Nghiên cứu đặc điểm thay đổi lớp phủ thảm thực vật rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên kẻ gỗ phục vụ công tác quản lý rừng

i

LỜI CẢM ƠN
Luận văn: “Nghiên cứu đặc điểm thay đổi lớp phủ thảm thực vật rừng

tại khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ phục vụ công tác quản lý rừng”
Được hoàn thành trong chương trình đào tạo Thạc Sỹ Lâm Nghiệp. Trong
quá trình thực hiện, tác giả đã được Ban giám hiệu, Khoa sau đại học tạo mọi điều
kiện thuận lợi. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các cán bộ,
giáo viên của Trường Đại học Lâm nghiệp, đặc biệt là PGS. TS. Vương Văn Quỳnh
và TS. Trần Quang Bảo, những người trực tiếp hướng dẫn khoa học, truyền đạt kiến
thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian học tập cũng như trong quá
trình hoàn thành luận văn.
Tôi cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo và cán bộ Khu bảo tồn Thiên
nhiên Kẻ Gỗ, Chi cục Kiểm lâm Hà Tĩnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông Thôn
Hà Tĩnh, Đoàn điều tra quy hoạch Hà Tĩnh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong
quá trình thu thập số liệu để hoàn thiện luận văn của mình.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp và người thân trong gia đình đã
động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã nỗ lực làm việc, nhưng do trình độ và thời gian hạn chế nên luận
văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp xây dựng của các nhà khoa học, thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn
được hoàn thiện hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 25 tháng 09 năm 2010
Tác giả

Trần Hữu Hùng


ii

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn .............................................................................................................i
Danh mục các từ viết tắt ………………………………………………………...
Danh mục các bảng ……………………………………………………………..v
Danh mục các hình ……………………………………………………………...vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 3
1.1. Lich
̣ sử nghiên cứu trên thế giới ................................................................ 3
1.2. Lich
̣ sử nghiên cứu ở Viê ̣t Nam ................................................................. 8
Chương 2. CƠ SỞ KHOA HỌCỦ A PHƯƠNG PHÁP VIẾN THÁM VÀ KỸ
THUẬT XỬ LÝ SỐ............................................................................................13
2.1. Khái niệm về kỹ thuật viễn thám, tư liệu ảnh số ......................................13
2.1.1. Quang phổ điện từ...........................................................................15
2.1.2. Phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính .........................16
2.1.3. Khái niê ̣m về tư liê ̣u ảnh số và phương pháp phân loa ̣i .................23
2.2. Cơ sở khoa học của kỹ thuật viễn thám ...................................................31
2.2.1. Cơ sở vất lý .....................................................................................31
2.2.2. Cơ sở sinh vật học...........................................................................31
2.2.3. Cơ sở sinh lý học ............................................................................31
2.3. Lựa cho ̣n tư liê ̣u viễn thám ......................................................................32
Chương 3. MỤC TIÊU - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .38
3.1. Mục tiêu....................................................................................................38
3.1.1. Mục tiêu chung ...............................................................................38
3.1.2. Mục tiêu cụ thể ...............................................................................38
3.2. Nội dung ...................................................................................................38
3.3. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................38

3.4. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................39


iii

3.4.1. Phương pháp thu thâ ̣p số liê ̣u .........................................................39
3.4.2. Phương pháp xử lý số liê ̣u ..............................................................39
Chương 4. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI ..........................41
4.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên ................................................................41
4.1.1. Vị trí địa lý ......................................................................................41
4.1.2. Địa hình...........................................................................................41
4.1.3. Khí hậu, thuỷ văn ............................................................................41
4.1.4. Đất đai thổ nhưỡng .........................................................................42
4.1.5. Tài nguyên sinh vật .........................................................................42
4.2. Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội và các vấn đề liên quan. ..................43
4.2.1. Tình hình dân sinh kinh tế ..............................................................43
4.2.2. Cơ sở hạ tầng ..................................................................................44
4.2.3. Tiềm năng kinh tế ...........................................................................44
Chương 5. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ.......................................45
5.1. Nghiên cứu đặc điểm các trạng thái rừng và tư liệu ảnh SPOT5 của khu
vực nghiên cứu ................................................................................................45
5.1.1. Tư liệu ảnh, bản đồ và thông số kỹ thuật của ảnh SPOT-5 ............45
5.1.2. Xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh ....................................................49
5.2. Đặc điểm biến động các kênh phổ trong khu vực nghiên cứu .................52
5.3. Nghiên cứu phương pháp xây dựng bản đồ phân bố trạng thái rừng trên
tư liệu ảnh SPOT 5 ..........................................................................................56
5.3.1. Nghiên cứu phương pháp phân loại rừng .......................................56
5.3.2. Xác định ngưỡng phân loại ............................................................60
5.3.3. Kiể m chứng thực tế và đánh giá đô ̣ chính xác của kế t quả phân loa ̣i ...61
5.4. Nghiên cứu đánh giá biến động các diện tích rừng tại khu vực nghiên

