Ứng dụng tư liệu viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng phục vụ công tác kiểm kê tài nguyên rừng tại huyện cẩm xuyên, tỉnh hà tỉnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

TRẦN THỊ HỒNG THẮM

ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
HIỆN TRẠNG RỪNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM KÊ
TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI HUYỆN CẨM XUYÊN, TỈNH HÀ TĨNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

TRẦN THỊ HỒNG THẮM

ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
HIỆN TRẠNG RỪNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM KÊ
TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI HUYỆN CẨM XUYÊN, TỈNH HÀ TĨNH

Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.02.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN QUANG BẢO

Hà Nội, 2012


i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Trần Quang Bảo,
người tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn anh Lê Sỹ Doanh, anh Nguyễn Văn Thị cùng toàn thể
các anh chị ở Viện Sinh thái rừng và Môi trường, trường Đại học Lâm nghiệp
đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cảm ơn gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp đã cổ vũ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập tại
trường.
Tuy đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian và trình độ có
hạn nên chắc chắn luận văn này còn nhiều thiếu sót và hạn chế nhất định.
Kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn.
Hà Nội, ngày......tháng...... năm 2012,
Học viên

Trần Thị Hồng Thắm

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm nghiên
cứu, tìm hiểu của riêng cá nhân tôi. Trong toàn bộ nội dung của luận văn,
những điều được trình bày hoặc là của cá nhân tôi hoặc là được tổng hợp từ
nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và
được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo
quy định cho lời cam đoan của mình.
Hà Nội, ngày.......tháng…… năm 2012,
Người cam đoan

Trần Thị Hồng Thắm


iii

MỤC LỤC
Trang

Trang phụ bìa
Lời cảm ơn ......................................................................................................... i
Lời cam đoan ..................................................................................................... ii
Danh mục các từ viết tắt.................................................................................... v
Danh mục các bảng .......................................................................................... vi
Danh mục các hình .......................................................................................... vii
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Khái quát chung ...................................................................................... 3

1.2. Trên thế giới............................................................................................ 8
1.3. Tại Việt Nam ........................................................................................ 12
1.4. Thảo luận .............................................................................................. 17
Chương 2. MỤC TIÊU - ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 20
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 20
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 20
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 20
2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 21
2.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu ........................................................ 21
2.4.2. Phương pháp xử lý tài liệu ............................................................. 29
Chương 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 38
3.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................. 38
3.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................... 38
3.1.2. Địa hình địa thế .............................................................................. 39


iv

3.1.3. Khí hậu – Thuỷ văn ........................................................................ 40
3.1.4. Thuỷ văn ......................................................................................... 41
3.1.5. Thổ nhưỡng .................................................................................... 41
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .................................................................. 41
3.2.1. Dân cư và nguồn lao động.............................................................. 41
3.2.2. Tình hình phát triển kinh tế ............................................................ 42
3.3. Thảm thực vật rừng Cẩm Xuyên ....................................................... 42
Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 44
4.1. Đặc điểm phân bố và cấu trúc các trạng thái rừng tại Cẩm Xuyên ...... 44
4.1.1. Rừng tự nhiên ................................................................................. 46

4.1.2. Rừng trồng ...................................................................................... 50
4.2. Khóa ảnh phục vụ giải đoán các trạng thái rừng tại huyện Cẩm
Xuyên ................................................................................................ 51
4.2.1. Đánh giá chất lượng ảnh SPOT-5 tại huyện Cẩm Xuyên .............. 51
4.2.2. Xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh.................................................... 52
4.3. Xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng tại huyện Cẩm Xuyên .. 56
4.4. Đề xuất hướng dẫn kỹ thuật thành lập bản đồ hiện trạng tài nguyên
rừng từ tư liệu viễn thám và hệ thống GIS. ................................................. 65
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 81
1. Kết luận .................................................................................................... 81
2. Tồn tại ...................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu
RS
SPOT

Viết đầy đủ
Remote sensing - Viễn thám
Système Pour l’Observation de la Terre

GIS

Geographic information system - Hệ thống thông tin địa lý

OTC

Ô tiêu chuẩn

ODB

Ô dạng bản

D1.3

Đường kính thân cây tại vị trí 1,3m (cm)

Hvn

Chiều cao vút ngọn (m)

G

Tiết diện ngang

G%

% tiết diện ngang

IV%

Công thức tổ thành (mức độ quan trọng)

N/ha

Mật độ (cây/ha)

N%

Tỷ lệ % mật độ

RĐT

Rừng đã trồng trên núi đất

RNK

Rừng nghèo

RN

Rừng nghèo kiệt

RG

Rừng giàu

RTB

Rừng trung bình

RTG

Rừng gỗ trồng trên núi đất

HRV

High Resolution Visible

HRVIR

High Resolution Visible and InfraRed

HRG

High Resolution Geometric

G-TN

Rừng hỗn giao gỗ - tre nứa


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Các đặc trưng chính của ảnh vệ tinh SPOT

6

1.2

Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5

7

2.1

Bảng phân chia loại đất loại rừng theo thông tư số 34 tại Hà Tĩnh

22

4.1

Chỉ tiêu lâm học của các trạng thái rừng tự nhiên

46

4.2

Tổ thành loài cây của trạng thái rừng tự nhiên

47

4.3

Đánh giá kết quả giải đoán cho từng loại rừng

59

4.5

Hiện trạng loại đất, loại rừng tại khu vực nghiên cứu

62


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1:

