Luận án tiến sĩ Bảo vệ, sử dụng hợp lý và tái tạo tài nguyên thiên nhiên: Nghiên cứu biến động hiện trạng lớp phủ thực vật và ảnh hưởng của nó tới quá trình xói mòn lưu vực sông Trà Khúc bằng phương pháp viễn thám và hệ thông tin địa lý

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (52.6 MB, 213 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

DANH MỤC BANG

Bang 1. Ảnh vệ tinh sử dụng trong luận án...-¿- 2-52 52+S2+E2EEEeEEEEEEEEExrrertees 8

Bang 2. Các ban đồ chuyên đề được sử dUng...cecccecceccessessessessessessessessessessessesseeees 9

Bảng 1.1. Điểm mạnh, yếu của các kỹ thuật thành lập bản đồ thực vật khác

¡0 ... 24

Bang 2.1. Các mức thông tin khai thác — chú giải bản đỒ...--- 2-2 2 zss¿ 49

Bảng 2.2. Độ phân tách mẫu... --2- 2 252252 2E#SE£EEEEEEEE2EE2EE2EE232EE2EEEEEErerrrrrrer 55

Bảng 2.3. Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc theo cấp độ cao... 64

Bảng 2.4. Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc theo câp độ dốc ... 64

Bang 2.5. Hệ số chuẩn hóa ảnh ...-2- 2-52 SE2SE‡EE‡2EE2EE2 1521211211271 71.211 1x xe 72

Bảng 2.6. Thống kê diện tích hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trả

460... ... 73

Bang 2.7. Chi số biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc... 83

Bảng 3.1.So sánh mơ hình raster và vector trong mơ hình hóa xói mịn trên GIS...98

Bang 3.2. Bang tra C theo Hội khoa học đất quốc tế...---:- 2552 112Bảng 3.4. Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc AT 114Bang 3.5. Phân cấp xói mịn tiềm năng lưu vực sông Trà Khúc...-... 115Bang 3.6. Phân cấp xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc...---¿- 5z ©5z5sz=s2 117

Bảng 4.1. Biến động xói mịn 1989-11997...--2¿©+++2++222x2223222312221221eerxre2 132

Bang 4.2. Biến động xói mịn 1997-2001...---2: 22 ©2¿22x22++2E+2EE+2EEzxxrrxesrei 132Bang 4.3. Biến động lớp phủ thực vật và biến động xói mịn năm 1989-1997... 136Bang 4.4. Biến động lớp phủ thực vật và biến động xói mịn năm 1997-2001... 137Bang 4.5. Phân cấp xói mịn và xói mịn tiềm năng...--2- 2 5¿©2z>sz+>+2 148

Bảng 4.6. Tính tốn mức độ ưu tiên cho các vi trí qui hoạch ... --- 151

Bang 4.7. Diện tích các biện pháp qui hoạch lưu vực sông Tra Khúc... 154

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1. Qui hoạch và vấn đề sử dụng hợp lí tài nguyên đất tiếp cận qua quá trình

MOL MON 01... ga... 5

Hình 2. Phương pháp nghiÊn CỨU... .-- --- 5: 223212121 15121 1551111 112111111 111111 xe. 6Hình 1.1. Các xu hướng nghiên cứu xói mịn hiện đại ...--- 5-55 +c+c<c+2 15

Hình 1.2.Thành lập ban đồ thực vật trong ba thập niên gần đây ... 23

b. Anh da hiéu chinh anh huong cua địa hình đên bức xatheo mơ hình Lambert... 54

Hình 2.6. Phân bô các mẫu trên không gian kênh 4 và kênh 3,

lưu vực sông Trà KhÚC...- --- 5 +1 TT TH HT To TH HH nh nh Hết 55

Hình 2.7. Histogram ảnh chi số thực Vật...--¿- 2c: 22 2211221121112. rree 57Hình 2.8. Ảnh chỉ số thực vate. .cccccccccccsecsssessssessssecsssesssescssesssuesssesssecsssessseeessressnesesneeess 58a. Ảnh tô hợp màu giả ; b. NDVI; e. SR; d. SAVI ; e. GEMI; f. ARVI... 58Hình 2.9. Phản xạ phơ của các đối tượng đưới pixel...- 2c 2:cc+ccxecsrrsecrr 60

Hình 2.10. Pixel ““PUT€””...- .- c1 11211 12 1111110111011 01111110 1 011 HH HH ng ng Hiện 61

Hình 2.11. Kết hợp thơng tin thành lập bản đồ hiện trang lớp phủ thực vat... 63Hình 2.12. Ban đơ hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc

00002000... ... 65

Hình 2.13. Phân bố lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc theo độ cao... 66Hình 2.14. Phân bó lớp phủ thực vật theo cấp độ dốc ...- 2 z2 66Hình 2.15. Histogram ảnh tỷ số NIDVI... -©225£2S22EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkerkrrer 69

Hình 2.16. Tính tốn biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc từ ảnh

điểm 1989-1997 và 199/7-2001...---¿-22222¿22222122222211122211112227112217112220111 22011 cce 82Hình 3.1. Sử dụng mơ hình USLE trong tính tốn xói mịn bằng GIS... 96

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Hình 3.2. Các bước tính tốn bản đồ hệ số R...-¿- 5+ 2 SE+E+EvEEEE+E+EeEEzErErrerez 100Hình 3.3. Bản đồ hệ số R lưu vực sơng Trà Khúc... 22: 2czz+222vsee+ezrsed 102Hình 3.4. Các bước thành lập bản đồ hệ số K...--2- 2 2 2 xe£2E2E+zEecxe: 103Hình 3.5. Bản đồ hệ số K lưu vực sông Trà KÚc... -- +: 2c 2c sxsxsxsrsrsrsres 104Hình 3.6. Các bước tính tốn bản đồ hệ số LS...--- 2 2 s+2x+zx+£Ezz+zzzred 109Hình 3.7. Bản đồ hệ số LS lưu vực sơng Trà Khúc...----2- 5z ©zcsz25z+: 108

Hình 3.8. Bản đồ hệ số C lưu vực sơng Trà Khúc năm 2001...----z-- 2 113

Hình 3.9. Bản đồ xói mịn tiềm năng lưu vực sơng Trà Khúc...- 116

Hình 3.10. Ban đồ xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 2001...--- 118

Hình 3.11. Ban đồ phân cap xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc...-- 119

Hình 3.12. Diện tích xói mịn và xói mịn tiềm năng lưu vực sơng Trà Khúc... 120

Hình 4.1. Tiếp cận ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn phục vụmục dich sử dụng hợp lý tài nguyên đất lưu vực sơng Trà Khúc ...-.- 123

Hình 4.2. Ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật tới q trình xói mịn ... 127

Hình 4.3. Bản đồ biên động xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 1989-1997... 130

Hình 4.4. Bản đồ biến động xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 1997-2001...131

Hình 4.5. So sánh biến động xói mịn hai thời kỳ 1989-1997...---:--5: 134Hình 4.6. Biến động xói mịn 1989-1997...- +: 2¿+2E++EEt2EEE2EE2212221 222 2Eecrk. 134Hình 4.7. Biến động xói mịn 199/7-2001...-- 2 + £+2E++E++EE+EE+zEzE+zrxrrxersee 135Hình 4.8. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn thời kỳ1989-1997... s2 122122 12211211221121121221121121111121211121122212 Ea. 138Hình 4.9. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn thời kỳ 1997-2001 138Hình 4.10. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới biến động xói mịn lưuvực sơng Trà Khúc nam 1989-~1199ƒ7... - . + c3 3831133341551 E111 E111 140Hình 4.11. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới biến động xói mịn lưuvực sơng Trà Khúc năm 19977-200]L... -.. 2c 3223313233313 EEEEErrkree 141Hình 4.12. Qui hoạch — cơng cu giúp sử dung hợp lý tài nguyên đất... 144

Hình 4.13. Phân tích mối quan hệ lớp phủ thực vật-xói mịn dé đưa ra các thôngtin Phuc VU qui hOACH 0000201277... ...Ả... 147

Hình 4.14. Cac bước tính tốn khu vực tác động...- --¿ 7c + s+scsxssssesrs 149Hình 4.15. Các bước tính tốn khu vực ưu tIÊN...- -- 5c ScSSe+sereerrrrek 150Hình 4.16. Các bước tính tốn biện pháp tác động ...---c--ccc>: 151Hình 4.17. Bản đồ qui hoạch giảm thiểu xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc ... 152

Hình 4.18. Bản đồ qui hoạch giảm thiểu xói mịn huyện Sơn Tây...- 153

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

MỤC LỤC

00271000057... ... |

1. _ Tính cấp bách của vấn đề...--- +: -++2+++Ekt2EkE2E1221122122122112712221 22.2 xe. 12. Mục tiêu nghiÊn CỨU...- ..- G2. 1211121121131 1 115111119 111111111111 T11 11H Hy rệt 3E N0 0/013. ....a....A1lBB.. 3

4. Giới hạn phạm vi nghién CỨU... --- 2 3c 3221321112131 E11 EEEEErrkrrre 45. Quan điểm và phương pháp nghiÊn CỨU... «se 46. Cac giả thiết nghiên cứu (luận điểm bảo vệ) ...--- 2-52 sccx+xzcserxeei 77. Những điểm mới của luận án...-- ¿- 2 2S SE EEEE2E12E12EE21E117111 21121. re. 78. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ...--- 2 2 5E+E2+EE£EEEEE2EE2EEEEEEEEEErrkerkee 89. Cơ sở tài liệu thực hiện luận án ...---cccceereerierierirrirrirriee 810. Khối lượng và cau trúc luận án...--¿--2¿©2+222+2x+2Ext2EE2EEESEESrkrrrrerkree 9Chương 1TINH HÌNH NGHIÊN CỨU XĨI MON VÀ ĐÁNH GIA BIEN ĐỘNG LỚP PHUTHUC VAT Ở VIỆT NAM VA TREN THE GIỚI... .- -:--: +5: +5+5-+ 101.1. Tổng quan về nghiên cứu Xói ỊN...--2- 2c + tSk£EE£EEE2EE2EEEEEEEErErrkrred 101.1.1.Vẫn dé xói mịn...---:- 22 2St+SE+2E2EE2EEEEEE2E122127171211211211 112121 xe 101.1.2. Mơ hình và mơ hình hóa Xói MON ...- ¿5+ ++ + + *+ E+eexeeeeeerssxss 131.1.3. Các xu hướng mới trong nghiên cứu XĨI mỊn...-.. --- + ++x++xcsxc+ 141.1.4. Vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên đất và các biện pháp hạn chế,{0801:0117757 ... .... 16

1.2. Đánh giá biến động lớp phủ thực vật bằng ảnh vệ tỉnh... 21

1.2.1. Ảnh vệ tỉnh và các thông tin phản ánh về hiện trạng lớp phủ... 21

1.2.2. Nghiên cứu lập bản đồ hiện trang lớp phủ từ ảnh vệ tỉnh ... 24

1.2.3. Nghiên cứu theo dõi biến động lớp phủ thực vật từ ảnh vệ tinh ... 26

1.3. Điều kiện địa ly tự nhiên lưu vực sông Trà Khúc...- ---+--<++-<++ 35Chương 2ÁP DỤNG TIẾP CAN ĐA QUY MÔ TRONG XỬ LÝ SO ANHVIÊN THÁM DE THEO DOI BIEN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VAT LƯU VUC)))'eui 04.0 ... 4

2.1. Thông tin trên ảnh viễn thám và tiếp cận đa quy mô trong chiết xuất00:00 Hra‹dAẦIiá:.0:.i...- 41

2.1.1. Thông tin trên ảnh viễn thám...-- - 2 + 2+ £+E+E£+E+EzE+EEzEerErrrrerees 412.1.2. Chiết xuất thông tin bằng tiếp cận da quy mô...----:¿ 5z: 442.2. Các phương pháp đánh giá biến động ...--- 2-52 ©secxeEvEzEzErrees 452.3. Hệ thống phân loại lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc ... 47

