Ứng dụng công nghệ gis trong đánh giá sự biến động lớp phủ thực vật tại xã yên bài huyện ba vì, tp hà nội giai đoạn từ 2005 2016

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
PGS. Trần Quang Bảo, đã tận tình hƣớng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện
đề tài tốt nghiệp.
Em xin trân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa quản lý tài nguyên
rừng và môi trƣờng ĐH. Lâm Nghiệp Việt Nam đã truyền đạt những kiến thức
quý báu trong những năm vừa qua em học tập trên ghế nhà trƣờng. với vốn kiến
thức đã đƣợc tiếp thu trong q trình học khơng chỉ là nền tảng cho q trình
nghiên cứu khóa luận và còn là hành trang quý báu để em bƣớc vào đời vững chắc
và tự tin.
Đƣợc sự nhất trí của khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng, ngành
quản lý tài nguyên thiên nhiên em đã tiến hành thực hiện khóa luận.
Ứng dụng cơng nghệ GIS trong đánh giá sự biến động lớp phủ thực vật
tại xã Yên Bài huyện Ba Vì, TP Hà Nội giai đoạn từ 2005- 2016.
Mặc dù khóa luận đã đƣợc hồn thành nhƣng do thời gian và năng lực của
bản thân còn nhiều hạn chế nên khóa luận cũng khơng tránh khỏi nhƣng thiếu
sót, vì vậy em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của thầy cơ và bạn bè để khóa
luận này đƣợc hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc q Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành
công trong sự nghiệp cao quý.
Em xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Thƣờng


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3
1.1. Khái niệm về GIS và viễn thám ..................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm về GIS ........................................................................................ 3
1.1.2 khái niệm về viễn thám ................................................................................ 8
1.1.2. Lƣợc sử phát triển ở Việt Nam.................................................................. 12
PHẦN 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, GIỚI HẠN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .................................................................................................................... 17
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 17
2.2. Giới hạn nghiên cứu...................................................................................... 17
2.3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 17
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 18
2.4.1. Phƣơng pháp luận. ..................................................................................... 18
2.5. Phƣơng pháp thu thập thông tin ................................................................... 18
2.5.1. Xây dựng bản đồ biến động thực vật qua các thời kỳ. .............................. 23
2.5.2. Đề xuất giải pháp....................................................................................... 24
PHẦN 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN -DÂN CƢ -KINH TẾ -XÃ HỘI ................. 25
3.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................ 25
3.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................ 25
3.1.2. Địa hình, địa mạo ...................................................................................... 25
3.1.3. Khí hậu, thời tiết thủy văn......................................................................... 26
3.1.4. Thủy Văn ................................................................................................... 26
3.2. Các nguồn tài nguyên ................................................................................... 27
3.2.1. Tài nguyên đất ........................................................................................... 27
3.2.2. Tài nguyên rừng ........................................................................................ 27


3.3. Điều kiện kinh tế - Xã hội ........................................................................... 27
3.3.1. Thành phần dân tộc và phân bố dân cƣ ..................................................... 27
3.3.2. Y tế và giáo dục......................................................................................... 27
3.3.3. Giao thông ................................................................................................. 28

3.3.4. Tình hình phát triển sản xuất của xã Yên Bài. .......................................... 28
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................................. 30
4.1. Hiện trạng và tình hình quản lý rừng tại Xã Yên Bài – huyện Ba Vì .......... 30
4.1.1.Hiện trạng rừng tại xã Yên Bài huyện Ba Vì, TP.Hà Nội. ........................ 30
4.2. Xây dựng bản đồ chuyên đề qua các thời kỳ và đánh giá độ chính xác của
bản đồ. ................................................................................................................. 30
4.2.1. Bản đồ chuyên đề giai đoạn 2005- 2016 ................................................... 30
4.3. Biến động diện tích , nguyên nhân và các nhân tố ảnh hƣởng đến công tác
quản lý rừng tại xã Yên Bài, huyện Ba Vì- TP, Hà Nội. .................................... 45
4.3.1. Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài. ...................................... 45
4.3.2. Nguyên nhân và các nhân tố ảnh hƣởng đến hiệu quả quản lý rừng tại xã
Yên Bài. ............................................................................................................... 51
PHẦN 5 KẾT LUẬN- TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ............................................... 52
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 52
5.2. Tồn tại........................................................................................................... 52
5.3. Kiến nghị ...................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat đƣợc sử dụng trong đề tài................. 19
Bảng 4.1. kết quả kiểm tra độ tin cậy của bản đồ theo phƣơng pháp NDVI ...... 34
Bảng 4.2. kết quả kiểm tra độ tin cậy của bản đồ theo thuật toán ISO ............... 34
Bảng 4.3. Diện tích rừng giai đoạn 2005 – 2016 ( Ha ) ...................................... 35
Bảng 4.4. Đánh giá độ chính xác xây dựng bản đồ biến động rừng năm 2016 .. 42
Bảng 4.5. Bảng đánh giá độ chính xác xây dựng bản đồ biến động rừng năm
2013 ..................................................................................................................... 42
Bảng 4.6. Bảng đánh giá độ chính xác xây dựng bản đồ biến động rừng năm
2010 ..................................................................................................................... 43
Bảng 4.7. Bảng đánh giá độ chính xác xây dựng bản đồ biến động rừng năm

2008 ..................................................................................................................... 43
Bảng 4.8. Bảng đánh giá độ chính xác xây dựng bản đồ biến động rừng năm
2005 ..................................................................................................................... 44
Bảng 4.9.Biến động diện tích rừng ngập mặn qua các thời gian ........................ 45


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ các bƣớc xây dựng bản đồ hiện trạng và thay đổi diện tích rừng...... 20
Hình 3.1. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................... 25
Hình 4.1. Một số hình ảnh các đối tƣợng đƣợc phân loại ................................... 31
Hình 4.2. Bản đồ hiện trạng rừng tại xã Yên Bài năm 2013 theo chỉ số NDVI 32
Hình 4.3. Bản đồ hiện trạng rững tại xã Yên Bài 2013 theo thuật tốn ISO ...... 33
Hình 4.4. Bản đồ hiện trạng rừng xã Yên Bài năm 2005 .................................... 36
Hình 4.5. Bản đồ hiện trạng rừng tại xã Yên Bài năm 2008............................... 37
Hình 4.6. Bản đồ hiện trạng rừng tại xã Yên Bài năm 2010............................... 38
Hình 4.7. Bản đồ hiện trạng rừng tại xã Yên Bài năm 2013............................... 39
Hình 4.8.Bản đồ hiện trạng rừng tại xã Yên Bài năm 2016 ................................ 40
Hình 4.9.Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài giai đoạn 2005- 2008 .....46
Hình 4.10.Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài giai đoạn 2008- 2010 ...47
Hình 4.11. Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài giai đoạn 2010- 2013 ...48
Hình 4.12 .Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài giai đoạn 20132016 ..................................................................................................................... 49
Hình 4.13. Bản đồ biến động diện tích rừng tại xã Yên Bài giai đoạn 20052016 ..................................................................................................................... 50


ĐẶT VẤN ĐỀ
Biến đổi khí hậu đang đe dọa nghiêm trọng đến sự sống còn của nhân loại.
Chúng ta đang phải đối mặt với những tác động của biến đổi khí hậu nhƣ: Dịch
bệnh, đói nghèo, mất nơi ở, thiếu đất canh tác, sự suy giảm đa dạng sinh học, ...
Đó chính là hậu quả của phát triển kinh tế, sức ép về dân số, khai thác cạn kiệt
các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặ c biệt là tài nguyên rừng .

