Đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu bằng công nghệ viễn thám và GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
************





TRẦN ANH TUẤN






ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN CÔN
ĐẢO, TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU BẰNG CÔNG NGHỆ
VIỄN THÁM VÀ GIS




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
************

TRẦN ANH TUẤN





ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN CÔN
ĐẢO, TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU BẰNG CÔNG NGHỆ
VIỄN THÁM VÀ GIS



Chuyên ngành: Địa Chính
Mã số: 60.44.80


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC




NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NHỮ THỊ XUÂN

Hà Nội – Năm 2012





MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I 4
CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG
ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN CÔN ĐẢO, TỈNH BÀ RỊA
VŨNG TÀU 4
1.1. Khái niệm biến động lớp phủ rừng 4
1.1.1. Khái niệm về lớp phủ rừng 4
1.1.2. Phân loại rừng 5
1.1.3. Khái niệm về biến động lớp phủ rừng 6
1.2. Viễn thám và GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng 6
1.2.1. Viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ rừng 6

1.2.2. GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng 13
1.3. Tổng quan các công trình ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trên thế giới
và ở Việt Nam 19
1.3.1. Trên thế giới 19
1.3.2. Ở Việt Nam 21
CHƢƠNG II 25
PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG BẰNG
CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS 25
2.1. Các phƣơng pháp nghiên cứu biến động lớp phủ rừng sử dụng kỹ thuật viễn
thám và GIS 25
2.1.1 Phƣơng pháp so sánh sau phân loại (Post – Classification comparison
methods) 25
2.1.2 Phƣơng pháp nhận biết các mẫu phổ (spectral pattern recognition) 26
2.1.3 Phƣơng pháp phân tích thành phần chính (principal component
analysis) 27
2.1.4 Phƣơng pháp tạo ảnh sai biệt đa thời gian 27
2.1.5 Phƣơng pháp tạo ảnh tỷ số 27
2.1.6 Phƣơng pháp phân tích vector thay đổi 28
2.1.7 Phƣơng pháp tính sai biệt chỉ số thực vật 29
2.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng, bản đồ biến động lớp phủ
rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS 30


2.2.1 Mục tiêu thực hiện 30
2.2.2 Qui trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng bằng ảnh
viễn thám 31
2.2.3 Qui trình công nghệ thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng 32
CHƢƠNG III 36
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN
CÔN ĐẢO GIAI ĐOẠN 1996 – 2000 – 2006 VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO

VỆ RỪNG PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG 36
3.1. Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 36
3.1.1 Vị trí địa lý 36
3.1.2 Địa hình 36
3.1.3 Khí hậu 37
3.1.4 Thủy văn - hải văn 37
3.1.5 Giao thông - kinh tế - xã hội 37
3.2. Tƣ liệu sử dụng trong đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo 40
3.2.1. Tƣ liệu bản đồ 40
3.2.3. Các tài liệu khác 42
3.3. Mục đích của bản đồ thành lập 44
3.3.1. Các dữ liệu sử dụng để thành lập bản đồ 44
3.3.2. Thiết kế cơ sở toán học 45
3.3.3. Thiết kế nội dung các lớp thông tin nền 45
3.3.4. Thiết kế nội dung các lớp thông tin hiện trạng lớp phủ rừng 46
3.3.5. Thiết kế nội dung các lớp thông tin biến động lớp phủ rừng 46
3.3.6. Thiết kế nội dung bản đồ biến động lớp phủ rừng 47
3.4. Sơ đồ quy trình kỹ thuật thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng khu vực
huyện Côn Đảo. 50
3.5. Chiết tách các thông tin từ ảnh viễn thám 51
3.6. Xây dựng CSDL lớp phủ rừng huyện Côn Đảo 51
3.6.1 Quy trình 51
3.6.2. Nội dung và cấu trúc CSDL 52
3.7. Thành lập bản đồ nền 54
3.8. Biên tập và thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng (3 thời kỳ) 54
3.9. Thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng qua 3 thời kỳ 55
3.9.1. Lớp thông tin trạng thái lớp phủ rừng 55
3.9.2 Lớp thông tin biến động lớp phủ rừng 56
3.9.3 Bản đồ biến động lớp phủ rừng 56
3.10. Phân tích nguyên nhân và đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo. 57

3.10.1. Nhận xét và đánh giá diễn biến lớp phủ rừng giai đoạn 1996-2000
huyện Côn Đảo 57
3.10.2. Nhận xét và đánh giá diễn biến lớp phủ rừng giai đoạn 2000- 2006
huyện Côn Đảo 60
3.10.3. Nhận xét và đánh giá diễn biến lớp phủ rừng thời kỳ 1996-2000-
2006 huyện Côn Đảo và nguyên nhân biến động 63
3.10.4. Nhận xét chung về đặc điểm biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo 65
3.11. Đề xuất các giải pháp bảo vệ rừng cho mục đích phát triển bền vững 67
KẾT LUẬN 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
PHỤ LỤC 1 72
PHỤ LỤC 2 83
PHỤ LỤC 3 84
PHỤ LỤC 4 85
PHỤ LỤC 5 86
PHỤ LỤC 6 87
PHỤ LỤC 7 88


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. GIS: Hệ thông tin địa lý
2. ArcGIS: Phần mềm GIS của Viện nghiên cứu hệ thống môi trƣờng
(ESRI)
3. ASTER: Advanced Spaceborne Thermal Emision and Reflectance
Radiometer - tên một loại ảnh vệ tinh của Nhật Bản
4. DN: Digital Number – giá trị độ xám của pixel trong ảnh số
5. HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất
6. LANDSAT: Vệ tinh tài nguyên của Mỹ

7. MapInfo: Phần mềm GIS của hãng MapInfo
8. MicroStation: Phần mềm biên tập bản đồ của hãng Intergraph
9. NDVI: Chỉ số khác biệt của thực vật
10. Nir: vùng sóng cận hồng ngoại
11. Pixel: Picture Element – phần tử ảnh trong ảnh số
12. Red: vùng sóng đỏ
13. RMS: root mean square – sai số trung phƣơng
14. SPOT: Système Pour I’Observation de la Terre – Hệ thống vệ tinh quan
trắc Trái đất của Pháp



DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1
Hệ thống vệ tinh giám sát tài nguyên và môi trƣờng trái đất…………….
7
Hình 1.2
Phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên mặt đất…………………………
8
Hình 1.3
Các hợp phần của GIS……………………………………………………
14
Hình 1.4
Sơ đồ tổng quan làm bản đồ bằng GIS…………………………………
15
Hình 2.1
Sơ đồ so sánh sau phân loại……………………………………………
26
Hình 2.2
Phân loại ảnh tổ hợp của các kênh thời gian……………………………

