Ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng cacbon rừng trồng keo thuần loài làm cơ sở cho chi trả dịch vụ môi trường tại huyện lương sơn tỉnh hòa bình

Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng cacbon rừng keo Lương Sơn, Hòa Bình, phục vụ chi trả dịch vụ môi trường. Hiệu quả, chính xác.

• Tác giả: Tô Thị Vân Anh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hải Hòa
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên thiên nhiên
• Đề tài: Ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng cacbon rừng trồng Keo thuần loài làm cơ sở cho chi trả dịch vụ môi trường tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 2. Phần II: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Sự phát triển của công nghệ viễn thám
• 2.2. Lược sử nghiên cứu ảnh viễn thám
• 2.3. Sử dụng ảnh vệ tinh và GIS trong quản lý rừng
• 2.4. Ứng dụng GIS và viễn thám trên thế giới trong quản lý rừng
• 2.5. Áp dụng GIS và viễn thám tại Việt Nam
• 2.6. Đo tính cacbon rừng trong nước và trên thế giới
• 2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.7. Nhận xét chung
• 3. Phần III: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 3.1.1. Mục tiêu chung
• 3.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 3.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
• 3.2.1. Phạm vi nghiên cứu
• 3.2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.3.1. Nghiên cứu hiện trạng và tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 3.3.2. Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lượng cacbon rừng trồng Keo thuần loài tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 3.3.3. Nghiên cứu cơ hội, khó khăn, thách thức đối với việc chi trả dịch vụ môi trường rừng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 3.3.4. Nghiên cứu đề xuất giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ môi trường rừng cho huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 3.4. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 4. PHẦN IV: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ, XÃ HỘI
• 4.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 5. PHẦN V: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 5.1. Hiện trạng và tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.1.1. Hiện trạng rừng trồng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.1.2. Tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.1.3. Một số chính sách liên quan đến chi trả dịch vụ môi trường rừng
• 5.2. Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lượng cacbon của rừng trồng Keo thuần loài tại khu vực nghiên cứu
• 5.2.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu
• 5.2.2. Cacbon đo tính từ thực địa
• 5.2.3. Bản đồ trữ lượng rừng trồng Keo thuần loài tại khu vực nghiên cứu
• 5.2.4. Bản đồ mối quan hệ giữa độ dốc và trữ lượng cacbon tại khu vực nghiên cứu
• 5.2.5. So sánh giá trị sinh khối và trữ lượng cacbon theo phương pháp điều tra thực địa với phương pháp nội suy
• 5.3. Cơ hội và thách thức đối với việc chi trả dịch vụ môi trường rừng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.3.1. Cơ sở khoa học áp dụng chi trả dịch vụ môi trường tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.3.2. Cơ hội và thách thức áp dụng cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng tại xã Cư Yên và xã Hòa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.3.3. Tiêu chí lựa chọn dịch vụ môi trường rừng để đề xuất mô hình chi trả dịch vụ môi trường rừng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.4. Đề xuất được một số giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ môi trường rừng cho huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.4.1. Đề xuất mô hình chi trả dịch vụ môi trường rừng
• 5.4.2. Phương thức chi trả dịch vụ môi trường rừng tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
• 5.4.3. Các bên liên quan và trách nhiệm của các bên liên quan
• 6. PHẦN VI: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Khám phá trữ lượng cacbon rừng keo làm nền tảng DVMTR

