Luận văn thạc sĩ lâm học phân tích dữ liệu ảnh viễn thám trong theo dõi diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn huyện ninh sơn tỉnh ninh thuận

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu lâm học phân tích dữ liệu ảnh viễn thám trong theo dõi diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn huyện, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Nguyen Quyết Luân
• Người hướng dẫn: PGS TS. Viên Ngọc Nam
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Phân Tích Dữ Liệu Ảnh Viễn Thám Theo Dõi Tài Nguyên Rừng Tại Huyện Ninh Sơn, Tỉnh Ninh Thuận
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Các nghiên cứu về ứng dụng của GIS và viễn thám trên thế giới
• 1.2. Các nghiên cứu về ứng dụng GIS và viễn thám trong nước
• 1.3. Thảo luận tổng quan
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
• 2.2. Điều kiện dân sinh kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
• 2.3. Đặc điểm tài nguyên rừng
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Thu thập, phân tích các tài liệu, tư liệu có liên quan
• 2.6. Phân tích diễn biến tài nguyên rừng giai đoạn năm 2017 đến năm 2021
• 2.7. Phân tích, đề xuất phương pháp ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng trên địa bàn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Dữ liệu các loại ảnh vệ tinh của khu vực nghiên cứu
• 3.2. Kết quả tính toán so sánh sự khác biệt chỉ số NDVI giữa hai thời điểm năm 2017 và 2021
• 3.2.1. Kết quả xử lý với dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2A
• 3.2.2. Kết quả xử lý với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8
• 3.2.3. Kết quả xử lý với dữ liệu ảnh vệ tinh Planet
• 3.2.4. Kết quả đối chiếu vị trí biến động trên bản đồ hiện trạng rừng
• 3.2.5. Hiện trạng biến động rừng theo dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2A
• 3.2.6. Hiện trạng biến động rừng theo dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8
• 3.2.7. Hiện trạng biến động rừng theo dữ liệu ảnh vệ tinh Planet
• 3.3. Thực hiện kiểm chứng điểm biến động
• 3.3.1. Tạo điểm kiểm chứng ngẫu nhiên
• 3.3.2. Ra soát điểm kiểm chứng trên ảnh vệ tinh Google Earth
• 3.3.3. Đưa dữ liệu điểm kiểm chứng vào thiết bị di động
• 3.4. Kết quả kiểm chứng điểm biến động theo loại ảnh vệ tinh
• 3.5. Kết quả phân tích so sánh các loại dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng để theo dõi diễn biến rừng
• 3.6. Kết quả phân tích ưu, nhược điểm loại dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng để theo dõi diễn biến rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận
• 3.7. Đề xuất các bước tiến hành ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Dụng Ảnh Viễn Thám Theo Dõi Rừng Ninh Sơn

Giám sát tài nguyên rừng đang đối mặt với nhiều thách thức do tốc độ thay đổi nhanh chóng. Các thảm họa thiên nhiên và hoạt động của con người như phá rừng, chuyển đổi mục đích sử dụng đất gây ra những ảnh hưởng không thể đảo ngược. Việc tiếp cận dữ liệu tốt nhất về không gian, thời gian và các dải phổ là yếu tố quan trọng để ứng phó, lập kế hoạch và thực hiện quản lý rừng bền vững. Ảnh viễn thám và GIS hỗ trợ đắc lực cho việc quản lý cơ sở dữ liệu, lưu trữ, mô hình hóa, đặc biệt là khả năng phân tích và liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian. Các bên liên quan đến rừng đã sử dụng ảnh vệ tinh và công nghệ viễn thám trong nhiều thập kỷ, từ các chương trình công cộng như Google Earth, Landsat và Sentinel đến các nguồn dữ liệu khác từ UAV và LIDAR.

1.1. Lợi Ích Của Viễn Thám Trong Quản Lý Tài Nguyên Rừng

Viễn thám từ lâu đã được công nhận là công cụ hiệu quả trong nghiên cứu lâm nghiệp. Nó hỗ trợ kiểm kê rừng, xác định sức khỏe và dinh dưỡng rừng, tính bền vững, tăng trưởng và sinh thái rừng. Việc ứng dụng công nghệ thông tin viễn thám tích hợp với GIS và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) sẽ đáp ứng khách quan và đa dạng các thông tin cần thiết phục vụ công tác lập bản đồ chuyên đề nghiên cứu giám sát và quản lý tài nguyên rừng một cách hiệu quả.

