Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đánh giá hiện trạng phân bố san hô tại cù lao chàm, quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH -MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN LƯƠNG BẢO TRÂN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ (GIS) ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ SAN HÔ
TẠI CÙ LAO CHÀM, QUẢNG NAM

CHUYÊN NGÀNH
QUẢN LÍ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG

Đà Nẵng, tháng 7 năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH -MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN LƯƠNG BẢO TRÂN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ (GIS) ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ SAN HÔ
TẠI CÙ LAO CHÀM, QUẢNG NAM

Chuyên ngành: Quản lí Tài Ngun và Mơi trường
Mã số: 315032161143

Cán bộ hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Văn Khánh

2016 - 2020


MỤC LỤC
Mở đầu ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1
2. Mục tiêu đề tài ................................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................... 2
Chương 1. Tổng quan nghiên cứu ................................................................................ 3
1.1.

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

1.2.

Hệ sinh thái rạn san hô.................................................................................... 4

1.3.

Tổng quan về viễn thám.................................................................................. 5

1.4.

Tổng quan về GIS ........................................................................................... 7

1.5.

Giới thiệu Vệ tinh PlanetScope ..................................................................... 10

1.6.

Dữ liệu ảnh nghiên cứu ................................................................................. 12

1.7.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................... 12

Chương 2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 17
2.1.

Hồi cứu số liệu ............................................................................................. 18

2.2.

Khảo sát thực địa và đo các thông số liên quan ............................................. 18

2.3.

Phương pháp tính độ che phủ ........................................................................ 19

2.4.

Phương pháp GIS ......................................................................................... 19

2.5.

Phương pháp sử dụng viễn thám (ảnh viễn thám).......................................... 19

2.6.

Phương pháp phân loại ảnh ........................................................................... 21

2.7.

Xây dựng bản đồ phân bố san hô bằng công nghệ viễn thám kết hợp GIS ..... 21

2.8.

Xử lý thống kê và đánh giá độ chính xác ...................................................... 22

Chương 3. Kết quả ..................................................................................................... 23
3.1.

Đăng ký ảnh chụp và tính độ phủ .................................................................. 23

3.2.

Kết quả hiệu chỉnh ảnh viễn thám ................................................................. 25

3.3.

Sự phân bố san hơ ......................................................................................... 28

3.4.

Đánh giá độ chính xác .................................................................................. 30

3.5.

Đặc điểm độ phủ của các rạn san hô ............................................................. 30

Kết luận và kiến nghị ................................................................................................. 32
1. Kết Luận .......................................................................................................... 32
2. Kiến nghị ......................................................................................................... 32
Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 33


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số liệu
1.1
1.2
3.1
3.2

Tên bảng
Bảng thông tin ảnh PlanetScope Ortho Scene
Thông tin ảnh PlanetScope tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam
được sử dụng trong nghiên cứu
Bảng thơng kê diên tích phân bố trên tổng diện tích khảo sát
Ma trận số chỉ số Kappa

Trang
11
12
28
29

Số hiệu

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Tên hình

Trang

1.1

Bản đồ Cù Lao Chàm, Quảng Nam

3

1.2

Sơ đồ quá trình viễn thám

5

1.3

Biểu đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

6

1.4

Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và

10

1.7

Bản đồ hiện trạng phân bố thảm cỏ biển ở vùng đất ngập nước
xã Hương Phong, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Biểu đồ thay đổi độ phủ san hô cứng (%) ở các khu vực khảo
sát trong Khu Bảo Tồn Cù Lao Chàm, 2004 và 2008
Biểu đồ tỷ lệ sống trung bình (%) của san hơ ở các khu vực

2.1

Sơ đồ qui trình thực hiện

17

2.2

Hình ảnh mơ phỏng khảo sát chụp hình lưới 5x5

18

2.3

Ảnh vệ tinh đảo Cù Lao Chàm, Quảng Nam

19

2.4

Kết quả trước (trái) và sau (phải) phương pháp loại bỏ Sunglint

20

3.1

Xây dựng bản đồ tọa độ dạng vector

23

3.2

Kết quả đăng ký ảnh theo ô tiêu chuẩn

24

3.3

Phân tích hình ảnh bằng CPCe

24

3.4

Ảnh PlanetScope 3B khu vực khảo sát

25

1.5
1.6

14
15
16

3.6

Ảnh PlanetScope sau khi khử chói và tách phần đất liền (Mask
land)
Ảnh sau khi hiểu chỉnh cột nước

3.7

Dữ liệu phân bố nền đáy của một khu vực

28

3.8

Dữ liệu bản đồ một khu vực

28

3.9

Kết quả ghép hai lớp dữ liệu bản đồ

28

3.10

Bản đồ phân bố san hô

29

3.11

Biểu đồ tỉ lệ phân loại ảnh thực địa

30

3.12

Biều đồ so sánh độ phủ san hô năm 2017 và năm 2019

31

3.5

26
27


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Đà Nẵng, ngày 7 tháng 7 năm 2020
Tác giả

Nguyễn Lương Bảo Trân

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc thầy ThS. Nguyễn Văn Khánh và cơ TS. Kiều
Thị Kính giảng viên khoa Sinh - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN, người
đã hướng dẫn, góp ý cho em hồn thiện báo cáo khóa luận tốt nghiệp.
Bên cạch đó em cũng xin gởi lời cảm ơn tới thầy ThS. Dương Công Vinh, Đại học
Nông lâm, Thành phố Hồ Chí Minh là người đã hỗ trợ, giúp đỡ em trong quá trình tìm
hiểu và học hỏi các vấn đề liên quan tới viễn thám và GIS.
Và cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu trường, các giảng viên khoa
Sinh - Môi trường, và các giảng viên tham gia giảng dạy trong suốt 4 năm qua đã giúp
đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để em học tập, và hoàn thiện bản thân.
Đà Nẵng, ngày 07 tháng 07 năm 2020
Sinh viên
Nguyễn Lương Bảo Trân


