Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực vườn quốc gia nam ka đinh, nước cộng hòa dân chủ nhân dân lào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

BAKHAM CHANTHAVONG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG
GIAN TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA NAM KA ĐINH,
NƯỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI - 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

BAKHAM CHANTHAVONG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG
GIAN TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA NAM KA ĐINH,
NƯỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO
NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG

MÃ SỐ: 9620211

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. PHÙNG VĂN KHOA
PGS. TS. SITHONG THONGMANIVONG

HÀ NỘI - 2022


i
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tư do - Hạnh phúc
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu,
kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nghiên cứu khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ cơng trình nghiên
cứu nào đã cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm và tn thủ kết luận
đánh giá Luận án của Hội đồng khoa học.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2022
Người cam đoan

BAKHAM CHANTHAVONG


ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài luận án này, tơi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình
của các cơ quan, ban, ngành, đoàn thể và các cá nhân, người thân trong gia

đình. Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn tới tập thể, cá nhân và người thân trong gia
đình đã tận tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình nghiên cứu vừa qua.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Phùng Văn
Khoa, PGS. TS. Sithong Thongmanivong người đã trực tiếp hướng dẫn
tôi trong suốt quá trình viết đề cương, thu thập số liệu cũng như hồn
thành luận án này.
Xin cảm ơn chính phủ Việt Nam và chính phủ Lào, Đại sứ quán Lào tại
Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu tại Việt Nam.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Lâm nghiệp,
phòng sau Đại học, các thầy, cô giáo thuộc khoa QLTNR &MT, những người
đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu và giúp đỡ tơi trong q trình học
tập, nghiên cứu và hồn thành luận án này.
Tơi xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ của các đồng chí lãnh đạo Vườn
Quốc gia Nam Ka Đinh, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, đã tạo mọi điều
kiện và giúp đỡ tơi trong q trình thu thập số liệu.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian, kinh nghiệm và trình độ bản
thân cịn hạn chế, nên đề tài luận án khơng tránh khỏi những sai sót. Tác giả
rất mong nhận được những ý kiến góp ý của các nhà khoa học và bạn đồng
nghiệp để luận án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2022
Tác giả

BAKHAM CHANTHAVONG


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii

MỤC LỤC ....................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ....................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... x
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 6
1.1. Định nghĩa về Vườn quốc gia, rừng, mất rừng, thêm rừng và suy
thoái rừng...................................................................................................... 6
1.1.1. Rừng .............................................................................................. 6
1.1.2. Mất rừng ....................................................................................... 7
1.1.3. Suy thoái rừng ............................................................................... 8
1.1.4. Thêm rừng ................................................................................... 10
1.1.5. Phát hiện “sớm” mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng. ........ 10
1.2. Cơ sở khoa học về Công nghệ địa không gian.................................. 12
1.3. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài
nguyên rừng trên thế giới và ở Lào .......................................................... 13
1.3.1. Sử dụng kỹ thuật phép so sánh sau phân loại để xác định thay đổi
tài nguyên rừng theo thời gian.............................................................. 14
1.3.2. Sử dụng thuật toán phát hiện thay đổi để xác định thay đổi tài
nguyên rừng theo thời gian ................................................................... 24
1.4. Thảo luận và xác định hướng nghiên cứu đề tài luận án ................ 33
1.4.1. Về giám sát sự thay đổi rừng (mất, suy thối rừng, có thêm rừng
mới) ....................................................................................................... 33
1.4.2. Về thành tựu nghiên cứu ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và công
nghệ địa không gia trong quản lý tài nguyên rừng .............................. 34


iv
1.4.3. Về những tồn tại nghiên cứu trước đây ...................................... 34
1.4.4. Xác định vấn đề nghiên cứu cho đề tài luận án.......................... 35

Chương 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC
NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 37
2.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 37
2.1.1. Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng tài nguyên rừng và các yếu tố
ảnh hưởng đến công tác quản lý tài nguyên rừng tại khu vực VQGNKĐ
............................................................................................................... 37
2.1.2. Nghiên cứu ứng dụng ngưỡng chỉ số viễn thám trong phát hiện
sớm mất rừng, suy thoái rừng tại khu vực VQGNKĐ .......................... 37
2.1.3. Nghiên cứu ứng dụng ngưỡng chỉ số viễn thám trong phát hiện
khu vực có thêm rừng mới tại khu vực VQGNKĐ ................................ 37
2.1.4. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp đẩy mạnh ứng dụng công
nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại VQGNKĐ...... 37
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 38
2.2.1. Phương pháp luận....................................................................... 38
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................ 43
2.3. Đặc điểm khu vực VQGNKĐ............................................................. 56
2.3.1. Điều kiện tự nhiên ....................................................................... 56
2.3.2. Điều kiện kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu ............................. 60
Chương 3L: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................... 62
3.1. Đặc điểm hiện trạng tài nguyên rừng, thực trạng hạ tầng ứng dụng
công nghệ địa không gian, và các yếu tố ảnh hưởng đến công tác quản
lý tài nguyên rừng tại khu vực VQGNKĐ ............................................... 62
3.1.1. Đặc điểm hiện trạng tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia
Nam Ka Đinh ........................................................................................ 62
3.1.2. Đặc trưng cơ bản một số trạng thái rừng tự nhiên lá rộng thường
xanh và rừng trồng................................................................................ 64


