Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Tổng quan về rừng
Rừng là bộ phận quan trọng nhất của sinh quyển, đóng vai trò lớn trong phát triển kinh tế xã hội, sinh thái và môi trường Mặc dù rừng đã có lịch sử phát triển lâu dài, nhưng hiểu biết về chúng chỉ thực sự bắt đầu từ thế kỉ XIX Theo quan điểm sinh thái học, rừng được coi là hệ sinh thái điển hình, thể hiện sự thống nhất giữa các sinh vật, trong đó thực vật, đặc biệt là các loài cây gỗ, giữ vai trò chủ đạo, cùng với đất và môi trường.
Việc hình thành các kiểu rừng có mối liên hệ chặt chẽ giữa sự hình thành thảm thực vật tự nhiên với vùng địa lý và điều kiện khí hậu Sự phân bố của thảm thực vật rừng là sự đồng nhất tương đối về địa lý, sinh thái và được hiểu như là một đơn vị địa lý thực vật độc lập Trong mỗi kiểu rừng, khí hậu, đất đai và độ ẩm sẽ xác định thành phần cấu trúc và tiềm năng phát triển của thảm thực vật rừng, kết hợp với nhau theo vĩ độ và theo độ cao thành những vành đai rừng lớn trên Trái Đất Sự phân bố các đai rừng về cơ bản không chịu ảnh hưởng tác động của con người, và sự phân chia các kiểu thảm thực vật rừng chủ yếu dựa vào dạng ưu thế sinh thái.
Tài nguyên rừng vô cùng phong phú và đa dạng, bao gồm sinh vật, đất đai, khí hậu và cảnh quan Việc khai thác và sử dụng tài nguyên rừng khác nhau giữa các vùng và quốc gia, phụ thuộc vào công nghệ, truyền thống và tập quán xã hội Sự phát triển của nền văn minh nhân loại đã dẫn đến việc gia tăng sử dụng tài nguyên rừng, đặc biệt là gỗ.
Rừng là nguồn tài nguyên quan trọng, cung cấp nguyên vật liệu thô và đóng vai trò kinh tế cơ bản cho nhiều dân tộc và bộ lạc sống tự cung tự cấp Việc khai thác tài nguyên rừng đã góp phần đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội của nhiều quốc gia trên thế giới.
2.1.1.2 Tầm quan trọng của rừng
Rừng đóng vai trò thiết yếu trong sinh quyển, không chỉ cung cấp tài nguyên động thực vật mà còn là yếu tố địa lý quan trọng.
Rừng có vai trò quan trọng trong việc tạo cảnh quan và ảnh hưởng mạnh mẽ đến khí hậu cũng như đất đai Do đó, rừng không chỉ góp phần vào phát triển kinh tế, xã hội mà còn có ý nghĩa đặc biệt trong việc bảo vệ môi trường.
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu bằng cách ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ ẩm không khí và thành phần khí quyển Ngoài ra, rừng còn hoạt động như một vật cản, làm giảm tốc độ gió và ảnh hưởng đến lưu thông không khí.
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh vận tốc và hướng gió, cũng như các yếu tố khác của hệ sinh thái, đồng thời làm sạch không khí Được coi là nhà máy lọc bụi khổng lồ, mỗi hectare rừng thông có khả năng hấp thụ 36,4 tấn bụi và ion phóng xạ, đồng thời giảm tiếng ồn Rừng còn giúp cân bằng hàm lượng O2 và CO2 trong khí quyển, với khoảng 100 tỷ tấn CO2 được cố định mỗi năm thông qua quá trình quang hợp của cây xanh, trong khi lượng tương tự được thải trở lại khí quyển do các quá trình tự nhiên khác.
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra tiểu khí hậu có lợi cho sức khỏe con người bằng cách giảm nhiệt độ và tăng độ ẩm không khí Nhiều loại cây như thông, bạch đàn và quế còn tiết ra các chất phitonxit có khả năng diệt khuẩn, góp phần cải thiện chất lượng không khí.