cứu …………………………………………………………………………66

5.4.1.Đánh giá biến động tài nguyên rừng khu vực nghiên cứu...............64


iv

5.4.2. Phương pháp đánh giá biến động có sự kết hợp giữa công nghệ
viễn thám và GIS (RS&GIS) ....................................................................65
5.4.3.Đề xuất quy trình thành lập bản đồ biến động.................................70
5.5. Một số giải pháp quản lý bảo vệ và phát triển rừng cho khu vực nghiên
cứu ...................................................................................................................74
Chương 6. KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHI........................................
77
̣
6.1. Kế t luâ ̣n ....................................................................................................77
6.2. Tồ n ta ̣i và kiế n nghi …………………………………………………….90
̣
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1. Bảng tổ ng hơ ̣p thông số kỹ thuâ ̣t và khả năng ứng du ̣ng của mô ̣t số
loa ̣i ảnh viễn thám ................................................................................................34
Bảng 5.1: Một số thông số về các kênh phổ của ảnh SPOT-1;-2;-3 ....................46
Bảng 5.2: Mô ̣t số thông số các kênh phổ của ảnh SPOT-4..................................47
Bảng 5.3. Diện tích các trạng thái trước giải đoán năm 2006 ..............................49
Bảng 5.4: Thống kê giá trị NDVI trung bình cho các đối tượng có trong khu vực
nghiên cứu trên ảnh SPOT-5 năm 2009. ..............................................................54
Bảng 5.5: Ngưỡng phân loa ̣i NDVI .....................................................................60
Bảng 5.6: To ̣a đô ̣ các điể m kiể m chứng và kế t quả trùng khớp ..........................62
Bảng 5.7: Tổ ng hơ ̣p kế t quả kiể m chứng và tỷ lê ̣ trùng khớp .............................63
Bảng 5.8: Bảng ma trận biến động giữa các đối tượng giai đoạn 2006 - 2009
theo phương pháp RS&GIS .................................................................................69


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ các giải sóng của quang phổ điê ̣n từ …………………………… 17

Hình 2.2: Đường cong phản xa ̣ phổ của các đố i tươ ̣ng theo bước sóng ..............19
Hình 5.1: 2 mảnh của ảnh SPOT-5 năm 2009 khu vực nghiên cứu. ...................45
Hình 5.2: Ảnh SPOT- 5 Toàn khu vực nghiên cứu năm 2009.............................46
Hình 5.3: Ảnh SPOT-5 năm 2009 sau khi cân bằng màu được ghép, cắt theo ranh

giới khu Bảo Tồn Thiên Nhiên Kẻ Gỗ .................................................................48
Hình 5.4: Bộ khóa giải đoán các đối tượng có trong khu vực nghiên cứu ..........51
Hình 5.6: ẢnhNDVI năm 2009 khu vực nghiên cứu ( Xã Cẩm Mỹ ) .................53
Hình 5.7. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi NDVI qua các đối tượng ………………56
Hình 5.8. Ảnh phân loa ̣i tổ hơ ̣p và diêṇ tích các đố i tươ ̣ng theo NDVI ..............61
Hình 5.9. Bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu năm 2006 ..............................67
Hình 5.10. Bản đồ biến động khu vực xã Cẩm Mỹ ..................................................70

Hình 5.11. Sơ đồ quy rình công nghệ thành lập bản đồ biến động tài nguyên
rừng từ ảnh vệ tinh có độ phân giải ca .................................................................71


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Rừng là tài nguyên đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với đời sống
của con người và sinh vật. Là một trong những tài nguyên vô cùng quý giá nhất
có thể phục hồi và bảo vệ môi trường toàn diện nhất. Rừng làm trong lành khí
quyển, điều tiết nguồn nước, hạn chế lũ lụt, hạn hán, xói mòn đất, ngăn cát
bay,...tạo nên một môi trường thuận lợi cho sản xuất và đời sống. Trong đó lớp
phủ thảm thực vật rừng đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với các rừng đặc
dụng là bảo tồn hệ sinh thái mẫu chuẩn và các loài động thực vật quý hiếm. Sự
thay đổi lớp phủ thảm thực vật rừng có thể làm mất đi hệ sinh thái mẫu chuẩn
cũng như các lòai động thực vật quý hiếm do hoạt động của con người hay do
các hiện tượng tự nhiên gây nên.
Trong thời đa ̣i ngày nay với sự gia tăng dân số nhanh chóng và sự phát
triể n của khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t đã làm môi trường số ng của con người bi ̣biế n đổ i, sự
nóng lên của trái đấ t, lũ lu ̣t, ha ̣n hán, dich
̣ bê ̣nh gia tăng…là những minh chứng
cho sự biế n đổ i môi trường số ng. Rừng với chức năng phòng hô ̣: điề u hòa khí