Sơ đồ ghép ảnh vê ̣ tinh pha ̣m vi lañ h thổ Viê ̣t Nam

8

2.1:

Sơ đồ quá trình điều tra và xây dựng bản đồ hiện trạng rừng

31

4.1:

Phân bố các trạng thái rừng tại huyện Cẩm Xuyên

45

4.2:

Một số thông tin cơ bản của ảnh PX271313_100815

52

4.3:

Mẫu ảnh của nhóm đất chưa có rừng bao gồm: IA, IB, IC

53

4.4:

Hệ thống mẫu giải đoán khu vực nghiên cứu

56

4.5:

Bản đồ hiện trạng rừng huyện Cẩm Xuyên

57

4.6:

Hệ thống ô mẫu kiểm tra ngoài thực địa

58

4.7:

Bản đồ kiểm kê rừng huyê ̣n Cẩm Xuyên

61

4.8:

Sơ đồ phân loại đối tượng

66

4.9:

Kết quả quá trình phân mảnh ảnh

69

4.10: Xác định mẫu phân loại trên ảnh

69

4.11: Kết quả phân loại tự động

70

4.12: Sơ đồ phân loại các đối tượng

73


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cẩm Xuyên là huyện miền núi có địa hình phức tạp và đa dạng, hội tụ
đầy đủ mọi biểu hiện địa hình: Núi đồi, sông suối, đồng bằng, ao hồ…Trong
đó núi đồi chiếm khoảng 60% diện tích tự nhiên, được phân bố về phía Nam
huyện. Bắt đầu từ xã Cẩm Thạch - Cẩm Mỹ - Cẩm Quan và xã Cẩm ThịnhCẩm Lạc – Cẩm Minh. Cùng với đó là hệ thống các sơn khối lẻ, nằm chen
giữa đồng bằng và ven bờ biển: Núi Thành (xã Cẩm Thạch), núi Nhược
Thạch (xã Cẩm Quang), một số núi thuộc xã Cẩm Lĩnh,... Vấn đề quản lý bảo
vệ tài nguyên rừng nơi đây hết sức khó khăn và phức tạp.
Để quản lý, bảo vệ tài nguyên rừng tốt đòi hỏi phải thống kê, kiểm kê
tài nguyên rừng thường xuyên, nhằm cập nhật thông tin một cách đầy đủ,
nhanh chóng, chính xác nhất, nắm bắt được toàn diện về diện tích rừng; chất
lượng rừng và diện tích đất chưa có rừng gắn với chủ quản lý cụ thể trên địa
bàn huyện, tỉnh.
Khi khoa học máy tính chưa phát triển, trang thiết bị làm việc còn đơn
giản thì việc thành lập bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp giải đoán
ảnh viễn thám được thực hiện bằng mắt thường hoặc có thêm sự trợ giúp của
kính lúp, kính lập thể,… Kết quả của phương pháp này phụ thuộc nhiều vào
khóa giải đoán và kiến thức chuyên gia trong việc nhận biết các đối tượng
trên ảnh. Phương pháp này lại tốn thời gian, công sức và khó áp dụng đối với
những khu vực khó có thể tiếp cận trực tiếp, thông tin không được cập nhật
kịp thời do hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp luôn biến động.

Ngày nay, công nghệ số phát triển, ảnh vệ tinh ra đời, công tác giải
đoán ảnh viễn thám trở nên đơn giản hơn nhiều. Vấn đề thời gian và nhân lực
đã giảm bớt phần nào, và áp dụng dễ dàng hơn với những khu vực khó tiếp
cận trực tiếp. Tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở các ảnh có


2

độ phân giải thấp nên kết quả thành lập bản đồ hiện trạng và đánh giá biến
động tài nguyên rừng cho độ chính xác chưa cao.
Kể từ đợt Tổng kiểm kê rừng toàn quốc theo Chỉ thị 286/CT-TTg ngày
02/5/1997 đến nay, công tác kiểm kê rừng chưa được thực hiện lại nên số liệu,
hồ sơ về rừng và đất rừng có nhiều bất cập gây khó khăn cho quản lý và kinh
doanh rừng.
Dự án “Tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2011-2015”
ra đời nhằm khắc phục những hạn chế trên. Trong đó, công tác điều tra chủ
yếu dựa vào tư liệu ảnh viễn thám độ phân giải cao (SPOT-5), những dữ liệu
trong hệ thống thông tin địa lý và phương pháp phân tích thông tin hiện đại để
xác định những đặc điểm tự nhiên của lô rừng. Điểm nổi bật của phương pháp
này là trạng thái rừng được thể hiện tương đối chi tiết với độ tin cậy cao, ranh
giới các trạng thái sát với thực tế của đối tượng, tiết kiệm được nhiều thời
gian và kinh phí thực hiện, đáp ứng rất tốt trong việc nghiên cứu diễn biến
trạng thái rừng với kết quả cao trong thời gian ngắn. Kiểm kê rừng có nhiệm
vụ bổ sung những thông tin về đặc điểm xã hội của lô rừng.
Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng rừng, sử dụng tư liệu ảnh viễn
thám kết hợp với các công cụ phần mềm xử lý ảnh cũng như các phần mềm
thành lập bản đồ đã trở thành một phương pháp thành lập bản đồ có ý nghĩa
thực tiễn và mang tính khoa học cao.
Xuất phát từ những ý nghĩa thực tiễn trên và để phục vụ cho công tác
triển khai Dự án trên phạm vi toàn quốc, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Ứng

dụng tư liệu viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác
kiểm kê tài nguyên rừng tại huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh” làm luận văn
thạc sĩ.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát chung
* Hệ thống thông tin địa lý (geography information system)