1.2. Tầm Quan Trọng của Theo Dõi Biến Động Rừng Ninh Sơn

Huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận, có diện tích rừng và đất lâm nghiệp chiếm trên 60% tổng diện tích tự nhiên. Tuy nhiên, các lâm phần trên địa bàn huyện dàn trải rộng, địa hình đồi núi, bị chia cắt mạnh. Đời sống kinh tế của người dân một số địa phương còn nghèo, tập quán canh tác trong rừng, ven rừng và sống dựa vào rừng vẫn còn tồn tại. Điều này dẫn đến tình trạng phá rừng tự nhiên trái pháp luật để lấy đất, khai thác lâm sản trái phép, gây thiệt hại đến tài nguyên rừng. Việc ứng dụng công nghệ phân tích ảnh vệ tinh trong quản lý, giám sát tài nguyên rừng sẽ giúp phát hiện sớm các biến động mất rừng.

II. Thách Thức Theo Dõi Tài Nguyên Rừng Bằng Viễn Thám

Việc ứng dụng công nghệ phân tích ảnh vệ tinh, các công nghệ viễn thám trong quản lý, giám sát tài nguyên rừng vẫn chưa được đưa vào ứng dụng rộng rãi tại các cơ quan quản lý rừng tại địa phương. Các tài liệu hướng dẫn và các công trình nghiên cứu thường chỉ tập trung vào một hoặc hai phần mềm, một hoặc hai loại ảnh vệ tinh, thiếu phân tích đối chiếu dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ ảnh vệ tinh, công nghệ viễn thám, việc sử dụng nhiều loại ảnh sẽ cung cấp cho người dùng đa dạng thông tin cần thiết.

2.1. Hạn Chế Trong Ứng Dụng Viễn Thám Ở Ninh Sơn

Công tác quản lý bảo vệ rừng và phát triển rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong các nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội của địa phương hàng năm. Tuy nhiên, với đặc thù các lâm phần trên địa bàn huyện dàn trải rộng, địa hình đồi núi, bị chia cắt mạnh; trong điều kiện đời sống kinh tế của người dân một số địa phương còn nghèo, còn mang nặng tập quán canh tác trong rừng, ven rừng và sống dựa vào rừng nên dẫn đến tình trạng phá rừng tự nhiên trái pháp luật để lấy đất trên địa bàn vẫn còn diễn ra.

2.2. Sự Cần Thiết Của Nghiên Cứu Đa Dạng Nguồn Ảnh Viễn Thám

Việc ứng dụng công nghệ phân tích ảnh vệ tinh, các công nghệ viễn thám trong quản lý, giám sát tài nguyên rừng sẽ giúp phát hiện sớm các biến động mất rừng, mang lại hiệu quả cao trong công tác quản lý rừng, tuy nhiên đến nay vẫn chưa được đưa vào ứng dụng rộng rãi tại các cơ quan quản lý rừng tại địa phương. Ngoài ra, các tài liệu hướng dẫn và các công trình nghiên cứu liên quan đến ứng dụng công nghệ phân tích ảnh vệ tinh, các công nghệ viễn thám trong quan lý, giám sát tài nguyên rừng thường chỉ tập trung nghiên cứu về sử dụng một hoặc hai phần mềm.

III. Phương Pháp Phân Tích Dữ Liệu Ảnh Viễn Thám Theo Dõi Rừng

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh được cung cấp miễn phí có điều kiện cho mục đích phi thương mại, bao gồm ảnh Sentinel-2A, ảnh Landsat 8 và ảnh Planet. Các phần mềm Global Mapper, ArcGIS Pro, Mapinfo được sử dụng để phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh thông qua chỉ số thực vật NDVI. Điều này giúp đánh giá sự thay đổi diện tích rừng trên lâm phần Công ty TNHH MTV lâm nghiệp Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2021.

3.1. Sử Dụng Chỉ Số NDVI Đánh Giá Biến Động Rừng

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp tải dữ liệu ảnh vệ tỉnh được cung cấp miễn phí có điều kiện cho người dùng vì mục đích phi thương mại đối với các loại ảnh vệ tinh Sentinel-2A, ảnh Landsat 8, anh Planet; tiến hành sử dụng phần mềm Global Mapper, AcrGIS Pro, Mapinfo để thực hiện phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh thông qua chỉ số thực vật NDVI để đánh giá sự thay đổi diện tích rừng trên lâm phần Công ty TNHH MTV lâm nghiệp Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2021.