hâ ̣u, làm sa ̣ch môi trường, nuôi dưỡng nguồ n nước, duy trì chế đô ̣ thủy văn,
chố ng xói mòn, bảo vê ̣ cải ta ̣o đấ t,…sẽ bảo vê ̣, duy trì và phu ̣c hồ i môi trường
số ng cho con người.
Ở các nước phát triể n, quá trình công nghiêp̣ hóa, đô thi ̣ hóa đã làm môi
trường bi ̣ô nhiễm, hủy diê ̣t nhiề u diêṇ tích rừng. Ở các nước đang phát triển, với
phương thức du canh, khai thác rừng quá mức đã hủy diê ̣t nhiề u diêṇ tích rừng có
giá tri ca
̣ ̉ về mă ̣t kinh tế và sinh thái.
Trong tình hình mới hiện nay để bảo vệ tốt những cánh rừng hiện có
chúng ta cần tiếp tục đẩy mạnh hơn nữa việc nghiên cứu cũng như các hoạt động
triển khai của công tác này theo một chương trình mang tính hệ thống cao, một
kế hoạch phát triển lâu dài. Để thực hiện được công tác này đạt hiệu quả cao
nhất, đảm bảo độ chính xác tin cậy cao, giảm chi phí các nguồn lực thì việc ứng
dụng khoa học công nghệ kỹ thuật để quản lý các nguồn tài nguyên rừng là hết


2

sức cần thiết, trong đó có khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t viễn thám. Kỹ thuâ ̣t viễn thám đã
đươ ̣c ứng du ̣ng vào nhiề u liñ h vực nghiên cứu của Viê ̣t Nam đã mang la ̣i nhiề u
ứng du ̣ng to lớn trong quản lý tài nguyên. Trong liñ h vực lâm nghiêp,
̣ kỹ thuâ ̣t
viễn thám đã đươ ̣c sử du ̣ng để thành lâ ̣p các loa ̣i bản đồ hiêṇ tra ̣ng rừng, phân
loa ̣i tra ̣ng thái rừng, phân vùng tro ̣ng điể m cháy rừng, theo dõi diễn biế n tài
nguyên rừng,...Tuy nhiên, sử du ̣ng các bức ảnh viễn thám có đô ̣ phân giải thấ p
và phương pháp giải đoán ảnh bằ ng mắ t hoă ̣c xác đinh
̣ vùng mẫu thường mang
la ̣i kế t quả có đô ̣ chin
́ h xác không cao, đă ̣c biê ̣t là với các đố i tươ ̣ng có biế n đô ̣ng
nhỏ thì khó phát hiêṇ đươ ̣c.

Kỹ thuâ ̣t giải đoán ảnh tự đô ̣ng dựa trên bô ̣ khóa ảnh sẽ có thể xác định
nhanh các đố i tươ ̣ng và đánh giá đươ ̣c các biế n đô ̣ng của chúng bằ ng việc sử
du ̣ng các bức ảnh đa thời gian. Ảnh vệ tinh được xem là một trong những nguồn
thông tin có triển vọng cho việc theo dõi sự biến động của lớp phủ thảm thực vật
rừng
Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ gỗ là tiền thân của Ban quản lý
rừng phòng hộ Kẻ Gỗ, ngoài nhiệm vụ quản lý và bảo vệ 21.758,9 ha rừng đặc
dụng và 6.230,0 ha rừng phòng hộ đầu nguồn Kẻ gỗ còn quản lý và tổ chức sản
xuất 6.566,3 ha rừng sản xuất. Với mục tiêu bảo tồn tính đa dạng sinh học, bảo
vệ các loài động, thực vật quý hiếm, như: Gà lôi lam đuôi trắng ( Lophura
hatinhensis), Gà lôi lam mào đen ( Lophura imperalis), Mang lớn, Hổ, Gấu, Sao
la, Vượn Má Hung... và các loài động, thực vật khác; tạo nguồn sinh thuỷ, điều
tiết nguồn nước cho công trình thuỷ lợi Kẻ Gỗ, đáp ứng nhu cầu nước tưới cho
sản xuất nông nghiệp, nước sinh hoạt cho nhân dân.
Xuấ t phát từ yêu cầ u thực tiễn đó, tôi thực hiêṇ đề tài:“Nghiên cứu đặc
điểm thay đổi lớp phủ thảm thực vật rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ
phục vụ công tác quản lý rừng”


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển từ lâu, có mục đích
nghiên cứu thông tin về một vật và một hiện tượng thông qua việc phân tích dữ
liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại nhiệt và ảnh radar. Sự phát
triển của khoa học viễn thám được bắt đầu từ mục đích quân sự với việc nghiên
cứu phim và ảnh, được chụp lúc đầu từ khinh khí cầu và sau đó là trên máy bay
ở các độ cao khác nhau. Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách lọc thông tin từ ảnh
máy bay, còn áp dụng các công nghệ hiện đại trong thu nhận và xử lý thông tin

ảnh số, thu được từ các bộ cảm có độ phân giải khác nhau, được đặt trên vệ tinh
thuộc quỹ đạo trái đất [24].
Sự biến động lớp phủ sẽ dễ dàng được phát hiện từ ảnh vệ tinh, tích hợp
và xử lí các lớp thông tin qua các năm sẽ đánh giá được biến động trong giai
đoạn nghiên cứu, từ đó làm sáng tỏ mối quan hệ giữa sự suy thoái lớp phủ thực
vật với sự phân bố và tập quán canh tác của các dân tộc khác nhau theo đơn vị
cấp thôn bản. Kết quả nghiên cứu sẽ là tư liệu quan trọng giúp các nhà quản lí,
các nhà lãnh đạo cũng như những người làm công tác nghiên cứu có thể đưa ra
những quyết định đúng đắn để giảm nhẹ những tác động tiêu cực của hoạt động
canh tác ảnh hưởng đến lớp phủ thực vật cũng như phương hướng phát triển kinh
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.
1.1. Lich
̣ sử nghiên cứu trên thế giới
Lịch sử viễn thám cho thấy sự phát triển của kỹ thuật viễn thám luôn gắn
liền với lỹ thuật chụp ảnh. Bức ảnh hàng không đầu tiên đợc chụp vào năm 1839.
Năm 1849 Alime Laussedat đã khởi đầu cho một chơng trình sử dụng ảnh cho


