Luận án tiến sĩ ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại Mường Nhé, Điện Biên

Luận án tiến sĩ kỹ thuật phân tích nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện mường nhé, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Nguyễn Xuân Linh
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phùng Văn Khoa
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng
• Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về cháy rừng và quản lý lửa rừng
• 1.2. Các vấn đề liên quan đến công nghệ địa không gian
• 1.3. Tổng quan các công nghệ được áp dụng trong quản lý lửa rừng
• 1.3.1. Sử dụng cảm biến kết nối mạng không dây
• 1.3.2. Sử dụng hệ thống cảm biến quang học và máy ảnh kỹ thuật số
• 1.3.3. Sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với công nghệ không gian địa lý
• 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về quản lý lửa rừng
• 1.4.1. Nghiên cứu về quản lý lửa rừng trên thế giới
• 1.4.2. Nghiên cứu về quản lý lửa rừng ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp luận
• 2.2.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng
• 2.2.3. Phương pháp xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu
• 2.2.4. Phương pháp đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố đến cháy rừng
• 2.2.5. Phương pháp lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng
• 2.2.6. Phương pháp tính toán cấp cháy và xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái của từng lô rừng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng
• 3.1.1. Dữ liệu tài nguyên rừng
• 3.1.2. Dữ liệu địa hình
• 3.1.3. Khoảng cách từ các lô rừng đến khu dân cư
• 3.1.4. Dữ liệu thời tiết
• 3.2. Xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu
• 3.3. Đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố đến cháy rừng
• 3.4. Lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng
• 3.4.1. Kết quả xây dựng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng
• 3.4.2. Đánh giá độ chính xác của bản đồ phân vùng trọng điểm cháy
• 3.5. Xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái của từng lô rừng
• 3.5.1. Phân bố các vết cháy theo trạng thái rừng
• 3.5.2. Xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái rừng
• 3.6. Đề xuất quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh và quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tới
• 3.6.1. Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh
• 3.6.2. Đề xuất quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tới
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Rừng đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của con người, là 'lá phổi xanh' hấp thụ khí carbonic và cung cấp oxy. Mỗi năm, một hecta rừng có thể thải vào không khí từ 16 đến 30 tấn oxy, duy trì sự sống cho mọi sinh vật. Rừng còn điều tiết nước, phòng chống lũ lụt, xói mòn, và giữ gìn nguồn năng lượng cho các nhà máy điện. Tuy nhiên, thực tế cho thấy tình trạng suy thoái rừng đang diễn ra do nhiều nguyên nhân, trong đó có việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất và cháy rừng. Cháy rừng không chỉ gây thiệt hại cho tài nguyên rừng mà còn ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Công tác quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé đang gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong việc dự báo và phát hiện sớm cháy rừng. Việc ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng là cần thiết để nâng cao hiệu quả công tác phòng chống cháy rừng.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian nhằm nâng cao hiệu quả công tác phòng chống cháy rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên. Mục tiêu cụ thể bao gồm xây dựng cơ sở dữ liệu địa không gian phục vụ dự báo cháy rừng, xác định mùa cháy và các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng, thành lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng, và đề xuất quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh. Những mục tiêu này không chỉ giúp nâng cao khả năng dự báo mà còn tạo ra các giải pháp hiệu quả trong công tác quản lý tài nguyên rừng.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học lớn, góp phần cung cấp cơ sở lý thuyết và quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý cháy rừng. Điều này sẽ tạo điều kiện cho việc nhân rộng các ứng dụng này trên quy mô toàn quốc. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu sẽ thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý cháy rừng, từ việc xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy, dự báo và cảnh báo cháy rừng, đến việc lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy. Những đóng góp này sẽ giúp cải thiện quy trình phục hồi rừng sau cháy, từ đó bảo vệ tài nguyên rừng và môi trường sinh thái.

IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là toàn bộ diện tích rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng công nghệ địa không gian trong xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy, dự báo và cảnh báo cháy rừng, lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy, và xây dựng quy trình kỹ thuật khoanh vẽ. Nghiên cứu sẽ phân tích các yếu tố lịch sử liên quan đến cháy rừng từ năm 2001 đến năm 2022, nhằm đưa ra những đánh giá chính xác về tình hình cháy rừng tại khu vực này.

V. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé đã mang lại nhiều lợi ích. Cơ sở dữ liệu địa không gian được xây dựng đã giúp xác định chính xác mùa cháy và các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng. Bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng đã được lập, cung cấp thông tin hữu ích cho công tác quản lý và phòng chống cháy rừng. Quy trình khoanh vẽ và giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh đã được đề xuất, giúp nâng cao khả năng phát hiện và ứng phó kịp thời với các đám cháy. Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng rộng rãi trong thực tiễn quản lý tài nguyên rừng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ lâm nghiệp với đề tài "Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên" do nghiên cứu sinh Nguyễn Xuân Linh thực hiện tại Trường Đại học Lâm nghiệp, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phùng Văn Khoa và PGS. Nguyễn Tuấn Anh, hoàn thành năm 2024. Công trình thuộc chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, mã số 962 02 11.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Rừng giữ vai trò bảo vệ môi trường sinh thái, trung bình mỗi năm 1 ha rừng hấp thụ khí cacbonic và nhả vào không khí từ 16 đến 30 tấn oxy, điều tiết nguồn nước, phòng chống xói mòn và bảo tồn đa dạng sinh học. Tuy nhiên, tình trạng suy thoái tài nguyên rừng vẫn diễn ra do chuyển đổi mục đích sử dụng đất, khai thác lâm sản và cháy rừng. Theo Quyết định số 2860/QĐ-BNN-TCLN ngày 27/7/2022 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về công bố hiện trạng rừng toàn quốc năm 2021, tổng diện tích đất có rừng bao gồm cả rừng trồng chưa khép tán là 14.201.000 ha (rừng tự nhiên: 10.757.000 ha; rừng trồng: 4.444.000 ha), tỷ lệ che phủ đạt 42,02%, trong đó trên 50% diện tích là rừng có nguy cơ cháy cao.

Tại tỉnh Điện Biên, tổng diện tích rừng là 412.350 ha (rừng tự nhiên 403.001 ha, rừng trồng 9.350 ha), tỷ lệ che phủ đạt 42,96%. Trong đó, huyện Mường Nhé có diện tích đất có rừng là 86.100,86 ha (rừng tự nhiên 85.084,22 ha, rừng trồng 1.016,64 ha) trên tổng diện tích tự nhiên 250.790 ha, là địa phương có tỷ lệ che phủ rừng lớn nhất tỉnh Điện Biên và toàn bộ diện tích rừng đều thuộc quy hoạch rừng phòng hộ xung yếu.

