So sánh phương pháp xử lý ảnh viễn thám bằng phần mềm ecognition và Envi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

PHẠM TRUNG KIÊN

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ
SINH QUYỂN RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN
PIXEL(PIXEL-BASED APPROACH)
VÀ DỰA TRÊNĐỐI TƯỢNG
(OBJECT-BASED APPROACH)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC
NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Năm 2014

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

PHẠM TRUNG KIÊN

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ
SINH QUYỂN RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN
PIXEL (PIXEL-BASED APPROACH)
VÀ DỰA TRÊN ĐỐI TƯỢNG
(OBJECT-BASED APPROACH)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CAO HỌC

NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ts. VÕ QUỐC TUẤN
Năm 2014

i


CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn này, với tựa đề “ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ
SINH QUYỂN RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - SO SÁNH HAI
PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN PIXEL (PIXEL-BASED APPROACH)
VÀ DỰA TRÊN ĐỐI TƯỢNG (OBJECT-BASED APPROACH)”, do
học viên Phạm Trung Kiên thực hiện theo sự hướng dẫn của Ts. Võ
Quốc Tuấn. Luận văn đã báo cáo và được Hội đồng chấm luận văn thông
qua ngày .......................................
Ủy viên

Thư ký

Phản biện 1

Phản biện 2

Chủ tịch Hội đồng

Người hướng dẫn khoa học

ii

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: Phạm Trung Kiên
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 10 tháng 11 năm 1979 Nơi sinh: Cần Thơ
Quê quán: Ô Môn – Cần Thơ
Dân tộc: Kinh
Hộ khẩu thường trú: Khu vực 10, phường Châu Văn Liêm, quận Ô
Môn, thành phố Cần Thơ.
ĐTDĐ: 0919755955.
Email:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Đại học
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo: 1997 – 2001
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Cần Thơ, Cần Thơ.
Ngành học: Quản lý đất đai.
Tên đồ án tốt nghiệp: XÂY DỰNG TIÊU BẢN PHẨU DIỆN ĐẤT
ĐBSCL
Ngày và nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Năm 2001 tại Khoa Nông Nghiệp,
Trường Đại Học Cần Thơ.
Người hướng dẫn: Ths Võ Quang Minh.
3. Thạc sĩ
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo: 8/2012 đến 8/2014
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Cần Thơ, Cần Thơ.
Ngành học: Quản lý đất đai.
Tên luận văn: “ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ SINH

QUYỂN RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - SO SÁNH HAI
PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN PIXEL (PIXEL-BASED
APPROACH) VÀ DỰA TRÊN ĐỐI TƯỢNG (OBJECT-BASED
APPROACH)”
Ngày và nơi bảo vệ luận văn:
Người hướng dẫn: Ts Võ Quốc Tuấn.
5. Trình độ ngoại ngữ: Anh văn B1
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT
NGHIỆP ĐẠI HỌC
- Từ năm 2001 đến năm 2012: CB P. Tài nguyên và Môi trường Q Ô Môn.
Cần Thơ, ngày
tháng
năm 2014
Người khai

Phạm Trung Kiên

iii


LỜI CẢM TẠ

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người đã giúp đỡ tác giả tận tình
trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin gởi lời tri ân sâu sắc đến với thầy Võ Quốc Tuấn đã cung cấp những
kinh nghiệm cũng như những kiến thức chuyên môn và tận tình hướng dẫn,
luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực
hiện đề tài tốt nghiệp.
Gởi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả cán bộ trường Đại học Cần Thơ đã truyền
đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình đào tạo cao học để tôi hoàn

thành tốt công việc học tập.
Cảm ơn thầy Võ Quang Minh, anh Cao Quốc Đạt và các quí thầy cô, anh, chị
Bộ môn Tài nguyên Đất đai- Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên,
trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài.
Tập thể lớp cao học Quản lý đất đai K19 đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian
học tập và làm đề tài.
Sau cùng tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã giúp đỡ và động
viên tinh thần cho tác giả hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.

Chân thành cảm ơn!
Phạm Trung Kiên

iv


Phạm Trung Kiên, 2014. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ SINH
QUYỂN RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP
DỰA TRÊN PIXEL (PIXEL-BASED APPROACH) VÀ DỰA TRÊN ĐỐI
TƯỢNG (OBJECT-BASED APPROACH). Luận văn thạc sỹ Quản Lý Đất
Đai, Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ.
Cán bộ hướng dẫn: Ts. Võ Quốc Tuấn.
TÓM LƯỢC
Mục tiêu của nghiên cứu là so sánh phương pháp phân loại ảnh dựa trên pixel
(pixel-based approach) và phân loại ảnh dựa trên đối tượng (object-based
approach) để thành lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tại khu dự trữ sinh
quyễn rừng ngập mặn Cần Giờ.
Nghiên cứu này sử dụng ảnh viễn thám đa phổ SPOT5 với độ phân giải 10m
bao gồm các band phổ Green, Red, Near infrared và SWIR được chụp vào
ngày 24 tháng 02 năm 2011 tại huyện Cần Giờ, thành phố HCM để giải đoán
hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ bằng hai phương pháp dựa vào pixel và