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ sinh thái rạn san hô là một trong những hệ thống môi trường biển phức tạp nhất.
Các rạn san hô rất quan trọng vì tính đa dạng sinh học cao của chúng và vai trị chính
của chúng trong sinh quyển biển nhiệt đới . Rạn san hô cũng là một trong những hệ sinh
thái đặt sắc của Việt Nam. Các rạn san hô của Việt Nam phân bố rộng khắp từ Bắc vào
Nam với diện tích khoảng 1100 km2, trong đó biển miền Trung và miền Nam có diện
tích san hơ lớn nhất và tính đa dạng sinh học lớn nhất [16].
Theo một số nghiên cứu, khoảng 70% các rạn san hô trên thế giới đang bị đe dọa.
một diện tích lớn các rạn san hơ trên tồn cầu bị mất đi (khoảng 27% theo NASA) chỉ
trong vòng 50 năm qua [17]. Hiện tượng san hô bạc màu (tẩy trắng) cũng đã và đang
diễn ra nhanh chóng. Hiện tượng này gần như chứ được biết đến cho đến những năm
1980, khi một loạt các quần thể san hô bị tẩy trắng xuất hiện. Cũng trong 20 năm trở lại

đây khi nhiệt độ tang đã đẩy nhanh quá trình tẩy trắng và phá hủy các rạn san hô. Vào
năm 1998 và 2005 nhiệt độ đại dương trắng cao đã làm chết rất nhiều rạn san hô và
những rạn san hô này gần như khơng có khả năng phục hồi [18].
Đi cùng với sự suy thái của các rạn san hô là sự biến mất của nhiều loại sinh vật biển
quý. Theo Sách Đỏ Việt Nam, có 36 lồi sinh vật thuộc hệ sinh thái rạn san hơ có nguy
cơ đe dọa tuyệt chủng: cá rạn san hơ (9 lồi), san hơ cứng (11 loài), động vật đáy (10
loài), rong biển (5 loài) và thực vật ngập mặn (1 lồi). Do đó, việc theo dõi, nghiên cứu,
quản lý, sử dụng loại tài nguyên san hô một các hiệu quả và hợp lý là một vấn đề rất
quan trọng [19].
Công nghệ viễn thám và GIS đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực,
đặc biệt trong nghiên cứu hệ sinh thái biển. Kỹ thuật viễn thám là công cụ đắt lực so với
phương pháp truyền thống trong việc xây dựng bản đồ rạn san hô. Các nghiên cứu ứng
dụng công nghệ viễn thám và GIS giúp các nhà quản lý có thể đánh giá được sự biến
động của hệ sinh thái trên diện rộng và chi phi thấp hơn so với khảo sát trực tiếp. Nghiên
cứu dựa vào viễn thám và GIS được thực hiện sẽ giúp cho các nhà quản lý, quy hoạch
đánh giá khách quan về hiện trạng phân bố đa dạng sinh học, cũng như những biến động
về diện tích phân bố một các hiệu quả và tối ưu nhất. Mặc khác, ở khu vực Cù Lao
Chàm, Quảng Nam hiện nay các nghiên cứu ứng dụng Viễm Thám và GIS trong việc
nghiên cứu về đối tượng san hơ cịn có những hạn chế.
Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông
tin địa lý (GIS) đánh giá hiện trạng phân bố san hô tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam.”
nhằm xây dựng bản đồ phân bố san hô tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam dựa trên ảnh vệ
tinh có độ phân giải cao và khảo sát thực địa tạo cở sở dữ liệu cho công tác quản lý, bảo
tồn hệ sinh thái rạn san hô.
1


2. Mục tiêu đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Xây dựng bản đồ hiện trạng phân bố rạn san hô khu vực biển Cù Lao Chàm, Quảng

Nam bằng công nghệ viễn thám và GIS.
2.2. Mục tiêu cụ thể
Đánh giá diện tích phân bố và hiện trạng hệ sinh thái rạn san hô khu vực biển Cù Lao
Chàm, Quảng Nam
Xây dựng cơ sở dữ liệu về hệ sinh thái rạn san hô khu vực Cù Lao Chàm, Quảng Nam
để làm cơ sở quản lý, bảo vệ, phục hồi san hô.
3. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Nghiên cứu nhằm xây dựng bản đồ phân bố san hô tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam
bằng công nghệ Viễn thám và GIS. Nghiên cứu tiếp cận việc sử dụng ảnh vệ tinh không
gian cao (PlanetScope - 3B) để thực hiện lập bản đồ chi tiết mang lại hiệu quả cao trong
việc quản lý sự phân bố san hơ tại khu vực nghiên cứu. Từ đó tạo nguồn dữ liệu để phục
vụ cho quá trình quản lý bảo tồn hệ sinh thái san hô tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Khu vực nghiên cứu
Cù Lao Chàm là một cụm đảo về mặt hành chính trực thuộc xã đảo Tân Hiệp, thành
phố Hội An, tỉnh Quảng Nam, nằm cách bờ biển Cửa Đại 16km. Nơi đây bao gồm 8 đảo
(hòn): Hòn Lao (lớn nhất), Hòn Khơ Mẹ, Hịn Khơ Con, Hịn Lá, Hịn Dài, Hịn Mồ,
Hịn Tài, Hịn Ơng. Dân số trên các hịn đảo này gồm khoảng 3.000 người.

Hình 1.1. Bản đồ Cù Lao Chàm, Quảng Nam
Quảng Nam nằm trong vùng trong điểm kinh tế miền Trung phía Bắc giáp thành phố
Đà Nẵng, phía Nam giáp khu kinh tế Dung Quất, có sân bay, cảng biển, đường Xuyên
Á nên rất thuận lợi cho việc giao lưu phát triển kinh tế- Xã hội và có tầm quan trọng
trong an ninh, quốc phịng; phía Đơng có đường bở biển chạy dài trên 125 km, vùng đặc
quyền kinh tế rộng lớn hơn 40.000 km2 hỉnh thành nhiều ngư trường với nguồn lợi hải
sản phương phú để phát triển nghề khai thác thủy sản.