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời dựa trên cơ sở công nghệ thông
tin gắn liền với việc phát triển các phần mềm lớn, tích hợp được những yêu
cầu cùng nhiệm vụ cần phải giải quyết trong đời sống xã hội. GIS là công cụ,
công nghệ được dùng để tập hợp, lưu trữ, xử lý và phân tích thông tin (thông
tin không gian và phi không gian) thông qua các hệ thống công cụ tin học và
máy tính. Phương pháp này cho phép đánh giá tổng thể với tương quan của
nhiều yếu tố theo không gian và thời gian. GIS là một công nghệ mới đang trở
thành một công cụ thiết yếu để xử lý, phân tích các dữ liệu thông tin đáp ứng
ngày càng cao và đa dạng, đa mục đích trên thế giới. Burrough (1986) đã định
nghĩa GIS là: “Một bộ phận mạnh mẽ của các công cụ để tập hợp, lưu trữ, sửa
chữa lại theo ý muốn, chuyển đổi và thể hiện các dữ liệu không gian từ thế
giới thực với những bộ phận riêng biệt của những mục đích”. [1]
* Viễn thám (Remote sensing):
Viễn thám là một ngành khoa học quan sát, theo dõi, thu thập và phân
tích các vật thể trên bề mặt trái đất mà không cần phải tiếp cận trực tiếp với
các vật thể đó thông qua thông tin ảnh. [3]
Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng bức xạ điện từ như
một phương tiện để điều tra, đo đạc những đặc tính của các đối tượng trên bề

mặt trái đất đã phản xạ, hấp thụ hoặc phát sinh ra các bức xạ điện từ theo các
giải phổ với những cường độ nhất định. [3]
Tư liệu viễn thám rất đa dạng về chủng loại và độ phân giải không gian,
bao gồm: ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh nhiệt, ảnh quang học và ảnh radar
được thu nhận trong các thời gian khác nhau, đã đáp ứng được nhu cầu nghiên


4

cứu trong nhiều ngành khoa học như: địa chất, địa lý, môi trường, khí tượng,
nông nghiệp, lâm nghiệp,...
Tư liệu ảnh vệ tinh SPOT
Về mặt cơ sở khoa học: ảnh SPOT-5 sẽ phù hợp với việc thành lập bản
đồ chuyên đề tỉ lệ từ 1: 10.000 đến 1: 50.000, nhìn trên ảnh với đô ̣ phân giải
không gian 10m, các đố i tươ ̣ng cây cá thể vẫn có thể phân biê ̣t đươ ̣c.
Lịch sử ra đời của ảnh SPOT:
Vào đầu năm 1978 chính phủ Pháp quyết định phát triển chương trình
SPOT (Système Pour l’Observation de la Terre) với sự tham gia của Bỉ và
Thụy Điển. Hệ thống vệ tinh viễn thám do Trung tâm nghiên cứu không gian
(Centre National d’Etudes Spatiales – CNES) của Pháp chế tạo và phát triển.
Vệ tinh đầu tiên của SPOT-1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là
SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4, và SPOT-5 lần lượt vào các năm 1990, 1993,
1998, và 2002 trên đó mang hệ thống quét CCD.
Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹ
đạo là 98,70, thời điểm bay qua xích đạo là 10h30’ và chu kỳ lăp trong 26
ngày. Các thế hệ vệ tinh SPOT-1,2,3 có bộ cảm HRV (High Resolution
Visible) với kênh toàn sắc (0,51 – 0,73µm) độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ
có độ phân giải 20m, phân bố trong vùng sóng nhìn thấy gồm xanh lục (0,50,59µm), đỏ (0,61 – 0,68m), gần hồng ngoại (0,79 – 0,89µm). Mỗi cảnh có độ
bao phủ mặt đất là 60kmx60km. Vệ tinh SPOT-4 với kênh toàn sắc (0,49-0,71
µm); ba kênh đa phổ HRV tương đương với ba kênh truyền thống HRV; thêm

kênh hồng ngoại (1,58-1,75µm) có độ phân giải 20m. Khả năng chụp nghiêng
của SPOT cho phép tạo cặp ảnh lập thể từ hai ảnh chụp vào hai thời điểm với
các góc chụp nghiêng khác nhau. [13]