Rừng trồng keo thuần loài tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Các cánh rừng này không chỉ cung cấp gỗ mà còn thực hiện chức năng sinh thái thiết yếu, đặc biệt là khả năng hấp thụ và lưu trữ carbon. Việc xác định chính xác trữ lượng cacbon rừng trồng keo trở thành cơ sở khoa học vững chắc để triển khai chính sách chi trả DVMTR (Dịch vụ Môi trường Rừng). Chính sách này mở ra cơ hội tạo thêm nguồn thu nhập cho người trồng rừng, khuyến khích các hoạt động quản lý rừng bền vững. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu, việc lượng hóa khả năng hấp thụ CO2 của rừng keo không chỉ có ý nghĩa tại địa phương mà còn đóng góp vào nỗ lực chung của quốc gia trong việc thực hiện các cam kết quốc tế như chương trình REDD+ ở Việt Nam. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hiện đại như viễn thám và GIS để đánh giá trữ lượng cacbon rừng trồng là một bước tiến đột phá. Phương pháp này giúp khắc phục những hạn chế của các phương pháp đo đếm truyền thống, cung cấp dữ liệu nhanh chóng, chính xác trên quy mô lớn. Kết quả nghiên cứu không chỉ phục vụ cho việc chi trả dịch vụ hệ sinh thái rừng mà còn là nguồn dữ liệu đầu vào quan trọng cho quy hoạch lâm nghiệp, giám sát tài nguyên và phát triển thị trường carbon tự nguyện trong tương lai.

1.1. Tổng quan về hiện trạng rừng trồng Hòa Bình và vai trò

Huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình, có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc phát triển kinh tế lâm nghiệp, đặc biệt là mô hình trồng rừng sản xuất. Trong những năm gần đây, cây keo thuần loài đã trở thành cây trồng chủ lực, góp phần đáng kể vào công cuộc xóa đói giảm nghèo và nâng cao đời sống người dân. Theo số liệu từ Cục Thống kê tỉnh Hòa Bình, diện tích rừng trồng của huyện ngày càng mở rộng. Hiện trạng rừng trồng Hòa Bình, đặc biệt là các khu rừng keo, cho thấy tiềm năng to lớn không chỉ về kinh tế gỗ mà còn về các giá trị môi trường. Các cánh rừng keo đóng vai trò như những "bể chứa carbon" tự nhiên, góp phần giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính. Việc khai thác giá trị này thông qua các cơ chế tài chính như chi trả dịch vụ môi trường là hướng đi tất yếu, phù hợp với xu thế phát triển bền vững.

1.2. Tầm quan trọng của dịch vụ hệ sinh thái rừng và PFES

Rừng cung cấp nhiều lợi ích vô hình nhưng cực kỳ quan trọng, được gọi là dịch vụ hệ sinh thái rừng. Các dịch vụ này bao gồm điều hòa nguồn nước, bảo vệ đất, duy trì đa dạng sinh học và đặc biệt là hấp thụ, lưu giữ carbon trong khí quyển. Nhận thức được giá trị này, Việt Nam đã tiên phong xây dựng và thực thi chính sách chi trả DVMTR (PFES), cụ thể qua Quyết định số 380/QĐ-TTg. Cơ chế này yêu cầu các tổ chức, cá nhân hưởng lợi từ dịch vụ môi trường rừng phải chi trả cho các chủ rừng đã tạo ra và duy trì các dịch vụ đó. Dịch vụ hấp thụ và lưu giữ carbon của rừng là một trong những dịch vụ cốt lõi được hướng tới. Việc triển khai thành công PFES sẽ tạo động lực tài chính mạnh mẽ, khuyến khích người dân bảo vệ và phát triển rừng, chuyển đổi từ tư duy khai thác gỗ sang quản lý đa mục tiêu.

II. Thách thức khi xác định trữ lượng cacbon rừng truyền thống

Việc xác định trữ lượng carbon là yêu cầu bắt buộc để vận hành cơ chế chi trả dịch vụ môi trường. Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống đối mặt với nhiều thách thức lớn. Phương pháp điều tra thực địa, dù cho kết quả có độ chính xác cao tại điểm đo, lại vô cùng tốn kém về thời gian, nhân lực và chi phí. Việc thiết lập và đo đếm hàng trăm ô tiêu chuẩn (OTC) trên địa hình đồi núi phức tạp của Lương Sơn là một công việc đòi hỏi nguồn lực khổng lồ. Hơn nữa, kết quả từ các OTC chỉ mang tính đại diện cho một khu vực nhỏ, khó có thể ngoại suy ra toàn bộ diện tích rừng rộng lớn một cách chính xác. Điều này dẫn đến sự thiếu hụt một phương pháp luận tính toán carbon hiệu quả và đồng bộ. Nhu cầu về một giải pháp có khả năng cung cấp dữ liệu nhanh, bao phủ toàn diện và có thể lặp lại định kỳ để giám sát sự thay đổi là vô cùng cấp thiết. Những hạn chế này cản trở việc xây dựng một hệ thống giám sát, báo cáo và thẩm định (MRV) minh bạch, vốn là yêu cầu cốt lõi của các chương trình như REDD+ ở Việt Nam và giao dịch trên thị trường carbon tự nguyện.

