Xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ giám sát cháy rừng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

PHẠM THANH TÙNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN
HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội -2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

PHẠM THANH TÙNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN
HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG
Ngành: Công nghệ Thông tin
Chuyên ngành: Kỹ thuật Phần mềm
Mã số:60480103

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ THANH HÀ
TS. NGUYỄN THỊ NHẬT THANH

Hà Nội -2014

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Lê Thanh Hà và Tiến sĩ
Nguyễn Thị Nhật Thanh.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung
thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tơi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Học viên

Phạm Thanh Tùng

1


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................4
DANH SÁCH CÁCHÌNH .............................................................................................5
DANH SÁCH CÁCBẢNG ............................................................................................6
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................7
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................8
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................10
1.1. Các vấn đề liên quan đến rừng và cháy rừng.....................................................10
1.1.1. Đặc điểm chung.........................................................................................10
1.1.2. Phân chia kiểu trạng thái rừng ..................................................................11
1.1.3. Phân loại cháy rừng ...................................................................................12
1.1.4. Các điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến cháy rừng.....................................13
1.2. Dữ liệu sử dụng .....................................................................................................14
1.2.1. Dữ liệu điểm cháy vệ tinh .........................................................................14

1.2.2. Dữ liệu khí tượng trạm quan trắc ..............................................................18
1.2.3. Dữ liệu lượng mưa vệ tinh ........................................................................20
1.2.4. Dữ liệu lớp phủ rừng .................................................................................21
1.3. Các hệ thống giám sát cháy rừng đang đƣợc sử dụng tại Việt Nam ................21
1.3.1. Cảm biến không dây cảnh báo cháy rừng .................................................21
1.3.2. Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến tại cục Kiểm lâm Việt Nam ......22
1.4. Cơ sở lý thuyết xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng.........................24
1.4.1. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý GIS ..................................................24
1.4.2. Giới thiệu Web GIS...................................................................................24
1.4.3. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL và PostGIS ...................................27
1.4.4. Google Maps API ......................................................................................29
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG..............................................33
2.1. Đặc tả yêu cầu ngƣời sử dụng ..............................................................................33
2.1.1. Bài toán .....................................................................................................33
2.1.2. Mơ hình tổng qt hệ thống ......................................................................33
2.1.3. Mơ hình triển khai .....................................................................................34
2.1.4. Mơ hình vai trị người dùng trong hệ thống ..............................................35
2.1.5. Mơ tả quy trình nghiệp vụ .........................................................................35
2.1.6. Các yêu cầu chung về chức năng ..............................................................39
2.2. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu .............................................................................41
2.2.1. Các loại dữ liệu sử dụng trong hệ thống ...................................................41
2.2.2. Dữ liệu lớp phủ rừng .................................................................................42
2.2.3. Dữ liệu điểm cháy .....................................................................................42
2.2.4. Dữ liệu khí tượng theo các trạm quan trắc khí tượng thủy văn ................42
2.2.5. Dữ liệu lượng mưa theo vệ tinh ................................................................ 43
2.3. Đặc tả ca sử dụng ..................................................................................................43
2


2.3.1. Biểu đồ ca sử dụng tổng quát ....................................................................43

2.3.2. Đặc tả ca sử dụng ......................................................................................43
CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT CHÁY RỪNG ...52
3.1. Giới thiệu tổng thể hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng ...................................52
3.1.1. Kết quả xây dựng hệ thống .......................................................................52
3.1.2. Giao diện trang Web hỗ trợ giám sát cháy rừng .......................................52
3.2. Các chức năng cơ bản của hệ thống ....................................................................54
3.2.1. Theo dõi cập nhật điểm cháy ....................................................................54
3.2.2. Thống kê điểm cháy theo các tiêu chí .......................................................55
3.2.3. Xem cảnh báo nguy cơ cháy rừng .............................................................55
3.3. Phân tích ảnh hƣởng của lƣợng mƣa đến cháy rừng ........................................56
3.3.1. Mối liên hệ giữa lượng mưa theo vệ tinh với cháy rừng ..........................56
3.3.2. Phân tích lượng mưa trung bình điểm cháy theo phân loại rừng ..............62
KẾT LUẬN ..................................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................66

3


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
EOS

Hệ thống quan sát trái đất

PCCCR

Phòng cháy chữa cháy rừng

Terra

Một loại vệ tinh mang theo cảm biến MODIS

Aqua

Một loại vệ tinh mang theo cảm biến MODIS

MODIS

Một loại cảm biến có độ phân giải trung bình.

NASA

Cơ quan hàng khu vũ trụ quốc gia Mỹ

GLCF

Cơ sở nghiên cứu lớp phủ tồn cầu

IMAPP

Gói xử lý MODIS/AIS quốc tế

PNG

Một loại định dạng ảnh

JPG

Một loại định dạng ảnh

GEOTIFF

Một loại định dạng ảnh

MOD

Tiền tố tên file sản phẩm của cảm biến MODIS được
gắn trên vệ tinh Terra

QTHT

Quản trị hệ thống

4


DANH SÁCH CÁCHÌNH
Chƣơng 1
Hình 1.1. Bản đồ lớp phủ rừng khu vực miền Bắc năm 2006 .......................................11
Hình 1.2. Bản đồ lớp phủ rừng khu vực Bắc Trung Bộ năm 2006 ...............................11
Hình 1.3. Cháy dưới tán với ngọn lửa cháy lan trên bề mặt đất....................................12
Hình 1.4. Cháy tán diễn ra với ngọn lửa lan nhanh trên tán rừng .................................12
Hình 1.5. Cháy ngầm trong lớp than bùn và thảm mục sâu dưới mặt đất rừng ............12
Hình 1.6. Tổng quan về hệ thống FireWatch ................................................................ 22
Hình 1.7. Sơ đồ thu nhận, xử lý dữ liệu và thông tin điểm cháy từ dữ liệu MODIS ....23
Hình 1.8. Các điểm cháy ngày 29/09/2014 ...................................................................23
Hình 1.9. Mơ hình WebGIS Server ...............................................................................25
Hình 1.10. Mơ hình WebGIS Client ..............................................................................26
Hình 1.11. Mơ hình tương tác giữa WebGIS Server và WebGIS Client ......................27
Chƣơng 2
Hình 2.1. Mơ hình tổng qt hệ thống...........................................................................34

