Nghiên cứu phương pháp đánh giá khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn thám

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

LÊ SỸ DOANH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHẮN
SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

LÊ SỸ DOANH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHẮN
SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM

Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. VƯƠNG VĂN QUỲNH

HÀ NỘI, 2010


1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là quốc gia có tới ba phần tư diện tích là đồi núi, với hơn 3000 km
bờ biển, nằm hoàn toàn trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa và trải dài trên đường
di chuyển của phần lớn các trận bão được hình thành từ vùng Biển Philippin và
Biển Đông. Dưới ảnh hưởng của giải hội tụ nhiệt đới và hàng chục trận bão mỗi
năm, ở Việt Nam thường xuyên xuất hiện thời tiết mưa to và gió mạnh dữ dội. Đây
là nguyên nhân chủ yếu gây nên sóng mạnh ảnh hưởng lớn đến sản xuất và đời sống
ở các vùng ven biển Việt Nam.
Do sự nóng lên của khí quyển và những biến đổi bất thường của khí hậu toàn
cầu mà tần suất và cường độ các trận bão ở Việt Nam dường như đang được tăng
lên. Hậu quả của sóng biển và những hiện tượng thiên tai liên quan khác cũng ngày
càng nghiêm trọng hơn.
Để chắn sóng, giảm nhẹ tác hại của sóng biển do bão gây nên người ta có thể
sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, tuy nhiên, sử dụng rừng để chắn sóng ven biển
được xem là một trong những giải pháp có hiệu quả nhất. So với những giải pháp
khác nó thường đòi hỏi đầu tư thấp, ít rủi ro môi trường, hài hoà với thiên nhiên,
bảo tồn được những nghề nghiệp truyền thống, lồng ghép được với nhiều hoạt động
sản xuất và đời sống khác. Tuy nhiên, trong thực tế ở nhiều nơi thì rừng ngập mặn
ven biển lại không ngừng bị suy giảm cả về diện tích và trữ lượng, còn thiệt hại do
sóng biển thì dường như mỗi ngày một lớn hơn.

Khi thảo luận về tình trạng trên người ta cho rằng nguyên nhân chủ yếu là
chúng ta chưa đánh giá được đầy đủ khả năng chắn sóng ven biển của rừng, chưa
xây dựng được những tiêu chuẩn cho rừng chắn sóng ven biển, chưa quy hoạch
được những diện tích cụ thể cần thiết cho việc bảo vệ và phát triển rừng chắn sóng
ven biển và chưa xây dựng được những giải pháp tổng thể cho quản lý sử dụng hiệu
quả loại rừng phòng hộ này.
Để góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho những phương pháp đánh giá hiệu
quả chắn sóng của rừng ngập mặn, chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu phương pháp đánh giá khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn
bằng tư liệu viễn thám”. Nó hướng vào xây dựng phương pháp đánh giá nhanh
trên quy mô rộng khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn ở Việt Nam.


2
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Những nghiên cứu về rừng ngập mặn và khả năng chắn sóng của rừng
ngập mặn
1.1.1. Trên thế giới
Nghiên cứu về các dải rừng ngập mặn:
Rừng ngập mặn (RNM) là tên chung của những dải rừng ven biển bị ngập
thường xuyên hoặc định kỳ bởi thuỷ triều. Với diện tích rộng, sinh khối lớn, tổ
thành đa dạng và đặc biệt là phân bố ở nơi “đầu sóng ngọn gió” rừng ngập mặn
được xem là đối tượng có giá trị kinh tế và sinh thái to lớn. Nó có khả năng cung
cấp gỗ củi và nhiều loại hải sản giá trị, có khả năng cố định bùn cát, chắn gió, chắn
sóng bảo vệ các nhà cửa, đồng ruộng và những công trình kinh tế văn hoá ven bờ,
góp phần quan trọng vào bảo vệ môi trường sống của con người và thiên nhiên nói
chung ở nhiều vùng duyên hải. Với ý nghĩa kinh tế và sinh thái to lớn, rừng ngập
mặn đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều tác giả. Đến cuối thế kỷ XX các
nghiên cứu đã được thực hiện ở hầu hết các quốc gia có RNM. Chúng tập trung vào

ba lĩnh vực chính: (1) - Sự hình thành, đặc điểm cấu trúc và sinh thái RNM, (2)- Giá
trị kinh tế và sử dụng RNM, và (3)- Vấn đề kinh tế xã hội và chính sách cho quản lý
RNM.
Các nghiên cứu về RNM thường dành một phần hoặc toàn bộ vào sự hình
thành, cấu trúc và sinh thái rừng. Những vấn đề được hàng trăm tác giả quan tâm
đến là điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn, đặc điểm tổ thành, quá trình tái sinh,
diễn thế, sinh trưởng, phát triển, năng suất sinh học v.v… Phân tích kết quả nghiên
cứu của các tác giả cho phép đi đến một số kết luận sau:
- Rừng ngập mặn trên thế giới có khoảng 18.107.700 ha, phân bố trong phạm
vi rộng ở các vùng biển ấm. Vị trí xa nhất của RNM ở Bắc bán cầu là vịnh Agaba
thuộc Hồng Hải và Nam Nhật Bản; ở Nam bán cầu là Nam Australia, đảo Chatham
và phía Tây New Zealand.


3
- Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu ở vùng có khí hậu ấm và mưa nhiều. Mặc
dù có thể tồn tại ở những vùng nhiệt độ tháng lạnh nhất xuống đến 10oC, song thuận
lợi nhất cho phát triển rừng ngập mặn vẫn là những vùng nhiệt độ trung bình từ
20oC trở lên và lượng mưa trên 1000 mm/năm.
- Đất RNM có nguồn gốc là phù sa lắng đọng ở nơi dòng nước yếu. Lớp trên
cùng của trầm tích là bùn và sét, phần dưới đã bắt đầu cứng chặt. Đất RNM thường
chứa nhiều chất dinh dưỡng do nước triều mang đến nhưng rất thiếu oxy. Dưới rừng
ngập mặn có quá trình tích lũy liên tục thực vật gẫy đổ do già cỗi của nhiều thế hệ.
Chúng lẫn trong đất tạo nên những tầng sinh phèn dưới mặt đất làm cho lượng phèn
tiềm tàng luôn ở mức cao. Hoạt động thủy triều hàng ngày làm cho đất có độ mặn
trung bình khoảng 15/oo - 25/oo. Tính chất lý, hóa học của đất phụ thuộc nhiều vào
nguồn gốc của phù sa và trầm tích (Sammut J. R.B., Callinan và G.C. Fraser,
1996b; Hutchings P. và Saenger P., 1987; Lugo A.E. và Snedaker S.C., 1974)[48].
- Nước triều là nhân tố tác động lớn nhất đến sự phân bố của cây RNM. Ở đâu
có nước triều vào sâu trong các cửa sông thì RNM cũng phân bố sâu trong nội địa.