Thích ứng với sự biến đổi khí hậu là sự điều chỉnh của tự nhiên hoặc con
ngƣời trƣớc sự biến đổi thực tế hoặc dự kiến của khí hậu nhằm giảm tác động
xấu của biến đổi khí hậu. Giảm thiểu là các hoạt động của con ngƣời trong việc
giảm các nguồn khí nhà kính hoặc các hoạt động nhằm nhân rộng các bể chứa
khí nhà kính. Cụ thể với ngành Lâm nghiệp là làm sao hạn chế tối đa những tác
động tiêu cự vào rừng, nhanh chóng phát triển tài nguyên rừng nhằm hạn chế
mất rừng và suy thóa rừng, từ đó có thể góp phần giảm lƣợng phát thải khí nhà
kính.
Xuất phát từ việc thích ứng với biến đổi khí hậu đã đặt ra nhiều nhiệm vụ
to lớn cho cơng tác điều tra, nghiên cứu sử dụng có hiệu quả các nguồn tài
nguyên và bảo vệ môi trƣờng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam.
Một trong những phƣơng tiện hiện đại trợ giúp việc quản lý tổng hợp tài nguyên
và môi trƣờng hiện nay là sử dụng thông tin vệ tinh (viễn thám) và Hệ thống
thông tin địa lý (GIS).
Giám sát sự biến động của rừng là một phần quan trọng có ý nghĩa quyết
định của công tác quản lý và sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả. Nội dung
của nhiệm vụ giám sát tài nguyên rừng là nắm vững hiện trạng, cập nhật thông
tin biến động và phần nào là xác định các nhân tố gây biến động, xu thế biến
động. Trên cơ sở đó, ngƣời quản lý đƣa ra các giải pháp nhằm sử dụng hợp lý tài
nguyên, giảm thiểu các tác động tiêu cực và bảo vệ tài nguyên rừng.
Mặc dù hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động
rừng, nhƣng hầu hết các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản
đồ rừng bằng phƣơng pháp truyền thống. Đây là một công việc phức tạp, mất
nhiều công sức và thời gian. Hơn nữa, khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tƣ
1


liệu bản đồ khơng phải bao giờ cũng có thể khai thác những thơng tin hiện thời
nhất vì tình hình đất rừng luôn biến động. Phƣơng pháp viễn thám kết hợp
GIS đang dần khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm này.

Ngày nay việc sử dụng thông tin vệ tinh viễn thám trong nghiên cứu, giám
sát Trái đất đã trở thành một nhu cầu thiết yếu của nhiều quốc gia, trong đó có
Việt Nam. Cơng nghệ đang ngày càng phát triển, cơng nghệ khai thác thông tin
vệ tinh đang thực sự phục vụ con ngƣời, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh
vực khoa học-công nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất và kiểm sốt tài ngun mơi trƣờng.
Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: “Ứng dụng cơng nghệ GIS trong đánh
giá biến động lớp phủ thực vật tại xã tại xã Yên Bài - huyện Ba Vì – TP- Hà
Nội” đƣợc thực hiện nhằm góp phần bổ sung thêm những hiểu biết về ứng dụng
công nghệ GIS trong việc thành lập bản đồ hiện trạng và đánh giá diễn biến tài
nguyên rừng.

2


PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái niệm về GIS và viễn thám
1.1.1. Khái niệm về GIS
Hệ thống thông tin địa lý ( Geographic information systerm- gọi tắt là
GIS ) đƣợc hình thành vào những năm 1960 và đƣợc phát triển rộng rãi trong
những năm gần đây.
Khái niệm hệ thống thơng tin địa lý đƣợc hình thành chính từ ba khái
niệm: hệ thống, thông tin, địa lý.
 G = Geographic = Địa lý : Dữ liệu dùng trong GIS là dữ liệu địa lý,
GIS có thể trình chiếu dữ liệu dƣới dạng bản đồ.
 I= Information = Thông tin: GIS lƣu trữ và xử lý hai loại thông tin; đặc
trƣng khơng gian và thuộc tính.
 S = Systerm = Hệ thống: GIS là một hệ thống đƣợc sử dụng để thực
hiện chức năng khác nhau của thông tin đia lý.
Có thể đơn giản hóa : GIS là một hệ thống dùng để trình bày, lƣu trữ ,

quản lý, và phân tích về các đối tƣợng trên bề mặt trái đất.
Theo Nguyễn Kim Lợi nnk,.( 2009 ) Định Nghĩa :Hệ thống thông tin địa
lý đƣợc định nghĩa là một hệ thống thơng tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các
thao thác phân tích, cơ sở dữ liệu liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm hỗ
trợ việc thu nhận, lƣu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thơng tin
khơng gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thơng tin cho
các mục đích của con ngƣời đặt ra.
Chức năng của GIS
GIS gồm có 5 chức năng chủ yếu:
 Thu thập dữ liệu: Là cơng việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá
trình xây dựng một ứng dụng GIS, dữ liệu đƣợc thu thập từ nguồn khác nhau
nhƣ dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ bản đồ, dữ liệu thống kê…