v
3.1.3. Thực trạng cơ sở hạ tầng ứng dụng công nghệ địa không gian tại

VQGNKĐ .............................................................................................. 67
3.1.4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến cơng tác quản lý tài ngun
rừng tại khu vực VQGNKĐ .................................................................. 70
3.2. Ứng dụng ngưỡng chỉ số viễn thám trong phát hiện sớm mất rừng,
suy thoái rừng tại khu vực VQGNKĐ ..................................................... 78
3.2.1. Khoanh vẽ các vùng mẫu trên ảnh ............................................. 78
3.2.2. Xác định ngưỡng chỉ số viễn thám và kiểm chứng kết quả ........ 79
3.2.3. Đánh giá độ chính xác ................................................................ 81
3.2.4. Xây dựng bản đồ phân bố khu mất rừng và suy thoái rừng ....... 83
3.2.5. Thảo luận .................................................................................... 85
3.3. Ứng dụng ngưỡng chỉ số viễn thám trong phát hiện khu vực có
thêm rừng mới tại khu vực VQGNKĐ .................................................... 88
3.3.1. Khoanh vẽ các vùng mẫu trên ảnh ............................................. 88
3.3.2. Xác định ngưỡng chỉ số viễn thám và kiểm chứng kết quả ........ 89
3.3.3. Đánh giá độ chính xác ................................................................ 91
3.3.4. Xây dựng bản đồ phân bố diện tích thêm rừng mới ................... 92
3.3.5. Thảo luận về sự thay đổi chỉ số viễn thám theo thời gian và
ngưỡng chỉ số tương đối phát hiện thêm rừng mới .............................. 93
3.4. Đề xuất một số giải pháp đẩy mạnh ứng dụng công nghệ địa không
gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực VQGNKĐ .................. 94
3.4.1. Đề xuất quy trình ứng dụng cơng nghệ địa khơng gian trong phát
hiện sớm mất rừng, suy thối rừng, và khu vực thêm rừng mới ........... 94
3.4.2. Giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian......... 106
3.4.3. Giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý bảo vệ rừng trong
khu vực nghiên cứu. ............................................................................ 111
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 114
1. Kết luận ................................................................................................. 114


vi

2. Tồn tại ................................................................................................... 115
3. Kiến nghị ............................................................................................... 115
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ ............................. 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 117


vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

ARVI

Chỉ số thực vật kháng khí quyển

BNN&PTNT VN

Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn Việt Nam

CHDCND Lao

Cộng hịa Dân chủ Nhân dân Lào, hay Lào

DFL- MAFL

Cục Lâm nghiệp Lào - Bộ Nông Lâm nghiệp Lào

DAFB

Sở Nông Lâm nghiệp tỉnh Bolikhamsay

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

FCCC

Công ước khung về biến đổi khí hậu

GIS

Hệ thống thơng tin địa lý

GT

Cơng nghệ địa khơng gian

GPS

Hệ thống định vị tồn cầu

HG

Hỗn giao

Hdc

Chiều cao dưới cành của cây điều tra (m)

Hvn

Chiều cao vút ngọn của cây điều tra (m)

ICRAF

Trung tâm Nông lâm nghiệp thế giới

ITTO

Tổ chức gỗ nhiệt đới thế giới

IUCN

Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên

LRRL

Lá rộng rụng lá

M

Trữ lượng rừng (m3/ha)

MAFLL

Bộ Nông Lâm Nghiệp Lào

MR

Mất rừng

MAFL

Bộ Nông Lâm nghiệp Lào

NDVI

Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa

NBR

Chỉ số cháy chuẩn hóa

NA

Khơng phát hiện

OTC

Ơ tiêu chuẩn

RS
RTSPHSKT,C
RTSPHSNR, TC

Viễn thám
Rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác, sau cháy
Rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy, trảng cỏ
UNFCCC (Cơng ước khung của Liên hợp quốc về biến

đổi khí hậu)


viii
S2

Ảnh Sentinel 2

SR
STR
TSPHR
TR
VQGNKĐ
VQGNKĐ
V

Phản xạ phổ bề mặt
Suy thoai rừng
Tái sinh phục hồi rừng
Thêm rừng
Vườn Quốc gia
Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh
Thể tích thân cây (m3)