Hình 2.2. Mơ hình triển khai hệ thống ..........................................................................34
Hình 2.3. Biểu đồ ca tổng quát ......................................................................................43
Chƣơng 3
Hình 3.1. Giao diện tổng quát hệ thống.........................................................................53
Hình 3.2. Hiển thị điểm cháy và các trạm khí tượng ....................................................53
Hình 3.3. Vị trí điểm cháy và trạm quan trắc khí tượng thủy văn.................................54
Hình 3.4. Các điểm cháy ngày 2, 3 tháng 3/2013 miền Nam trung Bộ ........................54
Hình 3.5. Lọc tạo báo cáo thống kê ...............................................................................55
Hình 3.6. Bản đồ tơ màu mức nguy hiểm cháy .............................................................55
Hình 3.7. Điểm cháy và lượng mưa trong năm 2008 ....................................................56
Hình 3.7. Điểm cháy rừng và lượng mưa trong năm 2009 ...........................................57
Hình 3.8. Lượng mưa trước khi cháy ............................................................................58
Hình 3.9. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2008 ...................................59
Hình 3.10. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2009 .................................59
Hình 3.11. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2010 .................................60
Hình 3 12. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2011 .................................60
Hình 3.13. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2012 .................................61
Hình 3.14. Quan hệ giữa lượng mưa và số điểm cháy năm 2013 .................................61

5


DANH SÁCH CÁCBẢNG
Chƣơng 1
Bảng 1.1. Tình hình cháy rừng 2008-2012....................................................................10
Bảng 1.2. Một số thông số về các kênh phổ của ảnh MODIS.......................................15
Bảng 1.3. Cấu trúc dữ liệu các điểm nhiệt ....................................................................17
Bảng 1.4. Các điểm nhiệt tại khu vực Đông Nam Á ngày 10/6/2013 ...........................17
Bảng 1.5. Các trạm quan trắc khí tượng ........................................................................18
Bảng 1.6. Cấu trúc dữ liệu lượng mưa TRMM .............................................................20

Chƣơng 2
Bảng 2.1. Các module cập nhật dữ liệu .........................................................................33
Bảng 2.2. Các loại dữ liệu sử dụng trong hệ thống .......................................................41
Bảng 2.3. Nguồn các loại dữ liệu dùng trong hệ thống .................................................41
Chƣơng 3
Bảng 3.1. Số lượng điểm cháy theo từng loại rừng .......................................................62
Bảng 3.2. Tổng lượng mưa 20 ngày trước khi cháy đối với từng loại rừng .................62

6


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS. Lê Thanh Hà, TS. Nguyễn
Thị Nhật Thanh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện tốt cho tơi trong q
trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô cùng các thành viên Trung tâm Cơng
nghệ tích hợp liên ngành Giám sát hiện trường (FIMO center), trường Đại học Công
nghệ đặc biệt là nhóm nghiên cứu về cháy rừng đã giúp đỡ, góp ý, chia sẻ kiến thức,
kinh nghiệm cho tơi trong q trình nghiên cứu hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu Trường Đại học Công Nghệ - Đại
học Quốc gia Hà Nội, các q thầy cơ đã tận tình truyền dạy kiến thức cho tôi trong
suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường.
Cuối cùng, con vô cùng biết ơn sự giúp đỡ, động viên của gia đình giúp con
hồn thành khóa luận.

7


MỞ ĐẦU
Theo thống kê năm 2006, Việt Nam có trên 11,8 triệu ha rừng (độ che phủ tương

ứng là 35,8%), với 9,8 triệu ha rừng tự nhiên và 2 triệu ha rừng trồng [4]. Trong những
năm gần đây diện tích rừng tăng lên, nhưng chất lượng rừng lại có chiều hướng suy
giảm, rừng nguyên sinh chỉ còn khoảng 7%, trong khi rừng thứ sinh nghèo kiệt chiếm
gần 70% tổng diện tích rừng trong cả nước, đây là loại rừng rất dễ xảy ra cháy, hiện nay,
Việt Nam có khoảng 6 triệu ha rừng dễ cháy, bao gồm rừng thông, rừng tràm, rừng tre
nứa, rừng bạch đàn, rừng khộp, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên và rừng đặc
sản....cùng với diện tích rừng dễ xảy ra cháy tăng thêm hàng năm, thì tình hình diễn biến
thời tiết ngày càng phức tạp và khó lường ở Việt Nam đang làm nguy cơ tiềm ẩn về
cháy rừng và cháy lớn ngày càng nghiêm trọng. Việc phát hiện cháy dựa trên dữ liệu vệ
tinh có ý nghĩa quan trọng trong cơng tác phịng cháy chữa cháy rừng nhằm phát hiện
cháy sớm, chữa cháy kịp thời nhằm giảm thiểu thiệt hại do cháy gây ra.
Hiện nay, có một số hệ thống giám sát cháy rừng như hệ thống theo dõi cháy
rừng trực tuyến của cục Kiểm lâm, hệ thống giám sát cháy rừng toàn cầu Global Forest
Watch Fires [6]. Các hệ thống trên thực hiện chức năng chính là theo dõi phát hiện các
điểm cháy dựa trên dữ liệu vệ tinh MODIS nhưng chỉ dừng ở hiển thị các điểm cháy
mà chưa kết hợp với dữ liệu liên quan khác như loại rừng, độ ẩm, nhiệt độ, mưa. Các
công cụ đi kèm nhằm hỗ trợ thống kê báo cáo còn thiếu và yếu.
Từ thực tế trên, cần thiết xây dựng một hệ thống tự động cập nhật dữ liệu điểm
cháy rừng và các dữ liệu khác phục vụ công việc giám sát, phát hiện cháy sớm đồng
thời cung cấp thông số địa lý điểm cháy, đặc tính nguy hiểm cháy theo loại rừng, điều
kiện thời tiết giúp cho phương án chữa cháy hiệu quả hơn. Kết quả nghiên cứu của đề
tài có thể phát triển để phục vụ cơng tác nghiên cứu, phân tích, thống kê về thực trạng
cháy rừng cũng như ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết từ đó có thể đưa ra các mức
cảnh báo nguy cơ cháy rừng ngắn hạn và dài hạn.
1) Mục tiêu:Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát cháy rừng dựa trên
dữ liệu vệ tinh nhằm cập nhật, hiển thị dữ liệu điểm cháy và một số dữ liệu khác có
liên quan phục vụ cho việc giám sát, cảnh báo cháy rừng cũng như công tác thống kê,
nghiên cứu khoa học.
2) Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu, phân tích cấu trúc dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS và một số dữ liệu

sản phẩm liên quan đến cháy rừng, dữ liệu khí tượng;
- Xây dựng công cụ cập nhật dữ liệu tự động;
- Xây dựng ứng dụng WebGIS cung cấp thông tin giám sát cháy rừng.
3) Dữ liệu và phạm vi nghiên cứu:
- Dữ liệu nghiên cứu: Dữ liệu điểm cháy vệ tinh MODIS, dữ liệu khí tượng thủy
văn, dữ liệu thảm thực vật, bản đồ nền Google Maps.
8


