Ứng dụng công nghệ địa không gian xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác kiểm kê rừng tại ban quản lý rừng phòng hộ tân phú, tỉnh đồng nai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

VŨ ANH TÚ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN XÂY DỰNG
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG RỪNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC
KIỂM KÊ RỪNG TẠI BAN QUẢN LÝ RỪNG
PHÒNG HỘ TÂN PHÚ, TỈNH ĐỒNG NAI

LUẬN VĂN THẠC SỸ LÂM NGHIỆP

Đồng Nai, 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

VŨ ANH TÚ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN XÂY DỰNG
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG RỪNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC
KIỂM KÊ RỪNG TẠI BAN QUẢN LÝ RỪNG
PHÒNG HỘ TÂN PHÚ, TỈNH ĐỒNG NAI

CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
MÃ SỐ: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRẦN QUANG BẢO

Đồng Nai, 2017


i

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất
kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Đồng Nai, tháng 7 năm 2017
Tác giả luận văn

Vũ Anh Tú

i


ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn đƣợc hoàn thành tại trƣờng Đại học Lâm nghiệp theo chƣơng
trình đào tạo cao học Lâm nghiệp, khoá học 2015 - 2017.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản luận văn này, tôi đã nhận
đƣợc sự quan tâm giúp đỡ của Ban Giám hiệu nhà trƣờng, Lãnh đạo, Phòng
Khoa học, Công nghệ và Hợp tác Quốc tế Phân hiệu Trƣờng Đại học Lâm
nghiệp; các Thầy Cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ sự cảm
ơn chân thành về sự giúp đỡ này, đặc biệt là PGS.TS. Trần Quang Bảo, ngƣời
trực tiếp hƣớng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức
quý báu trong suốt thời gian hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo, cán bộ Ban BQLRPH Tân Phú, tỉnh Đồng
Nai đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong thời gian tôi về thực tập, lấy số liệu để thực
hiện đề tài.
Mặc dù đã hết sức nỗ lực, song do hạn chế về thời gian và trình độ
chuyên môn, nên Luận văn chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và bè bạn đồng
nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Đồng Nai, tháng 7 năm 2017
Học viên

Vũ Anh Tú
ii


iii

MỤC LỤC
TRANG
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii
MỤC LỤC .......................................................................................................iii
DANH TỪ VIẾT TẮT .................................................................................... vi
DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................... vii
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................viii
DANH SÁCH SƠ ĐỒ..................................................................................... ix
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .............................................................................. 3
1.1. Khái quát về viễn thám, GIS và ảnh vệ tinh SPOST ................................ 3
1.1.1. Viễn thám ............................................................................................... 3
1.1.2. Hệ thống thông tin địa lý ....................................................................... 3
1.1.3. Ảnh vệ tinh SPOT .................................................................................. 6
1.2. Những nghiên cứu GIS và viễn thám trên thế giới ................................. 10
1.3. Những nghiên cứu GIS và viễn thám tại Việt Nam ................................ 12
1.4. Thảo luận tổng quan ................................................................................ 17
Chƣơng 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ............................................................................................................... 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 19
2.1.1. Mục tiêu chung..................................................................................... 19
2.1.2. Mục tiêu cụ thể..................................................................................... 19
2.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................. 19
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 19

iii


iv

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................ 20
2.4.1. Thu thập tài liệu thứ cấp ...................................................................... 20

2.4.2. Ngoại nghiệp ........................................................................................ 20
2.4.3. Nội nghiệp ............................................................................................ 21
2.4.3.1. Xây dựng bộ mẫu khóa ảnh cho giải đoán ảnh vệ tinh tại khu vực
nghiên cứu ...................................................................................................... 21
2.4.3.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng tại BQLRPH Tân Phú, tỉnh
Đồng Nai ........................................................................................................ 22
2.4.3.3. Xây dựng bản đồ trữ lƣợng rừng tại BQLRPH Tân Phú, tỉnh Đồng
Nai .................................................................................................................. 26
Chƣơng 3. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................ 30
3.1. Giới thiệu khái quát về điều kiện tự nhiên .............................................. 30
3.1.1. Vị trí, ranh giới, diện tích ..................................................................... 30
3.1.2. Đặc điểm địa hình, thổ nhƣỡng ............................................................ 31
3.1.3. Khí hậu, thời tiết, thủy văn .................................................................. 32
3.1.4. Hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp ...................................................... 33
3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội .......................... Error! Bookmark not defined.

3.2.1. Đặc điểm dân cƣ và tình hình sử dụng đất trong lâm phậnError! Bookmark n
3.2.2. Điều kiện cơ sở hạ tầng ........................ Error! Bookmark not defined.