UNEF

Cơng ước của Liên hợp quốc về Đa dạng sinh học rừng

UNEP

Chương trình mơi trường Liên hợp quốc


ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Số lượng tuyến, ô tiêu chuẩn trên các kiểu rừng ............................ 44
Bảng 2.2. Số lượng các điểm mẫu MR, STR để định ngưỡng ....................... 51
và kiểm chứng ................................................................................................. 51
Bảng 2. 3. Cơ cấu các ô mẫu thêm rừng đã điều tra ....................................... 54
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu bình quân trên các trạng thái rừng .............................. 64
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu bình quân trên các kiểu rừng trồng............................. 66
Bảng 3.3. Phần mềm hỗ trợ công tác quản lý tại VQGNKĐ .......................... 68
Bảng 3.4. Trình độ và chuyên môn đào tạo của cán bộ, nhân viên ................ 69
Ban quản lý VQGNKĐ ................................................................................... 69
Bảng 3.5. Đặc điểm thống kê của các vùng mẫu định ngưỡng ...................... 81
trong nghiên cứu.............................................................................................. 81
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá độ chính xác phát hiện mất rừng và suy thoái rừng
trên ảnh vệ tinh Sentinel 2 ............................................................................... 82
Bảng 3.7. Đặc điểm thống kê của các vùng mẫu định ngưỡng trong nghiên
cứu ................................................................................................................... 90
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá độ chính xác phát hiện thêm rừng trên ............... 92
ảnh vệ tinh Sentinel 2 ...................................................................................... 92
Bảng 3.9. Danh mục phần mềm ứng dụng hỗ trợ công tác quản lý.............. 108
tại VQGNKĐ................................................................................................. 108
Bảng 3.10. Đề xuất yêu cầu nhân lực và máy tính đáp ứng nhu cầu triển khai
quy trình kỹ thuật cơng nghệ địa khơng gian tại VQGNKĐ ........................ 109


x
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Khung logic tiến trình nghiên cứu .................................................. 42
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí ơ dạng bản trong OTC ................................................. 45
Hình 2.3. Sơ đồ phân bố khơng gian của các vùng mẫu MT, STR ................ 51
Hình 2. 4. Sơ đồ phân bố các vùng mẫu thêm rừng mới ................................ 54
Hình 2.5. Sơ đồ tiến trình tổng quát thành lập bản đồ mất rừng, suy thoái và
khu vực thêm rừng mới khu vực nghiên cứu .................................................. 55
Hình 2.6. Sơ đồ khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh ................................ 57
Hình 3.1. Tỷ lệ các nguồn tài nguyên Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh ............ 62
Hình 3.2. Hình ảnh lâm tặc khai thác và xẻ hộp gỗ Sao đen .......................... 73
Hình 3.3. Hình ảnh trồng cây gây rừng ở khu vực Vườn Quốc gia................ 75
Nam Ka Đinh .................................................................................................. 75
Hình 3.4. Các vùng mẫu mất rừng tại vị trí: ................................................... 79
Hình 3.5. Các vùng mẫu suy thối rừng tại vị trí:........................................... 79
Hình 3.6. Ảnh chỉ số ARVI các ví dụ vùng mẫu trước (A) và sau (B) khi mất
rừng, và ảnh chỉ số KB (ARVI) tương ứng (C). ............................................. 80
Hình 3.7. Ảnh chỉ số ARVI ví dụ vùng mẫu trước (A) và sau (B) khi suy thoái
rừng, và ảnh chỉ số KB (ARVI) tương ứng (C). ............................................. 80
Hình 3.8. Bản đồ phân bố khu vực mất rừng và suy thối rừng ..................... 83
VQGNKĐ năm 2019....................................................................................... 83
Hình 3.9. Các vùng mẫu thêm rừng mới tại các vị trí: ................................... 89
Hình 3.10. Ảnh chỉ số ARVI tại các ví dụ vùng mẫu khi chưa có rừng (A), sau
khi có rừng mới (B), và ảnh chỉ số KB (ARVI) tương ứng (C) ..................... 90
Hình 3.11. Bản đồ phân bố khu vực thêm rừng VQGNKĐ năm 2019 .......... 93
Hình 3.12. Sơ đồ trình tự các bước ứng dụng công nghệ địa không gian trong
quản lý tài nguyên rừng ở khu vực VQGNKĐ ............................................... 95
Hình 3.13. Giao diện Google Earth Engine đã đăng nhập .............................. 96


xi
Hình 3.14. Ảnh Sentinel 2 trước và sau kỳ được lựa chọn và ranh giới nghiên

cứu ................................................................................................................... 97
Hình 3.15. Ảnh chỉ số ARVI trước và sau kỳ được lựa chọn ......................... 98
Hình 3.16. Cắt ảnh vệ tinh theo phạm vi nghiên cứu với công cụ Raster
Calculator trong phần mềm ArcGIS ............................................................... 99
Hình 3.17. Tính tốn giá trị tương đối KB với cơng cụ Raster Calculator trong
phần mềm ArcGIS......................................................................................... 100
Hình 3.18. Phân loại ngưỡng chỉ số tương đối KB với chỉ số ARVI và ảnh
Sentinel 2 trên phần mềm ArcGIS ................................................................ 101
Hình 3.19. Cập nhật thơng tin cho các điểm mất rừng, suy thoái rừng và khu
vực thêm rừng mới ........................................................................................ 102
Hình 3.20. Mơ hình thực hiện một số thao tác với công cụ ModelBuilder
trong phần mềm ArcGIS ............................................................................... 103