2.1. Hạn chế của phương pháp điều tra thực địa tốn kém

Phương pháp điều tra thực địa truyền thống bao gồm việc lập các ô tiêu chuẩn, đo đếm đường kính ngang ngực (DBH), chiều cao vút ngọn (Hvn) của từng cây. Công việc này đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn, trang thiết bị chuyên dụng và mất nhiều ngày công lao động, đặc biệt tại các khu vực khó tiếp cận. Chi phí cho mỗi chuyến khảo sát là rất lớn, khiến việc triển khai trên quy mô toàn huyện hay toàn tỉnh trở nên bất khả thi về mặt tài chính. Hơn nữa, dữ liệu thu thập được chỉ là một "bức ảnh chụp nhanh" tại thời điểm đo, không phản ánh được sự biến động sinh khối của rừng theo thời gian một cách liên tục. Những hạn chế này làm giảm tính hiệu quả và khả thi của việc giám sát trữ lượng carbon trên diện rộng.

2.2. Nhu cầu cấp thiết về phương pháp luận tính toán carbon

Để cơ chế chi trả DVMTR và thị trường tín chỉ carbon hoạt động hiệu quả, cần có một phương pháp luận tính toán carbon được công nhận, minh bạch và có thể kiểm chứng. Các phương pháp truyền thống thường thiếu tính đồng bộ, kết quả có thể khác nhau tùy thuộc vào người thực hiện và thời điểm thực hiện. Sự thiếu nhất quán này gây khó khăn trong việc thiết lập một đường cơ sở (baseline) tin cậy để so sánh và tính toán lượng carbon tăng thêm. Do đó, việc xây dựng một quy trình chuẩn hóa, kết hợp công nghệ hiện đại để tự động hóa và tăng cường độ chính xác là một nhu cầu cấp bách, giúp tạo dựng niềm tin cho các bên liên quan và thu hút đầu tư vào các dự án lâm nghiệp.

III. Phương pháp ứng dụng ảnh viễn thám giám sát trữ lượng C

Để vượt qua các thách thức của phương pháp truyền thống, việc ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong lâm nghiệp được xem là giải pháp tối ưu. Công nghệ này cho phép giám sát trữ lượng carbon bằng viễn thám trên một khu vực rộng lớn với chi phí thấp và hiệu quả cao. Quy trình bắt đầu bằng việc sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat/Sentinel-2. Các ảnh này, sau khi được xử lý tiền kỳ để loại bỏ sai số hình học và ảnh hưởng của khí quyển, sẽ được dùng để tính toán các chỉ số thực vật. Trong đó, chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) là một công cụ hữu hiệu, phản ánh mật độ và sức khỏe của thảm thực vật. Giá trị NDVI có mối tương quan chặt chẽ với sinh khối trên mặt đất. Bằng cách xây dựng mô hình hồi quy giữa giá trị NDVI từ ảnh vệ tinh và dữ liệu sinh khối đo đếm từ các ô tiêu chuẩn ngoài thực địa, có thể ước tính sinh khối cho toàn bộ khu vực. Từ đó, bản đồ phân bố carbon rừng được thành lập thông qua các kỹ thuật nội suy không gian, cung cấp một cái nhìn trực quan và toàn diện về trữ lượng carbon của các cánh rừng keo tại Lương Sơn, Hòa Bình.