3.2. Kiểm Chứng Thực Địa Và Phân Tích Số Liệu

Thiết bị di động cài đặt phần mềm Vtools survey có chức năng tích hợp bản đồ, xác định tọa độ, đo đạc, ghi nhận hình ảnh hiện trường để tiến hành kiểm chứng 100 điểm biến động ngoài thực địa. Phần mềm Excel được sử dụng để phân tích, tính toán số liệu diện tích rừng biến động. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc kết hợp phân tích các loại dữ liệu ảnh viễn thám trong theo dõi diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận là phù hợp và cần thiết.

IV. Kết Quả Đánh Giá Độ Chính Xác Dữ Liệu Viễn Thám Rừng

Phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh Planet, Landsat 8 và ảnh Sentinel-2A đã xác định được các vị trí có xảy ra biến động rừng. Kết quả kiểm chứng đã xác định trên thực tế các điểm có biến động tỷ lệ chính xác đạt trên 75%, đảm bảo yêu cầu theo Hướng dẫn điều tra, kiểm kê rừng. Qua đó đề xuất quy trình vận hành ứng dụng phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng, phát hiện sớm biến động rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận.

4.1. Xác Định Vị Trí Biến Động Rừng Từ Ảnh Vệ Tinh

Thông qua việc phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh Planet, Landsat 8 và ảnh Sentinel-2A đã xác định được các vi trí có xảy ra biến động rừng; kết quả kiểm chứng đã xác định trên thực tế các điểm có biến động tý lệ chính xác đạt trên 75%, đảm bảo yêu cầu theo Hướng dẫn điều tra, kiểm kê rừng.

4.2. Đề Xuất Quy Trình Ứng Dụng Phân Tích Ảnh Vệ Tinh

Qua đó đề xuất quy trình vận hành ứng dụng phân tích dit liệu ảnh vệ tinh phục vụ công tac theo dõi diễn biến rừng, phát hiện sớm biến động rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận.

V. Ứng Dụng Quy Trình Giám Sát Biến Động Rừng Hiệu Quả

Kết hợp ảnh viễn thám và GIS cho phép xây dựng quy trình giám sát biến động rừng hiệu quả. Dữ liệu ảnh vệ tinh được xử lý để tạo ra các bản đồ hiện trạng rừng và xác định các khu vực có biến động. Thông tin này được tích hợp vào hệ thống GIS để quản lý, phân tích và đưa ra các quyết định về quản lý rừng. Quy trình này giúp các cơ quan quản lý rừng phát hiện sớm các vụ phá rừng, khai thác trái phép và có biện pháp can thiệp kịp thời.

5.1. Xây Dựng Bản Đồ Hiện Trạng Rừng Từ Ảnh Vệ Tinh

Dữ liệu ảnh vệ tinh được xử lý để tạo ra các bản đồ hiện trạng rừng và xác định các khu vực có biến động.

5.2. Tích Hợp GIS Để Quản Lý Và Phân Tích Dữ Liệu

Thông tin này được tích hợp vào hệ thống GIS để quản lý, phân tích và đưa ra các quyết định về quản lý rừng.

VI. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng Viễn Thám Quản Lý Rừng

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của việc ứng dụng phân tích dữ liệu viễn thám trong theo dõi tài nguyên rừng tại huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận. Việc kết hợp nhiều loại ảnh vệ tinh khác nhau và các công cụ GIS mang lại thông tin chi tiết và chính xác về biến động rừng. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực khai thác tài nguyên ngày càng gia tăng.

6.1. Nâng Cao Hiệu Quả Quản Lý Rừng Bền Vững

Việc kết hợp nhiều loại ảnh vệ tinh khác nhau và các công cụ GIS mang lại thông tin chi tiết và chính xác về biến động rừng. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng bền vững.

6.2. Ứng Phó Với Biến Đổi Khí Hậu Và Áp Lực Khai Thác Rừng

Hiệu quả này trở nên quan trọng đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực khai thác tài nguyên ngày càng gia tăng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo Quyết định số 3076/QĐ-UBND ngày 09/12/2016, huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận có tổng diện tích rừng và đất lâm nghiệp lên đến 46.362,92 ha, trong đó Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp Ninh Sơn quản lý khoảng 28.001,97 ha, chiếm hơn 60% diện tích tự nhiên của huyện. Tuy nhiên, tình trạng phá rừng trái pháp luật và khai thác lâm sản trái phép vẫn diễn ra, gây thiệt hại nghiêm trọng đến tài nguyên rừng. Việc phát hiện và theo dõi biến động rừng còn nhiều hạn chế do địa hình phức tạp, dân cư sống gần rừng và các hoạt động kinh tế phụ thuộc vào rừng.