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Trên thế giới hiện còn khoảng 3,2 tỷ ha rừng, nhưng rừng thứ sinh nghèo
chiếm khoảng 80% (ITTO, 2019) [37]. Việt Nam cũng có khoảng 10,24 triệu
ha rừng, trong đó rừng thứ sinh chiếm trên 90% (Pham Van Đien, 2019 )[34].
Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào hay còn gọi là Lào) có 9
triệu ha rừng, trong đó rừng thứ sinh chiếm trên 85% (DOF- MAF, 2018) [32].
Trải qua vài thập kỷ, phần lớn diện tích rừng trên thế giới, cũng như Việt Nam
và Lào có những biến động lớn (mất rừng (MR), bị suy thoái (STR)). Mức độ
biến động rừng đang là mối quan ngại không riêng một quốc gia mà là mối quan
ngại chung toàn cầu. Trong giai đoạn từ năm 2000 đến nay, hàng năm rừng đã bị
MR và STR về diện tích khoảng 14,6 triệu ha, tương ứng tỷ lệ diện tích rừng bị
mất, STR khoảng 2% so với tổng diện tích rừng cịn lại (FAO, 2019).
Lào là một nước nằm trong vùng nhiệt đới, có diện tích đất đai tự nhiên
23.680.000 ha, đất lâm nghiệp chiếm 47% diện tích cả nước. Hàng năm, tỷ lệ

biến động rừng ở mức cao hơn so với mức bình quân chung (2,5%) (DOFMAF, 2018) [32]). Quá trình biến động trải rộng trên các vùng, miền, huyện
và tỉnh có rừng trên toàn quốc. Để hạn chế mức độ biến động tài nguyên rừng,
Chính phủ Lào thành lập một số vườn quốc gia, khu bảo tồn nhằm quản lý,
khai thác bền vững nguồn tài nguyên rừng tự nhiên.
Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh (VQGNKĐ), tỉnh Bolikhamsay được
thành lập năm 1995, với tổng diện tích đất đai tự nhiên 168.550ha với 4 kiểu
rừng được phân chia theo thành phần loài cây (Niên giám thống kê tỉnh
Bolikhamsay, năm 2020). Diện tích rừng tư nhiên của VQGNKĐ biến động
đo mất rừng (MR) và suy thối rừng (STR) khơng ngừng tăng, làm tổng diện
tích rừng tự nhiên giảm dần, mức độ biến động giảm khoảng 2,5%/năm (Sở
Nông Lâm Bolikhamsay-DARB), (2020) [33].


2
Vấn đề đặt ra: Tại sao diện tích rừng tự nhiên vẫn đang bị biến động?.
Làm thế nào để xác định được mức độ biến động đó? Hiên nay, biến động
rừng thường được phát hiện trực tiếp bởi lực lượng chức năng và các tổ chức,
các chủ rừng và người dân địa phương,v.v, cùng với sự phát triển mạnh mẽ
của cơng nghệ thơng tin trong đó phải kể đến cơng nghệ địa khơng gian đã
góp phần quan trọng trong phát hiện và đánh giá biến động tài nguyên rừng.
Ở Lào, công nghệ địa không gian ngày càng được ứng dụng nhiều hơn
trong lĩnh vực quản lý, giám sát và đánh giá biến động tài nguyên rừng như:
điều tra, kiểm kê rừng; giám sát các hoạt động lâm nghiệp (trồng rừng, khai
thác rừng, v.v). Tuy nhiên, do còn chưa được ứng dụng rộng rãi trong đánh
giá biến động tài nguyên rừng tại một số vườn quốc gia, khu bảo tồn, trong đó
có VQGNKĐ và có ít hiểu biết về hiện trạng tài nguyên rừng hiện tại của
huyện, chưa xác định được nguyên nhân chính gây biến động làm cơ sở khoa
học cho các giải pháp quản lý rừng, nên việc quản lý bền vững tài nguyên
rừng nơi đây đang gặp nhiều khó khăn, nổi cộm là:
- Chưa sớm xác định được mức độ biến động tài nguyên rừng theo

thời gian;
- Chưa sớm xác định được tác nhân chính gây ra biến động;
- Chưa đề xuất được những giải pháp ứng dụng khoa học công nghệ địa
không gian trong quản lý tài nguyên rừng phù hợp.
Để góp phần giải quyết vấn đề nêu trên, đề tài luận án “Nghiên cứu
ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu
vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân
Lào” đã được thực hiện. Đề tài được nghiên cứu là rất cần thiết và có ý nghĩa
lý luận và thực tiễn cao.
2. Mục tiêu của luận án
2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật ứng dụng cơng nghệ địa khơng
gian phát hiện mất rừng, suy thoái và khu vực thêm mới rừng nhằm góp phần