4

mục đích thành lập bản đồ địa hình. Năm 1858 ngời ta đã sử dụng khinh khí cầu
để chụp ảnh từ trên không do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh người
Pháp. Tác giả đó sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vựng
Bievre, Pháp.. Sang đầu thế kỹ 20 ngời ta đã thử nghiệm chụp ảnh từ trên không
bằng máy bay và bức ảnh đầu tiên đợc chụp từ máy bay đã được Wilbur Wirght
thực hiện năm 1909 trên vùng Centocalli - ITALIA. Sự phát triển của nghành

hàng không cho phép ta có thể lựa chọn chụp ảnh được những vùng mà ta lựa
chọn.
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. 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 [24] .
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. Năm 1956 việc thử nghiệm khả năng chụp ảnh từ máy bay đã
được tiến hành trong việc phân loại và phát hiện các kiểu loại thực vật. Năm
1930 được sự bảo trợ của cơ quan hàng không vũ trụ quốc gia hoa kỳ. người ta
có thêr chụp được ảnh màu và đồng thời bắt đầu thực hiện nhiều cuộc nghiên


5

cứu nhằm tạo ra các lớp cảm quang nhạy với bức xạ gần hồng ngoại có tác dụng
hữu hiệu trong việc loại bỏ ảnh hưởng tans xạ và mù khí quyển. Sự phát triể n của
viễn thám được tóm tắ t qua các thời kỳ và sự kiê ̣n sau [5]:

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 cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy

1850-1860 Chụp ảnh từ kinh 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
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1

1972

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 đo phổ, tăng dải phổ và số lượng kênh phổ,
tăng độ phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới.
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


6

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 [5].
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, 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 0.89m. 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, Landsat3, 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


7

từ giải 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 [24].
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 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 suất nhiệt đới hoặc dự báo bão.
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


8

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 [24].
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: Mỹ, 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, Malaixia. Xử lý
ảnh số đã đươ ̣c ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ trong nhiề u liñ h vực khác nhau như: lâm
nghiêp,
̣ nông nghiê ̣p, điạ chấ t,….
Trong hội nghị khoa học quốc tế bàn về vấn đề lớp phủ thảm thực vật từ
ngày 29- 31/8/1995 tại Nhật Bản có rất nhiều báo cáo xung quanh việc sử dụng
tư liệu viễn thám trong nghiên cúư các phương pháp, kỹ thuật và công nghệ để
phân loại các đối tượng, phân tích môi trương, nghiên cứu biến động và xây
dựng bản đồ.Ví dụ sử dụng chỉ số thực vật trên tư liệu vệ tinh kết hợp với GIS để
lập kế hoạch chống xói mòn đất và nghiên cúư sự phục hồi rừng.
Tại các hội nghi châu Á lần thứ 18 và 19 được tổ chức tại Malaysia và

Philippin có rất nhiều báo cáo về việc xử lý số tư liệu viễn thám trong thành lập
bản đồ trạng thái lớp phủ ( Land cover ) và bản đồ sử dụng đất ( Land use ), theo
dõi quá trình sa mạc hoá ở khu vực tự trị của người Mông Cổ dựa trên cơ sở theo
dõi biến động của lớp phủ thảm thực vật, báo cáo về sử dụng ảnh vệ tinh vào xây
dựng bản đồ rừng, theo dõi biến động rừng của các nước như Nhật Bản, Malaysia,
Thái Lan.
1.2. Lich
̣ sử nghiên cứu ở Viêṭ Nam
Viễn thám theo nghĩa rộng được đưa vào Việt Nam có thể nói bắt đầu từ
những năm 30 khi pháp chụp ảnh đồng băng sông cửu Long và rải rác các khu
vực như Lai Châu, Thái Nguyên, Bắc Cạn.Trong suốt thời gian dài trước năm


9

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 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 [2]. (Nguyễn
Ngọc Bình, 2006)
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 [4]. (Chu Thị
Bình, 2001). 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 [11] (Vũ .Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997).
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


10

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 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 [9]. 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; 1:1000.000.
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


11

và có thể giải đoán thử nhiều lần trước khi lấy kết quả chính thức [2] . (Nguyễn
Ngọc Bình, 2006).
Như vậy, tuy khoa học điều tra rừng của 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 bản đồ tài nguyển 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 Việt
Nam, với công nghê ̣ xử lý hiê ̣n đa ̣i hơn, dưới đây trích dẫn mô ̣t số đề tài về sử
du ̣ng tư liê ̣u viễn thám
Trầ n Thanh Tùng (2006) [28], sử du ̣ng ảnh vê ̣ tinh có đô ̣ phân giải 15m để
theo dõi diễn biế n hình thái cửa sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngãi từ 1995 đế n 2005.
Pha ̣m Quang Sơn (2008) [22] 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, Phân viêṇ khí tươ ̣ng 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 .
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 trình 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 , 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[20], ứng du ̣ng công nghê ̣ viễn thám và thông tin điạ lý trong quản lý
tổ ng hơ ̣p lưu vực sông,…


