Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn tại tỉnh kiên giang trong giai đoạn 2010 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
DIỆN TÍCH RỪNG NGẬP MẶN TẠI TỈNH KIÊN GIANG
TRONG GIAI ĐOẠN 2010 – 2016

Họ và tên sinh viên: TRƢƠNG THANH LONG
Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý
Niên khóa: 2013 – 2017


Tháng 7/2017


ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
DIỆN TÍCH RỪNG NGẬP MẶN TẠI TỈNH KIÊN GIANG
TRONG GIAI ĐOẠN 2010 – 2016

Tác giả
TRƢƠNG THANH LONG

Tiểu luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kĩ sƣ ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hƣớng dẫn:
KS. NGUYỄN DUY LIÊM

Tháng 7 năm 2017

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện tiểu luận tốt nghiệp, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ nhiệt tình từ quý thầy cô tại Bộ môn GIS và Tài nguyên – Trƣờng Đại Học Nông
Lâm TP. HCM để tôi có thể hoàn thành tốt tiểu luận của mình. Qua đây, tôi xin gửi lời
cám ơn chân thành đến:
- Quý thầy cô bộ môn GIS và Tài nguyên, trƣờng Đại học Nông Lâm TP.HCM
đặc biệt là thầy Nguyễn Duy Liêm đã tận tình giảng dạy và truyền đạt nhiều kiến thức
cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng.
- KS. Nguyễn Duy Liêm công tác tại bộ môn GIS và Tài nguyên, trƣờng Đại học
Nông Lâm TP.HCM, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình chỉ bảo, góp ý cho tôi
trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành chân thành đến gia đình, bạn bè đã động viên,
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Trƣơng Thanh Long
Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên
Trƣờng Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Số điện thoại: 0977454014
Email:

i


TÓM TẮT
Đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng ngập
mặn tại tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010- 2016” đã đƣợc thực hiện từ tháng 3
năm 2017 đến tháng 7 năm 2017. Mục tiêu đề tài là ứng dụng ảnh viễn thám (Landsat
7 và Landsat 8) xây dựng bản đồ phân loại thực phủ năm 2010, 2016 và đánh giá sự
biến động diện tích rừng ngập mặn của tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010 - 2016.
Phƣơng pháp thực hiện của đề tài bao gồm các bƣớc là thu thập và xử lý dữ liệu

ảnh Landsat, xây dựng hệ thống phân loại thực phủ, xây dựng khóa giải đoán, chọn
mẫu huấn luyện, thực hiện phân loại, đánh giá độ chính xác, chồng lớp dữ liệu, phân
tích biến động diện tích rừng ngập mặn trong giai đoạn 2010- 2016.
Đề tài đã đạt đƣợc những kết quả sau: giải đoán ảnh, phân loại ảnh vệ tinh
Landsat 7 và Landsat 8 đƣợc năm loại thực phủ gồm rừng ngập mặn, cây khác, đất
trống, khu dân cƣ và mặt nƣớc. Kết quả năm 2010 cho thấy diện tích rừng ngập mặn là
4.062,69 ha chiếm 11% diện tích tự nhiên, với độ chính xác toàn cục là 99,48% và chỉ
số Kappa là 0,99. Kết quả năm 2016 cho thấy diện tích rừng ngập mặn là 4.315,23 ha
chiếm 11% diện tích tự nhiên, với độ chính xác toàn cục là 97,48% và chỉ số Kappa là
0,97. Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang giai đoạn 2010 –
2016 đƣợc thành lập với 36 trạng thái, sau khi xử lý lại, đƣợc 9 trạng thái liên quan
đến rừng ngập mặn gồm có rừng ngập mặn giữ nguyên; rừng ngập mặn chuyển sang
cây khác, đất trống, khu dân cƣ và mặt nƣớc; cây khác, đất trống, khu dân cƣ và mặt
nƣớc chuyển sang rừng ngập mặn. Diện tích rừng ngập mặn chỉ giữ lại 2.824,38 ha,
trong khi đã chuyển qua thành các loại thực phủ khác nhƣ khu dân cƣ, đất trống, mặt
nƣớc và cây khác với tổng diện tích là 1.334,09 ha. Tổng diện tích các loại thực phủ
khác chuyển sang rừng ngập mặn là 1.586,16 ha.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC VIẾT TẮT ............................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ vii
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ..............................................................................................1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................1

1.3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu......................................................................2

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................3
2.1.

Khu vực nghiên cứu ...........................................................................................3

2.1.1.

Vị trí địa lý ..................................................................................................3

2.1.2.

Điều kiện tự nhiên .......................................................................................4

2.2.2.

Đặc điểm kinh tế - xã hội ............................................................................5

2.2.