3.1. Khai thác dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat Sentinel 2 hiệu quả

Nghiên cứu tại Lương Sơn sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8, một nguồn dữ liệu miễn phí và có độ phân giải trung bình, rất phù hợp cho các ứng dụng giám sát tài nguyên rừng quy mô khu vực. Quá trình xử lý ảnh bao gồm các bước quan trọng như nắn chỉnh hình học theo hệ tọa độ VN-2000, hiệu chỉnh bức xạ để đồng nhất giá trị phản xạ phổ giữa các cảnh ảnh khác nhau, và loại bỏ các khu vực bị che phủ bởi mây. Các bước này đảm bảo chất lượng dữ liệu đầu vào, là tiền đề cho kết quả phân tích chính xác. Việc tổ hợp màu các kênh phổ, ví dụ như tổ hợp 4-5-3 (Cận hồng ngoại - Hồng ngoại - Đỏ), giúp làm nổi bật đối tượng thảm thực vật, hỗ trợ quá trình phân loại và giải đoán ảnh.

3.2. Vai trò của chỉ số thực vật NDVI trong phân tích rừng

Chỉ số thực vật NDVI được tính toán dựa trên sự khác biệt về độ phản xạ của thực vật ở kênh sóng cận hồng ngoại (NIR) và kênh sóng đỏ (RED), theo công thức NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED). Thực vật khỏe mạnh phản xạ mạnh ở dải cận hồng ngoại và hấp thụ mạnh ở dải ánh sáng đỏ. Do đó, các khu vực có rừng che phủ dày đặc, sinh khối lớn sẽ có giá trị NDVI cao. Ngược lại, đất trống hoặc thực vật thưa thớt có giá trị NDVI thấp. Bằng cách tạo ra một bản đồ NDVI, các nhà nghiên cứu có thể dễ dàng xác định các vùng rừng có tiềm năng sinh khối khác nhau, làm cơ sở cho việc mô hình hóa trữ lượng carbon.

IV. Bí quyết ước tính sinh khối rừng keo từ phương trình Allometric

Nền tảng của việc ước tính sinh khối rừng keo là mối quan hệ giữa các chỉ số đo đếm được trên thực địa và tổng sinh khối của cây. Mối quan hệ này được biểu diễn qua các phương trình allometric cho cây keo. Các phương trình này được xây dựng từ các nghiên cứu thực nghiệm, cho phép tính toán sinh khối trên mặt đất (AGB - Above-ground biomass) chỉ từ các thông số dễ đo như đường kính ngang ngực (DBH) và chiều cao. Trong nghiên cứu tại Lương Sơn, hai hệ thống phương trình đã được áp dụng để so sánh và đối chứng. Cách tiếp cận đầu tiên sử dụng công thức của Tsutsumi et al. (1983), và cách thứ hai áp dụng công thức do PGS.TS Bảo Huy (2012) phát triển riêng cho điều kiện Việt Nam. Sau khi tính toán được sinh khối AGB, bước tiếp theo là chuyển đổi sang trữ lượng carbon. Theo hướng dẫn của IPCC (2006), trữ lượng carbon trên mặt đất (C_AGB) được ước tính bằng 47% tổng sinh khối khô (C_AGB = AGB * 0.47). Việc áp dụng các phương trình khoa học này đảm bảo kết quả tính toán có cơ sở và độ tin cậy cao.

4.1. Quy trình thu thập dữ liệu tại ô tiêu chuẩn OTC

Để xây dựng mô hình, việc thu thập dữ liệu thực địa chính xác là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu đã thiết lập các ô tiêu chuẩn (OTC) có diện tích 500m² (20m x 25m), phân bố ngẫu nhiên tại các khu vực rừng keo thuần loài có độ tuổi khác nhau. Vị trí tâm mỗi ô được xác định chính xác bằng máy định vị GPS. Trong mỗi ô, tất cả các cây keo có đường kính từ 6cm trở lên đều được đo đếm cẩn thận các chỉ tiêu: đường kính ngang ngực (DBH) tại vị trí 1.3m và chiều cao vút ngọn (Hvn). Dữ liệu thu thập từ các OTC này chính là "dữ liệu thật" để hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình xây dựng từ ảnh viễn thám, đảm bảo mối liên kết chặt chẽ giữa ảnh vệ tinh và thực tế lâm phần.

