CHƯƠNG 1 TONG QUAN UNG DỤNG VIỄN THÁM VA HỆ THONG TIN DIA LÝ TRONG NGHIEN CUU RUNG KHOP 1. Một số khái niệm 1. Rừng khộp Rừng khộp hay còn gọi rừng thưa lá rộng rụng lá theo mùa là loại rừng đặc trưng của một số nước Đông Nam Á lục địa trong điều kiện có một mùa mưa úng nước và một mùa khô khắc nghiệt [5]. Tổ thành rừng khộp với các loài cây thuộc Họ Dầu (Dipterocarpaceae) chiém ưu thé, rung lá trong mùa khô.
Rừng khộp có tên tiếng Anh là Dry Dipterocarp Forest (DDF) hoặc Broadleaf Deciduous Forest (BDF). Trên thé giới, rừng khộp phan bố ở Lào, Campuchia, Thái Lan, Inđônêsia, Malaysia, Philippin và một số nước Nam Á. Ở Việt Nam rừng khộp phân bố chủ yếu ở Tây Nguyên, đặc biệt là vùng biên giới giữa Việt Nam và Campuchia thuộc hai tỉnh Đắk Lắk và Gia Lai. Ngoài ra còn có ở Di Linh (Lâm Đồng) và những khu rừng khộp nhỏ phân bố ở Ninh Thuận, Bình Thuận, Sông Bé, Tây Ninh.
Tại khu vực Tây Nguyên có Vườn Quốc gia Yok Đôn là khu bảo tồn loại rừng độc đáo này. Nhân tố quyết định đến sự phát sinh rừng khộp là chế độ nhiệt 4m khắc nghiệt và đất đai căn cỗi, lượng mưa thấp, thời gian khô hạn trong năm kéo dài từ 5 đến 6 tháng. Biến động rừng Đánh giá biến động có thé được hiểu là việc theo dõi, giám sát và quản lý đối tượng nghiên cứu để từ đó thay duoc su thay đôi về đặc điểm, tính chất của đối tượng nghiên cứu và sự thay đổi có thé định lượng được. Đánh giá biến động rừng là đánh giá được sự thay đổi về rừng qua các thời điểm dưới sự tác động từ các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội, sự khai thác, sử dụng của con người.
Mọi vật trên thế giới tu nhiên không bao giờ bắt biến mà luôn luôn biến động không ngừng, động lực của mọi sự biến động đó là quan hệ tương tác giữa các thành phần của tự nhiên. Sự biến động rừng do con người sử dụng vào các mục đích kinh tế - xã hội có thể phù hợp hay không phù hợp với quy luật của tự nhiên, cần phải nghiên cứu đề tránh sử dụng rừng có tác động xâu đên môi trường sinh thái. Như vậy đánh giá biến động rừng là xem xét quá trình thay đổi của diện tích rừng thông qua thông tin thu thập được theo thời gian để tìm ra quy luật và những nguyên nhân thay đổi, từ đó có biện pháp khai thác, sử dụng đúng dan đối với nguồn tài nguyên này. Cấu trúc rừng Câu trúc rừng là quy luật sắp xếp tô hợp các thành phan cau tạo nên thảm thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Cầu trúc của rừng gồm các thành phần cơ bản sau: - Cấu trúc tổ thành: là nhân tô diễn tả số loài tham gia và số cá thé của từng loài trong thành phần cây gỗ của rừng. Tổ thành cho biết sự tổ hợp và mức độ tham gia của các loài cây khác nhau trên cùng don vi diện tích. Tổ thành loài là một trong những chỉ tiêu cấu trúc quan trong, cho biết số loài cây và tỷ lệ của mỗi loài hay một nhóm loài cây nào đó trong lâm phần. Ngoài ra, thông qua tô thành loài cây, người ta có thể biết được mức độ đa dạng sinh học, tính ôn định và bền vững của hệ sinh thái.
- Cau trúc tang thứ: là sự phân bỗ theo không gian của tầng cây gỗ theo chiều thăng đứng, phụ thuộc vào đặc tính sinh thái học, nhu cầu ánh sáng của các loài tham gia tổ thành. - Cầu trúc tuổi: Câu trúc về mặt thời gian, trạng thái tuổi tác của các loài cây tham gia hệ sinh thái rừng, sự phân bố này có mối liên quan chặt chẽ với cấu trúc về mặt không gian. - Cấu trúc mật độ: Câu trúc mật độ phản ánh số cây trên một đơn vị diện tích. Phản ảnh mức độ tác động giữa các cá thể trong lâm phần.
Mật độ ảnh hưởng đến tiểu hoàn cảnh rừng, khả năng sản xuất của rừng. Theo thời gian, cấp tuổi của rừng thi mật độ luôn thay đối. Một số chỉ tiêu cấu trúc khác như độ tàn che, độ che phủ, mức độ khép tán, phân bố mật độ theo đường kính, chiều cao. Viễn thám và hệ thông tin địa lý - Viễn thám (Remote sensing): là một khoa học và nghệ thuật dé thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện.