Thực tế công tác quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé chủ yếu được vận hành theo phương pháp thủ công, phụ thuộc vào kinh nghiệm quan sát của cán bộ kiểm lâm. Phương pháp này bộc lộ nhược điểm lớn là không đưa ra được cảnh báo sớm, dễ phát sinh sai sót và gặp nhiều trở ngại do địa hình đồi núi chia cắt phức tạp, giao thông cách trở. Việc ứng dụng công nghệ địa không gian (Geotechnology) trong dự báo, cảnh báo sớm, khoanh vẽ diện tích cháy và giám sát phục hồi rừng sau cháy tại Mường Nhé chưa được nghiên cứu hệ thống và chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn.

Mục tiêu nghiên cứu

• Mục tiêu tổng quát: Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian nhằm nâng cao hiệu quả công tác phòng chống cháy rừng ở huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên và khu vực có điều kiện tương tự.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Xây dựng được cơ sở dữ liệu địa không gian phục vụ dự báo cháy rừng cho huyện Mường Nhé;
  2. Xác định được mùa cháy và xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến cháy rừng, thành lập được bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng cho huyện Mường Nhé;
  3. Đề xuất được 01 Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh và 01 Quy trình Dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tới.

Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ diện tích rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên.
• Phạm vi không gian: Các loại rừng thuộc địa bàn huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên.
• Phạm vi thời gian: Tập trung phân tích chuỗi số liệu lịch sử liên quan đến các vụ cháy rừng từ năm 2001 đến năm 2022.
• Giới hạn nội dung: Tập trung vào kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong xây dựng cơ sở dữ liệu phòng cháy chữa cháy rừng (PCCCR), dự báo, cảnh báo cháy rừng, phân vùng trọng điểm cháy và xây dựng quy trình kỹ thuật khoanh vẽ diện tích rừng bị cháy phục vụ công tác phục hồi sau cháy.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước được tác giả tổng quan

Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến quản lý lửa rừng và công nghệ địa không gian theo 4 nhóm hướng chính:

1. Khái niệm và nhân tố ảnh hưởng đến cháy rừng:

   • Về bản chất vật lý của đám cháy: Anon và cộng sự (1999), Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Nông nghiệp và PTNT (1996), Bế Minh Châu (2012 dẫn theo FAO), Craig và cộng sự (1983), Timo và cộng sự (2007) xác định quản lý lửa rừng gồm phòng cháy, chữa cháy, sử dụng lửa và phục hồi sau cháy.
   • Nhân tố vật liệu cháy và đặc điểm lâm phần: Pyne và cộng sự (1996) chỉ ra mối quan hệ giữa kiểu thảm thực vật với cường độ cháy.
   • Nhân tố địa hình: Kushla & Ripple (1997), Butler và cộng sự (2007) nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc và hướng sườn đến vận tốc lan truyền đám cháy.
   • Nhân tố thời tiết: Mapiye và cộng sự (2008), N’Dri và cộng sự (2018), Kennedy và cộng sự (1994) phân tích tác động của nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió đến hành vi lửa rừng.
   • Khái niệm mùa cháy: Phạm Ngọc Hưng (1983, 2001), U. Krum (1959 dẫn theo Bế Minh Châu, 2012).

2. Ứng dụng công nghệ trong phát hiện và giám sát cháy rừng:

   • Mạng cảm biến không dây (WSN): Schroeder (2004), Hartung và cộng sự (2006) với hệ thống FireWxNet, Zhu và cộng sự (2012) tích hợp WSN với GPRS, Solobera và cộng sự (2010) với thiết bị Waspmote tại Tây Ban Nha, Hongye và cộng sự (2009) mô phỏng 2D/3D bằng Geodatabase và ArcSDE, K. Kose và cộng sự (2010) với dự án FIRESENSE tại Liên minh Châu Âu.
   • Cảm biến quang học và camera kỹ thuật số: Dự án EUFOFINET, hệ thống AlarmEYE (Inno Sys Industries Inc, 2012 tại Thái Lan), EYEfi SPARC (Mathews và cộng sự, 2010 tại Úc), UraFire (Uratek, 2013; Guillemant và cộng sự, 2001 tại Pháp), Forest Fire Finder (NGNS, 2013), ForestWatch (Hough, 2007; Mathews và cộng sự, 2010 tại Nam Phi, Mỹ, Canada), FireHawk (ALASIA, 2018), FireWatch của Viện Hàng không Vũ trụ Đức (DLR, 2013).
   • Ảnh vệ tinh và công nghệ không gian địa lý (GIS, RS, GPS): Sử dụng cảm biến AVHRR (NOAA, 2012), MODIS (NASA, 1999; Nakau và cộng sự, 2006; Aslan và cộng sự, 2010), vệ tinh Sentinel-2A/2B/2C. Ứng dụng lập bản đồ nguy cơ cháy rừng qua chỉ số NDMI, NDVI (Chuvieco, 1989, 1999, 2013; Adab, 2013; Yu, 2017; Pradhan và cộng sự, 2017; Keane và cộng sự, 2001); lập bản đồ vật liệu cháy (Rollins và cộng sự, 2004; Van Wagtendonk & Root, 2003 tại Yosemite; Lasaponara & Lonarte, 2007 tại Ý); phát hiện cháy chủ động (Schroeder, 2008, 2014, 2016; Prins, 1998; Li, 2003; Giglio, 2008; Xu, 2017); ước tính diện tích cháy (Roy và cộng sự, 2005, 2008; Giglio, 2006, 2009; Randerson, 2012); giám sát phục hồi thảm thực vật sau cháy qua chỉ số CBI, NDVI, NBR (Benavides, 2001; Martin, 2001; Moody, 2001; Kasischke, 2008; Escuin, 2008; Gouveia, 2010; Veraverbeke, 2012; Fernández-Manso, 2016).

3. Các mô hình và chỉ số dự báo cháy rừng quốc tế:

   • Chỉ số Angstrom của Chandler và cộng sự (1983): $I = [R/20] + [(27 - T)/10]$.
   • Mô hình độ ẩm vật liệu cháy của Sullivan, Waymann (Cheney và cộng sự, 1997).
   • Chỉ số FFDI và FFWI của Mc Arthur A.H (1984 tại Úc).
   • Chỉ tiêu tổng hợp khí tượng P của V. Nesterop (1939 tại Nga): $P = \sum (t_{13} \cdot d_{13})$.
   • Mô hình tương quan của Jude (1992), Yangmei (Trần Văn Mão, 1998 tại Trung Quốc), Joo-Hoon Lim (2002 tại Hàn Quốc).
   • Hệ thống đánh giá cháy rừng WFAS (Mỹ, 2007), mô hình hồi quy phi tuyến CBI của Michael C. Wimberly & Matthew J. ($R^2 = 0,71$), hệ thống thông tin cháy rừng châu Âu EFFIS (từ năm 2000), hệ thống iForestFire (Maja và cộng sự, 2011 tại Croatia).