Dòng nước ngọt do các sông, rạch đổ ra làm loãng độ mặn của nước biển, phù hợp
với sự phát triển của nhiều loài trong từng giai đoạn sống nhất định của RNM.
- Danh lục thực vật của RNM thế giới với số loài dao động từ 50 đến 75 loài
(Lugo và Snedaker, 1974; Saenger và các cộng sự, 1983; Blasco, 1984)[47]. Các chi
thực vật phổ biến nhất ở RNM thuộc các chi mắm, đước, vẹt, dà, giá và bần. RNM
là nơi cư trú của hàng chục loài thú, hơn 200 loài chim, nhiều loài cá tôm và động
vật nhuyễn thể. Tuy nhiên, do điều kiện ngập nước và độ mặn cao nên tổ thành
RNM thường đơn giản, hiện tượng ưu thế loài thường rất rõ với cấu trúc phổ biến là
một tầng cây gỗ. Có rất ít các loài cây bụi và cây thân cỏ dưới rừng ngập mặn.
- Quá trình tái sinh dưới RNM là tái sinh lỗ trống hoặc tái sinh vệt. Phần lớn
cây RNM là loài ưa sáng mạnh, nên chúng chỉ thực sự tái sinh được ở những ô
trống do cây rừng gãy đổ tạo ra hoặc nơi bãi bồi bên ngoài (Phan Nguyên Hồng,
1995; Turner, R.E. và R.R. Lewis III., 1997)[10].


4
- Phù hợp với quá trình biến đổi của bãi bồi là một chuỗi gần như có thứ tự
của các quần xã RNM thay thế nhau, bắt đầu từ các quần xã tiên phong như mắm
thuần loại, mắm và đước, đước chiếm ưu thế đến các quần xã ổn định hơn như đước
thuần loài, đước hỗn giao với đưng hoặc vẹt, đước hỗn giao với vẹt, vẹt thuần loại,
hỗn giao giá, bần, cóc, chà là, hỗn giao cây RNM và cây xâm nhập v.v...
- Ở vùng nhiệt đới nóng ẩm và trên phù sa màu mỡ cây RNM thường lớn
nhanh và đạt kích thước to lớn tới vài chục mét, trữ lượng rừng lên tới hàng trăm
m3/ha. Ngược lại ở những vùng Á nhiệt đới, trên đất xấu RNM thường có dạng
trảng cây bụi với chiều cao cây rừng giới hạn ở mức một vài mét và tổng sinh khối
không vượt quá 50 tấn/ha. Tốc độ sinh trưởng cây rừng ngập mặn trong những năm
đầu thường tăng lên, đến khoảng năm thứ 10 - 15 tăng trưởng ổn định và lại bắt đầu
giảm dần. Vào khoảng 35 - 40 tuổi cây rừng chuyển sang tuổi thành thục tự nhiên,
kích thước cây rừng không tăng nữa và nó bắt đầu già cỗi, gẫy đổ (Phan Nguyên
Hồng, 1987; Lee,S.Y., 1999; Đỗ Đình Sâm, 2005)[25].

Nghiên cứu về khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn:
Trong hầu hết các công trình nghiên cứu về RNM đều đề cập tới vai trò phòng
hộ bảo vệ môi trường, trong đó có vai trò chắn sóng biển của RNM.
Gayathri Sriskanthan (1994) đã khẳng định giống như các bãi trầm tích, RNM
có vai trò như đê chắn sóng của rạn san hô và làm phân tán năng lượng và độ lớn
sóng biển. Chúng góp phần quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn của dải ven
biển (Phan Nguyên Hồng, 2004)[9].
Bretchneider và Reid đã nghiên cứu sự giảm sóng do ma sát nền đáy ở vùng
không có thảm thực vật ngập mặn và nhận thấy rằng tại vùng nước sâu không có
thảm thực vật rừng ma sát nền không làm giảm chiều cao sóng (Herbich, 2000)[44].
Trước đây các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào khả năng của rừng ngập mặn
chắn sóng tạo bởi gió và thủy triều. Còn khả năng chắn sóng thần chủ yếu được tiến
hành trong những năm gần đây sau trận sóng thần gây thiệt hại kinh hoàng ở Ấn Độ
và nhiều nước Đông nam Á năm 2003 (Latief H. & Hadi S. 2007)[46].


5
Yoshihiro Mazda và cộng sự (1997)[49] đã nghiên cứu tác dụng làm giảm
chiều cao của sóng biển khi đi sâu vào các đai rừng. Tác giả chỉ ra với RNM 6 năm
tuổi với chiều rộng đai rừng 1,5 km có thể làm giảm chiều cao sóng từ 1m ở ngoài
biển còn 0,05m khi vào đến bờ. Còn khi nghiên cứu tác dụng của rừng ngập mặn
trong việc chống lại sóng thần, tác giả đã đưa ra kết luận là tác động của thủy lực
của sóng thần lên những khu rừng ngập mặn không thể tính toán bằng các phương
pháp nội suy từ thủy triều và sóng biển (Yoshihiro Mazda và cộng sự, 2005)[50].
Các tác giả đã đưa ra những yêu cầu về đường kính bình quân cây rừng ở vị trí
ngang ngực (D1.3) và chiều rộng đai rừng W đối với những sóng thần có độ cao H
khác nhau.
Chiều cao sóng thần (H), m

3

Đường kính tối thiểu (D1.3), cm
Bề rộng tối thiểu của đai rừng, m

4.5

6

10
20

7

10

35

100

100

Việc nghiên cứu các mô hình lý thuyết đã cho thấy tham số độ nhám bề mặt
của rừng được dùng để tạo mô hình hoá tác dụng của rừng có thể được ước lượng từ
các cuộc khảo sát hoặc các hình ảnh số về lớp thảm thực vật. Thông tin này sau đó
có thể được sử dụng để tạo mô hình và dự báo những tác động của các đợt sóng
thần tương lai. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy sóng thần cũng như sự ngập úng
giảm đi mỗi khi mật độ của rừng tăng lên.
Kandasamy Kathiresan, Narayanasamy Rajendran (2005) khi nghiên cứu "Vai
trò của rừng ngập mặn ven biển trong việc giảm tác hại của sóng thần" tại dọc bờ
biển Parangippettai, bang Tamil Nadu, Ấn Độ đã khẳng định sóng thần ít gây tổn

hại về tài sản và sinh mạng cho những vùng có RNM.
Harada và cộng sự (2000) đã làm thí nghiệm thủy lực nghiên cứu khả năng
làm giảm tác động của sóng thần bởi nhiều mô hình khác nhau: rừng ngập mặn,
rừng ven biển, các khối chắn sóng, đá, nhà chắn sóng và kết luận rằng rừng ngập
mặn có tác dụng như những bức tường bê tông trong việc làm giảm tác động của
sóng thần, ngăn chặn sự phá hủy nhà cửa ở phía sau rừng.