26
Hình 2.3
Phân tích vector thay đổi…………………………………………………
29
Hình 2.4
Đƣờng cong thể hiện giá trị trung bình và ngƣỡng xác định biến động
bằng 1 lần độ lệch chuẩn…………………………………………………
30
Hình 2.5
Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng
bằng tƣ liệu viễn thám……………………………………………………
32
Hình 2.6
Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng
bằng tƣ liệu viễn thám sau phân loại…………………………………….
34
Hình 2.7
Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng
bằng phƣơng pháp nghiên cứu biến động của các chỉ số thực vật………
35
Hình 3.1
Quicklook cảnh ảnh phủ trùm huyện Côn Đảo………………………….
42
Hình 3.2
Bảng chú giải bản đồ biến động lớp phủ rừng………………………
48
Hình 3.3
Bảng chú giải bản đồ biến động lớp phủ rừng (tiếp)…………………….
49
Hình 3.4

Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng huyện Côn
Đảo……………………………………………………………………….
51
Hình 3.5
Sơ đồ quá trình xây dựng CSDL lớp phủ rừng khu vực huyện Côn Đảo
52
Hình 3.6
Sơ đồ cấu trúc CSDL lớp phủ rừng khu vực huyện Côn Đảo…………
53
Hình 3.7
Sơ đồ thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng khu vực huyện Côn Đảo

54
Hình 3.8
Diện tích các loại rừng huyện Côn Đảo năm 1996, 2000, 2006…………
63
Hình 3.9
Biến động các loại rừng huyện Côn Đảo năm 1996, 2000, 2006……….
64
Hình 3.10
Một số hình ảnh biến động lớp phủ rừng………………………………
65







DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1
Thông tin ảnh vệ tinh khu vực Côn Đảo……………………………….
42
Bảng 3.2
Cấu trúc cơ sở dữ liệu các lớp thông tin bản đồ biến động lớp phủ rừng
44
Bảng 3.3
Kết quả biến động các đối tƣợng trong lớp thông tin lớp phủ rừng giai
đoạn 1996-2000…………………………………………………………
56
Bảng 3.4
Kết quả biến động các đối tƣợng trong lớp thông tin lớp phủ thực vật
rừng giai đoạn 2000-2006………………………………………………
59
Bảng 3.5
Diện tích các loại rừng Côn Đảo năm 1996, 2000, 2006………………
62
Bảng 3.6
Biến động diện tích các loại rừng khác qua hai giai đoạn………………
62
Bảng 3.7
Diện tích biến động các loại rừng Côn Đảo thời kỳ 1996 - 2000 – 2006
63


1 | P a g e

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp của thiết đề tài

Bên cạnh những lợi ích thu đƣợc từ việc khai thác, sử dụng nguồn lợi từ
rừng, các hoạt động của con ngƣời đã gây ra rất nhiều tác động đối với tài nguyên
và môi trƣờng. Hiện nay, chúng ta đang phải đƣơng đầu với những vấn đề về sự
suy thoái của nguồn lợi tự nhiên và môi trƣờng. Sự phát triển kinh tế gắn với bảo
vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng phục vụ phát triển bền vững đang là vấn đề
hết sức cấp thiết đƣợc các nhà quản lý đặt ra. Để làm tốt công việc này, công tác
điều tra, theo dõi và đánh giá biến động rừng là một trong những nhiệm vụ quan
trọng hàng đầu. 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 thô sơ, đó là một công việc phức
tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian. Khi sử dụng các tài liệu thống
kê và các tƣ liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin
hiện thời nhất. Thời gian tổng hợp số liệu và thành lập bản đồ cho khu vực nghiên
cứu càng kéo dài thì thông tin trên bản đồ càng lạc hậu và không chính xác. Trong
khi đó bản đồ đòi hỏi nhanh về thời gian, chính xác về loại hình, cập nhật về thông
tin. Do đó, cần phải có phƣơng pháp mới, nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của
phƣơng pháp truyền thống.
Tƣ liệu viễn thám với những ƣu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thông tin,
tính khái quát hóa tự nhiên các đối tƣợng và khả năng phủ trùm rộng (một tấm ảnh
chụp từ vệ tinh Landsat TM phủ trùm diện tích 32.400 km
2
, một tấm ảnh chụp từ
vệ tinh SPOT phủ trùm diện tích 3.600 km
2
) và đã phủ trùm khắp mọi nơi trên Trái
đất, cùng với sự phát triển mạnh về công nghệ nhƣ cung cấp thông tin ngày càng
nhanh chóng, chính xác hơn, đã đem lại giá trị đích thực của phƣơng pháp bản đồ
trong nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại của các đối tƣợng, các hiện
tƣợng, nhƣ các đối tƣợng biến động thảm thực vật, tài nguyên rừng, đem lại khả
năng thực tiễn cho xu hƣớng thành lập bản đồ theo quan điểm đồng bộ, hệ thống.

Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographical Information Systems) có khả
năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý phục vụ các
bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý của các đối tƣợng trên bề mặt trái đất
là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên thiên nhiên và
môi trƣờng.

2 | P a g e

Xuất phát từ những lý do nêu trên học viên đã chọn đề tài: Đánh giá biến
động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu bằng công nghệ viễn
thám và GIS.
2. Mục tiêu của đề tài
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS thành lập bản đồ và đánh giá biến
động lớp phủ rừng huyện Công Đảo phục vụ công tác quản lý, khai thác tài nguyên
rừng
3. Nhiệm vụ của đề tài
Để đạt đƣợc mục tiêu trên đề tài đã giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Thu thập tƣ liệu: Ảnh viễn thám, bản đồ các loại và các tài liệu liên quan
khác.
- Tổng quan cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong
đánh giá biến động lớp phủ rừng.
- Nghiên cứu các đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội, các yếu tố
ảnh hƣởng tới biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo
- Ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập các bản đồ lớp phủ rừng ở một số
thời điểm.
- Ứng dụng GIS để thành lập bản đồ và đánh giá biến động lớp phủ rừng.
- Xác định các nguyên nhân gây ra biến động lớp phủ rừng và đề xuất các
giải pháp bảo vệ lớp phủ rừng.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi không gian: Toàn bộ vùng đảo nổi của quần đảo Côn Đảo.

Phạm vi khoa học: Xây dựng bản đồ lớp phủ rừng trên cơ sở công nghệ viễn
thám và GIS. Xây dựng ma trận biến động lớp phủ rừng, đánh giá biến động lớp
phủ rừng khu vực nghiên cứu.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp thu thập, thống kê và phân tích tƣ liệu hiện có liên quan đến
lớp phủ rừng, các tƣ liệu bản đồ, ảnh vệ tinh và GIS.
Phƣơng pháp điều tra khảo sát thực địa: Thu thập, lấy mẫu, chụp ảnh, giải
đoán, mô tả các yếu tố liên quan đến lớp phủ rừng nhằm đánh giá mức độ biến
động lớp phủ rừng đƣợc chi tiết và có độ tin cậy cao.
Phƣơng pháp viễn thám, bản đồ và Hệ thông tin địa lý (GIS) phục vụ cho
việc thành lập bản đồ hiện trạng và đánh giá biến động lớp phủ bề mặt rừng huyện
Côn Đảo.