Những phương tiện này không có sự tiếp Xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Hiểu đơn giản, viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp XÚC trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó. Ngày nay, với sự tiễn bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ, tư liệu ảnh vệ tinh đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công tác theo dõi, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Những wu thế nổi bật của ảnh viễn thám là: - Cung cấp thông tin khách quan, đồng nhất với độ trùm phủ không gian lớn cho phép tiến hành theo dõi giám sát trên những khu vực rộng lớn cùng một lúc, đặc biệt là ở những vùng khó tiếp cận như các vùng núi cao, biên giới, hải đảo.
- Cung cấp thông tin da dạng trên nhiều kênh phổ khác nhau cho phép nghiên cứu các đặc điểm của đối tượng từ nhiều góc độ phan xạ phô khác nhau. - Cung cấp các loại ảnh có độ phân giải khác nhau, do đó cho phép nghiên cứu bề mặt ở những mức độ chỉ tiết hoặc khái quát khác nhau. Ví dụ: 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, các loại ảnh độ phân giải cao và siêu cao như SPOT, QuickBird, WorldView, anh hàng không, ảnh UAV dé nghiên cứu chi tiết các đối tượng ở tỷ lệ lớn. - Có khả năng chụp lặp tại bất kỳ vị trí nào trên bề mặt trái đất, cho phép hồi cứu dữ liệu lịch sử và theo dõi diễn biến của các sự vật hiện tượng diễn ra trên mặt đất.
Ví dụ đánh giá bién động rừng tại một thời điểm trong quá khứ va thời điểm hiện tại; quan trắc quá trình sinh trưởng của cây trồng, thảm thực vật hay theo dõi diễn biến cháy rừng, ngập lụt, trượt lở đất. - Hệ thông tin dia lý (GIS): là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thông 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, quản lý nhất định. Ngày nay, GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gan với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quan lý các hoạt động theo lãnh thổ. Ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai v.
Công cu GIS dùng dé thu thập, lưu trữ, biến đồi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thé. Sự kết hợp giữa viễn thám và hệ thông tin địa lý đã mang lại hiệu quả cao. Dữ liệu viễn thám được thu nhận ở dạng số nên tận dụng được sức mạnh xử lý của máy tính và có thé dé dàng tích hợp với hệ thông tin địa ly dé thực hiện các bài toán phân tích, tính toán phức tạp. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới Rừng khộp là một kiểu rừng lá rộng rụng lá, có đặc điểm là rụng lá theo mùa.
Do đó, trong phan tổng quan này, nghiên cứu sinh sẽ trích dẫn cả các nghiên cứu về rừng khộp lẫn các kiểu rừng rụng lá khác. Các nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá biến động rừng Đánh giá biến động rừng bằng kỹ thuật viễn thám và GIS là công việc định lượng các đối tượng từ anh vệ tinh đa thời gian. Tuy nhiên, việc phân loại rừng từ ảnh viễn thám thường cho độ chính xác phụ thuộc vào tư liệu sử dụng, kiến thức giải đoán ảnh của chuyên gia, các thông tin điều tra thực địa, các dau hiện nhận biết các loại rùng và khả năng kết hợp giữa các tín hiệu sóng điện từ [66]. Ảnh viễn thám hiện nay là tư liệu chính trong các nghiên cứu đánh giá biến động lớp phủ bề mặt/sử dụng đất nói chung và biến động rừng nói riêng [37, 39, 84, 115].
Việc lựa chọn thời điểm thu ảnh là rất quan trọng dé phat hién su thay đổi của các đối tượng. Dữ liệu ảnh đa thời gian thường được chọn cùng một thời điểm trong nhiều năm dé giảm thiểu sự khác biệt về phản xạ pho gây ra bởi thảm thực vật thay đổi theo mùa và góc mặt trời. Đối với rừng rụng lá thi có sự khác biệt giữa thời gian ra lá và thời gian rụng lá, điều này tác động đến tín hiệu quang phổ nhận được tai đầu thu. Phân tích thay đổi dựa trên ảnh đa thời gian theo mùa đã được đề cập nhiều trong các nghiên cứu trên thế giới.
Việc lựa chọn thời điểm chụp ảnh trong năm dé phân tích, đánh giá biến đổi của lớp phủ rừng phụ thuộc vào đặc điểm và thời gian sinh trưởng của từng loại rừng [33, 50, 55, 67, 72, 86, 104, 110]. Do thời gian nghiên cứu trong khoảng thời gian dài nên tư liệu sử dụng chủ yếu là tư liệu viễn thám quang học Landsat hoặc MODIS. Tuy nhiên, phương pháp xử lý dữ liệu ảnh đa thời gian đóng vai trò quan trọng trong kết quả đánh giá biến động rừng do có sự khác biệt về điều kiện khí quyên, góc chiếu mặt trời, quỹ đạo vệ tinh trên các ảnh riêng biệt [32, 47, 49, 54, 55, 64, 75, 76, 80, 116]. Có nhiều yếu tố tác động đến kết quả đánh giá biến động rừng trong kỹ thuật xử lý ảnh số.
Tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu có ảnh hưởng lớn đến các ước tính định tính và định lượng của các đối tượng [51]. Ngay cả trong cùng một môi trường, cách tiếp cận khác nhau cũng cho bản đồ kết quả khác nhau. Do đó, việc lựa chọn phương pháp thích hợp sẽ đóng vai trò quyết định đến kết quả nghiên cứu. Hau hết các phát hiện thay đôi đều sử dụng phương pháp phân loại theo pixel và xác định sự thay đổi phản xạ phô trên ảnh viễn thám.