dựa vào đối tượng. Kết quả cho thấy, với độ chính xác tổng thể là 88,5% và hệ
số Kapa là 0,91, phương pháp giải đoán dựa trên đối tượng có độ chính xác
cao hơn phương pháp giải đoán dựa vào pixel có độ chính xác tổng thể là
83,1% và hệ số Kapa là 0,89.
Phương pháp phân loại dựa trên đối tượng đã khắc phục được một số hạn chế
của phương pháp phân loại dựa trên pixel như không bị phân chia thành các
mảnh vụn khi phân loại ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, dễ dàng vector hóa
kết quả phân loại, phương pháp này yêu cầu phải có kỹ thuật xử lý ảnh cao,
lượng thông tin đầu vào phong phú, cần có những phần cứng và phần mềm
thích hợp, đặc biệt là kiến thức chuyên môn về vùng nghiên cứu của người làm
công tác giải đoán.
Nghiên cứu cho thấy, phương pháp phân loại dựa trên đối tượng là phương
pháp hiệu quả, có độ chính xác cao trong việc giải đoán ảnh viễn thám có độ
phân giải cao để thành lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ.
Từ khóa: SPOT 5, dựa vào đối tượng, dựa vào pixel, Cần Giờ, rừng ngập
mặn.

v


Pham Trung Kien, 2014. The assessment of mangrove status in Can Gio
Biosphere Reserve-Comparison between Object-based and Pixel-based
Approaches. Master thesis of Land Management, college of Environment and
Natural Resources, Can Tho University, Supervisor: Dr.Vo Quoc Tuan.
ABSTRACT
The objective of this study is to compare two classification methods pixelbased approach and object-based approach in mapping mangrove status in
Can Gio biosphere reserve.
This study using SPOT-5 multispectral image with 10m spatial resolution,
including Green, Red, Near infrared and SWIR bands which was accquired on
February 24, 2011 in Can Gio District, Ho Chi Minh city for classifying and

mapping the status of mangrove forest in Can Gio biosphere reserves by two
methods pixel-based and object-based approach approach..The results
showed that, with overall accuracy of 88.5% and kapa index is 0,91, objectbased approach has more accurate in comparison to pixel-based approach,
which hasoverall accuracy is 83.1% and kapa index is 0,89.
Object-based approach has overcame several fundamental limitations of
pixel-based approach as it is not divided objects into small fragments,
especially when classify high resolution images, easy to perform vectorization
of classification result. Howeverthis method requires a high level of image
processing, such as the hardwares and softwares have to be powerful, more
input information needed especially the knowledge of about the study area.
Research shows that, object-based approach is an effectively method to
classify multispectral images with high accuracy to mapthe current status of
Can Gio mangroves forests.
Keywork: SPOT 5, Object-based approach, pixel-based approach, Can Gio
biosphere, mangrove forest.

vi


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết
quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình luận văn nào trước đây.

Tác giả luận văn

Phạm Trung Kiên

vii

MỤC LỤC
Trang bìa phụ ................................................................................... i
Chấp thuận của hội đồng ................................................................. ii
Lý lịch khoa học .............................................................................. iii
Lời cảm tạ ........................................................................................ iv
Tóm tắt tiếng việt ............................................................................. v
Tóm tắt tiếng anh ............................................................................. vi
Lời cam đoan ................................................................................... vii
Mục lục ............................................................................................ viii
Danh sách hình .................................................................................. xi
Danh sách bảng ................................................................................. xiii
Danh mục các từ viết tắt ................................................................... xiv
Chương 1. GIỚI THIỆU....................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................... 2
1.2.1 Mục tiêu tổng quát .................................................................... 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể....................................................................... 2
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................. 3
1.3.1 Đối tượng ............................................................................... 3
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu ............................................................... 3
Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU.................................................. 4
2.1 Rừng ngập mặn và hệ sinh thái rừng ngập mặn ......................... 4
2.1.1 Rừng ngập mặn .................................................................... 4
2.1.2 Hệ sinh thái rừng ngập mặn ................................................ 5
2.1.3 Vai trò của hệ sinh thái rừng ngập mặn .............................. 5
2.2 Rừng ngập mặn ở Việt Nam ....................................................... 7
2.2.1 Phân bố ................................................................................ 7
2.2.2 Môi trường sống .................................................................. 10

2.3 Tổng quan về vùng nghiên cứu .................................................. 11
2.3.1 Vị trí địa lý ........................................................................... 11
viii


2.3.2 Diện tích tự nhiên ................................................................ 12
2.3.3 Khí hậu ................................................................................. 12
2.3.4 Tài nguyên rừng ................................................................... 13
2.4 Tổng quan về viễn thám ............................................................. 14
2.5 Các đặc trưng của viễn thám ...................................................... 16
2.5.1 Khả năng phản xạ ................................................................ 16
2.5.2 Độ phân giải ảnh ................................................................. 16
2.5.3 Cơ chế tương tác .................................................................. 17
2.5.4 Các đặc trưng của quang phổ thực vật ............................... 17
2.6 Các phương pháp giải đoán ảnh viễn thám ................................ 18
2.6.1 Giải đoán bằng mắt thường ................................................. 18
2.6.2 Giải đoán ảnh số dựa vào pixel ........................................... 19
2.6.3 Giải đoán ảnh số dựa vào đối tượng ................................... 20
2.7 Các đặc trưng của ảnh SPOT 5................................................... 24
2.8 Tình hình ứng dụng viễn thám trong nước và thế giới ............... 25
2.9.1 Một vài ứng dụng công nghệ viễn thám trên thế giới.......... 25
2.9.2 Một vài ứng dụng công nghệ viễn thám trong nước............ 26
Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
3.1 Phượng tiện ................................................................................. 28
3.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................ 28
3.2.1 Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng thông qua việc giải đoán
ảnh vệ tinh dựa trên pixel (Pixel-based approach) ................................ 28
3.2.2 Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng thông qua việc giải đoán
ảnh vệ tinh dựa trên đối tượng (Object-based approach) ...................... 32
3.2.3 Đánh giá độ chính xác ....................................................... 35

