Ứng dụng ảnh vệ tinh vnredsat 1 thành lập bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tỷ lệ 1 10 000 khu vực vườn quốc gia mũi cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ OANH

ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ 1:10.000
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ OANH

ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ 1:10.000
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU
Ngành: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Phạm Việt Hòa

HÀ NỘI, 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi các số liệu kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kì cơng
trình nào khác.

Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015
Tác giả

Nguyễn Thị Oanh


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ RỪNG NGẬP MẶN...............................................6
1.1. Khái niệm rừng ngập mặn ................................................................................6
1.2. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới và Việt Nam .....................................6
1.2.1. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới ....................................................7
1.2.2. Sự phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam ...................................................10
1.3. Vai trò của rừng ngập mặn ............................................................................12
1.3.1. Vai trò đối với tự nhiên ............................................................................12
1.3.2. Vai trò của RNM đối với con người ........................................................18

1.3.3. Rừng ngập mặn trước những mối đe dọa .................................................20
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG TỪ
TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS .............................................................................22
2.1. Cơ sở khoa học thành lập bản đồ lớp phủ rừng ..............................................22
2.1.1. Khái niệm về bản đồ lớp phủ rừng ..........................................................22
2.1.2. Yêu cầu khi thành lập bản đồ lớp phủ rừng .............................................22
2.1.3. Nội dung và phương pháp thể hiện nội dung bản đồ. ..............................23
2.2. Phương pháp thành lập bản đồ lớp phủ rừng ..................................................24
2.2.1. Phương pháp đo vẽ trực tiếp ....................................................................24
2.2.2. Phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh ............................................................25
2.2.3. Phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh để hiện chỉnh bản đồ lớp phủ rừng
đã có

...................................................................................................... 37

2.3. Các quy trình thành lập bản đồ lớp phủ rừng .................................................38


2.3.1. Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ rừng từ tư liệu viễn thám.................38
2.3.2. Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ rừng theo phương pháp sử dụng ảnh
vệ tinh để hiện chỉnh bản đồ lớp phủ rừng đã có. ..............................................41
2.4. Tổng quan về vệ tinh VNREDSat-1 ...............................................................43
2.4.1. Quỹ đạo vệ tinh VNREDSat-1 .................................................................46
2.4.2. Các chế độ chụp của ảnh vệ tinh VNREDSat-1 .......................................49
2.4.3. Tính năng kỹ thuật của ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ...................................50
2.4.4. Các mức xử lý của ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ..........................................52
2.5. Phương pháp phân loại định hướng đối tượng (PLĐHĐT) ............................54
2.5.1. Một số vấn đề nguyên lý ..........................................................................54
2.5.2. Các thông số sử dụng để xây dựng cơ sở tri thức trong PLĐHĐT ..........55
2.5.3. Vấn đề chọn và phối hợp tỷ lệ ..................................................................55

2.5.4. Ý nghĩa chuyên đề của đối tượng và quan hệ qua lại giữa các đối tượng 56
2.5.5. Vấn đề tính bất định (uncertainty) và tính gần đúng (vagueness) trong
PLĐHĐT ............................................................................................................57
2.5.6. Khái niệm mờ (fuzzy concept) và ứng dụng trong phân loại ảnh viễn
thám

...............................................................................................................57

2.5.7. Đối tượng ảnh và đặc điểm của đối tượng ...............................................58
2.5.8. Đặc trưng thống kê và kiến trúc của đối tượng ........................................58
2.5.9. Hình dạng của đối tượng ..........................................................................59
2.5.10. Đặc trưng về quan hệ không gian của đối tượng....................................59
2.5.11. Đặc trưng ngữ nghĩa (semantic features) ..............................................60
2.5.12. Tạo đối tượng ảnh ..................................................................................61
CHƯƠNG 3 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LỚP PHỦ RỪNG NGẬP MẶN TỶ LỆ
1:10.000 KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA MŨI CÀ MAU TỪ ẢNH VỆ TINH
VNREDSAT-1 ..........................................................................................................72
3.1. Khái quát về khu vực thực nghiệm .................................................................72
3.1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên .................................................................72
3.1.2. Đặc điểm về tài nguyên rừng ngập mặn ...................................................73


3.2. Ứng dụng ảnh VNREDSat-1 thành lập bản đồ lớp phủ rừng tỷ lệ 1:10.000
khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau ...................................................................76
3.2.1. Tiền xử lý ảnh ...........................................................................................77
3.2.2. Tăng cường chất lượng ảnh ......................................................................77
3.2.3. Tổ hợp màu tự nhiên ................................................................................77
3.2.4. Xây dựng mẫu giải đoán ..........................................................................78
3.2.5. Sử dụng phần mềm eCognition 9.0 ..........................................................81
3.2.6. Đánh giá kết quả sau phân loại.................................................................86

3.2.7. Bản đồ kết quả ..........................................................................................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................90
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

