Nghiên cứu xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng bằng ảnh vệ tinh landsat 8 tại huyện cư jút tỉnh đắk nông

LỜI NĨI ĐẦU
Khóa luận tốt nghiệp là kết quả học tập tại trƣờng và quá trình nghiên
cứu, nỗ lực cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ của các giảng viên
trong trƣờng. Đƣợc sự đồng ý cho phép của Ban giám hiệu Trƣờng Đại học
Lâm Nghiệp, Khoa QLTNR&MT tỗi đã tiến hành thực hiện đề tài khóa luận
tốt nghiệp “Nghiên cứu xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng bằng ảnh
vệ tinh Landsat 8 tại huyện Cư Jút - tỉnh Đắk Nông”.
Qua thời gian nghiên cứu làm việc khẩn trƣơng đến nay khóa luận đã
hồn thành. Để đạt đƣợc kết quả này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến
thầy giáo, PGS. Phùng Văn Khoa đã hƣớng dẫn và giúp đỡ tơi hồn thành đề
tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy giáo, cơ giáo trong Khoa
QLTNR&MT đã nhiệt tình giảng dạy trong suốt 4 năm vừa qua.
Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Th.s Phạm Văn Duẩn
thuộc Viện Sinh thái rừng và Môi trƣờng - trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã
giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhƣng luận văn không tránh đƣợc những
khiếm khuyết. Tơi kính mong đƣợc sự góp ý chân thành của q thầy giáo, cơ
giáo và các bạn đọc để khóa luận đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính tốn là trung thực và có
nguồn gốc trích dẫn rõ ràng.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
Trƣơng Quang Vũ

i


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii

DANH LỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ iv
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 2
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................. 2
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc............................................................... 6
1.3. Nhận xét chung ........................................................................................ 12
CHƢƠNG II MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 14
2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 14
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 14
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 14
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 14
2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu................................................................. 15
2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể ............................................................ 16
CHƢƠNG III ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU...... 21
3.1. Vị trí địa lý của huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông ......................................... 21
3.2. Dân số và tôn giáo .................................................................................... 21
3.3. Văn hóa, du lịch ....................................................................................... 22
3.4. Khí hậu, đất đai, thỗ nhƣỡng và tài nguyên rừng..................................... 22
3.4.1. Khí hậu .................................................................................................. 22
3.4.2. Đất đai, thổ nhƣỡng ............................................................................ 23
3.4.3. Tài nguyên thiên nhiên .......................................................................... 24

ii


CHƢƠNG IV KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ............................... 25
4.1. Đặc điểm cơ bản về rừng và đất Lâm nghiệp trên địa bàn huyện Cƣ Jút

tỉnh Đăk Nông. ................................................................................................ 25
4.2. Kết quả xử lý ảnh vệ tinh Landsat 8 ........................................................ 26
4.2.1.Đặc điểm tƣ liệu ảnh sử dụng để xác ranh giới các kiểu trạng thái
rừng. ................................................................................................................ 26
4.2.2. Danh sách và thông tin ảnh xử lý .......................................................... 30
4.2.3. Kết quả chuyển đổi giá trị cấp độ xám (DN) trên ảnh Landsat 8
thành giá trị bức xạ, phản xạ của vật thể. ..................................................... 34
4.2.4. Tổ hợp màu cho ảnh Landsat 8 ............................................................. 36
4.2.5. Trộn và tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ...................................................... 38
4.2.6. Chuyển đổi hệ tọa độ............................................................................. 39
4.3. Xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng............................................. 41
4.3.1. Xác định chỉ số thực vật NDVI cho các kiểu trạng thái rừng ............... 41
4.3.2. Sử dụng chỉ số tỷ số thực vật, chỉ số phân mùa trong xác định ranh
giới................................................................................................................... 44
4.3.3. Đánh giá độ chính xác của các chỉ số khi xác định ranh giới ............... 46
4.3.4. Xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng.......................................... 47
4.3.5. Ứng dụng kết quả nghiên cứu ............................................................... 48
CHƢƠNG V KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ................................. 50
5.1 Kết luận ..................................................................................................... 50
5.2 Tồn tại ....................................................................................................... 50
5.3 Khuyến nghị .............................................................................................. 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO

iii


DANH LỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Viết đầy đủ

DN

Giá trị cấp độ xám

FAO

Food and Agriculture Organization

GIS

Geographic information system

NDVI

Chỉ số thực vật

LDCM

Landsat Data Continuity Mission

OTC

Ô tiêu chuẩn

RS

Remote sensing

SPOT

Systeme Pour l' Observation De La. Terre

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số các kênh phổ trên ảnh Landsat 8 ...............................................29
Bảng 4.2 Danh sách các ảnh đã đƣợc thu thập..........................................................31
Bảng 4.3. Một số thông tin cơ bản về ảnh Landsat 8 ở Cƣ Jút, Đăk Nông. .............32
Bảng 4.4. Giá trị ML, AL, Mρ, Aρ các band ảnh 1 ....................................................33
Bảng 4.5. Giá trị ML, AL, Mρ, Aρ các band ảnh 2 ....................................................33
Bảng 4.6 Kết quả chuyển đổi giá trị bức xạ vật lý tại Sensor ...................................35
Bảng 4.7. Kết quả chuyển đổi giá trị phản xạ trên tầng khí quyển (ρλ ) ...................36
Bảng 4.8 Số lƣợng OTC cho các kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút .......................41
Bảng 4.9 Giá trị NDVI trung bình cho từng đối tƣợng ở khu...................................43
Bảng 4.10 Giá trị trung bình phản xạ phổ của các chỉ số điều tra. ...........................45
Bảng 4.11 Giá trị chỉ số cho các kiểu trạng thái rừng huyện Cƣ Jút ........................45
Bảng 4.12 Đánh giá độ chính xác các chỉ số ............................................................46