2.4. Thành lập ban đô hiện trang lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc... 49

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

2.4.1. Nan chỉnh hình học...--- +. 2+9 SE+E+EEEEEE+EEEEEESEEEEEEEEEEEEEEESErEErkrrrreree 502.4.2. Hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình đến bức xạ ...-- 2-2-2: 522.4.3. Phân loại có kiểm định: ...---c:52+t2E2xtrttEktrrrtttrrrrtrrrrrtrrrrrrieg 54

2.5.2. Thành lập bản đồ khu vực biến động ...-.--- 2 5¿2c+++z++cszze: 72

2.5.3. Biến động lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc ...--- 72

2.6. Phân tích các đặc trưng biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông

2.6.1. Biến động theo thời gian...--- 2-52 SE EEEE 2 12E12121711111 2111. 1e, 77

2.6.2. Biến động theo không gian .o...ceccecccscsssessessesseesessessessesstessessessesseesessen 782.6.3. Cau trúc (pattern) biến động...--- ¿2 s22 2122121711121 1c 812.7. Hạn chế của việc sử dung ảnh viễn thám trong đánh giá biến động lớp phủ

thực vật lưu vực lưu vực sông Trà Khúc và cách khắc phục...--.‹--- 84

Chuong 3

MO HINH HOA XOI MON LUU VUC SONG TRA KHUC BANG HE THONG

THONG TIN DIA LÝ...---:+++2222222222222222222222222211212222222...mrrriri 87

3.1. Phương pháp mơ hình trong đánh giá xói mịn đất...---:--s:s¿ 873.2. Các mơ hình đánh giá lượng đất mat do xói mịn...--- ¿s2 +2 s+ce+ 88

3.2.1.M6 hinh kinh nghiém 0 ... 88

3.4.5. Bản đô hệ số P...--.:-222t 22 t2 t2. rrrirrrirrie 1143.4.6. Bản đồ xói mịn tiềm năng lưu vực sơng Trà Khúc...-- --- 114

3.4.7. Bản đồ xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc ...--- c5 s+c+zzxezez 117

3.5. Một số ưu điểm của phương pháp mơ hình hố xói mịn băng hệ thống

thơng tin dia lý so với phương pháp truyền thống. ...--- 5c s+cs+cs2 5+2 120

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Chương 4

ANH HUONG BIEN ĐỘNG LỚP PHU THUC VAT

TOI XOI MON VA SU DUNG HOP LY TAI NGUYEN DAT LUU VUC SONG¡0:04 92... 122

4.1. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn lưu vực sơng

II.5.9ì.HHddt'ŸŸỶŸ... 122

4.1.1. Tiếp cận theo mơ hình tốn ...---2- 22 5¿22++2z++£x+2zx+zz+tzx+zrxezrxez 1244.1.2. Tiếp cận theo phân tích không gian...-.--cccccrieerererierrrrie 126

4.2. Sử dụng hợp lý tài nguyên đất lưu vực sơng Trà Khúc...--- 142

4.2.1. Xói mon và van dé sử dụng hợp lý tài nguyên đắt...--- 1424.2.2. Sửdụng quan hệ giữa lớp phủ thực vật và xói mịn trong qui hoạch.... 1454.3. Một số nhận xét về bản đồ qui hoạch giảm thiêu xói mịn lưu vực sơng

r8 2 ăaAaa . ... 154

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BĨ

LIEN QUAN ĐEN LUẬN ẢN...- -.- - 2.1.1.2 22111 11112111111121112111111 11 11 re 160

TÀI LIEU THAM KHẢO...--22-2222222+22EE223E221112211122112211 2211... 161Phụ lục 1. Điểm khống chế và sai số nắn chỉnh hình học...--- 2: 2252 172Phụ lục 2a. Báo cáo phân loại có kiểm định cửa số khảo sát...----:55s:-e: 175

Phụ lục 2b. Phân loại dưới pixel... ccccccccsesssseseseseseseseseececseseseseseseenecessesesesenees 177

Phụ lục 3. Thư viện của một số end-member (theo John Hopkins University va

Phu luc 4. Bang ma tran bién động lớp phủ thực vat lưu vực sông Tra Khúc... 188Phụ lục 5. Giới thiệu một số phần mềm tính tốn xói mịn...--- 191Phụ lục 6. Thông tin thực địa và kiểm tra độ chính xác bản đồ hiện trạng lớp phủ

thỰC Vậ(...-. cece cece sees eee 0n n n ng kg ĐK kg ky in 195

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Có thể nói rằng xói mịn đất được coi là ngun nhân hàng đầu gây thối hóa tài

ngun đất ở vùng miền núi. Ngun nhân của xói mịn đất có nhiều, nhưng có thé

tựu trung lại thành hai nguyên nhân cơ bản là tự nhiên và hoạt động của con người.

Nguyên nhân con người, theo nhiều nhà nghiên cứu thé hiện ở sự quản lý (đất) kémvà dường như đó là một cái giá phải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội. Các giảipháp đưa ra, được phân tích là khả thi nhất, là các biện pháp can thiệp vào lớp phủthực vật nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn trong việc chống xói mịn [41]. Xói mịn

có nguồn gốc tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên và chỉ là thứ yếunếu so với xói mịn do nguyên nhân con người. Trong các nguyên nhân do conngười, việc phá hoại thảm (lớp phủ) thực vật, tắm áo che chắn cho đất khỏi bị xói

mịn là ngun nhân trực tiếp khiến cho xói mịn gia tăng tại vùng miễn núi.

Dé có thé giảm thiêu xói mịn ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần được songsong nghiên cứu: bản thân q trình xói mịn, ngun nhân và các yếu tơ ảnh hưởng

đến nó và vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên bởi hai vấn đề này có mối liên quanhữu cơ. Các nghiên cứu về quá trình xói mịn đã được nhiều tác giả tổng kết và đều

có kết luận chung là lớp phủ thực vật chính là nơi con người có thé tác động dégiảm thiểu xói mịn. Sử dụng hợp lý tài ngun vốn là một bài tốn tơng hợp, ucầu thơng tin và hiểu biết về nhiều mặt khác nhau: điều kiện tự nhiên, xã hội, kinh

tế bởi sử dụng hợp lý chính là biện pháp làm cân bằng giữa nhu cầu phát triển kinhtế với bảo vệ môi trường trong bối cảnh xã hội cụ thé. Vì thé, mọi nghiên cứu theo

hướng này cần gắn với một khu vực có những đặc trưng địa lý và xã hội cụ thể, hay

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

nói rõ hơn, là một lưu vực cụ thé. Các nhân tổ ảnh hưởng đến xói mịn đều quan hệvới nhau trong không gian, và ở một tỷ lệ thích hợp, lưu vực có thể được coi là một

đơn vị khơng gian trong nghiên cứu xói mịn, đặc biệt là khi các nghiên cứu phục vụ

công tác qui hoạch. Hạn chế trong việc giải bài toán này hiện nay, theo một số tác

giả [56,39], là việc thiếu thông tin cần thiết đề tiến hành qui hoạch. Vi thé viéc tién

hành các nghiên cứu nham trả lời các câu hỏi liên quan đến q trình xói mịn vàmỗi quan hệ của nó với lớp phủ thực vật là rất bức thiết.

Lưu vực sơng Trà Khúc là noi có xói mòn tương đối mạnh. Theo số liệu củabản đồ Atlats Việt Nam (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường — 1996), hầu hếtdiện tích lưu vực sơng Trà Khúc có mức độ xói mịn rửa trơi bề mặt là từ 200 đến

300 T/năm. Lưu vực sông Trà Khúc cũng là nơi có lớp phủ thực vật thay đơi mạnh

trong thời gian những năm 90 đến nay, là một trong những điểm nóng về mắt rừngtại Việt Nam [85,86]. Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật ở

lưu vực sơng Trà Khúc mang tính cấp thiết cao.

Có nhiều phương pháp khác nhau cũng như nhiều cách tiếp cận khác nhau có

thé được lựa chon dé nghiên cứu lớp phủ thực vật, q trình xói mịn cũng như quan

hệ của chúng. Trong các phương pháp nghiên cứu, các phương pháp viễn thám và

GIS là những phương pháp hiện đại, là những cơng cụ mạnh có khả năng giúp giải

quyết những van dé ở tầm vĩ mô (về không gian) trong thời gian ngăn. Dé theo dõilớp phủ thực vật, nghĩa là đánh giá không chỉ các biến động về mặt diện tích mà cả

về khơng gian diễn ra các biến động này, việc tận dụng công nghệ viễn thám và GISlà điều đã được nhiều tác giả đề cập [3,5,25]. Tuy nhiên việc áp dụng chúng vàonhững hoàn cảnh cụ thé cũng rất cần được nghiên cứu dé tìm ra những cách tiếp cận

hợp lý cũng như đánh giá khả năng của chúng một cách đúng dan.

Với các lý do nêu trên, việc áp dụng phương pháp viễn thám và GIS trong

nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật và ảnh hưởng của nó tới q trình xói mịn,góp phần sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên đất lưu vực sông Trà Khúc là rất cấpthiết.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này nhằm các mục tiêu sau đây:

Nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh số với tiếp cận đa qui mô (nhằm chiết xuấtthông tin thu nhận được từ ảnh viễn thám ở nhiều mức độ; đa dạng hóa thơng tin

giúp cho việc khai thác ảnh viễn thám triệt để hơn, chính xác hơn) trong thànhlập ban đồ lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc và đánh giá biến động lớpphủ thực vật bằng tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao.

Nghiên cứu phương pháp mơ hình hóa q trình xói mịn và tính tốn các thơngtin định lượng trên lưu vực sông Trà Khúc bằng công cụ phân tích khơng gian

của GIS.

Đánh giá ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật tới q trình xói mịn lưu

vực sơng Trà Khúc bằng cơng cụ phân tích khơng gian trên GIS theo hướng tiếpcận quan hệ giữa biến động lớp phủ thực vật và q trình xói mịn ở tỷ lệ lưu vực

và sử dụng mối quan hệ đó để lượng hóa và khơng gian hóa các thơng tin phục

vụ cho việc qui hoạch sử dụng đất chống xói mon.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề có thể giải quyết các mục tiêu trên, nghiên cứu này có những nhiệm vụ sau:Tổng quan văn liệu về nguyên tắc, các phương pháp chiết xuất thông tin từ ảnhvệ tinh, theo dõi lớp phủ thực vật từ ảnh vệ tinh, mơ hình hóa xói mịn và tiếp cận

sinh thái trong qui hoạch.

Sử dụng tiếp cận đa qui mô trong xử lý ảnh số thành lập bản đồ hiện trạng lớpphủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc từ ảnh vệ tinh đa phô.

Thành lập bản đồ biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc bằngphương pháp xử lý ảnh số; đánh giá, phân tích biến động lớp phủ thực vật theo

khơng gian và thời gian.

Thành lập bản đồ xói mịn và xói mịn tiềm năng lưu vực sơng Trà Khúc bằng

GIS.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

e Phân tích sự ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật tới quá trình xói mịn,đưa ra các biện pháp sử dụng đất hợp lý nhằm giảm thiểu xói mịn dựa trên quan

hệ giữa lớp phủ thực vật và xói mịn.

4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu này được giới hạn trong phạm vi sau đây:

e Về không gian nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là lưu vực sông Trà Khúc'.Nghĩa là, qui mô nghiên cứu trong luận án này chỉ là để phục vụ nghiên cứu ở

cấp độ lưu vực.

e Về đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận án là biếnđộng lớp phủ thực vật (tập trung vào các số liệu biến động thấy được mà khôngđi vào giải thích ngun nhân các biến động đó) bằng ảnh vệ tỉnh, cụ thể là ảnhvệ tinh Landsat TM và ETM. Nghiên cứu về xói mịn trong phạm vi lưu vực sông

Trà Khúc được dé cập nhằm làm rõ ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật tới

xói mịn trên cơ sở áp dụng phương pháp mơ hình hóa vào nghiên cứu điều kiện

xói mỏn trong lưu vực.

e Về phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng các phương pháp viễn thám và

phân tích khơng gian của hệ thống thông tin địa lý (GIS). Các kết quả thu nhậnđược trong luận án qua q trình phân tích ảnh số và phân tích khơng gian trênmáy tính cần có được những kiểm chứng thực địa đáng tin cậy trước khi sử dụngvào một mục dich cụ thé nào đó.