Địa hình tỉnh Quảng Nam tương đối phức tạp. Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới điển hình, chỉ có 2 mùa là mùa khơ và mùa mưa, ít chịu ảnh hưởng của mùa
đơng lạnh miền bắc. Theo Cổng thông tin điện tử tỉnh Quảng Nam, nhiệt độ trung hình
năm 20 - 21oC, khơng có sự cách biệt lớn giữa các tháng trong năm. Lượng mưa trugn
bình 2.000 - 2.500 mm nhưng phân bố không đều theo thời gian và không gian, mưa ở
miền núi nhiều hơn đồng bằng, mưa tập trung vào các thàng 9 - 12, chiếm 80% lượng
mưa cả năm.
3


1.2. Hệ sinh thái rạn san hô
1.2.1.
Khái niệm
San hô là các sinh vật biển tồn tại dưới dạng các thể polyp nhỏ, thường sống thành
các quần thể gồm nhiều cá thể giống hệt nhau. Các polyp thuộc nhóm động vật có tên
là Thích ti (Cnidaria), bao gồm cả hải quỳ và sứa. San hơ có thể tiết ra cấu truc canxi
cacbonat tạo thành những bộ xương cứng. Phần lớn san hô phát triển tốt nhất trong môi
trường nước ấm, nông, trong sạch, nhiều nắng và dao động.
Chỉ trừ một loài là san hô lửa, tất cả san hô được chia thành hai phân lớp chính: san
hơ cứng (bao gồm san hơ đá và san hơ sừng) – có bộ xương chứa đá vơi (canxi cacbonat),
được xem là thành phần chính cấu thành nên rạn san hô; và san hô mềm – khơng có
xương, rất mềm dẻo đến mức đu đưa theo dịng nước. San hơ cứng khi chết đi cịn lại
bộ xương trắng, đỏ hay đen.
1.2.2.
Đa dạng sinh học rạn san hô
Trong thế giới đại dương, các rạn san hô cung cấp nơi trú và thức ăn cho khoảng
4.000 loài cá, 800 lồi san hơ và hàng trăm sinh vật biển khác.
San hô ở Việt Nam rất phong phú, với khoảng 400 lồi san hơ cứng thuộc 79 chi.
Quần thể san hơ ở Việt Nam hồn tồn có thể được so sánh với các vùng san hô đa dạng
nhất trên thế giới [25].

Bên cạnh đó, theo những kết quả gần đây nhất của các nhà khoa học Việt Nam, tổng
số loài sinh vật biển đã được ghi nhận ở các rạn san hơ là khoảng 3.000 lồi, trong đó
nhóm cá rạn san hơ có số lồi phong phú nhất (615 lồi); tiếp đến là san hơ (444 lồi);
động vật thân mềm (410 loài); rong biển (376 loài); thực vật phù du (310 loài); động vật
phù du (187 loài); động vật da gai (116 loài); động vật giáp xác (92 loài); thực vật ngập
mặn (61 loài); giun nhiều tơ (43 loài); cỏ biển (11 loài) [4].
1.2.3.
Hiện trạng hệ sinh thái san hô
Theo một số nghiên cứu, khoảng 70% các rạn san hơ trên thế giới đang bị đe dọa.
Một diện tích lớn rạn san hơ trên tồn cầu đã bị mất đi (khoảng 27% theo NASA) chỉ
trong vòng 50 năm qua [15].
Hiện tượng san hô bị bạc màu (tẩy trắng) cũng đã và đang diễn ra nhanh chóng. Hiện
tượng này gần như chưa được biết đến cho đến những năm 1980, khi một loạt các quần
thể san hô bạc màu xuất hiện, chủ yếu ở vùng nhiệt đới phía Đơng Thái Bình Dương và
vùng biển Caribê. Trong vịng 25 năm trở lại đây, nhiệt độ tăng đã đẩy nhanh quá trình
tẩy trắng và phá hủy các rạn san hô. Nhiệt độ đại dương tăng cao vào năm 1998 và 2005
đã làm chết rất nhiều rạn san hô và những rạn san hơ này gần như khơng có khả năng
phục hồi. Đánh giá của các nhà khoa học đã cho thấy quá trình tẩy trắng san hơ đã phá
hủy phần lớn các rạn san hô trên thế giới [26].
Trong tháng 4 và 5/2016, các rạn san hô là đối tượng bị ảnh hưởng mạnh nhất trong
các hệ sinh thái biển, 100% các rạn san hơ trong khu vực khảo sát đều có dấu hiệu bị tẩy
trắng, nhóm san hơ cành hầu hết bị chết hàng loạt. Điển hình là các khu vực rạn: Hòn
4


Sơn Dương - Hà Tĩnh (tỷ lệ san hô chết khoảng 90%), Hịn Nồm - Quảng Bình và Hải
Vân, Sơn Chà - Thừa Thiên Huế (tỷ lệ san hô bị suy giảm là 66,7%). [25]
Đi cùng với sự suy thoái của san hơ là sự biến mất của nhiều lồi sinh vật biển q.
Ở Việt Nam, có 36 lồi sinh vật thuộc hệ sinh thái rạn san hơ có nguy cơ đe dọa tuyệt
chủng theo Sách Đỏ Việt Nam: cá rạn san hơ (9 lồi), san hơ cứng (11 lồi), động vật

đáy (10 loài), rong biển (5 loài) và thực vật ngập mặn (1 loài) [5].
1.3. Tổng quan về viễn thám
1.3.1.
Khái niệm
Theo Schowengerdt, Robert A. (2007), Viễn thám được định nghĩa như phép đo
lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất sử dụng dữ liệu thu được tử máy
bay và vệ tinh.
Theo Lê Văn Trung (2010), Viễn thám được định nghĩa như là một khoa học nghiên
cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thơng tin của đối tượng ( vật thể)
mà khơng có những tiếp xúc trực tiếp với chúng.
1.3.2.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật viễn thám là dựa vào đặc trưng phản xạ của các đối
tượng tư nhiên tương ứng với từng giải phổ khác nhau, thông qua bộ cảm biến giá trị
phản xạ phổ này sẽ được chuyển về giá trị số. Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ
của các đội tượng tự nhiên sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ưu,
chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng nghiên cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân
tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng, tiến tới phân loại chúng [14].

Hình 1.2. Sơ đồ quá trình viễn thám
Các thành phần cơ bản và quá trình của viễn thám:
Quá trình 1: truyền năng lượng và thu nhận ảnh
1. Nguồn phát năng lượng (A) – nguồn năng lượng phát xạ để cung cấp năng lượng
điện từ tới đối tượng quan tâm
5


2. Sóng điện từ và khí quyển (B) – khi năng lượng truyền từ nguồn phát đến đối
tượng, nó sẽ đi vào và tương tác với khí quyển. Sự tương tác này có thể xảy ra lần thứ 2
khi năng lượng truyền từ đới tượng tới bộ cảm biến.