3.2.4 Phương pháp so sánh......................................................... 37
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................... 38
4.1 Dữ liệu nghiên cứu ..................................................................... 38
4.2 Giải đoán ảnh bằng phương pháp dựa vào pixel ........................ 39
4.2.1 Tiền xử lý ảnh..................................................................... 39
ix


4.2.2 Phân loại có kiểm soát ....................................................... 40
4.2.3 Đánh giá độ chính xác ....................................................... 44
4.3 Giải đoán ảnh bằng phương pháp dựa trên đối tượng ................ 46
4.3.1 Phân đoạn ảnh ................................................................... 46
4.3.2 Phân loại ảnh dựa trên đối tượng ..................................... 47
4.3.3 Kết quả phân loại ............................................................... 53
4.3.4 Đánh giá độ chính xác ....................................................... 54
4.4 So sánh hai phương pháp ............................................................ 56
4.4.1 Ưu điểm và hạn chế của hai phương pháp ........................ 56
4.4.2 So sánh kết quả phân loại .................................................. 58
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................... 59
5.1 Kết luận ....................................................................................... 59
5.2 Kiến nghị ..................................................................................... 60
Tài liệu tham khảo ................................................................................... 61

x


DANH SÁCH HÌNH
STT
Hình 1.1
Hình 2.1

Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 3.1
Hình 3.3
Hình 3.2
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5
Hình 4.6
Hình 4.7
Hình 4.8
Hình 4.9
Hình 4.10
Hình 4.11
Hình 4.12
Hình 4.13
Hình 4.14

Tên hình
Rừng Cần Giờ bị tàn phá trong chiến tranh
Diện tích rừng ngập mặn tự nhiên và rừng trồng
Phân ranh tự nhiên của rừng ngập mặn
Vị trí địa lý huyện Cần Giờ
Rừng ngập mặn Cần Giờ
Sơ đồ phân cấp đối tượng trong phương pháp

phân đoạn đa độ phân giải
Vệ tinh spot 5
Sơ đồ các bước thực hiện (Pixel-based)
Vị trí các điểm khảo sát
Sơ đồ các bước thực hiện (Object-based)
Ảnh Spot 5 năm 2011 tại vùng nghiên cứu
Ảnh nghiên cứu được cắt theo phạm vi huyện Cần
Giờ
Kết quả phân loại có kiểm soát
Biểu đồ diện tích các đối tượng theo kết quả phân
loại có kiểm soát
Ma trận sai số trong phương pháp phân loại pixelbased
Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ giải
đoán bằng phương pháp dựa vào pixel
Phân đoạn ảnh lần thứ nhất
Quá trình phân đoạn ảnh lần thứ hai
Thể hiện trên ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính
của đối tượng được giải đoán là mặt nước tự nhiên
Chỉ số các thuộc tính được giải đoán là rừng
Ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính được giải
đoán là bãi bồi
Thể hiện trên ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính
của đối tượng mặt nước nuôi trồng thủy sản
Ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính được giải
đoán là khu dân cư
Ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính được giải
xi

Trang
1

9
11
12
14
20
24
29
36
32
38
39
41
43
44
45
46
47
48
48
49
50
50
51


Hình 4.15
Hình 4.16
Hình 4.17
Hình 4.18
Hình 4.19

Hình 4.20
Hình 4.21
Hình 4.22

đoán là đất làm muối
Chỉ số các thuộc tính được giải đoán là đất giao
thông
Ảnh màu giả và chỉ số các thuộc tính được giải
đoán là đồng cỏ
Cây phân cấp đối tượng
Biểu đồ diện tích các đối tượng theo kết quả phân
loại dựa vào đối tượng
Ma trận sai số trong phương pháp phân loại objectbased
Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ giải
đoán bằng phương pháp dựa vào đối tượng
Biểu đồ so sánhdiện tích các đối tượng của hai
phương pháp giải đoán
Biểu đồ so sánh độ chính xác và hệ số kapa của hai
phương pháp giải đoán

xii

51
52
52
53
54
55
58
58

DANH SÁCH BẢNG
STT
Bảng 2.1
Bảng 2.2

Tên bảng
Diện tích rừng ngập mặn tự nhiên và rừng trồng

Trang
8
Phân bố diện tích đất ngập mặn và RNM theo tỉnh
8

và thành phố ven biển Việt Nam

Bảng 2.3
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 2.1

Các thông số của ảnh Spot 5
Bảng tổng hợp các giá trị thông kê kết quả phân
loại có kiểm soát
Diện tích các đối tượng giải đoán bằng phương
pháp object-based
Diện tích rừng ngập mặn tự nhiên và rừng trồng

xiii

25
41
53
8


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Tiếng anh

HRVIR

Độ phân giải cao hồng
ngoại gần và hồng ngoại
trung
High Resolution Visible
Độ phân giải cao nhìn
thấy được
Region Of Interest
Vùng tương tác
Systeme Pour I observation de la Hệ thống vệ tinh Pour I
Terre
de la Terre
Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý
The normalizer difference
Chỉ số khác biệt thực vật
vegetation index