3


 Thao tác dữ liệu: Vì nguồn dữ liệu đƣợc thu thập từ nhiều nguồn có
định dạng khác nhau và có những trƣờng hợp các dạng dữ liệu địi hỏi đƣợc
chuyển dạng và thao tác theo một số cách để tƣơng thích với hệ thống. Ví dụ:
Các thơng tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau ( lớp
dân cƣ trên bản địa chính đƣợc thể hiện chi tiết hơn trong bản đồ địa hình ).
Trƣớc khi thơng tin này đƣợc tích hợp với nhau thì chúng phải đƣợc chuyển về
cùng một tỷ lệ ( cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính xác ). Đây chỉ có thể là
sự di chuyển tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích.
 Quản lý dữ liệu: Là một chức năng quan trọng của tất cả hệ thống thông
tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác
nhau của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lƣợng lớn dữ liệu với một
trật tự rõ ràng. Một trong những yếu tố quan trọng của GIS là khả năng kết hợp
hệ thống giữa tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Các dữ liệu thông tin
mơ tả cho một đối tƣợng bất kỳ có thể liên kết với nhau một cách hệ thống với

vị trí khơng gian của chúng. Sự liên kết đó là một ƣu thế nổi bật của việc vận
hành GIS.
 Hỏi đáp và phân tích cơ sở dữ liệu: Khi xây dựng đƣợc một hệ thống cơ
sở dữ liệu của GIS thì ngƣời ta có thể hỏi các câu hỏi đơn giản nhƣ:
- Thông tin về thửa đất, ai là chủ sở hữu mảnh đất? thửa đất rộng bao
nhiêu m2. .
- Tìm đƣờng đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B.
- Thống kê số lƣợng cây trồng trên một tuyến phố.
- Hãy xác định đƣợc mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô
thị GIS giúp cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm. Truy vấn đơn giản ― chỉ nhấn
và nhấn‖ và công cụ dữ liệu phân tích khơng gian mạnh mẽ để cung cấp thơng
tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ cho các nhà quản lý ra
quyết định và quy hoạch.
 Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dƣới dạng bản
đồ hoặc biểu đồ. Ngoài ra cịn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra bảng excell, tạo
bản báo cáo thống kê, hay tạo mơ hình 3D, và dữ liệu khác.
4


Đƣợc biết đến đầu tiên sử dụng thuật ngữ Geographic Information
Systerm hay cịn đƣợc gọi là hệ thống thơng tin địa lý ( GIS ) bởi Roger
Tomlison năm 1968 trong bài báo của ông ― Geographic Information Systerm
for regional planning‖ Tomlison ngoài ra đƣợc biết đến nhƣ là cha đẻ của GIS.
Trƣớc đây, một trong những ứng dụng đầu tiên của phân tích khơng gian
trong dịch tế học ( epidemiology ) năm 1832.Nhà địa lý ngƣời pháp charles
picquet đã đƣợc đại diện cho 48 quận của thành phố Paris chụp ảnh nhanh theo
số ngƣời chết bởi dịch bệnh tả của 1000 cƣ dân. Năm 1854 John Snow đã xác
địch đƣợc nguồn dịch tả bùng phát tại Lon Don bởi những điểm đáng chú ý trên
một bản đồ vẽ, nơi mà nạn nhân của dịch tả đã sống và có liên quan với nhau,
ơng ta đã tìm ra nguồn nƣớc gần khu vực mà các nạn nhân sống. Đây đã là một

trong những thành công sớm nhất của việc sử dụng phƣơng pháp học địa lý
trong dịch tế học. Trong khi những nhân tố cơ bản của phép họa đồ và những đề
tài cịn đƣợc giữ ở trƣớc đó trong thuật vẽ bản đồ, bản đồ của Jhon Snow đã là
duy nhất, sử dụng phƣơng pháp thuật vẽ bản đồ không chỉ duy nhất là vẽ, ngồi
ra cịn phân tích các nhóm các hiện tƣợng phụ thuộc địa lý.
Đầu thế kỷ 20 đã phát triển ngành in ấn, cái mà cho phép bản đồ đƣợc
chia thành các lớp, ví dụ một lớp thực vật ngồi ra cịn có các lớp khác nhƣ
nƣớc. Đặc biệt trong thời kì này đã sử dụng máy in để vẽ đƣờng đồng mức, đây
là một lĩnh vực địi hỏi nhiều nguồn nhân lực, bên cạnh đó trong việc tách bản
đồ cịn có thể bị sai hoặc thiếu chính xác do nhầm lẫn của ngƣời vẽ biểu đồ. Sau
đó cơng việc này đã đƣợc vẽ trên tấm kính mỏng ,nhƣng sau đó đã đƣợc sản
xuất ra bằng các tấm film nhựa. Khi tất cả các lớp bản đồ đã đƣợc hoàn thành,
chúng đƣợc kết hợp với nhau trong việc sử dụng một ảnh bởi một Camera lớn
ngay khi máy in đến. Ngoài ra cá lớp ý tƣởng cũng đã đƣợc sử dụng để tạo các
bảng in riêng cho từng màu.
Sự phát triển của phần mềm máy tính đƣợc thúc đẩy bởi việc nghiên cứu
vũ khí hạt nhân dẫn đến những mục đích chung của máy tính nhƣ là bản đồ, ứng
dụng vào đầu những năm 1960.

5


Năm 1960 chứng kiến sự pháp triển hoạt động đầu tiên của GIS trên thế
giới tại Otawa và Otario của Canada bởi bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn
Canada. Đƣợc phát triển bởi tiến sĩ Roger Tomlinson nó đac đƣợc gọi là hệ
thống thông tin địa lý Canada ( geographic information systerm Canada- đƣợc
viết tắt là CGIS ) và thƣờng đƣợc sử dụng để lƣu trữ, phân tích, thu thập và thao
tác một cách có hiệu quả cho việc kiểm kê đất ở Canada. Một trong những cố
gắng tới việc xác định sản lƣợng đất cho nông thôn Canada bởi thông tin bản đồ
về đất :Nông nghiệp, khu giải trí, động vật hoang dã, lâm nghiệp và sử dụng đất

với tỉ lệ 1:50.000. CGIS đƣợc cải tiến hơn với lập bản đồ máy tính, ứng dụng
của nó nhƣ là tính trữ lƣợng, trắc địa, số hóa một cách chi tiết, ngồi ra nó cịn
cung cấp hệ tọa độ quốc gia, thời gian của các châu lục. Tomlison đã đƣợc biết
đến nhƣ là cha đẻ của GIS đặc biệt ông đã sử dụng bản đồ lớp phủ của mình
trong việc phát triển phân tích khơng gian bảo gồm cả dữ liệu địa lý. Cho đến
năm 1990 CGIS đã xây dựng nguồn cơ sở dữ liệu số mặt đất lớn tại Canada, nó
đã đƣợc phát triển nhƣ là một hệ thống dựa trên máy tính lớn đƣợc cung cấp bởi
sở tài ngun. Sức mạnh của nó là cung cấp tồn bộ dữ liệu phức tạp, vì vậy
CGIS chƣa bao giờ có sẵn trên thị trƣờng.
Năm 1964 Howard T Fisher thành lập phịng thí nghiệm khơng gian và đồ
họa máy tính tại trƣờng đại học harvard graduate school of design nơi mà phát
triển một số lý thuyết khá quan trọng trong xử lý dữ liệu phân tích khơng gian và
đến những năm 1970 đã phân phối mã và hệ thống mã phần mềm , nhƣ
SYMAP, GRID và ODYSSEY là những nguồn cho sự phát triển thƣơng mại,
tiếp theo là các trƣờng Đại Học, các trung tâm nghiên cứu và các tập đoàn trên
thế giới.
Cuối năm 1970 hai hệ thống miền công cộng GIS đã đƣợc phát triển đó là
Moss và Grass GIS. Đầu năm 1980, máy tính M&G đƣợc tích hợp với các hệ
thống tập đoàn Bentley trong việc hợp tác và phát triển máy tính hỗ trợ thiết kế
(CAD- viết tắt của từ computer aided design ), viện nghiên cứu hệ thống môi
trƣờng ( ESRI) CARIS ( computer aided resource information systerm ) hợp tác
với MapInfor và Erdas ( Earth Resource Data Analysis Systerm ) nổi lên các
6