3. Sự tương tác với đối tượng (C)- sau khi xuyên qua khí quyển, nó tương tác với
đối tượng. phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và sóng điện từ mà năng lượng phản xạ
hay bức xạ của đối tượng có sự khác nhau.
4. Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D) – sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc
phát xạ từ đối tượng, bộ cảm biến thu nhận và ghi lại song điện từ.
5. Sự truyền tải, nhận và xử lý (E)- năng lượng được ghi nhận bởi bô cảm biến phải
được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý. Năng lượng được truyền đi thường ở
dạng điện. trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dnagj abnr cứng
hoặc là số.
Q trình 2: Giải đốn, phân tích và sử dụng
6. Sử giải đốn và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán
trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng.
Ứng dụng (G)- đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của cơng nghệ viễn
thám. Thông tin sau khi được tách ra từu ảnh có thể ứng dụng để hiểu tốt hơn về đối
tượng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một số vấn đề
cụ thể [14].
1.3.3.
Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

Hình 1.3. Biểu đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
Nước trong (Clear River Water) sẽ hấp thụ nhiều và phản xạ ít, do đó mầu sắc của
nó sẽ rất thẫm trên ảnh.

6


Nước đục( Turbid River Water) sẽ phản xạ mạnh hơn nước trong vì khả năng phản
xạ của nó phụ thuộc vào khả năng phản xạ của các đối tượng trong nước (ví dụ như phù
sa hoặc rong rêu)
Đất (Soil) phản xạ rất mạnh và khả năng phản xạ phụ thuộc vào chiều dài bước sóng

Thực vật(Vegetation) phản xạ ở bước sóng 0.54 mm và phần hồng ngoại. Khả năng
phản xạ phổ của thực vật ở phần hồng ngoại lớn hơn rất nhiều lần so với vùng ánh sáng
nhìn thấy.
1.3.4.
Dữ liệu ảnh viễn thám
Ảnh viễn thám (còn gọi là ảnh vệ tinh) là ảnh số thể hiện các vật thể trên bề mặt trái
đất được thu nhận bởi các bộ cảm biến đặt trên vệ tinh. Tùy thuộc vào vùng bước sóng
được sử dụng để thu nhận, ảnh viễn thám có thể được phân thành ba loại cơ bản:
Ảnh quang học: Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời. thơng tin trên ảnh viễn
thám quang học là phản xạ phổ của các đối tượng trên mặt đất, bao gồm lớp phủ thực
vật, nước và đất trống được ghi nhận thành từng pixel ảnh có độ phân giải khơng gian
xác định, trên nhiều kênh phổ xác định và vào một thời gian xác định.
Ảnh nhiệt: Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt của các vật thể.
Ảnh rada: Nguồn năng lượng chính là sóng rada phản xạ từ các vật thể do vệ tinh tự
phát xuống theo những bước sóng đã được xác định.
1.3.5.
Ứng dụng của ảnh viễn thám:
Dữ liệu ảnh viễn thám được khai thác và sử dụng phục vụ các hoạt động sau:
- Quan trắc, giám sát về ô nhiễm môi trường: đất, nước do chất thải sinh hoạt và chất
thải cơng nghiệp; khơng khí do khí phát thải công nghiệp và sinh hoạt; ô nhiễm môi
trường do thiên tai, các khoáng chất tự nhiên độc hại phát tán vào mơi trường, khai thác
khống sản; kiểm kê khí nhà kính.
- Cơng tác thu thập thơng tin, dữ liệu, phân tích, điều tra, đánh giá, theo dõi diễn biến
tài nguyên, môi trường định kỳ và đột xuất nhằm đưa ra các báo cáo phục vụ phát triển
kinh tế - xã hội; phòng, chống thiên tai; giám sát hạn hán, cảnh báo cháy rừng, diễn biến
lũ lụt, cứu hộ cứu nạn và ứng phó với biến đổi khí hậu; hiện trạng sản xuất nông nghiệp.
- Xây dựng, cập nhật bản đồ chuyên đề và cơ sở dữ liệu chuyên đề về hiện trạng tài
nguyên thiên nhiên và môi trường, thực trạng biến đổi khí hậu; lập bản đồ địa chất các
tỷ lệ.
- Cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý quốc gia, hệ thống bản đồ địa hình quốc gia.

- Phục vụ cơng tác quốc phịng, an ninh [6].
1.4. Tổng quan về GIS
1.4.1.
Định nghĩa
Hệ thống thông tin địa lý – Geographical information system (GIS) là một hệ thông
thông tin được thiết kế để thu nhập, cập nhập, lưu trữ tích hợp và xử lý, tra cứu, phân
tích và hiển thị mọi dạng dữ liệu địa lý.
7


Theo Ducker (1979) định nghĩa: “ GIS là một trường hợp đặc biệt của hệ thống thơng
tin ở đó cơ sở dữ liệu bao gồm sự quan sát các đặc trưng phân bố khơng gian, các hoạt
động sự kiện có thể được xác định trong khoảng không như đường, điểm, vùng”
Theo Goodchild (1985) “GIS là một hệ thống sử dụng cơ sở dữ liệu để trả lời các
câu hỏi về bản chất địa lý của các thực thể địa lý.”
Theo Aronoff (1993) định nghĩa: “ GIS là một hệ thống gồm các chức năng: Nhập
dữ liệu, quản lý và lưu trữ dữ liệu, phân tích dữ liệu, xuất dữ liệu”
1.4.2.
Chức năng của GIS
GIS có 5 chức năng chủ yếu:
– Thu thập dữ liệu: là cơng việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây dựng
một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như dữ liệu đo
đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê…
– Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định dạng khác
nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác
theo một số cách để tương thích với hệ thống. Ví dụ: các thơng tin địa lý có giá trị biểu
diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp dân cư trên bản đồ địa chính được thể hiện
chi tiết hơn trong bản đồ địa hình). Trước khi các thơng tin này được tích hợp với nhau
thì chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính
xác). Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho

yêu cầu phân tích.
– Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa lý. Hệ
thống thơng tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu đồng
thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố
quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản
lý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tượng). Các
dữ liệu thơng tin mơ tả cho một đối tượng bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với
vị trí khơng gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành GIS.
– Phân tích dữ liệu: GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản “chỉ
nhấn và nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu khơng gian mạnh mẽ để cung cấp thơng
tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho những nhà quản
lý và quy hoạch.
– Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu
đồ. Ngồi ra cịn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các bản báo cáo
thống kê, hay tạo mơ hình 3D, và nhiều dữ liệu khác [15].
1.4.3.
Cơ sở dữ liệu
Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thơng tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại số liệu cơ
bản: số liệu không gian và phi khơng gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và chúng
khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị.
8