RNM

Rừng ngập mặn

PLĐHĐT

Phân loại định hướng đối tượng

GIS

Geographic Information Systemes

GPS

Global Positioning Systemes

NDVI

Normalized Difference Vegetation Index

VNREDSat-1

Vietnam Natural Resources, Environment and Disastermonitoring Satellite-1A


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1. So sánh hai phương pháp giải đoán ảnh viễn thám .................................. 26
Bảng 2.2. So sánh hai phương pháp phân loại có kiểm định và phân loại không
kiểm định. .................................................................................................... 35
Bảng 2.3. Một số mốc thời gian chính của vệ tinh VNREDSat-1 ............................ 43
Bảng 2.4. Thông số quỹ đạo vệ tinh VNREDSat-1 .................................................. 46
Bảng 2.5. Các thơng số chính của ảnh VNREDSat-1 ............................................... 51
Bảng 2.6. So sánh phân loại dựa trên điểm ảnh (pixel-based) và phân loại định
hướng đối tượng (object- oriented) ............................................................. 71
Bảng 3.1. Hệ thống các loại rừng ngập mặn của khu vực Vườn Quốc gia Mũi
Cà Mau ........................................................................................................ 78
Bảng 3.2. Khóa giải đoán rừng ngập mặn khu vực vườn Quốc gia Mũi Cà Mau .... 79


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới ..................................................... 7
Hình 1.2. Biểu đồ thống kê diện tích rừng ngập mặn theo tỷ lệ phần trăm ................ 8
Hình 1.3. Biểu đồ quy mơ RNM theo từng khu vực trong giai đoạn 1980-2005 ....... 9
Hình 1.4. Diện tích RMN theo khu vực trên thế giới giai đoạn 1980-2005 .............. 9
Hình 2.1. Miêu tả các bước cơ bản trong phương pháp phân loại có kiểm định. ..... 30
Hình 2.2. Đường cong phản xạ của thực vật ............................................................. 37
Hình 2.3. Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ rừng từ tư liệu viễn thám ................. 38
Hình 2.4. Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ rừng theo phương pháp sử dụng
ảnh vệ tinh để hiện chỉnh bản đồ lớp phủ rừng đã có. ................................. 41
Hình 2.5. Hành trình phóng tên lửa Vega và tách thả vệ tinh ................................... 45
Hình 2.6. Quy trình thực hiện nhiệm vụ của hệ thống VNREDSat-1 ...................... 48
Hình 2.7. VNREDSat-1 có khả năng chụp tồn bộ lãnh thổ Việt Nam .................... 50
Hình 2.8. Ảnh độ phân giải 2,5m chụp Sông Hồng (Hà Nội)................................... 51
Hình 2.9. So sánh kết quả phân mảnh ảnh với các tỷ lệ khác nhau .......................... 56
Hình 2. 10. Sự lẫn phổ và thông tin chứa trong một pixel ..................................... 57
Hình 2.11. So sánh đặc trưng hình dạng của sơng suối và ao, hồ ............................. 59
Hình 2.12. Quan hệ topo và khái niệm khoảng cách dùng trong PLĐHĐT ............. 60
Hình 2.13. Mạng phân cấp đối tượng và các mức liên kết (Denfinies 2007) ........... 65
Hình 2.14. Mơ hình xây dựng tập mờ (mờ hóa đặc điểm của đối tượng) (Ursula
C. Benz, Peter Hofmann et al. 2004). .......................................................... 67
Hình 2.15. Minh họa cho 3 tập mờ Thấp, Trung bình và Cao thuộc đặc điểm x
của đối tượng ................................................................................................ 69
Hình 2.16. Mức độ thành viên của các lớp được phép phân loại.............................. 69
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau (khu vực có màu đỏ) ........... 72
Hình 3.2. Quy trình xây dựng bản đồ lớp phủ rừng theo phương pháp kết hợp ....... 76
Hình 3.3. Sơ đồ nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh ....................................................... 77
Hình 3.4. Sơ đồ chung phân loại định hướng đối tượng ........................................... 81

Hình 3.5. Hiển thị ảnh và quản lý dữ liệu trong Ecognition ..................................... 82
Hình 3.6. Trộn các kênh ảnh và tăng cường chất lượng ảnh .................................... 82
Hình 3.7. Phân mảnh ảnh .......................................................................................... 83
Hình 3.8.Thiết lập chú giải cho phân loại ................................................................. 83
Hình 3. 9. Sơ đồ quá trình thực hiện phân loại rừng ngập mặn sử dụng ảnh vệ
tinh VNREDSat-1 khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau bằng phần mềm
Ecognition .................................................................................................... 84
Hình 3.10. Chỉnh sửa kết quả bằng tay ..................................................................... 85
Hình 3. 11. Đánh giá độ chính xác kết quả sau phân loại bằng phần mềm Arcgis
10.1 ............................................................................................................... 85
Hình 3.12. Ma trận đánh giá độ chính xác kết quả phân loại ................................... 87
Hình 3.13. Bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau
năm 2014 ...................................................................................................... 88


1

MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta là một trong số ít nước trên thế giới có hệ sinh thái rừng ngập mặn
ven biển rất độc đáo của vùng đất ngập nước. Vai trò và ý nghĩa kinh tế, xã hội, môi
trường của rừng ngập mặn đã được khẳng định trong nghiên cứu và trong thực tiễn
không những ở nước ta mà còn ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở những nơi có
rừng ngập mặn. Rừng ngập mặn (RNM) khơng những có tác dụng to lớn trong việc
bảo vệ bờ biển, hạn chế tác hại của thiên tai mà nguồn lợi trong hệ sinh thái RNM
cũng rất quan trọng; ngoài lâm sản, phải kể đến tài nguyên thủy sản, được khai thác
trực tiếp không chỉ trong các hệ thống kênh rạch, mà còn cả một vùng ven biển rộng
lớn xung quanh.