5

Vệ Tinh SPOT-4,1998 CNES

Vệ Tinh SPOT-5, 2002 CNES

Vệ tinh SPOT-5 phóng lên quỹ đạo ngày 03/05/2002, được trang bị một
cặp Sensor HRG (High Resolution Geometric) là loại Sensor ưu việt hơn các
loại trước đó. Mỗi một Sensor HRG có thể thu được ảnh đối với độ phân giải
5m đen-trắng và 10m với ảnh màu. Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt
được ảnh độ phân giải 2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn
đạt 60km đến 80km. Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT, điều mà các loại
ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt.
Kỹ thuật thu ảnh HRG cho phép định vị ảnh với độ chính xác nhỏ hơn
50m nhờ hệ thống định vị vệ tinh DOGIS và Star Tracker lắp đặt trên vệ tinh.
Trên vệ tinh SPOT-5 còn lắp thêm 2 máy chụp ảnh nữa. Máy thứ nhất HSR
(High Resolution Stereoscopic) – Máy chụp ảnh lập thể lực phân giải cao.
Máy này chụp ảnh lập thể dọc theo đường bay với độ phủ 120 x 600km. Nhờ
ảnh lập thể đọ phủ rộng này tạo lập mô hình số độ cao (DEM) với độ chính
xác 10m mà không cần tới điểm khống chế mặt đất. Máy chụp ảnh thứ 2
mang tên VEGETATION giống như VEGETATION lắp trên vệ tinh SPOT-4
hàng ngày chụp ảnh mặt đất trên một dải rộng 22,5km với kích thước pixel
1x1km trong 4 kênh phổ. Ảnh VEGETATION được sử dụng rất hữu hiệu cho
mục đích theo dõi biến động địa cầu và đo vẽ bản đồ hiện trạng đất.
Hai vệ tinh SPOT-4 và SPOT-5 có thêm kênh phổ chụp SWIR nằm

phía trên ba kênh phổ của các vệ tinh SPOT trước đó, nhờ vậy rất thuận lợi
cho nghiên cứu về độ ẩm và lớp phủ thực vật. Sự cải tiến này đã tạo ra rất


6

nhiều ứng dụng cho nông nghiệp, nghiên cứu hiện trạng đất và quản lý tài
nguyên thiên nhiên.
Bảng 1.1. Các đặc trưng chính của ảnh vệ tinh SPOT
Loại
XS (Multispictral)
P hoặc PAN
(Panchromatic)
P + SX (Panchromatic and
Multispictral merging)

Vệ tinh
SPOT
1, 2, 3
SPOT
1, 2, 3
SPOT
1, 2, 3

Tên bộ
Số
cảm
Kênh
3

20 x 20

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại

HRV

1

10 x 10

Toàn sắc

HRV

3

10 x 10

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại

20 x 20

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại, hồng ngoại
trung

10 x 10

Đỏ

10x10*

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại hồng ngoại
trung

10 x 10

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại, hồng ngoại
trung

10 x 10

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại

5x5

Toàn sắc

SPOT-4

HRVIR

M ( Monospectral)

SPOT-4

HRVIR

M + XI hoặc P + XI
(Panchromatic and Multispictral
merging)

SPOT-4

HRVIR

HX (Multispictral High
Resolution)
HMA hoặc HMB(Panchromatic
High Resolution)

SPOT-5

HRG

SPOT-5

HRG

SPOT-5

Các kênh đa phổ

HRV

XI (Multispictral)

HI (Multispictral InfraRed
High)

Độ phân
giải (m)

4

1

4

4

3

HRG

1

HMX ( HM and HX merging)

SPOT-5

HRG

3

5x5

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại

THR (Very High Resolution)

SPOT-5

HRG

1

2,5 x
2,5**

Toàn sắc

SPOT-5

HRG

2,5 x
2,5**

Lục, đỏ, gần hồng
ngoại

SPOT-5

HRG

2,5 x
2,5**

Xanh (tổ hợp màu
giả), lục, đỏ

5 x 10

Toàn sắc

THX (Very High Resolution
Multispectral, THR and HX
merging)
THN (Very High Resolution
Multispectral, THR and HX
merging, in pseudo-natural
colors)
HRS (Very High Resolution
Stereoscopic)

3

3
SPOT-5

HRG

2

7

* Chỉ riêng kênh B2 (=M) có độ phân giải 10m. Các kênh còn lại được
lấy mẫu lại từ 20 đến 10m.
** Điểm mặt đất – kích thước của THR được lấy mẫu lại. Độ phân giải
nhỏ hơn 3m
Bảng 1.2. Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5.
Vệ tinh SPOT