- Phạm vi nghiên cứu: Dữ liệu phân tích trong 6 năm từ 2008-2013, trong phạm
vi lãnh thổ Việt Nam.
4) Kết quả nghiên cứu:
- Hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng;
- Báo cáo luận văn;
- Một số kết quả phân tích mối tương quan giữa cháy rừng và lượng mưa.
5) Nội dung báo cáo luận văn
Ngoài phần mở đầu, lời cám ơn, các phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn bao
gồm 3 chương như sau:
Chương 1. Tổng quan: giới thiệu chung về vấn đề cháy rừng, các loại dữ liệu sử
dụng trong hệ thống, các hệ thống giám sát cháy rừng đang sử dụng. Trong chương 1
cũng trình bày cơ sở lý thuyết nền tảng thơng tin địa lý, kỹ thuật WebGIS, hệ quản trị
cơ sở dữ liệu PostgreSQL/PostGIS được dùng để xây dựng hệ thống giám sát cháy
rừng.
Chương 2. Phân tích thiết kế hệ thống: Phân tích hệ thống về chức năng và đặc
tả yêu cầu người dùng, thiết kế dữ liệu và các use case.
Chương 3. Ứng dụng trong cảnh báo cháy rừng: trình bày các ứng dụng của hệ
thống hỗ trợ giám sát cháy rừng theo 3 khía cạnh: theo dõi cháy rừng, nghiên phân tích
ảnh hưởng lượng mưa đến cháy rừng, dùng dữ liệu của hệ thống trong dự báo nguy cơ
cháy rừng theo hàm hồi quy nhiều chiều.

9


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
Trong phần tổng quan dưới đây, tác giả trình bày về các vấn đề liên quan đến
cháy rừng, ảnh hưởng của đặc tính rừng và các thơng số khí tượng đến nguy cơ xảy ra
cháy rừng tại Việt Nam. Tác giả cũng đã tìm hiểu về dữ liệu điểm cháy theo vệ tinh
MODIS và các hệ thống giám sát cháy rừng hiện tại đang sử dụng dữ liệu vệ tinh,
phân tích các ưu và nhược điểm của các hệ thống này. Từ những kết quả trên luận văn
đề xuất xây dựng một hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng dựa trên công nghệ WebGIS,
bản đồ nền Google Maps.

1.1. Các vấn đề liên quan đến rừng và cháy rừng
1.1.1. Đặc điểm chung
Trong vài thập kỷ qua, trung bình mỗi năm Việt Nam mất đi hàng chục ngàn ha
rừng, trong đó mất do cháy rừng khoảng 16.000ha. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ
về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra trong vòng 40 năm (1963 - 2002) của
Cục Kiểm lâm; tổng số vụ cháy rừng là trên 47.000 vụ, diện tích thiệt hại trên 633.000
ha rừng (chủ yếu là rừng non), trong đó có 262.325 ha rừng trồng và 376.160 ha rừng
tự nhiên. Thiệt hại ước tính mất hàng trăm tỷ đồng mỗi năm, đó là chưa kể đến những
ảnh hưởng xấu về môi trường sống, cùng những thiệt hại do làm tăng lũ lụt ở vùng hạ
lưu mà chúng ta chưa định lượng được và làm giảm tính đa dạng sinh học, phá vỡ cảnh
quan; tác động xấu đến an ninh quốc phịng....Ngồi ra, cháy rừng cịn gây tổn hại đến
tính mạng và tài sản của con người [4].
Theo thống kê của Cục Kiểm lâm, tình hình cháy rừng ở nước ta trong thời gian
5 năm gần đây (bảng 1.1) trên địa bàn cả nước ta cho thấy bình quân mỗi năm lửa rừng
thiêu trụi trên 1500 ha rừng các loại.
Bảng 1.1. Tình hình cháy rừng 2008-2012
STT

Năm

Số vụ cháy

1
2
3
4
5

2008
2009
2010
2011
2012

282
342
897
241
312

Diện tích rừng cháy (ha)
Tổng

Rừng tự nhiên

Rừng trồng

1549.74

1560.5
5668,61
1744.98
1.324,88

61.37
195.22
1957,8
41.71
315.23

1488.37
1365.28
3710,8
1703.27
1024.17

Diễn biến cháy rừng trong những năm vừa qua hết sức phức tạp, khó lường. Để
giảm nguy cơ cháy rừng cần có các giải pháp đồng bộ từ tuyên truyền tầm quan trọng
của việc bảo vệ rừng đến các giải pháp kỹ thuật, khoa học trong PCCCR. Tuy nhiên,
do nhiều nguyên nhân tự nhiên, con người, cháy rừng là điều không thể tránh khỏi.
Phát hiện cháy sớm, chữa cháy kịp thời cũng là giải pháp quan trọng nhằm bảo vệ
rừng, giảm thiệt hại khi có cháy rừng xảy ra.
10


1.1.2. Phân chia kiểu trạng thái rừng
Đối với các kiểu rừng gỗ lá rộng thường xanh và nửa rụng lá áp dụng hệ thống
phân chia theo bốn nhóm trạng thái I, II, III, IV. Trong các nhóm có các kiểu, trong
các kiểu có các kiểu phụ. Trong đó nhóm I là đất chưa có rừng; nhóm II là rừng phục

hồi; nhóm III là rừng thứ sinh và đã bị tác động; nhóm IV là rừng nguyên sinh, rừng
ổn định. Theo kết quả điều tra năm 2006, lớp phủ rừng được biểu diễn trên bản đồ như
hình 1.1 (khu vực miền Bắc), hình 1.2 ( Khu vực Bắc Trung Bộ).
Đặc tính của từng nhóm rừng khác nhau về loại cây, mật độ phân bố, dẫn đến
tính chất nguy hiểm cháy của từng loại rừng cũng khác nhau. Điều này cần xem xét khi
tính tốn dự báo nguy cơ cháy rừng và xây dựng phương án phịng cháy chữa cháy.