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường và
phương thức quản lý, kinh doanh. Diễn biến động thái rừng ngập mặn trong những
năm qua thông qua việc phá rừng nuôi tôm tràn lan mà chủ yếu là sự phát triển vơ
tổ chức, khơng kiểm sốt được, trong đó thiên về lợi ích kinh tế của ni trồng
thuỷ sản.
Hậu quả của nó đã được trả giá (tơm chết, rừng mất, hiện tượng phèn hoá và
xâm nhập mặn xảy ra gay gắt), đến nay cũng chưa thể khắc phục được.
Do vậy, các vấn đề khoa học công nghệ được đặt ra và phải nghiên cứu giải
quyết tập trung vào các vấn đề tồn tại sau đây:
a. Quy hoạch và điều chế các lâm phần rừng ngập mặn sau khi trồng nhằm
đảm bảo sản lượng, chất lượng gỗ và phát huy vai trị phịng hộ ven biển. Hiện chưa
có đủ cơ sở khoa học trồng, tỉa thưa, nuôi dưỡng các rừng này theo các mục tiêu
kinh doanh nhất định.
b. Sử dụng rừng ngập mặn để nuôi tôm và các thuỷ sản khác. Hầu hết các mơ
hình rừng Đước - tơm đang gặp khó khăn do chưa có kỹ thuật phù hợp để có thể
điều hồ nhu cầu sinh học của Đước và tơm.
d. Về mơi trường: Hầu như ít có các nghiên cứu khoa học cơng nghệ cũng
như mơ hình thực tiễn nào nhằm tạo ra các mơ hình rừng ngập có khả năng bảo vệ


2

bờ biển, đê biển và tăng tốc độ bồi lắng phù sa hiệu quả nhất. Diễn biến môi trường
đất và nước trước và sau khi xây dựng các vuông tôm ít được nghiên cứu.
e. Về kinh tế xã hội: Tuy đã có một số mơ hình nghiên cứu kỹ thuật về trồng
rừng ngập mặn nhưng chưa gắn liền với yếu tố kinh tế xã hội cho các vùng cụ thể.
Để đưa ra phương pháp quản lý, định hướng, giải pháp bảo tồn, phát triển
rừng ngập mặn hiệu quả điều tất yếu là phải xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ
liệu về rừng ngập mặn; quy hoạch sử dụng đất, rừng ngập mặn phục vụ công tác
quản lý; giao, cho thuê, khoán rừng và đất lâm nghiệp; huy động vốn đầu tư, phát

triển các hình thức lâm ngư kết hợp trên đất và rừng ngập mặn; sớm hoàn thiện các
tổ chức quản lý và chính sách hưởng lợi, bảo vệ môi trường vùng rừng ngập mặn,
các bãi bồi...
Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ
thuật, ảnh vệ tinh và công nghệ viễn thám đang là hướng đi mang lại sự biến đổi
mạnh mẽ trong hoạt động quản lý các nguồn tài nguyên. Với sự ra đời của hàng loạt
các vệ tinh cung cấp nguồn ảnh viễn thám với độ phân giải ngày càng cao, kỹ thuật
viễn thám đã đạt được những phát triển vượt bậc trong hầu hết các lĩnh vực được áp
dụng. Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám có độ phân giải cao trong
cơng tác quản lý tài nguyên rừng ngập mặn là nhu cầu tất yếu để giải quyết những
vấn đề khó khăn hiện đang gặp phải ở các địa phương có rừng ngập mặn.
Với việc phóng thành cơng vệ tinh viễn thám VNREDSat-1 vào vũ trụ ngày
07/05/2013 khơng chỉ có ý nghĩa quan trọng về mặt khoa học cơng nghệ, mà cịn có
ý nghĩa to lớn về chính trị, kinh tế, xã hội, quốc phịng an ninh.Nhờ đó, Việt Nam
có thể chủ động theo dõi diễn biến thiên tai; xây dựng các bản đồ sử dụng đất phục
vụ cho việc điều tra, kiểm kê tài nguyên rừng, đất nông nghiệp các loại, quy hoạch
phát triển nông, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, các khu công nghiệp đô thị lớn,
theo dõi và dự báo sản lượng lúa và một số cây công nghiệp; chỉnh lý các bản đồ địa
hình, cập nhật những thay đổi thường xuyên hằng năm; xây dựng các bản đồ cấu
trúc, kiến tạo địa chất phục vụ cho việc khảo sát thăm dị tìm kiếm khống sản…


3

Việc tích hợp tư liệu viễn thám và GIS đã rút ngắn thời gian thi công so với
công nghệ truyền thống khác và tăng độ chính xác, tính logic, tính hiện thời của
thông tin bản đồ. Khả năng cập nhật lưu trữ của thông tin bản đồ sẽ đảm bảo cho
tính kế thừa và thuận lợi cho việc bổ sung hồn thiện thêm thơng tin của bộ bản đồ.
Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn trên, học viên đã lựa chọn đề tài:
“Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 thành lập bản đồ lớp phủ rừng ngập

mặn tỷ lệ 1:10.000 khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau.”
2. Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá khả năng ứng dụng của ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong thành lập
bản đồ rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu
- Xây dựng bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tỷ lệ 1:10.000 khu vực Vườn Quốc
gia Mũi Cà Mau phục vụ việc quản lý và giám sát lớp phủ rừng ngập mặn.
3.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài
a. Đối tượng nghiên cứu
- Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu.
b. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau.
- Phạm vi khoa học: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ ứng dụng tư liệu ảnh vệ
tinh VNREDSAT-1 và GIS để thành lập bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tỷ lệ
1/10.000.
4. Nội dung nghiên cứu
Từ mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu đặc điểm rừng ngập mặn của khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau
- Nghiên cứu đặc điểm tư liệu ảnh viễn thám VNREDSat-1
- Nghiên cứu phương pháp phân loại tài nguyên rừng ngập mặn từ tư liệu
viễn thám.
- Xây dựng bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu, đề xuất trình tự xây dựng bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn từ tư
liệu ảnh viễn thám có độ phân giải cao.