4. Nghiên cứu quản lý lửa rừng tại Việt Nam:

   • Phương pháp dự báo: Áp dụng chỉ tiêu P của Nesterop; Phạm Ngọc Hưng hiệu chỉnh qua chỉ tiêu $H_i = K \cdot \sum (t_{13} \cdot d_{13})$; PGS. Bế Minh Châu (2001) xây dựng phương trình dự báo tổng hợp khí tượng đạt hệ số tương quan $R > 0,9$; Lê Văn Hướng nghiên cứu hệ số bắt cháy $K = m_1 / M_1$ với phương trình tương quan $K = m_1 / (2,9027 + 0,4698 \cdot m_1)$ ($R = 0,95; P = 1,99 \cdot 10^{-15} < 0,05$) cho rừng thông ba lá tại Đà Lạt.
   • Ứng dụng công nghệ địa không gian: Đề tài KC.24 của GS. Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2003-2005) tại U Minh và Tây Nguyên; Phần mềm cảnh báo lửa rừng của Bế Minh Châu & Vương Văn Quỳnh (2008); Trần Quang Bảo và cộng sự (2017) dùng 4 kênh phổ MODIS (21, 22, 31, 32) đạt độ chính xác 75%; Luận án của Lê Ngọc Hoàn (2018) kết hợp camera mặt đất và ảnh MODIS; Luận án của Trần Minh Cảnh (2019) dùng ảnh Landsat 8 theo dõi phục hồi rừng sau cháy tại VQG Hoàng Liên.
   • Biện pháp kỹ thuật lâm sinh và PCCCR: Đốt trước vật liệu cháy có kiểm soát (Phan Thanh Ngọ dẫn theo Nguyễn Văn Hạnh, 2010; Phạm Bá Giao, 2007); xây dựng băng xanh cản lửa (Nguyễn Đình Thành, 2009; Vũ Việt Trung, 2010); Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2012) tại Hà Nội; điều tiết mực nước dưới 50 cm tại U Minh Thượng của Trần Văn Thắng (2017).

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Mặc dù công nghệ địa không gian đã được ứng dụng trong quản lý lửa rừng, phần lớn các nghiên cứu tại Việt Nam trước đây sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải không gian thô (như MODIS 250m - 1000m) hoặc chỉ áp dụng công thức khí tượng Nesterop tại mốc 13:00 cố định mà không hiệu chỉnh theo đặc điểm tiểu khí hậu thực tế của từng địa phương. Luận án lựa chọn giải quyết các khoảng trống:

• Xác định mốc giờ xuất hiện nhiệt độ cao nhất trong ngày tại địa bàn miền núi Mường Nhé (chứng minh là thời điểm 15:00 thay vì 13:00).
• Hiệu chỉnh sai lệch địa lý giữa dữ liệu tái phân tích khí hậu toàn cầu ERA-5 với số liệu trạm quan trắc mặt đất bằng phương pháp nghịch đảo khoảng cách có trọng số (IDW) kết hợp hồi quy.
• Lượng hóa hệ số hiệu chỉnh cấp nguy cơ cháy cho từng lô rừng cụ thể dựa trên phân tích đa tiêu chí AHP kết hợp hồi quy logistic nhị phân (Binary Logistic Regression).
• Tự động hóa quy trình khoanh vẽ vùng cháy và phân tách ranh giới cháy rừng với hiện tượng mất rừng do nguyên nhân khác bằng ảnh vệ tinh Sentinel-2 trên nền tảng Google Earth Engine (GEE).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án vận dụng lý thuyết về tam giác lửa rừng (vật liệu cháy, nhiệt độ và oxy), lý thuyết viễn thám quang học đa phổ và công nghệ 3S (GPS, GIS, Remote Sensing). Khung phân tích của luận án kết hợp dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian nhiều lớp (multi-layer GIS) để đánh giá mối quan hệ tương hỗ giữa điều kiện lập địa, thảm phủ thực vật, yếu tố khí tượng và hoạt động nhân sinh đối với nguy cơ cháy rừng.

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

1. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu địa không gian:

   • Dữ liệu tài nguyên rừng: Chuyển đổi và chuẩn hóa bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp năm 2022 của huyện Mường Nhé theo phân cấp kiểu rừng, trạng thái và chủ quản lý.
   • Dữ liệu địa hình: Sử dụng mô hình số độ cao (DEM) để trích xuất các lớp thông tin độ dốc (Slope), hướng dốc (Aspect) và chỉ số ẩm ướt địa hình (TWI) trên phần mềm ArcGIS.
   • Dữ liệu nhân sinh: Thiết lập các vùng đệm (Buffer) tính khoảng cách từ các lô rừng đến khu dân cư và khu vực sản xuất nương rẫy.
   • Dữ liệu thời tiết: Thu thập dữ liệu khí tượng tái phân tích ERA-5; xây dựng phương trình hồi quy và kỹ thuật phân tích sai lệch địa lý bằng phương pháp nghịch đảo khoảng cách có trọng số (IDW) để hiệu chỉnh dữ liệu lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm tương đối với các trạm đo bề mặt thực tế tại Điện Biên.

2. Phương pháp xác định mùa cháy và mốc thời gian tính toán:

   • Phân tích chuỗi số liệu khí tượng nhiều năm về lượng mưa, nhiệt độ và số ngày khô hạn trong năm.
   • Thống kê diễn biến nhiệt độ và độ ẩm theo từng giờ trong ngày để xác định thời điểm cực trị (15:00).

3. Phương pháp phân tích thống kê và đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố:

   • Hồi quy logistic nhị phân (Binary Logistic Regression): Xác định mức độ ảnh hưởng và ý nghĩa thống kê của từng biến độc lập (độ cao, độ dốc, hướng dốc, loại thảm phủ, khoảng cách dân cư) đến khả năng xảy ra cháy rừng (biến phụ thuộc nhận giá trị 0 hoặc 1).
   • Phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP): Xây dựng ma trận so sánh cặp giữa các yếu tố ảnh hưởng, tính toán vector trọng số riêng, xác định chỉ số nhất quán (CI) và tỷ số nhất quán ($CR = CI / RI$) dựa trên bảng chỉ số ngẫu nhiên RI của Saaty để đảm bảo tính hợp lý ($CR < 0,1$).