6
Latief H. & Hadi S (2007)[46], cho thấy có 4 cách thức mà rừng ngập mặn
làm giảm thiệt hại của sóng thần. (1)- Ngăn giữ sự trôi dạt của các loại gỗ củi,
thuyền bè và các vật nổi, những thứ có thể gây tổn hại tới các công trình trong quá
trình trôi dạt. (2)- Giảm vận tốc dòng chảy và, vì vậy, giảm độ sâu mực nước ngập
do sóng gây lên. (3)- Cung cấp một mạng lưới che đỡ cho những người bị sóng thần
cuốn trôi. (4)- Tích luỹ cát và tạo các đụn cát có tác dụng như những vật cản trở
sóng thần. Tuy nhiên, khả năng bảo vệ của rừng ngập mặn có thể biến đổi nhiều phụ
thuộc vào kích thước của cây, mật độ và chiều sâu của rừng, một số mảnh rừng nhỏ
sẽ có thể có tác dụng rất thấp hoặc không có tác dụng phòng hộ gì. Trong trường
hợp sóng thần quá lớn thì rừng có thể không có tác dụng gì, thậm chí nó còn tăng sự
tổn hại do các cây rừng bị đổ và bật rễ lên, sau đó bị cuốn trôi vào phía lục địa.
Fritz H.M. & Blount C. Thematic paper (2007)[44], đã tổng kết những nghiên
cứu về khả năng của rừng ngập mặn chắn sóng biển do bão. Các tác giả nhận thấy
để có tác dụng phòng hộ chắn sóng do bão thì rừng phải có bề dày hàng km. Rừng
ngập mặn có khả năng giảm sóng là do lực ma sát và sự cản trở ở vùng đáy, thân và
cả rễ cây rừng. Khả năng chắn sóng giảm khi nước lên. Khi sóng lớn, tác động trong
thời gian dài và mực nước dâng cao thì tác dụng phòng hộ của rừng ngập mặn ven
biển bị giảm thấp. Đối với các đợt bão, rừng ngập mặn có thể giảm độ cao của sóng
vào mức 0.5m trong từng 1km bề dày của rừng.
Kết qủa nghiên cứu tác hại của bão trong 3 làng ở Ấn Độ cho thấy làng có
rừng bị ảnh hưởng ít nhất và có sản lượng mùa màng cao nhất. Các tác giả cũng cho

thấy sử dụng rừng ngập mặn để chắn sóng là biện pháp rẻ tiền và hiệu quả. Nó vừa
có khả năng làm giảm cường độ và năng lượng của sóng biển vừa để cho nước rút
nhanh không gây tổn hại bởi sự ngập nước sau bão như các đê nhân tạo. Các tác giả
cũng nhấn mạnh rằng các công trình nhân tạo vừa đắt đỏ trong việc xây dựng và
bảo dưỡng, vừa kém tác dụng và thậm chí còn có thể gây nguy hại đối với gió bão.
Một số nghiên cứu đã khẳng định rừng ven biển không chỉ có tác dụng giảm
tổn hại của gió bão, bụi muối, xói mòn, các trận lốc và có thể cứu một số người
trong sóng thần mà còn làm tăng khả năng của hệ thống ven biển trong việc cung


7
cấp các dịch vụ cho con người, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường cho
nhiều loài tôm cá. Tuy nhiên, các khu rừng ngập mặn như “lá chắn sinh học” không
thể có tác dụng phòng hộ hoàn hảo nếu không được xem xét kỹ lưỡng trong việc
quy hoạch sử dụng tài nguyên ven biển (Wolanski E. 2007)[51].
Phân tích kết quả nghiên cứu của thế giới về khả năng chắn sóng của rừng
ngập mặn cho phép đi đến những nhận xét sau:
- Nghiên cứu về khả năng chắn sóng do gió mạnh được thực hiện sớm hơn và
đạt nhiều thành tựu hơn là nghiên cứu về khả năng chắn sóng thần. Phương pháp
nghiên cứu khả năng chắn sóng thần của rừng ngập mặn được thực hiện chủ yếu
qua mô hình thí nghiệm hoặc thống kê thiệt hại do sóng thần gây nên mà chưa có
một nghiên cứu nào được thực hiện trực tiếp trong những đợt sóng thần thực tế.
- Các nghiên cứu đều khẳng định hiệu quả chắn sóng của rừng ngập mặn. Tuy
nhiên, vẫn chưa xây dựng được những tài liệu hướng dẫn cho việc quy hoạch và
quản lý một cách hiệu quả những dải rừng chắn sóng phù hợp với hoàn cảnh cụ thể
của các địa phương.
- Các tài liệu công bố chủ yếu phản ảnh hiệu lực chắn sóng tổng hợp của đai
rừng ngập mặn, đó là khả năng làm suy yếu sóng biển sau các đai rừng thí nghiệm.
Những liên hệ chủ yếu là mức giảm chiều cao sóng biển theo bề rộng của các đai
rừng phòng hộ. Còn rất ít tài liệu công bố về liên hệ giữa khả năng làm suy yếu

sóng biển với các yếu tố cấu trúc rừng ngập mặn. Trong thực tế thì khả năng chắn
sóng của rừng ngập mặn phụ thuộc nhiều vào các yếu tố cấu trúc rừng như mật độ,
chiều cao, đường kính thân, đường kính tán cây rừng và bề rộng các đai rừng. Đây
mới là cơ sở khoa học để thiết lập các khu rừng ngập mặn có hiệu quả chắn sóng
cao và phù hợp với các địa phương.
1.1.2. Trong nước
Những nghiên cứu về sinh thái rừng ngập mặn:
Với tổng diện tích hàng triệu ha và ý nghĩa kinh tế môi trường quan trọng rừng
ngập mặn ở Việt Nam đã được nghiên cứu từ rất sớm. Một số công trình nghiên cứu
tiêu biểu đã công bố như sau:


8
Công trình nghiên cứu đầu tiên có hệ thống về RNM ở Việt Nam là luận án
tiến sĩ của Vũ Văn Cương (1964)[3], "Hệ sinh thái thực vật và thảm thực vật khu
vực Sài Gòn – Vũng Tàu miền Nam Việt Nam". Tác giả đã mô tả các quần xã thực
vật nước mặn, nước lợ của vùng Sài Gòn, Vũng Tàu và các yếu tố đất.
Nguyễn Văn Thôn và Lâm Bỉnh Lợi (1972)[39] đã xuất bản cuốn "Rừng ngập
mặn Việt Nam". Các tác giả đã nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, phân loại và
lâm học của rừng ngập mặn miền Nam Việt Nam.
Thái Văn Trừng (1978)[40], trong cuốn "Thảm thực vật rừng Việt Nam trên
quan điểm hệ sinh thái" đã phân loại các kiểu rừng ngập mặn tương ứng với từng
kiểu thổ nhưỡng và thống kê các loài thực vật tham gia tổ thành rừng ngập mặn ở cả
3 miền Nam, Trung và Bắc Bộ của Việt Nam.
Phan Nguyên Hồng (1970)[8] trong đề tài luận án phó tiến sĩ đã trình bày
"Đặc điểm sinh thái, phân bố hệ thực vật và thảm thực vật rừng ven biển miền Bắc
Việt Nam".
Nghiên cứu về sinh trưởng và sinh khối của rừng ngập mặn ở vùng đồng bằng
sông Cửu Long, đặc biệt là rừng đước của tác giả trong và ngoài nước như Barry
Clough (1996), Ong (1985), Phan Nguyên Hồng và Nguyễn Hoàng Trí (1985), Viên

Ngọc Nam (1996), Đặng Trung Tấn (1999)[12], [35], đã kết luận rằng có thể yếu tố
độ triều là nhân tố quyết định kết cấu rừng ngập mặn, ngoài ra các điều kiện đất đai
như loại đất, độ ngập nước, độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ là các yếu tố ảnh
huởng đến sinh trưởng và sinh khối của rừng ngập mặn.
Ngô Đình Quế (2002) )[22], [23], đã dựa vào sự khác nhau về các điều kiện
địa lý tự nhiên để phân chia thảm thực vật rừng ngập mặn và đất ngập mặn ven biển
nước ta theo 3 miền: Bắc Bộ, Trung Bộ, Nam Bộ thành 6 vùng và 12 tiểu vùng.
Đào Văn Tấn (2003)[36], trong công trình "Nghiên cứu độ mặn và thời gian
trồng đến sinh trưởng và tỷ lệ sống của Bần chua ở giai đoạn sau vườn ươm" đã
trình bày về ảnh hưởng của độ mặn nước biển đến sự sinh trưởng của cây Bần chua.