Độ phân

Kênh Phổ

Bước sóng

Phổ điện từ

SPOT-1, 2, 3

Kênh 1

0,5 - 0,59 µm

Xanh lục

20m

SPOT-1, 2, 3

Kênh 2

0,61 - 0,68 µm

Đỏ

20m

SPOT-1, 2, 3

Kênh 3

0,79 - 0,89 µm

Gần hồng ngoại

20m

SPOT-4,5

Kênh 4

1,58 - 1,75 µm

Toàn sắc

10m

SPOT-5

Kênh 1

0,5 - 0,59 µm

Xanh lục

10m

SPOT-5

Kênh 2

0,61 - 0,68 µm

Đỏ

10m

SPOT-5

Kênh 3

0,79 - 0,89 µm

Gần hồng ngoại

10m

SPOT-1, 2, 3

Kênh Toàn sắc

0,51 - 0,73 µm

Toàn sắc

10m

SPOT-4

Kênh Toàn sắc

0,49 - 0,73 µm

Toàn sắc

10m

SPOT-5

Kênh Toàn sắc

0,49 - 0,73 µm

Toàn sắc

5m

SPOT-5

Kênh Toàn sắc

0,49 - 0,73 µm

Toàn sắc

2,5m

SPOT-5

Kênh Toàn sắc

0,49 - 0,73 µm

Toàn sắc

5 x 10m

giải

Ảnh SPOT có thể ghi phản xạ phổ của toàn mặt đất với sự khác biệt về
dữ liệu, độ phân giải cao (đặc biệt ảnh độ phân giải 2,5m) và có khả năng
nhìn nổi, nhạy cảm về phổ hồng ngoại cho thực vật, mở ra triển vọng của
nhiều ứng dụng mà trước đây chỉ có thể thực hiện với ảnh hàng không như :
Đo vẽ mới và hiệu chỉnh bản đồ địa hình; nghiên cứu, thành lập bản đồ hiện
trạng sử dụng đất, khai khoáng trong địa chất, thành lập bản đồ tỷ lệ 1:30.000
đến 1:100.000, nghiên cứu về thực vật ở cấp độ đô thị... khu vực, theo dõi
biến động môi trường như mất rừng, xói mòn, phát triển [13]

8

SƠ ĐỒ ẢNH VỆ TINH SPOT-5 TRÊN PHAM VI VIỆT NAM
(Có độ phủ mây dưới 25% từ tháng 09.2007 đến 15.05.2011)

Hin
̀ h 1.1. Sơ đồ ghép ảnh vê ̣ tinh pha ̣m vi lãnh thổ viêṭ Nam
(Tư liệu của Trung Tâm Viễn Thám Quốc Gia)

1.2. Trên thế giới
Hệ thống thông tin địa lý đã được phát triển và ứng dụng nhiều tại các
nước phát triển như Hoa Kỳ, Nga, Đức, Anh, Pháp v.v. Việc kết hợp chặt chẽ
giữa hai công nghệ hiện đại là viễn thám và GIS đã mang lại bước đột phá
trong phát triển khoa học công nghệ trong thế kỷ XX. Hiện tại trên thế giới
ngày một nhiều hơn các công trình nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS


9

phục vụ trên các lĩnh vực khác nhau về quản lý tài nguyên, giao thông và bảo
vệ môi trường.
Đầu thế kỷ XX, viễn thám được nghiên cứu và áp dụng nhiều ở các
nước phát triển như Mỹ, Anh, Canada, Pháp, Nhật Bản, Đức và Liên Xô cũ.
Tuy nhiên, hệ thống bay chụp ảnh hoàn toàn thụ động, phụ thuộc hoàn toàn
vào ánh sáng mặt trời và điều kiện thời tiết nên chất lượng ảnh và khả năng
ứng dụng ảnh viễn thám có phần hạn chế. Những thế hệ vệ tinh và máy chụp
ảnh đầu tiên chỉ có thể mang lại những tư liệu ảnh viễn thám có độ phân giải
rất thô với độ phân giải từ ảnh được tính bằng kilômét (ảnh NOAA,
METERSAT). Trong thời kỳ này, việc ứng dựng ảnh viễn thám chủ yếu vào

mục đích quân sự và quản lý tài nguyên thiên nhiên nói chung trên phạm vi
rộng lớn, trong đó có tài nguyên rừng nói riêng. [2]
Đầu thập kỷ 70 của thế kỷ XX, kỹ thuật viễn thám đã có những bước
tiến bộ về mọi mặt như vệ tinh thế hệ mới, hệ thống máy ảnh đa năng và hệ
thống thu nhận tín hiệu, tư liệu ảnh từ các vệ tinh tốt hơn. Việc sử dụng các
công nghệ mới với những cải tiến rõ rệt (bước sóng cực ngắn v.v.) có thể
chụp được trên mọi điều kiện thời tiết và hệ thống thu ảnh chủ động tích cực
nên đã thu được ảnh có chất lượng tốt hơn với độ phân giải ảnh rất cao đến
mét (ảnh LANDSAT, ảnh SPOT ,...). Vì vậy, viễn thám đã phục vụ tốt những
mục tiêu cụ thể như: Phát triển lâm nghiệp, nông nghiệp, quản lý thiên tai,
phát triển đô thị và phục vụ quốc phòng. [2]
Đối với ngành lâm nghiệp, vấn đề sử dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản
đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác quản lý, theo dõi rừng đã được nhiều
nước tiên tiến trên thế giới áp dụng như Mỹ, Canađa, Pháp, Nga, Nhật Bản và
các nước châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Indônêsia,... Tư liệu
viễn thám được sử dụng trong công tác này bao gồm nhiều loại ảnh vệ tinh
của các nước khác nhau như: Landsat, Ikonos, Quickbird,... của Mỹ, SPOT


10

của Pháp, Aster, JRS của Nhật bản, Radasat của Canađa,... Việc sử dụng công
nghệ viễn thám và GIS trong quản lý, theo dõi biến động rừng và sử dụng đất
cũng đã được thực hiện theo nhiều mức độ khác nhau như cho toàn cầu, vùng
lãnh thổ, quốc gia, khu vực. [18]
Bắ t đầ u từ năm 1986, Pháp phóng thành công vệ tinh SPOT lên quỹ đa ̣o
và chu ̣p ảnh quang ho ̣c đa phổ có đô ̣ phân giải không gian cao hơn hẳn ảnh vê ̣
tinh Landsat của My,̃ đô ̣ phân giải thời gian là 26 ngày. Kể từ đó việc sử dụng
ảnh SPOT, đă ̣c biê ̣t là SPOT-4 và SPOT-5 để thành lập bản đồ hiện trạng rừng
đã được áp du ̣ng có hiệu quả ta ̣i nhiề u nước trên thế giới như: Pháp, Brazin,