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng từ
ảnh vệ tinh Landsat 8 ...................................................................................... 16
Hình 4.1 Chuyển đổi giá trị phản xạ ở tầng trên khí quyển ............................ 35
Hình 4.2. Ảnh sau khi tổ hợp màu .................................................................. 37
Hình 4.3 Quá trình trộn và tăng cƣờng chất lƣợng ảnh .................................. 38
Hình 4.4 Kết quả trộn và tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ..................................... 39

Hình 4.5 Xây dựng cơng thức chuyển đổi hệ tọa độ....................................... 40
Hình 4.6 Chuyển hệ tọa độ.............................................................................. 40
Hình 4.7 Ảnh phân bố các OTC điều tra thực địa .......................................... 42
Hình 4.8 Ảnh NDVI năm 2015 khu vực nghiên cứu ...................................... 42

vi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những thập kỷ vừa qua, do công tác quản lý chƣa bền vững làm cho tài
nguyên rừng bị suy giảm một cách nghiêm trọng về số lƣợng và chất lƣợng. Năm
1943, nƣớc ta có 14,3 triệu ha rừng với độ che phủ 43% đến năm 1990 chỉ cịn 9,18
triệu ha rừng, độ che phủ 27,2%. Tính đến 2013 có 13,86 triệu ha rừng (Bộ
NN&PTNT,2013), trong đó nguyên nhân mất rừng chủ yếu do khai thác trái phép, lũ
lụt, hạn hán, cháy rừng,… Chính vì thế nhiệm vụ của các cơ quan chức năng, nhà
nƣớc làm sao phải quản lý bền vững có hiệu quả nguồn tài nguyên rừng hiện có.
Những năm trƣớc đây việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng chủ yếu
dựa vào bản đồ giấy thông qua điều tra khảo sát, khoanh vẽ thủ công nên
công việc cần rất nhiều thời gian, công sức và chi phí khá cao. Việc sử dụng
bản đồ giấy cịn gây ra nhiều sai số do độ chính xác khơng cao, thông tin
không đƣợc cập nhật. Trong nghành Lâm nghiệp Việt Nam, công tác điều tra
diễn biến tài nguyên rừng bằng kỹ thuật hiện đại đã đƣợc thực hiện từ năm
1958 bằng ảnh đen trắng chụp từ máy bay và đƣợc tiến hành thƣờng xuyên tới
ngày nay nhờ các ứng dụng công nghệ xử lý ảnh vệ tinh. Việc sử dụng ảnh vệ
tinh trong xác định ranh giới kiểu trạng thái rừng, kiểm kê, quy hoạch rừng đã
đạt đƣợc hiệu quả rõ rệt. Khu vực huyện Cƣ Jut tỉnh Đắk Nơng có đặc tính
khí hậu phân mùa với mùa mƣa và mùa khô, làm cho hệ thực vật nơi đây
cũng có những biến đổi lớn. Điểm đặc biệt là các kiểu rừng Khộp có chu kì
rụng lá theo mùa, bởi thế việc sử dụng ảnh vệ tinh tại một thời điểm rất khó
thể hiện chính xác các trạng thái rừng và độ chính xác cũng khơng cao, chƣa

thể hiện rõ sự thay đổi của thực vật qua thời gian.
Từ những hạn chế khó khăn đó, tơi lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu xác
định ranh giới các kiểu trạng thái rừng bằng ảnh vệ tinh Landsat 8 tại
huyện Cư Jút tỉnh Đắk Nông”
Đề tài nhằm thể hiện ranh giới các kiểu rừng thơng qua giải đốn, xử lý
ảnh chụp vệ tinh tại những thời điểm khác nhau, làm cơ sở đƣa ra biện pháp
quản lý và phát triển tài nguyên rừng, đẩy mạnh phủ xanh đất trống đồi núi
trọc. Việc ứng dụng đề tài góp phần hữu ích cho địa phƣơng trong công tác
kiểm kê, quản lý tài nguyên rừng.
1


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Viễn thám - Remote sensing (RS) đƣợc định nghĩa [13]: “Viễn thám là
khoa học nghiên cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thơng
tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng".
Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển từ lâu, có mục
đích nghiên cứu thơng tin về một vật và một hiện tƣợng thơng qua việc phân
tích dữ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại nhiệt và ảnh radar.
Sự phát triển của khoa học viễn thám đƣợc bắt đầu từ mục đích quân sự với
việc nghiên cứu phim và ảnh, đƣợc chụp lúc đầu từ khinh khí cầu và sau đó là
trên máy bay ở các độ cao khác nhau. Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách
lọc thơng tin từ ảnh máy bay, cịn áp dụng các công nghệ hiện đại trong thu
nhận và xử lý thông tin ảnh số thu đƣợc từ các bộ cảm có độ phân giải khác
nhau, các dữ liệu viễn thám ngày càng đa dạng nhƣ: ảnh vệ tinh đa phổ, siêu
phổ và ảnh nhiệt, ảnh quang học, ảnh rada từ đó viễn thám đã đáp ứng đƣợc
nhu cầu nghiên cứu trong nhiều ngành khoa học khác nhau nhƣ: Địa chất, địa
lý, mơi trƣờng, khí tƣợng, thủy văn, thủy lợi, nơng nghiệp, lâm nghiệp. Với
nhiều ngành khoa học khác nhau trong đó lĩnh vực quản lý tài nguyên rừng