3
nâng cao hiệu quả của công tác quản lý và bảo vệ rừng, giám sát, theo dõi
diễn biến tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc Gia Nam Ka Đinh, nước
Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định được đặc điểm hiện trạng rừng và các yếu tố ảnh hưởng đến
quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh.
- Xác định được ngưỡng chỉ số tương đối với chỉ số thực vật kháng khí
quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinal 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy
thoái rừng và các khu vực có thêm rừng mới tại khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian
trong quản lý tài nguyên rừng và một số giải pháp thúc đẩy quá trình ứng
dụng công nghệ địa không gian trong quả lý tài nguyên rừng cho khu vực
nghiên cứu (và các khu vực khác có điều kiện tương tự).
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là toàn bộ các diện tích rừng tại khu vực Vườn
Quốc gia (VQGNKĐ) Nam Ka Đinh.
Luận án tập trung vào nghiên cứu ứng dụng CNĐKG trong giám sát và
phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, khu vực có thêm rừng mới và các
giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian, nâng cao hiệu quả
quản lý bảo vệ rừng ở khu vực nghiên cứu.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Thiết lập được ngưỡng chỉ số tương đối với chỉ số thực vật kháng khí
quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinel 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái
rừng và các khu vực có thêm rừng mới cho khu vực VQGNKĐ.
- Đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian
trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh từ tư
liệu ảnh viễn thám Sentinel 2.


4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Luận án đã bổ sung được ngưỡng chỉ số tương đối phản ánh sự thay đổi
chỉ số viễn thám với chỉ số thực vật kháng khí quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh
Sentinel 2 làm cơ sở khoa học cho việc phát hiện sớm mất rừng, suy thoái
rừng và khu vực thêm rừng mới ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu của luận án đã đề xuất được quy trình kỹ thuật
ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực
Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào từ tư
liệu ảnh viễn thám Sentinel 2.
6. Giới hạn của luận án
6.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu
Về hiện trạng tài nguyên rừng: Đề tài luận án tập trung nghiên cứu một

số tiêu chí về đặc điểm hiện trạng rừng và các nhân tố ảnh hưởng đến công
tác quản lý hiện trạng tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka
Đinh; Tập trung chủ yếu tại các khu vực có sự thay đổi rừng: mất rừng, suy
thối rừng, khu vực có thêm rừng mới.
Về ứng dụng cơng nghệ viễn thám: sử dụng 1 chỉ số thực vật kháng
khí quyển trên tư liệu anh Sentinal 2A và 2B và phần mềm ArcGis,
Google Earth Engine .
6.2. Giới hạn địa bàn nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu của luận án là: toàn bộ khu vựcVQGNKĐ và một
số khu vực có rừng của các huyện, tỉnh lân cận, bao gồm: Huyện Viengthong,
Borikhane, Pakkading và Khamkeut, thuộc tỉnh Bolikhamsay, và huyện
Khounakham, tỉnh Khammuan.
6.3. Giới hạn thời gian nghiên cứu
Về thời gian: luận án được thực hiện trong thời gian từ tháng 06/2016
đến tháng 31 tháng 10 năm 2021.


5
7. Kết cấu của luận án
Ngoài phần mở đầu; Sự cần thiết; Mục tiêu và điểm mới, luận án bao gồm:
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Nội dung, phương pháp và đặc điểm nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết luận, tồn tại, khuyến nghị
Danh mục các bài báo có liên quan đế đề tài luận án
Tài liệu tham khảo và các phụ lục của luận án.


6
Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Định nghĩa về Vườn quốc gia, rừng, mất rừng, thêm rừng và suy
thoái rừng
Đã có một số định nghĩa về Vườn Quốc gia, về rừng, mất rừng, thêm
rừng và suy thoái rừng được chấp nhận bởi một số quốc gia, tổ chức chính trị,
môi trường và các cơ quan quản lý, nghiên cứu về lâm nghiệp như sau:
1.1.1. Rừng
Theo Công ước của Liên hợp quốc về Đa dạng sinh học rừng (UNEF)
(UNEF/CBD/SBSTTA, 2001), rừng được định nghĩa là diện tích đất lớn hơn
0,5 ha, có độ tàn che trên 10%, cây phải có khả năng đạt chiều cao 5 m.
Theo Công ước khung về biến đổi khí hậu (FCCC) (FCCC, 2001)
[35],rừng được định nghĩa là diện tích đất tối thiểu 0,05-1,0 ha với độ tàn che trên
10-30% với những cây có khả năng đạt chiều cao tối thiểu 2-5 m. Rừng có thể bao
gồm một trong hai dạng rừng kín (nơi cây cối nhiều tầng) hoặc rừng thưa.
Theo Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) (FAO, 2020), rừng
được định nghĩa là diện tích đất có độ tàn che trên 10% và diện tích lớn hơn
0,5 ha. Các cây phải có thể đạt chiều cao tối thiểu là 5 m khi trưởng thành,
hàng cây rộng trên 20 m. Có thể bao gồm một trong hai kiểu rừng: rừng kín,
nơi cây có nhiều tầng và tầng sinh trưởng chiếm tỷ lệ cao trên mặt đất; hoặc
rừng thưa, có độ tàn che trên 10%.
Theo Luật Lâm nghiệp Việt Nam, năm 2017 (Quốc hội, 2017) [18] ,
rừng được định nghĩa là một hệ sinh thái bao gồm các loài thực vật rừng,
động vật rừng, nấm, vi sinh vật, đất rừng và các yếu tố môi trường khác trong
đó thành phần chính là một hoặc một số lồi cây thân gỗ, tre, nứa, cây họ cau
có chiều cao được xác định theo hệ thực vật trên núi đất, núi đá, đất ngập
nước, đất cát hoặc hệ thực vật đặc trưng khác; diện tích liền vùng từ 0,3 ha trở
lên; độ tàn che từ 0,1 trở lên.