Số liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ độ,
quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ.
Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh
bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thơng qua thiết bị ngoại vi,…
Số liệu phi không gian là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình
ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng. Các số liệu phi không gian được gọi là dữ liệu
thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết

chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất
chung.
*Dữ liệu không gian
- Hệ thống Vector
+ Kiểu đối tượng điểm (Points): Các đối tượng đơn, thơng tin về địa lý chỉ gồm cơ
sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm. Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm: Là
toạ độ đơ n (x,y), Khơng cần thể hiện chiều dài và diện tích.
+ Kiểu đối tượng đường (Arcs)
Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối tượng địa lý
dạng tuyến, có các đặc điểm sau: Là một dãy các cặp toạ độ, một arc bắt đầu và kết thúc
bởi node, các arc nối với nhau và cắt nhau tại node, hình dạng của arc được định nghĩa
bởi các điểm vertices, độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.
+Kiểu đối tượng vùng (Polygons)
Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa lý có diện tích
và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng polygons, có các đặc điểm sau:
Polygons được mô tả bằng tập các đường (arcs) và điểm nhãn (label points), một hoặc
nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng, một điểm nhãn label points nằm trong vùng
để mô tả, xác định cho mỗi một vùng.
- Hệ thống Raster
Mơ hình dữ liệu dạng raster phản ánh tồn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới
các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel). Mơ hình raster có các đặc điểm:
+Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
+Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị.
+Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer).
+Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp.
- Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster
Việc chọn của cấu trúc dử liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yêu cầu
của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thì dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện tích
nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời các đường contour sẽ chính xác hơn
hệ thống raster. Ngồi ra cũng tuỳ vào phần mềm máy tính đang sử dụng mà nó cho

phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster. Tuy nhiên đối với việc sử dụng
ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster.
9


Hình 1.4. Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector
(Nguồn : Tor Bernhardsen, 1992)
*Dữ liệu thuộc tính
Số liệu phi khơng gian hay cịn gọi là thuộc tính là những mơ tả về đặc tính, đặc điểm
và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một trong các chức năng đặc biệt
của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ
liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thơng thường hệ thống thơng tin địa lý có 4 loại số
liệu thuộc tính:
- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin khơng gian có thể thực
hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.
- Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thơng tin, các hoạt động thuộc
vị trí xác định.
- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị,… liên quan đến các đối
tượng địa lý.
- Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự
liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng).
1.5. Giới thiệu Vệ tinh PlanetScope
PlanetScope là một chòm sao được cấu tạo bởi hơn 150 vệ tinh quang học (cịn có
tên là Dove) do Cơng ty Planet Labs (San Francisco, CA, U.S) vận hành. Mỗi vệ tinh
PlanetScope là một hệ số dạng CubeSat 3U (10 cm x 10 cm x 30 cm). Vệ tinh
PlanetScope bao gồm nhiều lần phóng các nhóm vệ tinh riêng lẻ. Do đó, năng lực trên
quỹ đạo không ngừng cải thiện về khả năng hoặc số lượng, với những cải tiến công nghệ
được triển khai với tốc độ nhanh chóng. Tất cả các vệ tinh PlanetScope được phóng bắt
đầu vào tháng 11 năm 2018 đều có các đặc điểm cảm biến mới cho phép cải thiện độ
phân giải quang phổ.

10


Ảnh được thu thập và được xử lý theo nhiều định dạng để phục vụ các trường hợp
sử dụng khác nhau, có thể là lập bản đồ, tìm hiểu sâu, ứng phó thảm họa, nơng nghiệp
chính xác, hoặc phân tích thời gian đơn giản để tạo ra các sản phẩm thơng tin phong
phú. Hình ảnh vệ tinh PlanetScope được chụp dưới dạng một dải liên tục các hình ảnh
khung đơn được gọi là cảnh (scenes). Các cảnh có thể được thu được dưới dạng một
khung RGB (đỏ, lục, lam) hoặc một khung phân tách với một nửa RGB và một nửa NIR
(gần hồng ngoại) tùy thuộc vào khả năng của vệ tinh. Các sản phẩm lưu trữ đầy đủ của
PlanetScope là Basic Scene, Ortho Scene và Ortho Tile.
Sản phẩm PlanetScope Ortho Scene (3B) được điều chỉnh bằng phương pháp đo
phóng xạ, cảm biến và hình học và được chiếu lên hình chiếu bản đồ. Hiệu chỉnh hình
học sử dụng Mơ hình Độ cao Kỹ thuật số (DEM) tốt với khoảng cách từ 30 đến 90 mét.
[20].
Bảng 1.1. Bảng thông tin ảnh PlanetScope Ortho Scene
Thuộc tính sản phẩm Thơng tin
Thành phần sản phẩm Sản phẩm PlanetScope Ortho Scene bao gồm các thành phần tệp
và định dạng
sau:
Tệp hình ảnh- định dạng GeoTIFF
Tệp siêu dữ liệu- định dạng XML
Tệp hình thu nhỏ- định dạng GeoTIFF
Tệp dữ liệu Mask không thể sử dụng (UDM)- định dạng GeoTIFF
Tệp dữ liệu Mask có thể sử dụng (UDM2)- định dạng GeoTIFF
Định hướng bản đồ
Map North Up
Kích thước pixel
3m