3 | P a g e

Các kỹ thuật sử dụng trong đề tài gồm:
Kỹ thuật viễn thám: Sử dụng tƣ liệu viễn thám qua các thời kỳ để nghiên cứu
hiện trạng và biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo
Kỹ thuật bản đồ và công nghệ GIS để phân tích các hiện trạng và đánh giá
biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo.
Kỹ thuật khai thác thông tin trên mạng Internet để lấy các dữ liệu, tài liệu
trong và ngoài nƣớc có liên quan đến đề tài nghiên cứu.
6. Cơ sở tài liệu để thực hiện luận văn
- Ảnh vệ tinh SPOT3-P thu nhận vào năm 1996; Landsat 7-ETM thu nhận
năm 2000; SPOT2 thu nhận năm 2006.
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000, 01 mảnh có số hiệu 6326III do cục Đo đạc
và Bản đồ Nhà nƣớc in lại năm 1981 từ bản đồ quân sự Mỹ thành lập năm 1964.
- Một số mảnh bản đồ Địa chính tỷ lệ 1/1.000 khu vực huyện Côn Đảo do
trung tâm Đo đạc Bản đồ tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu thành lập năm 2003.
- Bản đồ chuyên đề nhƣ: Ranh giới hành chính, Địa hình, Tài nguyên

rừng…)
- Các kết quả điều tra thực địa.
7. Cấu trúc luận văn
Nội dung của luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận, đƣợc cấu trúc thành 3
chƣơng.
- Chƣơng 1: Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong
đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
- Chƣơng 2: Phƣơng pháp thành lập bản đồ biến động lớp phủ rừng bằng công
nghệ viễn thám và GIS.
- Chƣơng 3: Thành lập bản đồ, đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn
Đảo giai đoạn 1996 - 2000 - 2006 và đề xuất giải pháp bảo vệ rừng phục vụ
phát triển bền vững.

4 | P a g e

CHƢƠNG I

CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ RỪNG HUYỆN CÔN ĐẢO,
TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU

1.1. Khái niệm biến động lớp phủ rừng
1.1.1. Khái niệm về lớp phủ rừng
Lớp phủ rừng là một phần của lớp phủ bề mặt nói chung, là quần xã thực vật
rừng, chủ yếu là cây rừng sinh trƣởng trên một khoảnh đất đai nhất định bao gồm
các đặc trƣng sau: Nguồn gốc, tổ thành, tuổi, mật độ, tầng thứ, độ tàn che, độ che
phủ, chiều cao bình quân, đƣờng kính bình quân, tổng tiết diện ngang, độ dày của
rừng, tang trƣởng, trữ lƣợng, cấp đất, diện tích, biến động…
Trong đó:
Nguồn gốc của rừng là nguồn gốc phát sinh ra rừng. Có hai nguồn gốc phát

sinh ra rừng là rừng tự nhiên và rừng nhân tạo. Xuất xứ của rừng tự nhiên là từ chồi
hoặc hạt, còn xuất xứ của rừng nhân tạo (rừng trồng) chủ yếu là từ hạt.
Tổ thành rừng là tỉ trọng của một loài cây hay nhóm loài chiếm trong lâm
phần đó và đƣợc tính theo phần trăm (%)
Tuổi rừng là tuổi của lâm phần, đó là tuổi bình quân của nhóm loài cây
chiếm ƣu thế trong lâm phần đó.
Mật độ của rừng là tổng số cây trên một đơn vị diện tích.
Tầng thứ của rừng chỉ mức độ cao thấp của các tập hợp cây tạo nên lâm phần
đó.
Độ tán che là tỉ số diện tích tán rừng chiếu xuống đất rừng và đƣợc tính theo
%.
Độ che phủ là tỉ số giữa diện tích đất có rừng trên diện tích đất tự nhiên và
đƣợc tính theo %.
Chiều cao bình quân là chỉ tiêu, biểu thị kích thƣớc chiều cao cây tạo nên
lâm phần.
Đƣờng kính bình quân là chỉ tiêu, biểu thị mức độ to nhỏ kích thƣớc cây tạo
nên lâm phần.
Tổng tiết diện ngang là tổng diện tích các tiết diện ngang ở vị trí độ cao 1,3m
của tất cả các cây rừng có đƣờng kính 6cm trở lên trên một đơn vị diện tích (thƣờng
là 1ha). Đơn vị tính là m
2
/ha.

5 | P a g e

Độ dầy của rừng là tỉ số giữa tổng tiết diện ngang của một ha trên tổng tiết
diện ngang của một ha lâm phần chuẩn.
Tăng trƣởng là số lƣợng mà nhân tố điều tra biến đổi đƣợc trong một đơn vị
thời gian nhƣ: Chiều cao cây, đƣờng kính, trữ lƣợng…
Cấp đất là chỉ tiêu đánh giá điều kiện lập địa và sức sản xuất của lâm phần

thuộc một loài cây nào đó.
Diện tích: các đặc trƣng trên đều phải đƣợc xác định trên một đơn vị diện
tích nhất định để làm cơ sở xác định trữ lƣợng của rừng.
Biến động là mức độ biến động tài nguyên rừng trong đó có biến động về số
lƣợng và chất lƣợng. Sự biến động của rừng luôn diễn ra dƣới tác động của tự
nhiên và con ngƣời theo thời gian.
1.1.2. Phân loại rừng
Trong ngành lâm nghiệp, có rất nhiều cách phân loại rừng nhƣ:
- Phân loại trên quan điểm sinh thái học.
- Phân loại theo chức năng sử dụng: rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng
sản xuất.
- Phân loại theo trữ lƣợng: rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo, rừng kiệt.
- Phân loại theo mức độ tác động của con ngƣời: rừng tự nhiên, rừng nhân
tạo.
- Phân loại theo cấu trúc hình thái: rừng gỗ lá rộng thƣờng xanh, rừng gỗ lá
rộng rụng lá, rừng gỗ lá rộng nửa rụng lá, rừng gỗ lá kim, rừng tre nứa, rừng ngập
mặn…
- Phân loại theo độ che phủ tán: rừng rậm (có độ che phủ tán >70%), rừng
rậm trung bình (có độ che phủ tán từ 50 -70%), rừng thƣa (có độ che phủ tán từ 20
– 50%).
Trong kỹ thuật viễn thám việc phân loại các đối tƣợng rừng theo trữ lƣợng
gỗ là một việc làm rất khó, mặc dù có tài liệu điều tra bổ sung mặt đất đầy đủ và
chi tiết thì kết quả đạt đƣợc cũng chƣa cao. Việc phân loại theo mục đích sử dụng
bằng phƣng pháp viễn thám càng khó khăn hơn. Đối với tƣ liệu viễn thám, kết quả
thu nhận các đối tƣợng là năng lƣợng phản xạ phổ khác nhau của các đối tƣợng hay
còn gọi là giá trị cấp độ xám. Mặt khác các cấp độ xám khác nhau trên ảnh chủ yếu
phụ thuộc vào độ dầy tán rừng. Do đó với kỹ thuật viễn thám, phƣơng pháp phân
loại hiệu quả nhất mà có thể sử dụng đƣợc là phân loại theo mƣc độ tác động, phân
loại theo cấu trúc hình thái và phân loại theo độ che phủ tán.