4

5. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp tham khảo tài liệu: Tổng quan tài liệu về vấn đề nghiên cứu sẽ
đem lại các hiểu biết nhằm đưa ra những phương pháp nghiên cứu phù hợp và hữu

ích nhất cho từng khu vực nghiên cứu cụ thể;
 Phương pháp viễn thám: Phương pháp này sử dụng để thu thập các thông tin từ
lớp thực phủ thông qua các giá trị đo được trên ảnh đa phổ thông qua một số
phương pháp phân loại lớp phủ cũng được áp dụng. Dữ liệu ảnh vệ tinh quang học
có phạm vi thu nhận rộng, chu kỳ lặp lại cao cho phép quan trắc được hiện trạng và
đánh giá chất lượng của các loại thực phủ khác nhau;
 Phương pháp điều tra thực địa: Nhằm thu thập các thơng tin ngồi thực địa về
các điểm khảo sát đánh giá chất lượng rừng ngập mặn phục vụ việc phân loại ảnh
viễn thám và đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại;
 Phương pháp phân tích khơng gian: Hệ thống thơng tin địa lý ngồi các chức
năng thu thập, lưu trữ, thể hiện thông tin thì chức năng phân tích khơng gian cho phép
tính tốn, phân tích dựa trên số liệu để đánh giá sự phân bố về khơng gian các đối
tượng cần phân tích. Trong luận văn, phương pháp phân tích khơng gian nhằm thống
kê diện tích phân bố rừng ngập mặn theo các đơn vị hành chính khác nhau và chồng
xếp các ơ mẫu thực địa để kiểm chứng kết quả đánh giá chất lượng rừng ngập mặn.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
-Sử dụng tư liệu viễn thám và GIS nâng cao tính khách quan trong điều tra,
giám sát và quản lý nguồn tài nguyên rừng ngập mặn. Phương pháp tích hợp công
nghệ viễn thám và GIS xây dựng được bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn khu vực
Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau tỷ lệ 1/10 000 phục vụ công tác quản lý, khai thác tài
nguyên rừng ngập mặn mang lại hiệu quả cao.
- Tìm hiểu, nghiên cứu thêm những ưu thế của tư liệu ảnh vệ tinh trong thành
lập bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn. Kết quả của luận văn sẽ làm cơ sở nghiên cứu
ứng dụng viễn thám và GIS cho các lĩnh vực liên quan khác.


5

7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm 3 chương được

trình bày trong 89 trang có 08 bảng và 33 hình.
8. Lời cảm ơn
Được sự cho phép của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, khoa Trắc Địa, bộ
môn Đo ảnh và Viễn thám, tôi đã tiến hành thực hiện luận văn với đề tài: “Ứng
dụng ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 thành lập bản đồ lớp phủ rừng ngập mặn tỷ lệ
1:10.000 khu vực Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau.”
Để thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự chỉ bảo tận tình và q báu
của cơ giáo hướng dẫn TS. Phạm Việt Hịa về mặt chun mơn; cùng với sự giúp đỡ
về mặt tư liệu, thao tác sử dụng phần mềm của các anh chị trong Phịng Cơng nghệ
Viễn thám, Hệ thông tin Địa lý (GIS) và Định vị vệ tinh (GPS), Viện Công nghệ vũ
trụ; được sự hỗ trợ của các anh chị và các bạn đồng nghiệp về mặt thời gian, đặc
biệt là các cán bộ địa phương cùng các cán bộ thuộc địa bàn xã Đất Mũi, huyện
Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau.
Sau khi đã hoàn thành luận văn, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cơ giáo
hướng dẫn TS. Phạm Việt Hịa. Tơi cũng xin cảm ơn tới các anh chị trong Phịng
Cơng nghệ Viễn thám, Hệ thông tin Địa lý (GIS) và Định vị vệ tinh (GPS), Viện
Công nghệ vũ trụ, các anh chị đồng nghiệp trong cơ quan, cùng toàn thể cán bộ xã
Đất Mũi, huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau đã tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận
văn này.


6

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ RỪNG NGẬP MẶN
1.1. Khái niệm rừng ngập mặn
Rừng ngập mặn (RMN) là kiểu rừng phát triển trên vùng đất lầy, ngập nước mặn
vùng cửa song, ven biển, dọc theo các song ngịi, kênh rạch có nước lợ do thủy triều
lên xuống hàng ngày. RNM phát triển mạnh ở vùng nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm
và một ít ở vùng cận nhiệt đới.[8]