4. Phương pháp lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng:

   • Chồng xếp không gian các lớp dữ liệu chuyên đề theo phương pháp tổng có trọng số (Weighted Overlay) dựa trên các trọng số AHP đã xác lập.
   • Kiểm chứng độ chính xác của bản đồ phân vùng bằng cách đối chiếu vị trí không gian của các vụ cháy rừng lịch sử giai đoạn 2001 - 2022.

5. Phương pháp xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái lô rừng:

   • Thống kê tần suất và xác suất xuất hiện cháy theo từng trạng thái rừng trong quá khứ.
   • Phân chia các trạng thái rừng thành 3 nhóm khả năng cháy (Khó cháy, Trung bình, Dễ cháy) và gán hệ số điều chỉnh ($K_{tr}$) vào công thức tính chỉ tiêu tổng hợp khí tượng $P$.

6. Phương pháp viễn thám trên nền tảng Google Earth Engine (GEE):

   • Khai thác dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2A và Sentinel-2B với độ phân giải không gian 10m - 20m.
   • Tính toán chỉ số tàn tro bình thường hóa (Normalized Burn Ratio - NBR) trước và sau cháy: $$NBR = \frac{NIR - SWIR2}{NIR + SWIR2}$$
   • Tính toán chỉ số khác biệt tàn tro: $dNBR = NBR_{prefire} - NBR_{postfire}$.
   • Thiết lập ngưỡng phản xạ phổ $dNBR$ và chỉ số thực vật $NDVI$ để khoanh vẽ tự động diện tích vết cháy và loại trừ các vùng mất rừng không phải do cháy.

Nhóm dữ liệu	Nguồn dữ liệu	Kỹ thuật / Công cụ xử lý	Mục đích sử dụng
Hiện trạng rừng	CSDL Diễn biến rừng 2022 huyện Mường Nhé	ArcGIS (Geodatabase)	Phân loại trạng thái rừng, lô rừng
Địa hình	Mô hình số độ cao (DEM)	Spatial Analyst (Slope, Aspect, TWI)	Phân tích địa hình lập địa
Khí tượng	ERA-5 & Trạm quan trắc mặt đất	Hồi quy tuyến tính, nội suy IDW	Lập bản đồ nhiệt độ 15h, lượng mưa
Ảnh vệ tinh	Sentinel-2A/2B (ESA)	Google Earth Engine (GEE), NBR, dNBR	Khoanh vẽ và giám sát diện tích cháy
Lịch sử cháy	Hạt Kiểm lâm Mường Nhé (2001-2022)	Phân tích không gian, Binary Logistic	Kiểm chứng mô hình và tính xác suất

---

Nội dung chính theo từng chương

Luận án có phần chính dài 105 trang, được cấu trúc thành 3 chương:

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (37 trang)

Chương này tổng kết toàn diện cơ sở lý luận về quản lý lửa rừng, phân loại các nguồn gây cháy và các yếu tố ảnh hưởng (vật liệu cháy, địa hình, thời tiết khí hậu). Tác giả phân tích chi tiết ưu nhược điểm của các hệ thống công nghệ phát hiện cháy: từ mạng cảm biến không dây WSN, hệ thống camera quang học mặt đất (như ForestWatch, FireWatch) đến công nghệ viễn thám và GIS.

Chương 1 điểm luận các chỉ số dự báo cháy rừng truyền thống trên thế giới (Angstrom, Mc Arthur, Nesterop) và quá trình áp dụng chỉ tiêu Nesterop cải tiến tại Việt Nam. Đồng thời, chương này tổng kết các ứng dụng ảnh vệ tinh đa thời gian (AVHRR, MODIS, Landsat, Sentinel-2) trong việc lập bản đồ nguy cơ cháy, ước tính khối lượng vật liệu cháy và giám sát phục hồi rừng sau cháy của các tác giả trong và ngoài nước, khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ địa không gian tại huyện Mường Nhé.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (12 trang)

Chương 2 trình bày chi tiết phương pháp luận và các bước kỹ thuật thực hiện:

• Quy trình chuẩn hóa cơ sở dữ liệu địa không gian gồm các lớp thông tin: hiện trạng rừng, DEM, độ dốc, hướng dốc, khoảng cách đến khu dân cư và đất canh tác.
• Kỹ thuật phân tích tương quan và hiệu chỉnh dữ liệu khí tượng ERA-5 với số liệu thực tế tại các trạm khí tượng bề mặt bằng hồi quy và phương pháp nội suy sai lệch địa lý IDW.
• Thuật toán hồi quy logistic nhị phân đánh giá ảnh hưởng của các biến độc lập đến nguy cơ xuất hiện cháy.
• Quy trình lập ma trận so sánh cặp AHP, tính vector trọng số và kiểm định chỉ số nhất quán theo bảng chỉ số ngẫu nhiên RI của Saaty.
• Phương pháp xác lập hệ số hiệu chỉnh cấp dự báo cháy rừng theo trạng thái lô rừng và kỹ thuật xử lý ảnh Sentinel-2 trên nền tảng Google Earth Engine.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (47 trang)

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học:

1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu địa không gian phục vụ dự báo cháy rừng:
   • Tổng hợp hiện trạng rừng huyện Mường Nhé năm 2022 theo mục đích sử dụng, đơn vị hành chính cấp xã, các cấp độ cao, cấp độ dốc, cấp hướng dốc và khoảng cách đến khu dân cư/khu vực sản xuất nông nghiệp.
   • Thống kê diễn biến nhiệt độ theo giờ trong ngày tại huyện Mường Nhé, xác định nhiệt độ cao nhất xuất hiện vào lúc 15:00 chứ không phải 13:00 như các giả định trước đây.
   • Kết quả phân tích hồi quy và nội suy sai lệch địa lý (IDW) giữa dữ liệu nhiệt độ, lượng mưa trích xuất từ mô hình ERA-5 và số liệu đo đạc tại các trạm mặt đất, thiết lập mô hình hiệu chỉnh có độ chính xác cao.