Độ sâu bit
8 bit
Phân tích (DN): 12bit ( ảnh gốc)
Phân tích (Radiance - W m-2 sr-1 m-1): 16-bit
Phân tích SR (Độ phản xạ bề mặt): 16-bit
Kích thước sản phẩm Kích thước Scene danh xấp xỉ (ở độ cao 475km):
PS2: 25 km 11,5 km
PS2.SD: 25 km 23,0 km
PSB.SD: 32,5 km x 19,6 km
với một số thay đổi theo độ cao vệ tinh
Hiệu chỉnh hình học
Các hiệu ứng liên quan đến cảm biến được điều chỉnh bằng cách
sử dụng từ xa cảm biến và mơ hình cảm biến.
Chỉnh hình sử dụng GCP và DEM tốt (posting 30 m đến 90 m).
Horizontal Datum
WGS84
Map Projection
UTM

11


1.6. Dữ liệu ảnh nghiên cứu
Bảng 1.2. Thông tin ảnh PlanetScope tại Cù Lao Chàm, Quảng Nam
Vị trí
Cù Lao Chàm, Quảng Nam
Ngày chụp
8- 8- 2019
Độ che phủ mây
0%

Mức độ xử lý
3B
Ảnh PlanetScope được cung cấp ở mức độ xử lý 3B hình ảnh này đã được chỉnh sửa
hình học (orthorectified) để cho hình chiếu của ảnh khớp chính xác với bề mặt để tránh
biến dạng hình học và cùng với đó, mức độ xử lý ảnh tới phản xạ bề mặt cho thơng tin
chính xác về đối tượng bề mặt. Sản phẩm phản xạ bề mặt được nhà cung cấp xử lý ở
đỉnh phản xạ khí quyển (Top of Atmosphere) và sau đó điều chỉnh khí quyển thành phản
xạ bề mặt. Nhà cung cấp Planet sử dụng mơ hình chuyển bức xạ với dữ liệu phụ trợ là
dữ liệu đầu vào cho hiệu ứng khí quyển. Do đó, hình ảnh dùng cho nghiên cứu không
cần phải thực hiện chỉnh sửa hình học và phản xạ bề mặt.
1.7. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.7.1. Những nghiên cứu trên thế giới
Trên phạm vi thế giới, các nghiên cứu về ứng dụng viễn thám và cơng nghệ GIS trong
phân tích, đánh giá, xây dựng bản đồ phân bố cũng được sử dụng rất rộng rãi. Nghiên
cứu “Image fusion applied to satellite imagery for the improved mapping and
monitoring of coral reefs: a proposal” của M. Gholoum, D. Bruce, S. Al Hazeam viết
vào năm 2012 đã đánh giá các phương pháp sử dụng trong lập bản đồ và giám sát hệ
sinh thái rạn san hơ. Ngồi ra, nghiên cứu cịn đề xuất cải tiến phương pháp lập bản đồ
và giám sát hệ sinh thái rạn san hô dựa trên kỹ thuật image fusion. Kỹ thuật image fusion
này sẽ là áp dụng cho ảnh vệ tinh với độ phân giải phổ thấp nhưng độ phân giải không
gian cao với ảnh vệ tinh độ phân giải không gian thấp nhưng độ phân giải phổ cao
[21]. Các ảnh mới được hợp nhất sẽ có đầy đủ các dải quang phổ và và độ phân giải
không gian của các ảnh sử dụng hợp nhất. Điều này sẽ có khả năng giúp phân loại chính
xác dữ liệu hình ảnh.
Ở Indonesia các rạn san hơ đã có dự suy giảm qua nhiều năm, vì vậy các nhà nghiên
cứu gồm Nurjannah Nurdin, Teruhisa Komatsu, Agus, M. Akbar AS, Abdul Rasyid
Djalil, and Khairul Amri đã mở ra một nghiên cứu với đề tài Multisensor And
Multitemporal Data From Landsat Images To Detect Damage To Coral Reefs, Small
Islands In The Spermonde Archipelago, Indonesia nhằm tìm hiểu lý do dẫn tới sự thay
đổi qua nhiểu năm bằng nhiều loại ảnh vệ tinh. Các hình ảnh của dữ liệu Landsat MSS,

Landsat TM, Landsat ETM và Landsat 8 đã được sử dụng để kiểm tra sự thay đổi của
các rạn san hô của đảo Suranti ở Quần đảo Spermonde trong suốt bốn mươi mốt năm từ
năm 1972 đến 2013. Phân loại các loại đáy nước nông được chia thành đá san hô sống
và môi trường sống cát san hô chết với đá vụn và cát. Kết quả sơ bộ cho thấy những
12


thay đổi đáng kể trong giai đoạn 1972-2013 cũng như những thay đổi trong các rạn san
hơ có thể được giải thích một phần bởi các hoạt động đánh bắt hủy diệt [22].
Theo một báo cáo về môi trường sống của san hô ở Biển Đỏ (Hurghada, Ai Cập)
trong khoảng từ năm 1987 đến 2013 với sự phát triễn mạnh mẽ cảu du lịch, môi trường
sống của san hô đã có sự ảnh hưởng rất lớn, một phần san hơ bị tẩy trắng hoặc mất hoàn
toàn. Những nhà khoa học đã tiến hành quan sát những thay đổi từ các rạn san hơ bằng
cách sử dụng phân tích phát hiện thay đổi được áp dụng cho ba loại ảnh vệ tinh Landsat5 TM, Landsat-7 ETM + và Landsat-8 OLI. Các kỹ thuật xử lý khác nhau đã dược thực
hiện trong ba hình ảnh. Kết quả cho thấy, từ năm 1987 và 2000 cho thấy sự gia tăng
đáng kể trong các tảo và cỏ biển. Tuy nhiên, lại có sự suy giảm lớn đối với các lớp triều
ngầm và san hô lần lượt là 41,4 % và 37%. Mặt khác, từ năm 2000 tới 2013 có sự gia
tăng đối với lớp tảo, nhưng theo quan sat các bãi cát, san hô, lớp cỏ biển vẫn có sự suy
giảm mạnh tương ứng 49%, 46%, 74% [23].
1.7.2.
Những nghiên cứu tại Việt Nam
Với điều kiện tự nhiên thuận lợi vùng biển Việt Nam là nơi lí tưởng cho sự sinh
trưởng và phát triển của san hơ. Theo đó có nhiều nghiên cứu hơn về hệ sinh thái san hơ
vì những tiềm năng lợi ích mà nó mang lại. Tại Việt Nam, trong giới hạn của dự án “
Ngăn ngừa xu hướng suy thối mơi trường Biển Đông và vịnh Thái Lan,
UNEP/GES/SCS” do Viện Hải dương học chủ trì đã tiến hành khảo sat trên 200 điểm
rạn san hô vùng ven bờ Việt Nam, cho thấy chỉ khoảng 1% số rạn có độ phủ cao trong
khi số rạn có độ phủ thấp chiếm tới trên 31%, số rạn có độ phủ trung bình và khá lần
lượt là 41% và 26% (dựa theo thang phân chia độ phủ của English và sc., 1997) [7]. Kết
quả của dự án cũng nhận định: độ phủ san hô sống trên rạn ở các vùng ven bờ đang bị