5. Quan điểm và phương pháp nghiên cứuQuan điểm nghiên cứu

Dé giải quyết các mục tiêu cụ thé trên, nghiên cứu này được tiến hành dựa trên quan

điểm nghiên cứu chủ đạo là quan điểm hệ thống (xem hình 1) trong đó coi hiệntrạng sử dụng đất, lớp phủ thực vật và tài nguyên đất là những hợp phần tương tácvới nhau. Hoạt động sử dụng đất của con người tác động tới sự bền vững của tài

nguyên đất (có thể bảo vệ và cũng có thê gây thối hóa) thơng qua lớp phủ thực vật.

' Do địa hình lưu vực sông Trà Khúc ở dia phận tỉnh Quảng Nam không có dữ liệu chỉ tiết và phần này có

diện tích nhỏ (chỉ chiếm 4% tổng diện tích lưu vực) nên lưu vực sông Trà Khúc trong luận án không bao gồmphần này

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Qui hoạch sử dụng đất hợp lí chính là cơng cụ dé bảo vệ tài nguyên đất và có thé cónhiều cách tiếp cận vấn đề qui hoạch sử dụng đất. Tiếp cận vấn đề qui hoạch thơngqua mơ hình xói mịn, một trong những q trình gây ra thối hóa tài ngun đấtvùng miền núi, là một trong những cách tiếp cận. Khi đó xói mịn có thể được coi là

một hệ thống có các hợp phần quan hệ chặt chẽ với nhau và điều quan trọng là quan

hệ của các hợp phan này có thé được biểu diễn một cách định lượng. Các hợp phantham gia vào hệ thống xi mịn có thé được khơng gian hóa, nghĩa là biểu diễn băngdữ liệu khơng gian.Có thê tác động vào các hợp phan của hệ thống để làm thay đơiq trình xói mịn. Luận án chon hợp phan lớp phủ thực vật làm đối tượng dé

nghiên cứu và tác động. Do đó, nghiên cứu xói mịn bằng phương pháp mơ hình hóalà một cơng cụ hữu dụng giúp đề ra các biện pháp giảm thiểu xói mịn trên qui mơlưu vực.

Qui hoạch Xói mịn

Hình 1. Qui hoạch và vấn đề sử dụng hợp lí tài ngun đất tiếp cận qua q trình xói mịn

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp viễn thám được sử dụng trong theo dõi đánh giá biến độnglớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu. GIS được sử dụng để mô hình hóa q trìnhxói mịn và phân tích biến động lớp phủ thực vật cũng như ảnh hưởng của nó tới

q trình xói mịn (hình 2).

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Các Qui hoạch sử dụng — ;

bước i đất giảm thiểu xói

nghiên _—i mịn

Lớp phủ Biến động Ảnh hưởng Biến động 01

; thực vat —> lớp phủ thuc——+lop phủ thực vat tới xói ịn !

nh can nh nhPhương \ KT TA † A_ t . `

pháp/công _ Chiét xuat thong tin da Phan tich khong gian và mô

cụ nghiên _ _. qui mơ hình hóa

cứu ! “NA

Hình 2. Phuong pháp nghiên cứu

Dữ liệu viễn thám mang thông tin phong phú về hiện trạng lớp phủ thực vật

và có nhiều cách tiếp cận khác nhau để chiết xuất các thông tin về hiện trạng lớpphủ thực vật từ ảnh viễn thám. Quá trình chiết xuất thơng tin từ ảnh viễn thám thực

chất là một q trình chun đổi các thơng tin ảnh thành các thơng tin có nghĩa vớingười sử dụng. Nhằm tận dụng triệt đề thông tin mà ảnh viễn thám có thể cung cấpđược, việc chiết xuất thơng tin được tiếp cận theo cả hai hướng mà thông tin viễnthám có thể cung cấp : khơng gian và thời gian. Tiếp cận theo không gian cho phép

chiết xuất thông tin từ ảnh ở nhiều qui mô (cấp độ) : pixel (bằng phương pháp phân

loại, phương pháp tính tốn chỉ số thực vật) và dưới pixel (bằng phương pháp phânloại dưới pixel). Tiếp cận theo thời gian dé đánh giá biến động lớp phủ thực vật từ

các ảnh viễn thám.

GIS, với khả năng phân tích khơng gian, được sử dụng để mơ hình hóa q

trình xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc dựa trên phương trình USLE (Universal Soil

Loss Equation). Các bản đồ thành phần của phương trình USLE được tính tốn hoặcxây dựng trên tồn bộ lưu vực và sau đó, bản đơ xói mịn tiêm năng và bản đơ xói

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

mịn (lượng đất mất trung bình hàng năm) được tính tốn. Ngồi ra, GIS cịn đượcsử dụng dé phân tích biến động lớp phủ thực vật nhờ việc chồng xếp bản đồ hiệntrạng lớp phủ thực vật của các date khác nhau. Ảnh hưởng của biến động lớp phủthực vật tới q trình xói mịn lưu vực sông Trà Khúc cũng như bản đồ qui hoạchgiảm thiểu xói mịn cũng được phân tích, tính tốn trên GIS nhờ vào chức năng mơ

hình hóa.

6. Các giả thiết nghiên cứu (luận điểm bảo vệ)

e Ap dụng tiếp cận đa quy mô dé chiết xuất thông tin trong xử lý ảnh số ảnh viễnthám cho phép theo dõi biến động lớp phủ thực vật tại lưu vực sông Trà Khúc.

e Việc phân tích quan hệ giữa biến động lớp phủ thực vật và xói mịn lưu vực sơngTrà Khúc băng các phương pháp mơ phỏng và phân tích trên hệ thống thông tin

địa lý, cho phép đưa ra thông tin định lượng phục vụ qui hoạch theo hướng giảm

thiểu xói mịn.

7. Những điểm mới của luận án

° Áp dụng một hướng tiếp cận mới vào điều kiện cụ thể của lưu vực sông Tra

Khúc trong việc chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám - tiếp cận đa qui mô.Hướng tiếp cận mới này cho phép thu nhận thông tin từ ảnh chỉ tiết hơn với các

mức độ tin cậy khác nhau.

e Áp dụng các giải pháp kỹ thuật trong phân loại anh số dưới pixel cũng như một

số biện pháp xử lý ảnh số khác như nắn chỉnh địa hình, định chuẩn tương đối...

e Đề xuất nguyên tắc thành lập bảng phân loại lớp phủ thực vật áp dụng cho phân

loại ảnh viễn thám của lưu vực sông Trà Khúc.

e Đưa ra đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ thực vật tới xói mịn trên khía cạnh biến

động theo không gian và thời gian và sử dụng thông tin này trong qui hoạch bảo

vệ tài nguyên đất theo hướng giảm thiểu xói mịn tại lưu vực sơng Trà Khúc.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễnÝ nghĩa khoa học:

Cơ sở khoa học và công nghệ cho tiếp cận thông tin đa quy mô trong phântích ảnh vệ tinh đa phố độ phân giải cao trong nghiên cứu biến động lớp phủ

thực vật, góp phần khăng định ưu thế của viễn thám trong lĩnh vực này.

Cơ sở khoa học và công nghệ nghiên cứu mô hình hố xói mịn và phân tích

khơng gian ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn trên GIS cũng

như sử dụng quan hệ giữa biến động lớp phủ thực vật và xói mịn phục vụqui hoạch theo hướng giảm thiểu xói mịn.

Ý nghĩa thực tiễn

Hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc năm 1989, 1997, 2001,

đánh giá biến động lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc qua các năm kê

trên, góp phần cho công tác điều tra tài nguyên của lưu vực.

Đánh giá xói mịn và xói mịn tiềm năng lưu vực sơng Trà Khúc theo phươngtrình USLE, góp phần cung cấp thơng tin về điều kiện tự nhiên của lưu vực.

Góp phần định hướng và định lượng qui hoạch lưu vực sơng Trà Khúc theohướng giảm thiểu xói mịn.

. Cơ sở tài liệu thực hiện luận án

Dé thực hiện được nghiên cứu này, các tài liệu sau đây đã được sử dụng

Anh vệ tinh Landsat TM và ETM như bang 1 dưới đây.

Bảng 1. Ảnh vệ tinh sử dụng trong luận án

Ảnh Ngày chụp Parth/row Số kênh Độ phân giải không gian

TM 18/6/1989 124/050 7 30mTM 04/05/1997 124/050 7 30mETM 17/10/2001 124/050 7 30m

Bản đơ nên (địa hình)

Bản đồ nền địa hình, ngồi cung cấp các thơng tin địa hình và một số thông

tin cơ bản khác như mạng lưới thủy văn, giao thơng, địa giới hành chính... cịn được

sử dung dé xây dựng mơ hình số độ cao cho khu vực nghiên cứu. Bản đồ địa hình tỷlệ 1:50.000 được số hóa và chuyên đổi về hệ tọa độ VN 2000.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Bản đồ hiện trạng rừng 1: 50 000Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 1: 50 000Bản đồ thô nhưỡng 1: 200.000Bản đồ đăng trị lượng mưa 1: 250.000

Thông tin thực địa

Thông tin thực địa được sử dụng trong phân tích ảnh viễn thám. Một đợt

thực địa khu vực nghiên cứu đã được nghiên cứu sinh tiến hành vào năm 2000nhằm thu thập các thông tin mẫu cho việc xử lý ảnh viễn thám cũng như sử dụng

làm các thông tin kiểm chứng sau phân loại.

10. Khôi lượng và cầu trúc luận án

Không kế phần danh mục, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận án được trìnhbày trong 159 trang khổ A4 với 59 hình vẽ, 23 bảng biểu và được trình bày như

Mở đầu.

Chương 1: Tình hình nghiên cứu xói mịn và đánh giá biến động lớp phủthực vật ở Việt Nam và trên Thế giới.

Chương 2: Áp dụng tiếp cận đa quy mô trong xử lý số ảnh viễn thám đề theo

dõi biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc.

Chương 3: Mơ hình hố xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc bằng hệ thống

thông tin dia ly.

Chương 4: Anh hưởng biến động lớp phủ thực vat tới xói mịn và sử dunghợp lý tài nguyên đất lưu vực sông Trà Khúc.

Kết luận và kiến nghị.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Chương 1

TINH HÌNH NGHIÊN CỨU XOI MON VÀ ĐÁNH GIA BIEN DONGLỚP PHU THUC VAT Ở VIỆT NAM VA TREN THE GIỚI

Tổng hợp các nghiên cứu có tính chat ly thuyết liên quan đến van dé xói mịn

và theo dõi biến động lớp phủ thực vật bang phương pháp viễn thám được trình bàytrong các chương mục có liên quan của luận án được xem là cơ sở cho định hướngcác nghiên cứu của luận án. Trong chương này, nghiên cứu sinh chủ yếu tập trung

vào tình hình cũng như các xu hướng nghiên cứu mới nhất. Những nghiên cứu mớicó nội dung rất phong phú, nhiều khi chỉ phản ánh một vài khía cạnh liên quan đến

vấn đề nghiên cứu được đề cập trong luận án hoặc có thể thiên về khía cạnh kỹ

nghiệp. Một vài tác giả đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt có thể là nguyênnhân khiến các nền văn minh quá khứ mat đi [31]. Vì vậy, cùng với thối hố đất,xói mịn tơn tại như một van dé trong suốt quá trình phát triển của toàn nhân loại.

Từ năm 1877 đến 1895 Các chuyên gia về đất người Đức đã tiến hành các thinghiệm sớm nhất về xói mịn đất. Sau đó, vào năm 1917, các giáo sư Mỹ đã xây

dựng những bồn chứa đầu tiên dé nghiên cứu ảnh hưởng của dòng chảy tới xói mịn

đất, sườn và cây trồng. Theo các phân tích lý hố cũng như sự khác biệt của dữ liệu

thu thập từ các ơ thí nghiệm, Middleton H.E. và các đồng nghiệp (1930, 1932)

nghiên cứu tinh kháng xói của đất dựa trên tính bền vững cấu trúc và tính thắm.Zingg đã thiết lập mối quan hệ giữa tổng lượng đất xói mịn và độ dốc, chiều dài

sườn từ việc nghiên cứu tương quan giữa tông lượng đât mât và các u tơ địa hình

10

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

từ năm 1940. Từ kết quả đó, Browing (1947) đã tạo nên hệ thống quan hệ với việcgiới thiệu hoàn chỉnh hệ số kháng xói của đất [64].