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước và đất khỏi xói mòn Thảm thực vật giúp ngăn cản nước mưa rơi trực tiếp xuống đất và phân phối lại lượng nước này, giữ lại khoảng 25% tổng lượng mưa Tán rừng làm giảm sức công phá của nước mưa lên lớp đất mặt, đồng thời tăng khả năng thấm và giữ nước của đất, hạn chế dòng chảy trên bề mặt Tầng thảm mục rừng có khả năng giữ nước gấp 100-900% trọng lượng của nó, từ đó giảm đáng kể lượng đất bị xói mòn Tại các vùng nhiệt đới ẩm như Việt Nam, lượng đất xói mòn hàng năm chỉ khoảng 1-1,5 tấn/ha ở khu vực có rừng, trong khi ở nơi không có rừng, con số này có thể lên tới 100-150 tấn/ha, và dòng chảy mặt tăng 3-4 lần.
Thảm thực vật rừng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp chất dinh dưỡng, khoáng và mùn, ảnh hưởng lớn đến độ phì nhiêu của đất Sản phẩm rơi rụng từ thực vật trên mặt đất là yếu tố chính hình thành tầng thảm mục rừng và mùn đất Trung bình hàng năm, lượng vật rơi rụng ở rừng tự nhiên đạt từ 11-17 tấn/ha, trong khi ở rừng trồng chỉ khoảng 9-10 tấn/ha.
Đất không chỉ là nơi cư trú mà còn cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật, côn trùng và động vật đất, tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của chúng Những yếu tố này có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình diễn ra trong đất.
Trong hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới, vòng tuần hoàn dinh dưỡng khoáng diễn ra mạnh mẽ, khiến cho chất hữu cơ bị phân giải nhanh chóng Quá trình rửa trôi và xói mòn diễn ra mạnh, dẫn đến tình trạng đất bị nghèo kiệt Sự phong phú của thảm thực vật là yếu tố quan trọng giúp chống lại xu thế này Do đó, sự suy giảm thảm thực vật rừng nhiệt đới sẽ gây ra sự phá hủy cân bằng vật chất trong hệ sinh thái rừng.
Mất rừng không chỉ dẫn đến sự suy giảm nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn gây ra sự tuyệt chủng của nhiều loài sinh vật Việc phá rừng làm mất nơi cư trú và ảnh hưởng đến tổ sinh thái, gia tăng cạnh tranh giữa các cá thể trong loài và giữa các loài khác nhau Rừng là một hệ sinh thái cân bằng, trong đó mỗi loài đóng vai trò quan trọng để duy trì hoạt động tổng thể Khi một loài bị suy giảm hoặc biến mất, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự tồn tại của các loài khác và cuối cùng tác động đến toàn bộ hệ sinh thái rừng.
2.1.2 Hiện trạng rừng trên thế giới
Rừng từng có diện tích khoảng 60 triệu km² nhưng đã bị thu hẹp xuống còn 44,05 triệu km² vào năm 1958, chiếm khoảng 33% diện tích đất liền Đến năm 1973, diện tích rừng tiếp tục giảm còn 37,37 triệu km², và hiện nay chỉ còn khoảng 24,9 triệu ha.
Khái quát về công nghệ viễn thám
2.2.1 Tổng quan về công nghệ viễn thám
Viễn thám là kỹ thuật quan sát và ghi nhận đối tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp, cho phép thu thập dữ liệu trên diện rộng hàng trăm ngàn km² trong thời gian ngắn Dữ liệu viễn thám được tạo ra từ các thiết bị ghi nhận bức xạ hoặc phản xạ của các vùng phổ khác nhau, mang lại thông tin hình ảnh chính xác về đối tượng Ưu điểm của tư liệu viễn thám bao gồm tốc độ nhanh, tính kịp thời và khả năng bao quát rộng Giá trị cốt lõi của tư liệu viễn thám nằm ở phổ phản xạ của các đối tượng trên bề mặt trái đất tại từng bước sóng.