Digital number
Giá trị số
Global positioning system
Hệ thống định vị toàn cầu
Food and Agriculture
Rừng ngập mặn
Organization of the United
Nations
Tiểu khu
Mangrove forest
Rừng ngập mặn

HVR
ROI
SPOT
GIS
NDVI
DN
GPS
FAO

TK
RNM

Tiếng Việt

High Resolution Visible and
Middle Infrared

xiv

Chương 1
GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Theo Muhamamd Kamal và Stuart Phinn (2011), Rừng ngập mặn là một
nguồn tài nguyên ven biển quan trọng, là một trong những hệ sinh thái quan
trọng và có năng suất cao nhất trên thế giới, nơi nuôi dưỡng, cư ngụ và cung
cấp thức ăn cho nhiều loài động vật đưới nước và trên cạn có giá trị vùng ven
biển. Rừng ngập mặn ổn định bờ biển, bảo vệ đê điều và là tấm lá chắn chống
lại gió bão cũng như các thiên tai. Tài nguyên hệ sinh thái rừng ngập mặn đã
được khai thác từ lâu đời làm vật liệu xây dựng, hầm than, củi đun, thức ăn,
mật ong, thảo dược .v.v. (Lê Xuân Tuấn và ctv, 2008).
Áp lực dân số và kinh tế, đặc biệt là từ chiến tranh Đông Dương đã gây ra suy
giảm nghiêm trọng hệ sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam. Việc Mỹ sử dụng
khối lượng lớn chất diệt cỏ và chất làm rụng lá trong chiến tranh Việt Nam đã
phá hủy một diện tích lớn rừng ngập mặn ở Việt Nam. Bên cạnh đó, rừng ngập
mặn còn chịu áp lực của việc khai thác quá mức, chuyển đổi vùng rừng ngập
mặn sang đất nông nghiệp, đồng muối, khu dân cư và đặc biệt là nuôi trông
thủy sản dọc bờ biển (Lê Xuân Tấn và ctv, 2008).

Hình 1.1 Rừng ngập mặn Cần Giờ bị tàn phá trong chiến tranh
Nguồn: 2013
Mặc dù có nhiều lợi ích từ rừng ngập mặn nhưng chúng đang chịu sức ép lớn
từ sự khai thác và sử dụng tài nguyên một cách ồ ạt vì những lợi ích cá nhân,
đặc biệt là chặt phá rừng ngập mặn làm than,củi, nuôi trồng thủy sản. Người
dân chưa hiểu hết giá trị nhiều mặt của hệ sinh thái rừng ngập mặn, hoặc do

1

những lợi ích kinh tế trước mắt, đặc biệt là nguồn lợi từ tôm nuôi xuất khẩu
(Lê Xuân Tuấn và ctv, 2008).
Thành lập bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn là rất cần thiết nhằm đánh giá sự
thay đổi theo thời gian về hiện trạng, từ đó kịp thời có biện pháp bảo tồn, phát
triển hệ sinh thái này và viễn thám là một phương pháp nhanh chóng, hiệu quả
trong việc thành lập bản đồ hệ sinh thái và giám sát một cách liên tục đối với
những vùng không thể tiếp cận được. Môi trường rừng ngập mặn thường phát
triển ở vùng sâu vùng xa khó tiếp cận, việc khảo sát và thu thập dữ liệu là khó
khăn và tốn thời gian. Ảnh viễn thám đa phổ có độ phân giải không gian cao là
công nghệ rất phù hợp để lập bản đồ chi tiết hệ sinh thái ven biển như rừng
ngập mặn đồng thời tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp khác (Lê
Quang Trí và ctv, 1999).
Có nhiều phương pháp đã được sử dụng để chiết xuất thông tin từ ảnh viễn
thám phục vụ cho các mục đích khác nhau, trong đó các phương pháp truyền
thống thường được sử dụng là giải đoán bằng mắt thường và phân loại ảnh dựa
vào pixel. Phương pháp giải đoán ảnh tiên tiến hiện nay là ứng dụng công
nghệ phân loại dựa trên đối tượng để phân loại ảnh viễn thám, đây là một
phương pháp mới nhưng đã chứng tỏ được tính ưu việt của nó.
Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng cũng như phạm vi áp
dụng khác nhau tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, việc lựa chọn phương pháp
thích hợp là rất quan trọng vì nó đảm bảo độ chính xác của kết quả.
Từ đó, đề tài “ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN
RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ - SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP DỰA
TRÊN PIXEL (PIXEL-BASED APPROACH) VÀ DỰA TRÊN ĐỐI
TƯỢNG (OBJECT-BASED APPROACH)” được thực hiện nhằm so sánh
tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp dựa trên pixel và phương pháp
dựa trên đối tượng trong việc giải đoán ảnh vệ tinh SPOT 5 để đánh giá hiện
trạng rừng ngập mặn Cần Giờ.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu.
1.2.1 Mục tiêu tổng quát.
Đánh giá tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp dựa trên pixel và
phương pháp dựa trên đối tượng trong việc giải đoán ảnh vệ tinh (SPOT 5) để
đánh giá hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể.
Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ bằng 2 phương pháp dựa
vào pixel và dựa vào đối tượng.