nhƣ các nhà cung cấp thƣơng mại của GIS, thành công trong việc kết hợp nhiều
đặc điểm của GIS, kết hợp cách tiếp cận thế hệ đầu tiên để tách thơng tin khơng
gian và thuộc tính với cách tiếp cận thế hệ thứ hai để tổ chức dữ liệu thuộc tính
vào các cấu trúc cơ sở dữ liệu.
Năm 1986 hệ thống phân tích và trình chiếu bản đồ ( MIDAS Mapping

Display and Analysis System) , sản phẩm máy tính GIS để bàn đầu tiên đã đƣợc
sử dụng bởi hệ điều hành DOS.
Năm 1990 sau khi nó đƣợc chuyển sang hệ điều hành microsoft window
nó đã đƣợc đổi tên thành MapInfor, đây là thời kì mà quá trình chuyển đổi GIS
từ phịng nghiên cứu sang mơi trƣờng kinh doanh.
Cuối thế kỷ 20 sự phát triển nhanh của các hệ thống khác nhau đã đƣợc
củng cố và chuẩn hóa ngƣời sử dụng đã bắt đầu tìm hiểu và khám phá GIS qua
máy tính yêu cầu định dạng dữ liệu và chuyển tải, gần đây một số lƣợng lớn các
nguồn GIS mở miễn phí và chạy một loạt các hệ điều hành và có thể điều chỉnh
để thực hiện các tác vụ cụ thể.
Sự gia tăng dữ liệu địa không gian và ứng dụng bản đồ đã đƣợc cung cấp
qua mạng lƣới yoàn cầu.
Những cột mốc trong lịch sử phát triển công nghệ GIS
- Năm 1963 phịng đồ họa máy tính của trƣờng đại học tổng hợp Harvard.
- Năm 1963 thành lập hiệp hội hệ thống thông tin đô thị và khu vực ( URISA ).
- Năm 1964 symap ra đời ( hệ thống phần mềm vẽ bản đồ cơ sở do
trƣờng Đại Học tổng hợp Harvard xây dựng).
- Giữa những năm 1960 tổng cục điều tra dân số mỹ xây dựng quy trình
vẽ bản đồ địa chính theo địa chỉ ( D. Cooke,M.White xây dựng lý thuyết quan hệ
không gian cho các dữ liệu địa lý).
- Năm 1967 GIS Canada ra đời ( R.Tomlison là tác giả của thuật ngữ GIS).
- 1967 thành lập cơ quan đo vẽ bản đồ thực nghiệm ở Anh (Bolye,
Rhind).
- 1969 thành lập integraph, ESRI ( Dangermond và Morehouse).
7


- 1973 các hội nghị về hệ thống thông tin đô thị URPIS đƣợc tổ chức tại Australia
dẫn đến sự thành lập tổ chức các hệ thống thông tin đô thị Australia năm 1975.
- Năm 1973 ODYSSEY ( tiền thân của phần mềm GIS do đại học tổng

hợp Harvard xây dựng ).
- Năm 1974 các hội nghị về Autocarto đƣợc tổ chức.
- Năm 1978 hệ thống hiển thị thông tin nội địa Nhà Trắng ( Mỹ ) ra đời.
- 1980 phần mềm ArcINFOR ra đời.
- Năm 1987 phần mềm MapInfor ra đời.
- Năm 1987 tạp chí GIS ra đời.
1.1.2 khái niệm về viễn thám
Viễn thám ( remote sensing- tiếng anh ) đƣợc hiểu là một khoa học nghệ
thuật thu nhận thông tin về một đối tƣợng, một khu vực hoặc một hiện tƣợng
thơng qua việc phân tích tƣ liệu thu nhận đƣợng bằng các phƣơng tiện. Những
phƣơng tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng, khu vực hoặc hiện
tƣợng đƣợc nghiên cứu.
Có thể hiểu một cách đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối
tƣợng hoặc một hiện tƣợng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng hoặc
hiện tƣợng đó.
 Lịch sử phát triển khoa học viễn thám
Remote sensing hay là viễn thám công nghệ này giúp cho việc nghiên
cứu bề mặt trái đất đạt kết quả cao, nhất là việc nghiên cứu bề mặt địa hình.
Các Trong khoảng 3 thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ đã cho ra đời
các ảnh số thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất viễn thám đã thực sự
phát triển mạnh mẽ. Nhƣng thực ra viễn thám đã có lịch sử lâu đời. Ảnh chụp
(film) đƣợc sử dụng cho nghiên cứu mặt đất đã xuất hiện từ thế kỷ 19. Năm
1839, Louis Daguere (1789-1881) đƣa ra báo cáo về thí nghiệm hố ảnh của
mình khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Ảnh chụp về bề mặt trái đất từ khinh khí
cầu bắt đầu sử dụng từ năm 1858. Bức ảnh chụp đầu tiên về Trái đất từ khinh
khí cầu chụp vùng Bostom vào năm 1860 bởi James Wallace Black, 1860.
8