4.2. Áp dụng phương trình allometric cho cây keo để tính AGB

Một phương trình allometric cho cây keo là một công cụ toán học thiết yếu. Ví dụ, công thức của PGS.TS Bảo Huy (2012) có dạng: AGB(kg) = exp(-2.134 + 2.530 * ln(DBH)). Công thức này cho phép ước tính sinh khối (AGB) của một cây chỉ bằng cách đo đường kính (DBH) của nó. Bằng cách áp dụng phương trình này cho tất cả các cây trong một ô tiêu chuẩn và cộng dồn kết quả, các nhà nghiên cứu có thể tính được tổng sinh khối trên một đơn vị diện tích (tấn/ha). Việc sử dụng các phương trình đã được kiểm chứng và phù hợp với loài cây và điều kiện sinh thái địa phương giúp tăng độ chính xác của kết quả ước tính sinh khối rừng keo.

V. Kết quả ứng dụng viễn thám xác định C rừng keo Hòa Bình

Nghiên cứu đã ứng dụng thành công công nghệ GIS và viễn thám trong lâm nghiệp để xây dựng bản đồ phân bố carbon rừng keo thuần loài tại hai xã Cư Yên và Hòa Sơn, huyện Lương Sơn. Kết quả cho thấy trữ lượng carbon trung bình dao động tùy theo tuổi và điều kiện lập địa của rừng. Các bản đồ được tạo ra thể hiện một cách trực quan sự phân bố không gian của sinh khối và trữ lượng carbon, giúp các nhà quản lý dễ dàng xác định các khu vực có tiềm năng lưu trữ carbon cao. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để triển khai chính sách chi trả DVMTR một cách công bằng và minh bạch, nơi mức chi trả có thể dựa trên lượng carbon thực tế mà mỗi khu rừng lưu trữ. Kết quả đánh giá trữ lượng cacbon rừng trồng cũng mở ra tiềm năng cho các chủ rừng tại Lương Sơn tham gia vào thị trường carbon tự nguyện, tạo ra tín chỉ carbon rừng trồng để bán cho các tổ chức, doanh nghiệp có nhu cầu bù đắp phát thải. Phương pháp này không chỉ hiệu quả về mặt chi phí mà còn có độ chính xác được kiểm chứng, hứa hẹn trở thành một công cụ quản lý hữu hiệu.

5.1. Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lượng carbon tại Cư Yên

Dựa trên mô hình hồi quy đã xây dựng và kỹ thuật nội suy không gian, các bản đồ chi tiết về sinh khối và trữ lượng carbon đã được thành lập cho xã Cư Yên và Hòa Sơn. Các bản đồ này được phân chia thành các cấp trữ lượng khác nhau, ví dụ: thấp, trung bình, cao, được thể hiện bằng các dải màu khác nhau. Điều này cho phép xác định nhanh chóng các "điểm nóng" về lưu trữ carbon. Ví dụ, các khu vực rừng keo lớn tuổi, phát triển tốt trên đất tốt thường có trữ lượng carbon cao hơn đáng kể so với rừng non hoặc rừng trên đất dốc, thoái hóa. Những bản đồ này là sản phẩm đầu ra quan trọng nhất của nghiên cứu, chuyển hóa dữ liệu phức tạp thành công cụ hỗ trợ ra quyết định trực quan.

5.2. Đánh giá trữ lượng và tiềm năng tạo tín chỉ carbon rừng trồng

Kết quả nghiên cứu đã lượng hóa được tổng trữ lượng carbon của rừng trồng keo trên toàn bộ khu vực nghiên cứu. Con số này là cơ sở để tính toán tiềm năng tạo ra tín chỉ carbon rừng trồng. Mỗi tín chỉ thường tương đương với một tấn CO2 được hấp thụ hoặc tránh phát thải. Bằng cách theo dõi sự gia tăng trữ lượng carbon theo thời gian, các chủ rừng có thể xác định số lượng tín chỉ carbon mà họ có thể tạo ra và bán trên thị trường. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp mà còn khuyến khích các biện pháp lâm sinh nhằm tối đa hóa khả năng hấp thụ CO2 của rừng keo, như kéo dài chu kỳ kinh doanh hoặc áp dụng các kỹ thuật quản lý rừng bền vững.