6 | P a g e

Trong luận văn này tác giả căn cứ vào các hệ thống phân loại rừng và đặc
điểm tự nhiên của khu vực nghiên cứu là Côn Đảo, một huyện đảo thuộc tỉnh Vũng
Tàu để đƣa ra hệ thống phân loại cho bản đồ lớp phủ rừng nhƣ sau:
1 Rừng ngập mặn kín (độ che phủ ≥ 50%)
2 Rừng ngập mặn thƣa (độ che phủ < 50%)
3 Rừng tràm (độ che phủ ≥ 50%)
5 Rừng tự nhiên kín (độ che phủ ≥ 50%)
6 Rừng tự nhiên thƣa (độ che phủ < 50%)
7 Rừng trồng kín (độ che phủ ≥ 50%)
8 Rừng trồng thƣa (độ che phủ < 50%)
1.1.3. Khái niệm về biến động lớp phủ rừng
1.1.3.1. Khái niệm chung về biến động
Cụm từ biến động đƣợc hiểu là biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này
bằng một trạng thái khác liên tục của sự vật, hiện tƣợng tồn tại trong môi trƣờng tự
nhiên cũng nhƣ mỗi trƣờng xã hội.
1.1.3.2. Biến động về diện tích đối tượng – biến động về số lượng
Giả sử cùng đối tƣợng A ở thời điểm T
1
có diện tích S
1
, ở thời điểm T
2
có
diện tích S
2
(đối tƣợng A thu nhận đƣợc từ hai ảnh vệ tinh có thời điểm chụp khác
nhau). Nhƣ vậy ta nói rằng A bị biến đổi diện tích ở thời điểm T
1

so với T
2
(sự biến
đổi này có thể bằng nhau, lớn hơn hay nhỏ hơn) nếu ta dung kỹ thuật để chồng xếp
hai lớp thông tin này thì phần diện tích của phần trùng nhau sẽ đƣợc gán giá trị cũ
của đối tƣợng A, còn các giá trị khác sẽ là giá trị của phần biến động. Giá trị biến
động này là bao nhiêu tang hay giảm phụ thuộc vào thuật toán đƣợc sử dụng.
1.1.3.3. Biến động về bản chất đối tượng
Trên hai ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực ở hai thời điểm khác nhau,
diện tích A ở thời điểm T
1
có giá trị M
1
, ở thời điểm T
2
có giá trị M
2
(M
1,
M
2
là giá
trị phổ), ta sử dụng thuật toán chồng ghép hai lớp thông tin tại hai thời điểm T
1,
T
2

sẽ xuất hiện giá trị M khác M
1,
M

2
. Giả sử diện tích A không đổi ta nói rằng có sự
thay đổi về chất của A, trên thực tế đây là sự thay đổi loại hình sử dụng đất.
1.2. Viễn thám và GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng
1.2.1. Viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ rừng
1.2.1.1. Khái quát về Viễn Thám

7 | P a g e


"Viễn thám được xác định là một phương pháp nghiên cứu các đối tượng,
hiện tượng bằng các thiết bị, đặt cách đối tượng một khoảng cách nào đó, không
đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp với đối tượng".
Viễn thám đƣợc định nghĩa là sự thu thập và phân tích thông tin về đối tƣợng
mà không có sự tiếp xúc trực tiếp đến vật thể. Công nghệ viễn thám phát triển dựa
trên những thành tựu mới nhất của khoa học kỹ thuật cũng nhƣ công nghệ vũ trụ,
công nghệ tin học… Với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh nhất và khách quan
nhất.








Hình 1.1: Hệ thống vệ tinh giám sát tài nguyên và môi trường trái đất
Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn
thám phát triển mạnh bởi những cải tiến về vệ tinh chụp ảnh, thiết bị chụp ảnh và
các phƣơng pháp chụp.

Những thông tin thu thập đƣợc từ công nghệ viễn thám đƣợc sử dụng vào rất
nhiều mục đích nhƣ:
2. Nghiên cứu về biến đổi khí hậu
3. Nghiên cứu về biến động tầng Ozone
4. Dự báo thời tiết
5. Ứng dụng trong nông nghiệp và lâm nghiệp
6. Điều tra tài nguyên khoáng sản
7. Theo dõi giảm nhẹ thiên tai
8. Ứng dụng trong quản lý đới bờ
9. Các ứng dụng trong hải dƣơng học

8 | P a g e

1.2.1.2 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên mặt đất
Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ
bằng các cách thức khác nhau và các đặc trƣng này thƣờng đƣợc gọi là đặc trƣng
phổ. Đặc trƣng phổ sẽ đƣợc phân tích theo nhiều cách khác nhau để nhận dạng ra
đối tƣợng trên bề mặt đất, nó sẽ cho phép giải thích đƣợc mối quan hệ giữa đặc
trƣng phổ và sắc, tông màu trên ảnh tổ hợp màu để giải đoán đối tƣợng.
Nguyên tắc cơ bản để phân biệt các đối tƣợng trên mặt đất trong ảnh vệ tinh là dựa
vào sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ. Hình ….dƣới
đây thể hiện đặc tính phản xạ của các thành phần đất, nƣớc và thực vật trên ảnh vệ
tinh.
Figure Source: Source: />







20
40
60
0






0,6
1,0
1,4
1,6
2,0
2,4
(m)
r

(%)



0,8
1,2
1,8
2,2
2,6
Thực vật
Thổ nhưỡ ng

Nướ c

Hình 1.2: Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên mặt đất
Thông qua đặc điểm về đƣờng cong phản xạ phổ của các đối tƣợng ngƣời ta
thiết kế các thiết bị thu nhận sao cho tại khoảng bƣớc sóng đó các đối tƣợng có độ
phản xạ phổ là dễ phân biệt nhất và ở những khoảng nằm trong bƣớc sóng này sự
hấp thụ của khí quyển là nhỏ nhất.
Dải phổ sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0,3m - 0,4m),
vùng ánh sáng nhìn thấy (0,4m - 0,7m), đến vùng gần sóng ngắn và hồng ngoại
nhiệt. Trong tất cả tài liệu cơ sở về viễn thám, theo bƣớc sóng sử dụng, công nghệ
viễn thám có thể chia làm ba nhóm chính:
 Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại
 Viễn thám hồng ngoại nhiệt
 Viễn thám siêu cao tần
Các loại sóng điện từ đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ
nhƣ: Tia Gamma & X: Y tế và hạt nhân
Tia tím: Thiên văn, nghiên cứu Ozone
Vùng nhìn thấy: Cho các phân tích bằng mắt
Hồng ngoại: Phân biệt thảm thực vật
Nhiệt: Lửa cháy, nhiệt độ mặt nƣớc
Sóng ngắn: Mặt đất, mặt nƣớc