Rừng ngập mặn tại Kiên Giang .........................................................................5

2.3.

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên ..............................................7

2.4.

Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ........................................................................8

2.4.1.

Những nghiên cứu tại Việt Nam .................................................................8

2.4.2.

Những cứu trên thế giới ..............................................................................9

CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................10
3.1.

Phƣơng pháp ...................................................................................................10

3.2.

Dữ liệu..............................................................................................................12

3.2.1.

Dữ liệu thứ cấp ..........................................................................................12

3.2.2.

Dữ liệu sơ cấp............................................................................................12

3.3.

Xử lý sọc ảnh, cắt gộp kênh ảnh ......................................................................13

3.3.1.

Xử lý sọc ảnh.............................................................................................13

3.3.2.

Gom kênh ảnh ...........................................................................................14

3.3.3.

Cắt ảnh.......................................................................................................14

3.4.

Xây dựng hệ thống phân loại ...........................................................................15
iii


3.5.

Xây dựng khóa giải đoán .................................................................................16

3.6.

Chọn mẫu huấn luyện ......................................................................................18

3.7.

Thực hiện phân loại..........................................................................................19

3.8.

Đánh giá độ chính xác ......................................................................................19

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ..................................................................20
4.1.

Bản đồ phân loại thực phủ ...............................................................................20

4.1.1.

Bản đồ phân loại thực phủ năm 2010 ........................................................20

4.1.2.

Bản đồ phân loại thực phủ năm 2016 ........................................................21

4.2.

Đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn giai đoạn 2010 – 2016 .............23

4.2.1.

Bản đồ biến động.......................................................................................23

4.2.2.

Ma trận biến động .....................................................................................30

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ..................................................................31
5.1.

Kết luận ............................................................................................................31

5.2.

Kiến nghị ..........................................................................................................31

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................32
PHỤ LỤC ..................................................................................................................34

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

PTNT

Phát triển nông thôn

SVM

Support Vector Machine

UBND

Ủy ban nhân dân

UNESCO

United Nations Educational Scientific and Cultural Organization

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Ảnh viễn thám khu vực Kiên Giang .............................................................12
Bảng 3.2: Thống kê các loại thực phủ ...........................................................................13
Bảng 3.3: Hệ thống phân loại thực phủ khu vực nghiên cứu ........................................16
Bảng 3.4: Khóa giải đoán khu vực nghiên cứu .............................................................17
Bảng 4.1: Diện tích các loại thực phủ năm 2010 ..........................................................21
Bảng 4.2: Ma trận sai số phân loại năm 2010 (%) ........................................................21
Bảng 4.3: Diện tích các loại thực phủ năm 2016 ..........................................................22
Bảng 4.4: Ma trận sai số phân loại năm 2016 (%) ........................................................22
Bảng 4.5: Ma trận diện tích rừng ngập mặn trong giai đoạn 2010 – 2016 (ha) ............30
Bảng 4.6: Diện tích rừng ngập mặn biến động trong giai đoạn 2010 – 2016 ...............30

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Kiên Giang ................................................................3
Hình 2.2: Khu dự trữ sinh quyển Kiên Giang (Chu Văn Cƣờng, 2011) .........................6
Hình 2.3: Đƣờng cong phản xạ xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên ................................8
Hình 3.3: Ảnh Landsat 7 trƣớc và sau khi xử lý sọc ảnh ..............................................13
Hình 3.4: Ảnh Landsat 7................................................................................................14
Hình 3.5: Ảnh Landsat 8................................................................................................14
Hình 3.6: Ảnh Landsat 7 sau khi cắt .............................................................................14
Hình 3.7: Ảnh Landsat 8 sau khi cắt .............................................................................15
Hình 3.8: Ảnh Landsat 7 đã chọn mẫu huấn luyện .......................................................18
Hình 3.9: Ảnh Landsat 8 đã chọn mẫu huấn luyện .......................................................19
Hình 4.1: Bản đồ thực phủ năm 2010............................................................................20
Hình 4.2: Bản đồ thực phủ năm 2016............................................................................22
Hình 4.3: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại Tx. Hà Tiên giai đoạn 2010 –
2016 ...............................................................................................................................24
Hình 4.4: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại huyện Kiên Lƣơng giai đoạn
2010 – 2016 ...................................................................................................................25
Hình 4.5: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại huyện Hòn Đất giai đoạn
2010 – 2016 ...................................................................................................................26
Hình 4.6: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại Tp. Rạch Giá và huyện Châu
Thành giai đoạn 2010 – 2016 ........................................................................................27
Hình 4.7: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại huyện An Biên giai đoạn 2010
– 2016 ............................................................................................................................28
Hình 4.8: Bản đồ biến động diện tích rừng ngập mặn tại huyện An Minh giai đoạn
2010 – 2016 ...................................................................................................................29

vii

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài
Kiên Giang là một tỉnh ven biển có đƣờng bờ biển dài nhất ở ĐBSCL với hơn