9
Những nghiên cứu về tác dụng phòng hộ của rừng ngập mặn:
Ở Việt Nam, từ lâu người ta biết đến tác dụng chắn sóng của rừng ngập mặn
và hầu hết những công trình nghiên cứu về rừng ngập mặn đều đề cập đến tác dụng
chắn sóng. Tuy nhiên, những nghiên cứu sâu về vai trò chắn sóng của rừng ngập
mặn còn rất ít, có thể kể đến một số công trình sau:
Phan Nguyên Hồng và cộng sự (2005)[11] đã nghiên cứu về "Vai trò của rừng
ngập mặn trong việc bảo vệ các vùng ven biển". Các tác giả chỉ ra rằng bão và sóng
biển làm vỡ hoặc sạt đê gây thiệt hại to lớn cho đời sống và sản xuất chủ yếu ở
những vùng không có rừng ngập mặn hoặc rừng ngập mặn đã bị chặt phá.
Yoshihiro Mazda, Michimasa Magi, Mothoko Kogo, Phan Nguyên Hồng
(2004)[9], [49], đã nghiên cứu "Vai trò chắn sóng của rừng ngập mặn ở đồng bằng
sông Hồng", các tác giả đã đề cập đến đặc điểm biến động của mực nước triều và
ảnh hưởng của rừng ngập mặn đến mực nước triều.
Vũ Đoàn Thái (2005)[37], trong công trình "Bước đầu nghiên cứu khả năng
chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão qua một số kiểu cấu trúc rừng ngập mặn trồng
ven biển Hải Phòng" đã tiến hành nghiên cứu tác dụng chắn sóng của một số kiểu
trạng thái rừng trồng trong các trận bão số 2, 6, 7 (năm 2005), chỉ tiêu nghiên cứu là

hệ số suy giảm độ cao sóng khi qua các dải rừng ngập mặn. Kết quả nghiên cứu cho
thấy RNM ở Hải Phòng có tác dụng làm giảm đáng kể độ cao sóng trong bão. Tại
thời điểm đo đối với rừng Trang 5 và 6 tuổi độ rộng 650m, rừng Bần chua 8 - 9 tuổi
có độ rộng 920m và 650m, độ cao sóng sau rừng giảm từ 77  88%. Mức độ giảm
độ cao sóng trong bão khi qua rừng phụ thuộc vào kiểu cấu trúc loại RNM và
hướng sóng chuyền. Tác giả đã kết luận rằng RNM có vai trò rất lớn làm giảm thiểu
tác động phá huỷ từ biển do sóng bão.
Nguyễn Danh Tĩnh (2007)[38], khi thực hiện đề tài luận văn thạc sỹ “Khả
năng chắn sóng của rừng ngập mặn ở một số vùng ven biển Thành phố Hải Phòng”
đã điều tra chiều cao sóng ở các điểm cách bìa rừng 0, 20, 40, 60 và 80m trên 6
tuyến qua 6 trạng thái rừng ngập mặn điển hình của vùng biển Tiên Lãng - Hải
Phòng. Việc điều tra được lặp lại 5 lần với những mức chiều cao sóng ngoài bìa


10
rừng khác nhau. Tác giả đã kết luận rằng chiều cao sóng ở vị trí bất kỳ trong đai
rừng có thể được xem là hàm số phụ thuộc vào chiều cao sóng biển phía trước đai
rừng, khoảng cách tới bìa rừng, mật độ và đường kính tán trung bình của cây rừng.
Căn cứ vào phương trình phản ảnh quy luật giảm yếu chiều cao sóng biển khi vào
sâu trong đai rừng và yêu cầu về chiều cao sóng phía sau đai rừng ngập mặn không
vượt quá 50cm tác giả đã xây dựng được bảng tra bề rộng của đai rừng ngập mặn
cần thiết theo mật độ, tuổi rừng và chiều cao sóng cực đại phía trước đai rừng. Căn
cứ vào kết quả nghiên cứu của tác giả thì chiều rộng đai rừng ngập mặn cần thiết để
chắn sóng ở khu vực nghiên cứu sẽ dao động từ 600 đến 1100m tuỳ thuộc vào mật
độ và đường kính tán cây rừng ở tuổi trưởng thành.
Nguyễn Xuân Ngoãn (2007)[21], trong đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu
tác dụng chắn sóng của một số trạng thái rừng ngập mặn tại xã Hoàng Tân, huyện
Yên Hưng, tỉnh Quảng Ninh” đã nghiên cứu quy luật giảm yếu của chiều cao sóng
biển khi vào sâu trong 4 đai rừng đại diện cho 4 trạng thái rừng phổ biến ở khu vực.
Tác giả đã kết luận mức giảm yếu của chiều cao sóng trong đai rừng phụ thuộc vào

chiều cao sóng trước đai rừng, chiều cao và đường kính tán cây rừng và khoảng
cách đến trước đai rừng. Từ kết quả nghiên cứu tác giả đã xây dựng những bảng tra
chiều cao sóng biển phía sau đai rừng theo bề rộng theo các nhân tố ảnh hưởng.
Năm 2007, trong công trình “Nghiên cứu xác định diện tích rừng cần thiết cho
các địa phương” các tác giả đã thống kê giá trị về chiều cao sóng đo được ở các
khoảng cách 0, 20, 40, 60, 80, 100 và 120 m tới bìa rừng trong các lần khác nhau ở
21 tuyến điều tra trong rừng ngập mặn, trong đó có 4 tuyến ở Yên Hưng - Quảng
Ninh, 2 tuyến ở Cát Bà và 5 tuyến ở Tiên Lãng - Hải Phòng, 4 tuyến ở Tiền Hải Thái Bình, và 6 tuyến ở Cần Giờ TP. Hồ Chí Minh (Vương Văn Quỳnh, 2007)[24].
Nhóm tác giả đã phân tích và xác định được quy luật giảm của chiều cao sóng biển
khi vào sâu trong các đai rừng, đó là quy luật hàm mũ như sau: Khi khoảng cách tới
đai rừng (d) tăng lên theo cấp số cộng thì chiều cao sóng (Hs) giảm đi theo cấp số
nhân. Phương trình liên hệ giữa chiều cao sóng với khoảng cách vào sâu trong đai
rừng như sau.