nói chung và trong lâm nghiệp nói riêng đã và đang có rất nhiều các ứng dụng
từ viễn thám đƣợc tập trung nghiên cứu, phát triển [13].
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Sự phát triển cửa kỹ thuật viễn thám gắn liền với sự phát triển của chụp ảnh.
Bức ảnh đầu tiên đƣợc chụp vào năm 1839, năm 1849 Aime Laussedat đã
khởi đầu một chƣơng trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập bản đồ địa
hình. Năm 1858 ngƣời ta bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh từ trên
không. Sự phát triển của ngành hàng không đã cung cấp cho việc chụp ảnh từ
trên không những công cụ tuyệt vời trong chụp ảnh. Nhƣng bức ảnh đầu tiên
đƣợc chụp bằng máy bay đã đƣợc Wilbur Wright thực hiện năm 1909 trên
vùng Centocalli, Italia [12].
2


Vào những năm 1930 ngƣời ta có thể chụp ảnh màu và đồng thời bắt
đầu thực hiện nhiều cuộc nghiên cứu nhằm tạo ra các lớp cảm quang nhạy với
bức xạ hồng ngoại. Trong chiến tranh thế giới thứ hai, những cuộc thử
nghiệm nghiên cứu các tính chất phản xạ phổ của bề mặt địa hình và chế thử
các lớp cảm quang cho việc chụp ảnh màu hồng ngoại đã đƣợc tiến hành. Dựa
trên thành tựu này một số kỹ thuật mới, kỹ thuật do thám hàng không đã đƣợc
xây dựng [12].
Trên thế giới, việc ứng dụng viễn thám trong thăm dò và quản lý tài
nguyên, đặc biệt là tài nguyên rừng đã đƣợc tiến hành ở nhiều nƣớc với mức
độ và kết quả khác nhau. Tại Hoa Kỳ, từ những năm 1940 đã tiến hành điều
tra trữ lƣợng rừng từ ảnh hàng không. Cùng với sự phát triển về khoa học kỹ
thuật, đặc biệt là tin học, các ứng dụng công nghệ viễn thám ngày càng đƣợc
phát triền rộng rãi ở nhiều nƣớc với hai hệ thống chính là LANDSAT và
INTERKOSMOS. Các hệ thông trạm thu và xử lý thơng tin có ở nhiều nƣớc
trên thê giới. Kết hợp với bộ thông tin địa lý (GIS), công nghệ viền thám đƣợc
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: lâm nghiệp, nơng nghiệp, địa chất khống sản, quy hoạch đơ thị ... ở các nƣớc trên thế giới nhƣ: Hoa Kỳ,

Canada, Pháp, Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia...[13].
Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ
nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu Trái đất, các hành tinh và khí
quyển. Năm 1965, các ảnh chụp nổi (stereo) từ vệ tinh Gemini, thực hiện theo
phƣơng đứng và xiên, đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu Trái đất.
Tiếp theo, tàu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thƣớc
ảnh 70 mm chụp về Trái đất, đã cung cấp các thông tin vô cùng hữu ích trong
nghiên cứu mặt đất.
Ngành hàng không vũ trụ Nga đã đóng vai trị tiên phong trong nghiên
cứu Trái Đất từ vũ trụ. Từ năm 1961, quá trình nghiên cứu đƣợc thực hiện
trên các con tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soyuz, tàu Meteor và Cosmos hoặc trạm
quỹ đạo Salyut. Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa
3


phổ phân giải cao nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh chụp từ
vệ tinh Cosmos có dải phổ năm trên 5 kênh khác nhau, với kích thƣớc ảnh 18
x 18 cm. Ngoài ra, các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trên
trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6 kênh ảnh thuộc dải phố 0.40 - 0.89 m. Độ phân
giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 x 20m [10].
Những năm 1960, NASA đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng ảnh hồng ngoại
màu và ảnh đa phổ. Sau đó, những thành cơng trong việc tạo ra các bộ cảm biến có
độ phân giải cao đặt trên vệ tinh nhân tạo đã cung cấp thơng tin hữu ích cho việc
nghiên cứu lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ và gió trên bề mặt đại
dƣơng,... khiến cho việc nghiên cứu trở nên vô cùng thuận lợi và hiệu quả.
Tháng 4 năm 1960, vệ tinh quan sát khí tƣợng đầu tiên (TIROS - 1)
đƣợc phóng vào quỷ đạo. Những thành tựu và kinh nghiệm đạt đƣợc góp phần
cung cấp cơ sở cho việc phát triển vệ tinh quan sát tài nguyên sau này. Từ
năm 1972 đến nay, NASA đã phóng 7 vệ tinh quan sát tài nguyên (Landsat); 3
vệ tinh đầu tiên (1972 - Landsat 1; 1975 - Landsat 2; 1978 - Landsat 3) chỉ