Hình 1.1. Bản đồ lớp phủ rừng khu vực miền Bắc năm 2006

Hình 1.2. Bản đồ lớp phủ rừng khu vực Bắc Trung Bộ năm 2006
11


1.1.3. Phân loại cháy rừng
 Cháy dƣới tán rừng(cháy trên bề mặt đất rừng): Cháy dưới tán rừng (hình
1.3) là những đám cháy mà ngọn lửa cháy lan tràn trên mặt đất làm tiêu hủy một phần
hoặc toàn bộ lớp thảm mục, cành khô, lá rụng, cỏ khô, thảm tươi, cây bụi, cây tái sinh
cháy sém vỏ và một phần nào đó ở gốc cây, rễ cây nổi lên trên bề mặt đất và ở sát với
mặt đất.

Hình 1.3. Cháy dưới tán với ngọn lửa cháy lan trên bề mặt đất
 Cháy tán rừng (cháy trên ngọn): Cháy tán rừng (hình 1.4) là hình thức cháy
được phát triển từ cháy dưới tán cháy lên tán rừng. Khi cháy dưới tán ngọn lửa sẽ đốt
nóng và sấy khơ tán rừng sau đó cháy qua các cây tái sinh, cây bụi rồi cháy lên tán
rừng và ngọn lửa sẽ cháy lan từ tán sang tán.

Hình 1.4. Cháy tán diễn ra với ngọn lửa lan nhanh trên tán rừng
 Cháy ngầm: Cháy ngầm (hình 1.5) là loại cháy mà ngọn lửa cháy lan tràn dưới
mặt đất làm tiêu hủy lớp mùn, than bùn và tiêu hủy những vật liệu hữu cơ khác đã
được tích luỹ dưới lớp đất mặt trong nhiều năm.

Hình 1.5. Cháy ngầm trong lớp than bùn và thảm mục sâu dưới mặt đất rừng
12


Về sự hình thành, cường độ cháy rừng và hướng phát triển của các đám cháy
rừng thường rất khác nhau; vì nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, sự tích luỹ vật liệu
cháy và khả năng bắt lửa của vật liệu, phụ thuộc vào loại đất, đặc điểm địa hình nơi
đó... Việc phân tích ảnh hưởng các yếu tố khí hậu và thảm thực vật có ý nghĩa quan
trọng trong việc cảnh báo nguy cơ cháy rừng cũng như dự đốn được hướng phát
triển, quy mơ đám cháy, từ đó có phương án huy động lực lượng phương tiện, đề ra
phương pháp chữa cháy phù hợp.
1.1.4. Các điều kiện tự nhiên ảnh hƣởng đến cháy rừng
a. Thời tiết và các nhân tố khí tƣợng
Thời tiết và các nhân tố khí tượng là tác nhân đến sự hình thành và phát triển
của một đám cháy rừng. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới cháy rừng và dự báo cháy
rừng như sau:
- Nhiệt độ: là yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến q trình cháy rừng, làm khơ,
nỏ vật liệu cháy, làm độ ẩm khơng khí giảm và mặt đất nóng lên. Vai trị của nhiệt độ
ảnh hưởng tới các mặt sau:
+ Nhiệt độ rút ngắn q trình khơ của vật liệu cháy;
+ Làm nóng và khơ nhanh mặt đất kéo theo lớp khơng khí sát mặt đất nóng lên
bằng các phương thức truyền nhiệt khác nhau. Như vậy nhiệt độ bao gồm hai thành
phần là nhiệt độ không khí và nhiệt độ mặt đất. Trong một ngày nhiệt độ đạt cực đại
vào lúc 12 – 13 giờ, từ 13 – 17 giờ là thời gian khô nhất trong ngày, vì vậy trong thời
gian này thường xảy ra cháy rừng.
- Độ ẩm: ảnh hưởng hoặc tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình cháy rừng. Độ ẩm
càng cao thì độ ẩm vật liệu cháy càng cao, càng khó gây cháy và ngược lại. Độ ẩm thể
hiện ở 3 loại sau:
+ Độ ẩm khơng khí: Nhìn chung độ ẩm khơng khí ở các vùng rừng núi cao hơn

bên ngồi do sự thốt hơi nước của sinh vật trong q trình hoạt động sinh lý và do đất
rừng bốc hơi nước, mặt khác do giới hạn bởi tán rừng nên khó thốt ra ngồi.
+ Độ ẩm vật liệu cháy: Ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bén lửa
+ Độ ẩm đất: Độ ẩm này được tạo thành bởi lượng nước mưa đọng lại trên mặt
đất rừng, lượng nước thực tại trong tầng đất và lượng nước ngầm.
- Mƣa: mưa làm tăng độ ẩm của vật liệu cháy. Ở Việt nam, khi mưa nhỏ hơn
5mm thì vậy liệu cháy sẽ khơ, và nguy cơ cháy rừng có thể xảy ra. Mưa trên 5mm thì
ít có nguy cơ cháy rừng.
- Gió: Là nhân tố ảnh hưởng rất nhiều đến cháy rừng, gió thúc đẩy làm khô vật
liệu cháy; làm bùng phát đám cháy ảnh hưởng đến hướng và làm nhanh tốc độ lan tràn
đám cháy lên rất nhiều lần.
13


b. Điều kiện địa hình
- Địa hình ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến cháy rừng và liên quan trực tiếp
đến sự phát triển của đám cháy; tác động ngăn chặn hệ thống gió, hình thành khu vực
tiểu khí hậu khác nhau tạo ra các khu vực thường xuyên có mưa hoặc khu vực khơ
hạn.
- Độ cao địa hình thường khô hạn kéo dài, nắng nhiều và dao động nhiệt độ lớn
hơn rất nhiều so với thấp; ở sườn dốc do khác hướng phơi nên năng lượng nhận được
là khác nhau, sườn dốc còn tạo điều kiện thuận lợi cho các dòng đối lưu phát triển
mạnh so với các vùng khác. Ngồi ra các loại gió có sự điều chỉnh của địa hình đối với
hệ thống gió chính có thể làm tăng tốc độ. Các điều kiện địa hình tạo ra có ảnh hưởng
trực tiếp đến điều kiện bốc hơi nước của vật liệu cháy hoặc chi phối quy mô, tốc độ lan
tràn các đám cháy rừng.
c. Kiểu rừng và loại thực bì
- Kiểu rừng và loại thực bì có liên quan trực tiếp đến nguồn vật liệu cháy, tính
chất và khối lượng của vật liệu cháy do đặc điểm của kiểu rừng và loại thực bì quyết
định, từ đó dẫn đến tính dễ bắt lửa và quy mơ đám cháy.