Chỉ tiêu phân cấp	Phân lớp cụ thể trong CSDL	Ý nghĩa trong đánh giá nguy cơ cháy
Độ cao	< 300m; 300 - 700m; 700 - 1000m; > 1000m	Ảnh hưởng đến nền nhiệt và lượng ẩm
Độ dốc	< 15°; 15 - 25°; 25 - 35°; > 35°	Tác động đến vận tốc lan truyền ngọn lửa
Hướng dốc	Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây, Tây Bắc	Ảnh hưởng đến lượng bức xạ mặt trời tiếp nhận
Khoảng cách dân cư	< 500m; 500 - 1000m; 1000 - 2000m; > 2000m	Thể hiện mức độ tác động từ nguồn lửa nhân sinh
Trạng thái rừng	Rừng tự nhiên nghèo, trung bình, phục hồi; Rừng trồng...	Quyết định khối lượng và tính chất vật liệu cháy

2. Xác định mùa cháy và đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố:

   • Xác định mùa cháy chính tại Mường Nhé dựa trên bảng tổng hợp lượng mưa và nhiệt độ bình quân tháng (chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió Tây khô nóng).
   • Thiết lập ma trận so sánh cặp AHP, tính toán trọng số và thứ tự ưu tiên của các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng; kiểm tra chỉ số nhất quán $CR < 0,1$.

3. Lập và kiểm chứng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng:

   • Xây dựng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng huyện Mường Nhé phân chia thành các cấp nguy cơ: Rất thấp, Thấp, Trung bình, Cao, Rất cao.
   • Kiểm chứng kết quả với vị trí các vụ cháy lịch sử thực tế ghi nhận giai đoạn 2001 - 2022, khẳng định sự trùng khớp không gian giữa các vụ cháy đã xảy ra với các vùng được phân cấp trọng điểm cao và rất cao.

4. Xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái lô rừng:

   • Thống kê số vụ cháy và tính xác suất xuất hiện cháy theo từng trạng thái rừng tại Mường Nhé; xếp hạng khả năng xảy ra cháy của các trạng thái rừng.
   • Chia các trạng thái rừng thành 3 nhóm: Khó cháy (hệ số 1), Trung bình (hệ số 2), Dễ cháy (hệ số 3).
   • Tích hợp hệ số điều chỉnh trạng thái vào công thức chỉ tiêu tổng hợp khí tượng $P$, hoàn thiện Bảng tra cấp dự báo cháy rừng cho tỉnh Điện Biên.

5. Đề xuất hai quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian:

   • Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh: Sử dụng ảnh tổ hợp màu Sentinel-2 (RGB: 12-8A-4) trên nền tảng Google Earth Engine, tính toán chỉ số NBR trước cháy và sau cháy, phân tích $dNBR$ tại các tọa độ kiểm chứng để khoanh vẽ chính xác ranh giới đám cháy và phân biệt với biến động mất rừng khác.
   • Quy trình dự báo cháy rừng hạn 10 ngày: Ứng dụng dữ liệu dự báo khí tượng, tra cứu nhiệt độ điểm sương, tự động tính toán chỉ số $P$ hiệu chỉnh theo trạng thái lô rừng và xuất bản đồ cảnh báo cấp nguy cơ cháy 10 ngày tới cho địa bàn huyện.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về khoa học

• Xác định nguyên lý và khung phương pháp luận tích hợp công nghệ địa không gian (GPS, GIS, Viễn thám vệ tinh đa thời gian và nền tảng điện toán đám mây GEE) trong toàn bộ chu trình quản lý lửa rừng: từ thiết lập cơ sở dữ liệu không gian, mô hình hóa nguy cơ, phân vùng trọng điểm đến dự báo cấp cháy và khoanh vẽ vết cháy sau sự cố.
• Lượng hóa mức độ tác động của các nhân tố tự nhiên (địa hình, thảm phủ, khí hậu) và nhân sinh (khoảng cách đến khu dân cư/sản xuất) đến nguy cơ xuất hiện cháy rừng thông qua sự kết hợp giữa mô hình hồi quy logistic nhị phân (Binary Logistic Regression) và phương pháp phân tích thứ bậc đa tiêu chí AHP.

Đóng góp mới về thực tiễn

• Xác định thời điểm xuất hiện nhiệt độ cao nhất và độ ẩm thấp nhất trong ngày tại Mường Nhé là vào lúc 15:00 (thay vì 13:00 như quy chuẩn truyền thống), làm cơ sở nâng cao độ chính xác cho việc tính toán chỉ tiêu khí tượng dự báo cháy rừng $P$.
• Xây dựng hoàn chỉnh bộ cơ sở dữ liệu địa không gian chuyên đề phục vụ PCCCR tại Mường Nhé, tích hợp phương pháp nội suy sai lệch địa lý (IDW) để hiệu chỉnh dữ liệu khí tượng tái phân tích ERA-5 theo số liệu thực đo tại các trạm khí tượng bề mặt.
• Xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy ($K_{tr}$) theo trạng thái thực tế của từng lô rừng (chia thành 3 nhóm: Khó cháy gán hệ số 1, Trung bình gán hệ số 2, Dễ cháy gán hệ số 3), cho phép dự báo nguy cơ cháy chi tiết đến từng khoảnh, từng lô rừng.
• Thành lập Bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng huyện Mường Nhé dựa trên điều kiện lập địa và lịch sử cháy giai đoạn 2001 - 2022.
• Xây dựng thành công 01 Quy trình kỹ thuật khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh Sentinel-2 trên Google Earth Engine (tách biệt ngưỡng NBR giữa cháy rừng và mất rừng) và 01 Quy trình dự báo khả năng cháy rừng hạn 10 ngày tới phục vụ công tác chỉ đạo phòng cháy tại chỗ.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Đề nghị Chi cục Kiểm lâm tỉnh Điện Biên và Hạt Kiểm lâm huyện Mường Nhé tiếp nhận, triển khai áp dụng 02 quy trình kỹ thuật đã xây dựng vào công tác PCCCR thường trực tại địa phương.
• Thường xuyên cập nhật dữ liệu biến động tài nguyên rừng hàng năm vào cơ sở dữ liệu địa không gian để duy trì độ chính xác của các bản đồ phân vùng và dự báo cấp cháy.
• Đầu tư cơ sở vật chất, trang thiết bị máy tính và đào tạo kỹ thuật vận hành hệ thống thông tin địa lý, Google Earth Engine cho cán bộ kiểm lâm cơ sở.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Nghiên cứu giới hạn không gian trên địa bàn huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên; chưa thực hiện kiểm chứng mở rộng trên toàn bộ các huyện miền núi khác trong tỉnh.
• Việc sử dụng ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 phụ thuộc vào điều kiện thời tiết; trong những thời điểm có độ che phủ mây cao, chất lượng ảnh viễn thám quang học bị ảnh hưởng.
• Nguồn dữ liệu lịch sử các vụ cháy rừng giai đoạn 2001 - 2022 phụ thuộc vào tính đầy đủ của hồ sơ lưu trữ tại Hạt Kiểm lâm địa phương.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng phạm vi ứng dụng quy trình kỹ thuật cho các huyện có điều kiện tự nhiên tương đồng trong khu vực Tây Bắc.
• Nghiên cứu tích hợp dữ liệu ảnh viễn thám radar (SAR - như Sentinel-1) nhằm khắc phục hạn chế mây mù của ảnh quang học khi khoanh vẽ đám cháy trong mùa mưa ẩm hoặc thời tiết âm u.
• Xây dựng giao diện WebGIS hoặc ứng dụng di động tự động hóa hoàn toàn việc trích xuất dữ liệu khí tượng dự báo và gửi thông tin cảnh báo sớm cháy rừng đến cấp xã và chủ rừng.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm nghiệp, Viễn thám và GIS: Luận án cung cấp tài liệu tham khảo về phương pháp luận kết hợp giữa mô hình khí tượng tái phân tích toàn cầu (ERA-5), kỹ thuật hiệu chỉnh sai lệch địa lý (IDW), phương pháp hồi quy logistic nhị phân, phân tích thứ bậc AHP và xử lý ảnh đa phổ Sentinel-2 trên nền tảng Google Earth Engine.
• Đối với lực lượng Kiểm lâm và cơ quan thường trực Ban Chỉ huy PCCCR các cấp: Cung cấp tài liệu hướng dẫn quy trình dự báo cháy rừng hạn 10 ngày, bảng tra cấp cháy hiệu chỉnh theo lô rừng và quy trình khoanh vẽ diện tích rừng bị cháy phục vụ đánh giá thiệt hại và lập kế hoạch phục hồi rừng sau cháy.
• Đối với các nhà quản lý và hoạch định chính sách lâm nghiệp: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng phương án bố trí lực lượng, phân bổ ngân sách PCCCR trọng điểm tại các khu vực rừng phòng hộ đầu nguồn xung yếu có nguy cơ cháy cao.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án xác định thời điểm 15:00 thay vì 13:00 để tính toán chỉ số dự báo cháy rừng?