Viễn thám là một lĩnh vực khoa học và công nghệ cho phép xác định, đo đạc và phân tích các tính chất của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Thuật ngữ viễn thám, lần đầu tiên được sử dụng tại Mỹ vào những năm 1960, bao gồm các lĩnh vực như đo ảnh, giải đoán ảnh và địa chất ảnh Nguồn tư liệu chính trong viễn thám là sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể, cùng với các dạng năng lượng khác như từ trường và trọng trường Thiết bị cảm nhận sóng điện từ, gọi là bộ viễn cảm (hay bộ cảm), bao gồm các buồng chụp ảnh và máy quét Phương tiện mang các bộ cảm, được gọi là vật mang (platform), thường là máy bay hoặc vệ tinh.
Theo bước sóng sử dụng, viễn thám được phân ra làm 3 loại cơ bản: Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại
Viễn thám hồng ngoại nhiệt
Viễn thám siêu cao tần
Nguồn năng lượng chính trong nhóm thứ nhất là bức xạ mặt trời, với mức bức xạ đạt khoảng 500 W/m² Tư liệu viễn thám thu được trong dải sóng nhìn thấy phụ thuộc vào sự phản xạ từ bề mặt vật thể và bề mặt trái đất, cho phép xác định thông tin về các vật thể qua phổ phản xạ Tuy nhiên, radar sử dụng tia laser là một trường hợp ngoại lệ không dựa vào năng lượng mặt trời.
Nguồn năng lượng trong nhóm thứ hai là bức xạ nhiệt do các vật thể tự sản sinh Mọi vật thể ở nhiệt độ bình thường đều phát ra bức xạ với đỉnh tại bước sóng 10.000 nm.
Trong viễn thám siêu cao tần, có hai kỹ thuật chính được sử dụng: kỹ thuật chủ động và kỹ thuật bị động Kỹ thuật bị động ghi lại bức xạ siêu cao tần phát ra từ chính vật thể, trong khi kỹ thuật chủ động thu thập bức xạ tán xạ hoặc phản xạ từ vật thể.
Viễn thám đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và quản lý tài nguyên thiên nhiên của Trái đất, đặc biệt trong việc tạo lập các bản đồ sử dụng đất, bản đồ đất và bản đồ hiện trạng rừng (Nguyễn Khắc Thời, 2011).
2.2.2 Nguyên lý thu nhận thông tin của viễn thám
2.2.2.1 Cơ sở vật lý của viễn thám
Các tính chất của vật thể được xác định qua các năng lượng phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể
Năng lượng sóng điện từ được xác định:
Trong đó: E : Năng lượng điện từ h : Hằng số Plank c : Vận tốc ánh sáng, c ≈ 3,10 8 m/s l : Bước sóng
Bức xạ điện từ là quá trình truyền năng lượng thông qua các dao động của trường điện từ, diễn ra trong không gian hoặc trong các vật chất, và tuân theo định luật Maxwell Nó có những đặc tính vừa như sóng, vừa như hạt.
2.2.2.2 Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám
Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám bao gồm:
Nguồn năng lượng chính trong các hệ viễn thám là năng lượng mặt trời, bao gồm cả hệ viễn thám bị động và máy quét sóng với hệ viễn thám chủ động Năng lượng mặt trời chiếu tới đối tượng nghiên cứu được xác định thông qua thành phần phổ và phân bố năng lượng trong dải phổ đó.
Môi trường truyền năng lượng chủ yếu là khí quyển, nơi năng lượng được truyền qua và bị hấp thụ, tán xạ, cũng như phân bố lại trong dải phổ chiếu tới các đối tượng.
