950-1960 Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự 12-4-1961 Liên xô phóng tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ. 1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám 1972 Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1 1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số 1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat 1986 Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo 1990 đến Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, nay tăng độ phân giải bộ bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới. 4 Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất và các hành tinh và quyển khí.