trang bị bộ cảm đa phổ MSS (Multispectral Scanner System) với độ phân giải
80 m. Năm 1982 phóng Landsat 4, vào năm 1984 Landsat 5 đƣợc đƣa vào
quỹ đạo cả 2 đƣợc trang bị thêm bộ cảm mới là TM (Thematic Mapper) tạo
ảnh với 7 kênh phổ, có độ phân giải khơng gian là 30 m đối với giải sóng nhìn
thấy là 120 m cho giải sóng hồng ngoại nhiệt. Năm 1993 và 1999 vệ tinh
Landsat 6 và 7 đƣợc phóng lên quỹ đạo với bộ cảm mới ETM (Enhanced
TM)[13]. Ngày 11/2/2013 vệ tinh Landsat thế hệ thứ 8 (LDCM - Landsat
Data Continuity Mission) mang theo 2 công cụ mới: Bộ thu ảnh mặt đất và bộ
cảm biến hồng ngoại [15].
Ngoài ra, Mỹ cũng đã phóng vệ tinh khí tƣợng NOAA (National Oceanic
& Atmospheric Administration) là thế hệ thứ 3 sau TIROS (I960 - 1965) và TIROS
(1970 - 1976) [13]. Từ năm 1979 đến năm 1991, các vệ tinh NOAA 6, NOAA 7.
... , NOAA 12. Năm 1992 NOAA - I và năm 1993 NCAA - J đã cung cấp ảnh
theo chế độ cập nhật với độ phân giải không gian 1,1km [13].
4


Pháp đã phóng vệ tinh SPOT I (22/02/1986), SPOT 2 (22/01/1990) và
SPOT 3 (26/09/1993) với bộ cảm HVR (High Resolution Visible) với 3 kênh
phổ có độ phân giải 20m và một kênh tồn sắc có độ phân giải 10m. Đến
24/03/1998 SPOT 4 đã đƣợc phóng vào quỹ đạo với bộ cảm mới HRVIR
(High Resolution Visible and Infrared) và SPOT 5 (2002) với bộ cảm HRVIR
đã đƣợc nâng cấp, cho ảnh có độ phân giải đến 5m.
Ấn Độ cũng đã phóng thành công vệ tinh giám sát tài nguyên IRS-lA
vào năm 1998, vệ tinh IRS-1B năm 1991, IRS - 1C năm 1995 và IRS-1D năm
1997 với bộ cảm LISS (Linear Imaging Scanner System) có các tính năng kỹ
thuật tƣơng đƣơng MSS [13].
Nhật Bản cũng đã phóng vệ tinh tài nguyên JERS-1 vào năm 1992 với
bộ cảm SAR (Synthetic Aperture Rada), VNIR (Visible and Near Infrared
Radiometer) và SWIR (Short Wavelength Infrared Radiometer). Vệ tinh

ADEOS (Advanced Earth Observation Satellite) của Nhật đã đƣợc đƣa vào
quỹ đạo với bộ cảm OCTS ( Ocean Colour & Temperature Scanner) độ phân
giải 700m, AVNIR (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer) độ
phân giải 16m và các bộ cảm biến có độ phân giải khơng gian thấp. Nhật Bản
cũng đã nỗ lực cộng tác với Hoa Kỳ trong việc xây dựng bộ cảm biến hiện đại
ASTER (The Advanced Spaeebome Thermal Emission and Reflection
Radiometer) đặt trên vệ tinh Terra đƣợc NASA phóng lên quỹ đạo tháng 12
năm 1999 [13].
Trong Lâm nghiệp, Spurr S. đã chia lịch sử viễn thám thế giới thành 3
giai đoạn[7].
Giai đoạn thứ nhất: Từ cuối thế kỷ XIX đến trƣớc chiến tranh thế giới
lần thứ nhất, đánh dấu bằng sự ra đời của ảnh hàng không, kính lập thể và
những thử nghiệm lẻ tẻ ban đầu về ứng dụng của chúng trong Lâm nghiệp.
Một số thử nghiệm của Rodolf Kobsa và Ferdinand Wang (Áo – 1892),
Hugershoff R.(Đức – 1911), Hand Dock (Áo – 1913).
Giai đoạn thứ hai: Từ chiến tranh thế giới thứ nhất đến cuối chiến tranh
5


thế giới thứ hai. Giai đoạn này ghi nhật thành công của một số tác giả ở một
số nƣớc: Xây dựng bản đồ từ ảnh hàng không ở vùng Maurice thuộc Canada,
bản đồ thực vật rừng ở Anh (1924), điều tra trữ lƣợng rừng từ ảnh hàng không
ở Mỹ (1940). Thí nghiệm đo tán đo chiều cao trên ảnh của Seely,
Hugershoff,… Tuy nhiên giai đoạn này vẫn chƣa xây dựng hoàn chỉnh hệ
thống lý luận cũng nhƣ các phƣơng pháp đốn đọc ảnh hàng khơng.
Giai đoạn thứ ba: Từ chiến tranh thế giới thứ hai đến nay, cùng với sự
phát triển về khoa học kỹ thuật, việc nghiên cứu ứng dụng viễn thám ngày
càng phát triển rộng rãi ở nhiều nƣớc. Kỹ thuật viễn thám phát triển theo
chiều hƣớng ngày càng phong phú, tinh vi, chính xác và cập nhật hơn với
chƣơng trình “Interkosmos” và vệ tinh “Landsat”. Song song với hai hệ thống