- Đối tượng tự nhiên: (Bề mặt trái đất) Năng lượng phát ra từ nguồn đi qua tầng khí quyển chiếu tới vật sẽ xảy ra hiện tượng:
+ Phản xạ một phần năng lượng chiếu tới (hiện tượng tán xạ phổ)
+ Hấp thụ một phần năng lượng chiếu tới
Bức xạ là hiện tượng xảy ra khi vật chất hấp thụ năng lượng từ ánh sáng chiếu tới và sau đó phát ra năng lượng ở một dải phổ khác Tùy thuộc vào tính chất và cấu tạo của vật, quá trình này có thể diễn ra ngay lập tức hoặc sau một thời gian tích tụ năng lượng Hiện tượng này được gọi là bức xạ phổ, và nó đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng vào khí quyển.
Máy ghi nhận thông tin, bao gồm máy chụp ảnh, máy quét ảnh và máy thu vô tuyến, hoạt động bằng cách thu nhận năng lượng chiếu tới vật thể Sau khi năng lượng này phản xạ trở lại khí quyển, thành phần phổ của nó sẽ thay đổi Năng lượng được chiếu vào ống kính máy thu sẽ được đo đạc và chuyển đổi thành tín hiệu điện, được ghi lại trên băng từ hoặc chụp lên phim ảnh.
2.2.3 Những bộ cảm chính trong viễn thám
Nhiều vệ tinh trang bị các bộ cảm khác nhau đang thực hiện nhiệm vụ thu thập dữ liệu về Trái đất Trong số đó, các bộ cảm có độ phân giải cao và phổ biến tại Việt Nam bao gồm Landsat TM, Spot HRV và MOSS – 1 MESSR.
Vào năm 1967, NASA đã khởi động chương trình ERTS (Vệ tinh kỹ thuật thăm dò tài nguyên trái đất) nhằm nghiên cứu và thăm dò tài nguyên trên bề mặt trái đất Chương trình này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ vệ tinh để thu thập dữ liệu về các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
23 tinh Landsat 1 được phóng vào ngày 23/6/1972 Cho đến nay, NASA đã phóng được vệ tinh trong hệ thống Landsat
Bảng 2.3 Các thế hệ vệ tinh Landsat
Vệ tinh Ngày phóng Ngày ngừng hoạt động Bộ cảm
Landsat 5 1/3/1984 Đang hoạt động TM, MSS
Landsat 6 5/3/1993 Bị hỏng ngay khi phóng ETM
Landsat 7 15/4/1999 Đang hoạt động ETM+
Landsat 8 11/2/2013 Đang hoạt động OLI và TIRs
- Landsat MSS (Landsat Multispectral Scanner)
Bộ cảm MSS được trang bị trên các vệ tinh Landsat 1 đến 3 ở độ cao 919 km và Landsat 4, 5 ở độ cao 705 km, với chu kỳ lặp 18 ngày Hệ thống máy quang học MSS quét các yếu tố tách sóng qua bề mặt Trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay MSS có 4 bộ lọc và tách sóng, trong khi TM có 7 bộ Độ phân giải của Landsat MSS là 79m x 79m, bao gồm 4 kênh 1, 2, 3 và 4, trong đó kênh 1 và 2 nằm trong vùng nhìn thấy, còn kênh 3 và 4 nằm trong vùng cận hồng ngoại.
Khái quát về GIS
2.3.1 Định nghĩa về hệ GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một lĩnh vực công nghệ thông tin, ra đời từ những năm 1960 và đã có sự phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây.
GIS được áp dụng để đồng bộ hóa các lớp thông tin không gian (bản đồ) và thông tin thuộc tính, hỗ trợ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý hoạt động theo lãnh thổ.
Ngày nay, GIS đã trở thành công cụ quan trọng trong nhiều quốc gia, hỗ trợ quyết định cho các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng và ứng phó thảm họa Công nghệ này giúp các cơ quan chính phủ, nhà quản lý và doanh nghiệp đánh giá hiện trạng của các quá trình và thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hội thông qua việc thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp thông tin gắn với bản đồ số dựa trên tọa độ dữ liệu đầu vào.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ tích hợp giữa con người và công nghệ, cho phép lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý nhằm phục vụ cho các mục đích nghiên cứu và quản lý cụ thể.