9 | P a g e

Radio: Radio, truyền thanh
Do các thông tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lƣợng phản xạ từ
các đối tƣợng, nên việc nghiên cứu các tính chất quang học (chủ yếu là đặc trƣng
phản xạ phổ) của các đối tƣợng tự nhiên đóng vai trò hết sức quan trọng đối với
việc ứng dụng có hiệu quả phƣơng pháp viễn thám. Phần lớn các phƣơng pháp ứng
dụng viễn thám đƣợc sử dụng hiện nay đều có liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp với

việc nghiên cứu các đặc trƣng phản xạ phổ của các đối tƣợng hay nhóm đối tƣợng
nghiên cứu. Các thiết bị ghi nhận, các loại phim chuyên dụng với độ nhạy cảm phổ
phù hợp đã đƣợc chế tạo dựa trên kết quả nghiên cứu về quy luật phản xạ phổ của
các đối tƣợng tự nhiên.
Trong lĩnh vực viễn thám, kết quả của việc giải đoán các thông tin phụ thuộc
rất nhiều vào sự hiểu biết mối tƣơng quan giữa đặc trƣng phản xạ phổ, bản chất và
trạng thái các đối tƣợng tự nhiên. Những thông tin về đặc trƣng phản xạ phổ sẽ cho
phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ƣu chứa nhiều thông tin nhất về
đối tƣợng đƣợc nghiên cứu, đồng thời đó cũng là cơ sở dữ liệu viễn thám để phân
tích nghiên cứu các tính chất của đối tƣợng địa lý, tiến tới phân loại các đối tƣợng
đó.
* Đặc tính phản xạ phổ của lớp phủ thực vật
Lớp phủ thực vật là đối tƣợng đƣợc quan tâm nhiều bởi chiếm đa số diện tích
bề mặt tự nhiên. Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh là dấu hiệu đặc trƣng
thay đổi theo bƣớc sóng. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá cây ảnh
hƣởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất Clorophin, ngoài ra còn
một số sắc tố khác cũng góp phần tạo nên phản xạ phổ của thực vật. Bức xạ mặt
trời khi tới bề mặt lá cây, phần trong vùng sóng đỏ và chàm bị chất diệp lục hấp thụ
phục vụ cho quá trình quang hợp, vùng sóng lục và vùng sóng hồng ngoại sẽ phản
xạ khi gặp chất diệp lục của lá.
Nhìn chung, sự khác nhau về đặc trƣng phản xạ phổ ở thực vật đƣợc xác
định bởi các yếu tố cấu tạo trong và ngoài của lá cây, tác động của ngoại cảnh (điều
kiện sinh trƣởng, điều kiện chiếu sáng, thời tiết ) song đặc trƣng phản xạ phổ của
lớp phủ thực vật vẫn có một quy luật chung: phản xạ mạnh ở vùng sóng xanh (510
- 575 m) và hồng ngoại gần (> 720 m), hấp thụ mạnh ở vùng sóng xanh tím (390
- 480 m) và sóng đỏ (680 - 720 m). Đặc tính phản xạ của lá cây đƣợc chi phối
bởi các tế bào diệp lục (Clorophin) có trong cấu trúc lá. Hàm lƣợng diệp lục tố sẽ
biến đổi tùy thuộc vào tình trạng của lá cây (non hay già, khoẻ mạnh hay sâu bệnh).

10 | P a g e

Ngoài ra, còn có sự khác nhau tƣơng đối rõ về khả năng phản xạ phổ giữa
những nhóm cây có khả năng chịu nƣớc khác nhau (cây chịu nƣớc, cây trung sinh,
cây chịu hạn ), đặc biệt ở vùng hồng ngoại.
* Đặc tính phổ phản xạ của thổ nhưỡng
Trong thực tế nghiên cứu, trong đa số các trƣờng hợp các đối tƣợng thực vật
và đất kết hợp với nhau tạo thành một đối tƣợng tổ hợp. Trong vùng ánh sáng nhìn
thấy, đất thƣờng có hệ số phản xạ cao hơn thực vật. Đƣờng biểu diễn đặc tính phản
xạ phổ của lớp phủ thổ nhƣỡng có dạng tăng dần từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại
một cách đơn điệu. Khả năng phản xạ phổ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất hóa lý
của đất, hàm lƣợng hữu cơ, độ ẩm, trạng thái bề mặt, thành phần cơ giới của đất
* Đặc tính phản xạ phổ của nước
Khả năng phản xạ phổ của nƣớc phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của nƣớc
và hàm lƣợng các vật chất lơ lửng. Nƣớc bẩn chứa nhiều tạp chất phản xạ mạnh
hơn so với nƣớc sạch, nhất là vùng dải sóng đỏ.
Nƣớc trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng ngắn Blue, yếu dần khi sang vùng
Green và triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ. Khi nƣớc bị đục, khả năng phản xạ tăng lên
do ảnh hƣởng của sự tán xạ bởi vật chất lơ lửng. Sự thay đổi về tính chất của nƣớc
(độ mặn, độ đục, độ sâu ) đều ảnh hƣởng đến tính chất phổ của chúng. Nghĩa là
khi tính chất nƣớc thay đổi, hình dạng đƣờng cong và giá trị phổ phản xạ sẽ bị thay
đổi.
Ảnh viễn thám thu nhận phổ của các đối tƣợng trên mặt đất. Mỗi loại vệ tinh
đƣợc thiết kế để thu nhận ở một số dải phổ nhất định còn gọi là các kênh phổ. Từ
đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên và quy luật trộn màu, chúng ta có
thể tiến hành giải đoán ảnh viễn thám, chiết tách các thông tin cần quan tâm của
các đối tƣợng thể hiện trên ảnh. Khi giải đoán ảnh, ngƣời ta không giải đoán các
đối tƣợng trên các kênh ảnh riêng rẽ mà thƣờng dùng ảnh đa phổ bởi tổ hợp màu
trên ảnh này sẽ làm cho mắt ngƣời dễ nhận biết đối tƣợng hơn.
1.2.1.3 Một số loại tư liệu viễn thám đang được sử dụng ở Việt Nam trong
lĩnh vực tài nguyên môi trường

Một hệ thống viễn thám nghiên cứu tài nguyên và môi trƣờng bao gồm nhiều
thành phần. Về nguyên tắc các thành phần này có thể đƣợc chia ra thành 3 loại
chính:
 Các vệ tinh viễn thám và các tàu vũ trụ có ngƣời điều khiển.
 Các máy bay có trang bị phòng thí nghiệm và máy đa phổ.
 Các trạm thu và xử lý thông tin mặt đất cố định hoặc lƣu động cùng
các khu vực Polygon. Các vệ tinh nhân tạo đóng vai trò chủ đạo để thu thập thông