Giai đoạn phát triển ngành chụp ảnh photo từ xa đánh dấu bằng sự ra đời

của ngành hàng không. Chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho việc chồng phủ
ảnh, chỉnh lý ảnh và chiết suất thông tin từ ảnh nổi. Ảnh chụp từ máy bay đầu
tiên mà lịch sử ghi nhận đƣợc thực hiện vào năm 1910 bởi Wilbur Wright bằng
việc chụp ảnh di động trên vùng gần Centoceli tại Italia.
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu
cho việc chụp ảnh từ máy bay phục vụ các mục đích quân sự. Những năm sau
đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh đƣợc phát triển mạnh mẽ.
Đồng thời, kỹ thuật giải đốn khơng ảnh và đo đạc từ ảnh cũng đã phát triển
mạnh tạo nên sự hình thành một ngành khoa học mới tên là đo đạc ảnh.
Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945) không ảnh đã đƣợc sử
dụng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này ảnh RADAR đã đƣợc sử
dụng đồng thời với việc phát hiện phổ hồng ngoại. Các ảnh chụp trên kênh phổ
hồng ngoại cho phép chiết lọc thông tin đƣợc nhiều hơn. Ảnh mầu chụp bằng
máy ảnh đã đƣợc sử dụng trong thế chiến thứ hai.
Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc
nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phƣơng tiện kỹ thuật hiện đại. Các
trung tâm nghiên cứu trái đất bằng công nghệ viễn thám đã ra đời, nhƣ cơ quan
vũ trụ châu Âu ESA (European Space Agency), chƣơng trình vũ trụ của Mỹ
NASA (National Aeronautics and Space Administration). Ngồi ra có thể kể đến
các chƣơng trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nƣớc nhƣ Canada,
Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc.
Bức ảnh đầu tiên từ vũ trụ chụp về trái đất đƣợc cung cấp bởi Explorrer-6
vào năm 1959. Tiếp theo là chƣơng trình vũ trụ Mercury (1960) cho ra các sản
phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo chất lƣợng cao, ảnh mầu kích thƣớc 70 mm từ một máy
tự động. Vệ tinh khí tƣợng đầu tiên (TIOS-1) đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất
vào tháng tƣ năm 1960 mở đầu cho việc quan sát dự báo khí tƣợng trái đất. Ảnh
chụp từ vệ tinh khí tƣợng NOAA (National Oceanic & Atmospheric
Administration) đã đƣợc sử dụng từ sau năm 1972 đánh dấu cho việc nghiên
cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật hàng ngày.
9

Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ phục
vụ cho việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ. Các ảnh chụp nổi stereo theo phƣơng đứng
và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu
Trái đất bằng các bức ảnh của nó . Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp
nổi và đa phổ kích thƣớc 70mm. Ngành hàng khơng vũ trụ của Liên Xơ cũ và hiện nay
là Nga góp phần tích cực vào việc nghiên cứu trái đất từ vũ trụ. Các nghiên cứu đã
đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soynz, các tàu Meteor, Cosmos
hoặc trên các trạm ―Chào mừng‖ (Salyut). Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên
các thiết bị quét đa phổ phân dải cao nhƣ MSU_E. Ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos trên
5 kênh phổ khác nhau với kích thƣớc ảnh 18*18cm. Ngoài ra các ảnh chụp từ thiết bị
chụp KATE-140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut cho ra sau kênh ảnh thuộc dải
phổ 0.40 đến 0.89mm với độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20*20m .
Tiếp theo với vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS-1(Earth Reosourcer
Technology Satellite) đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972. Sau vệ tinh
này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2, Landsat 3,
Landsat 4 và Landsat 5. Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm MSS (máy quét
đa phổ) với bốn kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với
ba kênh phổ khác nhau. Ngồi Landsat 2, Landsat3 cịn có các vệ tinh khác nhƣ
SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982 là các ảnh chuyên đề đƣợc thực hiện
trên các các vệ tinh Landsat TM 4 và Landsat TM 5 với 7 kênh phổ khác nhau từ
dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này cho phép nghiên cứu trái đất từ
nhiều dải phổ khác nhau. Đồng thời với việc phát triển của các ảnh vệ tinh Landsat,
các ảnh vệ tinh của Pháp là vệ tinh SPOT (1986) đã đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc
hai kiểu ảnh đơn kênh với độ phân giải không gian 10*10m và ảnh đa kênh SPOTXS với ba kênh (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng
ngoại) với độ phân giải khơng gian 20*20m. Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho
ra các cặp ảnh nổi Stereo cung cấp một khả năng tạo ảnh nổi ba chiều. Điềảnh vệ
tinh của Nhật nhƣ MOS-1 phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation
Satellite) và các ảnh chụp từ các vệ tinh của Ấn Độ I-1A tạo ra các ảnh vệ tinh nhƣ

LISS thuộc nhiều hệ khác nhau.
10


Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc đẩy
mạnh do áp dụng kỹ nghệ mới với việc sử dụng các ảnh RADAR. Viễn thám
RAĐAR 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 khả năng xuyên qua mây, lớp đất mỏng và là nguồn sóng nhân tạo nên
có thể hoạt động cả ngày và đêm, không chịu ảnh hƣởng của năng lƣợng mặt trời.
Gần đây nhất là sự ra đời của ảnh vệ tinh IKONOS của Mỹ. Các ảnh
IKONOS có độ phân giải đặc biệt cao so với các loại ảnh trƣớc đây. Hiện tại các ảnh
IKONOS đã đạt tới độ phân giải 1m, trong thời gian sắp tới sẽ có các ảnh IKONOS
độ phân giải 0,5m. Ảnh IKONOS có thể đƣợc sử dụng để cập nhật và hiệu chỉnh các
bản đồ tỷ lệ trung bình hay làm bản đồ ảnh về hiện trạng sử dụng đất rất tốt.
 Sự phát triển của viễn thám đƣợc tóm qua các thời kỳ và các sự kiện
sau. (Nguyễn Xuân Đài, 2002)
Thời gian (năm )
1800
1839
1847
1850- 1860
1873
1909
1910-1920
1920- 1930
1930-1940
1940
1950
1950- 1960

12/4/1961
1960-1970
1972
1970-1980
1980-1990
1986
1990 đến nay

Sự kiện
Phát hiện ra tia hồng ngoại
Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng
Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và dải phổ nhìn thấy
Chụp ảnh từ khinh khí cầu
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ
Chụp ảnh từ máy bay
Giải đoán từ không trung
Phát triển ngành chụp ảnh và đo ảnh hàng khơng
Phát triển kỹ thuật rada( đức, mỹ, anh)
Phân tích và ảnh chụp từ máy bay
Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy
Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích qn sự
Liên xơ phóng thành cơng đầu tiên tàu vũ trụ có ngƣời lái và
chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ ảnh viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1
Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
Pháp phóng vệ tinh Spot vào quỹ đạo
Phát triển bộ cảm đa phổ, tăng giải phổ và kênh phổ, tăng bộ
phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới

11


1.1.2. Lược sử phát triển ở Việt Nam
Trong suốt thời gian dài trƣớc năm 1945, Việt Nam khơng có khả năng
thực hiện việc điều tra rừng. Thời kỳ này chỉ có số liệu về tài ngun rừng đƣợc
cơng bố trong cơng trình "Lâm nghiệp Đơng Dƣơng" của P. Maurand và số liệu
đó thƣờng đƣợc xem là tài liệu gốc để so sánh diễn biến rừng ở Việt Nam từ
năm 1945 trở về sau. Năm 1958, với sự hợp tác của CHDC Đức đã sử dụng ảnh
máy bay đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đơng Bắc .
Đó là một bƣớc tiến bộ kỹ thuật rất cơ bản, tạo điều kiện xây dựng các công cụ
cần thiết để nâng cao chất lƣợng công tác điều tra rừng ở nƣớc ta. Từ cuối năm
1958, bình quân mỗi năm đã điều tra đƣợc khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ
thám đƣợc tình hình rừng và đất đồi núi, lập đƣợc thống kê tài nguyên rừng
đơn giản và vẽ đƣợc phân bố tài nguyên rừng ở miền Bắc. Đến cuối năm 1960,
tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã điều tra đƣợc vào khoảng 1,5 triệu ha. Ở miền
Nam ảnh máy bay đƣợc sử dụng từ năm 1959, đã xác định tổng diện tích rừng
miền Nam là 8 triệu ha.
Kỹ thuật viễn thám đã đƣợc đƣa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1976
(Viện Điều tra Quy hoạch Rừng). Mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của
kỹ thuật viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khn khổ của
chƣơng trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô Việt tháng 7 - 1980.
Kết quả nghiên cứu các cơng trình khoa học này đƣợc trình bày trong hội
nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học
của chuyến bay vũ trụ Xơ - Việt năm 1980 trong đó một phần quan trọng là kết
quả sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ
chuyên đề nhƣ: Địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nƣớc, thuỷ văn, rừng vv...
Từ năm 1981 đến năm 1983, lần đầu tiên ngành Lâm Nghiệp tiến hành
điều tra, đánh giá tài nguyên rừng trên phạm vi toàn quốc. Trong đó đã kết hợp

giữa điều tra mặt đất và giải đoán ảnh vệ tinh do FAO hỗ trợ. Do vào đầu những
năm 1980, ảnh vệ tinh và ảnh hàng khơng cịn rất hạn chế, chỉ đáp ứng u cầu
điều tra rừng ở một số vùng nhất định mà chƣa có đủ cho tồn quốc.
12


Từ năm 1991 – 1995 đã tiến hành theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn
quốc và xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng trên cơ sở kế thừa những
bản đồ hiện trạng rừng hiện có thời kỳ trƣớc năm 1990, sau đó dùng ảnh vệ tinh
Landsat MSS và Landsat TM có độ phân giải 30x30m để cập nhật những khu
vực thay đổi sử dụng đất, những nơi mất rừng hoặc những nơi có rừng trồng mới
hay mới tái sinh phục hồi . Ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM tỷ lệ
1:250.000 đƣợc giải đoán khoanh vẽ trực tiếp trên ảnh bằng mắt thƣờng. Kết quả
giải đoán đƣợc chuyển lên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và đƣợc kiểm tra tại
hiện trƣờng. Thành quả đã thành lập đƣợc: Bản đồ sinh thái thảm thực vật rừng
các vùng tỷ lệ 1:250.000; bản đồ dạng đất đai các tỉnh tỷ lệ 1:100.000 và các
vùng tỷ lệ 1:250.000.
Từ năm 1996 – 2000, bản đồ hiện trạng rừng đƣợc xây dựng bằng
phƣơng pháp viễn thám. Ảnh vệ tinh đã sử dụng là SPOT3, có độ phân giải 15m
x 15m, phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000. So với ảnh Landsat
MSS và Landsat TM, ảnh SPOT3 có độ phân giải cao hơn, các đối tƣợng trên
ảnh cũng đƣợc thể hiện chi tiết hơn. Ảnh SPOT3 vẫn đƣợc giải đoán bằng mắt
thƣờng nên kết quả giải đoán vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của
chuyên gia giải đoán và chất lƣợng ảnh. Kết quả về mặt thành lập bản đồ: Đã
xây dựng đƣợc bản đồ phân vùng sinh thái thảm thực vật cấp vùng và toàn quốc;
bản đồ phân loại đất cấp tỉnh, vùng và toàn quốc; bản đồ hiện trạng rừng cấp
tỉnh, vùng và toàn quốc và bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1:100.000; 1:250.000;
1:1000.000 [13].
Từ năm 2000 – 2005, phƣơng pháp xây dựng bản đồ trong lâm nghiệp đã
đƣợc phát triển lên một bƣớc. Bản đồ hiện trạng rừng đƣợc xây dựng từ ảnh số

vệ tinh Landsat ETM+. Độ phân giải ảnh là 30m x 30m. Việc giải đốn ảnh
đƣợc thực hiện trong phịng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã đƣợc kiểm tra
ngồi hiện trƣờng. Ƣu điểm của phƣơng pháp giải đoán ảnh số là tiết kiệm đƣợc
thời gian và có thể giải đốn thử nhiều lần trƣớc khi lấy kết quả chính thức .
Nhƣ vậy, tuy khoa học điều tra rừng ra đời muộn hơn so với nhiều môn khoa
học khác nhƣng đã đạt đƣợc những thành quả nhất định. Song song với điều tra
13


mặt đất, đã nghiên cứu thử nghiệm và từng bƣớc ứng dụng có hiệu quả phƣơng
pháp viễn thám trong xây dựng các bản đồ tài nguyên rừng. Tuy nhiên, hệ thống
các bản đồ tài nguyên rừng Việt Nam hiện nay, do đƣợc xây dựng tại các thời
điểm khác nhau và đã sử dụng nhiều nguồn thông tin tƣ 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 khơng đồng bộ, gây khó khăn cho ngƣời sử dụng, đặc biệt trong việc theo
dõi biến động về diện tích của rừng qua các thời kỳ.
Cơng trình quản lý kết quả trồng rừng PAM 1989 - 1996, gồm 3 dự án:
PAM 2780 trên 5 tỉnh, 700 hợp tác xã từ nghệ an đến Huế, PAM 3352 trên 5
tỉnh Băc Thái, Hà Tây, Hồ Bình, Vĩnh Phú, Hà Nội. PAM 4304 trên 13 tỉnh
duyên hải từ Quảng Ninh đến Bình Thuận. . Cơ quuan yêu cầu: PAM, Ban
quản lý trồng rừng, Dự án VIE - 91 - 022, và các Ban quản lý PAM của 18 tỉnh
thành phố vơi diện tích vùng xử lý khoảng 10 triệu ha, diện tích trồng
rừng gần 200.000 ha. Tỷ lệ bản đồ gồm 1:10000 cho các lô rừng trồng với hơn
300.000 lô, tỷ lệ 1:25000 cho các xã có trồng rừng, 1:100000 cho tỉnh.
Dự án VIE – 76 – 014 lần đầu tiên đã xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và
các trạng thái rừng trên cơ sở sử dụng ảnh viễn thám Landsat. Đây là bƣớc ngoặt
đánh dấu sự phát triển của việc ứng dụng RS và GIS vào Lâm Nghiệp nói chung
và điều tra quy hoạch rừng nói riêng.
Theo kết quả báo cáo dự án điều tra thông tin về hiện trạng rừng tre nứa