3.2.3. Tổ chức, trang thiết bị của lực lƣợng quản lý bảo vệ rừngError! Bookmark no
Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 36
4.1. Kết quả .................................................... Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Bộ mẫu khóa ảnh cho giải đoán ảnh vệ tinh tại khu vực nghiên cứu .. 36
4.1.2. Bản đồ hiện trạng rừng tại Ban Quản lý rừng phòng hộ Tân Phú ....... 45
4.1.3. Bản đồ trữ lƣợng rừng tại Ban Quản lý rừng phòng hộ Tân Phú ........ 55
4.2. Thảo luận................................................. Error! Bookmark not defined.
iv


v

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 62
1. Kết luận ...................................................................................................... 62
2. Đề nghị ....................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 65

v


vi

DANH TỪ VIẾT TẮT
GIS (Geography Infomation System): Hệ thống thông tin địa lý.
RS (Remote Sensing): Viễn thám
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations): Tổ chức
Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc.
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index): Chỉ số khác biệt thực vật.
GPS (Global Positioning System) : Hệ thống định vị toàn cầu.
NIR: Kênh cận hồng ngoại của ảnh vệ tinh.
RED: Kênh đỏ của ảnh.
RVI (ratio vegetion index): Tỷ số chỉ số thực vật.
DVI (difference vegetion index): Chỉ số thực vật sai khác.
TRRI (total ratio reflectance index): Tỷ số tổng giá trị cấp độ xám.
GVI (green vegetation index): Chỉ số màu xanh thực vật.
EVI (Enhancement vegetation index): Chỉ số tăng cƣờng lớp thực vật.
ÔTC: Ô Tiêu chuẩn.
UBND: Ủy ban nhân dân.
MKA: Mẫu khóa ảnh.

vi

vii

DANH SÁCH HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1. Dữ liệu vector và raster .......................................................................6
Hình 2.1. Bản đồ hiện trạng BQLRPH Tân Phú, tỉnh Đồng Nai ......................31
Hình 4.1. Mẫu khóa ảnh ô điều tra 583 ngoài thực địa .....................................43
Hình 4.2. Mẫu khóa ảnh ô điều tra 343 ngoài thực địa .....................................44
Hình 4.3. Mẫu khóa ảnh ô điều tra 585 ngoài thực địa .....................................44
Hình 4.4. Kết quả khoanh lô trạng thái rừng từ ảnh SPOT ...............................47
Hình 4.5. Gán trạng thái cho các lô rừng ..........................................................48
Hình 4.6. Cây thƣ mục phân loại trạng thái rừng ..............................................49
Hình 4.7. Kết quả phân loại trạng thái rừng từ ảnh SPOT ................................50
Hình 4.8. Biểu đồ thống kê diện tích cho từng kiểu trạng thái rừng .................52
Hình 4.9. Bản đồ trữ lƣợng rừng tại BQLRPH Phú Tân ...................................57
Hình 4.10. Diện tích rừng trên từng cấp trữ lƣợng............................................58

vii


viii

DANH SÁCH BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 1.1. Các đặc trƣng chính của ảnh vệ tinh SPOT ........................................8
Bảng 1.2. Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5 ..........9
Bảng 3.1. Thống kê diện tích các loại rừng trên địa bàn ...................................33
Bảng 3.2. Các đơn vị quản lý rừng của đơn vị ..Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3. Cơ cấu tổ chức đơn vị .......................Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.1. Thống kê ô điều tra trên từng trạng thái rừng ...................................45
Bảng 4.2. Thống kê diện tích cho từng kiểu trạng thái rừng .............................51
Bảng 4.3. Một số điểm mẫu kiểm chứng ngoài thực địa sau khi phân loại ......52
Bảng 4.4. Ma trận đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại từ ảnh SPOT .54
Bảng 4.5.Thống kê trữ lƣợng trong từng trạng thái rừng ..................................56
Bảng 4.6. Diện tích rừng trên từng cấp trữ lƣợng .............................................57

viii


ix

DANH SÁCH SƠ ĐỒ
SƠ ĐỒ

TRANG

Sơ đồ 2.1. Phƣơng pháp xây dựng bộ mẫu khóa ảnh cho giải đoán ảnh vệ tinhError! Boo
Sơ đồ 2.2. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ...............................26
Sơ đồ 2.3. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ trữ lƣợng rừng ................................29
Sơ đồ 2.1. Vị trí BQLRPH Tân Phú, tỉnh Đồng Nai .........................................30

ix

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm qua, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng đã
đƣợc Đảng và Nhà nƣớc đặc biệt quan tâm, thể hiện ở nhiều chƣơng trình, dự
án đã đƣợc đầu tƣ và các cơ chế chính sách đã đƣợc ban hành, tạo động lực để
nâng cao hiệu quả của công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng. Chính vì
vậy, 10 năm qua, diện tích rừng của cả nƣớc đã liên tục tăng lên, từ 33,2%
năm 1999, tăng lên 38,7% vào năm 2008, đặc biệt là độ che phủ của rừng
phòng hộ, rừng đặc dụng đã không ngừng tăng lên, tác dụng phòng hộ cũng
nhƣ bảo tồn của rừng đã đƣợc năng cao.
Cùng với những thành tựu đạt đƣợc về tăng độ che phủ rừng, đến nay
nhiều diện tích rừng đã có chủ quản lý thực sự, rừng đƣợc giao đã đƣợc quản
lý bảo vệ tốt hơn, hiệu quả sử dụng rừng, đất rừng đã đƣợc nâng cao. Việc
giao đất, giao rừng đã tạo ra nhiều việc làm, tăng thêm nguồn thu nhập cho
nhiều hộ dân ở vùng nông thôn miền núi, góp phần tích cực vào Chƣơng trình
xóa đói giảm nghèo của Nhà nƣớc.
Tuy nhiên, kể từ đợt Tổng kiểm kê rừng toàn quốc theo Chỉ thị
286/CT-TTg ngày 02/5/1997 của Thủ tƣớng Chính phủ đến nay, Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn (Bộ NN & PTNT) chƣa thực hiện kiểm kê
rừng. Việc công bố số liệu về hiện trạng rừng hàng năm cơ bản đƣợc thực
hiện thông qua công tác thống kê dựa trên nền số liệu kiểm kê rừng từ những
năm 1998 - 2000. Việc điều tra bổ sung từ thực địa theo những phƣơng pháp
tin cậy còn hạn chế. Vì vậy, những số liệu về rừng đƣợc công bố hàng năm
chƣa phản ánh kịp thời thực trạng và diễn biến về tài nguyên rừng. Số liệu
công bố còn thiếu sự thống nhất giữa ngành Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn với Tài nguyên và Môi trƣờng, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu phục vụ
hoạch định chính sách để đầu tƣ phát triển.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa
học công nghệ, việc ứng dụng công nghệ không gian địa lý vào lâm nghiệp là

1


rất cần thiết. Với khả năng quan sát các đối tƣợng ở các độ phân giải phổ và
không gian khác nhau, cho phép ta quan sát và xác định nhanh chóng hiện
trạng lớp phủ rừng, từ đó có thể giúp chúng ta thực hiện công tác điều tra
kiểm kê rừng với kết quả cụ thể, chính xác, có ý nghĩa trong ứng dụng thực tế.
Kỹ thuật viễn thám đƣợc ứng dụng vào nhiều lĩnh vực nghiên cứu của Việt
Nam đã mang lại nhiều ứng dụng to lớn trong quản lý tài nguyên. Trong lĩnh
vực lâm nghiệp, kỹ thuật viễn thám đã đƣợc sử dụng để thành lập các loại bản
đồ hiện trạng rừng, phân loại trạng thái rừng, phân vùng trọng điểm cháy
rừng, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng…
Ban Quản lý rừng phòng hộ Tân Phú có tổng diện tích tự nhiên
13.862,2 ha, trong đó đất có rừng là 13.588,1 ha chiếm 98,02%. Rừng của
Ban Quản lý rừng phòng hộ Tân phú thuộc vành đai hệ sinh thái dƣới 1.000m,
bao gồm đồng bằng, gò và đồi thấp, diện tích rừng tự nhiên thuộc trạng thái
rừng ẩm thƣờng xanh nhiệt đới là vành đai lớn nhất có tính chất nhiệt đới điển
hình với hệ thực vật rừng rất phức tạp, phân bố ƣu thế các loài cây thuộc họ
Dipterocarpaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Myrtaceae, Annonaceae,
Tiliaceae,… Ban Quản lý rừng phòng hộ Tân Phú có nhiệm vụ quản lý bảo
vệ, khoanh nuôi, phục hồi, trồng rừng và phục vụ học tập, nghiên cứu khoa
học, dịch vụ sinh thái. Việc nghiên cứu ứng dụng GIS trong thành lập bản đồ
hiện trạng rừng tại khu vực có ý nghĩa rất quan trọng, giúp đơn vị biết đƣợc vị
trí từng lô rừng, kiểu rừng và diện tích rừng hiện có, từ đó có những định
hƣớng phát triển và quản lý bảo vệ, nuôi dƣỡng, phục hồi rừng, đa dạng sinh
học, dịch vụ sinh thái,…
Chính vì vậy, tôi thực hiện đề tài “Ứng dụng c ng nghệ địa kh ng
gian xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ c ng tác kiểm kê rừng tại
Ban quản lý rừng phòng hộ Tân Phú, tỉnh Đồng Nai” với mong muốn

đóng góp một phần nhỏ bé vào công tác điều tra rừng làm cơ sở cho công tác
kiểm kê rừng tỉnh Đồng Nai năm 2016.

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái quát về viễn thám, GIS và ảnh vệ tinh SPOT
1.1.1. Viễn thám
Theo Nguyễn Khắc Thời (2011), viễn thám đƣợc hiểu là một ngành
khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tƣợng, một khu vực
hoặc một hiện tƣợng thông qua việc phân tích tài liệu thu nhận đƣợc bằng các
phƣơng tiện. Những phƣơng tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối
tƣợng, khu vực hoặc với hiện tƣợng đƣợc nghiên cứu.
Mặc dù hiện nay có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám nhƣng
chúng ta cần hiểu rằng “Viễn thám là khoa học thu thập thông tin từ Trái đất
mà không chạm vào vật đó”. Theo quan điểm của một số tác giả khác:
- Phƣơng pháp viễn thám là phƣơng pháp sử dụng năng lƣợng từ ánh
sáng, nhiệt, sóng cực ngắn nhƣ một phƣơng tiện để điều tra và đo đạc những
đặc tính của đối tƣợng (Floy Sabin 1987). (Nguồn: Dẫn theo Nguyễn Khắc
Thời, 2011).
- Viễn thám là quan sát về một đối tƣợng nào đó bằng một phƣơng tiện
nằm cách xa vật một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976). (Nguồn:
Dẫn theo Nguyễn Khắc Thời, 2011).
- Viễn thám đƣợc định nghĩa nhƣ là phép đo lƣờng các thuộc tính của
đối tƣợng trên bề mặt Trái đất sử dụng dữ liệu thu đƣợc từ máy bay và vệ tinh
(Schowengerdt, Robert A.). (Nguồn: Dẫn theo Nguyễn Xuân Trung Hiếu,
2009).
1.1.2. Hệ thống th ng tin địa lý

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đƣợc hình thành vào những năm 1960
3


và phát triển mạnh trong những năm gần đây. Ngày nay, GIS là công cụ trợ
giúp trong nhiều lĩnh vực từ hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều
nƣớc trên Thế giới. GIS trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý,
doanh nghiệp, cá nhân, …đánh giá đƣợc hiện trạng, thông qua các chức năng
thu nhận, quản lý cơ sở dữ liệu, truy vấn, phân tích.
Một hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống máy tính dùng
chụp hình, lƣu trữ, kiểm tra và hiển thị dữ liệu liên quan đến các vị trí trên bề
mặt của Trái đất. GIS có thể hiện thị nhiều loại dữ liệu trên một bản đồ nhƣ
đƣờng xá, nhà cửa, sông suối và thảm thực vật. Điều này cho phép ngƣời
dùng dễ dàng sử dụng, phân tích, tính toán, thực hiện đƣợc các bài toán về các
mối quan hệ giữa các dữ liệu.
Cho đến nay, có rất nhiều định nghĩa khác nhau về GIS nhƣ:
Theo NASA “GIS là một hệ thống tích hợp phần cứng máy tính, phần
mềm và các nhân viên đƣợc đào tạo liên kết địa hình, nhân khẩu học, tiện ích,
cơ sở, hình ảnh và dữ liệu tài nguyên”. (Nguồn: Dẫn theo N. O. Uluocha,
2014).
Theo Kenneth Dueker (1979) thì cho rằng “Một hệ thống thông tin địa
lý là một trƣờng hợp đặc biệt của hệ thống thông tin mà cơ sở dữ liệu bao
gồm các quan sát trên không gian phân bố các tính năng, hoạt động hoặc các
sự kiện, đó là định nghĩa trong không gian nhƣ điểm, đƣờng thẳng, hoặc các
khu vực. Một hệ thống thông tin địa lý thao tác dữ liệu về các điểm, đƣờng và
các khu vực để lấy dữ liệu cho các truy vấn đặc biệt và phân tích”.
Burrough (1986) định nghĩa GIS là một hộp công cụ mạnh đƣợc dùng
để lƣu trữ và truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới
thực cho những mục tiêu đặc biệt.
Goodchild và ctv (1992) hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống sử

4


dụng cơ sở dữ liệu để trả lời các câu hỏi về bản chất địa lý của các thực thể
địa lý.
Còn theo Aronoff (1989) định nghĩa GIS nhƣ là “một hệ thống dựa trên
máy tính cung cấp bốn bộ sau đây về khả năng xử lý dữ liệu tham chiếu hình
học: Đầu vào; Quản lý dữ liệu (lƣu trữ dữ liệu và phục hồi); Thao tác và phân
tích; Đầu ra.
GIS đầu tiên đƣợc tạo ra bởi tiến sĩ Roger Tomlinson và sau đó giới
thiệu vào đầu những năm 1960 tại Canada. Trong khi thành lập, hệ thống này
chủ yếu dành cho việc thu thập, lƣu trữ và sau đó phân tích các khả năng và
tiềm năng đất đai ở khu vực nông thôn. Mãi đến những năm 80, việc ứng
dụng GIS mới đƣợc phổ biến rộng rãi.
GIS bao gồm các thành phần chính sau: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu
và con ngƣời.
- Phần cứng: Là các thiết bị đƣợc sử dụng, hổ trợ nhiều hoạt động cần
thiết để phân tích không gian địa lý khác nhau ví dụ nhƣ máy tính, máy in,…
- Phần mềm: Cung cấp những chức năng và những công cụ cần thiết để
nhập, lƣu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý.
- Dữ liệu: Là thành phần cốt lõi của bất bì một hệ thống thông tin địa lý
nào, có 02 loại dữ liệu chính đƣợc sử dụng đó là vector và raster.
Dữ liệu vector là những dữ liệu không gian nhƣ điểm, đƣờng và đa
giác.
Dữ liệu raster là dữ liệu di động dựa trên các hình ảnh hay mô hình độ
cao.

5

Nguồn: />
Nguồn: />
(a) Dữ liệu raster

(b) Dữ liệu vector

Hình 1.1. Dữ liệu vector và raster
- Con ngƣời: Ngƣời quản lý hệ thống và phát triển các dự án nhằm ứng
dụng GIS để nghiên cứu các vấn đề cấp thiết và liên quan.
Hiện nay GIS đƣợc ứng dụng một cách rộng rãi ở nhiều ngành nghề
khác nhau từ quản lý tài nguyên, đánh giá tác động của môi trƣờng, quản lý
đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng, theo dõi thông tin những cây gỗ phát
triển,…
1.1.3. Ảnh vệ tinh SPOT
Ảnh SPOT đƣợc thu từ bộ cảm HRG đặt trên vệ tinh SPOT (Systeme
Pour L’observation de La Terre) do trung tâm nghiên cứu không gian của
Pháp (CNES - French Center National d’etudies Spatiales) thực hiện có sự
tham gia của Bỉ và Thụy Điển. Ảnh SPOT tƣơng đối đa dạng về dải phổ và độ
phân giải không gian từ thấp, trung bình đến cao (5m-1km), trƣờng phủ mặt
đất của ảnh SPOT cũng tƣơng đối đa dạng từ 10km x 10km đến 200km x

6


200km. Ảnh SPOT có thể thu ảnh của từng ngày, thƣờng vào 11h sáng.
Ảnh SPOT thuộc thế hệ vệ tinh SPOT-1,-2,-3 ảnh có hai dạng là: ảnh
toàn sắc (panchromatic) có độ phân giải không gian là 10m x 10m và ảnh đa
phổ với độ phân giải không gian là 20m x 20m. Ảnh SPOT thuộc thế hệ vệ
tinh SPOT-4, đƣợc thu từ thiết bị bộ cảm HRVIR là ảnh thu liên tục trong dải

phổ nhìn thấy và hồng ngoại và có độ phân giải 20m x20m.
Đối với các ảnh SPOT thuộc thế hệ SPOT-5 đƣợc thu từ bộ cảm có độ
phân giải hình học cao HRG (High Resolution Geometric) là 5m thay cho
10m ở kênh toàn sắc và 5m cho các kênh xanh, đỏ, cận hồng ngoại và 20m
đối với kênh hồng ngoại trung. Thế hệ vệ tinh SPOT-5 còn trang bị thiết bị
riêng để đo thực vật trong dải phổ nhìn thấy và cận hồng ngoại với độ phân
giải không gian 1000mx1000m và ảnh đƣợc cập nhật hàng ngày. Hiện nay
ảnh SPOT đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ: nghiên cứu hiện trạng sử
dụng đất, khai khoáng trong địa chất, thành lập bản đồ tỷ lệ 1:30.000 đến
1:100.000, nghiên cứu về thực vật ở cấp độ khu vực,… ảnh SPOT có thể ghi
phản xạ phổ của toàn mặt đất với sự khác biệt về dữ liệu, độ phân giải cao và
có khả năng nhìn nổi, nhạy cảm về phổ hồng ngoại cho thực vật.
Kỹ thuật thu ảnh HRG cho phép định vị ảnh với độ chính xác nhỏ hơn
50m nhờ hệ thống định vị vệ tinh DOGIS và Star Tracker lắp đặt trên vệ tinh.
Trên vệ tinh SPOT-5 còn lắp thêm hai máy chụp ảnh nữa. Máy thứ nhất HSR
(High Resolution Stereoscopic) - Máy chụp ảnh lập thể lực phân giải cao.
Máy này chụp ảnh lập thể dọc theo đƣờng bay với độ phủ 120 x 600km. Nhờ
ảnh lập thể độ phủ rộng này tạo lập mô hình số độ cao (DEM) với độ chính
xác 10m mà không cần tới điểm khống chế mặt đất. Máy chụp ảnh thứ hai
mang tên VEGETATION, giống nhƣ VEGETATION lắp trên vệ tinh SPOT4 hàng ngày chụp ảnh mặt đất trên một dải rộng 22.5km với kích thƣớc pixel
1 x 1km trong 4 kênh phổ. Ảnh VEGETATION đƣợc sử dụng rất hữu hiệu

7


cho mục đích theo dõi biến động địa cầu và đo vẽ bản đồ hiện trạng sử dụng
đất.
Hai vệ tinh SPOT-4 và SPOT-5 có thêm kênh phổ chụp SWIR nằm
phía trên ba kênh phổ của các vệ tinh SPOT trƣớc đó, nhờ vậy rất thuận lợi
cho nghiên cứu về độ ẩm và lớp phủ thực vật. Sự cải tiến này đã tạo ra rất

nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, nghiên cứu hiện trạng đất và quản lý tài
nguyên thiên nhiên. Bảng 1.1 và bảng 1.2 giới thiệu tổng hợp về các thông số
của thế hệ ảnh SPOT.
Bảng 1.1. Các đặc trƣng chính của ảnh vệ tinh SPOT
Vệ tinh
SPOT
SPOT 1, 2, 3
SPOT 1, 2, 3
SPOT 1, 2, 3
SPOT 4
SPOT 4
SPOT 4

SPOT 5

SPOT 5

SPOT 5

SPOT 5

SPOT 5

SPOT 5

Tên bộ cảm
HRV (High
Resolution Visible)
HRV (High
Resolution Visible)

HRV (High
Resolution Visible)
HRVIR (High
Resolution Visible)
HRVIR (High
Resolution Visible)
HRVIR (High
Resolution Visible
and InfraRed)
HRG (High
Resolution
Geometric)
HRG (High
Resolution
Geometric)
HRG (High
Resolution
Geometric)
HRG (High
Resolution
Geometric)
HRG (High
Resolution
Geometric)
HRG (High
Resolution
Geometric)

Số kênh

Độ phân
giải (m)

Các kênh đa phổ

3

20 x 20

Lục, đỏ, cận hồng ngoại

1

10 x 10

Toàn sắc

3

10 x 10

Lục, đỏ, cận hồng ngoại

4

20 x 20

Lục, đỏ, cận hồng ngoại, Hồng
ngoại trung bình

1

10 x 10

Đỏ

4

10 x 10*

Lục, đỏ, cận hồng ngoại, Hồng
ngoại trung bình

4

10 x 10

Lục, đỏ, cận hồng ngoại, Hồng
ngoại trung bình

3

10 x 10

Lục, đỏ, cận hồng ngoại

1

5x5

Toàn sắc

3

5x5

Lục, đỏ, cận hồng ngoại

1

2,5 x 2,5**

Toàn sắc

3

2,5 x 2,5**

Lục, đỏ, cận hồng ngoại

8


SPOT 5

SPOT 5

HRG (High
Resolution
Geometric)

HRG (High
Resolution
Stereoscopic)

3

2,5 x 2,5**

Chàm, lục, đỏ

2
(FW/BW)

5 x 10

Toàn sắc

Chỉ riêng kênh B2 (=M) có độ phân giải 10m. Các kênh còn lại đƣợc
lấy mẫu lại từ 20 đến 10m.
Điểm mặt đất - kích thƣớc của THR đƣợc lấy mẫu lại. Độ phân giải nhỏ
hơn 3m.
Ảnh SPOT đƣợc sử dụng chủ yếu trong các lĩnh vực đo vẽ mới và hiện
chỉnh bản đồ địa hình; thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; và theo dõi
biến động môi trƣờng nhƣ mất rừng, xói mòn, phát triển đô thị ... Ảnh SPOT
- 5 có độ phân giải cao, đặc biệt ảnh độ phân giải 2,5m mở ra triển vọng của
nhiều ứng dụng mà trƣớc đây chỉ có thể thực hiện với ảnh hàng không nhƣ
thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, quy hoạch đô thị, quản lý hiểm hoạ và thiên tai,…
Bảng 1.2. Độ phân giải phổ của ảnh nguồn các vệ tinh SPOT từ 1 đến 5
Vệ tinh SPOT

Kênh phổ

Bƣớc sóng

Phổ điện từ

Độ phân giải

SPOT 1, 2, 3

Kênh 1

0,50 - 0,59mm

Lục

20m

SPOT 1, 2, 3

Kênh 2

0,61 - 0,68mm

Đỏ

20m

SPOT 1, 2, 3

Kênh 3

0,79-0,89mm

Cận hồng ngoại

20m

SPOT 4, 5

Kênh 4

1,58 - 1,75mm

Toàn sắc

10m

SPOT 5

Kênh 1

0,50 - 0,59mm

Lục

10m

SPOT 5

Kênh 2

0,61 - 0,68mm

Đỏ

10m

SPOT 5

Kênh 3

0,79-0,89mm

Cận hồng ngoại

10m

SPOT 1, 2, 3

Kênh toàn sắc

0,51 - 0,73mm

Toàn sắc

10m

9

SPOT 4

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

10m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

5m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

2,5m

SPOT 5

Kênh toàn sắc

0,49 -0,73mm

Toàn sắc

5 x 10m

1.2. Những nghiên cứu GIS và viễn thám trên thế giới
Ảnh viễn thám đƣợc ứng dụng vào việc thành lập bản đồ thực phủ và
trong tƣơng lai sẽ trở thành dữ liệu đầu vào quan trọng trong việc thành lập
bản đồ thực phủ.
Hiện nay trên Thế giới cũng có rất nhiều nghiên cứu về bản đồ thực
phủ cũng nhƣ nghiên cứu, đánh giá biến động các loại hình sử dụng đất nhằm
phục vụ cho công tác đánh giá, dự báo và hƣớng biến động trong tƣơng lai.
Trong nghiên cứu “New Technologies and Sustainability Methods ”
(John N. Hatzopoulos, 2010) sử dụng ảnh vệ tinh Lansat - TM (năm 2000) để
tạo cơ sở dữ liệu về môi trƣờng và cơ sở hạ tầng bao gồm phân loại, lập bản
đồ chi tiết tại vùng đảo Cyclades Hy Lạp. Không dừng lại ở việc xây dựng
bản đồ, đề tài còn ứng dụng GIS để xây dựng các mô hình để mô phỏng một
quá trình nào đó theo thời gian phục vụ cho việc sử dụng và quản lý tài
nguyên.
Trong nghiên cứu “Land Use/ Land Cover Changes Detection And
Urban Sprawl Analysis” (K. Sundarakumar, M. Harika, SK. Aspiya Begum,
S. Yamini, K. Balakrishna, 2012) đã sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám qua các
năm 1973, 1990, 2001 và 2009 để đánh giá sử dụng đất và thay đổi độ che
phủ đất tại thành phố Vijayawada Ấn Độ.

“Assessing Applycation Of Markov Chain Analysis Inpredicting Land
Cover Change: A Case Study Of Nakuru Municipality” (K. W. Mubea và ctv,
10


2010,) trong nghiên cứu này có sự kết hợp của ảnh viễn thám, hệ thống thông
tin địa lý (GIS), và chuỗi Markov trong phân tích và dự đoán thay đổi sử
dụng đất. Kết quả cho thấy tình hình phát triển đô thị không đồng đều, diện
tích đất rừng bị mất mát đáng kể và quá trình thay đổi sử dụng đất đã không
ổn định. Kết quả dự đoán về sử dụng đất cho năm 2015 là sự gia tăng đáng kể
của đất đô thị và nông nghiệp.
Siebielec và ctv (2010), đã ứng dụng công nghệ GIS trong việc nghiên
cứu báo cáo tóm tắt kết quả phân tích về mối quan hệ giữa chính sách bảo vệ
sử dụng đất hiện tại của chính phủ và thay đổi sử dụng đất tại các khu vực thử
nghiệm đƣợc lựa chọn của trung ƣơng Châu Âu từ 1990-1992 và 2006-2007
dựa vào ảnh vệ tinh và các bản đồ sử dụng đất của bảy thành phố Đức, Cộng
hòa Séc, Ba Lan, Slovakia, Áo và Italy tác giả đã tiến hành giải đoán ảnh vệ
tinh giữa các năm sau đó chồng lắp các bản đồ lại với nhau. Kết quả phân tích
cho thấy đất đƣợc mở rộng bề mặt nhân tạo, chủ yếu là diễn ra ở các vùng đất
canh tác. Hệ thống quản lí đất trong các thành phố không có hiệu quả bảo vệ
đất tốt nhất cho đến năm 2006. Không có xung đột mạnh giữa các mục tiêu và
nhu cầu bảo vệ đất liên quan đến phát triển kinh tế của thành phố.
Qiong và ctv (2006), đã sử dụng GIS để giám sát và dự báo thay đổi sử
dụng đất tại Bắc Kinh bằng cách sử dụng viễn thám tính các chỉ số NDIV,
phân loại ảnh ở các thời điểm khác nhau. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả
đã chỉ ra rằng có một sự tăng trƣởng đáng chú ý và không đồng đều ở đô thị
và việc mất đi một lƣợng lớn diện tích đất trồng trọt từ năm 1986 đến 2001.
Hầu hết sự phát triển đô thị và mất đất nông nghiệp xảy ra ở vùng ngoại ô.
Thay đổi sử dụng đất đã đƣợc dự kiến trong 20 năm tới bằng cách sử dụng
chuỗi Markov và phân tích hồi quy. Việc tìm hiểu sâu hơn nữa, viễn thám và

công nghệ GIS với mô hình Markov và mô hình hồi quy cho thấy điều này rất
hữu ích cho việc mô tả, phân tích và dự báo quá trình thay đổi sử dụng đất.

11


Mohsen Ahadnejad Reveshty (2011), đã kết hợp giữa GIS và chuỗi
Mackov để phân tích, đánh giá biến động sử dụng đất bằng cách chồng xếp
các bản đồ lại với nhau sau đó lấy diện tích thay đổi trên các kiểu sử dụng đất
này mô phỏng thay đổi cho tƣơng lai bằng chuỗi Markov. Nghiên cứu này đã
mang lại kết quả phân loại độ che phủ đất cho 3 thời điểm khác nhau về biến
động sử dụng đất, kết hợp chuỗi Mackov để đƣa ra dự báo tác động của con
ngƣời đến biến đổi sử dụng đất đến năm 2020 trong khu vực Zanjan và chỉ ra
rằng khoảng 44% tổng diện tích bị thay đổi sử dụng đất, mô hình cây trồng
cũng thay đổi, chẳng hạn nhƣ đất vƣờn sang đất nông nghiệp và ngƣợc lại.
Dueker cùng với ctv (1971), đã sử dụng các hình ảnh hàng không đƣợc
chụp liên tiếp nhau để kiểm soát sự thay đổi đô thị, tại Beclin, Đức.
Mubea và ctv (2010), đã kết hợp giữa ảnh vệ tinh viễn thám, GIS và
chuỗi Markov trong phân tích và dự đoán thay đổi sử dụng đất. Kết quả cho
thấy tình hình phát triển đô thị không đồng đều, diện tích đất rừng bị suy giảm
đáng kể và quá trình thay đổi sử dụng đất ngày một không ổn định, dự đoán
về sử dụng đất cho năm 2015 là sự gia tăng đáng kể của đất đô thị và nông
nghiệp.
1.3. Những nghiên cứu GIS và viễn thám tại Việt Nam
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã có quá trình phát triển cách đây hơn
50 năm. Tuy nhiên, tại Việt Nam GIS chỉ mới thật sự phát triển mạnh mẽ
trong khoảng 10 năm trở lại đây dù rằng GIS đã đƣợc đƣa vào Việt Nam từ
thập niên 80 của thế kỷ XX. GIS đƣợc ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực nhƣ
quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý đất đai, giám sát môi trƣờng, … nên
tùy vào mục đích từng công việc ta áp dụng các công cụ GIS khác nhau phục

vụ tốt nhất yêu cầu công việc.
Ở Việt Nam một số đề tài nghiên cứu về lớp phủ bề mặt đất, đánh giá

12


biến động đất hay thành lập bản đồ hiện trạng đang đƣợc ứng dụng rộng rãi.
Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ thực phủ địa bàn thành
phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế (Nguyễn Xuân Trung Hiếu, 2009) tác giả
dùng phƣơng pháp phân loại có kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat 7 năm
2001 và 2010 để thành lập bản đồ thực phủ năm 2001 và 2010, từ đó xây
dựng bản đồ đánh giá biến động các loại thực phủ tại thành phố Huế - Tỉnh
Thừa Thiên Huế, đề tài đã phân ra 05 lớp thực phủ khác nhau và có độ chính
xác Kappa ~ 0.82.
Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn
thám tại Tủa Chùa, Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã dùng
phƣơng pháp phân loại có kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat TM5 chụp
năm 2006 thành lập sơ đồ thảm phủ thực vật tỉ lệ 1:50.000 đã phân ra 7 lớp
thực phủ khác nhau là rừng ổn định, rừng non, rừng hỗn hợp, lúa và hoa màu,
cây bụi, đất trống đồi trọc và nƣớc với chỉ số Kappa ~ 0.7.
Ứng dụng GIS và viễn thám thành lập bản đồ đất ngập nƣớc tại tỉnh
Kon Tum của tác giả Nguyễn Thùy Linh (2010) thông qua ảnh vệ tinh, dữ
liệu DEM, bản đồ thủy văn, bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 tác giả
đã xây dựng đƣợc bản đồ chỉ số thực vật (NDVI), bản đồ chỉ số ẩm địa hình
(TWI), bản đồ các vùng ngập thƣờng xuyên, bản đồ các vùng trồng lúa và
thủy sản. Từ đó thành lập bản đồ các vùng có khả năng đất ngập nƣớc, sau đó
dựa vào phƣơng pháp phân loại Hydrogeomorphic Method để xuất bản đồ
phân loại đất ngập nƣớc tỉnh Kon Tum.
Ứng dụng viễn thám và GIS để phân tích, đánh giá hiện trạng sử dụng
đất đô thị quận 2, thành phố Hồ Chí Minh” (Trần Thị Hải Hà, 2006) tác giả sử

dụng ảnh Spot lấy năm 2006 tại quận 2 để thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất phục vụ kiểm kê đất đai hàng năm và định kì, kết hợp giữa dữ liệu

13


không gian và dữ liệu thuộc tính đƣợc cập nhập thƣờng xuyên là công cụ hiệu
quả giúp cho việc quy hoạch sử dụng đất sau này.
Ứng dụng GIS trong xây dựng bản đồ điều chế rừng trồng keo lai
(Acacia auriculiformis A. Mangium) tại rừng liên kết giữa công ty trồng rừng
Châu Á - Ban quản lý rừng phòng hộ Xuân Lộc, Đồng Nai (Trần Thị Quyết,
2012), ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu cho bản đồ hiện trạng và xây
dựng bản đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý, điều chế tại khu vực nghiên
cứu. Kết quả thu đƣợc là xây dựng cơ sở dữ liệu có thể cập nhật tự động theo
thời gian cho bản đồ hiện trạng rừng, đồng thời xây dựng đƣợc bản đồ trồng
rừng theo tuổi tại khu vực nghiên cứu làm cơ sở để xây dựng các bản đồ
chuyên đề. Dự báo trữ lƣợng gỗ sản phẩm các năm tiếp theo giai đoạn 2012 –
2020 thông qua các mô hình sinh trƣởng cây Keo lai tại Lâm trƣờng Xuân
Lộc, làm cơ sở để quản lý sản lƣợng khai thác hằng năm.
Ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý
bảo vệ rừng tại tiểu khu 702, 716 xã Mô Rai, huyện Xa Thầy, tỉnh Kon Tum
(Nguyễn Thị Thanh Tâm. 2009), ứng dụng GIS trên cơ sở sử dụng phần mềm
chuyên dụng Mapinfo, xây dựng đƣợc hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công
tác quản lý, bảo vệ, truy xuất và cập nhật dữ liệu. Kết hợp với Excel để
nghiên cứu đặc điểm cấu trúc trạng thái. Kết quả đã thu đƣợc bản đồ hiện
trạng rừng tiểu khu TK 702, 716 xã Mô Rai tỷ lệ 1/10000, bản đồ giao khoán
bảo vệ rừng xã Mô Rai tỷ lệ 1/10000, hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin.
Ứng dụng GIS đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Kon Tum giai đoạn
2005 - 2010 (Ƣng Kim Nguyên, 2014), ứng dụng GIS trên cơ sở sử dụng
phần mềm chuyên dụng Mapinfo, đề tài áp dụng chuỗi Markov thành lập bản

đồ biến động sử dụng đất của 02 thời điểm 2005, 2010 và dự báo xu hƣớng
biến động sử dụng đất. Dựa vào kết quả đánh giá biến động và xu hƣớng biến
động sử dụng đất đề xuất ra các giải pháp sử dụng đất bền vững.

14