11

Hs = (1.025 (Hst) - 0.978)*e{[0.040 - 0.0016*Hvn - 0.00177*ln(N) 0.00777*ln(TC)]*d}
Trong đó: Hs là chiều cao sóng ở vị trí bất kỳ trong đai rừng (cm), Hst là chiều
cao sóng trước khi vào đai rừng (cm), Hvn là chiều cao vút ngọn bình quân của cây
rừng (m), N là mật độ cây rừng (cây/ha), TC là độ tàn che rừng (%), d là khoảng
cách đến mép phía trước đai rừng (m).
Căn cứ vào phương trình đã xác lập và chiều cao cực đại của sóng biển khi
vào bờ trong năm 2004 và 2005 là 5m, độ cao sóng cần thiết ở phía sau đai rừng là
30cm, chiều cao và độ tàn che trung bình có thể đạt được của rừng ngập mặn ở các
vùng biển Việt Nam, nhóm tác giả đã xác định được bề rộng cần thiết của đai rừng
chắn sóng cho các vùng biển từ Bắc vào Nam.
Nhìn chung, những nghiên cứu về khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn ở
Việt Nam mặc dù mới chỉ bắt đầu trong một vài thập kỷ nay, song cũng đã đạt được
những thành tựu nhất định, đặc biệt về phương pháp nghiên cứu. Kết quả của chúng

là tư liệu quan trọng để kế thừa và phát triển cho những nghiên cứu hoàn chỉnh hơn
nhằm sử dụng hiệu quả rừng ngập mặn để phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường ở
Việt Nam.
1.2.2. Khoa học viễn thám và ứng dụng của nó trong Lâm nghiệp
1.2.1 Trên thế giới
Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) được hiểu là một khoa học và nghệ
thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng
thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những
phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện
tượng được nghiên cứu. Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn
thám hay hiểu đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một
hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó.
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều
có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về
các đối tượng, hiện tượng trên trái đất" (Nguyễn Ngo ̣c Tha ̣ch, 2005)[30].


12
Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh
sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính
của đối tượng (Theo Floy Sabin, 1987). Định nghĩa này loại trừ những quan trắc về
điện từ và trọng lực vì những quan trắc đó thuộc lĩnh vực địa vật lý, sử dụng để đo
những trường lực nhiều hơn là đo bức xạ điện từ (Hà Văn Hải, 2002)[12].
Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần
đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ tinh
trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960. Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu
đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh. Từ thế kỷ XIX, vào năm
1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên cứu về hóa
ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí
cầu, được thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh

người Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng
Bievre, Pháp. Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu
là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860 (Nguyễn Ngo ̣c Tha ̣ch,
2005)[30].
Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ
ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên
liệu nhạy cảm với ánh sáng. Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho
nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn
ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin
từ ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, được thực hiện trên các phương tiện
hàng không như máy bay, khinh khí cầu và tàu lượn hoặc một phương tiện trên
không khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu được từ ngành chụp
ảnh hàng không gọi là không ảnh. Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay, được thực
hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh người Ý, bằng việc thu
nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nước Ý. Sự phát triể n của viễn
thám đươ ̣c tóm tắ t qua các thời kỳ và sự kiê ̣n sau (Nguyễn Xuân Đài, 2002)[4]:


13
Thời gian (Năm)

Sự kiện

1800

Phát hiện ra tia hồng ngoại

1839

Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng

1847

Phát hiện các dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy

1850-1860

Chụp ảnh từ khinh khí cầu

1873

Xây dựng học thuyết về phổ điện từ

1909

Chụp ảnh từ máy bay

1910-1920

Giải đoán từ không trung

1920-1930

Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không

1930-1940

Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh)

1940

Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay

1950

Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy

1950-1960

Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự

12-4-1961

Liên xô phóng thành công tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh
trái đất từ ngoài vũ trụ.

1960-1970

Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám

1972

Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1

1970-1980

Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số

1980-1990

Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat

1986

Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo

1990 đến nay Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và số lượng kênh
phổ, tăng độ phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới.
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của
công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự. Công nghệ chụp ảnh từ máy
bay đã kéo theo nhiều người hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm
ảnh và đo đạc ảnh. Những năm sau đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp
ảnh được phát triển mạnh mẽ. Đồng thời, nghệ thuật giải đoán không ảnh và đo đạc
từ ảnh đã phát triển mạnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới là đo đạc
ảnh (photogrametry). Đây là ngành ứng dụng thực tế trong việc đo đạc chính xác


14
các đối tượng từ dữ liệu ảnh chụp. Yêu cầu trên đòi hỏi việc phát triển các thiết bị
chính xác cao, đáp ứng cho việc phân tích không ảnh (Nguyễn Ngo ̣c Tha ̣ch,
2005)[30].
Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu
cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar,
còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức ảnh thu
được từ nguồn năng lượng nhân tạo là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân
sự (Nguyễn Xuân Đài, 2002)[4]. Các ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại cho ra khả
năng chiết lọc thông tin nhiều hơn, ảnh mầu, chụp bằng máy ảnh, đã được dùng
trong chiến tranh thế giới thứ hai. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa
Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ
thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu mặt đất được ra đời, như cơ quan vũ trụ

châu Âu ESA (Aeropian Remote sensing Agency), Chương trình Vũ trụ NASA
(Nationmal Aeromautics and Space Administration) Mỹ.
Ngoài các thống kê ở trên, có thể kể đến các chương trình nghiên cứu trái đất
bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc. Bức
ảnh đầu tiên, chụp về trái đất từ vũ trụ, được cung cấp từ tàu Explorer - 6 vào năm
1959. Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960), cho ra các sản phẩm ảnh
chụp từ quỹ đạo trái đất có chất lượng cao, ảnh màu có kích thước 70mm, được
chụp từ một máy tự động. Vệ tinh khí tượng đầu tiên (TIR0S-1), được phóng lên
quĩ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960, mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí
tượng. Vệ tinh khí tượng NOAA, đã hoạt động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu ảnh
có độ phân giải thời gian cao nhất, đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tượng trái đất
từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật từng ngày (Nguyễn Xuân Đài, 2002)[4].
Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ nghiên cứu
vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất, các hành tinh và quyển khí. Các ảnh chụp
nổi (stereo), thực hiện theo phương đứng và xiên, cung cấp từ vệ tinh Gemini
(1965), đã thể hiện ưu thế của công việc nghiên cứu trái đất. Tiếp theo, tầu Apolo
cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thước ảnh 70mm, chụp về trái đất,


15
đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặt đất. Ngành hàng
không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu Trái Đất từ vũ trụ.
Việc nghiên cứu trái đất đã được thực hiện trên các con tàu vũ trụ có người như
Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961) hoặc trên các trạm chào mừng
Salyut. Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao,
như MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ
nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thước ảnh 18 x 18cm. Ngoài ra, các ảnh chụp từ
thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6 kênh ảnh thuộc
dải phổ 0.40 đến 0.89m. Độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 x 20m. Tiếp theo
vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS (sau đổi tên là Landsat-1) là các vệ tinh thế hệ mới

hơn như Landsat-2, Landsat-3, Landsat-4 và Landsat-5. Ngay từ đầu, ERTS-1 mang
theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return
Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài các vệ tinh Landsat-2, Landsat-3,
còn có các vệ tinh khác là SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982, các ảnh
chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh
phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này tạo nên một ưu thế mới
trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau (Nguyễn Ngo ̣c Tha ̣ch,
2005)[30].
Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat-7 đã được phổ biến với giá rẻ hơn
các ảnh vệ tinh Landsat TM-5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để
tiếp cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh. Dữ liệu
ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT-1,
SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4 và SPOT-5, đã đưa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu
phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ 10 x 10m đến 2.5 x
2.5m, và đa kênh SPOT- XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải
phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m. Đặc tính của ảnh vệ tinh
SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tượng nổi (stereo) trong
không gian ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết quả
cao, nhất là trong việc phân tích các yếu tố địa hình. Các ảnh vệ tinh của Nhật, như


16
MOS-1, phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite). Công nghệ thu
ảnh vệ tinh cũng được thực hiện trên các vệ tinh của Ấn độ IRS-1A, tạo ra các ảnh vệ
tinh như LISS thuộc nhiều hệ khác nhau. Trong nghiên cứu môi trường và khí hậu
trái đất, các ảnh vệ tinh NOAA có độ phủ lớn và có sự lặp lại hàng ngày, đã cho phép
nghiên cứu các hiện tượng khí hậu xảy ra trong quyển khí như nhiệt độ, áp thấp nhiệt
đới hoặc dự báo bão (Hà Văn Hải, 2002)[12].
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám được đẩy
mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh radar.

Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần và thu tia
phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, không phụ thuộc vào mây.
Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực vật và là nguồn sóng
nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm, không phụ thuộc vào
nguồn năng lượng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ radar kiểu SLAR được ghi
nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat. Đặc tính của sóng radar là thu tia phản hồi từ
nguồn phát với góc xiên rất đa dạng. Sóng này hết sức nhạy cảm với độ ghồ ghề của
bề mặt vật, được chùm tia radar phát tới, vì vậy nó được ứng dụng cho nghiên cứu
cấu trúc một khu vực nào đó. Công nghệ máy tính ngày nay đã phát triển mạnh mẽ
cùng với các sản phẩm phần mềm chuyên dụng, tạo điều kiện cho phân tích ảnh vệ
tinh dạng số hoặc ảnh radar. Thời đại bùng nổ của Internet, công nghệ tin học với
kỹ thuật xử lý ảnh số, kết hợp với Hệ thông tin Địa lý (GIS), cho khả năng nghiên
cứu trái đất bằng viễn thám ngày càng thuận lợi và đạt hiệu quả cao hơn (Nguyễn
Ngo ̣c Tha ̣ch, 2005)[30].
Mặc dù bức ảnh đầu tiên được chụp năm 1858 nhưng mãi đến tháng 9 năm
1887 mới có một kỹ sư Lâm nghiệp người Đức thử nghiệm đoán đọc cây rừng trên
ảnh hàng không. Theo GS. Vũ Tiến Hinh, TS. Phạm Ngọc Giao[13] thì Spurr đã
chia lịch sử viễn thám trong lâm nghiệp thế giới thành ba giai đoạn chính như sau:
Giai đoạn thứ nhất: Từ cuối thế kỷ 19 đến trước chiến tranh thế giới lần thứ
nhất, đánh dấu bằng sự ra đời của ảnh hàng không, kính lập thể và những thử
nghiệm ban đầu về ứng dụng chúng trong lâm nghiệp như thí nghiệm của Rudolf


17
Kobsa và Ferdinand Wang (Áo, 1882), Hugershoff.R (Đức-1911), Hand Dock
(Áo.1913).
Giai đoạn thứ hai: Từ chiến tranh thế giới lần thứ nhất đến cuối chiến tranh thế
giới lần thứ hai. Giai đoạn này ghi nhận thành công của một số tác giả ở một số nước.
Xây dựng bản đồ rừng từ ảnh hàng không ở vùng Maurice thuộc Canada, bản đồ thực
vật rừng ở Anh (1924), điều tra trữ lượng rừng từ ảnh hàng không của Mỹ (1940).

Thí nghiệm các phương pháp đo tán, đo chiều cao trên ảnh của Seely,
Hugershoff,…Tuy nhiên, giai đoạn này chưa xây dựng được hoàn chỉnh hệ thống lý
luận cũng như các phương pháp đọc đoán ảnh hàng không.
Giai đoa ̣n thứ ba: Từ chiế n tranh thế giới thứ hai đế n nay. Cùng với sự phát
triể n khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t, viê ̣c nghiên cứu ứng du ̣ng viễn thám ngày càng phát triể n
rô ̣ng raĩ ở nhiề u nước. Kỹ thuâ ̣t viễn thám phát triể n theo chiề u hướng ngày càng
phong phú, tinh vi, chính xác và câ ̣p nhâ ̣t hơn với chương triǹ h “Interkosmos” và vê ̣
tinh “Landsat”. Song song với hai hê ̣ thố ng trên là hê ̣ thố ng tra ̣m thu và xử lý thông
tin ở nhiề u quố c gia trên thế giới như Canada, Brazin, Ấn Đô ̣, Thái Lan, Trung
Quố c,.. Gầ n đây hê ̣ thố ng vê ̣ tinh ảnh SPOT, ảnh ADEOS, ảnh TERRA, đã nâng
cao hơn nữa khả năng ứng du ̣ng của kỹ thuâ ̣t viễn thám trong Lâm nghiê ̣p.
Phương pháp xử lý ảnh đươ ̣c nghiên cứu và ứng du ̣ng khá phổ biế n từ những
năm 1970 ở nhiề u nước tiên tiế n trên thế giới như: My,̃ Canada, Thu ̣y Điể n, Pháp,
Nhâ ̣t Bản. Sau đó phổ câ ̣p nhanh chóng ta ̣i các nước trong khu vực Châu Á như Ấn
Đô ̣, Trung Quố c, Thái Lan, Indonexia, Philipin, Malayxia. Xử lý ảnh số đã được
ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ trong nhiề u liñ h vực khác nhau như: lâm nghiê ̣p, nông nghiệp,
điạ chấ t,….
1.2.2. Trong nước
Trong suốt thời gian dài trước năm 1945, Việt Nam không có khả năng thực
hiện việc điều tra rừng. Thời kỳ này chỉ có số liệu về tài nguyên rừng được công bố
trong công trình "Lâm nghiệp Đông Dương" của P. Maurand và số liệu đó thường
được xem là tài liệu gốc để so sánh diễn biến rừng ở Việt Nam từ năm 1945 trở về
sau. Theo tài liệu và bản đồ của Maurand thì đến năm 1943, rừng Việt Nam vẫn còn


18
khoảng 14.352.000 ha, độ che phủ 43,7%. Trong giai đoạn 1945-1954 không có tài
liệu nào đề cập đến việc điều tra rừng mà chỉ đi sâu phân tích các hoạt động bảo vệ
rừng, khai thác tài nguyên rừng, trồng cây gây rừng và đào tạo cán bộ lâm nghiệp
(Nguyễn Ngọc Bình, 2006)[1]

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 (Chu Thị Bình, 2001)[2].
Đó là một bước tiến bộ kỹ thuật rất cơ bản, tạo điều kiện xây dựng các công cụ cần
thiết để nâng cao chất lượng công tác điều tra rừng ở nước ta. Từ cuối năm 1958,
bình quân mỗi năm đã điều tra được khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ thám được tình
hình rừng và đất đồi núi, lập được thống kê tài nguyên rừng đơn giản và vẽ được
phân bố tài nguyên rừng ở miền Bắc. Đến cuối năm 1960, tổng diện tích rừng ở
miền Bắc đã điều tra được vào khoảng 1,5 triệu ha. Ở Miền Nam ảnh máy bay được
sử dụng từ năm 1959, đã xác định tổng diện tích rừng miền Nam là 8 triệu ha.
Năm 1968 đã sử dụng ảnh máy bay trong công tác điều tra rừng cho lâm
trường Hữu Lũng, Lạng Sơn. Dựa vào ảnh máy bay, khoanh ra các loại rừng, sau đó
ra thực địa kiểm tra và đo đếm cho từng loại rừng, xây dựng bản đồ hiện trạng rừng
thành quả.
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 (Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997)[13]
Từ năm 1981 đến năm 1983, lần đầu tiên ngành Lâm nghiệp tiến hành điều
tra, đánh giá tài nguyên rừng trên phạm vi toàn quốc. Trong đó đã kết hợp giữa điều
tra mặt đất và giải đoán ảnh vệ tinh do FAO hỗ trợ. Do vào đầu những năm 1980,
ảnh vệ tinh và ảnh hàng không còn rất hạn chế, chỉ đáp ứng yêu cầu điều tra rừng ở
một số vùng nhất định, mà chưa có đủ cho toàn quốc. Ảnh vệ tinh được sử dụng
thời kỳ đó là Landsat MSS.
Từ năm 1991 – 1995 đã tiến hành theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn
quốc và xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng trên cơ sở kế thừa những bản
đồ hiện trạng rừng hiện có thời kỳ trước năm 1990, sau đó dùng ảnh vệ tinh Landsat