12

Tâ ̣p thể tác giả: Võ Quang Minh, Nguyễn Thị Hồng Điệp, Huỳnh Thị Thu
Hương (2008) [18] : “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 Vồ
Dơi, Cà Mau”. Các tác giả đã sử du ̣ng ảnh viễn thám để theo dõi diễn biế n hiêṇ
tra ̣ng rừng ở khu vực rừng đă ̣c du ̣ng Vồ Dơi, Cà Mau.
Lâm Đa ̣o Nguyên – Phòng Điạ tin ho ̣c Vâ ̣t lý, PV Vâ ̣t lý ta ̣i Tp Hồ Chí

Minh [19] 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.
Nghiên cứu sự biến động lớp phủ thực vật bằng ảnh vệ tinh đa thời gian
và ảnh hưởng của nó tới sự đa dạng sinh học ở các khu vực bảo tồn thiên nhiên
Nam Bộ.
Xây dựng mô hình tích hợp hệ thống thông tin đất đai với cơ sở dữ liệu
GIS hỗ trợ quản lý và quy hoạch phát triển tài nguyên và môi trường vùng đồng
bằng sông Cửu Long.
TS. Lê Minh, TS Nguyên Xuân Lâm. THs Chu Hải Quỳnh. năm 2009 "
Ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường
ở Việt Nam "
Nguyễn Quang Tuấn. Trần Văn No. Nguyễn thị Hương. Đại Học Khoa
Học Huế Năm 2010 " Ứng dụng GIs và viễn thám trong việc thành lập bản đồ
hiện trạng thảm thực vật rừng năm 2008 tại Huyện Kỳ Anh - Hà Tĩnh "
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, khu vực cây xanh đô thi,̣ giao thông,tính
toán đô ̣ ẩ m không khí giám sát nhiê ̣t đô ̣ bề mă ̣t, mố i liên hê ̣ giữa nhiệt đô ̣ bề mă ̣t
và chỉ số thực vâ ̣t, xác đinh
̣ chỉ số xói mòn đấ t, tìm hiể u sự thay đổ i của lớp phủ
thực vâ ̣t, nghiên cứu điạ ma ̣o ,xác đinh
̣ năng suấ t mùa màng,…


13

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 hiê ̣u quả 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 đố i
tượng và có thể theo dõi sự biế n đô ̣ng của các đố i tươ ̣ng thông qua các bức ảnh
đa thời gian.Các vê ̣ tinh ngày nay ngày càng hoàn thiêṇ sẽ là nguồ n tư liê ̣u tro ̣ng
cho các nghiên cứu khoa ho ̣c thuô ̣c các liñ h vực.
Nhìn chung tính đến nay kỹ thuật xử lý ảnh số vẫn còn trong giai đoạn
nghiên cứu và tìm hiểu công nghệ, chưa được ứng dụng rộng rãi mang tính
khẳng định vào thực tiễn Lâm Nghiệp Việt Nam. Với sự phát triển của khoa học
kỹ thuật như ngày nay việc ứng dụng công nghệ này trong công tác điều tra quy
hoạch rừng là hết sức cần thiết và phải thường xuyên cập nhật tư liệu. Vì vậy đề
tài m, ạnh dạn ứng dụng công nghệ này để phân loại và đánh giá lớp phủ thảm
thực vật trên khu vực nghiên cứu, góp phần phổ cập công nghệ mới áp dụng vào
thực tiễn sản xuất.
Chương 2
CƠ SỞ KHOA HỌCỦ A PHƯƠNG PHÁP VIẾN THÁM
VÀ KỸ THUẬT XỬ LÝ SỐ
2.1. Khái niệm về kỹ thuật viễn thám, tư liệu ảnh số
Kỹ thuâ ̣t viễn thám là mô ̣t khoa ho ̣c công nghê ̣ mà nhờ nó các tiń h chấ t
của vâ ̣t thể quan sát đươ ̣c xác đinh,
̣ đo đa ̣c hoă ̣c phân tích mà không tiế p xúc trực
tiế p với chúng. Nói cách khác viễn thám là công nghê ̣ nhằ m xác đinh
̣ và nhận
biế t đố i tươ ̣ng hoă ̣c các điề u kiêṇ môi trường thông qua các đă ̣c trưng riêng về
phản xa ̣ và bức xa ̣ điê ̣n từ[7].
Sóng điêṇ từ có bố n tính chấ t cơ bản là tầ n số hay bước sóng, hướng lan
truyề n, biên đô ̣ và mă ̣t phẳ ng phân cực. Bố n đă ̣c tính này sẽ phản ánh các thông
tin khác nhau về đố i tươ ̣ng. Tấ t cả các vâ ̣t thể đề u phản xa ̣, hấ p thu ̣, phân tách và
bức xa ̣ sóng điêṇ từ bằ ng các cách thức khác nhau. Các đă ̣c trưng này thường