Nghiên cứu “Phân tích dữ liệu ảnh viễn thám trong theo dõi diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận” được thực hiện từ tháng 8/2022 đến tháng 4/2023 nhằm phân tích sự thay đổi diện tích rừng giai đoạn 2017-2021 bằng các loại ảnh vệ tinh Sentinel-2A, Landsat 8 và Planet. Mục tiêu là đề xuất quy trình ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh phục vụ công tác giám sát và quản lý tài nguyên rừng hiệu quả, góp phần nâng cao năng lực phát hiện sớm biến động rừng, giảm thiểu thiệt hại và hỗ trợ lập kế hoạch phát triển bền vững.

Phạm vi nghiên cứu tập trung trên diện tích 28.001,97 ha rừng và đất lâm nghiệp do Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp Ninh Sơn quản lý, với dữ liệu ảnh vệ tinh thu thập trong khoảng thời gian từ năm 2017 đến năm 2021. Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để nâng cao hiệu quả quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết viễn thám và GIS: Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh đa phổ, cho phép phân tích chỉ số thực vật NDVI để đánh giá sức khỏe và mật độ che phủ rừng. GIS hỗ trợ quản lý, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian, giúp xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động tài nguyên rừng.
• Chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Được tính toán dựa trên sự phản xạ khác nhau của thực vật giữa kênh phổ khả kiến và cận hồng ngoại, chỉ số NDVI dao động từ -1 đến +1, giá trị càng cao thể hiện mật độ thực vật càng tốt.
• Mô hình phân tích biến động tài nguyên rừng: Sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian để xác định vị trí và diện tích biến động rừng, kết hợp kiểm chứng thực địa nhằm đánh giá độ chính xác và hiệu quả của phương pháp.

Các khái niệm chính bao gồm: ảnh vệ tinh Sentinel-2A, Landsat 8, Planet; chỉ số NDVI; GIS; kiểm chứng thực địa; biến động tài nguyên rừng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Ảnh vệ tinh Sentinel-2A (độ phân giải 10 m), Landsat 8 (30 m), Planet (3-7 m) được tải miễn phí từ các trang web chuyên ngành, cùng ảnh Google Earth để đối chiếu và kiểm chứng.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn 100 điểm biến động rừng ngẫu nhiên theo hướng dẫn điều tra kiểm kê rừng toàn quốc, sử dụng phần mềm Global Mapper để chọn điểm và thiết bị di động cài đặt Vtools survey để thu thập dữ liệu thực địa.
• Phân tích dữ liệu: Sử dụng phần mềm Global Mapper, ArcGIS Pro, Mapinfo để xử lý ảnh, tính toán chỉ số NDVI, phân loại ảnh và chuyển đổi dữ liệu raster sang vector. Phần mềm Excel được dùng để tổng hợp và phân tích số liệu biến động diện tích rừng.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập dữ liệu từ tháng 8/2022, xử lý và phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh giai đoạn 2017-2021, kiểm chứng thực địa trong quý đầu năm 2023, hoàn thiện báo cáo vào tháng 4/2023.

Phương pháp kết hợp phân tích đa nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh và kiểm chứng thực địa nhằm đảm bảo độ chính xác trên 75% theo tiêu chuẩn kiểm kê rừng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định biến động rừng qua chỉ số NDVI:

   • Ảnh Sentinel-2A cho thấy giá trị NDVI năm 2017 dao động từ -0,01 đến 0,8520, năm 2021 từ -0,2014 đến 0,7052, phản ánh sự suy giảm mật độ thực vật tại một số khu vực.
   • Ảnh Landsat 8 và Planet cũng ghi nhận sự thay đổi tương tự, với diện tích rừng giảm khoảng 5-7% trong giai đoạn 2017-2021.

2. Độ chính xác kiểm chứng thực địa:

   • Kiểm chứng 100 điểm biến động ngoài thực địa cho kết quả chính xác trên 75%, đáp ứng yêu cầu theo Hướng dẫn điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc.
   • Các điểm biến động giảm chiếm khoảng 60%, điểm biến động tăng chiếm 40%, phản ánh sự mất rừng và phục hồi rừng đồng thời tại địa bàn nghiên cứu.

3. So sánh ưu nhược điểm các loại ảnh vệ tinh:

   • Ảnh Planet có độ phân giải cao nhất (3-7 m) cho phép phát hiện biến động nhỏ, nhưng chi phí và xử lý phức tạp hơn.
   • Sentinel-2A có độ phân giải 10 m, cung cấp dữ liệu đa phổ phù hợp cho phân tích NDVI với chi phí thấp và thời gian cập nhật nhanh.
   • Landsat 8 có độ phân giải 30 m, phù hợp cho phân tích tổng quan nhưng hạn chế trong phát hiện biến động nhỏ.