Thực vật ngập mặn (Mangroves) là những thực vật trong vùng triều lên triều
xuống. Chúng thích nghi cao ở khu vực nước biển có đặc điểm riêng và phát triển ở
nơi mà chúng có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt (Peter, 1999).
1.2. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới và Việt Nam
Sự sinh trưởng và phát triển của RNM đều chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố
tự nhiên, nhưng ở một khu vực nào đó thì RNM có thể chịu sự tác động của nhiều
nhân tố hoặc có thể chịu ảnh hưởng của một vài nhân tố như nhiệt độ, lượng mưa,
chế độ thủy triều…. Những nhân tố này có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến
sự phân bố RNM. Bên cạnh đó RNM chịu sự ảnh hưởng bởi các mơi trường đó là
mơi trường khơng khí, mơi trường nước và môi trường đất.RNM phân bố chủ yếu ở
vùng nhiệt đới và cận xích đạo nên đối với mơi trường khơng khí nhiệt độ là yếu tố
đặc trưng, ở những nơi có biên độ nhiệt thích hợp và ít dao động, cây ngập mặn có
điều kiện sinh trưởng và phát triển tốt cho nên hạt giống khi phát tán có điều kiện
nảy mầm ở mức tối ưu nhất, ngược lại ở những nơi có biên độ dao động nhiệt lớn
thì quá trình sinh trưởng, phát triển sẽ diễn ra chậm cho nên cũng ảnh hưởng tới sự
phân bố của RNM.[16]
Đối với môi trường nước là một môi trường cung cấp cho cây ngập mặn
những chất dinh dưỡng cần thiết để các lồi cây ngập mặn có điều kiện sinh trưởng
và phát triển tốt. Trong mơi trường này thì lượng mưa đóng vai trị quan trọng trong
việc cân bằng và duy trì độ mặn để hạt giống các lồi cây ngập mặn ở những khu
vực khác có điều kiện cư trú và nảy mầm.


7

Với môi trường đất trong một quần xã RNM phụ thuộc vào nhiều yếu tố địa
hình và địa mạo. Sự thay đổi mực nước biển hoặc q trình xói mịn, sạt lở có thể
tác động trực tiếp đến sự phân bố của RNM. Các quần xã RNM phát triển tốt nhất
đối với những bãi bồi có đảo che chắn sẽ tạo điều kiện cho cây ngập mặn phát
triển tốt.

1.2.1. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới

Hình 1.1. Sự phân bố rừng ngập mặn trên thế giới
(Nguồn: FAO 2005)
Diện tích RNM lớn nhất là ở khu vực Indonesia với diện tích là 2000001 –
3000000 ha, tiếp theo là Châu Úc, Mĩ, Ấn Độ, Colombia, Việt Nam… với diện tích
là 1000001 – 2000000 ha.


8

RNM được giới hạn từ vĩ độ 300N và 300S. Phía bắc giới hạn bởi Nhật Bản
(310 22’ N) và Bermuda (32020’N). Phía nam giới hạn bởi New Zealand (38003’S)
và Australia (38045’S) và bờ tây của Nam Phi (32059’S). RNM thường mở rộng về
phía bờ biển ấm phía đơng của Châu Mĩ và Châu Phi hơn là về phía bờ biển lạnh
phía tây. Sự khác biệt này xảy ra do sự phân bố của các dịng nóng, lạnh đại dương.
Trong đó 5 quốc gia Indonesia, Australia, Nigeria, Mexico, Brazil chiếm
45% tổng diện tích tồn thế giới và chiếm 68% tổng diện tích RNM thế giới.

Hình 1.2. Biểu đồ thống kê diện tích rừng ngập mặn theo tỷ lệ phần trăm
(Nguồn: FAO 2005)
Theo phân tích dữ liệu có khoảng 15.8 triệu ha RNM được đánh giá còn tồn tại
trên thế giới trong năm 2005. Đa phần được tìm thấy ở Châu Á, sau đó là Châu Phi,
Bắc và Trung Mĩ.
Châu Á, theo nghiên cứu của FAO (2006) là khu vực có diện tích rừng bị mất
lớn nhất thế giới, diện tích đó vào khoảng 6 triệu ha và 5 trong số 10 quốc gia có
diện tích rừng bị mất lớn nhất trên tồn thế giới cũng được tìm thấy ở khu vực
này.[12]

9

Hình 1.3. Biểu đồ quy mơ RNM theo từng khu vực trong giai đoạn 1980-2005
(Nguồn: FAO 2005)
Tỷ lệ diện tích RNM bị mất có giảm từ 18.700 ha/năm (-1.04%) trong những
năm 1980 xuống 10.200 ha/năm (-0.66%) trong giai đoạn 2000-2005.
Theo tính tốn cho biết trong 25 năm (1980-2005) có khoảng 3.6 triệu ha
rừng bị mất, chiếm 20% tổng diện tích RNM thế giới. Trong đó Châu Á chiếm phần
lớn nhất với hơn 1.9 triệu ha từ năm 1980, chủ yếu do chuyển đổi mục đích sử dụng
đất trong giai đoạn 1980-1990. Ngoài ra, Bắc và Trung Mĩ và Châu Phi cũng góp
phần khơng nhỏ với diện tích bị mất tương đương là 690.000 và 510.000 ha.