giảm dần theo thời gian, có nhiều nơi lên đến trên 30% trong vòng 10 năm qua. Khai
thác quá mức, khai thác hủy diệt, ô nhiễm, biến động thiên nhiên, xâm thực,... Là các
mối đe dọa đối với các rạn san hô [7]. Một thực trạng đáng quan tâm là sự nghèo nàn về
nguồn lợi sinh vật rạn san hô ở vùng ven bờ Việt Nam [8]. Điều này chi thấy rằng hiện
trạng rạn san hô vùng biển ven bờ Việt Nam đang có chiều hướng suy giảm nghiêm
trọng do các hoạt động khai thác quá mức, sử dụng không hợp lý, ô nhiễm môi trường
[9].
Vào năm 2008 các nhà nghiên cứu Võ Sĩ Tuấn, Nguyễn Văn Long, Hoàng Xuân Bền,
Phan Kim Hoàng, Hứa Thái Tuyến đã thực hiện nghiên cứu giám sát rạn san hô vùng
biễn ven bờ Việt Nam từ năm 1994 tới 2007 bằng cách sử dụng chỉ số bất biến theo độ
sâu để hiệu chỉnh ảnh hưởng của cột nước lên phản xạ phổ mỗi loại kiểu sinh cảnh đáy.
Kết quả phân loại ảnh cho thấy hệ sinh thái rạn san hô sống với độ phủ trên 25% cịn rất
ít ở khu vực phía nam và đơng nam, một phần nhỏ ở phía bắc của đảo lớn; và kết quả
kiểm định sau phân loại cho thấy độ chỉnh xác tổng thể (overall accuracy) của quá trình
phân loại ảnh là 94%, hệ số thống kê Kappa là 0,93 [10]. Ưu điểm của đề tài là khi so
sánh kết quả thực địa, bản đồ địa hình với kết quả phân loại trên ảnh khá trùng khớp,
13


việc áp dụng phương pháp hiệu chỉnh cột nước Lyzenga đem lại kết quả phân loại có độ
chính sát cao. Tuy nhiên, phương pháp hiệu chỉnh cột nước lại phụ thuộc rất nhiều vào
dữ liệu khảo sát thực địa, nếu q trình khảo thực địa khơng cẩn thận có thể ảnh hưởng
tới kết quả về sau [10]. Trong đề tài “Ứng dụng ảnh vệ tinh Quickbird xây dựng bản đồ
phân bố rạn san hô năm 2010 xã Tam Hải, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam” có đề
cập: “Bản đồ hiện trạng san hô năm 2010 được xây dựng thông qua việc xử lý ảnh viễn
thám Quickbird 2010.” Qua đó, phương pháp phân tích thành phần chính (principal
Component Analysis) đã được ứng dụng nhằm tang cường thông tin các đối tượng trên
ảnh. Kết quả đề tài đã xây dựng bản đồ hiện trạng rạn san hô ở mũi Bàn Than, huyện
Núi Thành chia làm bốn cấp [11]. Trong nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ viễn thám
và hệ thông thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá hiện trạng thảm cỏ biển ở vùng đất

ngập nước xã Hương Phong, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế” sử dụng phương
pháp giải đoán ảnh viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ thảm cỏ biển dựa trên
nguyên lý tinh toán chỉ số bất biến theo độ sâu. Điểm đáng chú ý là tác giả sử dụng kết
hợp cả hai ảnh vệ tinh Landsat TM và Alos để cho ra kết quả giải đoán hình ảnh [12].
Kết quả cho thấy dựa vào nguồn ảnh ALOS 28/05/2008 và thực hiện các tiến trình giả
đốn, bản đồ hiện trạng phân bố hệ sinh thái cỏ biển ở vùng đất ngập nước xã Hương
Phong năm 2008 đac được xây dựng với tỉ lệ 1:5.000 (hình 2.4) [12].

Hình 1.5. Bản đồ hiện trạng phân bố thảm cỏ biển ở vùng đất ngập nước xã Hương
Phong, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Riêng về nghiên cứu ở Cù Lao Chàm, theo báo cáo nghiên cứu “Một số ghi nhận về
suy thái rạn san hô do tai biến thiên nhiên ở Nam Việt Nam” nghiên cứu so sánh về hiện
trạng rạn san hô giữa hai năm 2004 và 2008 cho thấy độ phủ san hô cứu suy giảm khá
nhiều với giá trị trung bình giảm gần 7% [1]. Số liệu độ phủ san hô cứng thu được bằng
14


phương pháp Manta tow phản ánh một thực tế là các rạn nằm ở hướng về phía bờ đất
liền (tây và tây bắc đảo lớn Cù Lao Chàm) như xung quanh đảo Hịn Khơ, Hịn Lá và
ven bờ tây bắc đảo lớn) suy giảm độ phủ khá nghiêm trọng. Nghiên cứu chi tiết cũng
ghi nhận sự gia tăng độ phủ cua san hô vỡ vụn ở một số khu vực đối sóng (tăng 17,8 %
ở Bãi Hương) tương ứng hỗ với sự suy giảm của san hô cứng dạng cành và dạng phiến
với độ phủ trung bình giảm tương ứng là 17,3 % và 15,2 %.

