CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám quản lý thảm thực vậy 1. Nghiên cứu giám sát thảm thực vật rừng trên Thế giới Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời đánh dấu một cuộc cách mạng trong việc mô hình hoá các sự vật hiện tượng trên bề mặt trái đất. Bản đồ giờ là một trong các công cụ quan trọng trong ra quyết định, chúng có thể giúp ta trong bất kỳ lĩnh vực nào và càng trở nên quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta ngày nay.
Những tiến bộ của GIS là kết quả kết hợp của rất nhiều công nghệ, các lĩnh vực khác nhau. Cơ sở dữ liệu (DataBase), thành lập bản đồ, viễn thám (remote sensing), toán học, lập trình, địa lý, thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD) và khoa học máy tính là những nhân tố quan trọng trong sự phát triển của GIS. Trong lĩnh vực nông nghiệp và sử dụng đất đai : đối với nhiều quốc gia trên thế giới để quản lý và quy hoạch sử dụng đất đai một cách hợp lý, họ đã sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS. Như ở Nhật Bản để đưa ra những đánh giá về năng suất thực ban đầu cho các nước Châu Á người ta sử dụng viễn thám và GIS kết hợp với dữ liệu thống kê và các sản phẩm nông nghiệp [15].
Hay ở Trung Quốc đã sử dụng ảnh SAR ở các thời điểm khác nhau trên cơ sở kết hợp với bản đồ địa hình, bản đồ sử dụng đất để cập nhật nhanh bản đồ đất trồng lúa cho các tỉnh [16]. Trong nghiên cứu môi trường và tài nguyên thiên nhiên: trong vài năm trở lại đây thiên nhiên có nhiều biến động bất thường xảy ra và đã gây hậu quả thiệt hại về người và của vô cùng to lớn đối với con người. Những thảm họa xảy ra như sóng thần, lũ lụt, hiệu ứng nhà kính. Xuất phát từ thực tế đó việc ứng dụng công 3 nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu môi trường toàn cầu là vô cùng cần thiết, có ý nghĩa quan trọng.
Những ứng dụng quan trọng được kể đến là thành lập bản đồ sâu ngập lụt, dự báo nguy cơ trượt lở đất,. Nghiên cứu GIS và viễn thám giám sát thảm thực vật rừng ở Việt Nam Nhìn chung, có thể thấy rằng công nghệ viễn thám và GIS được các nhà khoa học trên thế giới cũng như Việt Nam áp dụng khá sớm, đồng thời được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Tuy nhiên, hệ thống các bản đồ tài nguyên rừng ở Việt Nam hiện nay, do được xây dựng tại các thời điểm khác nhau và đã sử dụng nhiều nguồn thông tin tư liệu, nhiều nguồn ảnh, từ ảnh vệ tinh Landsat MSS, TM, SPOT, Aster, Radar, ảnh máy bay và hệ thống phân loại rừng rất khác nhau qua các thời kỳ, nên đã tạo ra nhiều loại số liệu không đồng bộ, gây khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt trong việc theo dõi biến động về diện tích của rừng qua các thời kỳ. + Nghiên cứu của Nguyễn Quang Tuấn và cộng sự (2008) về “Ứng dụng GIS và viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2008 tỷ lệ 1 :50.000 ở huyện Kỳ Anh, TỈNH Hà Tĩnh”.
Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat và thuật toán phân loại Maximum Likehood xây dựng bản đồ thảm thực vật khu vực. + Luận văn Thạc sỹ của Nguyễn Đắc Triển chuyên ngành Lâm học (2009): “Nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám để theo dõi mất rừng do làm nương rẫy tại huyên Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình”. Trong đề tài, tác giả đã sử dụng ảnh Landsat+ETM năm 1999, 2003, 2007 và sử dụng phương pháp phân loại theo chỉ số thực vật để theo dõi mất rừng do làm nương rẫy. + Luận văn thạc sỹ chuyên ngành quản lý đất đai của Lê Thị Thùy Vân (2010) với đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để xác định biến động đất đai trên địa bàn phường Vĩnh Trại, thành phố Lạng Sơn giai đoạn 2003 - 2008”.
Đề 4 tài sử dụng bình đồ ảnh viễn thám SPOT 5 với độ phân giải 2,5x2,5m, kết hợp với việc giải đoán ảnh bằng phần mềm ENVI để xác định biến động đất đai trên địa bàn phường. + Luận văn tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Trắc địa ảnh và viễn thám của Phạm Việt Hòa (2012) với đề tài “Ứng dụng công nghệ tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý xác định biến động rừng ngập mặn”. Đề tài sử dụng ảnh SPOT 5 qua các thời kỳ kết hợp với sử dụng chỉ số thực vật NDVI để thành lập và đánh giá sự biến động rừng qua các thời kỳ. + Việc ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám vào trong lĩnh vực điều tra quy hoạch rừng đã đạt được những thành tựu đáng kể như xây dựng bản đồ lập hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp cho tất cả các tỉnh thành có rừng tại Việt Nam trong chương trình tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2014 - 2016.