Về nguyên nhân xói mòn, hầu hết các nhà nghiên cứu đều thống nhất rằng cóhai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tượng thối hố đất đang diễn ra mạnh mẽ trên

qui mơ toàn cầu hiện nay: tự nhiên và con người. Nguyên nhân con người, theo

nhiều nhà nghiên cứu thể hiện ở sự quản lý đất kém và dường như đó là một cái giáphải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội. Các giải pháp đưa ra, được phân tích làkhả thi nhất, là các biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt được hiệuquả tốt hơn trong việc chống xói mịn [41]. Xói mịn tự nhiên là quá trình diễn raliên tục trong tự nhiên và chỉ là thứ yếu nếu so với xói mịn do nguyên nhân con

người. Tuy vậy, việc phân định nguyên nhân xói mịn khơng phải lúc nào cũng dễ

dàng và cũng khơng cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mịn, nhiều khi người takhơng phân biệt hai ngun nhân này [31]. Ở Việt Nam, xói mịn do nước (hay domưa) là ngun nhân chính gây xói mịn va xói mịn có thé được coi là q trìnhthối hố đất cơ học quan trọng nhất ở các vùng miễn núi [54].

Ở Việt Nam trước đây, một số tác giả đã nghiên cứu xói mịn đất ở Đơng bắc,

Tây bắc bằng các phương pháp đơn giản và trực quan như đóng coc, dùng day doi...

hoặc mơ tả, đánh giá định tính q trình xói mịn trong 4 năm (1961-1964). Sau đó,

do chiến tranh (1965-1976), vấn đề xói mịn ít được quan tâm nghiên cứu. Nhữngcơng trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng chú ý là của các tác giả

Nguyễn Q Khải (1962), Nguyễn Xn Khốt (1963), Tơn Gia Huyên (1963,

1964), Bùi Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967)...Trong những năm 1977,

1978, các đề tài nghiên cứu xói mịn được triển khai trong nhiều chương trình khoa

học cấp nhà nước như các chương trình Tây nguyên, Tây bắc, Mơi trường...Nhữngcơng trình này đã đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều yếu tơ tự nhiên đến xóimịn; phương pháp nghiên cứu định lượng, có sức thuyết phục do quan trắc, cân đochính xác. Đáng chú ý một số cơng trình của Bùi Quang Toản (1985), Đỗ Hưng

Thanh (1982), Phan Liên (1984), Nguyễn Quang Mỹ và nnk (1985, 1987)

[12,13,15,19,20]. Nghiên cứu về anh hưởng của các yếu tổ địa hình tới xói mịn,

11

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Nguyễn Quang Mỹ đã có những tổng kết đáng chú ý. Tác giả cho rằng hiện tượngxói mịn trên lãnh thổ Việt Nam là khá nghiêm trọng do ảnh hưởng của điều kiện tự

nhiên và canh tác. Các kết luận đáng chú ý nhất về ảnh hưởng của địa hình tới q

trình xói mịn có thê được tóm tắt như sau:

e Độ dốc tăng 2 lần, xói mịn tăng từ 2 đến 4 lần

e_ Chiều dài sườn tăng 2 lần, xi mòn tăng 2 đến 7,5 lần

e Hướng Đông, Đông nam, Tây nam, Tây, do năng lượng mặt trời chiếu nhiều,

nhiệt độ tăng cao dẫn tới q trình phong hố khiến vật chất bị vỡ làm choxói mịn tăng từ 1,8 đến 3,9 lần.

e Sườn lồi tăng 2 đến 3 lần so với sườn thắng. Sườn lõm xói mịn yếu, sườn

bậc thang xói mịn khơng đáng kể [12].

Một số nghiên cứu xói mịn phục vụ cho cơng tác tính tốn bồi lắng cũng

đáng được đề cập. Vi Văn Vị và Trần Bích Nga [26] đã thử dự đốn lượng cát bùnbồi lấp lịng hồ Hồ Bình với con lượng xói mịn được đề cập cho toàn lưu vực là từ

20000 đến 40000 tan/km? năm. Nghiên cứu sự liên quan giữa xói mịn và trầm tích

trên lưu vực sơng đã dẫn tới những kết luận đáng chú ý. Dựa trên số liệu quan sát

của xói mịn và lượng trầm tích thu được trên một lưu vực sông, Zhou Jinxing va

đồng nghiệp đã kết luận được rang với thời gian dài, lượng xói mịn và tram tích dattới cân bằng. Với thời gian ngăn, chúng không thể hiện sự cân bằng này mà thôngqua một loạt yếu tố về địa hình và dịng chảy, xói mịn ảnh hưởng tới lượng tram

tích trên tồn lưu vực [95].

Khơng nhằm nghiên cứu xói mịn tại từng điểm, Lại Vĩnh Câm [54] sử dụng

phương trình mat đất tổng quát (USLE) dé đánh giá tiềm năng và mức độ xói mòn

hiện tại của từng lưu vực (4 lưu vực lớn ở miền Bắc Việt Nam). Kết quả nghiên cứuvề xói mịn tại các lưu vực được tích hợp với phân tích lưu vực nhằm chỉ ra các khuvực xói mịn nguy hiểm và làm cơ sở cho đề xuất các biện pháp phòng tránh hữuhiệu nhằm mục tiêu phát triển bền vững [54].

Trong thời gian gan đây, khoảng từ những năm 90, với sự phát triển mạnh mẽ

của hệ thông tin địa lý, một số nhà nghiên cứu Việt Nam cũng đã thử giải quyết bài

12

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

toán xói mịn bằng cách mơ hình hố, sử dụng sức mạnh tính tốn của cơng nghệ tinhoc. Phương trình mat đất tổng quát (USLE) của Wischmeier và Smith được sửdụng rộng rãi trong các mơ hình do tính minh bach và dé áp dụng của nó. Điền hìnhcho các nghiên cứu loại này là của Trần Minh Ý, Lại Vinh Câm, Nguyễn Tứ Dần...

Gan đây nhất, trong dé tài nghiên cứu co ban 74 06 01, các tác giả đã ứngdụng phương trình mat dat tổng qt USLE để tính tốn xói mịn. Điểm đặc biệtđáng nói là các thơng tin về lớp phủ thực vật, và qua đó “thơng số lớp phủ thực vật”đã được thu nhận qua tư liệu viễn thám đa phơ UoSAT-12 [27].

Ảnh hưởng của xói mịn đến mơi trường đã được tổng kết bởi nhiều tác giả

khác nhau [59,95,98]va đây cũng là một trong những hướng nghiên cứu xói mịn

quan trọng. Nhiều tác giả cho rằng thay đổi của kiểu sử dụng đất là nguyên nhânchính của xói mịn đất và ơ nhiễm dịng chảy mặt. Xói mịn và ơ nhiễm dịng chảymặt là đặc biệt nghiêm trọng với đất nơng nghiệp do bón phân. Xói mịn và ơ nhiễmdịng chảy tràn là ngun nhân dẫn tới ơ nhiễm nước, vì vậy kế hoạch sử dụng đấttrong thung lũng là rất quan trọng [57,59].

Quan tâm đến hạn chế xói mịn, các tác giả thống nhất rằng lớp phủ thực vậtlà yếu tố chính làm giảm sự xói mịn đất va ơ nhiễm dịng tràn, đứng về mặt vật lýcủa lớp phủ, nghĩa là độ phủ của nó. Kiểu của lớp phủ ảnh hưởng trực tiếp tới xóimịn, vì vậy, bảo vệ lớp phủ thực vật là rất quan trọng [34,39,87].

1.1.2. Mơ hình và mơ hình hóa xói mịn

Ngay từ những này đầu, các nghiên cứu xói mịn đã có hướng tập trung vàoviệc mơ hình hóa q trình phức tạp này. Việc mơ hình hóa xói mịn được dựa trên

hai kiểu chính là mơ hình kinh nghiệm với các qui luật được rút ra từ những quansát chỉ tiết và lâu dai và mơ hình nhận thức sử dụng các hiểu biết về vật lý dé mơphỏng q trình xói mịn như một hàm số tốn học. Có thé kể ra đây một số mơhình kinh nghiệm như Musgrave (1947), Renfro (1975) và nồi tiếng nhất là mơ hìnhUSLE (Universal Soil Loss Equation) do Wischmeier va Smith phát triển [9,10,63].

Hiện nay, nhiêu phiên ban của mơ hình này đang được sử dung tai nhiêu nơi trên

13

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Thế giới với các thông số được thay đôi cho phù hợp với điều kiện địa phương. Các“mơ hình nhận thức” [10] thường được sử dụng có thé kể ra là mơ hình GAMES,

mơ hình WEPP [10,47].

Hiện nay, các mơ hình xói mịn được phát triển ngày càng phong phú đề phùhop với tình hình từng địa phương cụ thé. Điều này cho thấy tích chất phức tạpcũng như đa dang của q trình xói mịn. Chi trong một trang web về các mơ hìnhxói mịn, người đọc có thê tìm thấy 20 mơ hình chính riêng với q trình xói mịndo nước ( . Lưu ý rằng đây mới chỉ là

liệt kê các mơ hình đã được tin học hóa.

Với sự ra đời và phát triển của cơng nghệ thơng tin, các nghiên cứu xói mịnđã mang diện mao mới — đó là việc áp dụng sức mạnh phân tích của cơng nghệ

thơng tin vào mơ phỏng và mơ hình hóa xói mịn. Ngồi việc sử dụng GIS để giảiquyết bài tốn xói mịn [4, 23, 24], nhiều chương trình tính xói mịn đã được thiếtlập riêng biệt, thậm chí nhiều chương trình cịn được “đóng gói” (ví dụ nhưSEAGIS, RUSLE2,...) hay đưa lên mạng Internet dé có thé tính tốn xói mịn trựctuyến [47,48,49].

Phụ lục 6 có điểm qua một số phần mềm tính tốn xói mịn cũng như các mơhình mà những phần mềm này sử dụng. Hau hết chúng có thé được download từ

1.1.3. Cac xu hướng mới trong nghiên cứu xói mon

Hiện nay, xói mon được nghiên cứu mở rộng hon với nhiều loại hình và tính

chất khác nhau. Ban đầu, khi nói đến xói mịn do nước, hầu hết các cơng trình chỉdé cập đến xói mịn do rửa trơi bề mặt (runoff) [16]. Các khái niệm như xói mịn bềmặt (sheet erosion); xói mịn tạo xẻ rãnh nhỏ (rill erosion); xói mịn liên rãnh

(interrill erosion); xói mịn xẻ rãnh lớn (gully erosion) đã được dé cập tới ngày càngnhiều trong các cơng trình nghiên cứu hiện đại.

Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mịn trên thé giới, thé hiệnqua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc Kinh năm 2002 là nghiên cứu xóimịn theo hướng mơ hình hóa diễn tả động lực của q trình xói mịn và nghiên cứu

14

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

xói mịn kêt hợp với các khoa học khác, chủ yêu dé tìm hiệu quá trình cũng như tác

động của xói mịn lên mơi trường nhăm có được các biện pháp chơng xói mịn khả

thi. Có thé hình dung các xu hướng này như hình 1.1.