Qua phân tích chuỗi số liệu quan trắc nhiệt độ theo từng giờ trong ngày tại huyện Mường Nhé (Bảng 3.8 và Hình 3.13), kết quả thực nghiệm chứng minh rằng nhiệt độ không khí cao nhất và độ ẩm không khí thấp nhất trong ngày tại địa phương xuất hiện vào lúc 15:00. Việc thay thế mốc 13:00 (trong công thức Nesterop truyền thống) bằng mốc 15:00 phản ánh chính xác thời điểm vật liệu cháy khô nỏ nhất và nguy cơ bùng phát lửa rừng cao nhất tại địa bàn nghiên cứu.

2. Dữ liệu khí tượng nào được sử dụng và phương pháp hiệu chỉnh sai số không gian là gì?

Luận án sử dụng dữ liệu khí tượng tái phân tích ERA-5 kết hợp với chuỗi số liệu thực tế tại các trạm quan trắc mặt đất ở Điện Biên. Để khắc phục sai lệch giữa dữ liệu lưới vệ tinh và địa hình đồi núi thực tế, tác giả áp dụng kỹ thuật phân tích hồi quy kết hợp phương pháp nội suy sai lệch địa lý bằng trọng số nghịch đảo khoảng cách (IDW) để tạo ra các lớp bản đồ nhiệt độ và lượng mưa chuẩn hóa.

3. Hệ số hiệu chỉnh cấp dự báo cháy theo trạng thái lô rừng được phân chia như thế nào?

Dựa trên phân tích xác suất xuất hiện cháy trong quá khứ và phương pháp AHP, luận án chia các trạng thái rừng tại Mường Nhé thành 3 nhóm hiệu chỉnh:

• Nhóm Khó cháy: Gán hệ số 1.
• Nhóm Trung bình: Gán hệ số 2.
• Nhóm Dễ cháy: Gán hệ số 3. Hệ số này được tích hợp trực tiếp vào việc tính toán chỉ tiêu khí tượng $P$, giúp phân hóa cấp nguy cơ cháy cụ thể đến từng lô rừng thay vì áp dụng một cấp cháy chung cho toàn huyện.

4. Nền tảng và chỉ số viễn thám nào được sử dụng để khoanh vẽ khu vực cháy sau hỏa hoạn?

Luận án sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2 (độ phân giải 10m - 20m) xử lý trên nền tảng Google Earth Engine (GEE). Tác giả ứng dụng chỉ số tàn tro bình thường hóa ($NBR$) trước và sau khi cháy để tính chỉ số biến động $dNBR$, kết hợp với chỉ số thực vật $NDVI$ và ảnh tổ hợp màu (RGB: 12-8A-4) để khoanh vẽ chính xác ranh giới đám cháy, đồng thời tách biệt hiện tượng cháy rừng với các biến động mất rừng khác.

5. Bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng huyện Mường Nhé được thành lập dựa trên những yếu tố nào?

Bản đồ phân vùng trọng điểm cháy được xây dựng bằng phương pháp chồng xếp không gian có trọng số (Weighted Overlay) trên ArcGIS dựa trên các trọng số xác lập từ ma trận AHP và hồi quy logistic nhị phân. Các lớp thông tin đầu vào bao gồm: độ cao, độ dốc (Slope), hướng dốc (Aspect), trạng thái và loại vật liệu cháy của rừng, khoảng cách từ lô rừng đến khu dân cư/khu vực sản xuất nương rẫy và dữ liệu lịch sử các vụ cháy giai đoạn 2001 - 2022.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Nguyễn Xuân Linh đã hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn về ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại địa bàn vùng cao Mường Nhé, tỉnh Điện Biên. Tác giả đã làm rõ thời điểm nhiệt độ cực trị lúc 15:00, thiết lập cơ sở dữ liệu không gian tích hợp dữ liệu ERA-5 hiệu chỉnh, xác lập hệ số điều chỉnh cấp cháy theo trạng thái lô rừng và thành lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy. Đồng thời, công trình đề xuất 02 quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh gồm khoanh vẽ diện tích cháy bằng ảnh vệ tinh Sentinel-2 trên Google Earth Engine và dự báo nguy cơ cháy rừng hạn 10 ngày, có khả năng chuyển giao ứng dụng phục vụ công tác bảo vệ rừng tại địa phương và các vùng có điều kiện tương đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Bà NÔNG NGHIàP VÀ PTNT TR¯âNG Đ¾I HèC LÂM NGHIâP NGUYàN XUÂN LINH NGHIÊN CĀU Kþ THUÂT ĀNG DĀNG CÔNG NGHâ ĐæA KHÔNG GIAN TRONG QUÀN LÝ LĄA RĂNG T¾I HUYâN M¯âNG NHÉ, TäNH ĐIâN BIÊN Ngành: QuÁn lý tài nguyên răng Mã sß: 962 02 11 LUÂN ÁN TIÀN S) LÂM NGHIâP NG¯âI H¯àNG DÀN KHOA HèC: PGS. PHÙNG VN KHOA PGS. NGUYàN TUÂN ANH Hà Nßi, 2024 i LâI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu căa riêng tôi. Các số liáu, kết quÁ nêu trong luận án là trung thực và ch°a từng đ°ÿc ai công bố trong bÃt kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giÁ luÃn án Nguyán Xuân Linh ii LâI CÀM ¡N Luận án tiến sĩ <Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên= thuác chuyên ngành QuÁn lý tài nguyên rừng, mã số 9.11 là công trình nghiên cứu thuác lĩnh vực công nghá địa không gian để nâng cao hiáu quÁ căa công tác bÁo vá và phát triển rừng cÁ n°ßc nói chung và rừng t¿i huyán M°áng Nhé, tỉnh Đián Biên nói riêng. Trong quá trình thực hián, vßi sự nß lực căa bÁn thân và sự giúp đỡ tận tình căa các nhà khoa học, các đồng nghiáp và gia đình, đến nay luận án đã đ°ÿc hoàn thành. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ¢n sâu sắc đến thầy giáo h°ßng dẫn Luận án là PGS. TS Phùng Văn Khoa; thầy PGS.TS Nguyßn TuÃn Anh cùng các chuyên gia GS.TS V°¢ng Văn Quỳnh, PGS.TS Nguyßn HÁi Hòa, PGS.