Bolivia, Anh, Iran, Ấn Đô ̣, Trung Quố c,... đă ̣c biê ̣t là từ khi có các tra ̣m thu ảnh
phân bố rô ̣ng ở nhiề u nước và khả năng trao đổi trên Internet băng thông rô ̣ng
thì quy mô ứng du ̣ng càng được mở rô ̣ng trên pha ̣m vi toàn cầ u.
Ở châu Á-Thái Bình Dương, ta ̣i nhiều hội nghị viễn thám được tổ chức
2 năm mô ̣t lần, các nước đã tổng kết những ứng dụng của Kỹ thuật viễn thám
trong Lâm nghiệp với những báo cáo nghiên cứu quản lý, theo dõi phát hiện
biến động rừng và sử dụng đất tại các nước như: Trung Quố c, Nhật Bản, Hàn
Quốc, Đài loan, Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Philipin,... Rất nhiề u loa ̣i tư
liệu viễn thám khác nhau đã được áp du ̣ng trong nhiều quy mô và hướng
nghiên cứu khác nhau của ngành lâm nghiê ̣p, trong đó, ảnh SPOT là mô ̣t loa ̣i
tư liê ̣u đươ ̣c ứng du ̣ng khá phổ biế n. [18]
Ứng dụng phổ biến của viễn thám cho ngành Lâm nghiệp trên thế
giới [15]:
 Xác định, phân loại lớp phủ rừng, lập bản đồ phân loại lớp phủ rừng,
theo dõi biến động lớp phủ theo thời gian.
 Xác định trạng thái sinh trưởng của rừng gỗ, đánh giá tổng quan về
khối lượng, sản lượng khai thác.


11

 Mô tả đặc điểm khu vực, nghiên cứu loài cây trong cấu trúc rừng và
sự đa dạng của rừng
 Theo dõi, dự báo cháy rừng và sâu bệnh
 Mô hình hóa sự phát triển trong tương lai của tài nguyên rừng
 Quy hoạch bảo vệ và phát triển rừng
Ngoài ra, tư liệu viễn thám được sử du ̣ng rô ̣ng raĩ trong các liñ h vực
khác như: Phát hiện vết dầ u loang trên biể n, khu vực cây xanh đô thị, giao
thông, tính toán độ ẩm không khí giám sát nhiêṭ độ bề mă ̣t, xác đinh
̣ năng suấ t

mùa màng,..
Một số công trình đã ứng dụng công nghệ RS và GIS [2]:
- Đánh giá chức năng thảm thực vật rừng từ ảnh vệ tinh trong môi

trường nhiệt đới của Kazue-Fujiwara - Trường Tổng hợp Quốc gia Yokohama
- Nhật bản và E.O.BOX -Trường tong Hợp Georgia - Mỹ.
- Ứng dụng Viễn Thám và GIS nghiên cứu hệ địa lý thảo nguyên khô

và thảo nguyên rừng của M.Gan-zorig, H.Tulgaa và D.Amarsaikhan Trung
tâm Tin học và Viễn thám, Mông cổ.
- Phân tích sự biến động che phủ rừng quá khứ và tương lai của

Chandra P.Giri và Surendra Shrestha-UNEP - Thái Lan.
- Ứng dụng ảnh Vệ tinh và GIS vào sự phục hồi sinh thái của Sirin

Kawala-Ierd,

K.Fujiwara-Trường

tổng

hợp

Tokyo

nhật

bản;

Kitti

Khanthanmit - Cục nhà đất Hoàng gia Thái Lan; Suvit Vibulsresth - NRCT Thái Lan v.v.
- Ứng dụng viễn thám và GIS vào theo dõi và đánh giá thảm rừng

vùng hạ lưu sông Mê Công của ủy hội sông Mê Công 1995.
- Ứng dụng viễn thám và GIS vào điều tra, đánh giá và theo dõi diễn

biến tài nguyên rừng của FAO theo chu kỳ 10 năm.
- Theo dõi và dự báo cháy rừng:Áp dụng ở nhiều nước như Mỹ, úc,


12

Braxin… Những ảnh viễn thám dược thu hàng ngày được tách chiết thông tin
về loại rừng và tình trạng khô hạn của rừng, kết hợp với số lịêu khí tượng sẽ
đưa ra các dự báo về khả năng cháy rừng.
- Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng - lâm nghiệp: Rất nhiều nghiên cứu

triển khai ở nhiều quy mô để nghiên cứu xây dựng các bản đồ sinh thái rừng:
phạm vi toàn cầu, khu vực, vùng, các hệ sinh thái nhạy cảm rừng ngập mặn,...
1.3. Tại Việt Nam
Việc tiếp cận công nghệ viễn thám và GIS ở Việt Nam muộn hơn so
với Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản hay một số nước khác trong khu vực.
Tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong công tác điều
tra, quy hoạch rừng đã được áp dụng từ những năm 60 (với ảnh máy bay) và
đặc biệt phát triể n từ sau năm 1979 với sự ra đời của Trung tâm nghiên cứu
không gian thuộc viện Khoa ho ̣c Viê ̣t Nam và chương triǹ h nghiên cứu quố c
gia; INTERCOSMOS. Bản đồ hiện tra ̣ng sử du ̣ng đất tỉ lê ̣ 1: 250.000 đã đươ ̣c
thành lâ ̣p với tư liêụ ảnh vê ̣ tinh Landsat, trong đó các loa ̣i rừng đã đươ ̣c xác
đinh