Bảo tồn tài nguyênđất và nước — Các

Kiêm sốt

sa mạc hóa—

Q trình xóimịn và các ảnhhưởng của nó tới

Đánh giá, dự /

báo, theo dõi xói ;

è mơi trườngHình 1.1 Cac xu hướng nghiên cứu xói mon hiện đại

Một điều đáng chú ý là nhiều nhà khoa học [82] đã đồng ý rằng hầu hết cácnghiên cứu về xói mịn hiện được tiễn hành nhăm các mục tiêu sao cho không cầnphải xem xét đến sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian và thời gian. Nhưng điều

nay sẽ dẫn đến những sai biệt đáng kể. Theo Valentin và các đồng nghiệp, dé có thédự báo được ảnh hưởng của sự thay đối toàn cầu, chúng ta buộc phải tìm hiểu q

trình xói mịn diễn ra ở các qui mô thoi gian và không gian khác nhau, và điều nàycũng hoàn toàn phù hợp với kết luận của Drissa và nnk [82, 97].

thời gian và khơng gian khác nhau?

e Các quá trình diễn ra ở tỷ lệ lớn thúc day thé nào (với tư cách là ngunnhân) tới q trình xói mịn ở cấp độ thấp hơn?

e Và, đến lượt mình, các quá trình động ở tỷ lệ nhỏ hơn dẫn tới các điều kiện

ngưỡng mả q trình xói mịn xảy ra ở câp độ cao hơn và ngược lại?

15

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Một cách tiếp cận thích hợp là cần thiết dé có thé hiểu và dự báo ảnh hưởngcủa thay đổi toàn cầu tới xói mịn đất [82, 35].

Ở Việt Nam, các nghiên cứu xói mịn vẫn là sự tiếp tục phát triển các hướng

nghiên cứu truyền thống, trong đó phơ biến nhất là sử dụng phương trình mat đấttong quát USLE (Wishmeier và Smith năm 1978) dé đánh giá lượng đất mat. Các

nghiên cứu này tập trung vào nhiều qui mô khác nhau (toàn quốc, lưu vực, tỉnh, khuvực) hoặc giải quyết các vẫn đề đơn lẻ trong phương trình USLE (hệ số R, hệ sốK...).Một số tác giả đã có tìm tịi sâu hơn về tác động của xói mịn đến mơi trường,cụ thể hơn là đến tài nguyên đất. Trong đề tài nghiên cứu cơ bản 73 51 01, các tác

giả đã chỉ ra tác động môi trường của từng loại hình xói mịn, theo đó xói mịn bềmặt làm cho đất thối hố (mất N, P, K...); xói mịn xẻ rãnh nhỏ làm mất đất, xói

mịn xẻ rãnh lớn ngồi việc làm mat đất còn là nguyên nhân gây sat lở, trượt dat vàlũ qt, xói mịn trên núi đá vơi là ngun nhân của sụp đất. Mọi loại hình xói mịnđều gây ra bồi lap hồ chứa, dịng chảy, cửa sông [16].

Một vài tác giả đã sử dụng phương trình RUSLE trong các nghiên cứu xói

mịn của mình. Pham Thai Nam và nnk. [67] đã áp dụng phương trình nay dé tínhtốn lượng đất mất do xói mịn trên qui mơ tồn cầu. Các chỉ số C và P được côngbồ trong nghiên cứu này cũng rat đáng chú ý.

Bên cạnh việc sử dụng mơ hình mắt đất, một phương pháp khác cũng được sử dụnghiệu quả đó là áp dụng phương pháp địa hoá đồng vi, cụ thé là 137Cs dé đánh giá

tốc độ xói mịn (đề tài 73 51 01). Dựa vào sự biến thiên hàm lượng 137Cs theo

chiều sâu trên từng đối tượng nghiên cứu cụ thé, tốc độ xói mịn được tính theo các

cơng thức thực nghiệm với đơn vi là t/ha.năm [16].

1.1.4. Vấn đề sử dung hợp ly tài nguyên dat và các biện pháp hạn chế xói mịn

Tài ngun thiên nhiên được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau. Trongnhững phương thức tiếp cận hiện đại, định nghĩa về tài nguyên thiên nhiên như sau

Tài nguyên thiên nhiên là toàn bộ những giá tri vật chat của thiên nhiên, cần

thiết cho sự tồn tại và hoạt động kinh tế của xã hội loài người như: khoáng sản, đất

16

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

đai, động thực vật v.v...và cả các điều kiện tự nhiên như: khí hậu, ánh sáng, khơngkhí, nguồn nướcv.v...Danh mục các loại tài nguyên thiên nhiên cũng thường xuyên

được mở rộng, tùy thuộc vào những tiễn bộ của xã hội, vào tình độ khoa học-kỹ

thuật của con người. Hiện nay, người ta phân các tài nguyên thiên nhiên ra 3loại[11]:

e_ Tài nguyên có thể phục hồi được là các loại tài nguyên thiên nhiên sau khikhai thác, sử dụng hết, có thể tái tạo lại được sau một thời gian nhất định. Ví

dụ: độ phì của đất đai, số lượng các lồi động vật, thực vật v.v... Tuy nhiênsự phục hồi đó cũng có giới hạn nhất định. Nếu việc khai thác, sử dụng vượtq mức thì khơng thé phục hồi lại được. Chính vì vậy mà trên tồn thế giới

hiện nay đã có nhiều lồi động, thực vật hồn tồn bị tuyệt chủng, nhiềuvùng dat đai trở thành hoang mạc v.v...

e Tài nguyên không phục hồi lại được: các loại tài nguyên thiên nhiên ma quá

trình hình thành của chúng quá dài, hoặc điều kiện hình thành của chúng khólặp lại. Vi dụ khoáng sản là những tai nguyên đã được hình thành trong

những khoảng thời gian dài hàng triệu năm, hoặc trong những điều kiện địahình, khí hậu v.v... hết sức đặc biệt.

e Tài nguyên vô tận: các loại tài nguyên thiên nhiên tồn tại trên bề mặt trái đấtvới một lượng rất lớn, không bao giờ cạn như không khí, nước, ánh sáng mặt

trời v.v...Tuy nói là vơ tận, nhưng các loại tải nguyên này cũng có giới hạn

nhất định. Nếu như chất lượng của nó vì một lý do nào đó thay đổi (vi dụ

nước sơng, nước biển bị ơ nhiễm) thì giá trị sử dụng sẽ khơng cịn nữa. Lúcđó tính chất vơ tận cũng khơng cịn ý nghĩa.

Với tài nguyên đất, cho đến nay đã có nhiều định nghĩa trên nhiều quan điểmnghiên cứu khác nhau. Trên quan điểm sinh thái học và môi trường, định nghĩa về

đất của Winkler (1968) [11] đã xem xét đất như một vật thé sống, và đất cũng tuânthủ các quy luật sống: phát sinh, phát triển, thối hóa và già cỗi. Điều quan trọngtrong định nghĩa này là tùy thuộc vào cách đối xử của con người đối với đất mà đất

có thê trở nên phì nhiêu hơn, cho năng suât cây trông cao hơn và ngược lại. Cũng

17

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

với cách nhìn nhận như vậy, các nhà sinh thái học còn cho rằng đất là vật mang củatất cả các hệ sinh thái ton tại trên Trái Dat. Vì đất tự mang trên mình nó các hệ sinhthái nên muốn cho các hệ sinh thái bền vững thì trước tiên vật mang phải bền vững.

Do đó, con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào tất cả các hệ sinh thái

mà đất “mang” trên mình nó.Một vật mang và lại được đặc thù bởi tính chất độcđáo mà khơng vật thể tự nhiên nào có được - độ phì nhiêu giúp cho các hệ sinh tháitồn tại, phát triển. “Xét cho cùng thì cuộc sống của con người cũng phụ thuộc vàotính chất độc đáo này của đất” [11].

Dưới cách nhìn nhận về tài nguyên đất như trên, việc sử dụng hợp lý, bền

vững tài nguyên đất đang được đặt ra, đặc biệt với đất dốc. Với ý định tạo cơ sở

phương pháp luận và phương pháp để đánh giá sử dụng đất dốc, một khung đánh

giá quản lý đất dốc bền vững đã được các nhà khoa học đưa ra năm 1991. Theo đó,khái niệm bền vững bao gồm 5 thuộc tính:

e Tính sản xuất hiệu qua (productivity)

e Tính an toan (security)e Tinh bao vé (protection)

Qui hoạch — công cụ quản lý sử dụng hợp lý tài nguyên đất

Dé có thể giảm thiểu xói mịn, biện pháp mà con người có thé tác động chínhlà loại từ ngun nhân gây ra xói mịn, hay nói đúng hơn, loại trừ khả năng hạt mưa

làm vỡ hạt đất [13, 59, 72]. Dé làm được điều này, cần phải tăng cường độ che phủ

-18

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

và qui hoạch sử dụng dat là cơng cụ thích hợp nhất dé đạt được điều đó. Theo quanđiểm của các nhà khoa học đất Việt Nam, quản lý sử dụng đất dốc không thé chỉ là

van dé kỹ thuật đơn thuần. Sự thành cơng chỉ có được do kết quả của việc kết hợp

chặt chẽ giữa “kỹ thuật, cơng nghệ, kinh tế, chủ trương chính sách, xã hội nhân văn

và môi trường”. Nghia là giải pháp chính có thé tóm tắt lại là quy hoạch sử dung đất

kết hợp chặt chẽ với phát triển kinh tế xã hội (sau khi giao đất giao rừng - chủtrương quản lý đất).

Đã có nhiều nghiên cứu chứng thực và nhấn mạnh về vai trò quyết định củalớp phủ thựcvật trong giảm xói mịn. Sự thay đổi lớp phủ thực vật, bị phá huỷ hay

hồi phục đều có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự thay đơi của q trình xói mịn và mơi

trường sinh thái. Lớp phủ thực vật phát triển trên sườn dốc sẽ trực tiếp ngăn cản vàlàm giảm xói mịn trọng lực (gravity erosion), nghĩa là làm giảm đáng kê hiện tượngtrượt đất. Nghiên cứu các thay đổi của lớp phủ thực vật trong 130 năm, các tác giảcho rằng sự phục hồi của thảm thực vật là ngun nhân thay đổi từ xói mịn do các

yếu tơ liên quan đến con người sang xói mịn tự nhiên dưới sự cân băng sinh thái tựnhiên [93]. Cũng nhằm làm sáng tỏ diễn biến của q trình xói mịn và tìm biện

pháp để giảm thiểu nó, Zha Xiaochun đã cho thấy cường độ của xói mịn do canhtác trên đất đốc gấp hơn 100 lần cường độ xói mịn của thảm rừng tự nhiên, và cùngvới xói mịn, môi chất dinh dưỡng trong đất cũng bị mất đi, mơi trường sinh thái bịthay đơi và theo đó, lượng xói mịn lại tăng lên. Vì vậy, theo tác giả này, chuyển từ

canh tác trên đất dốc sang phục hồi rừng và tái tạo Lớp phủ thực vật tự nhiên là

“chìa khố” nhằm cải thiện mơi trường dưới góc độ giảm thiểu xói mịn [94].

Để tăng cường độ che phủ thực vật, một số nghiên cứu ở châu Á đã chỉ ra

rằng biện pháp tốt là khi rừng được giao cho cộng đồng quản lý. A.P.Gautam và cáccộng sự, nghiên cứu về sự thay đổi (thống kê va dynamic) của lớp phủ rừng trênphạm vi một lưu vực tại Nepal trong 14 năm đã thấy rằng với những khu vực rừngdo cộng đồng quản lý, tỷ lệ tăng diện tích rừng và giảm diện tích cây bụi cao hơn

đáng kể so với khu vực không được cộng đồng quản lý [42]. Lại Vĩnh Câm cũng

cho rằng việc quản lý tốt đất đai là nhân tơ chính góp phan làm giảm lượng đất mắt.

19

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Tác giả cho răng cần phải có một hệ thống giám sát kết quả của cơng tác quản lý

dat, trong đó việc theo dõi phục hồi và tăng chất lượng rừng được gợi ý như là một

chỉ tiêu cần theo dõi trước hết [54]. Trong một nghiên cứu khác tại Ấn Độ, các tácgiả đã nhận thấy sự “xâm lăng” của đất nông nghiệp đối với đất rừng cùng với sự

mat đi của một số loài cây bản địa. Các tác giả cho rằng, nguyên nhân chính là áp

lực của gia tăng dân số và nhu cầu tăng cao thu nhập. Dé giải quyết tình trạng này,một trong những việc cần làm là xây dựng và phát triển nền kinh tế dựa vào sử dụng

hợp lí tài ngun rừng [73].