4. Phạm vi và thời điểm biến động rừng:

   • Biến động rừng tập trung chủ yếu tại các khu vực giáp ranh với tỉnh Lâm Đồng và Bình Thuận, nơi có địa hình đồi núi phức tạp và dân cư sinh sống gần rừng.
   • Thời điểm biến động rừng chủ yếu vào mùa khô (tháng 12 đến tháng 5), phù hợp với các hoạt động đốt nương rẫy và cháy rừng.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích chỉ số NDVI và kiểm chứng thực địa cho thấy việc ứng dụng dữ liệu ảnh vệ tinh đa nguồn là phù hợp và cần thiết trong giám sát biến động tài nguyên rừng tại huyện Ninh Sơn. Sự khác biệt về độ phân giải và thời gian cập nhật của các loại ảnh vệ tinh tạo điều kiện cho việc phát hiện biến động rừng ở nhiều quy mô khác nhau, từ đó hỗ trợ quản lý hiệu quả hơn.

So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả này tương đồng với các báo cáo về ứng dụng viễn thám trong quản lý rừng, khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ viễn thám và GIS trong việc nâng cao năng lực giám sát tài nguyên thiên nhiên. Việc kết hợp kiểm chứng thực địa giúp tăng độ tin cậy của dữ liệu, đồng thời giảm thiểu sai số do ảnh hưởng của điều kiện thời tiết và địa hình.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh giá trị NDVI theo từng năm, bản đồ phân bố biến động rừng và bảng tổng hợp số liệu kiểm chứng ngoài thực địa để minh họa rõ ràng sự thay đổi và độ chính xác của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy trình vận hành ứng dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2A làm nền tảng chính để theo dõi biến động rừng hàng năm, đảm bảo cập nhật dữ liệu nhanh và chi phí hợp lý. Thời gian thực hiện: 6 tháng; chủ thể: Chi cục Kiểm lâm tỉnh Ninh Thuận.

2. Kết hợp sử dụng ảnh Planet cho các khu vực trọng điểm có biến động nhỏ và phức tạp nhằm nâng cao độ chính xác phát hiện biến động. Thời gian: triển khai thí điểm trong 1 năm; chủ thể: Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp Ninh Sơn.

3. Đào tạo cán bộ kỹ thuật về xử lý và phân tích dữ liệu viễn thám và GIS để nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ mới trong quản lý rừng. Thời gian: 3 tháng; chủ thể: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh phối hợp với Chi cục Kiểm lâm.

4. Thiết lập hệ thống kiểm chứng thực địa định kỳ với mẫu ngẫu nhiên nhằm đảm bảo độ chính xác và cập nhật dữ liệu biến động rừng liên tục. Thời gian: hàng năm; chủ thể: Hạt Kiểm lâm huyện Ninh Sơn.

5. Phát triển phần mềm quản lý dữ liệu rừng tích hợp GIS và viễn thám để lưu trữ, phân tích và chia sẻ thông tin giữa các đơn vị quản lý. Thời gian: 1 năm; chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Ninh Thuận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý rừng và kiểm lâm: Nghiên cứu cung cấp phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS giúp nâng cao hiệu quả giám sát, phát hiện sớm biến động rừng, giảm thiểu thiệt hại tài nguyên.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Lâm nghiệp, Môi trường: Tài liệu tham khảo về kỹ thuật phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh, chỉ số NDVI và phương pháp kiểm chứng thực địa trong nghiên cứu tài nguyên rừng.

3. Các cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy trình quản lý rừng bền vững dựa trên công nghệ hiện đại.

4. Doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực lâm nghiệp và bảo vệ môi trường: Hướng dẫn ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý rừng, hỗ trợ lập kế hoạch phát triển và bảo vệ tài nguyên rừng hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Ảnh vệ tinh nào phù hợp nhất để theo dõi biến động rừng tại Ninh Sơn?
   Ảnh Sentinel-2A được đánh giá phù hợp nhất do độ phân giải 10 m, cập nhật thường xuyên và chi phí thấp, giúp phát hiện biến động rừng hiệu quả trên diện rộng.

2. Chỉ số NDVI có ý nghĩa gì trong đánh giá tài nguyên rừng?
   NDVI phản ánh mật độ và sức khỏe thực vật, giá trị cao cho thấy rừng phát triển tốt, giá trị thấp hoặc âm biểu thị khu vực mất rừng hoặc suy thoái thảm thực vật.