14

đươ ̣c go ̣i là đă ̣c trưng phổ và nó là nguồ n tư liê ̣u chủ yế u trong kỹ thuâ ̣t viễn
thám để nhâ ̣n biế t và phân loa ̣i đố i tươ ̣ng[24].
Ảnh số là một dạng tư liệu ảnh ghi nhận các thông tin viễn thám ở dạng
số. Ảnh không được lưu trên giấy hoặc phim thông thường mà được lưu trên các
media điện tử như băng từ, đĩa quay từ...Hình ảnh thu được, được chia thành
nhiều phần tử nhỏ ( thường là hình vuông ) được gọi là các picel. Mỗi picel
tương ứng với một đơn vị không gian bao phủ trên bề mặt trái đất . độ rộng bao
phủ bề mặt đất của một picel có thể từ vài mét đến hàng trăm kilômét tuỳ theo
loại bộ cảm và được gọi là độ phân giải. Tuỳ theo độ phân giải của ảnh mà người
ta sử dụng vào các mục đích khác nhau phù hợp. Một bức ảnh số có thể tập hợp
rất nhiều picel khác nhau bao phủ một vùng không gian nhất định. Các picel trên
ảnh xếp sát nhau theo dạng ma trận tạo thành hàng cột, vị trí mỗi picel được xác
định bằng số thứ tự hàng và số thứ tự cột của nó, lấy góc trên bên trái bức ảnh là
gốc (Số thứ tự hàng là 0, số thứ tự cột là 0).
Tư liệu ảnh số được ghi lại trên đĩa hoặc băng từ theo những kiểu định
dạng nhất định gọi là kiểu " format ". Các kiểu định dạng này có thể chuyển đổi
qua lại nhau để xử lý nhờ các chương trình xử lý ảnh. Hiện nay tư liệu ảnh vệ
tinh dạng số thường có các kiểu định dạng sau:
- Kiểu định dạng BQS ( Band Sequence ) : Trong kiểu định dạng này các
kênh phổ được ghi tuần tự hết kênh này sang kênh khác.
- kiểu định dạng BIL ( Band Interleaved ) : Trong kiểu định dạng này tư
liệu dạng số được ghi theo từng hàng trên đĩa từ, mỗi hàng được ghi theo tuần tự
các kênh phổ và sau khi xong tổ hợp các kênh phổ của hàng này thì chuyển sang
hàng khác.
- Kiểu định dạng BIP ( Band Interleaved by picel ) : Trong kiểu định dạng
này thì các kênh phổ được ghi cách nhau bởi các picel. Mỗi picel lưu tuần tự các
kênh phổ sau khi kết thúc tổ hợp picel này thì lại chuyển sang tổ hợp picel khác.
Những bức ảnh chụp theo một vùng không gian nhất định theo chu kỳ nào

đó gọi là tập ảnh đa thời gian. Phần lớn các vệ tinh hoạt động theo một chu kỳ,
cứ sau một khoảng thời gian nhất định theo thiết kế, vệ tinh lại bay qua vị trí cũ.


15

Đây là ưu điểm nỗi bật ncủa viễn thám trong nghiên cứu đánh giá tài nguyên. Từ
tập tư liệu ảnh đa thời gian cho phép theo dõi đánh giá độ biến động của một
nhân tố tự nhiên, một nguồn tài nguyên thiên nhiên nào đó. Trong mối quan hệ
tổng hoà giữa các nhân tố tự nhiên và các hoạt động sống của xã hội loài người.
Ứng dụng này đặc biệt có ý nghĩa trong theo dõi đánh giá biến động của tài
nguyên rừng qua các giai đoạn phát triển.
2.1.1. Quang phổ điện từ
Quang phổ điện từ là dải liên tục của các tia sáng ứng với các bước sóng
khác nhau. Sự phân chia thành các dải phổ liên quan đến tính chất bức xạ tự
nhiên của các đối tượng, từ đó hình thành nên các phương pháp viễn thám khác
nhau [24].
- Các dải sóng của quang phổ điện từ (hình 2.1)
Quang phổ điện từ có các dải sóng chính như sau :
+ Các tia vũ trụ: là các tia sáng từ vũ trụ có bước sóng vô cùng ngắn với:
<10-6(m)
+ Các tia gamma (() có (từ 10-6 – 10-4 (m)
+ Dải các tia x (X) có (từ 10-4 - 10-1 m), thường được sử dụng trong y
học. Riêng dải từ 0,3- 0,4 m gọi là vùng cực tím tạo ảnh, có thể sử dụng trong
viễn thám tia cực tím.
+ Dải tia nhìn thấy có (từ 0,4 – 0,7 m) là dải phổ của ánh sáng trắng.
Trong dải nhìn thấy có chia nhỏ thành các dải ánh sáng đơn sắc:
- Blue (xanh lơ - lam): 0,4 - 0,5 m
- Green (xanh lá cây – lục ): 0,5 - 0,6 m
- Red (đỏ) : 0,6 - 0,7 m.

+ Sau vùng đỏ là dải hồng ngoại (infrared): từ 0,7- 14 m,trong đó lại chia
thành các vùng :
- Hồng ngoại phản xạ: 0,7- 3 m
- Hồng ngoại trung (giữa) : 3- 7m
- Hồng ngoại nhiệt (xa) : 7- 14m.