Các mơ hình sử dụng đất khác nhau phục vụ cho phát triển bền vững, giảm

thiểu xói mịn cịn được đưa ra khơng chỉ thơng qua nghiên cứu xói mịn. Nghiêncứu về trắc lượng hình thái địa hình (độ dốc, độ phân cắt ngang và độ phân cắt sâu)

ở Sơn La, Lê Mỹ Phong và Nguyễn Ngọc Khánh đã đề xuất 9 biện pháp sử dụng đấttrên 9 đơn vị trắc lượng hình thái nhằm đảm bảo phát triển bền vững [15]. Tuynhiên, đây mới chỉ là nghiên cứu bước đầu, các biện pháp được đưa ra chưa cụ thể

vì thiếu các số liệu về điều kiện kinh tế và xã hội.

Bên cạnh công cụ qui hoạch, các mơ hình sử dụng đất hợp lý cũng đượcnghiên cứu dé sao cho có thé đạt được cùng lúc mục tiêu kinh tế và giảm xói mịn.Theo dõi, rút ra qui luật từ biến động sử dụng đất trong quá khứ dé lấy cứ liệu choviệc dự báo sử dụng đất trong tương lai, mơ hình của Phạm Văn Tân và NguyễnCao Huan đã chỉ ra không những qui luật biến đổi hiện trạng sử dụng đất mà cònvạch rõ nhứng nơi cũng như tác động của việc điều khiến thay đơi sử dụng đất theo

hướng có lợi qua mơ hình “có điều khiển” [17].

Dưới quan điểm xây dựng mơ hình hệ kinh tế sinh thái phục vụ phát triển

nông thôn bền vững, các tác giả (Đặng Trung Thuận, Trương Quang Hải và nnk)[21] đã phân tích xói mịn như một nhân tơ mơi trường quan trọng cần được quantâm đến trong quá trình xây dựng và đánh giá mơ hình. Các tác giả đã lượng hố

được quan hệ giữa nhân tô môi trường (quan trọng nhất là xói mịn với vùng thượngnguồn sơng Trà Khúc) và nhân tố kinh tế. Một trong những “bức xúc” về môitrường của thượng nguôn sông Trà Khúc là vân đê xói mịn đât. Hai vân đê cịn lại

20

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

là suy thoái tài nguyên rừng do nương rẫy và biến động dịng chảy sơng Trà Khúccũng đều có liên quan chặt chẽ tới sự biến động của lớp phủ thực vật. Qua tính tốn

theo mơ hình định lượng, các tác giả đã đưa ra một số mơ hình hệ kinh tế sinh tháivới đặc điểm nổi bật là kết hợp nông lâm hop lý.

Một số biện pháp hạn chế xói mịn

Rất nhiều các biện pháp hạn chế xói mịn đã được các nhà khoa học tìm hiểu.Ngồi các biện pháp liên quan đến vấn đề qui hoạch sử dụng đất (hay cịn gọi là cácbiện pháp tơng hợp), các biện pháp kỹ thuật có thé được chia thành 2 nhóm chính:

e_ Xây dựng các cơng trình chống xói mịn (biện pháp cơng trình). Nhóm các

biện pháp này thường được thực hiện ở những khu vực mà xói mịn gây hậuquả nghiêm trọng, đặc biệt là tới các công trình khác như đường giao thơng,

e Thuc hiện các biện pháp canh tác chống xói mịn (biện pháp sinh học), chủ

yếu là phương pháp canh tác theo đường đồng mức, trồng một số loại cây có

tác dụng chống xói mịn như cỏ vertiver [14].

Theo kinh nghiệm bảo vệ đất của Trung Quốc, kiểm sốt xói mịn trên lưu

vực nhỏ (diện tích nhỏ hơn 20km”) là phương pháp phù hợp và dé bảo vệ đất, phải

ngừng canh tác trên đất đốc [94].

1.2. Đánh giá biến động lớp phủ thực vật bằng ảnh vệ tỉnh

1.2.1. Ảnh vệ tinh và các thông tin phan ánh về hiện trạng lớp phú

Kỷ nguyên sử dụng vién thám trong quan sát và nghiên cứu trái đất từkhoảng không được coi như bắt đầu từ năm 1972 với việc phóng vệ tinh Landsat 1.

Tới nay, với hơn 30 năm phát triển, viễn thám đã trở thành một cơng cụ hiện đại,

vừa mang tính phụ trợ, vừa mang tính cạnh tranh trong các cơng nghệ quan sát Trái

Dat [91]. Kha năng của dữ liệu viễn thám trong thành lập bản đồ thực vật cũng ngày

càng được cải thiện, và theo đó, dữ liệu viễn thám đang dần có xu hướng trở thànhnguồn dữ liệu chủ đạo (prime data) cho việc thành lập bản đồ lớp phủ thực vật

21

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Ngay từ những ngày đầu tiên của sự phát triển công nghệ viễn thám, theo dõi

lớp phủ thực vật đã được đề cập đến, trong đó “vẽ bản đồ lớp phủ thực vật là một

trong những ứng dụng tiêu biéu và quan trọng của dữ liệu viễn thám” [52]. Với bảnchất việc “chụp” ảnh là đo giá trị phần trăm phản xạ của năng lượng sóng điện từ từ

các đối tượng trên mặt đất, viễn thám có ưu thế cơ bản trong theo dõi lớp phủ thực

vật. Các loại lớp phủ thực vật, đến lượt mình lại phản ánh các điều kiện mặt đấttương ứng như rừng, đồng cỏ.... Các loại hình sử dụng đất này lại phản ánh các hoạt

động của con người. Vì vậy, viễn thám ngày càng có vai trị to lớn hơn và ngày

càng có mặt nhiều hơn trong nghiên cứu liên quan đến tài nguyên thiên nhiên như

lớp phủ thực vật, tài nguyên đất và tài nguyên nước. Có thể thấy rõ được sự pháttriển này qua số lượng các cơng trình cơng bồ như trong hình 1.2.

Nhu cầu về thơng tin về lớp phủ thực vật đang ngày cảng tăng trong các bàitốn nghiên cứu, quản lý các vấn đề mơi trường như mất rừng và thoái hoá đất,trong việc hoạch định chính sách mơi trường và lập kế hoạch sử dụng tài nguyênthiên nhiên (natural resource planning) cũng như cho các khu bảo tồn được thành

lập nhiều vào những năm 80 và 90. Nhu cầu về thông tin lớp phủ thực vật cũng xuất

hiện trong các bài tốn mơ hình dự báo như thay đổi khí hậu tồn cầu cũng như cácảnh hưởng của nó [62]. Một trong những ưu thế rõ rệt nhất của phương pháp sửdụng dữ liệu viễn thám trong thành lập ban đồ lớp phủ thực vật nói riêng và các loại

bản đồ chuyên đề nói chung là khả năng đem lại các thông tin cần thiết ở nhữngvùng mà khó có thé sử dụng phương pháp mặt đất [91, 89]. Ngồi khả năng cungcấp thơng tin, phương pháp viễn thám còn đem lại ưu thế về giá thành của việcthành lập bản đồ [89].

22

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

tả th

Ảnh máy hay Nguằn dữ liệu

1996-Hình 1.2.Thành lập bản đồ thực vật trong ba thập niên gan đây [89]

Với đòi hỏi ngày càng cao của các nhu cầu nghiên cứu khoa học, nhất là địihỏi phải có thông tin chỉ tiết và tương đối thường xuyên về các vùng khó tiếp cận

của các nhà quản lý, nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và sinh thái, viễn thám đã

dan phát triển và trở thành một công cụ không thé thiếu. Tuy nhiên, rõ ràng là trong

rất nhiều trường hợp, các ứng dụng địi hỏi các thơng tin ở mức độ chỉ tiết cao hơnnhiều so với các thông tin viễn thám có thể cung cấp. Vì thế, việc kết hợp giữa

thông tin từ ảnh viễn thám với thông tin từ thực địa đang trở thành một xu hướng sửdụng ảnh viễn thám [91].

Nhiều nhà nghiên cứu cũng đã thừa nhận các khó khăn trong việc sử dụng

ảnh viễn thám và đồng thời cũng đề ra các biện pháp khắc phục. Trong những khókhăn mà kỹ thuật viễn thám gặp phải khi thành lập bản đồ lớp phủ thực vật vùng

miền núi, đầu tiên phải kế đến là sự anh hưởng lên đặc tính phản xạ của bóng địahình. Việc loại bỏ các ảnh hưởng này là điều khó khăn, cần phải có các mơ hìnhchính xác về sự chiếu sáng của mặt trời lên địa hình đó trong quá trình thu ảnh [62].Một hạn chế khác của dit liệu viễn thám quang học là sự ảnh hưởng của mây va

sương mù. Chúng cản trở hoặc ngăn cản phản xạ của các đối tượng bề mặt trái đất

tới vệ tinh, làm sai lệch phan xạ phố thu nhận được hoặc, trong nhiều trường hợp,

23

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

làm cho không thu nhận được thông tin về phan xạ phô của đối tượng. Dé có théloại bỏ hạn chế này, viéc kết hợp ảnh đa thời gian (có thời gian chụp rất gần nhau)

có thé được sử dụng. Trong trường hợp khơng có ảnh da thời gian, ta có thé dùng kỹ

thuật mặt nạ để che các vùng mây.

1.2.2. Nghiên cứu lập bản đồ hiện trạng lớp phủ từ ảnh vệ tỉnh

Một điều cần chú ý là phải phân biệt khái niệm lớp phủ thực vật với kháiniệm hiện trạng sử dụng đất. Hai thuật ngữ này cần được làm sáng tỏ trước khi bắtđầu các nghiên cứu về viễn thám. Thuật ngữ hiện trạng sử dụng đất nhân mạnh đến

các thơng tin về mục đích sử dụng của thửa đất trong khi thuật ngữ hiện trạng lớpphủ được dùng để chỉ các thông tin miêu tả trạng thái lớp phủ thực vật của thửa đất

ay. Một loại hình sử dụng đất (hay một lớp trên bản đồ hiện trạng) có thé bao gồmnhiều loại hình lớp phủ khác nhau. Ví dụ như một sân gơn (hiện trạng sử dụng đất)

có thé bao gồm cỏ, rừng, mặt nước... (hiện trạng lớp phủ). Các thơng tin có thé thay

được trong dữ liệu viễn thám thường là các thông tin về hiện trạng lớp phủ hơn là

các thông tin hiện trạng sử dụng đất [52]. Dù sao thì giữa hiện trạng sử dụng đất vàhiện trạng lớp phủ cũng có những sự tương quan chặt chẽ nên từ các thông tin vềhiện trạng lớp phủ có thé được dùng dé chiết xuất ra các thông tin về hiện trạng sửdụng đất một cách gián tiếp. Bảng 2.1 cho thấy điểm mạnh cũng như điểm yếu củacác phương pháp thành lập bản đồ thực vật khác nhau

Bang 1.1. Điểm mạnh, yếu của các kỹ thuật thành lập ban đồ thực vật khác nhau [91]Quan sát thực Ảnh hàng Viễn thám so | Viễn thám số vệ

địa không máy bay tĩnhGiới hạn phân | <Im 1-10m 1-20m 5m->lkm

Độ rộng có thê Phụ thuộc vào km x 10° Toan cau

cua vung vé khả năng nguồn

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Kha năngtách | Từng cá thé Kiểu cấu trúc | Kiểu cấutrúc | Các lớp hiện

Việc phát triển của các kỹ thuật phân tích khơng gian của GIS cũng đã cónhững ảnh hưởng to lớn tới việc thành lập bản đồ lớp phủ thực vật và quá trình giảiđốn ảnh [61]. Tuy nhiên, việc sử dụng kết hợp công nghệ viễn thám và GIS trongnghiên cứu theo dõi biến động lớp phủ thực vật cũng khó có thể tránh khỏi sai sót,

cả chủ quan và khách quan [44]. Các sai sót này chủ yếu tập trung ở ba khía cạnh

chính là sai số về khơng gian (do nắn chỉnh hình học); sai số về khơng gian do q

trình giải đốn và sai số về thuộc tính do quan niệm khi giải đốn.