GIS là công cụ quan trọng để thu thập, lưu trữ, biến đổi và hiển thị thông tin không gian phục vụ cho các mục đích cụ thể.
Xét từ khía cạnh phần mềm, GIS xử lý thông tin không gian và phi không gian, đồng thời thiết lập mối quan hệ không gian giữa các đối tượng Chức năng phân tích không gian chính là yếu tố tạo nên đặc trưng riêng biệt của GIS.
Xét từ khía cạnh quản lý nhà nước, GIS là công nghệ xử lý dữ liệu tọa độ, giúp chuyển đổi thành thông tin hỗ trợ quyết định cho các nhà quản lý.
Hệ thống GIS bao gồm nhiều thành phần quan trọng như phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và cơ sở tri thức chuyên gia, theo Trần Thị Băng Tâm (2006).
2.3.2 Các thành phần của GIS
Hệ thống máy tính bao gồm máy chủ, máy khách, máy quét và máy in, có khả năng thực hiện các chức năng nhập, xuất và xử lý thông tin thông qua phần mềm Tất cả các thiết bị này được kết nối với nhau qua mạng LAN hoặc Internet, tạo thành một hệ thống đồng bộ và hiệu quả trong việc quản lý thông tin.
2.3.2.2 Phần mềm Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây:
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính
- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau
Phần mềm được phân thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cần có một cơ sở dữ liệu chứa thông tin không gian, bao gồm tọa độ x,y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý, cùng với các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ Những thông tin này được tổ chức theo một cấu trúc chuyên ngành cụ thể, trong đó thời gian được coi là một thuộc tính đặc biệt Mối quan hệ giữa các dữ liệu được thể hiện thông qua thông tin không gian và/hoặc thuộc tính.
2.3.3 Cấu trúc dữ liệu trong GIS
Trong GIS, có hai loại cấu trúc dữ liệu chính: dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Một đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu và có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.
2.3.3.1 Các kiểu dữ liệu không gian:
Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc Đó là dạng raster và dạng vector a Cấu trúc raster:
Mô phỏng bề mặt trái đất và các đối tượng trên đó được thực hiện bằng cách sử dụng một lưới gồm các hàng và cột, với các phần tử nhỏ gọi là pixel hay cell Giá trị của pixel phản ánh thuộc tính của đối tượng, và kích thước pixel càng nhỏ thì độ chính xác trong mô tả đối tượng càng cao Một mặt phẳng chứa đầy các pixel được gọi là raster, thường được sử dụng để mô tả các đối tượng và hiện tượng phân bố liên tục trong không gian, cũng như lưu giữ thông tin dạng ảnh như ảnh mặt đất, hàng không và vũ trụ Một số mô hình biểu diễn bề mặt phổ biến bao gồm DEM (Digital Elevation Model), DTM (Digital Terrain Model) và TIN (Triangulated Irregular Network).
Cấu trúc dữ liệu dạng raster trong CSDL (Mạng không đều) mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng thực hiện các chức năng xử lý và phân tích một cách dễ dàng Với tốc độ tính toán nhanh, việc thực hiện các phép toán bản đồ trở nên thuận tiện và hiệu quả hơn.
Cấu trúc raster dễ dàng liên kết với dữ liệu viễn thám, nhưng có nhược điểm về độ chính xác vị trí không gian của đối tượng Sự sai lệch này tăng lên khi độ phân giải thấp, tức là kích thước pixel lớn Ngược lại, cấu trúc vector có thể khắc phục những hạn chế này.
Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng trong không gian thông qua tọa độ và các yếu tố hình học như nút, cạnh, mặt và mối quan hệ giữa chúng Về mặt hình học, các đối tượng được phân loại thành ba dạng, trong đó có đối tượng dạng điểm.