trên là hệ thống trạm thu và xử lý thông tin ở nhiều nƣớc trên thế giới nhƣ:
Canada, Brazil, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc,... Gần đây, các hệ thống vệ
tinh SPOT, ADEOS, TERRA, ... ra đời và cùng với sự phát triển mạnh mẽ
của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng
tin thì các phƣơng pháp xử lý ảnh viễn thám bằng phần mềm đã đƣợc nhiều
nƣớc tiên tiến trên thế giới nghiên cứu nhƣ: Mỹ, Nhật, Pháp, Nga, ... Từ đó
ảnh viễn thám đã đƣợc ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Mơi trƣờng…
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Trong suốt thời gian dài trƣớc năm 1945, Việt nam khơng có khả năng
thực hiện việc điều tra xây dựng bản đồ tài nguyên rừng. Thời kỳ này chỉ có
số liệu về tài ngun rừng đƣợc cơng bố trong cơng trình "Lâm nghiệp Đơng
Dương" của P. Maurand và số liệu đó thƣờng đƣợc xem là tài liệu gốc để so
sánh diễn biến rừng ở Việt Nam từ năm 1945 trở về sau. Theo tài liệu và bản
đồ của Maurand thì đến năm 1943, rừng Việt nam vẫn còn khoảng 14.352.000
ha, độ che phủ 43,7%. Trong giai đoạn 1945-1954 khơng có tài liệu nào đề
cập đến việc xây dựng bản đồ tài nguyên rừng mà chỉ đi sâu phân tích các

6


hoạt động bảo vệ rừng, khai thác tài nguyên rừng, trồng cây gây rừng và đào
tạo cán bộ lâm nghiệp [1].
Đối với ngành Lâm nghiệp năm 1958, với sự hợp tác của CHDC Đức
đã sử dụng ảnh máy bay đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở
vùng Đơng Bắc. Từ cuối năm 1958, bình qn mỗi năm đã điều tra đƣợc
khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ thám đƣợc tình hình rừng và đất đồi núi, lập
đƣợc thống kê tài nguyên rừng đơn giản và vẽ đƣợc phân bố tài nguyên rừng
ở miền Bắc. Đến cuối năm 1960, tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã điều tra
đƣợc vào khoảng 1,5 triệu ha. Vào những năm 1959 ở miền Nam Việt Nam

đã sử dụng ảnh máy bay vào điều tra rừng và đã xác định đƣợc tổng diện tích
rừng ở miền Nam là 8 triệu ha [2].
Năm 1968 đã sử dụng ảnh máy bay trong công tác điều tra rừng cho
lâm trƣờng Hữu Lũng, Lạng Sơn. Dựa vào ảnh máy bay, khoanh vẽ các loại
rừng, sau đó ra thực địa kiểm tra và đo đếm cho từng loại rừng, xây dựng bản
đồ hiện trạng rừng thành quả.
Giai đoạn 1970 - 1975 ảnh máy bay đã đƣợc sử dụng rộng rãi để xây
dựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lƣới vận xuất, vận chuyền cho nhiều
vùng thuộc miền Bắc [7].
Trƣớc những năm 1980, hầu hết tất cả các loại bản đồ đều đƣợc xây
dựng bằng phƣơng pháp điều tra mặt đất, bằng các phƣơng pháp đo đạc
truyền thống và sử dụng ảnh máy bay.
Năm 1979 - 1980, công nghệ viễn thám đƣợc các cơ quan bắt đầu tiếp
cận, sử dụng.
Từ năm 1980 – 1990, đã tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm nhằm
xác định khả năng, phƣơng pháp sử dụng tƣ liệu ảnh viễn thám để phục vụ
cơng việc.
Đến những năm 1990, kỹ thuật giải đốn ảnh số mới đƣợc đƣa vào
nghiên cứu, ứng dụng.

7


Công nghệ viễn thám đƣợc sử dụng lần đầu tiên trong công tác điều tra,
quy hoạch rừng từ những năm 1970 đến 1975, thời kỳ này các loại ảnh viễn
thám đƣợc chụp từ máy bay đƣợc sử dụng nhiều để xây dựng bản đồ hiện
trang, bản đồ mạng lƣới vận xuất khu vực miền Bắc. Sử dụng công nghệ viễn
thám mang lại thay đổi lớn trong lĩnh vực lâm nghiệp việc rút ngắn thời gian,
chi phí cho điều tra mà hiệu quả lại cao hơn giúp công nghệ viễn thám ngày
càng đƣợc tin dùng, sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt về tài nguyên thảm