Với sự phát triển của cơng nghệ, các vệ tinh có thể chụp ảnh được với sỐkênh nhiều hơn, cung cấp lượng thông tin to lớn hơn. Dựa trên ưu thế này, nhiềunhà khoa học đã đề nghị các biện pháp xử lý ảnh mới dé có thé thu thập thơng tin từảnh vệ tỉnh tốt hơn, trong đó có phương pháp phân loại dưới pixel (từ thuật ngữtiếng Anh spectral unmixing). Phân loại này được ứng dụng khơng chi dé tìm hiểuchỉ tiết về lớp phủ thực vật, cấu trúc tán lá... mà còn ứng dụng trong các nghiên cứuthé nhưỡng [77,58,61].

Những năm gan đây, ứng dụng viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trang

sử dụng đất cũng như bản đồ hiện trạng lớp phủ đã được thực hiện tương đối rộng

25

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

rãi. Tuy nhiên, hầu hết các công bố của các tác giả Việt Nam chỉ nhằm sáng tỏ khíacạnh ứng dụng và kỹ thuật của các phương pháp cô điển trong thành lập bản đồ từ

ảnh viễn thám. Các van đề nghiên cứu vẫn còn bỏ ngỏ ở nhiều khâu do nhiều ly do

khác nhau [2].

1.2.3. Nghiên cứu theo dõi biến động lớp phủ thực vật từ ảnh vệ tỉnh

Đề có thé nhận biết được các mức độ khác nhau của một kiểu lớp phủ bằngphân tích ảnh số là một việc khơng dé dang. Da có nhiều phương pháp xử lý khácnhau được đề cập như tính tốn chỉ số thực vật, phân tích thành phần chính, phân

loại có kiểm định và phân loại khơng kiểm định [89,55,52,30].

Trong các công bố của minh, một số nhà nghiên cứu Việt Nam đã đề cập tớicác nguyên tắc đánh giá biến động lớp phủ thực vật. Nguyễn Dinh Dương liệt kê hai

phương pháp đánh giá biến động lớp phủ thực vật là so sánh bản đồ được thành lậpđộc lập và nhân mạnh các biến động (làm rõ) nhờ tổ hợp màu hoặc phân tích thànhphần chính [7]. Tác giả cũng cho rằng cần phải có tư liệu cùng mùa trong năm đề cóthé nhận được những biến động “thực sự” [7,55,52]. Điều này có thể thấy TỐ VỚI các

khu vực có biến động theo mùa (đất nơng nghiệp hoặc rừng rụng lá) [52].

Biến động của lớp phủ thực vật có thé bao gồm hai kiểu biến đổi: biến đổi từlớp này sang lớp khác và biến đổi trong nội bộ lớp. Biến đổi từ lớp này sang lớpkhác là loại biến đổi ma hầu hết các nghiên cứu viễn thám tập trung vào dé đánhgiá. Trong khi đó, biến đổi trong nội bộ lớp (ví dụ rừng với 80% lớp phủ biến thành

rừng với 50% lớp phủ) là loại biến đổi mà ảnh viễn thám đa phé cũng có thé nhậnthấy được [40]. Phân tích kỹ hơn về nguồn gốc các sai số có thé trong q trình sửdụng ảnh vệ tinh để đánh giá biến động lớp phủ thực vật, G.S. Biging et al. cho rằng

trong tat cả các quá trình, từ thu ảnh tới xử lý, phân tích và chun đồi dữ liệu... đềucó sai số. Việc chồng ghép các kết quả được xử ly độc lập dé đánh giá biến độngcàng làm tăng sai số, nghĩa là kết quả chồng ghép sẽ có sai số lớn hơn sai số củatừng phép phân tích độc lập. Biện pháp đầu tiên được khuyến nghị như là một cách

để giảm thiểu sai số là tránh xử lý các ảnh đa thời gian một cách độc lập [33].

26

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Đánh giá biến động lớp phủ thực vật bằng phương pháp viễn thám số có thểđược chia thành đánh giá biến động phan xạ phổ trước phân loại và đánh giá biếnđộng sau phân loại. Đánh giá biến động sau phân loại là phép chồng ghép so sánhkết quả phân loại độc lập các ảnh. Phương pháp nay có ưu thé là có thé sử dụng cácloại ảnh vệ tinh khác nhau (khác đầu thu), chụp vào các mùa khác nhau trong năm.Nhược điểm chính của phương pháp này là sự phụ thuộc vào độ chính xác của từng

phép phân loại đơn lẻ [40].

Đánh giá biến động phan xạ phổ trước phân loại là phương pháp thu nhận

biến đổi về phô (spectral) để tạo nên một ảnh gồm một hay nhiều kênh ảnh trên đócác phan thay đơi về phổ được làm rõ từ hai ảnh cho trước. Việc so sánh này có thể

được tiến hành theo từng pixel (nghĩa là so sánh giá trị ở từng pixel tương ứng về vịtrí trên các ảnh đa thời gian) hoặc trên toàn cảnh (nghĩa là so sánh sự khác biệt vềgiá tri phổ trên “khung cảnh” toàn ảnh. Những kỹ thuật thơng dụng nhất dé tinhtốn sự biến đổi giữa các kênh ảnh phố là “differencing” (phép trừ) va “imageratioing” (phép chia). Trong trường hợp tính tốn sự biến đổi, các phương pháp

đồng nhất hố (equalization), ví dụ như phân tích thành phần chính thường được áp

dụng [40]. Sau khi đã có được các kết quả về sự khác biệt giữa các ảnh, cần phải cónhững phân tích để quyết định mức độ khác biệt thế nào đại diện cho sự thayđồi.Việc phân ngưỡng thay đổi có thé được dựa vào hàm phân bó, với ngưỡng thay

đổi được chọn là lớn hơn hay nhỏ hơn một khoảng độ lệch chuẩn [40].

Phân tích thành phần chính (PCA) là một trong những công cụ hữu hiệu dé

đánh giá biến động lớp phủ thực vat và đã được các nhà nghiên cứu công bố từnhững năm 80 và 90. Có hai cách sử dụng kỹ thuật pca trong đánh giá lớp phủ thực

vật, đó là phân tích thành phần chính của ảnh đa thời gian và phân tích thành phần

chính của ảnh đơn thời gian, sau đó so sánh với nhau [40, 65].

Nghiên cứu về sự cần thiết hay không của việc nắn chỉnh khí quyền là mộtnghiên cứu rất thú vị, đem lại những yêu cầu quan trọng của việc nắn chỉnh khíquyền và đặc biệt là trả lời câu hỏi khi nào thì cần thiết phải làm việc này. Việc nắn

chỉnh khí quyền là cần thiết trong nhiều ứng dụng viễn thám, đặc biệt là trong các

27

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

bài tốn theo dõi biến động. Tuy nhiên, khơng phải lúc nào việc nan chỉnh khíquyên cũng là cần thiết Việc phân loại ảnh đơn thời gian (single date) bằng phươngpháp phân loại độ tương tự lớn nhất (maximum likelihood) là một ví dụ rõ ràng nhấtvề việc nan chỉnh khí quyền khơng có ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng khơng đáng ké

đến kết quả phân loại, do các kênh ảnh LandSat TM được thiết kế dé tránh tối đa sự

hấp thụ của khí quyền. Điều này dẫn tới việc nắn chỉnh khí quyền làm thay đổi giátrị tuyệt đối của các pixel trên ảnh mà không làm thay đổi tương quan giữa chúng,

nghĩa là việc phân loại dựa vào tương quan giữa giá tri các pixel thay vì gia trị tuyệt

đối của chúng là không bị ảnh hưởng. Điều này cũng có thé được mở rộng cho việc

đánh giá biến động sau phân loại [78]. Trường hợp này đúng khi phân loại ảnh đa

thời gian theo từng ảnh riêng biệt và sau đó đánh giá biến động trên cơ sở kết quảphân loại riêng biệt này. Tương tự như vậy, việc nan chỉnh khí quyền cũng khơngcần thiết trong trường hợp đánh giá biến động dựa vào việc phân loại ảnh tô hợp đathời gian. Ảnh tổ hợp đa thời gian là ảnh được tô hợp từ kênh ảnh của nhiều thờigian khác nhau. Với việc so sánh ảnh bằng cách trừ hai ảnh theo từng pixel cũngđược chứng minh là khơng cần thiết phải nắn chỉnh khí quyền, tuy nhiên nên chuẩnhoá phan xạ phổ trong trường hợp nay [78] khi quan niệm rang giá trị không (0) làgiá trị thể hiện khu vực không thay đổi. Các nhà nghiên cứu cũng đã đi đến kết luậnrằng việc năn chỉnh khí quyền là khơng cần thiết với tất cả các trường hợp sử dụngcác thuật tốn tuyến tính, kế cả phân tích thành phan chính da thời gian dé đánh giá

biến động lớp phủ thực vật [78]. Với các đánh giá biến động dựa vào các phương

trình khơng tuyến tính, ví dụ như chỉ số thực vật, ta có thể thấy ngay rằng ảnh

hưởng của khí quyền sẽ khác nhau với các chỉ số thực vật của các ảnh chụp vào các

ngày khác nhau, nghĩa là, do tính khơng tuyến tinh, ảnh hưởng của khí quyền khơngbị triệt tiêu, và việc nắn chỉnh khí quyền trở nên cần thiết.

Như vậy, chúng ta có thé thay rằng hai phương pháp chính được sử dung déđánh giá biến động lớp phủ thực vật là phương pháp dựa vào khác biệt phổ va

phương pháp xử lý sau phân loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Ưu điểm nỗi

bật của phương pháp xử lý sau phân loại là khả năng áp dụng độc lập với nguồn tư

28

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

liệu ảnh khác nhau, không phụ thuộc vào sự khác biệt của quá trình thu ảnh ở các

thời điểm khác nhau. Tuy nhiên, chính điều này lại đem lại nhược điểm là quá

“nhạy cảm” với kết quả phân loại từng ảnh cụ thể của phương pháp. Phương pháp

so sánh khác biệt phổ, với nhiều cách tiếp cận khác nhau, đều có ưu thé chung là

tránh được sai số do phân loại (hoặc xử lý) độc lập các ảnh đơn lẻ. Thách thức lớn

nhất mà phương pháp này phải giải quyết chính là ngưỡng “thay đổi” và “khơngthay đổi”. Điều này có thể thấy rõ được qua phân tích hàm phân bố của các ảnh“thay đơi”, chúng thường có dạng liên tục và việc đặt ra một ngưỡng cố định là điềukhó dem lại sự chính xác cần thiết. Phương pháp so sánh thay đôi phổ đã được phát

triển thành rất nhiều kỹ thuật khác nhau và được sử dụng ngày càng nhiều. Phầndưới đây điểm qua một số kỹ thuật nhận biết thay đổi phô [40].

Kỹ thuật trừ ảnh gốc (raw image differencing)

Kỹ thuật này đơn giản là trừ giá trị trên kênh tương ứng của cặp ảnh gốc để tạonên ảnh thay đổi với các giá trị số. Số kênh của ảnh kết quả sẽ tương ứng với

số kênh của ảnh gốc.

Nhiều tác giả đã sử dụng phương pháp này và ghi nhận nhiều kết quả khác

nhau. Phương pháp này được gho nhận là tốt cho phân biệt sự thay đối giữađất và nước. Một số tác giả khuyến cáo nên sử dụng ảnh thay đổi ở dạng tôhợp màu đa kênh sẽ thấy thay đổi rõ hơn va dé hơn. Tuy nhiên một số tác giảcũng đã ghi nhận nhược điểm của phương pháp này, trong đó nổi bật nhất là

sai số do nan chỉnh hình học; sai số do giá trị phố của các kênh ảnh gốc khácnhau và cuối cùng là giá trị khác biệt không đại diện được cho mirc độ thayđổi, vi dụ giá trị của ảnh thay đơi là 30 có thé là kết q của hai ảnh gốc có giá

trị 180 và 150 hoặc 40 và 10.