- Ở các loại rừng Thông, Tràm, Bạch đàn, rừng Khộp thuần loài sản phẩm rơi
rụng là những cành lá, hoa quả, vỏ và thân cây, những loại này thường có nhựa hoặc
tinh dầu nên rất dễ bắt lửa và cháy đượm. Những khu rừng tre, nứa thuần loài hoặc
chiếm ưu thế, cành nhánh khô nhiều và hiện tượng chết hàng loạt, vì vậy vật liệu cháy
là rất lớn. Một số loại rừng rụng lá theo mùa cũng là nguồn vật liệu tiềm ẩn gây ra
nhũng vụ cháy lớn.

1.2. Dữ liệu sử dụng
1.2.1. Dữ liệu điểm cháy vệ tinh
a. Giới thiệu dữ liệu vệ tinh MODIS
MODIS là bộ cảm đặt trên vệ tinh TERRA được phóng vào quỹ đạo tháng
12/1999 và vệ tinh AQUA được phóng vào quỹ đạo tháng 5/2002 với mục đích quan
trắc, theo dõi các thơng tin về mặt đất, đại dương và khí quyển trên phạm vi tồn cầu.
Các ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến là: nghiên cứu khí quyển, mây, thời tiết, lớp phủ
thực vật, biến động về nông nghiệp và lâm nghiệp, cháy rừng, nhiệt độ mặt nước biển,
màu nước biển, v.v. Tại Việt Nam, việc kết hợp thông tin đa kênh phổ và đa thời gian
của dữ liệu MODIS cho phép giám sát dài hạn một cách hiệu quả sự thay đổi của lớp
phủ thực vật, theo dõi mức khô hạn nhiệt độ - thực vật và theo dõi hiện tượng đảo
nhiệt. Một trong các sản phẩm quan trọng là dữ liệu cháy rừng được ứng dụng trong
nghiên cứu phát hiện cảnh báo các đám cháy rừng [9].
Dữ liệu ảnh MODIS thu được từ vệ tinh TERRA và AQUA bao gồm 36 kênh
trong các dải phổ nhìn thấy, hồng ngoại gần và sóng ngắn và kênh nhiệt với độ phân
14


giải không gian từ 250 m, 500m và 1000 m. MODIS có chu kỳ chụp lặp lại cao và
trong một ngày đêm có thể thu nhận được 2 ảnh ban ngày và 2 ảnh ban đêm đối với
mọi vùng trên trái đất. Đặc tính chụp phủ vùng rộng lớn, độ phân giải thời gian cao
cộng với nhiều kênh thiết kế chuyên để tính hiệu chỉnh ảnh hưởng khí quyển đã làm
tăng khả năng sử dụng ảnh MODIS trong nghiên cứu những vùng nhiệt đới nhiều

mây. Để phục vụ cho nghiên cứu này, tư liệu ảnh MODIS MOD14 trong 6 năm
2008-2013 được thu thập từ. Dữ liệu này đã được tiền xử lý như hiệu chỉnh ảnh
hưởng khí quyển và nắn chỉnh hình học sử dụng phần mềm chuyên dụng IMAPP của
Trường Đại học Wisconsin và lưu trữ tại Viện Khoa học Công nghiệp, Đại học tổng
hợp Tokyo [9].
Dữ liệu của ảnh MODIS bao gồm các loại sau:
- Dữ liệu nghiên cứu mây.
- Nồng độ tầng đối lưu và đặc tính quang.
- Đặc tính về mây, độ dầy quang học, ảnh hưởng của bán kính hạt, pha nhiệt
động học, mây ở các vùng vĩ tuyến cao, nhiệt độ mây.
- Phủ thực vật đất: điều kiện và năng suất được đặc trưng bởi chỉ số thực vật,
được hiệu chỉnh tác động của khí quyển, đất, phân cực và ảnh hưởng theo hướng phản
xạ bề mặt, kiểu phủ đất và năng suất nguyên thủy thực, chỉ số lá theo diện tích và bức
xạ hiệu lực mang tính quang hợp bị chắn.
- Phản xạ về diện tích phủ của tuyết và băng trên biển.
- Đo nhiệt độ bề mặt với độ phân giải 1km vào ban ngàyvà đêm với độ chính xác
của hiệu chỉnh tuyệt đối là 0,3-0,50 tại đại dương và mặt đất.
- Màu của biển (phổ phát xạ của đại dương được đo 5%), dựa trên dữ liệu kênh
phổ trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần.
- Nồng độ chlorophyl a (với35%) từ 0,05 đến 50mg/m3 cho nước.
- Huỳnh quang chlorophyl (50%) bề mặt với nồng độ 0,5mg/m3 của chlorophyla.
Ảnh MODIS có độ phân giải từ 250 m đến 1000 m tùy theo mỗi loại kênh phổ
(bảng 1.2). Mỗi loại kênh phổ có ứng dụng nhất định trong việc trong cơng tác nghiên
cứu. Các ảnh cơ bản này sau khi phân tích cho các ảnh, sản phẩm ở mức cao hơn như
MOD 02,03..07 [1].
Bảng 1.2. Một số thông số về các kênh phổ của ảnh MODIS
Kênh
phổ
1

Bước sóng
(µm)
0,620-0,670

Độ phân giải
Khơng gian
(m)

Lưu trữ
(bit)