11 | P a g e

tin viễn thám mà chủ yếu là bằng phƣơng pháp thu nhận năng lƣợng phản xạ từ các
đối tƣợng mặt đất và tạo ra các sản phẩm với các thể loại đa dạng: ảnh đa phổ, ảnh
hồng ngoại nhiệt, ảnh ra đa .v.v
Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng nhiều loại tƣ liệu ảnh viễn thám khác
nhau cho các mục đích nghiên cứu và quản lý tài nguyên thiên nhiên, thành lập các
loại bản đồ phục vụ công tác quản lý kinh tế xã hội. Ảnh vệ tinh quang học với
nhiều ƣu điểm nhƣ hình ảnh quen thuộc với con ngƣời, dễ giải đoán, kỹ thuật tƣơng
đối dễ phát triển trên nền các công nghệ chụp ảnh hiện hành nên đã nhanh chóng
đƣợc chấp nhận và ứng dụng rộng rãi. Các loại ảnh quang học nhƣ Landsat, SPOT,
Aster, IKONOS, QuickBird… đã trở nên quen thuộc và phổ biến trên toàn thế giới.
Trong công tác thành lập các loại bản đồ lớp phủ bằng công nghệ viễn thám sử
dụng ảnh quang học đã đƣợc đƣa vào các qui trình qui phạm tƣơng đối hoàn chỉnh.
1.2.1.4 Những ưu thế cơ bản của ảnh viễn thám trong nghiên cứu lớp phủ
rừng
Ngày nay, với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ, tƣ liệu ảnh
vệ tinh đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công tác theo dõi, giám sát tài
nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trƣờng. Những ƣu thế cơ bản của ảnh viễn thám
có thể kể ra là:
- Cung cấp thông tin khách quan, đồng nhất trên khu vực trùm phủ lớn
(Landsat 180km x180km, SPOT, ASTER 60km x 60 km) cho phép tiến hành theo

dõi giám sát trên những khu vực rộng lớn cùng một lúc.
- Cung cấp thông tin đa dạng trên nhiều kênh phổ khác nhau cho phép
nghiên cứu các đặc điểm của đối tƣợng từ nhiều góc độ phản xạ phổ khác nhau.
- Cung cấp các loại ảnh có độ phân giải khác nhau đo đó cho phép nghiên
cứu bề mặt ở những mức độ chi tiết hoặc khái quát khác nhau. Ví dụ nhƣ các loại
ảnh độ phân giải siêu cao nhƣ SPOT 5, IKONOS, QuickBird, ảnh hàng không để
nghiên cứu chi tiết, hoặc các loại ảnh có độ phân giải thấp nhƣng tần suất chụp lặp
cao, diện tích phủ trùm lớn nhƣ MODIS, MERIS cho phép cung cấp các thông tin
khái quát ở mức vùng hay khu vực.
- Khả năng chụp lặp lại hay còn gọi là độ phân giải thời gian. Do đặc điểm
quĩ đạo của vệ tinh nên cứ sau một khoảng thời gian nhất định lại có thể chụp lặp
lại đƣợc vị trí trên mặt đất. Sử dụng các ảnh vệ tinh chụp tại các thời điểm khác
nhau sẽ cho phép theo dõi diễn biến của các sự vật hiện tƣợng diễn ra trên mặt đất,
ví dụ nhƣ quá trình sinh trƣởng của cây trồng, thảm thực vật

12 | P a g e

- Các dữ liệu đƣợc thu nhận ở dạng số nên tận dụng đƣợc sức mạnh xử lý của
máy tính và có thể dễ dàng tích hợp với các hệ thống thông tin nhƣ hệ thống thông
tin địa lý (GIS).
Do những đặc tính hết sức ƣu việt kể trên ảnh viễn thám đã trở thành một
công cụ không thể thiếu đƣợc trong công tác theo dõi giám sát tài nguyên thiên
nhiên và môi trƣờng nói chung và việc chiết tách các thông tin lớp phủ nói riêng,
nhất là ở những vùng khó tiếp cận nhƣ các vùng núi cao, biên giới, hải đảo [Chu
Hải Tùng].
Trên thế giới việc ứng dụng công nghệ viễn thám, tại những nƣớc phát triển,
đã đƣợc thực hiện ngay từ khi có những tấm ảnh đầu tiên của vệ tinh quan sát trái
đất. Cho đến nay ảnh vệ tinh đã đƣợc ứng dụng ở hầu khắp các nƣớc, kể cả những
nƣớc đang phát triển. Ở Việt Nam, mặc dù việc ứng dụng công nghệ viễn thám có
chậm hơn những nƣớc tiên tiến trong khu vực nhƣng ảnh vệ tinh cũng đã đƣợc sử

dụng ở rất nhiều các cơ quan, ngành và địa phƣơng khác nhau nhƣ nông nghiệp,
lâm nghiệp, đo đạc và bản đồ, qui hoạch đất đai, địa chất – khoáng sản… Những
ứng dụng tiêu biểu của ảnh viễn thám liên quan đến việc chiết tách các thông tin về
lớp phủ mặt đất là:
- Điều tra thành lập bản đồ hiện trạng và theo dõi biến động rừng
- Thành lập bản đồ lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất
- Theo dõi giám sát mùa màng
- Thành lập bản đồ và theo dõi biến động các vùng đất ngập nƣớc
- Thành lập bản đồ và theo dõi biến động rừng ngập mặn
- Kiểm kê tài nguyên nƣớc mặt
- Qui hoạch đô thị và theo dõi quá trình đô thị hóa
Hiện nay trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc công nghiệp phát triển, việc đánh
giá hiện trạng lớp phủ bề mặt và theo dõi diễn biến tài nguyên thiên nhiên, mà
trƣớc hết là lớp phủ bề mặt đang đƣợc tiến hành thƣờng xuyên trên cơ sở sử dụng
tƣ liệu viễn thám cùng các phần mềm xử lý số chuyên dụng. Các tƣ liệu viễn thám
đƣợc sử dụng để nghiên cứu lớp phủ bề mặt chủ yếu là ảnh vệ tinh và ảnh Radar.
Ở nƣớc ta việc theo dõi diễn biến lớp phủ bề mặt mà trƣớc hết là theo dõi
diễn biến về diện tích, về loại cây đang đƣợc quốc hội rất quan tâm. Theo chu kỳ
cứ 5 năm một lần lại kiểm kê toàn bộ diện tích đất đai trên toàn quốc. Thời gian
gần đây với ƣu thế nhanh, rẻ tiền hơn phƣơng pháp thành lập bản đồ từ ảnh hàng
không và đo đạc thực địa viễn thám đang dần là nguồn tƣ liệu chính trong công tác
kiểm kê đất đai. Thấy rõ vai trò quan trọng của công nghệ viễn thám và nhu cầu sử
dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh của các cơ quan, ngành trong cả nƣớc, chính phủ đã cho