tại một số tỉnh, phƣơng pháp giải đoán ảnh bằng mắt, khoanh vẽ trực tiếp trên
màn hình máy tính đối với ảnh Spot 5 do cấu trúc không gian của ảnh rất rõ ràng
đƣợc thực hiện. Kết quả cho thấy đã xác định đƣợc 3 loại rừng tre nứa hỗn giao,
rừng tre nứa thuần loài và rừng tre nứa trồng. Tuy nhiên với loại rừng hỗn giao,
việc xác định loài dựa trên ảnh là chƣa khả thi.
Đối với ngành điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng, các chƣơng
trình ứng dụng GIS và viễn thám gần đây có nhƣ sau: Chƣơng trình điều tra
ngun liệu giấy (1972 – 1985), chƣơng trình hợp tác Việt Nam – Thụy Điển,
Dự án ứng dụng viễn thám để theo dõi biến động các khu bảo tồn thiên nhiên
14


(1991
– 1995) – WWF, chƣơng trình ứng dụng GIS trong theo dõi đánh giá diễn
biến tài nguyên rừng (1991 – 1995), (1996 – 2000), (2001 – 2005), (2006 –
2010)

FIPI, Dự án theo dõi độ che phủ hạ lƣu sông Mê Kông (1993 – 1995) - Ủy

ban Mê Kông, đem lại nhiều kết quả khả quan.
Các chƣơng trình nhỏ của các tổ chức trong công tác điều tra đánh giá
hiện trạng sử dụng rừng và thành lập bản đồ hiện trạng phân bố của một số loài
động vật nhƣ ở Vƣờn Quốc Gia Xuân Sơn (2009), Khu BTTN Bắc Mê - Hà
Giang, Vƣờn Quốc Gia Ba Bể, Khu BTTN Kim Hỷ - Băc Kạn, Khu bảo tồn loài
sinh cảnh Vƣợn Cao vít - Cao Bằng, Khu bảo tồn đất ngập nƣớc Vân Long, Khu
BTTN Xn Liên - Thanh Hố...
Ngồi ra, những nghiên cứu của các nhà khoa học trong nƣớc trong việc
nghiên cứu ứng dụng GIS trong Lâm nghiệp thời gian gần đây nhƣ: Lại Huy
phƣơng năm 1995 ―Ứng dụng kỹ thuật tin học – GIS trong điều tra quy hoạch
và quản lý rừng Việt Nam‖, Nguyễn Mạnh Cƣờng năm 1995 với nghiên cứu

―Xây dựng bản đồ rừng trên cơ sở ứng dụng thơng tin viễn thám‖, Chu Thị Bình
2001 ―Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin cơ bản trên tƣ liệu
viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trƣng về rừng Việt
Nam‖... Nguyễn Ngọc Thanh và nnk, Hà Nội – 1999, đã thử nghiệm sử dụng
ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sử dụng đất, bản đồ phân bố
rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1: 500 000 vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ và
một số bản đồ dẫn xuất khác.
Nguyễn Trƣờng Sơn (2009), tác giả kết hợp GIS và viễn thám trong việc
giám sát hiện trạng rừng tại huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang. Tác giả sử dụng
ảnh viễn thám Lansat 7 năm 1999 và ảnh Spot 5 năm 2003, tác giả sử dụng
phƣơng pháp phân loại có kiểm định theo thuật tốn ML (Maximum likelihood)
kết hợp với kết quả giải đoán theo phƣơng pháp phân loại ảnh theo chỉ số thực
vật NDVI, kết quả phân loại qua 2 giai đoạn sử dụng ARCGIS để đánh giá biến
động diện tích. Kết quả cho thấy diện tích rừng tự nhiên giảm 5.36% , diện tích
15


rừng trồng tăng 5.36%.
Hoàng Phƣợng Vĩ (2010), tác giả sử dụng công nghệ 3S trong đánh giá
diễn biến tài nguyên rừng tại tỉnh Cao Bằng. Trong q trình giải đốn ảnh tác
giả cũng sử dụng phần mềm ERDAS image với phƣơng pháp phân loại có kiểm
định và thuật tốn gần đúng nhất cho ảnh Spot 4. Tác giả đánh giá biến động
diện tích rừng dựa vào phần mềm Arcview 3.2a cho giai đoạn 2005 – 2009. Kết
quả cho thấy diện tích đất có rừng tăng 30.903,19 ha.
Từ đó đến nay nghiên cứu ứng dụng RS và GIS trở thành công việc
thƣờng nhật của ngành điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. Đặc biệt từ
năm đầu của thập niên 90 trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công
nghệ cùng sự giúp đỡ của tổ chức quốc tế, việc ứng dụng công nghệ GIS đã thu
đƣợc những tiến bộ ở trung tâm Khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia, Bộ
Tài Nguyên Và Môi Trƣờng, Bộ Nghiệp và phát triển nông thôn, công ty địa tin

học, Viện điều tra quy hoạch rừng,...hàng loạt các phần mềm đƣợc ứng dụng
nhƣ: Arcview, Mapinfo, Arcgis, Erdas image, Envi, Microstation, Autocad...

16


PHẦN 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, GIỚI HẠN VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung:
Ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá biến động lớp phủ thực vật
- Mục tiêu cụ thể:
 Đặc điểm và các hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu.
 Bản đồ sử dụng lớp phủ thực vật qua các thời kỳ.
 Đánh giá biến động lớp phủ thực vật.
 Phân tích nguyên nhân biến động lớp phủ thực vật tại khu vực nghiên cứu.
2.2. Giới hạn nghiên cứu
Vì thời gian và điều kiện ảnh viễn thám hiện có, khóa luận tốt nghiệp chỉ
tập chung nghiên cứu đƣợc duy nhất xã Yên Bài ,Huyện Ba Vì- TP. Hà Nội.
Đây là khu vực phát triển kinh tế mạnh trong những năm gần đây nên lớp
phủ thực vật có xu hƣớng bị giảm đi so với trƣớc đây. Khu vực này cũng là địa
phƣơng vừa thực hiện xong Dự án tổng điều tra kiểm kê rừng, nên có bản đồ
hiện trạng mới nhất thuận tiện trong việc phân tích các đối tƣợng một cách dễ
dàng hơn.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng và công tác quản lý rừng tại khu vực Huyện Ba
Vì -TP Hà Nội.
- Nghiên cứu xây dựng bản đồ hiện trạng của rừng qua các thời kỳ.
- Nghiên cứu biến động diện tích , nguyên nhân và các nhân tố ảnh

hƣởng đến việc quản lý rừng tại Ba Vì –TP Hà Nội.
- Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại Ba Vì – TP
Hà Nội.