7

Theo Phụ lục I - Phân chia trạng thái rừng tại Thông tư số 33/2018/TTBNNPTNT (Bộ NN&PTNTVN, 2018) quy định về điều tra, kiểm kê và theo
dõi diễn biến rừng thì đất quy hoạch cho lâm nghiệp được chia thành đất có
rừng và đất chưa có rừng. Đất có rừng là diện tích được xác định là có rừng
theo Luật Lâm nghiệp 2017. Và đất chưa có rừng bao gồm: đất có cây gỗ tái
sinh (trữ lượng gỗ nhỏ hơn hoặc bằng 10 m3/ha), đất đã trồng nhưng chưa
thành rừng (trữ lượng gỗ nhỏ hơn hoặc bằng 10 m3/ha) và đất khác (đất trống,
đất trồng cây nông nghiệp, mặt nước, đất có cây lâm nghiệp khác).
Theo Luật Lâm nghiệp Quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly,
2019) [45]. Ở Lào: (i). Rừng là diện tích đất có độ tàn che trên 10% và diện
tích lớn hơn 0,5 ha. Các cây phải có thể đạt chiều cao tối thiểu là 5 m khi
trưởng thành, chiều dài, rộng hàng cây trên 20 m. Có thể bao gồm một trong
hai kiểu rừng: rừng kín, nơi cây có nhiều tầng và tầng sinh trưởng chiếm tỷ lệ
cao trên mặt đất; hoặc rừng thưa, có độ tàn che trên 10%; (ii). Đất: đất được
quy hoạch cho lâm nghiệp được chia thành đất có rừng và đất chưa có rừng.
Đất có rừng là diện tích được xác định là có rừng (ở phần i). Và đất chưa có
rừng bao gồm: đất có cây gỗ tái sinh (trữ lượng gỗ nhỏ hơn hoặc bằng 10
m3/ha), đất đã trồng nhưng chưa thành rừng (trữ lượng gỗ nhỏ hơn hoặc bằng
10 m3/ha) và đất khác (đất trống, đất trồng cây nơng nghiệp, mặt nước, đất có
cây lâm nghiệp khác).
Các quốc gia, tổ chức quốc tế khác nhau đã đưa ra những định nghĩa về
rừng khác nhau. Tuy nhiên, điểm chung là dựa trên một, hai hay cả 3 tiêu chí:
diện tích tối thiểu, độ tàn che và chiều cao cây gỗ.
Với luận án này, rừng được hiểu theo định nghĩa về rừng của Luật Lâm
nghiệp quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly, 2019) [45].
1.1.2. Mất rừng
Theo Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO, 2020), mất rừng là việc
chuyển đổi đất rừng sang đất sử dụng vào mục đích khác hoặc làm giảm độ


8

tàn che của cây rừng dưới ngưỡng tối thiểu 10%. Mất rừng có hàm ý là việc
mất độ che phủ rừng lâu dài hoặc vĩnh viễn hoặc chuyển sang mục đích sử
dụng đất khác.
Theo Cơng ước khung về biến đổi khí hậu (FCCC, 2001) [35],mất rừng
là sự chuyển đổi trực tiếp từ đất có rừng sang đất khơng có rừng bởi con người.
Theo Trung tâm Nông lâm nghiệp thế giới (ICRAF, 2017), mất rừng là
việc thay đổi từ trạng thái có rừng sang trạng thái khơng rừng tùy thuộc vào
định nghĩa về rừng, liên quan đến cả 2 khía cạnh thể chế và độ che phủ.
Theo Luật Lâm nghiệp Quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly,
2019) [45]. Ở Lào, mất rừng là việc chuyển đổi đất đã có rừng sang đất sử dụng
vào mục đích khác hoặc làm giảm độ tàn che của cây rừng dưới ngưỡng tối
thiểu 10%. Diện tích đất có rừng mất trên một khu vực có diện tích bằng hay
lớn hơn 0,5 ha.
Có thể thấy, các quốc gia, các tổ chức khác nhau có những định nghĩa
khác nhau về mất rừng nhưng đều liên quan đến 2 yếu tố là: chuyển đổi sử
dụng đất có rừng và độ che phủ rừng. Trong đó, chỉ tiêu độ che phủ rừng có
liên quan đến định nghĩa về rừng (căn cứ để xác định 1 diện tích nào đó cịn
đủ tiêu chuẩn là rừng hay khơng).
Với luận án này, mất rừng được hiểu theo định nghĩa về rừng của Luật
Lâm nghiệp quốc gia Lào năm 2019, với diện tích đất đã có rừng bị mất, hay bị
suy giảm độ tàn che dưới ngưỡng tối thiểu 10% ≥ 0,5ha (National Assembly,
2019) [45].
1.1.3. Suy thối rừng
Theo Tổ chức Nơng lương Liên hợp quốc (FAO, 2020), suy thoái rừng
là việc giảm độ che phủ hoặc trữ lượng rừng do việc khai thác, đốt cháy hoặc
các sự kiện khác, với điều kiện độ tàn che của cây rừng trên 10% (để đảm bảo
theo định nghĩa về rừng). Theo nghĩa chung hơn, suy thoái rừng là giảm dài