thực vật, sử dụng đất, mơi trƣờng[10].
Từ 1981 - 1983, trong chƣơng trình điều tra và đánh giá rừng toàn quốc
lần thứ nhất dƣới sự giúp đỡ của tổ chức Nông Nghiệp và Lƣơng Thực Liên
Hợp Quốc (FAO), lần đầu tiên trong lịch sử Viện điều tra quy hoạch rừng
(ĐTQHR) đã tiến hành điều tra, đánh giá tài nguyên rừng trên phạm vi toàn
quốc với mục tiêu cung cấp số liệu, thông tin cho Nhà nƣớc xây dựng chính
sách và chiến lƣợc Lâm nghiệp. Thời kỳ này đã sử dụng ảnh máy bay và ảnh
vệ tinh Landsat MSS trong điều tra.
Chƣơng trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng
toàn quốc giai đoạn 5 năm đƣợc tiến hành từ 1991 tới nay.
Giai đoạn từ năm 1991 – 1995, chƣơng trình theo dõi diễn biến rừng
toàn quốc chu kỳ I, đƣợc thực hiện theo Quyết định số575/TTg do Phó Thủ
tƣớng Chính phủ ký ngày 27/11/1993, tƣ liệu ảnh đƣợc sử dụng là ảnh vệ tinh
Landsat MSS và Landsat TM có độ phân giải 30 x 30m với tỷ lệ 1: 250.000.
Kết quả thu đƣợc là bản đồ hiện trạng rừng cấp tỉnh có tỉnh lệ 1: 100.000, cấp
vùng ở tỷ lệ 1: 250.000 [1].
Giai đoạn điều tra từ năm 1996 – 2000, giai đoạn này bản đồ điều tra
hiện trạng rừng đƣợc xây dựng bằng ảnh viễn thám. Ảnh vệ tinh đƣợc sử
dụng là SPOT 3 có độ phân giải 15 x 15m, phù hợp với việc xây dựng bản đồ
tỷ lệ 1:100.000. Ảnh SPOT3 đƣợc xử lý và tổ hợp màu giả, in trên giấy
(hardcopy). So với ảnh Landsat MSS và Landsat TM, ảnh SPOT3 có độ phân
giải cao hơn, các đối tƣợng trên ảnh cũng đƣợc thể hiện chi tiết hơn. Ảnh
8


SPOT3 vẫn đƣợc giải đoán bằng mắt thƣờng nên kết quả giải đốn vẫn cịn
phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của chuyên gia giải đoán và chất lƣợng ảnh.
Kết quả của chƣơng trình kiểm kê này là hệ thống số liệu diện tích các loại
rừng và đất rừng cấp xã, cấp huyên, cấp tỉnh và toàn quốc; hệ thống bản đồ
hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1 : 25.000; cấp huyện tỷ lệ 1 : 50.000; cấp tỉnh tỷ

lệ 1 : 100.000[1].
Chƣơng trình điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng
toàn quốc chu kỳ III ( giai đoạn 2001-2005)[11]. Phƣơng pháp điều tra, đánh
giá và theo dõi diễn biến diện tích rừng và đất rừng là sử dụng ảnh viễn thám
để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng. Trên cơ sở kết quả hiện trạng từ giải
đoán ảnh viễn thám, so sánh đối chiếu với bản đồ hiện trạng rừng trƣớc đây
để xác định diễn biến diện tích rừng và đất lâm nghiệp. Đánh giá và theo dõi
diễn biến các chỉ tiêu về chất lƣợng rừng. Bản đồ hiện trạng rừng đƣợc xây
dựng từ ảnh số vệ tinh Landsat ETM+. Chất lƣợng của ảnh lần này vẫn tƣơng
tự nhƣ ảnh sử dụng trong chu kỳ I. Độ phân giải của nó vẫn là 30 x 30m. Ảnh
không đƣợc in ra dƣới dạng giấy in (hardcopy) mà để nguyên ở dạng số, lƣu
trữ trong đĩa CD. Viện ĐTQHR đã ứng dụng cơng nghệ giải đốn ảnh số với
sự trợ giúp của phần mềm chuyên dụng ERDAS IMAGINE 8.5. Việc giải
đốn ảnh đƣợc thực hiện trong phịng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã đƣợc
kiểm tra ngồi hiện trƣờng. Ƣu điểm của phƣơng pháp giải đoán ảnh số là tiết
kiệm đƣợc thời gian và có thể giải đốn thử nhiều lần trƣớc khi lấy kết quả
chính thức. Kết quả đạt đƣợc, chƣơng trình đã xây dựng đƣợc bản đồ rừng, tỷ
lệ 1/100.000 cho 61 tỉnh, thành phố trên tồn quốc, trong đó đặc biệt chú
trọng đến 44 tỉnh Lâm nghiệp trọng điểm và in bản đồ rừng cho 6 vùng Lâm
nghiệp, tỷ lệ 1/250.000 và bản đồ tồn quốc, tỷ lệ 1/1.000.000. Chƣơng trình
đã tính tốn xây dựng bộ số liệu về diện tích và trữ lƣợng rừng cho từng tỉnh,
từng vùng và toàn quốc. Xây dựng đƣợc bộ số liệu về diện tích rừng và đất
chƣa sử dụng từ bản đồ rừng trên cơ sở giải đoán ảnh vệ tinh LANDSAT,
ETM7, kết hợp với số liệu thống kê của Cục Kiểm lâm đƣợc thu thập từ các
9


cơ sở địa phƣơng. Trên cơ sở số liệu thu thập đƣợc từ các ơ sơ cấp, Chƣơng
trình đã tổng hợp, tính tốn trữ lƣợng bình qn trên ha và tổng trữ lƣợng cho
các nhóm trạng thái rừng theo 8 vùng sinh thái, theo từng tỉnh và toàn quốc,