17


2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp luận.
Để phát hiện biến động của thực vật ngƣời ta sử dụng các chỉ số thực vật
trong đó chỉ số NDVI ( normalized difference vegetation index ).
đƣợc dùng phổ biến nhất. Công thức của chúng đƣợc tính nhƣ sau:
NDVI = (IR-R)/(IR+R)
Chỉ số NDVI đƣợc tính theo giá trị của kênh cận hồng ngoại (IR) và kênh
đỏ (R ).
Chỉ số thực vật phản ánh độ che phủ thực vật nhƣ là sinh khối, chỉ số diện
tích lá và phần trăm thực phủ( Xie et al., 2008.).
Chỉ số thực vật đƣợc xác định dựa trên sự phản xạ khác nhau của thực vật
hiện giữa kênh phổ khả kiến và kênh phổ cận hồng ngoại, dùng để biểu thị mức
độ tập trung của thực vật trên mặt đất.
Giá trị của chỉ số NDVI là từ -1 đến +1, nếu giá trị NDVI càng cao thì
khu vực đó có độ che phủ thực vật tốt, nếu giá trị NDVI thấp thì khu vực đó có
ít sự che phủ của thực vật.
Nếu NDVI có giá trị âm cho thấy khu vực đó khơng có thực vật che phủ.
Trong đề tài đã sử dụng chỉ số NDVI nhằm so sánh các khu vực có thực
vật và khơng có thực vật ngồi ra chỉ số NDVI cho độ chính xác tƣơng đối về thực
vật.
2.5. Phƣơng pháp thu thập thông tin
 Kế thừa tài liệu
 Bản đồ kiểm kê rừng TP.Hà Nội năm 2016

Đề tài đã sử dụng bản đồ kiểm kê rừng kỹ thuật số năm 2016 của TP.Hà
Nội. đây là bản đồ thành quả của dự án kiểm kê rừng.
 Thu thập các thông tin , tài liệu, các cơng trình nghiên cứu khoa học,
các dự án tại khu vực nghiên cứu.
 Phƣơng pháp thu thập số liệu

18


Để xây dựng bản đồ hiện trạng biến động từng năm và đánh giá biến động
diện tích khu vực nghiên cứu đề tài đã sử dụng chuỗi ảnh viễn thám landsat đa
thời gian từ năm 2005- 2016 (bảng 2.1)
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat đƣợc sử dụng trong đề tài
Mã ảnh

TT

Ngày chụp
09/10/2005

Độ phân
giải (m)
30×30

Path/row Cloud
(%)
127/045 9.0

1

LT5127045200582BKT02

2

LT51270452005291BKT00 17/10/2008

30×30

127/045

17.00

3

LT51270452010312BKT00 08/11/2010

30×30

127/045

00.00

4

LC81270452013352LGN00 18/12/2013

30×30

127/45

2.17

5

LC81270452016281LGN00 07/10/2016

30×30

127/45

1.49

 Phƣơng pháp điều tra ngoại nghiệp:
Giải đốn ảnh Viễn Thám là q trình tách thơng tin thuộc tính cũng nhƣ
định lƣợng về ảnh dựa trên tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của ngƣời
đoán đọc điều vẽ. Để giải đốn ảnh ngƣời ta sử dụng một sơ phần mềm nhƣ:
ENVI, ILWIS, ERDAS..., trong đề tài này em sử dụng phần mềm Arcgis 10.3.
Ảnh sử dụng là ảnh landsat.
 Các bƣớc tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng biến động lớp phủ thực
vật tại khu vực nghiên cứu:
- Bƣớc 1: Thu thập dữ liệu, phân tích và xử lý dữ liệu và tiến hành giải đoán.
Chuyển các giá trị số trên ảnh về giá trị bức xạ vật lý tại sensor, chuyển
đổi từ các giá trị phổ bức xạ tại sensor sang phổ phản xạ của vật thể ở phía trên
khí quyển.
Để xác định cơng thức chuyển đổi: giá trị số (Digital number) trên ảnh về
giá trị của bức xạ vật lý tại sensor, từ giá trị của bức xạ vật lý tại sensor về giá trị
của phản xạ ở tầng trên khí quyển của vật thể. Theo kết quả nghiên cứu đã công
bố cho ảnh Landsat của nhà cung cấp ảnh, q trình chuẩn hóa đƣợc ảnh và
đƣợc thực hiện qua 2 bƣớc:
+ Chuyển các giá trị số (DN) trên ảnh về giá trị của bức xạ vật lý tại

sensor bằng cơng thức:
=

×
19


Trong đó: - Lλ: Giá trị bức xạ phổ tại ống kính của sensor
- Qcal: Giá trị số trên ảnh (DN)
- ML: Giá trị RADIANCE_MULT_BAND_x
- AL: Giá trị RADIANCE_ADD_BAND_x

+ Chuyển các giá trị của bức xạ vật lý tại sensor về giá trị của phản xạ ở
tầng trên khí quyển của vật thể (đối tƣợng) bằng công thức:
ρλ= (MρQcal + Aρ)/sin

sz) (2)

Trong đó: - ρλ: Phản xạ ở tầng trên của khí quyển (Planetary TOA
reflectancre) (thứ ngun, khơng có đơn vị);
- Qcal: Giá trị số trên ảnh (DN);
- Mρ: Giá trị REFLECTANCE_MULT_BAND_x;
- Aρ: Giá trị REFLECTANCE_ADD_BAND_x;
- θsz: Góc thiên đỉnh (góc cao) của mặt trời (độ).

Phƣơng pháp giải đốn và phân loại ảnh Landsat theo sơ đồ sau đây.
Dữ liệu ảnh Landsat

Bản đồ địa hình

Tiền xử lý ảnh Landsat

Phân loại ảnh

Phƣơng pháp

Đánh giá kết quả sau
phân loại

phân loại không
kiểm định,
(NDVI)

Bản đồ hiện trạng rừng
từng năm

Bản đồ biến động diện tích
rừng từng giai đoạn

Đánh giá độ chính xác

Hình 2.1. Sơ đồ các bƣớc xây dựng bản đồ hiện trạng và thay đổi diện tích rừng.
20