9

hạn nguồn cung cấp tổng thể các lợi ích từ rừng, bao gồm: gỗ, đa dạng sinh
học và sản phẩm hoặc dịch vụ khác.
Theo Chương trình mơi trường Liên hợp quốc (UNEP, 2001) [50], suy
thoái rừng là rừng bị mất đi cấu trúc, chức năng, thành phần loài hoặc năng
suất bởi các hoạt động của con người. Do đó, rừng bị suy thối làm giảm khả
năng cung cấp hàng hóa và dịch vụ và chỉ duy trì đa dạng sinh học ở mức hạn
chế. Đa dạng sinh học của rừng bị suy thối bao gồm nhiều thành phần phi
cây, có thể chiếm ưu thế trong thảm thực vật dưới tán.
Theo Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC, 2000) [36],
suy thoái rừng là do con người trực tiếp gây ra (kéo dài trong X năm trở lên)
gây tổn thất dài hạn ít nhất Y% trữ lượng các-bon rừng (và giá trị rừng) kể từ
thời điểm T và chưa đủ tiêu chuẩn để được gọi là mất rừng.
Theo Luật Lâm nghiệp Việt Nam 2017 (Quốc hội, 2017) [18], suy thoái rừng
được định nghĩa là sự suy giảm về hệ sinh thái rừng, làm giảm chức năng của rừng.
Theo Luật Lâm nghiệp Quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly,
2019) [45]. Ở Lào, suy thoái rừng là rừng bị mất đi cấu trúc, chức năng, thành
phần loài hoặc năng suất bởi các hoạt động của con người hay thảm họa tự
nhiên (bão, lửa rừng, ngập úng, v.v.).
Các định nghĩa, cách tiếp cận khác nhau về suy thoái rừng ở trên đã cho
thấy, xác định suy thoái rừng phức tạp hơn so với xác định mất rừng, đặc biệt
có những khía cạnh của suy thối rừng là rất khó định lượng.
Với luận án này, suy thoái rừng được hiểu theo định nghĩa của Luật Lâm
nghiệp quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly, 2019) [45]. Theo luật
này, suy thoái rừng thường được hiểu là các vụ phá rừng có quy mơ nhỏ (là
một phần của mất rừng) hoặc là sự chuyển đổi từ trạng thái rừng có trữ lượng
gỗ cao xuống trạng thái rừng có trữ lượng gỗ thấp hơn. Trong khi đó, các khía
cạnh của suy thối rừng như suy giảm đa dạng sinh học, suy giảm chức năng
phòng hộ của rừng vẫn cịn ít được đề cập đến.

10
1.1.4. Thêm rừng
Theo Tổ chức Gỗ nhiệt đới thế giới (ITTO, 2019) [37], khu vực được
coi là thêm rừng là những khu vực hiện tại rừng đã và đang trong q trình
hình thành và phát triển, có thể là ở giai đoạn đầu: tái sinh phục hồi tự nhiên
hay nhân tạo hoặc ở đoạn 2, 3 v.v, mà trước đây là những khu đất trống. Diện
tích tối thiểu khu thêm rừng mới ≥ 0,5ha. Lịch sử hình thành khu rừng mới từ
khu đất trống trước đây có thể bắt nguồn từ: (i). Đất hoang, sa mặt; (ii). Đất
đã có rừng như bị khai thác trắng, bị cháy rừng hoàn toàn, thiên tai, dịch
bệnh; (iii). Đất từ canh tác nông nghiệp, canh tác nương rẫy, từ các nông trại,
trang trại chăm ni gia súc bỏ hóa; (iv). Đất bồi mới tại các cửa sông, suối
của các lưu vực sông lớn, v.v.
Theo Luật Lâm nghiệp Quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly,
2019) [45], khu vực được coi là thêm rừng là những khu vực hiện tại rừng đã
và đang trong quá trình hình thành và phát triển, có thể là ở giai đoạn đầu: tái
sinh phục hồi tự nhiên hay nhân tạo hoặc ở đoạn 2, 3 v.v, mà trước đây là
những khu đất trống. Diện tích tối thiểu khu thêm rừng mới ≥ 0,3ha. Lịch sử
hình thành khu rừng mới từ khu đất trống trước đây có thể bắt nguồn từ: (i).
Đất đã có rừng như bị khai thác trắng, bị cháy rừng hoàn toàn, thiên tai, dịch
bệnh; (ii). Đất từ canh tác nông nghiệp, canh tác nương rẫy, từ các nơng trại,
trang trại chăm ni gia súc bỏ hóa; (iii). Đất Quốc phòng thuộc các thao
trường trước đây; (iv). Đất nông nghiệp được chuyển đổi sang trồng cây công
nghiệp như: trồng Cao su, v.v.
Với luận án này, thêm rừng được hiểu theo định nghĩa của Luật Lâm
nghiệp quốc gia Lào năm 2019 (National Assembly, 2019) [45].
1.1.5. Phát hiện “sớm” mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng.
Phát hiện “sớm” được hiểu là khả năng phát hiện sớm nhất kể từ khi
xảy ra sự kiện mất rừng, suy thoái rừng hoặc thêm rừng. Phát hiện sớm ở đây