208 km. Kiên Giang có 2.894 ha rừng ngập mặn (Sở Nông nghiệp và PTNT Kiên
Giang, 2014), hình thành hành lang xanh mỏng phân bố dọc theo dải bờ biển. Đây là
nơi mà rừng ngập mặn có vai trò cực kỳ quan trọng, giúp giảm thiểu và thích ứng với
tác động của biến đổi khí hậu bằng việc giảm nhẹ các mối đe dọa trực tiếp do việc gia
tăng hoạt động của bão và mực nƣớc biển dâng. Rừng ngập mặn cũng góp phần phát
triển kinh tế nhƣ du lịch sinh thái, bảo vệ bờ biển và nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên,
trong nhiều năm gần đây, rừng ngập mặn ven biển thuộc tỉnh Kiên Giang đang bị suy
giảm nghiêm trọng: năm 2006 diện tích rừng ngập là 5.430,7 ha (UBND tỉnh Kiên
Giang, 2006), đến năm 2010 giảm còn 4.781,8 ha (Phạm Trọng Thịnh và cộng sự,
2010) và năm 2014 tiếp tục giảm còn 2.894 ha (Sở Nông nghiệp và PTNT Kiên Giang,
2014). Diện tích rừng ngập mặn giảm mạnh là do ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu (gió
bão, sóng biển, thủy triều gây xói lở nghiêm trọng) và sự khai phá của con ngƣời nhằm
phục vụ cho đời sống và sản xuất nông nghiệp. Để khắc phục tình trạng này, tỉnh Kiên
Giang đã có các dự án khôi phục, bảo vệ đai rừng, trồng mới rừng ngập mặn góp phần
khôi phục diện tích rừng ngập mặn bị mất và phát triển, bảo vệ diện tích rừng ngập
mặn hiện có.
Công nghệ viễn thám ngày càng phát triển, mang lại hiệu quả với độ chính xác
cao trong phân loại ảnh và đánh giá biến động. Liên quan đến rừng ngập mặn, đã có
nhiều nghiên cứu ứng dụng viễn thám đƣợc thực hiện nhƣ nghiên cứu sử dụng ảnh
SPOT đánh giá hiện trạng quản lý rừng ngập mặn vùng ven biển Kiên Giang và đề
xuất các giải pháp phục hồi (Phạm Trọng Thịnh và cộng sự, 2010), nghiên cứu ứng
dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động rừng ngập mặn tại khu
vực mũi Cà Mau (Nguyễn Văn Sáng, 2016).

Xuất phát từ lý do trên, đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động
diện tích rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010 – 2016” đã đƣợc
tiến hành.
1.2.

Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung: Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá sự biến động diện tích

rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010 – 2016.
1


Mục tiêu cụ thể:
 Thành lập bản đồ thực phủ tại tỉnh Kiên Giang năm 2010 và năm 2016.
 Đánh giá diễn biến rừng ngập mặn trong giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2016.
1.3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: rừng ngập mặn.
Phạm vi nghiên cứu: tỉnh Kiên Giang trong giai đoạn 2010 - 2016

2


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.

Khu vực nghiên cứu

2.1.1. Vị trí địa lý

Tỉnh Kiên Giang là tỉnh thuộc vùng ĐBSCL, nằm ở phía Tây Nam của nƣớc ta.
Phần đất liền của tỉnh Kiên Giang có tọa độ địa lí nhƣ sau: điểm cực Bắc ở vĩ độ
10o32’B tại xã Tân Khánh Hòa, huyện Kiên Lƣơng; điểm cực Nam ở vĩ độ 9o23’B tại
xã Vĩnh Phong, huyện Vĩnh Thuận; điểm cực Tây ở kinh độ 104o27’Đ tại xã Mỹ Đức,
thị xã Hà Tiên; điểm cực Đông ở kinh độ 105o33’Đ tại xã Hòa Lợi, huyện Giồng
Riềng.
Tỉnh Kiên Giang có diện tích tự nhiên 6.348,53 km2. Diện tích của tỉnh chiếm
16,1% diện tích vùng ĐBSCL và chiếm 1,92% diện tích cả nƣớc. Phía Bắc giáp tỉnh
Cam-pốt của Cam-pu-chia với đƣờng biên giới chung dài 56,8 km; phía Đông giáp với
tỉnh An Giang và thành phố Cần Thơ; phía Đông Nam giáp với tỉnh Hậu Giang và tỉnh
Bạc Liêu; phía Nam giáp với tỉnh Cà Mau; phía Tây giáp với vịnh Thái Lan (Lữ Văn
Nhựt và cộng sự, 2015).

Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Kiên Giang
3


2.1.2. Điều kiện tự nhiên
2.1.2.1.

Địa hình

Địa hình Kiên Giang khá đa dạng, nơi đây vừa có đồng bằng, vừa có đồi núi, biển
và bờ biển. Địa hình đất liền tƣơng đối bằng phẳng, có hƣớng thấp dần từ Đông Bắc
xuống Tây Nam. Phần hải đảo chủ yếu là địa hình đồi núi, xen kẽ với đồng bằng nhỏ
hẹp.
Địa hình đồng bằng chiếm phần lớn diện tích của tỉnh. Nhìn chung, đây là dạng
đồng bằng thấp và bằng phẳng. Do nằm khá xa sông Hậu nên khả năng bồi đắp phù sa
có nhiều hạn chế. Vì vậy, ở đây có các vùng trũng khá lớn.
Địa hình đồi núi ở ven biển Hòn Đất, Kiên Lƣơng và Hà Tiên với diện tích 4.708

ha. Toàn vùng có 50 ngọn đồi hoặc núi thấp, độ cao trung bình là 120 m. Cao nhất là
núi Hòn Đất (260 m), các núi thấp nhƣ núi Ngũ Hổ (20 m), Bãi Ớt (12 m).
Bờ biển Kiên Giang chạy dài hơn 200 km từ Rạch Tiểu Dừa giáp tỉnh Cà Mau
đến tận biên giới Cam-phu-chia. Bờ biển Kiên Giang có thể chia làm hai đoạn với
những đặc điểm nhƣ sau (Lữ Văn Nhựt và cộng sự, 2015):
 Đoạn thứ nhất (từ Rạch Tiểu Dừa đến Hòn Đất): bờ biển thấp và bằng phẳng.
Bãi biển ăn ra xa, đất phù sa sình lầy lẫn với xác hữu cơ bị phân hủy. Thực
vật chủ yếu là cây mắm mọc thành rừng. Đoạn này có cảng Rạch Sỏi và cảng
Rạch Giá.
 Đoạn thứ hai (từ Hòn Đất đến biên giới Cam-pu-chia): bờ biển khúc khuỷu,
núi đá lởm chởm nằm sát biển. Từ vũng Cây Dƣơng bờ biển thấp và có ít cồn
cát, địa hình nổi lên các núi ở Hòn Đất. Qua Rạch Đùng đến biên giới liên tiếp
có các núi thuộc Hòn Chông, núi Đại Tô Châu, núi Tiểu Tô Châu, bán đảo
Mũi Nai,… nằm sát hoặc nhô ra ngoài biển. Thực vật lấn biển ở đây chủ yếu
là cây bần và giá. Bờ biển đoạn này có nhiều cảnh đẹp, bãi tắm, khí hậu trong
lành rất thuận tiện để phát triển du lịch.
2.1.2.2.

Khí hậu

Tỉnh Kiên Giang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm,
nhiệt độ trung bình từ 27,5 – 27,7oC, số giờ nắng trong năm là 2.563 giờ, độ ẩm trung
bình 81 – 82%. Khí hậu chia làm 2 mùa rõ rệt mùa mƣa và mùa khô; mùa mƣa từ
tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Khí hậu, thời tiết khá
thuận lợi cho phát triển nông nghiệp (Lữ Văn Nhựt và cộng sự, 2015).
4


2.1.2.3.

Thủy văn

Hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc, phân bố khắp địa bàn tỉnh, với tổng chiều
dài 2.054,93 km. Toàn tỉnh có 3 con sông lớn chảy qua: sông Cái Lớn, sông Cái Bé và
sông Giang Thành. Hệ thống kênh đào gồm kênh tiêu lũ và kênh cung cấp nƣớc ngọt.
Trong đó kênh tiêu lũ gồm: kênh Vĩnh Tế, kênh T3, kênh Tri Tôn, kênh Ba Thê; kênh
cung cấp nƣớc ngọt gồm: kênh Cái Sắn, kênh Thốt Nốt, kênh Thị Đội.
2.2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
2.2.3.1.

Dân cƣ và lao động

Dân số Kiên Giang năm 2015 là 1.761.100 ngƣời, mật độ dân số 277 ngƣời/km2
(Tổng cục Thống kê, 2016). Trong đó dân số thành thị đạt 485.200 ngƣời, dân số nông
thôn đạt 1.275.900 ngƣời. Dân số của tỉnh phân bố không đều, thƣờng tập trung ở ven
trục lộ giao thông, kênh rạch, sông ngòi và một số đảo lớn.
2.2.3.2.