VI. Hướng đi tương lai cho quản lý rừng bền vững tại Việt Nam

Thành công của mô hình ứng dụng ảnh viễn thám tại Lương Sơn, Hòa Bình mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho quản lý rừng bền vững trên cả nước. Phương pháp này hoàn toàn có thể được nhân rộng cho các địa phương khác có điều kiện tương tự, giúp xây dựng một hệ thống giám sát tài nguyên rừng quốc gia hiện đại, đồng bộ và hiệu quả. Việc có trong tay dữ liệu chính xác và cập nhật về trữ lượng carbon là yếu tố then chốt để Việt Nam tham gia sâu hơn vào thị trường carbon tự nguyện toàn cầu và thực hiện hiệu quả chương trình REDD+ ở Việt Nam. Công nghệ viễn thám giúp giảm chi phí, tăng tính minh bạch, và tạo điều kiện cho mọi chủ rừng, kể cả các hộ gia đình nhỏ, có thể tham gia và hưởng lợi từ các cơ chế tài chính carbon. Đây là bước đột phá, chuyển đổi ngành lâm nghiệp từ chủ yếu dựa vào khai thác gỗ sang một ngành kinh tế đa giá trị, nơi giá trị hấp thụ carbon của rừng được công nhận và thương mại hóa một cách xứng đáng.

6.1. Tiềm năng nhân rộng mô hình giám sát trữ lượng carbon

Mô hình kết hợp ảnh viễn thám, GIS và điều tra thực địa có tính linh hoạt cao. Với sự phát triển của công nghệ vệ tinh, đặc biệt là các vệ tinh có độ phân giải cao và tần suất chụp ảnh dày hơn như Sentinel-2, độ chính xác của việc giám sát trữ lượng carbon bằng viễn thám sẽ ngày càng được cải thiện. Việc xây dựng các thư viện phổ đặc trưng cho từng loại rừng và phát triển các phương trình allometric địa phương sẽ là những bước đi tiếp theo để hoàn thiện và nhân rộng mô hình này trên phạm vi toàn quốc. Điều này sẽ giúp tạo ra một bộ dữ liệu nhất quán, làm cơ sở cho các chính sách vĩ mô về lâm nghiệp và biến đổi khí hậu.

6.2. Hướng đi mới cho thị trường carbon tự nguyện tại Việt Nam

Để phát triển thị trường carbon tự nguyện, yếu tố cốt lõi là một hệ thống Đo đạc - Báo cáo - Thẩm định (MRV) đáng tin cậy. Phương pháp dựa trên viễn thám chính là câu trả lời cho yêu cầu này. Nó cung cấp một cách thức khách quan, khoa học để đo đếm và báo cáo sự thay đổi trữ lượng carbon. Khi có hệ thống MRV vững chắc, các dự án rừng trồng ở Việt Nam sẽ dễ dàng được các tổ chức quốc tế chứng nhận và phát hành tín chỉ carbon. Điều này sẽ thu hút nguồn vốn đầu tư xanh, tạo ra một ngành kinh tế mới và đóng góp trực tiếp vào mục tiêu giảm phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050 của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí tƣợng. Vệ tinh khí tƣợng NOAA, đã hoạt động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu ảnh có độ phân giải thời gian cao nhất, đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật từng ngày. 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 khí quyển. Các ảnh chụp nổi, thực hiện theo phƣơng đứng và xiên, cung cấp từ vệ tinh Gemini năm 1965, đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu trái đất.

Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thƣớc ảnh 70mm, chụp về trái đất, đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặt đất. Việc nghiên cứu trái đất đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao, nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thƣớc ảnh 18cm x 18cm.

4 Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS (sau đổi tên là Landsat 1), là các vệ tinh thế hệ mới hơn nhƣ Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5. Ngay từ đầu, ERTS 1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài các vệ tinh Landsat 2, Landsat 3, còn có các vệ tinh khác là SKYLAB năm 1973 và HCMM năm 1978. Từ 1982, các ảnh chuyên đề đƣợc thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt.

Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT 1, SPOT 2, SPOT 3, SPOT 4, SPOT 5, SPOT 6 và SPOT 7 đã đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, kênh toàn sắc (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10m x 10m đến 1,5m x 1,5m, và đa kênh SPOT-XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20m x 20m, 10m x 10m đến 6m x 6m. Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tƣợng nổi trong không gian ba chiều. Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc đẩy mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh radar. Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần và thu tia phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, không phụ thuộc vào mây.

Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực vật và là nguồn sóng nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm, không phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ radar đƣợc ghi nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat. Tóm tắt sự phát triển viễn thám qua các sự kiện. Năm Sự kiện 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 kinh 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 1961 Liên xô phóng thành công tàu vũ trụ có ngƣời 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 phƣơng pháp xử lý ảnh số 1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat 1986 Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quỹ đạo 1990 đến Phát triển bộ cảm thu đo phổ, tăng dải phổ và số lƣợng kênh nay phổ, tăng độ phân giải của bộ cảm.

Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới. Nguồn: [3] Sự phát triển của ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao đang là xu hƣớng chính mà công nghệ viễn thám hƣớng tới. Từ năm 1999 đến nay đã có tới 18 vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao từ 0,31m đến 5m với kênh ảnh toàn sắc và 2m đến 20m với các kênh đa phổ. Mức độ chi tiết của các ảnh vệ tinh 6 đã mở ra nhiều hƣớng ứng dụng và nâng cao hiệu quả trong quản lý tài nguyên thiên nhiên trên thế giới.

Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động. Ngày Độ phân TT phóng vệ Tên ảnh giải không Số kênh phổ tinh gian (m) 1 24/9/1999 IKONOS 0,82-3,2 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 2 18/10/2001 QuickBird 0,65-2,62 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 3 4/5/2002 SPOT 5 2,5-20 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 4 21/5/2004 FORMOSAT 2 2-8 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 5 5/5/2005 CARTOSAT 1 2,5 1 kênh toàn sắc 6 24/1/2006 ALOS 2,5-10 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 7 18/9/2007 WorldView 1 0,46 1 kênh toàn sắc 8 29/8/2008 RapidEye 5 5 kênh phổ 9 6/9/2008 GeoEye 1 0,46-1,84 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 10 8/10/2009 WorldView 2 0,46-1,84 1 kênh toàn sắc, 8 kênh phổ 11 16/12/2011 Pleiades 1A 0,5-2 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 12 9/9/2012 SPOT 6 1,5-6 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 13 2/12/2012 Pleiades 1B 0,5-2 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 14 7/5/2013 VNREDSat 1 2,5-10 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 15 21/11/2013 SkySat 1 0,9-2 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 16 30/6/2014 SPOT 7 1,5-6 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 17 8/7/2014 SkySat 2 0,9-2 1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ 18 13/8/2014 WorldView 3 0,31-3,7 1 kênh toàn sắc, 28 kênh phổ Nguồn: [9] Nhờ sự tiến bộ và sự phát triển vƣợt bậc của viễn thám đã cho phép mở ra những hƣớng ứng dụng mới của khoa học công nghệ này, đăc biệt trong hƣớng địa lý ứng dụng và ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: nghiên cứu đánh giá các 7 loại tài nguyên, nghiên cứu môi trƣờng và biến động môi trƣờng, nghiên cứu hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ và quản lý môi trƣờng. Các ứng dụng chính của viễn thám có thể kể đến nhƣ sau: - Quản lý và giám sát hiện trạng sử dụng đất; - Quản lý và giám sát tài nguyên rừng, đa dạng sinh học: phân loại lớp phủ, xây dựng bản đồ hiện trạng kiểm kê tài nguyên rừng, giám sát diễn biến tài nguyên rừng, giám sát sinh khối, trữ lƣợng các bon của rừng, phát hiện và cảnh báo cháy rừng, giám sát côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng. - Quản lý và giám sát môi trƣờng nông nghiệp: trƣợt lở đất, sụt lún đất, các thiên tai khác nhƣ: sa mạc hóa, ngập lụt, xói lở, phòng chống thảm hoạ thiên tai.