đánh giá đƣợc chất lƣợng rừng thông qua các chỉ tiêu về kết cấu tổ thành,
phân bố số cây theo cấp kính và phân bố trữ lƣợng rừng theo cấp đƣờng kính
và nhóm gỗ cho 7 vùng sinh thái.
Từ năm 2005 – 2010, Tính đến tháng 9 năm 2009, kết quả thực hiện
của Chu kỳ IV đã xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng từ ảnh Spot 5
cho 21 tỉnh. Chuyển giao thành quả cho 02 địa phƣơng. Điều tra xây dựng 04
chuyên đề cho 6 vùng. Giai đoạn này, phƣơng pháp xây dựng bản đồ trong
lâm nghiệp đã đƣợc phát triển lên một bƣớc. Bản đồ hiện trạng rừng đƣợc xây
dựng từ ảnh số vệ tinh Landsat ETM+. Độ phân giải ảnh là 30m x 30m. Việc
giải đoán ảnh đƣợc thực hiện trong phịng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã
đƣợc kiểm tra ngoài hiện trƣờng. Ƣu điểm của phƣơng pháp giải đoán ảnh số
là tiết kiệm đƣợc thời gian và có thể giải đốn thử nhiều lần trƣớc khi lấy kết
quả chính thức [1].
Chu Thị Bình (2001) với đề tài “Ứng dụng công nghệ tin học để khai
thác thông tin cơ bản trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu
một số đặc trưng rừng Việt Nam”. Đề tài đã sử dụng chỉ số thực vật NDVI và
tổng năng lƣợng phản xạ TRRI với tƣ liệu viễn thám ADEOS và Landsat TM
để phân loại các trạng thái rừng và giám sát sự biến động của rừng giai đoạn
1989 - 1998 cho hai khu vực rừng ở Quảng Nam và Đồng Nai. Phƣơng pháp
xử lý số đƣợc sử dụng trong đề tài là phƣơng pháp phân loại đa phổ có kiểm
định[2].
Đề tài cấp nhà nƣớc KC-08-24 “ Nghiên cứu xây dựng các giải pháp
phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây
Nguyên” do Vƣơng Văn Quỳnh – Trƣờng Đại học Lâm nghiệp làm chủ
nhiệm. Đề tài đã xây dựng phầm mềm tự động phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ

10


tinh Landsat ETM + và MODIS. Phần mềm đƣợc xây dựng trên cơ sở tổ hợp

các kênh phổ kết hợp với sữ liệu GIS để phát hiện các đám cháy[9].
Nguyễn Văn Thị, Trần Quang Bảo thuộc Trƣờng Đại học Lâm nghiệp
đã nghiên cứu “Ứng dụng kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng nhằm phân
loại trạng thái rừng theo thông tư số 34”. Đề tài nghiên cứu trên khu vực gồm
4 xã: Sơn Kim 1, Sơn Kim 2, Sơn Tây và thị trấn Tây Sơn thuộc huyện
Hƣơng Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Tƣ liệu sử dụng là ảnh vệ tinh SPOT5 độ phân giải
2,5m với sự hỗ trợ của phần mềm eCognition Developer 8.9 và ArcGIS10.1.
Sử dụng kỹ thuật phân đoạn ảnh đa phân giải trong phần mềm eCognition
Developer để phân tách ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu thành 29.974 đối
tƣợng có diện tích từ 0,05 đến 27,8ha. Để phù hợp với định nghĩa về rừng, các
đối tƣợng có diện tích nhỏ hơn 0,5ha đƣợc gộp vào đối tƣợng liền kề có đặc
điểm cấu trúc hay giá trị phổ gần với nó nhất. Kết quả sau gộp là 17.465 đối
tƣợng có diện tích từ 0,5 đến 27,8ha. Dựa vào khóa giải đoán xây dựng đƣợc
từ kết quả điều tra thực địa, các đối tƣợng đã phân tách trên ảnh đƣợc xác
định trạng thái rừng theo Thông tƣ số 34/2009/TT -BNNPTNT gồm 7 loại[3].
(1) Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thƣờng xanh giàu, (2) Rừng gỗ tự nhiên
núi đất lá rộng thƣờng xanh trung bình, (3) Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng
thƣờng xanh nghèo, (4) Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thƣờng xanh phục
hồi, (5) Rừng hỗn giao gỗ - tre nứa tự nhiên núi đất, (6) Rừng gỗ trồng núi
đất, (7) Đất trống núi đất.
Phạm Văn Duẩn, Phùng Văn Khoa đã “Thử nghiêm phương pháp xây
dựng bản đồ kiểm kê rừng trong lưu vực từ ảnh vệ tinh Spot 5”. Tƣ liệu ảnh sử
dụng là ảnh vệ tinh SPOT 5, mơ hình số hóa độ cao ASTER (DEM), các bản đồ
và tài liệu phù trợ, kết hợp với phƣơng pháp điều tra rừng truyền thống. Kết quả
thu đƣợc, nghiên cứu này đã xác định đƣợc ranh giới lƣu vực, xây dựng các khóa
giải đốn ảnh về trạng thái và trữ lƣợng rừng trong lƣu vực bằng cách thiết lập
phƣơng trình tƣơng quan giữa các giá trị kênh phổ theo chỉ số thực vật khác biệt
chuẩn hóa (NDVI) với trữ lƣợng của từng trạng thái rừng, thành lập đƣợc bản đồ
11