Kinh tế

Tỉnh Kiên Giang có nhiều thế mạnh để phát triển một nền kinh tế đa dạng bao
gồm cả về nông nghiệp, ngƣ nghiệp, công nghiệp chế biến nông sản, sản xuất vật liệu
xây dựng và công nghiệp phục vụ nghề cá. Ngoài ra, tỉnh còn có tiềm năng to lớn về
du lịch với nhiều thắng cảnh, bãi biển đẹp và các đảo và quần đảo.
Tốc độ tăng trƣởng kinh tế bình quân đạt 10,35%/năm. Về cơ cấu kinh tế, chuyển
dịch theo hƣớng: tỷ trọng nông- lâm- thủy sản giảm từ 42,57% năm 2010 còn 35,14%
năm 2015, dịch vụ tăng từ 33,04% lên 40,44%, công nghiệp-xây dựng giữ ở mức
24,42%. Thu nhập bình quân đầu ngƣời đạt 2.490 USD, gấp 1,75 lần so năm 2010; tỷ
lệ hộ nghèo giảm từ 8,84% năm 2010 xuống còn 2,73% vào năm 2015 (Cục thống kê
Kiên Giang, 2016).

2.2.

Rừng ngập mặn tại Kiên Giang
Kiên Giang là một trong hai tỉnh có diện tích rừng lớn nhất vùng ĐBSCL. Tổng

diện tích đất lâm nghiệp năm 2011 là 91.288,87 ha, trong đó rừng sản xuất: 22.675,07
ha, rừng phòng hộ: 28.886,42 ha và rừng đặc dụng 39.727,38 ha. Rừng Kiên Giang có
trên 140 loại động vật rừng quý hiếm, có giá trị bảo tồn và tham quan du lịch nhƣ rừng
U Minh Thƣợng, rừng quốc gia Phú Quốc (Cục thống kê Kiên Giang, 2013). Đặc biệt,
Kiên Giang còn có Khu dự trữ sinh quyển Thế giới với diện tích trên 1,1 triệu ha, hiện
là khu dự trữ sinh quyển lớn nhất cả nƣớc trong số 8 khu dự trữ sinh quyển của Việt
Nam đã đƣợc UNESCO công nhận.
5


Năm 2014, Kiên Giang có 2.894 ha rừng ngập mặn (Sở Nông nghiệp và PTNT
Kiên Giang, 2014), hình thành hành lang xanh mỏng phân bố dọc theo dài bờ biển.
Rừng ngập mặn đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc ngăn chặn xói lở bờ biển
do sóng, thủy triều, góp phần duy trì đa dạng sinh học và năng suất các hệ sinh thái
ngập nƣớc vùng ven biển. Rừng ngập mặn đƣợc ví nhƣ một vành đai xanh nhằm bảo
vệ đê biển và các vùng đất canh tác có giá trị bên trong không bị ảnh hƣởng bởi nƣớc
biển dâng và sự tàn phá của gió bão. Rừng ngập mặn tại Kiên Giang thƣờng tạo thành
thảm thực vật hẹp và bị phân mảnh nằm dọc theo các bờ kênh và độ rộng của các đai
rừng này thƣờng tăng lên theo hƣớng biển. Dọc theo bờ biển, chúng hình thành các
hàng rào chắn sóng và bão biển.
Năm 2010, diện tích rừng ngập mặn tại tỉnh Kiên Giang là 4.781,8 ha (Phạm
Trọng Thịnh và cộng sự, 2010): Trong đó, diện tích ngập mặn rừng tự nhiên là 805 ha,
diện tích rừng ngập mặn trồng là 3.976,8 ha (gồm 861 ha rừng trồng ngoài vuông tôm
và 3115,8 ha rừng trồng trong vuông tôm). Rừng trồng ngập mặn ven biển Kiên Giang
chủ yếu là rừng bần non, rừng đƣớc cấp tuổi III và rừng đƣớc cấp tuổi IV. Loại rừng

trồng này đƣợc trồng trên các khu vực đất trống, trong các vùng đất giao khoán cho hộ
sản xuất lâm – ngƣ kết hợp, trên các bãi bồi ven biển đất còn ở dạng bùn lỏng, bùn
loãng (Phạm Trọng Thịnh và cộng sự, 2010).