19
MSS và Landsat TM có độ phân giải 30x30m để cập nhật những khu vực thay đổi
sử dụng đất, những nơi mất rừng hoặc những nơi có rừng trồng mới hay mới tái

sinh phục hồi (Nguyễn Đình Dương và nnk, 2000)[7]. Ảnh vệ tinh Landsat MSS và
Landsat TM tỷ lệ 1:250.000, được giải đoán khoanh vẽ trực tiếp trên ảnh bằng mắt
thường. Kết quả giải đoán được chuyển hoạ lên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và
được kiểm tra tại hiện trường. Thành quả đã thành lập được: bản đồ sinh thái thảm
thực vật rừng các vùng tỷ lệ 1:250.000; bản đồ dạng đất đai các tỉnh tỷ lệ 1:100.000
và các vùng tỷ lệ 1:250.000.
Từ năm 1996 – 2000, bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng bằng phương
pháp viễn thám. Ảnh vệ tinh đã sử dụng là SPOT3, có độ phân giải 15m x 15m, phù
hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000. So với ảnh Landsat MSS và Landsat
TM, ảnh SPOT3 có độ phân giải cao hơn, các đối tượng trên ảnh cũng được thể
hiện chi tiết hơn. Ảnh SPOT3 vẫn được giải đoán bằng mắt thường nên kết quả giải
đoán vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của chuyên gia giải đoán và chất
lượng ảnh. Kết quả về mặt thành lập bản đồ đã xây dựng được: bản đồ phân vùng
sinh thái thảm thực vật cấp vùng và toàn quốc; bản đồ phân loại đất cấp tỉnh, vùng
và toàn quốc; bản đồ hiện trạng rừng cấp tỉnh, vùng và toàn quốc và bản đồ hiện
trạng rừng tỷ lệ 1:100.000; 1:250.000; 1:1.000.000 (Nguyễn Ngọc Thạch,
1999)[29], (Trần Minh Ý và nnk,1999)[43].
Từ năm 2000 – 2005, phương pháp xây dựng bản đồ trong lâm nghiệp đã được
phát triển lên một bước. Bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng từ ảnh số vệ tinh
Landsat ETM+. Độ phân giải ảnh là 30m x 30m. Việc giải đoán ảnh được thực hiện
trong phòng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã được kiểm tra ngoài hiện trường. Ưu
điểm của phương pháp giải đoán ảnh số là tiết kiệm được thời gian và có thể giải
đoán thử nhiều lần trước khi lấy kết quả chính thức (Nguyễn Ngọc Bình, 2006)[1].
Như vậy, tuy khoa học điều tra rừng của ta ra đời muộn hơn so với nhiều môn
khoa học khác nhưng đã đạt được những thành quả nhất định. Song song với điều
tra mặt đất, đã nghiên cứu thử nghiệm và từng bước ứng dụng có hiệu quả phương
pháp viễn thám trong xây dựng các bản đồ tài nguyên rừng. Tuy nhiên, hệ thống các


20

bản đồ tài nguyên rừng Việt Nam hiện nay, do được xây dựng tại các thời điểm
khác nhau và đã sử dụng nhiều nguồn thông tin tư liệu, nhiều nguồn ảnh, từ ảnh vệ
tinh Landsat MSS, TM, SPOT, Aster, Radar, ảnh máy bay và hệ thống phân loại
rừng rất khác nhau qua các thời kỳ, nên đã tạo ra nhiều loại số liệu không đồng bộ,
gây khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt trong việc theo dõi biến động về diện tích
của rừng qua các thời kỳ.
Trong thời gian gầ n đây ảnh viễn thám đươ ̣c sử du ̣ng phổ biế n ở Viê ̣t Nam,
với công nghê ̣ xử lý hiê ̣n đa ̣i hơn, dưới đây trích dẫn mô ̣t số đề tài về sử dụng tư
liê ̣u viễn thám:
Trầ n Thanh Tùng, (2006) [33], sử du ̣ng ảnh vê ̣ tinh có đô ̣ phân giải 15m để
theo dõi diễn biế n hiǹ h thái cửa sông Trà Khúc, tin̉ h Quảng Ngaĩ từ 1995 đế n 2005.
Pha ̣m Quang Sơn, (2008) [28] thực hiê ̣n đề tài “Ứng du ̣ng thông tin viễn thám
và GIS trong nghiên cứu, quản lý tổ ng hơ ̣p tài nguyên và môi trường vùng ven bờ
và hải đảo”.
Lương Văn Viê ̣t, (2007) [42] - Phân viê ̣n khí tượng thủy văn và môi trường phía
Nam, đã sử du ̣ng kênh nhiê ̣t của ảnh Landsat -5 và Landsat-7 để đánh giá xu thế biế n
đổ i khí hâ ̣u ta ̣i thành phố Hồ Chí Minh do sự gia tăng dân số .
Nguyễn Trường Sơn, (2008). Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh và công nghệ
GIS trong việc giám sát hiện trạng tài nguyên rừng. Báo cáo khoa học, Trung tâm
viễn thám quốc gia, Bộ TN&MT Chuyên san Viễn thám và điạ tin ho ̣c số 5-2008
của Trung tâm Viễn thám quố c gia đã đề câ ̣p đế n mô ̣t số công trin
̀ h nghiên cứu: sử
du ̣ng ảnh vê ̣ tinh radar để thành lâ ̣p mô ̣t số lớp thông tin về lớp phủ thực vâ ̣t (Chu
Hải Tùng và nnk, 2008)[32], thành lâ ̣p bản đồ nhiê ̣t đô ̣ mă ̣t nước biể n và hàm lươ ̣ng
chlorophyll-A khu vực biể n đông từ ảnh MODIS (Lê Minh Sơn và nnk, 2008)[20],
ứng du ̣ng công nghê ̣ viễn thám và thông tin điạ lý trong quản lý tổ ng hơ ̣p lưu vực
sông,…
Tâ ̣p thể tác giả: Võ Quang Minh, Nguyễn Thị Hồng Điệp, Huỳnh Thị Thu
Hương, 2008[19] thực hiê ̣n đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao (ảnh
nhìn nhanh Quicklook) theo dõi sự diễn biến hiện trạng rừng khu vực rừng đặc dụng