250

12
15

Ứng dụng
Khoang ranh giới


2

0,841-0,876

250

12

3

0,459-0,479

500

12

4

0,545-0,565

500

12

5

1,230-1,250

500

12

6

1,628-1,652

500

12

7

2,105-2,155

500

12

8

0,405-0,420

1000

12

9

0,438-0,448

1000

12

10

0,493-0,493

1000

12

11

0,526-0,536

1000

12

12

0,546-0,556

1000

12

13

0,662-0,672

1000

12

14

0,673-0,683

1000

12

15

0,743-0,753

1000

12

16

0,862-0,877

1000

12

17

0,890-0,920

1000

12

18

0,931-0,941

1000

12

19

0,915-0,965

1000

12

20

3,66-3,84

1000

12

21

3,929-3,989

1000

12

22

4,020-4,080

1000

12

23

4,433-4,498

1000

12

24

4,482-4,549

1000

12

Đo nhiệt độ khí quyển

25

1,36-1,39

1000

12

Mây ti

26

6,853-6,895

1000

12

27

7,175-7,495

1000

12

28

8,4-8,7

1000

12

29

9,58-9,88

1000

12

30

9,58-9,88

1000

12

Nghiên cứu về tầng O3

31

10,78-11,28

1000

12

32

11,77-12,27

1000

12

Nghiên cứu nhiệt độ
bề mặt/mây

33

13,185-13,485 1000

12

Nghiên cứu mây ở vĩ độ cao

34

13,485-13,785 1000

12

16

Mây/đất
Nghiên cứu đặc tính
đất/mây

Nghiên cứu về màu nước
biển, phytopkankton, sinh
địa hóa học

Nghiên cứu về hơi nước khí
quyển

Đo nhiệt độ bề mặt/ mây

Nghiên cứu về hơi nước
trong khí quyển


b. Cấu trúc dữ liệu điểm cháy MOD14
Trong các sản phẩm MODIS phân giải mức cao có dữ liệu Active Fire (MOD
14) chứa thông tin về các điểm nhiệt (hotspot) có nhiều khả năng là các điểm cháy
rừng. Dữ liệu về các điểm nhiệt được cung cấp miễn phí dưới dạng file CSV, KML,
SHP trên hệ thống máy chủ NASA có cấu trúc các trường dữ liệu như bảng 1.3. Trong
bảng 1.4 là danh sách các điểm nhiệt tại khu vực Đông Nam Á ngày 10/6/2013.
Bảng 1.3. Cấu trúc dữ liệu các điểm nhiệt
STT

Tên trường

Kiể u dữ liê ̣u

Mô tả

1

gid

integer

Mã

2

latitude

numeric

Vĩ độ của điểm cháy

3

longitude

numeric

Kinh độ của điểm cháy

4

brightness

numeric

Nhiệt độ sang

5

scan

numeric

Tọa độ trong đường quét ngang

6

track

numeric

Tọa độ dọc theo đường đi của vệ tinh

7

acq_date

date

Ngày thu dữ liệu cháy

8

acq_time

time

Thời gian thu dữ liệu cháy

9

satellite

character (1)

Tên loại vệ tinh (Aqua hoặc Tera)

10

confidence

integer

Độ tin cậy của điểm cháy (%)

11

version

character (10) Phiên bản thuật toán (Ví dụ: 5.1, 6.1..)

Bảng 1.4. Các điểm nhiệt tại khu vực Đông Nam Á ngày 10/6/2013
latitude

longitude brightness track

-8.336
-8.338
-11.414
-11.416

2.798
0.907
1.861
1.843
1.775
1.109
1.482
1.059
1.35

121.701
121.713
130.508
130.502
103.488
108.994
101.163
101.093
101.184
104.068
101.416
104.035
101.507

322.2
319.1
314.3
310.2
313.3
312.9

313.4
317.6
313.3
316.2
316.1
313.8
312.6

1.2
1.1
1.4
1.4
1
1.5
1
1
1
1
1
1
1

acq_
date
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013

6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
17

confidence
0
67
61
31
43
43
58
36
32
11
63
44
45

bright
_t31
297.7
297.1
297.1
296.3

293.9
293.1
295.3
297.2
294.5
294.5
295.5
295.8
291.7

frp
31.7
25.6
29.3
17.7
6.3
25.3
10
10.4
9.1
9.1
11.5
9.6
8.5


1.359
1.32
1.302
0.714

100.82
101.02
101.017
104.241

321.8
321
326.4
313.7

1
1
1
1

6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013
6/10/2013

61
39
71
59

291.3
298.2
296.5
296.9

21.5
10.5
18.5
10

Tác giả đã tiến hành xây dựng module tự động truy cập và tải dữ liệu các điểm
cháy trong năm 2008-2013 từ máy chủ dữ liệu NASA. Đồng thời tách lọc dữ liệu các
điểm cháy nằm trong phạm vi rừng trên lãnh thổ Việt Nam vào cơ sở dữ liệu phục vụ
cho việc hiển thị và phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng, tính chất rừng đối
với các điểm cháy này.
1.2.2. Dữ liệu khí tƣợng trạm quan trắc
a. Giới thiệu dữ liệu khí tƣợng trạm quan trắc
Số liệu khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa tích lũy) tại một số trạm quan
trắc của Việt Nam được sử dụng để xác định tương đối thơng số khí tượng tại các điểm
cháy rừng gần nhất. Số liệu tại các trạm tổng hợp trong thời gian dài, tuy nhiên về cơ
bản dữ liệu được nghiên cứu là từ năm 2008 đến năm 2013. Những số liệu khuyết
được mã hóa bằng giá trị -99.0. Số trạm được nghiên cứu tương ứng với 7 vùng khí
hậu cụ thể như sau (bảng 1.5):
Bảng 1.5. Các trạm quan trắc khí tượng
TT Tên trạm