Hình 2.2: Khu dự trữ sinh quyển Kiên Giang (Chu Văn Cường và Peter Dart, 2011)

6


Diện tích rừng ngập mặn thuộc tỉnh Kiên Giang đang suy giảm nhanh với tốc độ
phá hủy bình quân khoảng 3%/năm. Các nguyên nhân là do quá trình đô thị hóa, gió
bão tàn phá, xói lở bờ biển,... Ngoài ra, còn do con ngƣời phá rừng ngập mặn để nuôi
tôm công nghiệp, khai thác gỗ, củi quá mức. Tình trạng xói lở bờ biển là vấn đề
nghiêm trọng nhất làm ảnh hƣởng tới rừng ngập mặn tỉnh Kiên Giang (Nguyễn Xuân
Niệm và cộng sự, 2015).
2.3.

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên
Đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên là hàm của nhiều yếu tố. Các

đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, môi trƣờng khí quyển và bề mặt đối
tƣợng cũng nhƣ bản thân các đối tƣợng (Nguyễn Khắc Thời và cộng sự, 2011):
 Nhóm đối tƣợng thực vật: Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi
theo độ dài bƣớc sóng. Ở vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn năng lƣợng bị hấp
thụ bởi clorophin có trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại bị phản xạ.
Ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hƣởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của lá là
hàm lƣợng nƣớc, ở vùng này khi độ ẩm trong lá cao, năng lƣợng hấp thụ là cực
đại. Ảnh hƣởng của các cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng ngoại đối với khả năng
phản xạ phổ là không lớn bằng hàm lƣợng nƣớc trong lá.
 Nhóm đối tƣợng đất: khả băng phản xạ phổ tăng theo độ dài bƣớc sóng đặc

biệt là vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại trung bình.
 Nhóm đối tƣợng nƣớc: khả năng phản xạ phổ của nƣớc phụ thuộc vào tính
chất nƣớc, hàm lƣợng các vật chất lơ lửng, nƣớc bẩn chứa nhiều tạp chất phản
xạ mạnh hơn so với nƣớc sạch nhất là ở vùng sóng đỏ. Nƣớc chỉ phản xạ mạnh
ở vùng sóng ngắn xanh chàm, yếu dần khi sang vùng xanh lục và triệt tiêu ở
cuối dải sóng đỏ.

7


Hình 2.3: Đường cong phản xạ xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
(Muhammad Kamal và cộng sự, 2015)
2.4.

Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc

2.4.1. Những nghiên cứu tại Việt Nam
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về biến động rừng ngập đã đƣợc thực hiện và bƣớc
đầu mang lại những kết quả. Nhƣ trong nghiên cứu “Đánh giá hiện trạng quản lý rừng
ngập mặn vùng ven biển Kiên Giang và đề xuất các giải pháp phục hồi” (Phạm Trọng
Thịnh và cộng sự, 2010) tác giả sử dụng ảnh SPOT5 năm 2009 kết hợp điều tra thực
địa bằng các tuyến điển hình để khoanh định ranh giới các trạng thái rừng và đất đai.
Sử dụng máy định vị GPS xác định vị trí các điểm và tuyến mô tả, khoanh vẽ. Thiết
lập các ô tiêu chuẩn để thu thập các chỉ tiêu đƣờng kính, chiều cao, trữ lƣợng và tái
sinh dƣới tán rừng. Thu thập các số liệu, tài liệu liên quan về các mô hình trồng rừng
ven biển tại vùng dự án, kết hợp điều tra khảo sát thực địa để đánh giá hiệu quả của
các mô hình trồng rừng. Kết quả đã đánh giá đƣợc hiện trạng rừng, tỉnh trạng xói lở bồi tụ và hiệu quả của công tác bảo vệ rừng tại vùng biển Kiên Giang giai đoạn từ năm
2011 đến 2015.
Trong đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động
rừng ngập mặn tại khu vực mũi Cà Mau” (Nguyễn Văn Sáng, 2016), tác giả đã dựa

trên ảnh Landsat thu nhận trong các năm 2002 và 2016 giải đoán, phân loại, thành lập
bản đồ hiện trạng và biến động rừng ngập mặn giai đoạn 2002 – 2016. Sử dụng
phƣơng pháp phân loại gần đúng nhất và phân tích đa số để gộp các pixel lẻ tẻ nhằm
8


làm mƣợt kết quả phân loại. Kết quả năm 2002 có độ chính xác toàn cục là 95,74% và
Kappa ~ 0.94, kết quả năm 2016 có độ chính xác 89,37% và Kappa ~ 0,87. Tác giả đã
đƣa ra kết luận là trong giai đoạn 2002 – 2016 diện tích rừng ngập mặn có xu hƣớng
tăng, tổng diện tích rừng ngập mặn mất đi là 1.295,10 ha, tổng diện tích rừng ngập
mặn thêm mới toàn khu vực vƣờn Quốc gia Đất Mũi là 2.432,70 ha (gấp 1,8 lần tổng
diện tích rừng mất đi).
2.4.2. Những cứu trên thế giới
Trên phạm vi thế giới, các đề tài nghiên cứu về viễn thám rừng ngập mặn nhằm
đánh giá, phân tích, dự báo phát triển đã đƣợc ứng dụng khá rộng rãi và ngày càng tiến
bộ hơn. Nghiên cứu của Kasturi Devi Kanniah và cộng sự (2015) đã sử dụng các ảnh
vệ tinh Landsat để phân tích những biến đổi từ năm 1989 đến năm 2014 các khu vực
rừng ngập mặn ở Iskandar Malaysia. Tác giả đã sử dụng kỹ thuật phân loại gần đúng
nhất và thuật toán SVM để phân loại ảnh trong quá trình nghiên cứu. Kết quả giá trị
Kappa dao động từ 0,74 đến 0,84 đối với kỹ thuật SVM và từ 0,85 đến 0,93 đối với kỹ
thuật phân loại gần đúng nhất. Diện tích rừng ngập mặn ở Iskandar Malaysia đã giảm
xuống báo động (33%) từ năm 1989 đến năm 2014.
Nghiên cứu của Aurélie C.Shapiro và cộng sự (2015) đã đánh giá tốc độ thay đổi
của rừng ngặp mặn trong vùng đồng bằng sông Zambezi ở Mozambique và xác định
tác động của thay đổi rừng ngập mặn đối với trữ lƣợng các-bon bằng cách sử dụng dữ
liệu ảnh Landsat 5, 7 và 8 từ năm 1994 đến năm 2013. Tác giả đã sử dụng phƣơng
pháp phân tích thành phần chính và phƣơng pháp phân loại không giám sát trong quá
trình nghiên cứu. Kết quả đề tài đã đƣa ra sự thay đổi diện tích rừng ngập mặn tăng từ
3.723 ha lên 37.034 ha trong giai đoạn 1994 – 2013, với độ chính xác toàn cục là 85%.
Ngoài ra, tác giả còn thành lập bản đồ rừng mặn độ phân giải cao và đƣa ra những thay

đổi trong trữ lƣợng các bon của rừng ngặp mặn đồng bằng sông Zambezi.

9


CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1.

Phƣơng pháp
Đề tài gồm các bƣớc là thu thập, xử lý dữ liệu ảnh Landsat, xây dựng hệ thống

phân loại thực phủ, xây dựng khóa giải đoán, chọn mẫu huấn luyện, thực hiện phân
loại, đánh giá độ chính xác, chồng lớp dữ liệu, phân tích biến động diện tích rừng ngập
mặn.
Dữ liệu thu thập bao gồm dữ liệu viễn thám (ảnh Landsat), dữ liệu hành chính,
dữ liệu điều tra thực địa (thực hiện lấy mẫu bằng GPS). Tiến hành xử lý sọc ảnh đối
với ảnh Landsat 7 năm 2010 bằng công cụ Landsat Gapfill, sau đó ta thực hiện gộp
kênh ảnh và cắt ảnh theo khu vực ven biển của tỉnh Kiên Giang đối với hai ảnh
Landsat 7 và Landsat 8. Trên cơ sở hệ thống Phân loại thực phủ và Sử dụng đất Hoa
Kỳ, một hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất cho khu vực tỉnh Kiên Giang đƣợc thành
lập với 5 loại thực phủ bao gồm đất đô thị hoặc đất xây dựng, cây khác, rừng ngập
mặn, mặt nƣớc và đất trống. Sau đó, tiến hành xây dựng khóa giải đoán cho 5 loại lớp
thực phủ mặt đất tại khu vực tỉnh Kiên Giang dựa trên tổ hợp màu 5 – 4 – 3 (ảnh
Landsat 7) và tổ hợp màu 6 – 5 – 4 (ảnh Landsat 8). Sau khi xây dựng khóa giải đoán
và chọn mẫu huấn luyện, ta thực hiện phân loại ảnh bằng phân phƣơng pháp phân loại
gần đúng nhất và đánh giá độ chính xác toàn cục, chỉ số Kappa.
Tiến hành thành lập bản đồ thực phủ khu vực tỉnh Kiên Giang năm 2010 và
2016. Sau đó, ta chồng lớp dữ liệu và thành lập bản đồ biến động diện tích rừng ngập
mặn tỉnh Kiên Giang giai đoạn 2010 – 2016.

10


Hình 3.1: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu
11


3.2.