Bùi Xuân Dũng, PGS. TS Bế Minh Châu, Ths Lê Thái S¢n, Ths Nguyßn Văn Thị đã tận tình h°ßng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi hoàn thành Luận án. Tôi xin chân thành cÁm ¢n tßi Ban Giám hiáu, Phòng Đào t¿o sau Đ¿i học, Khoa QuÁn lý TNR&MT - Tr°áng Đ¿i học Lâm nghiáp. Ban Giám hiáu, Khoa Chữa cháy - Tr°áng Đ¿i học PCCC.

Lãnh đ¿o và cán bá H¿t Kiểm Lâm huyán M°áng Nhé& đã tận tình giúp đỡ, t¿o điều kián và dành thái gian cung cÃp thông tin cho tôi trong thái gian tôi thực hián Luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ¢n tßi toàn thể gia đình và những ng°ái thân đã luôn đáng viên và t¿o điều kián thuận lÿi về vật chÃt, tinh thần cho tôi trong suốt thái gian qua. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giÁ luÃn án Nguyán Xuân Linh iii MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN. iii DANH MĀC CÁC BÀNG.

Tính cÃp thiết căa đề tài. Māc tiêu nghiên cứu căa đề tài. Māc tiêu tổng quát. Ý nghĩa về khoa học và thực tißn.

Những đóng góp mßi căa đề tài. Đối t°ÿng, ph¿m vi và gißi h¿n nghiên cứu. TâNG QUAN VÂN ĐÂ NGHIÊN CĀU. Tổng quan về cháy rừng và quÁn lý lửa rừng.

Các vÃn đề liên quan đến công nghá địa không gian. Tổng quan các công nghá đ°ÿc áp dāng trong quÁn lý lửa rừng. Sử dāng cÁm biến kết nối m¿ng không dây. Sử dāng há thống cÁm biến quang học và máy Ánh kỹ thuật số17 1.

Sử dāng Ánh vá tinh kết hÿp vßi công nghá không gian địa lý. Tổng quan các nghiên cứu về quÁn lý lửa rừng. Nghiên cứu về quÁn lý lửa rừng trên thế gißi. Nghiên cứu về quÁn lý lửa rừng ã Viát Nam.

NÞI DUNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĀU. Nái dung nghiên cứu. Ph°¢ng pháp nghiên cứu. Ph°¢ng pháp luận.

Ph°¢ng pháp xây dựng c¢ sã dữ liáu phāc vā dự báo cháy rừng. Ph°¢ng pháp xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu. Ph°¢ng pháp đánh giá tầm quan trọng căa các yếu tố đến cháy rừng. Ph°¢ng pháp lập bÁn đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng.

Ph°¢ng pháp tính toán cÃp cháy và xác định há số hiáu chỉnh cÃp cháy theo tr¿ng thái căa từng lô rừng. KÀT QUÀ NGHIÊN CĀU VÀ THÀO LUÂN. Xây dựng c¢ sã dữ liáu phāc vā dự báo cháy rừng. Dữ liáu tài nguyên rừng.

Dữ liáu địa hình. KhoÁng cách từ các lô rừng đến khu dân c°. Dữ liáu thái tiết. Xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu.

Đánh giá tầm quan trọng căa các yếu tố đến cháy rừng. Lập bÁn đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng. Kết quÁ xây dựng bÁn đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng. Đánh giá đá chính xác căa bÁn đồ phân vùng trọng điểm cháy 90 3.

Xác định há số hiáu chỉnh cÃp cháy theo tr¿ng thái căa từng lô rừng. Phân bố các vā cháy theo tr¿ng thái rừng. Xác định há số hiáu chỉnh cÃp cháy theo tr¿ng thái rừng. Đề xuÃt quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng Ánh vá tinh và quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tßi.

Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng Ánh vá tinh 97 3. Đề xuÃt quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tßi. 100 KÀT LUÂN, TàN T¾I VÀ KHUYÀN NGHæ. 107 DANH MĀC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÞ.

111 TÀI LIâU THAM KHÀO. 112 PHĀ LĀC v DANH MĀC CÁC BÀNG BÁng 2. BÁng chỉ số ngẫu nhiên RI cua Saaty. Hián tr¿ng rừng và đÃt lâm nghiáp huyán M°áng Nhé theo kết quÁ cập nhật dißn biến rừng năm 2022.

Hián tr¿ng rừng và đÃt lâm nghiáp huyán M°áng Nhé phân theo māc đích sử dāng. Dián tích rừng và đÃt lâm nghiáp huyán M°áng Nhé phân theo đ¢n vị hành chính. Phân bố dián tích rừng và đÃt ch°a có rừng quy ho¿ch phát triển lâm nghiáp t¿i huyán M°áng Nhé theo cÃp đá cao. Phân bố dián tích rừng và đÃt ch°a có rừng quy ho¿ch phát triển lâm nghiáp t¿i huyán M°áng Nhé theo cÃp đá dốc.