11
bao gồm các khía cạnh: về thời gian phát hiện (sớm nhất có thể), diện tích
phát hiện (khơng gian-nhỏ nhất có thể, thơng thường từ 0,3 ha trở lên).
- Về mặt thời gian: khi sử dụng ảnh viễn thám, việc phát hiện sớm mất
rừng, suy thoái rừng, thêm rừng phụ thuộc vào chu kỳ bay chụp của loại ảnh
sử dụng (chu kỳ bay chụp của vệ tinh Sentinel 2 là 6 ngày). Phát hiện sớm có
thể được hiểu là sử dụng ảnh vệ tinh có thể phát hiện được sớm nhất các vụ
phá rừng, khai thác rừng, trồng rừng phù hợp với loại ảnh vệ tinh sử dụng. Do
đó cần nghiên cứu so sánh khả năng/tiềm năng phát hiện được sớm các vụ phá
rừng của các loại ảnh vệ tinh khác nhau.
- Về mặt không gian: phát hiện “sớm” bằng ảnh vệ tinh phản ánh diện
tích mất rừng, suy thối rừng, thêm rừng nhỏ nhất mà loại ảnh được sử dụng
có thể phát hiện được trên cơ sở nghiên cứu so sánh khả năng phát hiện mất
rừng, suy thoái rừng giữa các loại ảnh khác nhau.
Ngoài ra, trong thực tế quản lý bảo vệ rừng, các ảnh vệ tinh còn có thể
được sử dụng vào việc xác định lại mốc/khoảng thời gian của các vụ phá rừng
trong quá khứ hoặc nó cũng được sử dụng trong việc phát hiện các trường
hợp phá rừng chuyển đổi rừng tự nhiên trong rừng trồng mà lực lượng chức
năng chưa phát hiện ra được. Ở đây đã sử dụng các ảnh vệ tinh đa thời gian
trong quá khứ, nhưng nó cũng có thể được gọi là phát hiện sớm các vụ phá rừng.
Tên đề tài của luận án sử dụng thuật ngữ “phát hiện sớm”, tác giả muốn
nhấn mạnh đến mục đích của kết quả nghiên cứu là ứng dụng công nghệ địa
không gian trong việc sử dụng nó để cảnh báo sớm các vụ mất rừng, suy thoái
rừng và thêm rừng mà lực lượng chức năng chưa kịp thời phát hiện được hoặc
chưa đưa ra được một kết quả phát hiện mất rừng, suy thoái rừng sớm, thêm rừng,
khách quan, độc lập với kết quả báo cáo từ lực lượng chức năng. Hay nói cách
khác, nhấn mạnh tính cấp thiết của luận án là xây dựng cơ sở khoa học cho việc
thiết lập các thuật toán (chỉ số tương đối KB) để xây dựng phần mềm tự động phát
hiện mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng và một trong những chức năng quan
trọng của phần mềm là cảnh báo sớm mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng.

12
1.2. Cơ sở khoa học về Công nghệ địa không gian
Theo Phùng Văn Khoa và Đỗ Xuân Lân (2013) [14]. Trong cuốn “Ứng
dụng công nghệ không gian địa lý trong quản lý tài nguyên và môi trường lưu
vực” công nghệ địa khơng gian (Geospatial Technology-GT) có thể được hiểu
là cơng nghệ thu thập, tổng hợp, phân tích, trình diễn, diễn giải, chia sẻ và quản
lý các dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính liên quan. Thơng thường,
cơng nghệ địa không gian bao gồm 3 hệ thống cơ bản là: (1). Hệ thống định vị
toàn cầu (Global Positioning System-GPS); (2). Hệ thống thông tin địa lý
(Geographic Information Systems-GIS) và (3). Công nghệ viễn thám (Remote
Sensing-RS). Mặc dù, khi xét về bản chất ứng dụng trong thực tiễn, ba hệ thống
cơ bản đó có tính độc lập tương đối nhưng chúng có mối liên hệ chặt chẽ và bổ
sung cho nhau, tùy theo từng ứng dụng trong mỗi trường hợp nhất định.
(1). Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
GPS là hệ thống định vị toàn cầu để xác định vị trí mặt đất dựa vào các
vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm, một vị trí cụ thể trên mặt đất sẽ
được xác định trên cơ sở khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu), từ đó tính
được tọa độ của vị trí đó.
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo
một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống trái đất. Các
máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giá tính được chính
xác vị trí của người dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu
được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian
cho biết máy thu GPS ở các vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều khoảng cách đo
được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển
thị lên bản đồ điện tử của máy. Máy thu GPS phải kết nối tín hiệu của ít nhất
ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được
chuyển động. Với bốn hay nhiều hơn số vệ tinh trong tầm kết nối thì máy thu

GPS có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao).