Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh SPOT 5 trong phân loại các trạng thái rừng tỉnh bắc kạn tt

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGÔ VĂN TÚ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH SPOT-5
TRONG PHÂN LOẠI CÁC TRẠNG THÁI RỪNG
TỈNH BẮC KẠN

Chuyên ngành: Điều tra và Quy hoạch rừng
Mã số: 62.62.02.08

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI, 2015


Luận án đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Lâm nghiệp
Xuân Mai, Chƣơng Mỹ, Hà Nội

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TSKH. Nguyễn Duy Chuyên

Phản biện 1: ………………………………………………
Phản biện 2: ………………………………………………
Phản biện 3: ………………………………………………

Luận án sẽ đƣợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án
cấp Trƣờng họp tại: Trƣờng Đại học Lâm nghiệp
Vào hồi…..giờ…..ngày…..tháng.….năm 2015

Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện: Thƣ viện
Quốc gia và Thƣ viện trƣờng Đại học Lâm nghiệp.


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết
Tại Việt Nam, trạm thu ảnh vệ tinh SPOT-5 chính thức vận
hành vào tháng 7 năm 2009. Từ năm 2002 đến nay đã có 5.112 cảnh
ảnh SPOT-5 (tỷ lệ mây dưới 20%) [62] chụp lãnh thổ Việt Nam
tương đương gần 24 lần lãnh thổ được lưu trữ tại Công ty SPOT và
Cục Viễn thám Quốc gia. Đây là nguồn ảnh vệ tinh chất lượng tốt
nhất phủ kín cả nước từ năm 2002 đến năm 2015, có khả năng sử
dụng để giải đoán xây dựng bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/10.000 tại
nhiều thời điểm trong quá khứ và hiện tại.
Tuy nhiên, kỹ thuật và khả năng sử dụng ảnh SPOT-5 để xây
dựng bản đồ hiện trạng rừng tại Việt Nam còn hạn chế. Cho đến nay
mới có ba nghiên cứu điển hình ứng dụng ảnh SPOT-5 trong xây
dựng bản đồ rừng tại Việt Nam gồm:
- Lê Anh Hùng và cộng sự nghiên cứu tại huyện Đình Lập và
Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn;
- Nguyễn Thanh Hương nghiên cứu tại huyện Đăk RLấp, tỉnh
Đăk Nông;
- Vũ Tiến Điển và cộng sự nghiên cứu tại huyện Cư Jút, tỉnh Đăk
Nông, huyện Con Cuông tỉnh Nghệ An và huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La.

Trong đó, hai nghiên cứu đầu sử dụng phương pháp phân loại
ảnh truyền thống theo điểm ảnh (pixel based). Nhiều nghiên cứu cho


2

thấy phương pháp phân loại điểm ảnh đối với ảnh phân giải cao đưa
ra độ chính xác thấp hơn phương pháp hướng đối tượng (object
based). Nghiên cứu thứ ba có ưu điểm đã sử dụng phương pháp phân
loại hướng đối tượng và thực hiện trên những vùng sinh thái khác
nhau nhưng bị hạn chế vì phân loại trên ảnh đã tổ hợp màu tự nhiên
(chỉ có 3 kênh được trộn từ 4 kênh ảnh đa phổ) do không có dữ liệu
ảnh đa phổ SPOT-5. Trước thực trạng nêu trên, luận án “Nghiên cứu
sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 trong phân loại các trạng thái rừng
tỉnh Bắc Kạn” được tiến hành với mục tiêu cơ bản là: góp phần
hoàn thiện cơ sở lý luận, thực tiễn xây dựng bản đồ hiện trạng rừng,
đất lâm nghiệp dựa trên ảnh vệ tinh phân giải cao trong điều kiện địa
hình đồi núi và khí hậu nhiệt đới ẩm vùng miền núi phía bắc Việt
Nam.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Phương pháp phân loại hướng đối tượng (object-based) đã
được Luận án nghiên cứu đối với ảnh vệ tinh độ phân giải không
gian cao. Ngoài giá trị xám độ ảnh thuần túy mà phương pháp điểm
ảnh (pixel-based) sử dụng, nhiều chỉ tiêu thống kê về cấu trúc không
gian giá trị xám độ ảnh trong lô rừng và đất rừng được nghiên cứu
nhằm nâng cao khả năng phân loại các trạng thái như độ lệch chuẩn,
mức độ đồng nhất (Homogeneity), mức độ khác biệt (Dissimilarity),
mức độ ngẫu nhiên (Entropy) phân bố giá trị xám độ ảnh.

3

Kết quả nghiên cứu đóng góp cho thực tiễn giải đoán ảnh vệ
tinh về hệ thống trạng thái rừng và đất lâm nghiệp có thể phân biệt
được trên ảnh SPOT-5, mức độ tách biệt các trạng thái để từ đó định
hướng kiểm tra, chỉnh lý bản đồ kết quả giải đoán ở ngoài thực địa
giúp giảm chi phí, nhân công hiện trường.
Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp hoàn thiện biện pháp kỹ
thuật, định mức kinh tế kỹ thuật giải đoán ảnh vệ tinh xây dựng bản
đồ hiện trạng rừng. Hơn nữa, nghiên cứu đã chỉ ra có thể dùng những
ngưỡng xám độ, đặc trưng xám độ ảnh vệ tinh để giải đoán trên
nhiều cảnh ảnh thay vì giải đoán từng cảnh ảnh độc lập trước đây.
Các đặc trưng ảnh vệ tinh tính theo phương pháp hướng đối
tượng trong luận án là tiền đề nghiên cứu phân loại hiện trạng rừng
đối với những ảnh vệ tinh độ phân giải cao đang và sẽ được ứng
dụng tại Việt Nam như ảnh SPOT-6, SPOT-7, VNREDSat-1,...
3. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung: Đánh giá được khả năng phân loại các trạng
thái rừng và đất lâm nghiệp tỉnh Bắc Kạn dựa vào ảnh vệ tinh SPOT5 góp phần xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn ứng dụng ảnh viễn
thám độ phân giải cao trong điều tra tài nguyên rừng Việt Nam.
Mục tiêu cụ thể:
- Đề xuất được phương pháp phù hợp hiệu chỉnh ảnh hưởng
địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5 tỉnh Bắc Kạn.


4

- Xây dựng được bản đồ trữ lượng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh
SPOT-5 theo phương pháp nhóm điểm quan sát gần giá trị xám độ
nhất (k-nn).

- Phân loại được các trạng thái rừng và đất rừng tỉnh Bắc Kạn
dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5.
- Xây dựng được quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 thiết
lập bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp.
4. Những đóng góp mới
Hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5 theo
phương pháp thống kê bán thực nghiệm hệ số c cho kết quả phù hợp
hơn thống kê thực nghiệm trong điều kiện tỉnh Bắc Kạn.
Trong trường hợp quan hệ giữa xám độ ảnh vệ tinh SPOT-5
và trữ lượng gỗ yếu hoặc không có tương quan, bản đồ trữ lượng gỗ
cho từng điểm ảnh xây dựng theo phương pháp nhóm điểm quan sát
gần giá trị xám độ nhất (k-nn) có độ chính xác không cao.
Theo phương pháp phân loại ảnh vệ tinh SPOT-5 hướng đối
tượng, ngoài giá trị xám độ, chỉ số cấu trúc không gian xám độ cho
đối tượng như Homogeneity, Dissimilarity và Entropy đóng góp
quan trọng để phân loại trạng thái rừng và đất lâm nghiệp.
Xây dựng được 60.827 tổ hợp xám độ và chỉ số cấu trúc
không gian xám độ ảnh SPOT-5 làm khóa để giải đoán ảnh vệ tinh
xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp.


5

5. Đối tƣợng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu: các nội dung nghiên cứu được thực hiện
trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn. Đối tượng nghiên cứu là tất cả các trạng
thái rừng và đất lâm nghiệp.
Giới hạn nghiên cứu: nghiên cứu thực hiện trên 278.941 ha
rừng và đất lâm nghiệp trong vùng ảnh vệ tinh không bị ảnh hưởng
mây, bóng mây, bóng núi, trên tổng diện tích tự nhiên 485.944 ha

tỉnh Bắc Kạn.


6

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Qua đánh giá cho thấy Việt Nam đã luôn đi song song về ứng
dụng công nghệ viễn thám với những tiến bộ trên thế giới. Cách thức
tiếp cận vừa học, nghiên cứu vừa ứng dụng trong sản xuất đã đẩy
nhanh tốc độ ứng dụng, nâng cao năng lực cán bộ và gắn lý thuyết
với thực hành. Bên cạnh những mặt mạnh của cách tiếp cận trên cũng
bộc lộ hạn chế về chuyên môn như chưa có đầy đủ nghiên cứu trước
khi áp dụng đại trà, cụ thể như:
- Nghiên cứu tiền xử lý ảnh, xử lý ảnh trước khi sử dụng ảnh
để phân loại xây dựng bản đồ hiện trạng rừng chưa quan tâm tới điều
kiện địa hình. Diện tích đất lâm nghiệp chủ yếu phân bố ở những
vùng miền núi với địa hình đồi núi liên tục và độ dốc lớn. Tuy nhiên
số lượng nghiên cứu nhằm hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình đến
chất lượng ảnh vệ tinh còn quá ít. Chính vì vậy quá trình phân loại
ảnh vệ tinh trong phòng có độ chính xác chưa cao hoặc nói cách khác
là chưa tận dụng được tối đa thông tin từ ảnh vệ tinh.
- Liên quan đến hệ thống phân loại đang được Việt Nam sử
dụng còn có tiêu chí trữ lượng gỗ. Khi dùng các phương pháp phân loại
trạng thái thông thường chủ yếu phát hiện hiện trạng bề mặt lớp phủ mà
khó có thể nhận biết được thông tin về trữ lượng gỗ. Chính vì vậy,
phương pháp tính trữ lượng gỗ từ ảnh viễn thám nên được tách riêng rồi
sau đó với kết hợp lại cùng với phương pháp phân loại trạng thái để đưa
ra hệ thống phân loại theo đúng yêu cầu của các nhà quản lý.

7

Chƣơng 2
NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
Nhằm đạt được mục tiêu đề ra, luận án thực hiện bốn nội
dung nghiên cứu cơ bản sau đây:
2.1.1. Hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5
- Hiệu chỉnh xám độ do ảnh hưởng của địa hình theo phương
pháp thống kê thực nghiệm.
- Hiệu chỉnh xám độ do ảnh hưởng của địa hình theo phương
pháp bán thực nghiệm - hệ số c.
- Đánh giá kết quả hiệu chỉnh xám độ từ hai phương pháp.
2.1.2. Ước lượng trữ lượng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5
Nội dung nghiên cứu nhằm tạo ra bản đồ trữ lượng gỗ làm
thông tin đầu vào cho nội dung tiếp theo trong quá trình phân loại
trạng thái rừng.
- Hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình trên ảnh vệ tinh cho tất
cả các cảnh ảnh.
- Ghép các ảnh trong vùng nghiên cứu.
- Xử lý số liệu các ô tiêu chuẩn.
- Xây dựng bản đồ trữ lượng gỗ cho vùng nghiên cứu theo
những phương án khác nhau.
- Đánh giá độ chính xác và quyết định chọn bản đồ trữ lượng
gỗ thành quả.


8

2.1.3. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5
- Chuẩn hóa bản đồ kết quả kiểm kê rừng tỉnh Bắc Kạn theo
thời gian chụp ảnh vệ tinh, loại vùng bị mây, bóng núi, ranh giới
không liên quan đến trạng thái (ranh giới hành chính, tiểu khu,
khoảnh, chủ quản lý).
- Khảo sát giá trị xám độ ảnh vệ tinh và trạng thái rừng, đất
lâm nghiệp.
- Đánh giá khả năng nhận biết trạng thái rừng và đất lâm
nghiệp dựa trên ảnh vệ tinh SPOT-5.
- Đánh giá khả năng nhận biết trạng thái rừng và đất lâm
nghiệp dựa trên ảnh vệ tinh SPOT-5 và bản đồ trữ lượng gỗ.
- Xây dựng bộ quy tắc phân loại trạng thái rừng và đất dựa
vào ảnh vệ tinh SPOT-5.
2.1.4. Đề xuất quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng
bản đồ hiện trạng rừng
- Phân tích các bước thực hiện trong từng công đoạn.
- Đề xuất quy trình giải đoán ảnh xây dựng bản đồ hiện trạng rừng.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Quá trình nghiên cứu được thực hiện tuần tự theo bốn nội
dung của luận án. Nội dung thứ nhất nghiên cứu để chọn ra phương
pháp phù hợp hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình trên ảnh vệ tinh. Dữ
liệu đầu vào thực hiện cho bước này gồm ảnh vệ tinh đã được hiệu


9

chỉnh hình học trực ảnh và bản đồ nền địa hình khu vực nghiên cứu.
Ảnh vệ tinh được hiệu chỉnh giá trị xám độ dựa vào thông tin độ dốc,
hướng dốc tính từ bản đồ nền địa hình và góc mặt trời tại thời điểm
chụp ảnh. Nghiên cứu áp dụng hai phương pháp hiệu chỉnh khác

nhau là thống kê thực nghiệm và bán thực nghiệm để đánh giá và rút
ra phương pháp hiệu chỉnh phù hợp cho vùng nghiên cứu nói riêng
và điều kiện địa hình phức tạp của Việt Nam nói chung.
Phương pháp hiệu chỉnh phù hợp rút ra từ nội dung thứ nhất
được áp dụng hiệu chỉnh trên các cảnh ảnh vùng nghiên cứu để làm
dữ liệu đầu vào xây dựng bản đồ trữ lượng gỗ trong nội dung thứ hai.
Các cảnh ảnh ghép lại thành một cảnh thống nhất kết hợp với giá trị
trữ lượng gỗ tại các ô tiêu chuẩn để xây dựng bản đồ trữ lượng gỗ
cho từng điểm ảnh trên toàn vùng nghiên cứu.
Bước thứ ba sử dụng dữ liệu từ bước thứ hai gồm ảnh vệ tinh
đã ghép, bản đồ trữ lượng gỗ và bản đồ kết quả kiểm kê rừng tỉnh
Bắc Kạn để phân tích khoảng giá trị xám độ ảnh cho từng trạng thái
rừng và đất lâm nghiệp. Kết quả phân tích đánh giá mức độ tách biệt
về xám độ ảnh đối với các trạng thái. Nếu hai trạng thái có khoảng
giá trị xám độ khác nhau có nghĩa là ảnh vệ tinh nhận biết hai đối
tượng tốt và ngược lại.
Quá trình xử lý từ bước thứ nhất, thứ hai và thứ ba được tổng
hợp để xây dựng quy trình xử lý ảnh, giải đoán bản đồ hiện trạng
rừng của nội dung nghiên cứu thứ tư.


10

Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5
Đánh giá kết quả hiệu chỉnh thông qua mối quan hệ giữa xám
độ ảnh và hướng dốc
Mối quan hệ giữa giá trị xám độ của bốn kênh ảnh đa phổ với
hướng dốc đều cao hơn nhiều so với ảnh đã được hiệu chỉnh theo cả

hai phương pháp. Như vậy, cả hai phương pháp hiệu chỉnh đều đã
giảm được sự ảnh hưởng của địa hình đến giá trị xám độ ảnh. Mối
quan hệ giữa xám độ ảnh và hướng dốc gần như không còn.
Sau khi hiệu chỉnh, hệ số tương quan giữa xám độ ảnh và
hướng dốc của kênh 1 và kênh 4 theo phương pháp hiệu chỉnh bán
thực nghiệm cao hơn phương pháp thống kê thực nghiệm. Trong khi
với kênh 2 và kênh 3 thì ngược lại. Như vậy chưa thể kết luận
phương pháp nào hiệu quả hơn.

Hình 3.1: Hệ số tƣơng quan xám độ ảnh và hƣớng dốc


11

Đánh giá kết quả hiệu chỉnh thông qua độ lệch chuẩn giá trị
xám độ giữa các hướng dốc
Khoảng chênh lệch (biến thiên) độ lệch chuẩn giữa các hướng
dốc trên từng kênh của phương pháp hiệu chỉnh bán thực nghiệm
thấp hơn phương pháp thống kê thực nghiệm ở kênh 1, kênh 3 và
kênh 4. Kênh 2 thì ngược lại nhưng không cao hơn nhiều. Trên diện
tích nghiên cứu rộng, các đối tượng không có sự khác biệt lớn giữa
các hướng dốc. Vì vậy, độ lệch chuẩn giá trị xám độ trên các hướng
tương đồng nhau, không có sự khác biệt lớn. Như vậy, kết quả đã chỉ
ra hiệu chỉnh bán thực nghiệm hệ số c cho kết quả tốt hơn hiệu chỉnh
thống kê thực nghiệm.

Hình 3.2: Đánh giá độ lệch chuẩn xám độ theo hƣớng dốc


12

3.2. Ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5
Nghiên cứu đã xây dựng được 16 bản đồ trữ lượng gỗ cho
từng điểm ảnh trên vùng nghiên cứu theo những phương án khác
nhau về cách tính giá trị xám độ trung bình trên ô vuông 900m2,
2.500m2, số điểm k là 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25 và 29. Các bản đồ đều
được xây dựng dựa vào bộ số liệu 584 ô tiêu chuẩn gồm: 315 ô rừng
gỗ tự nhiên (272 ô núi đất, 43 ô núi đá), 198 ô rừng gỗ trồng và 71 ô
đất trống.
Các bản đồ trữ lượng được đánh giá độ chính xác thông qua
hệ thống 65 ô tiêu chuẩn/điểm kiểm chứng độc lập gồm: 32 ô rừng
gỗ tự nhiên (28 ô núi đất, 4 ô núi đá), 23 ô rừng trồng gỗ và 10 ô đất
trống.
Bảng 3.1: Sai trung phƣơng bản đồ trữ lƣợng gỗ theo các
phƣơng án
Đơn vị tính: ±m3/ha
TT

Loại ảnh

k=1 k=5 k=9 k=13 k=17 k=21 k=25 k=29

1 Ảnh chưa hiệu chỉnh, xám độ 9 điểm 100,4 59,2 54,8 53,6 51,7 50,7 50,4 50,1
2 Ảnh chưa hiệu chỉnh, xám độ 25 điểm 98,8 64,3 55,0 53,2 51,3 50,7 50,5 51,3
3 Ảnh hiệu chỉnh, xám độ 9 điểm

93,5 57,6 53,1 49,4 46,8 46,0 46,1 46,2

4 Ảnh hiệu chỉnh, xám độ 25 điểm

89,7 50,7 46,9 45,8 44,8 44,3 43,2 43,2

Kết quả đánh giá độ chính xác cho thấy:
- Cùng phương án về số điểm gần nhất (k) thì bản đồ trữ
lượng được xây dựng dựa vào ảnh đã hiệu chỉnh xám độ do ảnh


13

hưởng của địa hình có độ chính xác cao hơn (sai số trung phương
thấp) ảnh chưa hiệu chỉnh. Như vậy cho thấy ảnh hiệu chỉnh xám độ
do ảnh hưởng của địa hình đã nâng độ chính xác của bản đồ trữ
lượng được xây dựng.
- Giá trị xám độ ảnh được tính từ ô vuông 25 điểm ảnh cho
kết quả độ chính xác cao hơn xám độ tính từ ô vuông 9 điểm ảnh.
- Sai số trung phương của bản đồ trữ lượng có xu hướng giảm
mạnh khi tăng số điểm quan sát từ 1 lên 5 và 9. Xu hướng này tiếp
tục giảm nhẹ khi tăng k lên từ 9 đến 13, 17, 21 và 25. Số điểm quan
sát tăng từ 25 lên 29 cho thấy sai số của bản đồ trữ lượng được tạo ra
vẫn giữ nguyên hoặc có chiều hướng tiếp tục giảm.
- Độ chính xác cao nhất của bản đồ trữ lượng được tạo ra từ
phương án ảnh hiệu chỉnh xám độ 25 điểm với k là 25 hoặc 29 là
±43,2 m3/ha.
Với nhận xét trên, nghiên cứu quyết định chọn bản đồ trữ
lượng cho điểm ảnh được xây dựng từ ảnh vệ tinh đã hiệu chỉnh xám
độ do ảnh hưởng của địa hình, giá trị xám độ được tính từ ô vuông
2.500m2 (25 điểm ảnh) và số điểm quan sát có giá trị xám độ giống
nhất với điểm ước lượng trữ lượng là 25 điểm (k=25). Sai số trung
phương của bản đồ trữ lượng là ±43,2 m3/ha.

14

Hình 3.3: Trữ lƣợng gỗ cho từng điểm 10m * 10m


15

3.3. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5
Diện tích tự nhiên tỉnh Bắc Kạn là 485.944 ha tương ứng với
182.397 lô trong bản đồ kết quả kiểm kê rừng. Trong đó có 207.033 ha
(119.253 lô) không tham gia vào nghiên cứu phân tách trạng thái rừng
gồm 11.939 ha bị mây và bóng mây phủ trên ảnh vệ tinh, 94.226 ha
các lô bị ảnh hưởng bởi bóng núi và 100.847 ha diện tích đất khác, đất
không xác định trạng thái rừng và đất lâm nghiệp. Diện tích tham gia
nghiên cứu là 278.941 ha (63.126 lô) với 14 trạng thái rừng và 3 trạng
thái không phải rừng (đất trống cây gỗ, đất trống, mặt nước).

Hình 3.4: Vai trò đặc trƣng ảnh
Trong số bốn nhóm đặc trưng ảnh, chỉ tiêu Homogeneity có
ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng nhận biết đối tượng. Thiếu chỉ tiêu


16

này, khả năng nhận biết đối tượng giảm từ 94% xuống còn 77%. Chỉ
tiêu này đã đóng góp 17% vào khả năng nhận biết. Thiếu chỉ tiêu này
ảnh hưởng lớn đến khả năng nhận biết trạng thái rừng giàu, trung
bình, nghèo, nghèo kiệt, phục hồi, hỗn giao.
Phương pháp chọn 20 đặc trưng ảnh và các đặc trưng được

chia 4 tổ thì còn 803 tổ hợp lẫn các đối tượng. Trong số này có 568
tổ hợp mà bản đồ trữ lượng không giúp tách đối tượng được vì tổ hợp
lẫn các đối tượng giữa thuần gỗ và không phải thuần gỗ.
Số tổ hợp còn lại 235 tổ hợp (533 lô) lẫn giữa đối tượng rừng
giàu, trung bình, nghèo, nghèo kiệt, phục hồi, đất trống cây gỗ, đất
trống có thể dùng bản đồ trữ lượng để tách thêm các đối tượng. Kết
quả tách được thêm 1 lô rừng giàu diện tích 10,14 ha; 74 lô rừng
trung bình diện tích 1.095,02 ha.
Với sự tham gia của bản đồ trữ lượng, khả năng nhận biết
trạng thái rừng giàu tăng 1%, rừng trung bình tăng 9%, đưa khả năng
tách biệt tổng thể lên 95% (tăng 1%). Như vậy, bản đồ trữ lượng có
tác dụng lớn trong việc nhận biết thêm trạng thái rừng trung bình.


17

Bảng 3.2: Khả năng tách biệt có sự tham gia của bản đồ trữ
lƣợng gỗ
20 đặc trƣng,
4 tổ
TT
Hạng mục
Diện Phần
tích trăm
1 Rừng gỗ TN LRTX giàu 5.553
87%
Rừng gỗ TN LRTX
2 trung bình
Rừng gỗ TN LRTX
3 nghèo

Rừng gỗ TN LRTX
4 nghèo kiệt
Rừng gỗ TN LRTX
5 phục hồi
6 Rừng TN hỗn giao
7 Rừng TN tre nứa

20 đặc trƣng, 4
tổ, trữ lƣợng Bản đồ
Diện Phần KKR
tích
trăm
5.563
88% 6.354

11.235

87% 12.330

96% 12.843

18.081

91% 18.081

91% 19.964

95%

95%

1.544

1.544

1.624

90.497

95% 90.497

95% 95.379

71.398

94% 71.398

94% 75.714

99%

99%

2.976

2.976

3.005

8 Rừng trồng

23.808

97% 23.808

97% 24.617

9 Đất trống có cây gỗ

11.890

97% 11.890

97% 12.232

10 Đất trống

24.880

97% 24.880

97% 25.711

98%

98%

11 Nước
Tổng cộng

1.475
263.336

1.475

94% 264.441

1.499

95% 278.941


18

Hình 3.5: Phân loại trạng thái có sự tham gia bản đồ trữ lượng gỗ


19

Bảng 3.3: Số lƣợng tổ hợp đặc trƣng ảnh để nhận biết từng đối
tƣợng, độ chính xác
TT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17

Tên đối tƣợng
Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh
giàu
Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh
trung bình
Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh
nghèo
Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh
nghèo kiệt
Rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh
phục hồi
Rừng tự nhiên hỗn giao
Hỗn giao gỗ tre nứa
Hỗn giao tre nứa gỗ
Hỗn giao gỗ cọ
Rừng tự nhiên tre nứa
Rừng trồng
Rừng trồng thuần loài Mỡ
Rừng trồng thuần loài Keo
Rừng trồng thuần loài Hồi

Rừng trồng thuần loài Thông
Các loài rừng trồng
Đất trống có cây gỗ rải rác
Đất trống
Mặt nước
Tổng số tổ hợp

Số tổ
hợp

Độ
chính
xác

361

87%

1.168

87%

2.896

91%

614

95%

11.713

95%

9.574
6.791
2.268
495
1.384
14.362
1.959
7.201
1.165
689
3.348
5.436
12.265
1.054
60.827

94%
93%
93%
99%
99%
97%
98%
96%
91%
98%

96%
97%
97%
98%
94%


20

3.4. Đề xuất quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng
bản đồ hiện trạng rừng
Từ phương pháp thực hiện và kết quả nghiên cứu, quy trình
giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 được đề xuất trong hình 3.42.

Hình 3.6: Sơ đồ giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ
hiện trạng rừng


21

Dữ liệu đầu vào cần 3 loại như sau:
- Ảnh vệ tinh SPOT-5: ảnh đa phổ có 4 kênh ảnh kèm thông
tin thời gian chụp, vị trí mặt trời tại thời điểm chụp ảnh.
- Bản đồ nền địa hình: bản đồ nền địa hình cần có tối thiểu
các thông tin: lớp thủy văn và giao thông, đường đồng mức có giá trị
độ cao, điểm độ cao có giá trị độ cao trong trường thuộc tính. Nên sử
dụng bản đồ nền địa hình tỷ lệ từ 1/10.000 trở lên.
- Khóa tổ hợp phân ngưỡng và giải đoán ảnh: khoảng giá trị
để phân tổ các đặc trưng ảnh được trình bày trong luận án.
Bước 1: Hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh

Bước 2: Loại vùng bị mây, bóng mây, khuất núi và bóng núi
Bước 3: Hiệu chỉnh xám độ do địa hình bằng phương pháp bán thực
nghiệm hệ số-c
Bước 4: Ghép ảnh vùng nghiên cứu
Bước 5: Chuẩn hóa xám độ theo ảnh SPOT-5 tỉnh Bắc Kạn
Bước 6: Phân vùng ảnh và tính đặc trưng ảnh
Bước 7: Gán trạng thái rừng, đất cho các lô
Bước 8: Đánh giá độ chính xác kết quả giải đoán
Bước 9: Chồng xếp bản đồ giải đoán với các lớp thông tin khác


22

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu, Luận án rút ra các kết luận sau:
(1) Hiệu chỉnh xám độ ảnh vệ tinh SPOT-5 do ảnh hưởng của
địa hình theo phương pháp bán thực nghiệm hệ số-c phù hợp hơn
phương pháp thống kê thực nghiệm trong điều kiện địa hình đồi núi
là chủ yếu của tỉnh Bắc Kạn.
(2) Bản đồ trữ lượng gỗ tỉnh Bắc Kạn xây dựng từ ảnh vệ tinh
SPOT-5 theo phương pháp nhóm điểm quan sát có giá trị xám độ gần
nhất (k-nn) cho độ chính xác chưa cao. Sai số trung phương tốt nhất
đạt ±43,2 m3/ha với phương án 25 điểm quan sát và giá trị xám độ
tính từ ô vuông 25 điểm ảnh. Mặc dù vậy, thông tin từ bản đồ trữ
lượng đã đóng góp nâng khả năng phân loại trạng thái rừng gỗ tự
nhiên lá rộng thường xanh trung bình từ 87% lên 96%.
(3) Tại tỉnh Bắc Kạn, nghiên cứu đã phân loại được được 8
trạng thái rừng chính và 3 đối tượng khác dựa trên ảnh vệ tinh SPOT5 gồm: rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh giàu, trung bình, nghèo,
nghèo kiệt, phục hồi, rừng tự nhiên hỗn giao, rừng tự nhiên tre nứa,

rừng trồng, đất trống có cây gỗ, đất trống và mặt nước với độ chính
xác đạt 94%.
(4) Trạng thái rừng tự nhiên hỗn giao có thể phân loại được
chi tiết đến trạng thái hỗn giao gỗ tre nứa đạt 93%, hỗn giao tre nứa


23

gỗ đạt 93% và hỗn giao gỗ cọ đạt 99%. Trạng thái rừng trồng có thể
phân loại được chi tiết đến rừng trồng Mỡ đạt 98%, rừng trồng Keo
đạt 96%, rừng trồng Hồi đạt 91% và rừng trồng Thông đạt 98%.
(5) Chỉ số Homogeneity, Dissimilarity của lô có ảnh hưởng
lớn đến khả năng phân loại trạng thái rừng gỗ tự nhiên lá rộng
thường xanh giàu, trung bình và nghèo. Thiếu một trong những chỉ
số này, khả năng phân loại các trạng thái trên không vượt quá 66%,
đặc biệt rừng giàu chỉ đạt 47% nếu thiếu chỉ số Dissimilarity tại vùng
nghiên cứu.
(6) Nghiên cứu đã đề xuất được quy trình giải đoán ảnh vệ
tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp gồm
9 bước công việc từ xử lý ảnh đến hoàn thiện bản đồ hiện trạng rừng
với đầy đủ các lớp thông tin.
2. Tồn tại
Mặc dù đã giải quyết trọn vẹn các nội dung và đáp ứng mục
tiêu nghiên cứu đặt ra, đề tài còn một số tồn tại là:
- Bốn cảnh ảnh vệ tinh sử dụng được chụp không cùng mùa
sinh trưởng (3 cảnh chụp tháng 11, 1 cảnh chụp tháng 1) nhưng yếu
tố mùa sinh trưởng chưa được nghiên cứu khi ghép các cảnh ảnh.
- Yếu tố góc chụp ảnh vệ tinh chưa được nghiên cứu, xử lý
trong Luận án.