3. Làm thế nào để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu ảnh vệ tinh?
   Kết hợp kiểm chứng thực địa với mẫu ngẫu nhiên và sử dụng phần mềm GIS để chỉnh sửa, đối chiếu dữ liệu giúp nâng cao độ chính xác trên 75%.

4. Việc sử dụng nhiều loại ảnh vệ tinh có lợi ích gì?
   Giúp cung cấp thông tin đa dạng, theo dõi liên tục trong điều kiện thời tiết khác nhau, đáp ứng nhu cầu phân tích chi tiết và tổng quan về biến động rừng.

5. Phương pháp phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
   Có thể áp dụng rộng rãi cho các khu vực có điều kiện tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh theo đặc điểm địa hình, khí hậu và nguồn dữ liệu sẵn có của từng vùng.

Kết luận

• Ứng dụng phân tích dữ liệu ảnh viễn thám Sentinel-2A, Landsat 8 và Planet hiệu quả trong theo dõi biến động tài nguyên rừng tại huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận giai đoạn 2017-2021.
• Chỉ số NDVI là công cụ quan trọng giúp đánh giá sức khỏe và mật độ che phủ rừng, phản ánh rõ sự thay đổi diện tích rừng.
• Kiểm chứng thực địa với 100 điểm ngẫu nhiên đạt độ chính xác trên 75%, đảm bảo độ tin cậy của kết quả phân tích.
• Đề xuất quy trình vận hành ứng dụng ảnh vệ tinh phù hợp, kết hợp đào tạo và phát triển phần mềm quản lý dữ liệu rừng.
• Khuyến khích các cơ quan quản lý và doanh nghiệp lâm nghiệp áp dụng công nghệ viễn thám để nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ tài nguyên rừng bền vững.

Hành động tiếp theo: Triển khai thí điểm quy trình ứng dụng ảnh Sentinel-2A, đào tạo cán bộ kỹ thuật và xây dựng hệ thống kiểm chứng thực địa định kỳ nhằm nâng cao năng lực quản lý rừng tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về ứng dụng của GIS và viễn thám trên thế giới Roger Tomlinson (1962), với công trình nghiên cứu có tên là Canada Geographic Information System (CGIS) được coi là công trình đầu tiên của ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trên thế giới. Hệ thống này được sử dụng đề lưu trữ, phân tích va quản lý các dữ liệu được thu thập cho Canada Land Inventory (CLI), một tổ chức xác định tiềm năng đất đai cho nền nông nghiệp Canada bang cách ánh xạ các thông tin về đất, rừng, sông suối, đất nông nghiệp., (Nguồn https://en.org/) Ngày nay, kỹ thuật viễn thám, một trong những thành tựu kỹ thuật vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phô biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội, đặc biệt có hiệu quả cao trong ứng dụng đối với lĩnh vực khí tượng thủy văn và tài nguyên môi trường ở nhiều nước trên thế giới, không những đối với các nước phát triển có trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến mà còn đối với các nước đang phát triển nền kinh tế hãy còn lạc hậu. Công nghệ Viễn thám và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đã trở nên thú vị và đáng mơ ước với các cơ hội mở rộng nhanh chóng, cung cấp các công cụ quan trọng có thể được áp dung ở các cấp độ khác nhau dé đưa ra quyết định hướng tới phát triển kinh tế xã hội bền vững và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.

Với thực trạng tài nguyên rừng trên phạm vi toàn thế giới đang bị giảm sút một cách báo động cả về điện tích và chất lượng, kéo theo nhiều hệ lụy về khủng khoảng sinh thái. Vì vậy, quản lý rừng bền vững đã, đang và sẽ là chủ đề nóng được nhiều quốc gia, nhiều tổ chức và toàn nhân loại quan tâm. Công nghệ GIS và viễn thám là một giải pháp hỗ trợ đắc lực cho vấn đề quản lý tài nguyên rừng và môi trường. Người dùng có thể thiết lập bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ phân vùng cháy rừng, bản đồ diễn biến tài nguyên rừng với các quy mô khác nhau nhằm quản ly, phân tích dữ liệu cũng như giám sát tài nguyên thiên nhiên một cách chặt ché hơn và xa hơn nữa là làm thé nào dé xác định và tô hợp các nhân tố ảnh hưởng đến đối tượng quản lý, nghiên cứu; như quy hoạch phân cấp xung yếu lưu vực trên cở sở xác định nhân tố khí hậu, thủy văn, địa hình, đất đai, thảm thực vật, hoặc làm thế nào đề đánh giá quá trình sử dụng tài nguyên thiên nhiên để có giải pháp thích hợp.

Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) đã dẫn đầu các nghiên cứu viễn thám tập trung vào rừng nhiệt đới cho các báo cáo Đánh giá tài nguyên rừng Toàn cầu (FRA) cho các năm 1980, 1990 và 2000. Một nghiên cứu mới, được thực hiện như một phần của FRA 2010, mang tính toàn diện hơn, với các hình ảnh vệ tinh được thu thập trên toàn cầu. Với phương pháp thiết kế lấy mẫu khoa học, cuộc khảo sát sử dụng thiết kế lưới lấy mẫu với hình ảnh được chụp tại mỗi giao điểm kinh độ và vĩ độ (cách nhau khoảng 100 km), giảm xuống khoảng cách hai độ trên 60 độ Bắc. Có khoảng 13 500 mẫu, trong đó có khoảng 9.000 mẫu nằm ngoài sa mạc và băng vĩnh cửu (Nam Cực đã bị loại trừ).

Mỗi vị trí lấy mẫu dài 10 km x 10 km, cho tổng diện tích lay mẫu tương đương với khoảng 1 phan trăm bề mặt Trái đất. Lưới này tương thích với lưới được sử dụng cho nhiều cuộc đánh giá tài nguyên rừng quốc gia, từ đó hỗ trợ người dùng dễ dàng truy cập các công cụ và hình ảnh vệ tinh do FAO và các tổ chức đối tác tạo ra, hình ảnh được xử lý trước cho các khu vực mẫu dé dàng có sẵn thông qua Internet tiến hành truy cập vào dữ liệu viễn thám miễn phí và chuyên ngành. Hadeel A S và cộng sự (2011) đã nghiên cứu Ứng dụng GIS và Viễn thám trong phát hiện các chỉ số suy thoái môi trường trong 20 năm tại khu vực phía nam của Iraq (tỉnh Basrah được lay làm dién hình). Trong đó, phần mềm viễn thám và GIS được sử dụng dé phan loai anh vé tinh Landsat TM nam 1990 va Landsat ETM + năm 2003 hình ảnh thành 5 loại sử dung đất va lớp phủ đất (LULC): đất thực vật, đất cát đất đai, khu đô thị, đất chưa sử dụng và các vùng nước.

Phân loại có giám sát và Chỉ số Thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI), Chi số xây dựng chênh lệch chuẩn hóa (NDBI), Chỉ số nước chênh lệch chuẩn hóa (NDWD, Độ mặn chênh lệch chuẩn hóa trong (NDSJ) va Chi số kích thước hạt đất mat (GSI) đã được thông qua trong nghiên cứu này và được sử dụng tương ứng dé truy xuất ranh giới lớp của nó. Kết quả cho thấy sự suy giảm rõ ràng về lớp phủ thực vật (514.9 km” ) và sự gia tăng tích tụ cồn cát (438,6 km’), lần lượt chiếm 10,1% và 10,6% trong tổng số khu vực nghiên cứu. Ur Rahman và Eshrat Jahan Esha (2020) đã nghiên cứu ứng dung đữ liệu anh viễn thám va GIS trong Dự báo thay đổi lớp phủ đất dựa trên mô hình CA-ANN dé đánh giá tác động cục bộ của nó đối với Bagerhat, ven biển phía tây nam Bangladesh. Nghiên cứu này nhằm đánh giá động lực sử dụng đất của vùng duyên hải Tây Nam Bangladesh bằng cách sử dụng ảnh Landsat đa thời gian.

Dữ liệu thứ cấp bao gồm các hình ảnh vệ tỉnh đã được tải xuống từ trang web Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS). Trình xem hình ảnh hóa toàn cầu. Dữ liệu Landsat 5 cho năm 2000 và 2008 và dữ liệu Landsat 8 cho năm 2016. Phuong pháp phân loại ảnh kết hợp và ước tính nhiệt độ bề mặt đất cùng kết hợp với khảo sát thực địa đã được thực hiện.

Các nghiên cứu về ứng dụng GIS và viễn thám trong nước Nguyễn Thị Diệu, Trương Phước Minh (2010) ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Da Nẵng. Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM’ cùng với bản đồ hành chính, thủy văn, giao thông và bản đồ hiện trang sử dụng dat năm 2005, 2006 làm dit liệu đầu vào. Dùng phép phân loại và giải đoán anh dé phân chia các kiểu sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu bao gồm nhóm đất nông nghiệp, nhóm đất phi nông nghiệp và nhóm đất khác. Bằng phương pháp sử dụng ảnh viễn thám cùng với sự hỗ trợ của công cụ GIS giúp các nhà nghiên cứu dé dàng thành lập bản đồ hiện trang sử dụng đất đề phục vụ cho công tác quản lý đất đai, quy hoạch và định hướng sử dụng đất hiệu quả theo hướng bên vững.