Kinh độ Vĩ độ

Độ cao TT

Tên trạm

Kinh độ

Vĩ độ

Độ cao

Vùng Tây Bắc (B1)
1

Lai Châu

103.150

22.067

243.2 4

Yên Châu

104.300

21.050

2

Điện Biên

103.000

21.367

475.1 5

Mộc Châu

104.683

20.833 972.0

3

Sơn La

103.900

21.333

675.3 6

Mai Châu

105.050

20.650 165.0

Vùng Đông Bắc (B2)
1

Sa Pa

103.817

22.350 1584.2 6

Bãi Cháy

107.067

20.967

37.9

2

Hà Giang

104.967

22.817

117.0 7

Thái Nguyên

105.833

21.600

35.3

3

Bắc Quang

104.50

22.290

8

Cô Tô

107.767

20.983

70.0

4

Yên Bái

104.867

21.700

55.6 9

Tuyên Quang

105.217

21.817

40.8

5

Lạng Sơn

106.767

21.833

257.9 10

Cao Bằng

106.250

22.667 244.1

Vùng Đồng bằng Bắc Bộ (B3)
1

Hà Nội

2

Phủ Liễn

3

Nam Định

21.017

6.0 6

Hịa Bình

105.333

20.817

22.7

106.633

20.800

112.4 7

Thái Bình

106.383

20.417

1.9

106.150

20.433

1.9 8

Vĩnh n

105.600

21.317

10.0

105.800

18


4

Ninh Bình

105.983

20.250

5

Bạch Long Vĩ

107.717

20.133

2.0 9

Bắc Giang

106.217

21.300

7.5

Tun Hóa

106.017

17.883

27.1

Đơng Hà

107.083

16.850

8.0

A Lưới

107.283

16.217 572.2

Huế

107.583

16.433

10.4

55.6

Vùng Bắc Trung Bộ (B4)
1

Thanh Hóa

105.783

19.750

5.0 8

2

Hồi Xuân

105.100

20.367

102.2 9

3

Vinh

105.683

18.667

5.1 10

4

Tương Dương

104.467

19.267

96.1 11

5

Hà Tĩnh

105.900

18.350

2.8 12

Nam Đơng

107.717

16.167

59.7

6

Kỳ Anh

106.267

18.100

2.8 13

Hương Khê

105.700

18.183

17.0

7

Đồng Hới

106.600

17.483

5.7

Tuy Hịa

109.283

13.083

10.9

Vùng Nam Trung Bộ (N1)
1

Đà Nẵng

108.200

16.033

4.7 6

2

Trà My

108.233

15.350

123.1 7

Nha Trang

109.200

12.250

3.0

3

Quảng Ngãi

108.800

15.117

7.2 8

Phan Rang

108.983

11.583

6.5

4
5

Ba Tơ

108.733

14.767

50.7

9

Phan Thiết

108.100

10.933

8.7

Quy Nhơn

109.217

13.767

3.9

10

Phú Quý

108.933

10.517

5.0

Vùng Tây Nguyên (N2)
1

Bảo Lộc

107.683

11.533

840.4 5

Playcu

108.017

13.967 778.9

2

B.Ma Thuột

108.050

12.667

490.0 6

Ayunpa

108.260

13.250 150.0

3

Đà Lạt

108.450

11.950 1508.6 7

Dak Nong

107.680

12.000 631.0

4

Kon Tum

108.000

14.350

536.0

Vùng Đồng bằng Nam Bộ (N3)
1

Cà Mau

105.150

9.183

0.9 5

Côn Đảo

106.600

8.683

6.3

2

Cần Thơ

105.767

10.033

1.0 6

Trường Sa

111.917

8.650

3.0

3

Rạch Giá

105.067

10.017

0.8 7

Phú Quốc

103.967

10.217

3.5

4

Vũng Tàu

107.083

10.367

4.0

b. Cấu trúc dữ liệu khí tƣợng trạm quan trắc
Dữ liệu khí tượng trạm quan trắc cập nhật hàng ngày qua Email từ trung tâm dự
báo khí tượng thủy văn Trung Ương dưới định dạng file Excel (.xls). Mỗi dịng dữ liệu
chứa thơng số khí tượng của một trạm quan trắc gồm:
- Nhiệt độ lúc 13h;
19


- Độ ẩm lúc 13h;
- Lượng mưa lúc 13h;
- Lượng mưa lúc 24h;

Để cập nhật dữ liệu khí tượng trạm quan trắc, tác giả đã xây dựng module
chương trình tự động kiểm tra Email, tải file dữ liệu và chuẩn hóa các giá trị bị khuyết
giá trị. Sau đó, dữ liệu được đọc vào bảng dữ liệu khí tượng trong cơ sở dữ liệu.
1.2.3. Dữ liệu lƣợng mƣa vệ tinh
a. Giới thiệu dữ liệu mƣa vệ tinh
Số lượng trạm quan trắc được cập nhật dữ liệu bao gồm 98 trạm trải rộng trên
toàn lãnh thổ Việt Nam. Các dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm tại trạm đo có bán kính tác động
lớn có thể áp dụng để xác định nhiệt độ, độ ẩm khơng khí tại điểm cháy. Tuy nhiên
lượng mưa có bán kính tác động nhỏ nên cần có nguồn dữ liệu khác có độ phân giải
khơng gian cao hơn. Trong khuôn khổ nghiên cứu luận văn, tác giả đã tiến hành tìm
hiểu sử dụng dữ liệu mưa vệ tinh TRMM.
Số liệu mưa TRMM nhận được từ Chương trình đo mưa nhiệt đới bằng vệ tinh
(Tropical Rainfall Measuring Mission). TRMM là một chương trình chung chung của
Cơ quan Quản trị Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) và Cơ quan thám
hiểm vũ trụ Nhật Bản (JAXA) nhằm theo dõi và nghiên cứu sự biến thiên các đặc tính
của mưa nhiệt đới, hệ thống đối lưu, dơng và tìm hiểu các đặc điểm đó có mối quan hệ
thay đổi như thế nào trong chu trình nước và năng lượng theo không gian và thời gian.
Số liệu mưa TRMM sử dụng trong nghiên cứu này là số liệu ngày có độ phân giải
0.25˚×0.25˚ cho vùng vĩ độ từ 60˚ Bắc đến 60˚ Nam [2].
b. Cấu trúc dữ liệu mƣa vệ tinh TRMM
Dữ liệu lượng mưa vệ tinh TRMM sử dụng trong luận văn theo phiên bản
3B42RT lưu tai máy chủ dữ liệu của NASA và cập nhật 6 lần/ ngày. Cấu trúc dữ liệu
lượng mưa theo định dạng file BIN gồm các trường dữ liệu chính như sau (bảng 1.6):
Bảng 1.6. Cấu trúc dữ liệu lượng mưa TRMM
TT