2


Trên cơ sở bản đó, so sánh, đánh giá tính chính xác và độ tin cậy trong việc
giải đoán ảnh vệ tinh SPOT5 xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn giữa
2 phương pháp trên.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
1.3. 1. Đối tượng nghiên cứu.
Nghiên cứu hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ thông qua việc giải đoán ảnh
vệ tinh SPOT 5 bằng phương pháp dựa vào pixel và phương pháp dựa vào đối
tượng tại thời điểm năm 2011.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại Khu dự trữ sinh quyễn rừng ngập mặn Cần
Giờ, thuộc huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh tại thời điểm năm 2011.

3


Chương 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Rừng ngập mặn và hệ sinh thái rừng ngập mặn
2.1.1 Rừng ngập mặn
Theo tiêu chí của Tổ chức Nông Nghiệp và Lương thực của Liên hợp quốc
(FAO,1994) thì một quần hợp thực vật được gọi là rừng khi có tối thiểu 10%
cây cối che phủ không phải là cây trồng nông nghiệp, đảm bảo cho sự tồn tại
của các loài động, thực vật và duy trì điều kiện đất đai phù hợp. Tuy nhiên,
trên thực tế, việc xác định và phân chia các loại rừng còn tùy thuộc vào các
tiêu chí khác. Như vậy, rừng ngập mặn được hình thành bởi các cây ngập mặn
nếu diện tích che phủ đạt trên 10%. Loại rừng này bao gồm các loài cây ngập
mặn chính thống (true mangrove species), đó là những loài cây chỉ có ở rừng
ngập mặn và các loài cây gia nhập rừng ngập mặn (associate mangrove
species), những loài cây có thể gặp ở cả trong rừng ngập mặn và những vùng
khác nữa (Phan Nguyên Hồng, 1991).
Theo FAO (1994), “ Rừng ngập mặn là những quần xã thực vật hình thành ở
vùng ven biển và cửa sông những nơi bị tác động của thủy triều ở vùng nhiệt
đới và á nhiệt đới. Rừng ngập mặn gồm những loại cây gỗ, hoặc cây bụi mọc
dưới điều kiện ngập bởi thủy triều dâng cao. Do đó, hệ rễ của chúng thường bị
ngập bởi nước mặn, mặc dầu nước mặn có thể bị pha loãng bởi các dòng nước
mặt hoặc ngập lũ một hoặc hai lần trong năm.
Rừng ngập mặn phụ thuộc vào quá trình thủy sinh hóa của thủy triều, nước
ngọt, quá trình bồi tụ phù sa do xói mòn bề mặt đất từ phía thượng nguồn đưa
lại. Thủy triều nuôi dưỡng rừng ngập mặn và trầm tích từ các dòng sông đem
theo khoáng chất làm giàu thêm cho các đầm rừng. Do đó, rừng ngập mặn
được hình thành và phát triển dưới ảnh hưởng của các quá trình sinh thái từ
đại dương và cả phía đất liền.
Bên cạnh đó, rừng ngập mặn còn là những cây mọc trên vùng chuyển tiếp giữa
đất liền và biển ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, nơi đó cây tồn tại trong các
điều kiện có độ mặn cao, ngập triều, gió mạnh, nhiệt độ cao, đất bùn và yếm
khí. Rừng ngập mặn bao gồm những cây thân gỗ, thân bụi và cây thân thảo
thuộc nhiều họ cây khác nhau nhưng có đặc điểm chung là cây thường xanh,

đặc điểm sinh lý giống nhau và thích nghi trong điều kiện sống ảnh hưởng bởi
chế độ thủy triều và yếm khí (Viên Ngọc Nam, 2000).

4


2.1.2. Hệ sinh thái rừng ngập mặn
Hệ sinh thái là một hệ thống bao gồm hai thành phần cơ bản là các nhân tố vô
sinh và nhân tố hữu sinh tác động qua lại với nhau, không ngừng vận động qua
lại với nhau, không ngừng vận động trong không gian và thời gian, có khả
năng tự điều chỉnh, thích ứng với những điều kiện môi trường cụ thể (Phan
Nguyên Hồng, 1991).
Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng ngập mặn lại được định nghĩa là hệ sinh thái bao
gồm tất cả các thành phần hữu sinh (cây ngập mặn, nấm, tảo, vi sinh vật trên
cây, dưới nước, trong đất rừng ngập mặn và kể cả trong không khí) và các
thành phần vô sinh (không khí, đất và nước). Hai thành phần này luôn tác
động qua lại, quy định lẫn nhau, vận động trong không gian và thời gian
(Nguyễn Hoàng Trí, 1999). Trong đó:
+ Thành phần vô sinh trong hệ sinh thái rừng ngập mặn ngoài ánh sáng mặt
trời còn bao gồm không khí mang đặc trưng của khí hậu vùng ven biển, đất
phù sa, bãi bồi ngập theo nước triều lên xuống trong ngày (nhật triều hoặc bán
nhật triều), nước mặn từ biển vào, nước ngọt từ trong sông ra và nước lợ (hòa
lẫn giữa nước ngọt và nước mặn). Các yếu tố về độ mặn, pH và các thành
phần lý hóa của nước luôn thay đổi theo không gian và thời gian.
+ Thành phần hữu sinh trong hệ sinh thái rừng ngập mặn là các sinh vật biển,
sinh vật nội địa và sinh vật đặc trưng trong vùng rừng ngập mặn, đặc biệt là
các sinh vật di cư (chim di cư, rùa biển, bò biển v.v.). Ngoài ra còn có các vi
sinh vật, nấm, phù du thực vật v.v. kích cỡ cây, tầng tán, các yếu tố địa lý sinh
vật v.v.
2.1.3 Vai trò của hệ sinh thái rừng ngập mặn