Hình 1.4. Diện tích RMN theo khu vực trên thế giới giai đoạn 1980-2005
( Nguồn : FAO 2005)


10

1.2.2. Sự phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam
Việt Nam là đất nước có nhiều điều kiện cho RNM sinh trưởng và phát
triển,nhất là vùng ven biển đồng bằng Nam Bộ.
Trước chiến tranh,RNM chiếm diện tích tương đối lớn hơn 400.000 ha chủ
yếu là ở Nam Bộ: 250.000 ha.Hai vùng có rừng ngập mặn tập trung là bán đảo Cà
Mau 150.000ha và vùng Rừng Sác (Biên Hòa và TP Hồ Chí Minh) 40.000ha.Do
khai thác rừng để lấy than,gỗ,củi quá mức nên diện tích rừng giảm nhanh.Đến cuối
năm 1960,rừng chỉ cịn lại .Từ năm 1962-1971,chiến tranh hóa học của Mĩ đã hủy
diệt 104.123ha mà 52% ở Mũi Cà Mau và 41% ở Rừng Sác,còn lại là các tỉnh ở
miền Tây Nam Bộ.Đến nay,phần lớn vùng bị rải chất độc hóa học,rừng đã tái
sinh,nhưng thành phần chủ yếu là mắm và chà là.[4]
Dựa vào các yếu tố địa lý, khảo sát thực địa và một phần kết quả ảnh viễn

thám, Phan Nguyên Hồng (1991) đã chia RNM Việt Nam ra làm 4 khu vực:
-Khu vực 1:bờ biển Đông Bắc,từ Mũi Ngọc đến Mũi Đồ Sơn
-Khu vực 2:bờ biển đồng bằng Bắc Bộ,từ Mũi Đồ Sơn đến Lạch Trường
-Khu vực 3: bờ biển Trung Bộ,từ Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu
-Khu vực 4: bờ biển Nam Bộ,từ Mũi Vũng Tàu đến Hà Tiên.
Mỗi khu vực có địa hình, thủy văn khác nhau do đó đặc điểm RNM từng
vùng cũng khác nhau.
Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn
Bờ biển Đơng Bắc có địa hình chia cắt phức tạp, có nhiều đảo chắn ở
ngồi tạo nên các vịnh ven bờ và các cửa sơng hình phễu, phù sa được giữ lại tạo
thuận lợi cho cây ngập mặn sinh sống. Cho nên hệ thực vật ở đây tương đối
phong phú, gồm những lồi chịu mặn cao, khơng có các lồi ưa nước lợ điển
hình, trừ các bãi lầy nằm sâu trong nội địa như Yên Lập và một phần phía nam
sơng Bạch Đằng do chịu ảnh hưởng mạnh của dịng chảy. Đáng chú ý là một số
lồi chỉ phân bố ở khu vực này và rất ít gặp ở RNM Nam Bộ như: vẹt, dù, trang,
chọ, hếp Hải Nam…


11

Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường
Khu vực này nằm trong phạm vi bồi tun chính của sơng Hồng, sơng Thái
Bình và các phụ lưu. Hình dạng và xu thế phát triển khơng đồng nhất do xuất hiện
cả q trình bồi tụ và xói lở. Thời gian có nước lợ cửa sông kéo dài, độ mặn thấp.
Mặt khác do nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão, khơng có các đảo
che chắn ngồi, cho nên bão và gió mùa đơng bắc đã gây ra sơng lớn làm cho nước
biển dâng. Do đó phía Nam khơng có RNM. Cịn phía Bắc được mũi Đồ Sơn che
chắn một phần nên cây ngập mặn có thể tái sinh.
Với đặc điểm như vậy nên quần xã cây ngập mặn gồm những lồi ưa nước lợ
trong đó lồi ưu thế nhất là bần chua phân bố ở vùng cửa sông (Kiến Thụy, Tiên

Lãng). Dưới tán của bần là sú và ô rô, tạo thành tầng cây bụi.
Khu vực III: Ven biển Trung Bộ: Từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu
Nhìn chung bờ biển khu vực này là một dải đất hẹp chạy song song với dãy
Trường Sơn. Địa hình phức tạp có chỗ núi ăn ra sát biển (Quảng Bình, Quảng Trị),
có chỗ tác động của biển khá nổi bật tạo nên các cồn cát di động cao to hoặc các
vụng, phá. Do đó khu vực này sóng lớn, bờ dốc nói chung khơng có RNM dọc bờ
biển…Chỉ ở phía trong các cửa sông, cây ngập mặn mọc tự nhiên thường phân bố
không đều. Thảm thực vật nước lợ cách cửa sơng 100 – 300m. Ví dụ như rừng bần
chua phân bố dọc theo sơng ở xã Hưng Hịa (thành phố Vinh), nhiều cây có đường
kính 1-1,3m. Từ Xn Hội đến Xn Tiến (Hà Tĩnh) rừng bần chua có kích thước
cây khá lớn cao trung bình 6-8m, đường kính 20-30cm.
Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên.
Vùng ven biển Nam Bộ có địa hình thấp và bằng phẳng. Hai hệ thống sơng
lớn là Đồng Nai và Cửu Long có nhiều phụ lưu và kênh rạch chằng chịt. Hàng năm
đã chuyển ra biển hàng triệu tấn phù sa cùng với lượng nước ngọt rất lớn. Nhìn
chung, các điều kiện sinh thái ở đây thuận lợi cho các thảm thực vật ngập mặn sinh
trưởng và phân bố rộng. Hơn nữa khu vực này gần các quần đảo Malaysia và
Indonexia là nơi xuất phát của cây ngập mặn. Do đó thành phần của chúng phong
phú nhất và kích thước cây lớn hơn các khu vực khác ở nước ta. Trong các kênh


12

rạch của khu vực này, nồng độ muối vào mùa khơ cao hơn ở cửa sơng chính nên
thành phần cây ưa mặn chiếm ưu thế chủ yếu là đước, vẹt, sú…Dọc các triền sơng
phía trong là quần thể mắm lưỡi địng và các lồi dây leo, cốc kèn. Đi sâu vào nội
địa thì bần chua thay thế dần, có chỗ dừa nước mọc tự nhiên hoặc được trồng thành
bãi lẫn mái dầm – một loài cây chỉ thị cho nước lợ.
1.3. Vai trò của rừng ngập mặn
1.3.1. Vai trò đối với tự nhiên