Hình 1.6. Biểu đồ thay đổi độ phủ san hô cứng (%) ở các khu vực khảo sát trong
Khu Bảo Tồn Cù Lao Chàm, 2004 và 2008 (TB: tây bắc, TN: tây nam, CLC: đảo Cù
Lao Chàm)
Theo nghiên cứu của Hứa Thái Tuyến, Võ Sĩ Tuấn, Phan Kim Hoàng, Huỳnh Ngọc
Diên được viết vào năm 2015, tác giả đánh giá Tỷ lệ sống trung bình (sống 25 – 100%)
đạt 78,30% cho toàn khu vực phục hồi (bao gồm phục hồi trên nền rạn tự nhiên và khung

nhựa) [2]. Trong tổng số 161 tập đoàn thuộc 8 giống san hô được theo dõi tốc độ tăng
trưởng, có 3 giống có số lượng nhiều là Acropora, Montipora và Pachyseris. Tốc độ tăng
trưởng trung bình nhanh nhất thuộc về giống Montipora dạng phiến (3,22 mm/tháng),
kế đến là giống Acropora dạng cành (2,25 mm/tháng) và chậm nhất là Pachyseris dạng
phiến (1,64 mm/tháng). Tuy nhiên, kết quả kiểm định cho thấy khơng có sự sai khác về
tốc độ tăng trưởng của các giống trong các giai đoạn tăng trưởng (lần lượt là 0,76 < 3,11;
1,77 < 3,17 và 1,22 < 3,23) ở mức tin cậy 95% [2] .

15


Hình 1.7. Biểu đồ tỷ lệ sống trung bình (%) của san hô ở các khu vực Khu Bảo Tồn
Biển Cù Lao Chàm - Quảng Nam. (Nguồn: Võ Sĩ Tuấn. 2015)
Dự án “Điều tra và đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng bền vững đối với tài nguyên
đa dạng sinh học ở Khu Dự trữ sinh quyển thế giới Cù Lao Chàm – Hội An” được thực
hiện trong giai đoạn 2015 – 2016 với sự tài trợ kinh phí của UBND TP. Hội An làm chủ
đầu tư và Ban Quản lý Khu dự trữ sinh quyển thế giới Cù Lao Chàm – Hội An quản lý.
Việc đánh giá hiện trạng phân bố và diện tích các hệ sinh thái trong KDTSQ Cù Lao
Chàm – Hội An được tập trung chủ yếu vào các hệ sinh thái tiêu biểu (rừng ngập mặn,
thảm cỏ biển và rạn san hô) trên cơ sở giải đoán từ ảnh vệ tinh kết hợp với ảnh máy bay
bằng phương pháp phân tích kỹ thuật số và giải đoán trực quan. Tư liệu ảnh được sử
dụng giải đoán và xác định hiện trạng phân bố các hệ sinh thái năm 2016 gồm: Cảnh
ảnh AVNIR2 Sentinel 2-MSI. Trên cơ sở kết quả giải từ ảnh vệ tinh và máy bay, Dự án
chọn 60 điểm chìa khóa đại diện cho các sinh cư tiêu biểu như rạn san hô (20 điểm), cỏ
biển (20 điểm), cây ngập mặn (10 điểm), đá (5 điểm) và cát (5 điểm) để khảo sát kiểm
định thực địa nhằm đánh giá và hiệu chỉnh độ chính xác của kết quả giải đốn. Việc
kiểm định kết quả được thực hiện cùng với chuyến khảo sát vào tháng 6/2016.Kết quả
kiểm định thực địa cho thấy độ tin cậy của kết quả giải đoán đạt tỷ lệ khá cao, trong đó
rừng ngập mặn, đá và cát đều đạt mức độ chính xác 100%, cịn thảm cỏ biển và rạn san
hô đạt tương ứng 90% (18/20 điểm giải đốn là chính xác) và 85% (17/20 điểm là chính

xác) [13]. Nhưng điểm hạn chế của dự án là độ phân giải ảnh ở mức trung bình 30x 30m.
Song ở những đề tài trên, các phương pháp được áp dụng chỉ là phương pháp tổng
hợp, phân tích, so sánh, thống kê các số liệu để làm nghiên cứu. Bên cạnh đó các nghiên
cứu được thực hiện phương pháp khảo sát thực địa đơn giản nên cơ bản chỉ phân tích
được thành phần lồi và khơng xác định được vị trí của từng rạn san hơ cụ thể nhất. Từ
đó, cơng tác quản lý, bảo tồn hệ sinh thải rạn san hơ tại Cù Lao Chàm chưa hồn thiện.

16


CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hình 2.1. Sơ đồ qui trình thực hiện
17


2.1. Hồi cứu số liệu
Thu thập các tài liệu liên quan đến đề tài, viết tổng quan, xác định vấn đề nghiên cứu và
phạm vi nghiên cứu sẽ cho ta cái nhìn tổng thể ban đầu về đối tượng nghiên cứu.
2.2. Khảo sát thực địa và đo các thông số liên quan
Nhằm chọn khu vực lấy mẫu để đánh giá độ phủ san hô, thu thập dữ liệu tọa độ địa lý
khu vực nghiên cứu bằng máy GPS Garmin 62Sc để tiến hành tạo dữ liệu khơng gian và
thuộc tính khu vực nghiên cứu trong GIS. Quá trình khảo sát thực địa được tiến hành vào
vào tháng 9 năm 2019 và tháng 4 năm 2020, quá trình khảo sát san hô các độ sâu từ bờ
hướng ra vùng nước sâu.
Khảo sát tổng cộng 16 khu vực với 3765 mẫu hình ảnh được chụp. Các mẫu thu được
phục vụ cho việc phân lại các pixel có giám sát và phân loại độ phủ san hô bằng CPCe.
Phương pháp khảo sát theo ảnh chụp (photo of 25) với ô tiêu chuẩn 5 x 5 m, mỗi ô tiêu
chuẩn được ghi nhận 05 ảnh bao gồm ảnh 04 gốc và 01 ảnh ở trung tâm mỗi ảnh bao quát
ô lưới 1m2 . Việc khảo sát được thực hiện từ bờ ra đến rìa rạn san hô, mỗi ô tiêu chuẩn cách

nhau tối thiểu 5 m, sao cho bao phủ cả rạn san hô nghiên cứu. Ảnh nghiên cứu được chụp
bằng camera chuyển dụng dưới nước 360 độ CND713, máy ảnh GoPro dưới sự hỗ trợ của
thợ lặn.

Hình 2.2. Hình ảnh mơ phỏng khảo sát chụp hình lưới 5x5
18