Trần Hà Phương, Nguyễn Thanh Hùng (2012) sử dụng ảnh Landsat để phân tích hiện trạng biến động sử dụng đất ở tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2000-2010. Dựa trên ảnh Landsat 2000 và ảnh Landsat 2010 tiến hành xử lý ảnh, phân loại ảnh dé lập bản đồ hiện trạng sử dung dat năm 2000, 2010. Dựa vào ban đồ sử dung đất năm 2000, 2010 dé xây dựng bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất. Sử dụng ảnh viễn thám dé đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất là một phương pháp hiện đại được áp dụng trong trường hợp thiếu đữ liệu kiểm chứng hoặc không có khả năng kiểm tra ngoài hiện trường.

Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này dé tìm ra sự biến động sử dụng đất cần ảnh viễn thám có độ phân giải cao mới cho kết quả giải đoán ảnh và dữ liệu chính xác. Trần Quang Bảo, và cộng sự (2017) đã nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám trong phân tích thực trạng tài nguyên rừng năm 2016 và đánh giá diễn biến rừng giai đoạn 2000-2016 tại huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. Tư liệu sử dụng là ảnh Google Earth độ phân giải cao với sự hỗ trợ của phần mềm eCognition Developer và ArcGIS. Kết quả giải đoán ảnh viễn thám dựa vào mẫu khóa giải đoán anh cho thấy rừng trong khu vực nghiên cứu chủ yêu là rừng tự nhiên chiếm gần 90% tổng diện tích rừng trên địa bàn.

Dựa vào những tài liệu có sẵn trong địa ban từ năm 2000, tác giả kết hợp với bản đồ hiện trạng 2016 đã đánh giá được tình trạng biến động tài nguyên rừng trong khu vực nghiên cứu. Từ kết quả đánh giá biến động, tác giả đã tiến hành điều tra xác định một số nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp gây ra biến động tài nguyên rừng tại huyện Vĩnh Cửu, làm cơ sở đề xuất giải pháp quan lý rừng bền vững ở địa phương. Đỗ Thị Hồng Hoa, và cộng sự (2018) đã thông qua khảo sát thực địa tại các ô cố định để nghiên cứu sinh thái rừng, kết hợp công nghệ GIS tiên tiến như Google Earth, Global Mapper,. để theo dõi sự thay đổi cấu trúc rừng và giải pháp quản lý rừng bền vững.

Tác giả đã kế thừa của số liệu do lần 1 vào năm 2012 và do trực tiếp lần 2 sau 5 năm vào năm 2017 tại 10 lô có điện tích 1 ha. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng phần mềm Google Earth là một trong những công cụ GIS hiệu quả nhất trong việc hoạch định các chiến lược bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên thiên nhiên. Trần Vũ Khánh Linh, Viên Ngọc Nam (2019) đã nghiên cứu phân tích điễn biến rừng bằng ảnh viễn thám (Landsat) tại Cồn Ngang, xã Phú Tân, huyện Tân Phú, tỉnh Tiền Giang nhằm góp phần trong việc quản lý, trồng rừng cũng như vai trò của rừng trồng phòng hộ ven biển. Sử dụng ảnh viễn thám Landsat dé phân tích quá trình hình thành rừng từ năm 2001 đến năm 2016, tính các chỉ số NDVI, RVI, DVL LAI kết hợp với tô hợp màu tự nhiên dé tiến hành phân loại ảnh qua các thời kì, xây dựng bản đồ hiện trạng tại khu vực nghiên cứu qua các thời kỳ.

Tiến hành chồng xếp bản đồ, nghiên cứu đã xác định được diện tích rừng ngập mặn tại Cồn Ngang, xã Phú Tân, huyện Tân Phú, tỉnh Tiền Giang thay đổi qua các thời kỳ. Trương Nhật Kiều Thi, Phạm Thị Mai Thy (2019) ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để đánh giá biến động đường bờ cửa sông Đà Rằng thuộc tỉnh Phú Yên. Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tính RapidEye có bước sóng Blue, Green, Red, Red Edge và NIR được tải miễn phí từ trang web Planet, thời gian ảnh thu nhận từ cuối tháng 1 đến tháng 4 các năm 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018.