Theo Phan Nguyên Hồng (1999), rừng ngập mặn là một trong những hệ sinh
thái tự nhiên có năng suất cao nhất. Vai trò quan trọng của rừng ngập mặn
trong việc đóng góp vào năng suất vùng cửa sông ven biển đã được biết đến từ
những năm 1960. Rừng ngập mặn cung cấp một lượng lớn sinh khối cơ bản
duy trì sự tồn tại của hệ sinh thái cả về ý nghĩa môi trường và kinh tế.
Ngoài ra, rừng ngập mặn có vai trò bảo vệ bờ biển, chống lại xóa mòn, chống
lại gió bão. Rừng ngập mặn còn là nơi cung cấp thức ăn và là nơi cư trú của
nhiều loại thủy sản quan trọng có giá trị thương mại cao cấp. Từ lâu, rừng
ngập mặn đã đem lại nhiều lợi ích về kinh tế xã hội cho cư dân vùng ven biển
Việt Nam (Nguyễn Hoàng Trí, 1999).

5


a/ Vai trò cung cấp chất dinh dưỡng của rừng ngập mặn:
Hệ sinh thái rừng ngập mặn là sản phẩm đặc trưng vùng ven biển nhiệt đới,
với nhiều loài cây rừng đa dạng, sống ở vùng triều ưa độ muối thấp. Đây là
môi trường thích hợp cho nhiều loài động, thực vật vùng triều, đặc biệt là các
loài thủy sản, chúng tạo nên hệ sinh thái độc đáo và giàu có về mặt năng suất
sinh học so với hệ sinh thái tự nhiên khác. Rừng ngập mặn cung cấp mùn bã
hữu cơ khoảng 10,6 tấn/ha/năm, chất lượng chất hữu cơ này đã tạo nên thức ăn
chủ yếu cho các nhóm tiêu thụ như cua, tôm, các loài nhuyển thể 2 vỏ, giun
nhiều tơ và các loài cá ăn mùn bã hữu cơ (Nguyễn Hoàng Trí, 1999).
Nghiên cứu của Vazquez et al. (2000), chỉ ra rằng hệ sinh thái rừng ngập mặn
giàu chất hữu cơ nhưng thiếu chất dinh dưỡng nhất là đạm, lân. Mặc dù vậy,
rừng ngập mặn vẫn có năng suất cao do sự tuần hoàn của chất dinh dưỡng ở
đây rất hiệu quả, do đó những chất dinh dưỡng khan hiếm vẫn được duy trì và
tái tạo từ quá trình phân hủy cả lá cây ngập mặn. Xác cây ngập mặn khi bị
phân hủy trở nên giàu chất dinh dưỡng chúng được nước triều mang ra các
vùng cửa sông ven biển và làm phong phú thêm nguồn thức ăn cho các sinh

vật ở hệ sinh thái kế cận (Lê Bá Huy, 2000). Sự phân hủy vật rụng của cây
ngập mặn đã cung cấp lượng carbon và nitơ đáng kể cho đất rừng. Lượng
carbon và nitơ trong đất càng nhiều nơi có mật độ rừng càng cao, nơi đất trống
không có rừng lượng carbon và nitơ càng thấp, hầu như không đáng kể. Đối
với các mẫu lá phân hủy, tỷ lệ phần trăm carbon hữu cơ trong mẫu lá giảm dần
qua các tháng phân hủy, ngược lại tỷ lệ phần trăm nitơ lại tăng lên. Tỷ lệ nitơ
trong mẫu phân hủy được tích lũy ngày càng cao chính là nguồn thức ăn giàu
chất đạm cho các loài động vật đáy cư trú trong rừng ngập mặn (Nguyễn Thị
Hồng Hạnh và Mai Sỹ Tuấn, 2005)
b/ Vai trò của rừng ngập mặn đối với nuôi trồng thủy sản:
Rừng ngập mặn không tồn tại độc lập mà liên hệ mật thiết với các hệ sinh thái
liên đới trong lục địa và biển. Sự trao đổi vật chất của 2 môi trường rừng ngập
mặn và biển cũng thể hiện mối phụ thuộc giữa chúng với nhau, trong đó rừng
ngập mặn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp chất dinh dưỡng cho
biển và cùng với việc nuôi dưỡng các ấu thể của động vật biển đã giúp cho
rừng ngập mặn thực hiện chức năng duy trì đa dạng sinh học và là nguồn lợi
sinh vật tiềm tàng cho biển (Phan Nguyên Hồng et al.,1999).
Trong hệ sinh thái rừng ngập mặn, đa dạng về loài và đông về số lượng về
giáp xác, đặc biệt là các loại tôm he như tôm sú, tôm he mùa, tôm rảo, tôm
bộp, tôm sắt v.v. là cư dân trong vùng cửa sông nhiệt đới mà đời sống gắn bó
với môi trường rừng ngập mặn, như cách nói của người dân “Con tôm ôm cây