RNM có vai trị quan trọng đối với mơi trường biển và có liên quan mật thiết
đối với đời sống của người dân vùng biển, do vậy bảo vệ RNM cũng chính là duy
trì tài ngun đa dạng sinh học và bảo vệ cuộc sống của người dân vùng biển. Tuy
nhiên hiện nay tầm quan trọng của RNM đang bị giảm sút một cách nghiêm trọng
do con người chưa nhận thấy tầm quan trọng của nó mà khai thác một cách triệt để.
Vì vậy bảo vệ RNM là một yêu cầu cấp thiết hiện nay.
1.3.1.1. Vai trò của rừng ngập mặn chống lại xói mịn, sạt lở
Xói mịn đất luôn là vấn đề nghiêm trọng của mỗi quốc gia, ở những vùng
đầu nguồn, đất dốc, đặc biệt là vùng đới bờ ven biển nơi thường xuyên chịu sự tác
động mạnh mẽ của triều cường, gió, bão hằng năm. Xói mịn đất (xói mịn bề mặt
và xói mịn rãnh) thường liên quan chặt chẽ với độ dốc, thảm phủ, đặc điểm địa chất
và lượng mưa.
Theo những nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học trong các khu rừng
ngập mặn cao, tốc độ của sóng giảm trên 100m khoảng 20% chiều cao của cột sóng.
Những những nhận định khác của nhóm khảo sát của Phan Nguyên Hồng, độ
cao sóng biển giảm mạnh khi đi qua dải RNM, với mức biến đổi từ 75% đến 85%,
từ 1,3m xuống 0,2m - 0,3m.
Rừng ngập mặn khơng chỉ đóng vai trị chắn sóng nhiễm mặn mà còn tạo ra
hệ sinh thái đa dạng cho các loài cua cá, ong, khỉ, chim cùng chung sống. Bên cạnh
đó RNM đóng vai trị phịng hộ, cản sóng biển để tránh xói mịn đất liền và là lá
phổi lọc khí cho đơ thị lớn như Tp HCM.


13

Vì vậy, bảo vệ rừng ngập mặn chống lại quá trình xói mịn và sạt lở là ngăn
cản q trình bào mịn và thu hẹp diện tích đất rừng, duy trì mức độ đa dạng sinh
học như hiện nay.
1.3.1.2. Vai trị đối với tài ngun thiên nhiên
Khơng những RNM có vai trò rất quan trọng đối với con người mà cịn ảnh

hưởng trực tiếp đến mơi trường tự nhiên. Bản thân cây ngập mặn đã là một trong
các dạng tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo, song kéo theo nó là sự quần tụ
của bao lồi sinh vật khác, từ các lồi động vật khơng kích thước nhỏ đến những
lồi động vật có xương sống kích thước lớn, từ những loài sống trong nước đến
những sinh vật sống trên cạn. Điều đó nói lên rằng, RNM khơng chỉ là nơi cư trú
mà còn là nơi cung cấp dinh dưỡng, hổ trợ cho sự tồn tại và phát triển phong phú
của các quần thể sinh vật cửa sông ven biển đồng thời còn là nơi “ương ấp” những
cơ thể non của các lồi sinh vật biển, nơi duy trì đa dạng sinh học cho biển.
1.3.1.3. Vai trò bảo tồn đa dạng sinh học cho biển ven bờ
Hệ sinh thái RNM chứa đựng mức đa dạng sinh học rất cao, chẳng kém gì
mức đa dạng của hệ sinh thái san hô trong đới biển ven bờ. Dể dàng nhận biết rằng,
nơi ở trong RNM phân hóa rất mạnh: trên khơng, mặt đất, trong nước với các dạng
đáy cứng, đáy mềm, hang trong đất, những không gian chật hẹp trong bụi cây, bộ
rễ, điều kiện sống nhất là độ muối lại biến động thường xuyên, phù hợp với hoạt
động có nhịp điệu của dòng nước ngọt và của thủy triều. Sinh vật sống trong RNM
khơng những có số lượng lồi đơng mà trong nội bộ mỗi lồi có những biến dị
phong phú để thích nghi với những nơi ở khác nhau, nguồn sống khác nhau và điều
kiện sống biến đổi muôn màu. Bởi vậy mà RNM là nơi lưu trữ nguồn gen giàu có
và giá trị khơng chỉ cho các hệ sinh thái trên cạn mà cho cả vùng biển ven bờ. Riêng
các RNM ở Châu Á bước đầu đã thống kê được 1918 lồi sinh vật, trong đó vi
khuẩn, tảo 100 lồi, thực vật 200 lồi, động vật khơng xương sống ở nước 491 lồi,
cơn trùng và nhện 500 lồi, động vật có xương sống 520 lồi.
Những nhóm động thực vật có nhiều lồi được kể đến là tảo (65 loài), thực
vật hai lá mầm (110 loài), giáp sát (229 loài), thân mềm (211 loài), chim (117 loài)


14

và đơng nhất là con trùng và nhện (500 lồi). Ếch nhái, da gai kém đa dạng nhất,
chúng chỉ có 1-2 loài (IUCN, 1983).