3B42RT
Thứ tự byte

Chú thích

Tên trƣờng

1

2880

header

2880 byte mơ tả dữ liệu

2

1382400&

precip

Lượng mưa, 1440x480x2 byte, (từ 0360ºE,60ºN-S), ơ đầu tiên có tọa độ
(0.125ºE,59.875ºN)

3

1382400&

error

Lỗi, 1440x480x2 byte , (từ 0360ºE,60ºN-S)
20

Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, dữ liệu lượng mưa cập nhập từ năm 2008
đến năm 2014 bằng module cập nhật lượng mưa. Module này có chức năng tải, đọc
file và tách các ô chứa dữ liệu lượng mưa trên lãnh thổ Việt Nam đưa vào cơ sở dữ
liệu.
1.2.4. Dữ liệu lớp phủ rừng
a. Giới thiệu dữ liệu lớp phủ rừng
Theo kết quả điều tra rừng năm 2006, tổng cục Lâm Nghiệp đã xây dựng hoàn
chỉnh bản đồ lớp phủ rừng trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam. Bản đồ này cho biết diện
tích và phân bố tất cả hơn 20 loại rừng khác nhau. Mặc dù trong gần 10 năm qua, có
nhiều biến động về diện tích rừng tuy nhiên bản đồ này vẫn có nhiều ý nghĩa trong
việc xác định các điểm cháy trong các cánh rừng phân biệt với các đám cháy khác
ngoài rừng và thống kê tính chất nguy hiểm cháy của từng loại rừng.
b. Cấu trúc dữ liệu lớp phủ rừng
Lớp phủ rừng biểu diễn bởi file thơng tin địa lý shape (.shp) có cấu trúc các
trường dữ liệu như sau:
- Tên loại rừng;
- Màu đại diện;
- Tọa độ: dãy các điểm (kinh độ, vĩ độ) nối với nhau tạo thành một đa giác mô tả
phạm vi cánh rừng;
Trong cơ sở dữ liệu của luận văn, dữ liệu lớp phủ rừng năm 2006 được cập nhật
một lần vào cơ sở dữ liệu, không cập nhật sự biến động diện tích rừng, hay sự thay đổi
về tính chất rừng.

1.3. Các hệ thống giám sát cháy rừng đang đƣợc sử dụng tại Việt Nam
1.3.1. Cảm biến không dây cảnh báo cháy rừng
Hệ thống cảm biến không dây phát hiện cháy rừng (Fire Watch) được lắp thử
nghiệm ở 3 khu vực Vườn Quốc gia Yok Đôn (Đăk Lăk), U Minh Hạ (Cà Mau) và
huyện Lộc Bình của Lạng Sơn. FireWatch là hệ thống giám sát từ xa kỹ thuật số trên
mặt đất dùng để quan trắc một vùng rừng rộng lớn và phân tích, tính tốn và lưu trữ
dữ liệu thu thập (hình 1.6). FireWatch có thể tính tốn và phân loại nhiều loại thơng

tin đầu vào và kết nối với trạm trung tâm. Nguyên lý hoạt động của hệ thống là tự
động phát hiện đám khói. Xử lý dữ liệu trực tuyến trên đường truyền sóng radio hay
cáp tốc độ cao. Một cảm biến có thể giám sát một diện tích rừng lớn tới 70.000 ha.
Trong trường hợp phát hiện đám cháy, hệ thống sẽ tự động đưa ra cảnh báo tại trung
tâm giám sát.

21


Hình 1.6. Tổng quan về hệ thống FireWatch
Hệ thống trên có nhiều ưu điểm trong việc phát hiện và báo động cháy đặc biệt
là đám cháy vào ban đêm. Tuy nhiên phạm vi áp dụng giới hạn do chi phí giá thành và
khả năng thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới độ ẩm cao tại Việt Nam.
1.3.2. Hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến tại cục Kiểm lâm Việt Nam
a. Trạm thu ảnh vệ tinh
Trạm thu ảnh vệ tinh TeraScan của Cục Kiểm lâm do công ty SeaSpace (Mỹ)
cung cấp được lắp đặt tại trụ sở Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (số 2 Ngọc
Hà, Hà Nội). Đó là trạm thu và xử lý ảnh với giải tần X-Band (TeraScan 2.4m LEO)
bao gồm các thành phần sau:
- Hệ thống Antenna;
- Module nhận dữ liệu (TeraScan® Data Acquisition Module);
- Server để xử lý số liệu (TeraScan® Data Processing Server);
- Phần mềm nhận và xử lý số liệu (TeraScan® Data Acquisition and Processing
Software) gồm cả mơ-đun Vulcan chun tính tốn các điểm cháy;
- GPS/NTP Server;
b. Ứng dụng phát hiện sớm các điểm cháy:
 Quy trình xử lý tính tốn các điểm cháy (hình 1.8): Sau khi máy chủ Server tự
động thu dữ liệu MODIS từ vệ tinh qua trạm thu và xử lý đến sản phẩm bức xạ mức 1b
(đã được chuẩn hóa và nắn chỉnh hình học), module Vulcan sử dụng thuật toán ATBDMOD14 của NASA tự động xử lý dữ liệu kênh 20, 22 và 31 cùng với ảnh mặt nạ mây
để tạo ra dữ liệu cháy dưới dạng ảnh và danh mục các điểm cháy.

22


Hình 1.7. Sơ đồ thu nhận, xử lý dữ liệu và thông tin điểm cháy từ dữ liệu MODIS
 Truyền tải thơng tin cháy thơng qua trang web (hình 1.9):
Đối với mỗi phiên ảnh MODIS thu nhận được, thông tin các điểm cháy gần
nhất được cập nhật trên trang web bao gồm:
- Ảnh cháy toàn quốc.
- Số điểm cháy của các tỉnh, thành phố trên toàn quốc.
- Bảng tọa độ các điểm cháy bao gồm các thông tin chi tiết như ngày giờ, tọa độ
địa lý, thuộc tỉnh/huyện, cường độ cháy, diện tích ảnh hưởng nhằm hỗ trợ địa phương
PCCCR kịp thời.

Hình 1.8. Các điểm cháy ngày 29/09/2014
Các thơng tin phát hiện sớm các đám cháy được đưa lên trang web và được cập
nhật 4 lần trong một ngày.
23