Phân tích véctơ thay đối (change vector analysis)

Phương pháp này được đề xuất bởi Malila vào năm 1980. Véc tơ thay đối làvec tơ miêu tả hướng và độ lớn của thay đổi từ ảnh thứ nhất sang ảnh thứ hai.Trong phương pháp này, hai ảnh đơn kênh sẽ được tạo cùng nhau, ảnh thứ

nhất chứa độ lớn của véctơ thay đổi của pixel trong khi anh thứ hai hướng của

29

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

véctơ thay đổi. Dé có thể nhận biết được pixel có thay đổi hay không, mộtngưỡng được áp dụng cho ảnh thứ nhất, và khi pixel đã được coi là có thay

đối, chiều hướng thay đổi của nó sẽ được nhận trên ảnh thứ hai.

Cũng như phương pháp trừ ảnh gốc, phương pháp này cũng rất nhậy cảm vớisai số nan chỉnh hình học và sự khác biệt phô trong ảnh gốc (của các pixelkhông thay đổi) và việc chọn ngướng thay đổi cũng là một vấn đề khó khăn,

địi hỏi trình độ cao của người xử lý.

Phân tích nội ảnh (inner product analysis)

Được các nhà nghiên cứu Nhật bản tiễn hành [50]. Giá trị phố của pixel được

coi là vécto đa phố. Sự khác biệt giữa hai vectơ đa phơ được tính tốn bangcosin của góc tạo bời chúng. Điều này có nghĩa là, không phụ thuộc vào độ lớn

của vecto đa phổ, nêu góc giữa chúng bang 0 thi giá trị nhận được là 1 tươngứng với pixel không thay đổi. Pixel được coi là có thé có thay đổi nếu phântích nội anh cho giá trị khác 1 và nằm trong khoảng từ -1 đến 1. Phương phápnay cho phép xếp các pixel có tỷ lệ giá trị phố như nhau nhưng khác nhau vềgiá trị tuyệt đối thành những pixel không đổi. Cũng như phương pháp trên,phương pháp này chịu ảnh hưởng của độ chính xác nắn chỉnh hình học ảnh

Phân tích tương quan (correlation analysis)

Về mặt ý tưởng, phương pháp này cũng tương tự như phương pháp phân tíchnội ảnh kê trên. Điểm khác biệt là trong phương pháp này, giá trị trung bình

của vectơ đa phơ được sử dụng như là một thông số dé đánh giá mức độ thayđổi. Vì thế, phương pháp này có ưu điểm hon trong việc loại trừ bớt ảnh hưởngcủa các yếu tố của việc chụp ảnh như tổng lượng bức xạ mặt trời, góc cao mặt

trời, ảnh hưởng khí quyền và đầu thu.

Phuong pháp ty lệ anh (image ratioing)

Day được coi là một trong những phương pháp nhận biết biến động nhanhnhất. Ảnh của 2 date khác nhau được tính tỷ lệ (chia ảnh cho ảnh) theo từng

kênh. Ý tưởng chính của phương pháp này là những vùng không thay đồi sẽ có

30

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

giá trị tỷ lệ tương tự nhau trong khi những khu vực có thay đổi sẽ có tỷ lệ lớnhơn hoặc nhỏ hơn giá trị ở các vùng không thay đôi.

Ảnh tỷ lệ, tương tự ảnh thay đổi trong phương pháp trừ ảnh, cần được phântích và giải đốn dé có thé nhận diện được các khu vực thay đôi. Cũng như

phương pháp trừ ảnh, phương pháp này bị ảnh hưởng của độ chính xác của

phép nắn ảnh, đồng thời bị ảnh hưởng bởi thông số của đầu thu trong trườnghợp đầu thu khác nhau (ví dụ TMS và TM7). Một vài tác giả cịn phê phánphương pháp này là ảnh tỷ lệ có hàm phân bố không phải dạng chuẩn.

Phương pháp trừ chỉ số thực vật (vegetation index differencing)

Khác với phương pháp trừ ảnh gốc, phương pháp này sử dụng phép trừ với ảnhchỉ số thực vật được tính tốn cho ảnh của hai thời điểm. Chỉ số thực vật thơng

thường được tính tốn trên kênh đỏ và kênh hồng ngoại dựa trên đặc tính hap

thụ và phản xạ năng lượng mặt trời khác nhau trên các kênh này của cây xanh

(xem hình 2.1). Kết quả là có được một kênh ảnh thé hiện sự khác biệt chỉ sốthực vật của hai ảnh. Phương pháp này được ghi nhận là có tác dụng tốt với

việc phân tích biến động của tán rừng (forest canopy). Cũng giống như bat ky

phép phân tích biến động dựa trên pixel nào khác, phương pháp này cũng bịảnh hưởng của phép nắn chỉnh hình học.

Phương pháp trừ ảnh chuẩn hoá (normalizes image differencing)

Khác với phương pháp trừ ảnh gốc, ảnh thay đổi được tạo ra trong phương

pháp này là kết quả của phép trừ hai ảnh chuẩn hoá tương ứng với hai ảnh gốcban dau. Nghia là, trước khi thực hiện phép trừ ảnh, phép chuẩn hoá ảnh đượctiến hành trên ca hai ảnh gốc theo từng kênh. Chuẩn hố ảnh nhằm mục dich

tạo ra các ảnh có giá trị trung bình và độ lệch chuẩn có thé so sánh được. Cónhiều cách khác nhau dé có thé chuẩn hố ảnh, thơng thường nhất là sử dụng

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

X, : giá trị trung bình của kênh thứ k

a, = Ux : giá trị trung bình của kênh thứ k trên anh kết quả

b,=Su,/Sx,, với Su, là độ lệch chuẩn của kênh thứ k trên ảnh kết quả và

Sx, là độ lệch chuẩn của kênh thứ k trên ảnh gốc

Phương pháp này thường cho kết quả tốt hơn phương pháp trừ ảnh gốc. Cần

quan tâm là việc lựa chọn các tham SỐ cũng như thuật toán chuẩn hoá ảnh làrất quan trọng. Phương pháp này cũng bị ảnh hưởng bởi độ chính xác nắn

chỉnh hình học.

Phương pháp trừ ảnh chuẩn hoá phổ (radiometrically normalized_ image

Tương tự như với phương pháp trừ anh gốc và phương pháp trừ anh chuan

hoá, anh thay đổi được tạo ra bởi phương pháp này cũng là kết quả của phép

trừ giữa hai ảnh, anh “subject” và ảnh “reference”. Một trong hai ảnh được coi

là anh reference và ảnh subject được biến đôi (chuân hố) sao cho có các điềukiện về phổ (radiometric) tương tự như anh reference. Kỹ thuật biến đôi hay

được sử dụng nhất là kỹ thuật tương tự như biến đổi tuyến tính [40,71], có

Trong đó: ux: giá trị kết quả của pixel ở kênh thứ k

X¿: gla tri pixel ở kênh thứ k

ay, by. hé số

Một trong những phương pháp quan trong dé có thé xác định được các hệ số ay

và b, là phương pháp phân tích hồi qui (regression). Dựa trên quan hệ giữa giá

trị số của cặp ảnh chụp trên cùng một vùng, hai ảnh được đánh giá xem chúngcó quan hệ tuyến tính với nhau khơng. Nếu có, phân tích héi qui được áp dụngdé tìm ra giá tri a, và by. Sau đó, anh subject sẽ được biến đổi theo phươngtrình đã xác định ấy.

32

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Phương pháp trừ albedo (albedo differencing)

Albedo được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng năng lượng sóng điện từ phản xạ

bởi vật thể với tổng lượng năng lượng sóng điện từ tới nó. Như vậy, albedo

chính là giá trị của mức độ phản xạ. Trước tiên, ảnh albedo được tính tốn trên

từng date riêng biệt. Ảnh kết quả được tạo bởi phép trừ hai anh albedo sẽ thé

hiện những khu vực có mức độ phản xạ thay đơi.

Có nhiều phương pháp khác nhau dé tính được anh albedo. Một điều dễ thay làcác phương pháp này đều địi hỏi phải nắn chỉnh khí quyền cho ảnh (thì mới cóthể qui giá tri thu nhận được ở vệ tinh thành giá tri phản xạ thực sự tại mặt đất

và tính tốn được albedo). Một số phương pháp địi hỏi phải có số liệu khítượng, một số phương pháp chỉ địi hỏi dit liệu Landsat [69,88]

Phân tích thành phan chính (principal component analysis)

Phân tích thành phan chính là kỹ thuật phân tích đa biến phổ biến để làm phi

tương quan các dữ liệu đa phô. Hai kỹ thuật phân tích thành phan chính có théđược áp dụng trong theo dõi biến động từ ảnh vệ tinh là phân tích thành phần

chính đa thời gian và phân tích thành phần chính đơn ảnh.

Phân tích thành phần chính đa thời gian là áp dụng kỹ thuật phân tích thànhphần chính cho ảnh đa thời gian. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hầu hết cáckhu vực biến động được thể hiện trong các kênh thành phần chính chứa ítthơng tin (kênh PC3 hoặc PC4). Ảnh được sử dụng dé phân tích thành phanchính có thé rất phong phú, từ ảnh gốc, ảnh albedo...

Phân tích thành phần chính đơn ảnh sử dụng kỹ thuật phân tích thành phần

chính cho từng ảnh riêng biệt trong cặp ảnh và sau đó các thành phần chính

này được so sánh với nhau. Kỹ thuật so sánh cũng rất đa dạng, có thé là trừ

ảnh hoặc chia ảnh.

Kỹ thuật phân tích thành phần chính hồn tồn khơng dựa vào sự so sánh theotừng pixel. Sự biến động nhận được là sự biến động trên cơ sở so sánh toan

ảnh chứ khơng phải từng pixel. Tuy cịn nhiều đánh giá khác nhau về áp dụng

kỹ thuật phân tích thành phần chính trong theo dõi lớp phủ thực vật, nhưng có

33

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

thé nhận thay rang đây là một phương pháp phức tạp, đòi hỏi người phân tíchphải năm rõ đặc tính của ảnh vệ tinh cũng như đối tượng được đánh giá, đặcbiệt là trong việc đốn nhận sự thay đơi. Và, kỹ thuật này cũng có thể địi hỏiphải có các phân tích tiếp theo.

Một số tác giả đã thử nghiệm kết hợp cả hai phương pháp trên (phân loại và

so sánh thay đôi phổ) dé đánh giá biến động lớp phủ thực vật, điển hình là cơng bốcủa Ding Yuan et al. Các tác giả đã sử dụng phương pháp so sánh phổ dé loại bỏnhững khu vực khơng có sự khác biệt đáng ké và áp dụng phương pháp phân tích

sau phân loại vào những khu vực có thê có sự thay đổi [40].

Trong đề tài nghiên cứu cơ bản 74 05 02 [4], nhóm tác giả đã phân tích ưu,nhược điểm của phương pháp xử lý ảnh số cũng như giải đoán mắt thường và đề

xuất một phương án kết hợp, theo đó việc phân loại ảnh số được tiến hành, sau đó

“khái qt hố” kết quả bằng mắt thường. Theo cơng bố của nhóm nghiên cứu, đâylà một phương pháp có nhiều ưu điểm [4]. Cũng trong một đề tài nghiên cứu cơ bảnkhác năm 2002, nhóm tác giả cho biết “thông số về sinh khối rừng được xác định

bang chỉ số thực vật trên ảnh SPOT”[IS].

Tuy nhiên, dù bằng cách nào, theo quan điểm của tác giả luận án, sự “thayđổi” và “không thay đổi” trong tự nhiên không bao giờ có ranh giới rõ ràng vì mọiđối tượng đều biến đổi liên tục theo thời gian, đều “vô thường”. Tat cả những ranhgiới đặt ra dé miêu tả sự “thay đơi” hay “khơng thay đổi” đều chi mang tính chat

tương đối, vì vậy chúng ta sẽ phải chấp nhận những kết quả có tính chính xác tươngđối. Và dé kết luận, chúng ta có thé sử dụng ý kiến sau đây của Wellens: dù sao đi

nữa, khơng có một phương thức “chuẩn” nào có thé áp dụng được cho moi vùngtrên thế giới, nghĩa là từng phương pháp chỉ áp dụng tốt cho từng hoàn cảnh cụ thé

và chỉ có ý nghĩa tham khảo khi áp dụng vào các khu vực khác [89].

34

</div>