Phân bố dián tích rừng và đÃt ch°a có rừng quy ho¿ch phát triển lâm nghiáp t¿i huyán M°áng Nhé theo cÃp h°ßng dốc. Dián tích rừng và đÃt lâm nghiáp huyán M°áng Nhé theo khoÁng cách đến khu dân c° và khu vực sÁn xuÃt nông nghiáp. Nhiát đá trung bình theo giá trong ngày t¿i huyán M°áng Nhé. Kết quÁ kỹ thuật phân tích hồi quy.

Dữ liáu sử dāng trong Phân tích sai lách địa lý .11 Kết quÁ so sánh mô hình hiáu chỉnh l°ÿng m°a. Kết quÁ kỹ thuật phân tích hồi quy. Dữ liáu sử dāng trong Phân tích sai lách địa lý. Kết quÁ so sánh mô hình hiáu chỉnh l°ÿng m°a .15: L°ÿng m°a, nhiát đá bình quân tháng căa huyán M°áng Nhé.

Ma trận so sánh các yếu tố Ánh h°ãng đến nguy c¢ cháy rừng .17: BÁng tính toán trọng số các yếu tố .18: BÁng sắp xếp thứ tự °u tiên các yếu tố.19: BÁng tính toán chỉ số nhÃt quán. Kết quÁ xác định cÃp trọng điểm cháy trên địa bàn huyán M°áng Nhé. Kết quÁ xác định cÃp trọng điểm cháy t¿i các vị trí kiểm chứng (có xÁy ra cháy) t¿i huyán M°áng Nhé. Số vā cháy rừng t¿i M°áng Nhé phân theo tr¿ng thái rừng.

Xác suÃt xuÃt hián cháy theo tr¿ng thái rừng t¿i huyán M°áng Nhé 94 BÁng 3.24: Kết quÁ xếp h¿ng khÁ năng xÁy ra cháy căa các tr¿ng thái rừng trên địa bàn huyán M°áng Nhé .25: Kết quÁ xác định há số điều chỉnh cÃp dự báo cháy rừng. Há số hiáu chỉnh cÃp dự báo cháy rừng .27: BÁng tra cÃp dự báo cháy rừng tỉnh Đián Biên. 104 DANH MĀC CÁC HÌNH Hình 1.1 Thành phần c¢ bÁn căa há thống định vị toàn cầu .2 Há thống thông tin địa lý.3 Mô tÁ về nguyên lý thu thập dữ liáu bằng công nghá vißn thám .1: Cửa sổ Slope và nguyên tắc xây dựng mô hình số đá dốc trên ArcGIS .2: Cửa sổ Aspect và nguyên tắc xây dựng mô hình số h°ßng dốc trên ArcGIS. Hián tr¿ng rừng huyán M°áng Nhé, tỉnh Đián Biên.

Rừng tự nhiên nghèo t¿i huyán M°áng Nhé. Rừng tự nhiên trung bình t¿i huyán M°áng Nhé. Rừng phāc hồi t¿i huyán M°áng Nhé. Mát góc rừng ã M°áng Nhé.

Phân bố dián tích rừng và đÃt lâm nghiáp căa huyán M°áng Nhé phân theo đ¢n vị hành chính cÃp xã. Phân bố dián tích rừng căa huyán M°áng Nhé phân theo đ¢n vị hành chính cÃp xã. Rừng ã M°áng Nhé phân bố ã n¢i có địa hình cao, đá dốc lßn. Rừng M°áng Nhé rÃt gần vßi các khu dân c°.

Biểu đồ so sánh nhiát đá trung bình theo giá trong ngày. Biểu đồ thể hián t°¢ng quan căa dữ liáu l°ÿng m°a từ ERA-5 và tr¿m mặt đÃt. Kết quÁ nái suy sai lách địa lý. BÁn đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng huyán M°áng Nhé.

Các vùng mẫu mÃt rừng t¿i tọa đá 22021’36’’B - 102010’48’’Đ. Ành tổ hÿp màu Sentinel-2 (RGB: 12-8A-4) trên GEE t¿i thái điểm tr°ßc (A – Sentinel 2A ngày 13/03/2019) và sau (B – Sentinel 2A ngày 28/03/2019) khi cháy. Ành chỉ số NBR t¿i khu vực điểm cháy tr°ßc (A) và sau (B) khi xÁy ra cháy rừng và chỉ số dNBR t°¢ng ứng (C). BÁng tra nhiát đá điểm s°¢ng.

Công cā trực tuyến tính nhiát đá điểm s°¢ng. 103 vii DANH MĀC CÁC KÝ HIâU VÀ CHĆ VIÀT TÄT AHP Analytic Hierarchy Process (Phân tích thứ bậc) BTTN BÁo tồn thiên nhiên CBI Composite Burn Index CHDCND Cáng hòa dân chă nhân dân CHND Cáng hòa nhân dân DEM Mô hình số đá cao (Digital Elevation Model) Há thống thông tin cháy rừng Châu Âu (European Forest Fire EFFIS Information System) Tổ chức nông l°¢ng liên hÿp quốc (Food and Agriculture FAO Organization of the United Nations) FFDI Chỉ số nguy hiểm cháy rừng (Forest Fire Danger Index) Chỉ số thái thiết liên quan đến cháy rừng (Forest Fire Weather FFWI Index) GEE Công cā xử lý trực tuyến căa Google (Google Earth Engine) GPS Há thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) IDW Nghịch đÁo khoÁng cách có trọng số (Inverse Distance Weighted) KHCN Khoa học công nghá LDLR Lo¿i đÃt lo¿i rừng Max Giá trị lßn nhÃt Min Giá trị nhỏ nhÃt NBR Chỉ số tàn tro (Normalized Burn Ratio) Chỉ số khác biát thực vật (Normalized Difference Vegetable NDVI Index) NN&PTNT Nông nghiáp và Phát triển nông thôn PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng TWI Chỉ số ẩm °ßt địa hình (Topographic Wetness Index) UBND Ăy ban nhân dân VLC Vật liáu cháy VQG V°án quốc gia 1 Mä ĐÄU 1. Tính cÃp thiÁt cÿa đà tài Rừng đóng vai trò quan trọng đối vßi đái sống căa con ng°ái, là <lá phổi xanh= hÃp thā khí cacbonic và làm tăng l°ÿng oxi, trung bình mßi năm 1ha rừng nhÁ vào không khí 16-30 tÃn oxi, duy trì sự sống ã mọi n¢i, rừng điều tiết n°ßc, phòng chống lũ lāt, xói mòn, giữ gìn nguồn thăy năng lßn cho các nhà máy đián.