Ở nước ta, ngoài thảm thực vật ngập mặn được kiểm kê tương đối kỹ, cịn
các nhóm sinh vật khác ít được khảo sát có hệ thống. Những số liệu nêu ra đây là
kết quả của những nghiên cứu riêng lẻ ở những vùng khác nhau, song là những tài
liệu tham khảo tốt, phản ánh mức độ đa dạng về lồi của các nhóm sinh vật chính
RNM là nguồn thức ăn đầu tiên, phong phú và đa dạng cung cấp cho các loài hải
sản là xác hữu cơ thực vật dạng hạt, hoặc còn gọi là mùn bã hữu cơ, đó là sản phẩm
của q trình phân hủy xác thực vật, bao gồm: lá, cành, chồi, rễ… của các cây ngập
mặn. Quanh năm lá rơi xuống kênh rạch và trên sàn rừng, rồi lại được nước triều
mang đi, quá trình phân hủy cũng diễn ra liên tục, kể cả mùa khô, mùa mưa.
Không những RNM là nguồn cung cấp thức ăn mà còn là nơi cư trú, ni
dưỡng con non của nhiều lồi thủy sản có giá trị, đặc biệt là các lồi tơm sú, tơm
biển xuất khẩu. Trong vịng đời của một số lớn các lồi cá, tơm, cua… Có một hoặc
nhiều giai đoạn bắt buộc phải sống trong các vùng nước nơng, cửa sơng có RNM.
Ai cũng biết vai trò của RNM trong việc bảo vệ môi trường và nguồn lợi
kinh tế cho con người nhưng nếu chúng ta xem đây là nhiệm vụ quan trọng khơng
chỉ của chương trình mơi trường liên hợp quốc mà còn là nhiệm vụ của tất cả những
cư dân sinh sống gần rừng ngập mặn thì vai trị của RNM khơng chỉ dùng lại ở đó.
RNM là mơi trường đa dạng và phong phú bao gồm nhiều thành phần dinh
dưỡng được hình thành trong quá trình phân hủy lâu dài xác thực vật, bao gồm: lá,
cành, chồi, rễ… của các cây ngập mặn, cung cấp cho các loài hải sản là xác hữu cơ
thực vật dạng hạt, hoặc còn gọi là mùn bã hữu cơ.
Với mơi trường khơng khí RNM cịn được ví như một nhà máy lọc sinh học
khổng lồ, nó khơng chỉ hấp thụ khí CO2 do hoạt động cơng nghiệp và sinh hoạt thải
ra, mà cịn sinh ra một lượng O2 rất lớn, làm cho bầu khơng khí trong lành. Với mơi
trường đất RNM sẽ giữ lại phù sa và hình thành nên các vùng đất mới, ngồi ra
RNM cịn tham gia vào q trình mở rộng diện tích đất và giữ đất khơng bị cuốn đi,


15

đặc biệt là bảo vệ đới bờ cửa sông, hạn chế xói lỡ và tác hại của bão đối với hệ
thống đê biển, hạn chế quá trình xâm thực bờ biển.
Đối với mơi trường đất RNM có vai trị giữ lại những trầm tích tạo mơi
trường dinh dưỡng cho các loài thủy sinh sử dụng, đảm bảo cân bằng các thành
phần lý tính của đất, giúp cho mơi trường đất ngập nước khơng bị biến đổi về tính
chất. Bên cạnh đó RNM tham gia vào q trình hình thành các bãi bồi và mở rộng
diện tích hằng năm. Ngồi những chức năng trên thì RNM cịn có vai trị chống lại
q trình sạt lở, xói mịn bờ biến do tác động của triều cường và gió và đảm bảo cho
mơi trường đất được luôn luôn ổn định.
Với môi trường nước, RNM là mơi trường tiêu hố ở cấp độ thứ ba các chất
thải trong các chu trình tuần hồn khí cacbonic, nitơ và lưu huỳnh. Lá cây có nhiều
cấu tạo chống mất nước như lớp cutin dày và có sáp bao phủ, lỗ khí nằm sâu trong
biểu bì và thường đóng vào ban ngày, cách sắp xếp lá trên cành thay đổi tuỳ theo vị
trí để tránh ánh sáng trực xạ. Như vậy đối với mơi trường nước RNM có vai trị
quan trọng khơng những tạo điều kiện cho các lồi động thực vật phát triển mà nó
cịn giữ cho độ mặn của nước luôn luôn ổn định giúp cho các lồi động vật thủy
sinh có điều kiện sinh trưởng và phát triển tốt.
RNM có bộ rễ phát triển, bao gồm rễ cọc và hệ rễ phụ mọc xung quanh nên có
tác dụng chống xói mịn sạt lở nhưng đối với mơi trường ven bờ rễ của cây ngập mặn
có vai trò điều tiết dòng chảy và lưu lượng nước đi qua những cánh RNM này. Bên
cạnh đó RNM cịn có những vai trị quan trọng trong việc ổn định bờ biển và thúc đẩy
quá trình bồi đắp phù sa, phân tán bớt năng lượng của sóng, gió và thuỷ triều.
Vì vậy vấn đề khơi phục diện tích RNM là một vấn đề cấp bách hiện nay đòi
hỏi chúng ta cần kết hợp hài hòa giữa khai thác và phục hồi lại diện tích RNM, để
nâng cao vai trị, chức năng phịng hộ ven biển của RNM.
1.3.1.4. Duy trì nguồn dinh dưỡng giàu có đảm bảo cho sự phát triển của sinh vật
ngay trong RNM
Tính đa dạng về thành phần loài, nhất là đa dạng di truyền tạo cho sinh vật
của RNM sống ổn định trong môi trường thường xuyên biến động của bãi lầy triều,