6


đước”. Tôm là loài ăn tạp do vậy trong thành phần ăn của chúng mảnh vụn của
cây ngập mặn chiếm một lượng đáng kể (Phan Nguyen Hong et al.,1999).
Nguồn thức ăn đầu tiên, phong phú và đa dạng cung cấp cho các loài thủy sản
là các mảnh vụn hữu cơ được phân hủy từ vật rụng cây ngập mặn (Kathiresan
& Bingham, 2001). Quá trình phân hủy diễn ra làm cho hàm lượng acid amin

ở các mẫu lá tăng cao và làm giàu dinh dưỡng cho cả thủy vực. Rừng ngập
mặn tạo ra nguồn thức ăn trực tiếp là các mùm bã hữu cơ, vừa cung cấp thức
ăn gián tiếp qua các động vật ăn mùn bã làm mồi cho các loài cá lớn và một số
loài động vật ăn thịt khác. Do đó, thành phần động vật trong vùng rừng ngập
mặn rất phong phú và đa dạng (Phan Nguyên Hồng và Mai Thị Hằng, 2002).
Rừng ngập mặn không chỉ là nguồn cung cấp thức ăn đơn sơ cho các loài thủy
sản mà còn có vai trò hạn chế sự tăng nhiệt độ và sự bốc hơi nước của thủy
vực, làm cho độ mặn của nước trong đầm và khu vực nuôi thủy sản ven biển
không lên quá cao (Lê Bá Toàn, 2005). Rễ nơm và thân cây đước tạo thành
sức cản nước triều, làm lắng đọng phù sa của dòng triều chứa chất hữu cơ màu
mỡ (Dương Hữu Thời, 1998).
Theo Primavera et al. (2005), rừng ngập mặn và các vuông tôm có tác dụng hỗ
trợ lẫn nhau. Rừng ngập mặn có tác dụng như là bể lọc sinh học xử lý nước
thảy từ đầm nuôi tôm. Trong quá trình làm sạch nguồn nước, rừng ngập mặn
giữ lại chất dinh dưỡng, hấp thu chất hữu cơ và tăng sinh khối. Rừng ngập
mặn còn góp phần làm tăng nguồn hải sản trong vùng và các bãi triều lân cận,
qua đó góp phần nâng cao đời sống của người dân (Phan Nguyên Hồng et al.,
2005).
2.2 Rừng ngập mặn ở Việt Nam
2.2.1. Phân bố
Theo kết quả kiểm kê rừng toàn quốc (theo quyết định số 03/2001/QĐ/TTg
của Thủ tướng Chính phủ ký ngày 5/1/2001) công bố tháng 7/2001 do Viện
Điều tra Quy hoạch Rừng tiến hành, diện tích rừng ngập mặn (RNM) Việt
Nam tính đến ngày 21/12/1999 là 156.608ha. Trong đó diện tích RNM tự
nhiên là 59.732ha chiếm 38,1% và diện tích RNM trồng là 96.876ha chiếm
61,95%. Trong số diện tích RNM trồng ở Việt Nam, rừng đước (Rhizophora
apiculata) trồng chiếm 80.000ha (82,6%), còn lại 16.876ha là rừng trồng trang
(Kandelia obovata), bần chua (Sonneratia caseolaris) và các loại cây ngập mặn
trồng khác (17,4%) (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, 2001).

7


Bảng 2.1 Diện tích rừng ngập mặn tự nhiên và rừng trồng
Diện tích

Tỷ lệ %

156.608

100

Rừng tự nhiên

59.732

38,1

Rừng trồng

96.876

61,9

Loại rừng
Tổng diện tích (ha)

Nguồn:Viện điều tra quy hoạch rừng năm 2001
Tuy nhiên, theo Đỗ Đình Sâm và ctv (2005), diện tích rừng ngập mặn từ các
tỉnh ven biển Việt Nam tập hợp lại, tính đến tháng 12/2001, Việt Nam có tổng

diện tích RNM khoảng 155.290ha, chênh lệch 1.318ha so với số liệu kiểm kê
rừng toàn quốc tháng 12/1999 (156.608ha).
Bảng 2.2. Phân bố diện tích đất ngập mặn và RNM theo tỉnh và thành phố ven
biển Việt Nam (tính đến tháng 12/2001).
TT Tỉnh/Thành Diện tích đất Diện tích có Diện
phố
ngập mặn
RNM
không
RNM
Diện
%
DT
%
DT
tích
(ha)
(ha)
(ha)
65.000 10,7 22.969 14.8 27.194
1
Quảng
Ninh
2
TP
Hải 17.000 2,8 11.000 7.1 1.000
Phòng
23.675 3,9 6.297
4.0 14.526
3

Thái Bình
1.9 6.031
4
Nam Định 14.843 2,4 3.012
0,3 533
0.3 1.084
5
Ninh Bình 1.817
0.6 15.848
6
Thanh Hoá 18.000 3,0 1.000
0.6 15.848
6
Thanh Hoá 18.000 3,0 1.000
3.974
0,6 800
0.5 2.137
7
Nghệ An
9.000
1,5 500
0.3 8.182
8
Hà Tĩnh
0.4 9- 10 tỉnh và 13.068 2,1 700
19 tp
miền
Trung còn
lại
1.0 34.360