13 | P a g e

phép Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng triển khai đề án “Hệ thống Giám sát Tài
nguyên thiên nhiên và môi trường tại Việt Nam” sử dụng vốn ODA của chính phủ
Pháp. Thành phần quan trọng nhất của hệ thống này là Trạm thu ảnh vệ tinh có khả
năng thu nhận, xử lý và cung cấp các loại ảnh vệ tinh bao gồm cả ảnh quang học

(MERIS, SPOT 2, 4, 5) và radar (ASAR) cho ngƣời sử dụng trong nƣớc. Hệ thống
giám sát Tài nguyên và Môi trƣờng tại Việt nam sẽ thúc đẩy các nghiên cứu ứng
dụng của ảnh vệ tinh ở nƣớc ta. Khi hệ thống đi vào hoạt động, ngƣời sử dụng có
khả năng tiếp xúc với nhiều loại tƣ liệu ảnh trên cùng một khu vực nghiên cứu.
Trong ngành lâm nghiệp tƣ liệu viễn thám với những ƣu thế nhƣ ảnh chụp
đƣợc ở những phạm vi rộng, chi tiết, tƣ liệu đa thời gian, tức thời cũng đóng góp
một phần không nhỏ trong việc thành lập bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng, biến
động tài nguyên rừng và lớp phủ rừng, quản lý trữ lƣợng rừng, sinh khối rừng, theo
dõi sinh thái rừng…
1.2.2. GIS trong đánh giá biến động lớp phủ rừng
1.2.2.1. Khái niệm về GIS
Hiện nay có khá nhiều định nghĩa về GIS, song có thể thống nhất chung về
định nghĩa nhƣ sau: "GIS là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng
(máy tính và các thiết bị ngoại vi), phần mềm, dữ liệu địa lý và ngƣời điều hành;
đƣợc thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm thu nhận, lƣu trữ, điều khiển,
phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. GIS có mục tiêu đầu tiên là xử
lý hệ thống dữ liệu trong môi trƣờng không gian địa lý" (Davis, 1996).
1.2.2.2. Cấu trúc của GIS
GIS bao gồm các hợp phần cơ bản sau: dữ liệu không gian, ngƣời điều hành,
phần cứng, phần mềm.
- Phần cứng máy tính: Bao gồm các thành phần vật lý của máy tính và các
thiết bị ngoại vi khác (máy in, máy scanner, máy vẽ )
- Phần mềm GIS: Gồm các chƣơng trình máy tính thực hiện các công việc
chuyên môn của GIS, thực hiện các chức năng thu nhận và lƣu trữ các dữ liệu
không gian cũng nhƣ thuộc tính, các thao tác xử lý số liệu, mô hình số độ cao
- Dữ liệu GIS: Bao gồm các dữ liệu không gian (ảnh, bản đồ ) và dữ liệu
thuộc tính (các đặc điểm, tính chất, các quá trình, hiện tƣợng ) của các đối tƣợng
đƣợc nghiên cứu.
- Ngƣời sử dụng: Đây là yếu tố mang tính chất quyết định, là ngƣời thiết kế
và thực hiện các thao tác kỹ thuật để có đƣợc kết quả theo các yêu cầu khác nhau.

14 | P a g e

Workstation
Plotter
Scanner
Laser printer
Modem
Phần cứng
Cơ sở
dữ liệu
Cơ sở
tri thứ c
Thế giới thực
Viễn thám
Xử lý ảnh
Vector Raster
GIS
Phần
mềm
Các quyết định

Hỡnh 1.3: Cỏc hp phn ca GIS
Cỏc hp phn trờn nm trong mi quan h tng tỏc cht ch vi nhau to
thnh GIS. Nu thiu mt trong cỏc hp phn trờn thỡ GIS s ngng hot ng hoc
ch l mt h thng cht. Theo phỏt trin ca khoa hc k thut, bn hp phn
trờn cng c phỏt trin mnh m, to nờn mt GIS ngy cng phỏt trin hn, thc
hin c cỏc chc nng u vit hn, nhanh hn, mnh hn, tin li v d dng
hn trong vn hnh v s dng.
T cui nm 1990, ngoi 4 hp phn trờn cú 2 hp phn na c b sung,

ú l: qui trỡnh (Procedue) v mng (Network) ESRI.
1.2.2.3. Cỏc chc nng ca GIS trong vic xõy dng bn v qun lý ti
nguyờn rng
1.2.2.3.1 GIS trong vic xõy dng bn
Vi s phỏt trin ca cỏc k thut tiờn tin thc cht l ng dng mỏy vi tớnh
v cỏc phn mm chuyờn dng (GIS Software) hin nay vic thnh lp, x lý v
biờn tp bn c thc hin tt c cỏc c quan. Tựy theo mc ớch, t liu,
loi bn m cỏch thnh lp cú khỏc nhau nhng nhỡn chung ta cú th túm tt
chung phng phỏp xõy dng bn bng GIS nh s

15 | P a g e


Hình 1.4: Sơ đồ tổng quan làm bản đồ bằng GIS
Để thành lập bản đồ số bằng GIS thì cơ sở dữ liệu có thể lấy từ nhiều nguồn
nhƣ: số liệu điều tra đo đạc trực tiếp ngoài thực địa, bản đồ số, bản đồ giấy, số liệu
thống kê, tƣ liệu viễn thám Sản phẩm đầu ra của GIS là bản đồ số, nó sẽ khác bản
đồ đầu vào cả về chất và về lƣợng dễ dàng cập nhật và khai thác thông tin thuận lợi
nhờ sự trợ giúp của máy tính.
Hiện nay hầu hết các lĩnh vực chuyên ngành nhƣ Địa chất, Địa lý, Trắc địa
bản đồ, Quy hoạch đô thị, Bảo vệ môi trƣờng đều quan tâm tới GIS và khai thác
chúng với những mục đích riêng biệt bởi vì: GIS là một hệ thống tự động quản lý,
lƣu trữ, tìm kiếm dữ liệu chuyên ngành với sự phát triển của máy tính đặc biệt
chúng có khả năng biến đổi dữ liệu mà những công việc này không thể thực hiện
bằng phƣơng pháp thô sơ. GIS có khả năng chuẩn hoá ngân hàng dữ liệu để có thể
đƣa vào các hệ thống xử lý khác nhau, do đó phát triển khả năng khai thác dữ liệu.
GIS có khả năng biến đổi dữ liệu để đáp ứng những bài toán cụ thể cần đƣợc giải
quyết. GIS có thể cung cấp những thông tin mới nhất và chính xác nhất cho ngƣời
sử dụng cùng với khả năng dự đoán diễn biến theo thời gian. Đồng thời GIS cho sự
biến dạng thông tin là ít nhất.

Trong công tác xây dựng quản lý bản đồ, GIS có một số thuận tiện sau:
- Tạo một bản đồ trên nền một bản đồ cũ nhanh và rẻ hơn.

16 | P a g e

- Với các bản đồ chuyên đề chỉ mô tả về một chuyên đề nào đó thì bằng phép
chồng xếp các lớp thông tin sẽ cho một bản đồ mới với mục đích tổng quát hơn và
chứa đựng nhiều thông tin hơn.
- Thuận tiện trong việc tạo và cập nhật bản đồ khi dữ liệu đã ở dạng số.
- Thuận tiện đối với phân tích dữ liệu mà dữ liệu đó yêu cầu tƣơng tác giữa
phân tích thống kê với bản đồ.
- Tối thiểu hoá việc sử dụng bản đồ nhƣ là nơi lƣu trữ dữ liệu (chỉ cần sử
dụng một lệnh đơn giản nào đó sẽ làm xuất hiện bản thông tin thay cho các ký hiệu
trên mặt bản đồ).
- Việc tra cứu các thông tin trên bản đồ đƣợc thực hiện nhanh và chính xác.
- Rất thuận lợi trong việc tổng hợp thống kê các dữ liệu thuộc tính
Tóm lại: GIS không những là bộ công cụ làm bản đồ tuyệt vời mà nó còn là
bộ công cụ để quản lý, lƣu trữ và khai thác thông tin thuận lợi nhất.
1.2.2.3.2 GIS trong quản lý tài nguyên rừng
Trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên nói chung và quản lý tài
nguyên rừng nói riêng GIS cũng đóng góp phần không nhỏ trong viêc tập hợp và
phân tích dữ liệu từ đó có thể quản lý và đƣa ra đƣợc những dự báo, báo cáo, các số
liệu về rừng cho các cơ quan chức năng. Nhờ công nghệ GIS các số liệu tài liệu số
của lĩnh vực tài nguyên rừng đƣợc lƣu trữ quản lý trên file của hệ thống GIS. Trong
quá trình quản lý và sử dụng tài nguyên rừng thay đổi theo không gian và thời gian,
với công nghệ GIS những thay đổi này đƣợc cập nhật dễ dàng từ đó có thể quản lý
lâu dài và nhờ GIS đƣa đƣợc những số liệu phân tích hợp lý từ đó giúp cho các nhà
quản lý có đƣợc những định hƣớng đúng đắn. Cụ thể bằng công nghệ GIS có thể
tạo ra các sản phẩm nhƣ:
- Tạo lập cơ sở dữ liệu và bản đồ tài nguyên rừng.

- Theo dõi động thái tài nguyên rừng, dự báo trữ lƣợng sản lƣợng rừng dựa
vào mối quan hệ giữa trữ lƣợng và tăng trƣởng.
- Xây dựng bản đồ giải pháp kỹ thuật lâm sinh dựa vào các tiêu chí nhƣ trữ
lƣợng, loài cây, độ tàn che, mật độ
- Lập bản đồ quản lý khai thác rừng bền vững dựa trên các bản đồ luân kỳ
khai thác, bản đồ trữ lƣợng khai thác theo địa điểm, thời gian.
- Quy hoạch quản lý, sản xuất và phát triển trồng rừng.
- Quản lý giám sát đa dạng sinh học: lập bản đồ và quản lý dữ liệu bảo tồn đa
dạng sinh học.
- Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng đặc biệt là các hệ sinh tháu nhạy cảm nhƣ
rừng ngập mặn.

17 | P a g e

- Giám sát lƣợng CO2 rừng hấp thụ để cung cấp dịch vụ môi trƣờng rừng.
- Theo dõi dự báo cháy rừng
1.2.2.4. Kết hợp tư liệu viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ biến động
lớp phủ rừng
Kết hợp giữa viễn thám với GIS là hết sức cần thiết, vì nhiều thông tin hữu
ích cho quá trình phân loại dƣờng nhƣ có sẵn trong cơ sở dữ liệu của GIS nhƣ mô
hình số độ cao (DEM), các mô hình sinh thái thực vật, các mô hình của các yếu tố
kinh tế xã hội… và rất nhiều loại dữ liệu bổ trợ khác. Ngƣợc lại, tƣ liệu viễn thám
lại là nguồn thông tin đầu vào rất quý giá cho cơ sở dữ liệu của GIS trong việc hỗ
trợ ra quyết định và dự báo tình huống, bởi vì nguồn thông tin này có khả năng cập
nhật nhanh trên một diện tích rộng lớn. Trên thực tế, việc kết hợp giữa hai công
nghệ này đã mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi chúng trong rất nhiều lĩnh vực của
ngành kinh tế quốc dân và mang lại hiệu quả vô cùng to lớn. Để việc liên kết dữ
liệu đƣợc thuận lợi, các dữ liệu thông tin địa lý cần đƣợc lƣu trữ dƣới dạng số và
đƣợc đƣa về cùng một hệ toạ độ đồng nhất. Các dữ liệu số phải ở các dạng có khả
năng cho phép chồng phủ nên nhau, nghĩa là tƣơng đối đồng nhất về hình học.

Nhƣ vậy, về cơ bản, liên kết dữ liệu đƣợc thực hiện thông qua hai dạng dữ liệu của
cơ sở dữ liệu trong GIS và công việc này gọi là tổ hợp dữ liệu viễn thám với GIS,
đây là quá trình tiếp theo của xử lý ảnh nhằm cho ra các kết quả theo yêu cầu, hoặc
cho ra các thông tin để tiếp tục phân tích.
Những năm gần đây, số lƣợng và chất lƣợng các tƣ liệu viễn thám về Trái
đất tăng lên đáng kể và đã trở thành một công cụ nghiên cứu quan trọng, có tốc độ
phát triển nhanh và luôn đƣợc hoàn thiện. Khi nói đến liên kết giữa công nghệ GIS
với viễn thám ở giai đoạn hiện đại, cần lƣu ý đến một loạt đặc thù, đó là các tƣ liệu
ảnh viễn thám đƣợc sử dụng nhƣ dữ liệu đầu vào của GIS, tức là các đối tƣợng của
GIS đƣợc triết tách từ quá trình xử lý ảnh viễn thám sẽ đƣợc cập nhật vào cơ sở dữ
liệu của GIS, sau đó các cơ sở dữ liệu “thông minh” (ví dụ các mô hình đối tƣợng
hoặc mô hình phân tích) sẽ đƣợc sử dụng cho quá trình phân loại tự động các đối
tƣợng.
Việc tổ chức diễn giải tổng hợp dữ liệu sẽ có hiệu quả hơn khi sử dụng GIS
vì các hệ thống này xét về mặt hệ quan điểm và cấu trúc chúng có mức độ cao hơn
so với các hệ thống viễn thám trong việc liên kết các công nghệ xử lý. Ở đây, GIS
và các hệ thống viễn thám ngoài việc diễn giải, phân tích, tổng hợp các dữ liệu,
chúng còn cho phép đƣa ra dự báo tình huống, điều đó cũng là nguyên cớ để liên
kết chúng lại với nhau.