Dữ liệu

3.2.1. Dữ liệu thứ cấp
Đề tài sử dụng dữ liệu ảnh Landsat ETM+, độ phân giải 30 m đƣợc lấy từ trang
web chụp năm 2010 và năm 2016 khu vực tỉnh Kiên
Giang.
Bảng 3.1: Ảnh viễn thám khu vực Kiên Giang
Năm

2010

Mã ảnh

Độ che

LE07_L1TP_126053_20100125_2016

Độ phân giải Ngày chụp

phủ mây

không gian

(%)

(m)

<10

30 25/1/2010

<10

30 19/2/2016

1217_01_T1.tar
2016

LC81260532016050LGN00.tar

3.2.2. Dữ liệu sơ cấp
Việc khảo sát thực địa đƣợc thực hiện vào ngày 20 và 21 tháng 6 năm 2017, với
tổng cộng 114 điểm mẫu, đƣợc chia thành 8 loại thực phủ khác nhau là khu dân cƣ,
rừng ngập mặn, mặt nƣớc, đất trống, cây khác, đƣờng giao thông, lúa – hoa màu và bãi
bồi.

Hình 3.2: Các điểm mẫu khảo sát thực địa
12


Bảng 3.2: Thống kê các loại thực phủ

Số điểm mẫu

STT Loại thực phủ
1

Khu dân cƣ

11

2

Rừng ngập mặn

15

3

Mặt nƣớc

20

4

Đất trống

7

5

Cây khác (cây lâu năm, cây hàng năm, rừng khác)

10

6

Đƣờng giao thông

35

7

Lúa – hoa màu

10

8

Bãi bồi

6
Tổng cộng

3.3.

114

Xử lý sọc ảnh, cắt gộp kênh ảnh

3.3.1. Xử lý sọc ảnh
Do ảnh Landsat 7 năm 2010 bị sọc ảnh tại khu vực nghiên cứu nên ta tiến hành

xử lý sọc bằng công cụ Landsat Gapfill trong Envi. Sau khi xử lý, lỗi sọc gần nhƣ
đƣợc khắc phục hoàn toàn, hiện tƣợng các sọc đen xuất hiện trên ảnh gốc đã đƣợc che
lấp sau khi xử lý. Kết quả sau xử lý đƣợc thể hiện qua Hình 3.3.

Hình 3.1: Ảnh Landsat 7 trước và sau khi xử lý sọc ảnh
13


3.3.2. Gom kênh ảnh
Dữ liệu bao gồm các kênh phổ riêng lẻ, không thể sử dụng để tổ hợp màu phục
vụ cho gải đoán. Do đó tiến hành gom kênh ảnh. Ảnh Landsat sau khi gộp kênh ảnh
đƣợc thể hiện qua Hình 3.4 và Hình 3.5.

Hình 3.2: Ảnh Landsat 7

Hình 3.3: Ảnh Landsat 8

3.3.3. Cắt ảnh
Do ảnh bao gồm nhiều khu vực nên ta tiến hành cắt khu vực ven biển tỉnh Kiên
Giang để tiến hành nghiên cứu. Ảnh Landsat sau khi cắt đƣợc thể hiện qua Hình 3.6 và
Hình 3.7.

Hình 3.4: Ảnh Landsat 7 sau khi cắt
14


Hình 3.5: Ảnh Landsat 8 sau khi cắt
3.4.

Xây dựng hệ thống phân loại

Hệ thống phân loại thực phủ là một danh sách các lớp phủ mặt đất có mặt bên

trong khu vực mà có thể nhận diện hoàn toàn và đầy đủ từ ảnh vệ tinh. Việc phân loại
lớp phủ mặt đất có thành công hay không phần lớp phụ thuộc vào hệ thống phân loại.
Muốn vậy, hệ thống phân loại cần dễ hiểu và bao gồm tất cả các lớp phủ mặt đất có
mặt trong khu vực nghiên cứu. Tất cả các lớp trong hệ thống phân loại cần phải đƣợc
định nghĩa rõ tránh nhầm lẫn. Có nhiều hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất đƣợc sử
dụng. Một trong số các hệ thống phổ biến nhất là Hệ thống Phân loại Thực phủ và Sử
dụng đất Hoa Kỳ (U.S. Geological Survey Land Use/ Cover System) đƣợc phát minh
bởi Anderson (1976), với 4 cấp bậc (I, II, III, IV). Hệ thống này đƣợc thiết kế cho việc
sử dụng dữ liệu viễn thám và có thể ứng dụng cho toàn cầu. Đối với dữ liệu có độ phân
giải không gian trung bình nhƣ Landsat, sử dụng hệ thống này có thể thành lập bản đồ
thực phủ ở mức độ chi tiết cấp II.
Dựa vào đặc điểm khu vực nghiên cứu và mục tiêu đề tài trên cơ sở hệ thống
Phân loại thực phủ và Sử dụng đất Hoa Kỳ, một hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất
cho khu vực tỉnh Kiên Giang đƣợc thành lập.

15