21
Vồ Dơi, Cà Mau”. Các tác giả đã sử du ̣ng ảnh viễn thám để theo dõi diễn biế n hiê ̣n
tra ̣ng rừng ở khu vực rừng đă ̣c du ̣ng Vồ Dơi, Cà Mau.
Lâm Đa ̣o Nguyên, 2006[20] – Phòng Điạ tin ho ̣c Vâ ̣t lý, PV Vâ ̣t lý ta ̣i Tp Hồ
Chí Minh có đề tài “Ứng du ̣ng tư liê ̣u viễn thám vê ̣ tinh để giám sát sự sinh trưởng
của cây lúa”. Đề tài đã đề câ ̣p đế n sử du ̣ng tư liê ̣u viễn thám vê ̣ tinh để theo dõi phát
triể n mùa vu ̣ lúa, đă ̣c biê ̣t sử du ̣ng tư liê ̣u viễn thám radar ERS2-SAR của cơ quan
không gian Châu Âu (ESA - European Space Agency) cho vùng lúa đồ ng bằ ng Sông
Cửu Long, nơi có hê ̣ thố ng mùa vu ̣ vố n rấ t phức ta ̣p.
Ngoài ra tư liê ̣u viễn thám đươ ̣c sử du ̣ng rô ̣ng raĩ trong các liñ h vực khác như:
Phát hiê ̣n vế t dầ u loang trên biể n (Viê ̣n Vâ ̣t lý và Điê ̣n tử – Viê ̣n Khoa ho ̣c Công
nghê ̣ Viê ̣t Nam, 2007)[41], xác đinh
̣ khu vực cây xanh đô thi ̣ (Phạm Quốc Hùng,
Jeffrey, Greg Lindsey, 2006)[14]; (Nguyễn Thanh Minh, Pha ̣m Bách Viê ̣t, 2007)[18],
giao thông (Nguyễn Thanh Minh, 2006)[17], tính toán đô ̣ ẩ m không khí (Dương Văn
Khảm, Chu Minh Thu, 2007)[16], giám sát nhiê ̣t đô ̣ bề mă ̣t, mố i liên hê ̣ giữa nhiê ̣t đô ̣
bề mă ̣t và chỉ số thực vâ ̣t (Trần Hùng, 2005)[15], xác đinh
̣ chỉ số xói mòn đấ t (Phạm
Hữu Tỵ, Hồ Kiệt, 2008)[34], tìm hiể u sự thay đổ i của lớp phủ thực vâ ̣t (Nguyễn Đình
Dương, 2006)[6] (Nguyễn Trường Sơn, 2008)[27], nghiên cứu điạ ma ̣o (Trầ n Anh
Tú, Hà Quang Hải, 2007)[31], quản lý tổ ng hơ ̣p lưu vực (Trần Tuấn Đạt 2008)[5],…
Bước sang thế kỷ 21, tư liê ̣u viễn thám đươ ̣c sử du ̣ng trong nhiề u liñ h vực
nghiên cứu và đã mang la ̣i những ưu viê ̣t vươ ̣t trô ̣i so với các phương pháp nghiên
cứu truyề n thố ng. Sử du ̣ng tư liê ̣u viễn thám có thể xác đinh
̣ nhanh về đối tươ ̣ng và
có thể theo dõi sự biế n đô ̣ng của chúng thông qua các bức ảnh đa phổ , đa thời gian
và đô ̣ phân giải không gian cao. Các vê ̣ tinh ngày nay ngày càng hoàn thiê ̣n sẽ là
nguồ n tư liê ̣u quan tro ̣ng cho các nghiên cứu khoa ho ̣c thuô ̣c các liñ h vực khác

nhau, trong đó có sự phát triển mạnh mẽ của khoa học Lâm nghiệp.


22
Chương 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung:
Xây dựng được phương pháp đánh giá nhanh khả năng chắn sóng của rừng
ngập mặn ven biển bằng tư liệu viễn thám.
- Mục tiêu cụ thể:
Xây dựng được khoá ảnh cho phép giải đoán khả năng chắn sóng của rừng
ngập mặn.
Xây dựng bản đồ phân bố các trạng thái rừng ngập mặn theo khả năng chắn
sóng.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Từ mục tiêu nghiên cứu trên đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu sau:
1) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng ngập mặn ở những trạng thái khác nhau.
2) Nghiên cứu khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn ở những trạng thái có
cấu trúc khác nhau.
3) Nghiên cứu đặc điểm phản xạ phổ của các trạng thái rừng ngập mặn có khả
năng chắn sóng khác nhau.
4) Xây dựng khoá ảnh xác định khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn.
5) Xây dựng bản đồ phân bố rừng ngập mặn theo khả năng chắn sóng.
2.3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
2.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là những rừng ngập mặn phân bố ở ven biển
Yên Hưng - Quảng Ninh, Tiên Lãng - Hải Phòng và Giao Thuỷ - Nam Định. Đây là
những rừng ngập mặn có cấu trúc và khả năng chắn sóng khác nhau, điển hình của
các rừng ngập mặn ở khu vực đồng bằng Bắc bộ.

23
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu rừng ngập mặn ở 3 xã đại diện là Hoàng Tân của
huyện Yên Hưng, xã Vinh Quang ở Tiên Lãng, xã Giao Thiện ở Giao Thuỷ. Đây là
ba địa phương có những trạng thái rừng điển hình cho mỗi khu vực.
Đề tài sử dụng ảnh vệ tinh Lansat TM có độ phân giải 30x30 m chụp tại thời
điểm năm 2009. Đây là loại ảnh được sử dụng miễn phí với chất lượng chấp nhận
được cho những nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng viễn thám trong Lâm nghiệp.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện được mục tiêu và nội dung đã đặt ra đề tài đã áp dụng các
phương pháp nghiên cứu sau:
2.4.1. Phương pháp kế thừa số liệu
Trong quá trình thực hiện đề tài tác giả đã kế thừa những kết quả nghiên cứu,
kết quả hội thảo liên quan đến vai trò chắn sóng ven biển của rừng, đề tài cũng tham
khảo các văn bản pháp luật liên quan đến quản lý bảo vệ rừng, phòng chống và khắc
phục hậu quả của bão, lũ và thiên tai nói chung.
Đề tài cũng đã kế thừa số liệu quan trắc sóng biển trong 5 năm gần đây của 5
trạm hải văn đại diện cho các vùng ven biển từ Bắc vào Nam, bản đồ địa hình kỹ
thuật số tỷ lệ 1/50000 của Tổng cục Địa chính, ảnh vệ tinh Lansat TM chụp năm
2009 có diện tích chùm phủ trên các địa điểm nghiên cứu của đề tài.
Ngoài ra, đề tài cũng sử dụng phương pháp phân cấp các trạng thái rừng ngập
mặn theo khả năng chắn sóng của đề tài “Nghiên cứu xác định diện tích rừng cần
thiết cho các địa phương” của Bộ NN&PTNT[24].
2.4.2. Phương pháp điều tra ngoại nghiệp
2.4.2.1. Phương pháp điều tra đặc điểm cấu trúc của các trạng thái rừng ngập mặn
khác nhau
Đề tài thiết lập 16 tuyến điều tra phân bố ở rừng ngập mặn Hoàng Tân - Yên
Hưng – Quảng Ninh, Vinh Quang - Tiên Lãng – Hải Phòng, Giao Thiện - Giao

Thủy – Nam Định. Mỗi tuyến điều tra có chiều dài 140 m bắt đầu từ bìa rừng phía
ngoài kéo sâu vào rừng ngập mặn theo hướng vuông góc với bờ biển. Tổng số tuyến