16

+ Vùng sóng Radar hay vi sóng (vi sóng - microwave): là các vùng có bước
sóng dài hơn nhiều so với vùng hồng ngoại, độ dài sóng từ 1mm đến 1m.
+ Sau vùng Radar là sóng radio có bước sóng > 30 cm.

Hin
̀ h 2.1: Sơ đồ các giải sóng của quang phổ điêṇ từ

2.1.2. Phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính
Theo các tài liê ̣u [5],[24] [10]. Khi năng lượng điện từ rơi vào một vật thể
ở trên mặt đất, sẽ có 3 thành phần năng lượng cơ bản tương tác với đối tượng, đó
là: phản xạ, hấp thụ và (hoặc) truyền qua:
EI() = ER() + EA() + ET()
Trong đó:

(2.1)

EI - năng lượng rơi xuống;

ER - năng lượng phản xạ;
EA - năng lượng hấp thụ;
ET - năng lượng truyền qua.

Toàn bộ các năng lượng này là hàm của một bước sóng (nào đó. Tỉ lệ giữa
các hợp phần năng lượng phản xạ, hấp thụ và truyền qua rất khác nhau, tùy thuộc
vào các đặc điểm của đối tượng trên bề mặt, cụ thể là thành phần vật chất và tình
trạng của đối tượng. Ngoài ra tỉ lệ giữa các hợp phần đó còn phụ thuộc vào các
bước sóng khác nhau.
- Phầ n năng lươ ̣ng bi ̣ hấ p thu ̣: Phầ n này khi đi vào đố i tươ ̣ng sẽ chuyể n
hóa thành sang năng lươ ̣ng khác. Khả năng hấ p thu ̣ của các đố i tươ ̣ng rấ t khác


17

nhau và có tính cho ̣n lo ̣c phổ . Phầ n năng lươ ̣ng này ít có ý nghiã trong truyề n tin
viễn thám.
- Phầ n năng lươ ̣ng truyề n qua: Phầ n này có thành phầ n phổ khác với
thành phầ n phổ của bức xa ̣ chiế u đế n do tính tán xa ̣ của ánh sáng vá hấ p thu ̣ có
cho ̣n lo ̣c của các đố i tươ ̣ng tự nhiên.
- Phầ n năng lươ ̣ng phản xa ̣: Phầ n này đươ ̣c sử du ̣ng như phương tiê ̣n
truyề n tin chin
́ h trong viễn thám. Các bức xa ̣ này đươ ̣c ghi nhâ ̣n bằ ng các thiế t bi ̣
trên các vâ ̣t thể bay và đươ ̣c truyề n về mă ̣t đấ t để xử lý thành tín hiê ̣u ảnh hoă ̣c
số . Trong viễn thám, thành phần năng lượng phổ phản xạ là rất quan trọng và
viễn thám nghiên cứu sự khác nhau đó để phân biệt các đối tượng. Vì vậy, năng
lượng phổ phản xạ thường được sử dụng để tính sự cân bằng năng lượng:
EI() = ER() + [ EA() + ET() ].

(2.2)

Công thức trên nói lên rằng năng lượng phản xạ thì bằng năng lượng rơi
xuống một đối tượng sau khi đã bị suy giảm do việc truyền qua hoặc hấp thụ đối
tượng. Tỉ lệ giữa các hợp phần năng lượng đó là khác nhau tuỳ thuộc vào bước

sóng. Trong tự nhiên có các trạng thái phản xạ năng lượng ánh sáng thông
thường liên quan đến đặc điểm cấu tạo bề mặt và thành phần vật chất của đối
tượng .Trong tự nhiên có các trường hợp tương tác như sau:
- Phản xạ hoàn toàn (hay phản xạ toàn phần, phản xạ gương-Specular) là
sự phản xạ của đối tượng có bề mặt nhẵn như gương. Khi đó góc tới bằng góc
phản xạ. Phản xạ toàn phần (phản xạ gương) ngược lại với sự tán xạ. Bên cạnh
sự phản xạ toàn phần là sự phản xạ gần toàn phần.
Năng lươ ̣ng ánh sáng phản xa ̣ đươ ̣c hình thành từ hai thành phầ n chính:
+ Năng lươ ̣ng phản xa ̣ trực tiế p từ bề mă ̣t đố i tươ ̣ng: Phầ n này không phu ̣
thuô ̣c vào bản chấ t của đố i tươ ̣ng, chỉ phu ̣ thuô ̣c vào các đă ̣c tính bề mă ̣t của đố i
tươ ̣ng và tham gia vào quá trình ta ̣o đô ̣ chói của bề mă ̣t đố i tươ ̣ng đó.
+ Năng lươ ̣ng sau khi bi ̣tán xa ̣ bởi cấ u trúc bề mă ̣t của đố i tươ ̣ng phản xa ̣
la ̣i. Phầ n này là kế t quả của sự tương tác giữa bức xa ̣ tới với bề dày vâ ̣t chấ t của
đố i tươ ̣ng, cấ u trúc, bản chấ t lý-hóa và tra ̣ng thái của đố i tươ ̣ng.