20 Bà Rịa – 37.100 6,1 1.500
Vũng Tàu
21 Tp Hồ Chí 30.000 4,9 24.592 15.8 3.180

8

tích Diện
tích
có đầm nuôi tôm
nước lợ
%
DT
%
(ha)
12.1 14.837

6.6

0.4

5.000

2.2

6.4
2.7
0.5
7.0
7.0
0.9

3.6
-

2.852
5.800
200
1.152
1.152
1.035
918
12.368

1.3
2.6
0.1
0.5
0.5
0.4
0.1
5.5

15.2 1.240

0.5

1.4

1.0

2.228

TT Tỉnh/Thành Diện tích đất Diện tích có Diện
phố
ngập mặn
RNM
không
RNM
Diện
%
DT
%
DT
tích
(ha)
(ha)
(ha)
Minh
1.750
0,3 400
0.2 300
22 Long An
36.276 6,0 7.153
4.6 9.023
23 Bến Tre
0,5 560
0.4 120
24 Tiền Giang 2.828
39.070 6,4 8.582
5.5 55.007

25 Trà Vinh
1.9 6.423
26 Sóc Trăng 34.834 5,7 2.943
26.107 4,3 4.142
2.7 1.411
27 Bạc Liêu
222.003 36,6 5.285
37.5 71.718
28 Cà Mau
0.2 850
29 Kiên Giang 10.437 1,7 322
606.782 100 155.290 100 225.394
Tổng số

tích Diện
tích
có đầm nuôi tôm
nước lợ
%
DT
%
(ha)

0.1
4.0
0.05
9.8
2.8
0.6
31.8

0.4
100

4.050
20.100
2.148
8.481
25.468
20.533
92.000
9.265
226.075

0.5
8.9
0.9
3.7
11.3
9.1
40.7
4.1
100

Nguồn: Đỗ Đình Sâm và ctv, 2005
Kết quả nghiên cứu Đỗ Đình Sâm và ctv (2005), cho thấy phần lớn diện tích
rừng ngập mặn ở Việt Nam là rừng trồng, còn lại là rừng thứ sinh nghèo hoặc
rừng mới tái sinh trên bãi bồi, diện tích RNM tự nhiên chỉ có 32.402ha chỉ
chiếm 21%, trong khi diện tích RNM trồng có đến 122.892ha chiếm 79% tổng
diện tích RNM ở nước ta.
Rừng tự nhiên

Rừng trồng

32.402ha
21%

122.892ha
79%

Hình: 2.1 Diện tích RNM tự nhiên và rừng trồng ở Việt Nam
Hệ sinh thái rừng ngập mặn phân bố dọc bờ biển Việt Nam thuộc 28 tỉnh và
thành phố. Theo Phan Nguyên Hồng (1999) đã chia vùng phân bố RNM Việt

9


Nam thành 4 khu vực với 12 tiểu khu và xác định điều kiện sinh thái cho từng
tiểu khu:
- Khu vực I: ven biển Đông Bắc. Khu vực này được chia làm 3 tiểu khu:
+ Tiểu khu (TK) 1: Từ Móng Cái đến Cửa Ông, bờ biển dài khoảng 55 km.
TK này gồm lưu vực cửa sông Kalong, lưu vực vịnh Tiên Yên – Hà Cối và
vùng ven bờ cửa sông Tiên Yên – Ba Chẽ.
+ TK2: Từ Cửa Ông đến Cửa Lục, bờ biển dài khoảng 40km.
+ TK3: Từ Cửa Lục đến mũi Đồ Sơn, bờ biển dài khoảng 55 km.
- Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ. Khu vực này được chia làm 2 TK
+ TK1: Từ mũi Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc.
+ TK2: Từ cửa sông Văn Úc đến cửa Lạch Trường thuộc khu vực bồi tụ của
hệ thống sông Hồng.
- Khu vực III ven biển Trung Bộ từ mũi Lạch Trửờng đến mũi Vũng Tàu.
Được chia làm 3 tiểu khu.

+ TK1: Từ Lạch Trường đến mũi Ròn.
+ TK2: Từ Mũi Ròn đến mũi đèo Hải Vân
+ TK3: Từ mũi đèo Hải Vân đến mũi Vũng Tàu
- Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ. Khu vực này được chia làm 4 TK.
+ TK1: Từ mũi Vũng Tàu đến cửa sông Soài Rạp (ven biển Đông Nam Bộ).
+ TK2: Từ cửa sông Soài Rạp đến cửa sông Mỹ Thanh (ven biển ĐBSCL).
+ TK3: Từ cửa sông Mỹ Thanh đến cửa sông Bảy Háp (ven Biển Tây Nam
bán đảo Cà Mau).
+ TK4: Từ cửa sông Bảy Háp (mũi Bà Quan) đến mũi Nai, Hà Tiên (ven biển
phía tây bán đảo Cà Mau).
2.2.2 Môi trường sống
Mỗi loại cây RNM đều có yêu cầu điều kiện môi trường, sinh thái khác nhau
nhưng chúng vẫn có những đặc điểm chung như:Sống ở trong vùng nhiệt đới,
cận nhiệt đới, xích đạo, vùng ven biển khu nước lợ, lưu vực của cửa sông
thông ra biển, các đầm trũng nội địa, có ảnh hưởng của triều lên xuống, có độ
ẩm cao và vùng không có sóng lớn (Phan Nguyen Hong và Hoang Thi San
1993).

10