Thành lập bản đồ và nghiên cứu biến động rừng bằng phương pháp viễn thám kết hợp GIS và một số ứng dụng
2.4.1 Thành lập bản đồ và nghiên cứu biến động rừng bằng phương pháp Viễn thám kết hợp với GIS
Ngay từ những ngày đầu của công nghệ viễn thám, việc ứng dụng để xây dựng bản đồ lớp phủ và theo dõi sự biến đổi của lớp phủ đã được chú trọng.
Viễn thám có ưu thế vượt trội trong việc theo dõi lớp phủ thực vật nhờ khả năng đo giá trị phản xạ của năng lượng sóng điện từ từ các đối tượng trên mặt đất Lớp phủ thực vật phản ánh các loại hình sử dụng đất như đồng cỏ, rừng, mặt nước và ruộng, từ đó cho thấy các hoạt động của con người Sự gia tăng nhu cầu thông tin về lớp phủ thực vật trong các nghiên cứu và quản lý môi trường, như mất rừng và thoái hóa đất, đã làm tăng vai trò của viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên Phương pháp này không chỉ cung cấp thông tin ở những vùng khó tiếp cận mà còn có chi phí thấp, làm cho nó trở thành lựa chọn ưu việt trong việc lập bản đồ thực vật và các loại bản đồ chuyên đề khác.
Với nhu cầu nghiên cứu khoa học ngày càng cao, đặc biệt là yêu cầu thông tin chi tiết và thường xuyên từ các khu vực khó tiếp cận, viễn thám đã trở thành công cụ thiết yếu cho các nhà quản lý và nghiên cứu tài nguyên, sinh thái Tuy nhiên, thực tế ứng dụng cho thấy nhiều trường hợp cần thông tin rất chi tiết, tạo ra thách thức cho viễn thám Do đó, việc kết hợp thông tin từ ảnh viễn thám với dữ liệu thực địa đang trở thành xu hướng phổ biến trong việc sử dụng công nghệ này.
Khi ứng dụng viễn thám để thành lập bản đồ lớp phủ thảm trong quản lý tài nguyên đất đai, cần phân biệt rõ giữa lớp phủ bề mặt và hiện trạng sử dụng đất Lớp phủ bề mặt thể hiện các điều kiện tự nhiên như rừng, cỏ, và sa mạc, trong khi hiện trạng sử dụng đất phản ánh các hoạt động của con người như khu công nghiệp, sân golf, và đất canh tác Tóm lại, hiện trạng sử dụng đất tập trung vào mục đích sử dụng của thửa đất, trong khi lớp phủ bề mặt mô tả trạng thái thực vật của thửa đất đó Dữ liệu viễn thám thường cung cấp thông tin về lớp phủ bề mặt nhiều hơn là hiện trạng sử dụng đất.
Hiện trạng sử dụng đất tại 31 trạng thái có mối tương quan chặt chẽ với hiện trạng lớp phủ, do đó bản đồ lớp phủ có thể làm cơ sở để xây dựng bản đồ sử dụng đất Cần phân biệt rõ giữa đất rừng, là đất có rừng, và thảm phủ rừng, là đất rừng có cây che phủ.
Nghiên cứu và phát triển kỹ thuật phân tích không gian của GIS có ảnh hưởng lớn đến việc lập bản đồ thảm phủ rừng và giải đoán ảnh Mối quan hệ giữa viễn thám và GIS là rất chặt chẽ, và ứng dụng bản đồ thảm phủ rừng không thể hoàn thiện nếu thiếu các kỹ thuật phân tích không gian của GIS.
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, vệ tinh hiện có khả năng chụp nhiều kênh hơn, dẫn đến việc cung cấp một lượng thông tin khổng lồ Nhiều nhà khoa học đang tận dụng lợi thế này để thu thập dữ liệu từ ảnh vệ tinh, phục vụ cho các nghiên cứu về cấu trúc tán lá, thổ nhưỡng, và nhiều lĩnh vực khác, giúp tiết kiệm thời gian và nhân lực so với các phương pháp điều tra truyền thống.