̣ khá chi tiế t theo nô ̣i dung của phân loại tài nguyên rừng [17]
Được sự giúp đỡ về mặt kỹ thuật cũng như tài chính của các tổ chức
quốc tế, đặc biệt là của FAO thì viễn thám và GIS được ứng dụng vào Việt
Nam mạnh hơn vào những năm 1980. Mốc quan trọng đánh dấu sự phát triển
viễn thám là sự hợp tác nhiều bên trong chương trình vũ trụ Quốc tế (Inter
Kosmos) năm 1981-1986. Kết quả nghiên cứu của chương trình khoa học này
là đã biết sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào thành lập các bản đồ chuyên đề
như: sử dụng đất, địa chất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng,... Sau đó các dự
án viện trợ Quốc tế của UNDP và FAO như VIE76/011 và VIE 83/004 đã
trang bị một số thiết bị kỹ thuật Viễn thám cho Viện khoa học Việt Nam nay
là Viện khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia. Dự án VIE-76-014 lần đầu
tiên đã xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất và các trạng thái rừng trên cơ


13

sở sử dụng ảnh viễn thám LANDSAT và bước đầu tiếp cận công nghệ GIS.
Từ đó đến nay, công nghệ viễn thám và GIS đã được ứng dụng một cách rộng
rãi hơn và trở thành công cụ không thể thay thế trong lĩnh vực đánh giá theo
dõi tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tài nguyên rừng. Đặc biệt từ những
năm đầu 1990 trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ
cùng với sự hợp tác và giúp đỡ của các tổ chức quốc tế, việc ứng dụng công
nghệ GIS và viễn thám đã thu được những tiến bộ ở Trung tâm Khoa học Tư
nhiên và Công nghệ Quốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn,... Hàng loạt phần mềm mới đã được ứng
dụng như ARC/VIEW, ILWIS, PCI, ERDAS image, ARC/INFO dựa trên cơ
sở của công nghệ máy tính hiện đại.
Cụ thể đối với ngành lâm nghiệp, các chương trình ứng dụng GIS và
RS như sau: Chương trình điều tra nguyên liệu giấy (1972 - 1985), chương
trình hợp tác lâm nghiệp Việt Nam - Thụy Điển, Dự án ứng dụng viễn thám

để theo dõi biến động các khu bảo tồn tự nhiên (1991- 1995) - WWF, chương
trình theo dõi, đánh giá biến động tài nguyên rừng (1991- 1995) - FIPI, Dự án
theo dõi độ che phủ rừng hạ lưu sông Mê Công (1993 - 1995) - Uỷ ban Mê
Công, chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng (1996 2000) - Viện Điều tra Qui hoạch rừng,...
Cuối thế kỷ 20 công nghệ Viễn thám và GIS có bước phát triển vượt
bậc, được nghiên cứu và ứng dụng để quản lý tài nguyên đất đai trong đó có
phân cấp phòng hộ đầu nguồn. Sự kết hợp của công nghệ GIS và nghiên cứu
kinh tế sinh thái có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên thiên
nhiên và phát triển kinh tế xã hội. [2]
+ Năm 1958, với sự hợp tác của CHDC Đức đã sử dụng ảnh máy bay
đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đông Bắc.


14

+ Năm 1968 đã sử dụng ảnh máy bay trong công tác điều tra rừng cho
lâm trường Hữu Lũng, Lạng Sơn.
+ Giai đoạn 1970 - 1975 ảnh máy bay đã được sử dụng rộng rãi để xây
dựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lưới vận xuất, vận chuyển cho nhiều
vùng thuộc miền Bắc.
+ Từ 1981 - 1983, Viện Điều tra Quy hoạch rừng thực hiện chương
trình điều tra và đánh giá rừng toàn quốc lần thứ nhất. Trong chương trình này
có sự kết hợp của ảnh vệ tinh do FAO hỗ trợ kết hợp với điều tra mặt đất.
Loại ảnh vệ tinh sử dụng là ảnh Landsat MSS và thành quả đạt được là toàn
bộ số liệu về diện tích, trữ lượng các loại rừng theo từng tỉnh và trên phạm vi
toàn quốc.
+ Chương trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng
toàn quốc 5 năm 1991 – 1995. Trong chương trình này bản đồ hiện trạng tài
nguyên rừng được xây dựng dựa trên những bản đồ hiện trạng rừng hiện có
thời kỳ trước năm 1990, sau đó dùng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat

TM có độ phân giải là 30 x 30m để cập nhật những khu vực thay đổi sử dụng
đất, những nơi mất rừng hoặc những nơi có rừng trồng mới hay mới tái sinh
phục hồi.
+ Giai đoạn 1991-1995, Viện ĐTQH Rừng sử dụng hệ thống ảnh vệ
tinh Landsat TM+ đề xây dựng bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/250.000 cho
vùng và 1/1.000.000 cho toàn quốc.
+ Chương trình điều tra đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng
toàn quốc 5 năm giai đoạn 1996 – 2000. Trong chương trình này ảnh vệ tinh
đã sử dụng là SPOT-3, có độ phân giải là 15m x 15m.
+ Giai đoạn 1996-2000, Viện sử dụng hệ thống ảnh vệ tinh SPOT-1 để
giải đoán xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng tỷ lệ 1/100.000 cho 40


15

tỉnh có diện tích rừng lớn, bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/250.000 cho 6 vùng
và bản đồ 1/1.000.000 cho toàn quốc.
+ Chương trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng
toàn quốc 5 năm giai đoạn 2000 - 2005, trong chương trình này thì phương pháp
xây dựng bản đồ trong chu kỳ III đã được phát triển lên một bước. Lần này, bản
đồ hiện trạng rừng được xây dựng từ ảnh số vệ tinh Landsat ETM+. Viện ĐTQH
rừng đã ứng dụng công nghệ giải đoán ảnh số với sự trợ giúp của phần mềm
chuyên dụng Erdas imagine 8.5. Việc giải đoán ảnh được thực hiện trong phòng
dựa trên những mẫu khóa ảnh đã được kiểm tra ngoài hiện trường.
+ Gần đây, chúng ta đã thực hiện chương trình điều tra, đánh giá và
theo dõi diễn biến tài nguyên rừng giai đoạn 2006 - 2010 (chu kỳ IV). Trong
chương trình này thì việc xây dựng hệ thống bản đồ và số liệu hiện trạng tài
nguyên rừng sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 độ phân giải 2.5m với ảnh Pan và
10m với ảnh toàn sắc (MS) trên phạm vi toàn quốc do Bộ Tài nguyên và Môi
trường cung cấp làm cơ sở để biên tập và nắn chỉnh xây dựng các loại bản đồ:

hiện trạng tài nguyên rừng, tỷ lệ 1/25.000 cho 1.000 xã trọng điểm lâm
nghiệp; hiện trạng rừng, tỷ lệ 1/50.000 cho các huyện; hiện trạng rừng, các tỷ
lệ 1/100.000; 1/250.000 và 1/1.000.000 cho cấp tỉnh, vùng và trên toàn quốc.
Ngoài ra còn rất nhiều chương trình, đề tài khác cũng ứng dụng viễn
thám như:
- Luận án tiến sĩ chuyên ngành khoa học địa lý của Trần Văn Thuy
(1996) , “Ứng dụng phương pháp viễn thám để thành lập bản đồ thảm thực
vật tỉnh Thanh Hoá, tỷ lệ 1/200.000”.
- Luận án tiến sĩ chuyên ngành ảnh hàng không của Chu Thị Bình
(2001) với đề tài “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin cơ bản
trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trưng rừng
Việt Nam.


16

- Đề tài cấp nhà nước KC.08.24 “Nghiên cứu giải pháp phòng chống và
khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U minh và Tây Nguyên” do Vương
Văn Quỳnh - Trường Đại học Lâm nghiệp làm chủ nhiệm, thực hiện trong 2
năm 2004 - 2006.
- Công trình nghiên cứu của Nguyễn Đình Dương và cộng sự (2004)
“Sử dụng ảnh đa phổ MODIS để đánh giá sự thay đổi về lớp phủ thực vật của
Việt Nam trong giai đoạn 2001 - 2003”.
- Trần Thanh Tùng (2006), sử du ̣ng ảnh vê ̣ tinh có độ phân giải 15m để theo
dõi diễn biế n hình thái cửa sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngaĩ từ 1995 đế n 2005.
- Đề tài “Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh và công nghệ GIS trong việc
giám sát hiện trạng tài nguyên rừng, thử nghiệm tại 1 khu vực cụ thể”, thực
hiện trong năm 2007.
- Đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến
động lớp phủ thực vật rừng đảo Phú Quốc, thời kỳ 1996 - 2001 - 2006” do

Nguyễn Quốc Khánh, Nguyễn Thanh Nga thuộc Trung tâm giám sát tài
nguyên và môi trường - Trung tâm Viễn Thám Quốc Gia thực hiện năm 2007.
- Lâm Đạo Nguyên - Phòng Điạ tin học Vâ ̣t lý, phân viện Vâ ̣t lý tại Tp
Hồ Chí Minh “Ứng dụng tư liệu viễn thám vê ̣ tinh để giám sát sự sinh trưởng
của cây lúa”.
- Chuyên san Viễn thám và điạ tin ho ̣c số 5 - 2008 của Trung tâm Viễn
thám quố c gia đã đề câ ̣p đến một số công trình nghiên cứu: Sử du ̣ng ảnh vê ̣
tinh radar để thành lập một số lớp thông tin về lớp phủ thực vâ ̣t, thành lâ ̣p bản
đồ nhiê ̣t đô ̣ mă ̣t nước biể n và hàm lượng chlorophyll-A khu vực biể n đông từ
ảnh MODIS .
Thời gian vừa qua nhà nước đã đầu tư cho Bộ Tài nguyên và Môi
trường Dự án “Xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên thiên nhiên ở Việt
Nam” đây là dự án thu ảnh vệ tinh mang tầm cỡ quốc gia và khu vực, đến nay