- Quản lý và giám sát hệ thống thủy lợi: đánh giá tổng hợp lƣu vực sông, dòng chảy sông, cân bằng nƣớc của lƣu vực, lƣợng dòng chảy rắn, hệ thống tƣới tiêu, hệ thống hồ đập chứa nƣớc. - Quản lý và giám sát trong nông nghiệp, đảm bảo an ninh lƣơng thực: xác định thành phần, cơ cấu cây trồng; quản lý, lập bản đồ diện tích canh tác; dự báo năng suất cây trồng; giám sát mùa màng; quản lý tình hình dịch bệnh và đánh giá thiệt hại. - Quản lý và giám sát thủy sản: dự báo ngƣ trƣờng khai thác hải sản xa bờ và qui hoạch vùng nuôi trồng thủy sản. - Quản lý và giám sát chăn nuôi: theo dõi, giám sát, xây dựng quy hoạch cơ sở chăn nuôi, vùng phát triển cây trồng làm thức ăn chăn nuôi.

Nhƣ vậy từ năm 1959 khi có bức ảnh chụp trái đất từ vũ trụ, công nghệ vũ trụ nói chung và công nghệ ảnh viễn thám nói riêng đã có những bƣớc tiến vƣợt bậc. Sự tiến bộ về công nghệ đƣợc thể hiện trên ba khía cạnh đó là độ phân giải không gian đã tăng từ 1km lên đến 31cm cho mỗi điểm ảnh, số kênh phổ đã tăng từ 1 kênh đến 28 kênh và số lƣợng các loại vệ tinh chụp ảnh trái đất có độ phân giải không gian cao đã lên đến 18 vệ tinh. Chính vì vậy, ngoài nghiên cứu kỹ thuật phân loại hiện trạng thảm thực vật trên ảnh vệ tinh có độ phân giải trung 8 bình còn cần bổ sung những nghiên cứu về kỹ thuật phân loại ảnh vệ tinh có độ phân giải cao nhằm khai thác tối đa thông tin trên ảnh vệ tinh. Lƣợc sử nghiên cứu ảnh viễn thám Vệ tinh thế hệ thứ 8 - Landsat 8 đã đƣợc Mỹ phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM).

Đây là dự án hợp tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ. Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 - 100 mét), phủ kín ở các vùng cực cũng nhƣ những vùng địa hình khác nhau trên trái đất. Đặc điểm của ảnh Landsat 8 Kênh phổ Độ phân giải Dãy phổ (µm) không gian (m) Band 1 - Coastal aerosol 30 0.680 Band 5 - Near Infrared (NIR) 30 0.390 Band 10 - Thermal Infrared (TIR) 1 100 10.3 Band 11 - Thermal Infrared (TIR) 2 100 11. Sử dụng ảnh vệ tinh và GIS trong quản lý rừng 2.

Ứng dụng GIS và viễn thám trên thế giới trong quản lý rừng GIS bắt đầu đƣợc xây dựng ở Canada từ những năm sáu mƣơi của thế kỷ 20 tuy nhiên việc nghiên cứu và ứng dụng các thuộc tính của nó đang ngày một sâu, rộng, nâng cao và hoàn thiện hơn, một loạt các vệ tinh đƣợc phóng 9 ra ngoài vũ trụ nhằm ghi lại các biến đổi của trái đất, vệ tinh chụp lại hình ảnh và gửi về trái đất với hệ thống radar. Từ đó con ngƣời có thể biết dự đoán đƣợc các yếu tố bất thƣờng của trái đất, đồng thời đƣa ra các giải pháp phòng tránh hợp lý làm giảm mức độ tác hại của thiên nhiên và con ngƣời. Với quá trình phát triển toàn cầu hóa, vấn đề bào vệ rừng, bảo vệ môi trƣờng không chỉ giới hạn ở một nƣớc, một khu vực mà là vấn đề của toàn thế giới.