Bảng 2.5 So sánh một số phương pháp thành lập bản đồ Đo vẽ Ảnh hàng không Ảnh vệ tinh
Giới hạn phân giải Dưới 1 m 1-20 m 0,5m tới 1 km Độ phủ Tùy khả năng nguồn lực km x 102 Toàn cầu
Kiểu bản đồ Hiện trạng sử dụng đất, hiện trạng lớp phủ
Hiện trạng lớp phủ Hiện trạng lớp phủ
Khả năng tách đối tượng Từng đối tượng Cấu trúc thực vật Lớp hiện trạng lớp phủ
Chu kì lặp thông tin Tùy nguồn lực Tùy nguồn lực và thời tiết
Hàng ngày tới 20 ngày, phụ thuộc thời tiết
Để nghiên cứu biến động thảm phủ, cần ít nhất hai ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực ở hai thời điểm khác nhau Lý tưởng nhất, các ảnh này nên được thu thập từ cùng một bộ cảm, có độ phân giải không gian và độ cao bay chụp tương đồng, trong cùng một giờ và ngày trong năm Tuy nhiên, trong thực tế, việc tìm kiếm tư liệu ảnh phù hợp thường gặp khó khăn, gây trở ngại cho quá trình nghiên cứu biến động.
Để đảm bảo độ chính xác trong nghiên cứu biến động, cần thực hiện các bước xử lý ảnh như hiệu chỉnh phổ, hiệu chỉnh khí quyển và nắn chỉnh hình học Đặc biệt, việc nắn chỉnh các ảnh phải đạt độ chính xác nhỏ hơn 1/2 pixel, vì nắn chỉnh trên 1 pixel có thể dẫn đến nhiều sai sót khi so sánh các ảnh với nhau.
Hình 2.1 Quy trình thành lập bản đồ biến động đất bằng phương pháp viễn thám kết hợp với GIS
2.4.2 Ứng dụng công nghệ Viễn Thám và GIS trên thế giới và tại Việt Nam
2.4.2.1 Một số ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trên thế giới
Ngày nay công nghệ viễn thám có khả năng áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
1 Viễn thám ứng dụng trong quản lý sự biến đổi môi trường bao gồm: Điều tra về sự biến đổi sử dụng đất và lớp phủ; Vẽ bản đồ thực vật; Nghiên cứu các quá trình sa mạc hoá và phá rừng; Giám sát thiên tai… Ảnh thời kỳ 2 Tư liệu bản đồ Ảnh thời kỳ 1
Chồng xếp bản đồ các thời kỳ
2 Viễn thám ứng dụng trong điều tra đất bao gồm: Xác định và phân loại các vùng thổ nhưỡng; Đánh giá mức độ thoái hoá đất, tác hại của xói mòn, quá trình muối hoá
3 Viễn thám trong lâm nghiệp, diễn biến của rừng bao gồm: Điều tra phân loại rừng, diễn biến của rừng, biến động đất rừng trong từng giai đoạn; Nghiên cứu về côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng, cháy rừng
4 Viễn thám trong quản lý sử dụng đất bao gồm: Thống kê và thành lập bản đồ sử dụng đất; Điều tra giám sát trạng thái mùa màng và thảm thực vật
2.4.2.2 Một số ứng dụng của viễn thám và GIS ở Việt Nam
Kể từ những năm 1990, nhiều Bộ ngành, viện nghiên cứu và trường đại học như Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Tài nguyên và Môi trường, cùng Tổng cục Khí tượng Thủy văn đã nhận thức rõ vai trò quan trọng của ảnh vệ tinh trong việc hỗ trợ nghiên cứu và phát triển.
Việt Nam đã đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ GIS và Viễn thám, bao gồm việc trang bị thiết bị, đào tạo nhân lực và ứng dụng công nghệ này trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu cũng như phục vụ đời sống kinh tế - xã hội Đến nay, nhiều công trình khoa học và ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám đã được phát triển, đóng góp tích cực cho sự phát triển bền vững của đất nước.