18

- Sự tán xạ hoàn toàn (hay tán xạ toàn phần - Lambertian) là hiện tượng bề
mặt đối tượng có sự phản xạ đều theo mọi hướng. Hầu hết các đối tượng trên
mặt đất đều không có sự phản xạ gương hay tán xạ tuyệt đối. Bên cạnh sự tán xạ
hoàn toàn là sự tán xạ gần hoàn toàn.
Một bề mặt có thể là phản xạ gương đối với một sóng có bước sóng dài,
song lại là bề mặt tán xạ đối với một sóng có bước sóng ngắn hơn. Ví dụ: Bề mặt
đá rất có thể có phản xạ gương (bề mặt nhẵn) đối với sóng radio song lại là bề
mặt thô, tán xạ đối với các dải sóng ở vùng nhìn thấy. Khi đó bước sóng của ánh
sáng tới nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước các hạt cát cấu tạo nên bề mặt vật
chất. Hiện tượng tán xạ cũng chứa đựng những thông tin về màu của đối tượng.
Thông thường trong viễn thám người ta đo các tính chất của hiện tượng tán xạ
hơn là sự phản xạ gương của các đối tượng bề mặt vì trong thực tế rất ít khi có

hiện tượng phản xạ gương (hay phản xạ toàn phần).Tuy nhiên, đôi khi có thể gặp
hiện tượng này ở ảnh máy bay.
Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng trên bề mặt Trái Đất là thông số
quan trọng nhất trong viễn thám. Độ phản xạ phổ được đo theo công thức: [24].

(2.3)
Trong đó ( là đô ̣ phản xa ̣ phổ tính bằ ng %)
Như vậy, độ phản xạ phổ là tỉ lệ phần trăm của năng lượng rơi xuống đối
tượng và được phản xạ trở lại. Với cùng một đối tượng, độ phản xạ phổ khác
nhau ở các bước sóng khác nhau.
Đồ thị phổ phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá
trị phổ phản xạ và bước sóng, được gọi là đường cong phổ phản xạ. Hình dáng
của đường cong phổ phản xạ cho biết một cách tương đối rõ ràng tính chất phổ
của một đối tượng và hình dạng đường cong phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa
chọn các dải sóng mà ở đó thiết bị viễn thám có thể ghi nhận được các tín hiệu
phổ (hình 2.2).


19

Hin
̀ h 2.2: Đường cong phản xa ̣ phổ của các đố i tươ ̣ng theo bước sóng
Hình dạng của đường cong phổ phản xạ còn phụ thuộc rất nhiều vào tính
chất của các đối tượng. Trong thực tế, các giá trị phổ của các đối tượng khác
nhau, của một nhóm đối tượng cũng rất khác nhau, song về cơ bản chúng dao
động xung quanh giá trị trung bình[5].
Thông tin viễn thám có liên quan trực tiế p đế n năng lươ ̣ng phản xa ̣ của
các đố i tươ ̣ng, nên viê ̣c nghiên cứu đă ̣c trưng phản xa ̣ phổ của các đố i tươ ̣ng tự
nhiên đóng vai trò quan tro ̣ng trong viê ̣c khai thác, ứng du ̣ng có hiê ̣u quả các
thông tin thu đươ ̣c từ các phương tiê ̣n bay. Kế t quả của viê ̣c giải đoán các lớp

thông tin phu ̣ thuô ̣c rấ t nhiề u vào sự hiể u biế t về mố i tương quan giữa đă ̣c trưng
phản xa ̣ phổ và bản chấ t, tra ̣ng thái của các đố i tươ ̣ng tự nhiên. Những thông tin
về đă ̣c trưng phản xa ̣ phổ của các đố i tươ ̣ng tự nhiên cho phép các nhà khoa ho ̣c
cho ̣n lo ̣c các kênh ảnh tố i ưu, chứa nhiề u thông tin nhấ t về đố i tươ ̣ng nghiên cứu
và là cơ sở để nghiên cứu tính chấ t của đố i tươ ̣ng, tiế n tới phân loa ̣i chúng. Đă ̣c
tính phản xa ̣ phổ của các đố i tươ ̣ng tự nhiên phu ̣ thuô ̣c vào các yế u tố như điề u
kiê ̣n ánh sáng, môi trường khí quyể n và bề mă ̣t đố i tươ ̣ng cũng như bản thân các
đố i tươ ̣ng đó (đô ̣ ẩ m, lớp nề n, thực vâ ̣t, chấ t mùn, cấ u trúc bề mă ̣t,..) [4].
Theo [5],[24] đă ̣c trưng phản xa ̣ phổ của mô ̣t số đố i tượng tự nhiên như sau:
- Đă ̣c trưng phản xa ̣ phổ của lớp phủ thực vật :
Khả năng phản xa ̣ phổ của thực vâ ̣t phu ̣ thuô ̣c vào chiề u dài bước sóng và
giai đoa ̣n sinh trưởng, phát triể n của thực vâ ̣t. Các tra ̣ng thái lớp phủ thực vâ ̣t
khác nhau sẽ có đă ̣c trưng phản xa ̣ phổ khác nhau. Đă ̣c điể m chung phản xa ̣ phổ