Căn cứ trên dữ liệu ảnh viễn thám đa thời gian, đã xây dựng được các hệ thống tự động phát hiện và cảnh báo mất rừng. + Nghiên cứu của Trần Quang Bảo và cộng sự (2017) về “ứng dụng gis và viễn thám trong phân tích thực trạng và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng tại huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai”. Nghiên cứu sử dụng là ảnh Google Eaeth độ phân giải cao với sự hỗ trợ của phần mềm eCognition Developer, ArcGIS và mẫu khóa thực địa xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng năm 2016 và đánh giá biến động giai đoạn 2000 – 2016 tại khu vực. + Nghiên cứu của Nguyễn Hải Hòa (2017) về “sử dụng ảnh planetscope xây dựng bản đồ thảm phủ xã ven biển thuộc tỉnh Thanh Hóa và Ninh Bình”.
Kết quả xây dựng bản đồ hiện trạng thảm phủ các xã ven biển bằng tư liệu ảnh PlanetScope năm 2017 thông qua chỉ số thực vật cho độ chính xác rất cao (trên 95,0%), đặc biệt phương pháp phân loại bằng chỉ số SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) 5 (97,1%) cho độ chính xác cao hơn chỉ số NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) (95,5%). + Nghiên cứu của Nguyễn Hải Hòa và cộng sự (2017) về “sử dụng ảnh viễn thám Landsat và GIS xây dựng bản đồ biến động diện tích rừng tại vùng đệm vườn quốc gia Xuân Sơn”. Nghiên cứu đã xây dựng thành công bản đồ hiện trạng rừng trong các năm 2001, 2008 và 2015 tại hai xã vùng đệm thuộc Vườn Quốc gia (VQG) Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ từ dữ liệu ảnh Landsat đa thời gian. + Nghiên cứu của Võ Minh Hoàn và cộng sự (2017) về “Sử dụng ảnh vệ tinh landsat 8 trong thành lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn cần giờ, TP.
Hồ Chí Minh”. Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8, kết hợp với số liệu điều tra thực địa và phương pháp phân loại tự động với phần mềm hỗ trợ là eCognition Developer để phân tách ảnh vệ tinh và thành lập được bản đồ hiện trạng rừng với độ chính xác 83%. + Nghiên cứu của Nguyễn Duy Liêm và cộng sự (2019) về “ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010 -2016”. Nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám Landsat 7,8 đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn thông qua (1) thu thập, xử lý dữ liệu ảnhLandsat 7/8, thông qua 7 bước gồm (1) thu thập, xử lý dữ liệu ảnhLandsat 7/8 (2) xây dựng hệ thống phân loại lớp phủ, khóa giải đoán, (4) chọnmẫu huấn luyện, thực hiện phân loại, (6) đánh giá độ chính xác, (7) phân tích biến động diện tích rừng ngập mặn.
+ Nghiên cứu của Nguyễn Tấn Lợi và cộng sự (2020) về “Ứng dụng ảnh viễn thám theo dõi trữ lượng rừng ngập mặn tại Mũi Cà Mau”. Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2 và phương pháp phân loại dựa trên đối tượng (Object-based approach), thông qua chỉ số khác biệt thực vật (NDVI) để ước tính trữ lượng rừng tại Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau từ năm 2016 đến 2019. 6 + Nghiên cứu của Tôn Sơn và cộng sự (2020) về “ứng dụng ảnh viễn thám Landsat và công nghệ GIS đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn tỉnh Trà Vinh giai đoạn 1988-2018”. Nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám Landsat 5 và Landsat 8 được sử dụng để đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn (RNM) tỉnh Trà Vinh giai đoạn 1988-2018.
+ Luận văn thạc sỹ chuyên ngành quản lý tài nguyên rừng của Nguyễn Anh Minh (2019) với đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để đánh giá biến động đất thảm thực vật rừng tại vườn quốc gia Phong Nha Kẻ Bàng”. Đề tài sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel 2A kết hợp dữ liệu điều tra mặt đất xây dựng bản đồ hiện trạng rừng năm 2019 và đánh giá biến động hiện trạng theo thời gian. + Nghiên cứu của Trần Quang Bảo và cộng sự (2022) về “xây dựng bản đồ hiện trạng rừng của huyện Dồng Phú, tỉnh Bình Phước bằng ảnh vệ tinh sentinel 2a”. Nghiên cứu dựa trên ảnh viễn thám Sentinel 2A có độ phân giải 10x10m, sử dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng và chỉ số (NDVI) để phân loại bản đồ hiện trạng rừng tại khu vực nghiên cứu.
Nhìn chung, có thể thấy rằng công nghệ viễn thám và GIS được các nhà khoa học trên thế giới cũng như Việt Nam áp dụng khá sớm, đồng thời được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Tuy nhiên, hệ thống các bản đồ tài nguyên rừng ở Việt Nam hiện nay, do được xây dựng tại các thời điểm khác nhau và đã sử dụng nhiều nguồn thông tin tư liệu, nhiều nguồn ảnh, từ ảnh vệ tinh Landsat MSS, TM, SPOT, Aster, Radar, ảnh máy bay và hệ thống phân loại rừng rất khác nhau qua các thời kỳ, nên đã tạo ra nhiều loại số liệu không đồng bộ, gây khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt trong việc theo dõi biến động về diện tích của rừng qua các thời kỳ. Một số ứng dụng của hệ thống Viễn thám và GIS ở Việt Nam Sử dụng GIS để tạo và lưu trữ dữ liệu địa lý tạo cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu địa lý được tạo và quản lý bằng GIS cho phép các ứng dụng đa ngành có thể được thực hiện trên cùng một nền dữ liệu thống nhất.