kiểm kê rừng, bản đồ trạng thái rừng cho lƣu vực nghiên cứu với độ chính xác
82% và đề xuất đƣợc quy trình thành lập bản đồ kiểm kê rừng từ ảnh vệ tinh có
độ phân giải cao[4].
Nguyễn Huy Hồng năm 2010 “ Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh có
độ phân giải cao để xây dựng bản đồ tài nguyên rừng để phục vụ công tác
điều tra, kiểm kê rừng”. Đề tài đã sử dụng phƣơng pháp phân loại chỉ số thực
vật (NDVI) và phƣơng pháp phân loại có lựa chọn vùng mẫu trên tƣ liệu ảnh
vệ tinh SPOT-5. Kết quả đạt đƣợc đề tài đã phân loại trạng thái rừng và đánh
giá tác động rừng của Khu bảo tồn thiên nhiên Thƣợng Tiến – Kim Bơi – Hịa
Bình giai đoạn 2004 – 2009[6].
Trần Viết Tuân năm 2012 “ Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh Spot – 5
trong thành lập bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác điều tra, kiểm kê
rừng tại xã Dƣơng Sơn,uyện Na Rì,tỉnh Bắc Cạn ”. Đề tài đã sử dụng phƣơng
pháp nghiên cứu cấu trúc rừng và phân bố rừng bằng phƣơng pháp tỷ lệ tổ
thành của Damiel Marmillod và phân loại ảnh vệ tinh bằng giải đoán tự động
định hƣớng đối tƣợng (phần mềm Ecognition). Đề tài đã phân loại đƣợc các
kiểu rừng và trạng thái rừng trên địa bàn[14].
1.3. Nhận xét chung
Nhìn chung việc nghiên cứu viễn thám trên thế giới và trong nƣớc đã
đƣợc tiến hành từ rất sớm và ngày càng đƣợc bổ sung, hoàn thiện để đạt hiệu
quả cao phục vụ nhiều mục đích. Từ trƣớc đến nay việc thành lập bản đồ rừng
vẫn chủ yếu áp dụng phƣơng pháp truyền thống là giải đoán ảnh bằng mắt và
điều tra ngoại nghiệp, các dạng tƣ liệu viễn thám có độ phân giải thấp hoặc
trung bình lên chỉ có thể thành lập đƣợc bản đồ tỷ lệ thấp, chƣa đáp ứng yêu
cầu đặt ra về độ chính xác và tính cập nhật của hiện trạng rừng. Ở nƣớc ta
hiện nay, việc sử dụng ảnh vệ tinh công nghệ viễn thám trong Lâm nghiệp đã
đƣợc nhiều cơ quan, tổ chức áp dụng với sự trợ giúp của tƣ liệu ảnh vệ tinh có
độ phân giải lớn, tính chính xác cao nhƣ Landsat 8, SPOT 5, IKONOS,…
Một số tƣ liệu ảnh vệ tinh có chi phí khá cao đã tạo ra những rào cản trong

12


quá trình tiếp cận và sử dụng ảnh vệ tinh ở nƣớc ta. Ảnh vệ tinh Landsat 8 cho
độ phân giải cao, chất lƣợng ảnh chụp rõ nét và tƣ liệu ảnh đƣợc sử dụng
miễn phí đã trở thành đối tƣợng đƣợc tập trung sử dụng phục vụ công tác điều
tra, kiểm kê rừng tại Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Chính vì thế tơi thực
hiện đề tài nhằm phân chia ranh giới kiểu trạng thái rừng dựa vào các chỉ số
thực vật, tỷ số thực vật, chỉ số phân mùa để phân loại rừng trên nguồn tƣ liệu
ảnh Landsat 8 thông qua các ứng dụng: Arcgis10.1, Mapinfo 11.

13


CHƢƠNG II
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tổng quát
Góp phần cung cấp cơ sở lý luận, thực tiễn cho việc xác định ranh giới
các kiểu trạng thái rừng ở Việt Nam.
- Mục tiêu cụ thể
Xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng cho khu vực nghiên cứu và
ứng dụng thành quả của giải đoán ảnh trong xây dựng bản đồ rừng.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng khảo sát của đề tài là thảm thực vật rừng huyện Cƣ Jút tỉnh
Đăk Nông
- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung xác định ranh giới các kiểu trạng
thái rừng trên toàn huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông trong giai đoạn mùa mƣa
năm 2013 đến mùa khô năm 2015. Tƣ liệu sử dụng là ảnh vệ tinh Landsat 8

có độ phân giải 30m x 30m chụp tại các thời điểm 2013, 2015.
2.3. Nội dung nghiên cứu
Từ mục tiêu nghiên cứu trên đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu sau.
- Nghiên cứu xác định đặc điểm cơ bản về rừng và đất Lâm nghiệp trên địa
bàn huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông
- Nghiên cứu xử lý ảnh vệ tinh Landsat 8 tại huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông
- Xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng cho huyện Cƣ Jút tỉnh Đăk Nông
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để thực hiện đƣợc các mục tiêu và nội dung đề tài sử dụng các phƣơng
pháp sau.

14


2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu
Đề tài đã kế thừa những tài liệu
- Ảnh vệ tinh Landsat 8: Kế thừa 02 ảnh vệ tinh khu vực huyện Cƣ Jut
tỉnh Đăk Nơng, trong đó : Ảnh có mã hiệu LC81240512013123LGN01 chụp
ngày 03-05-2013 và ảnh có mã hiệu LC81240512015065LGN00 chụp ngày
06-03-2015.
- Đề tài đã kế thừa hệ thống tƣ liệu điều tra hiện trƣờng từ dự án Điều tra
kiểm kê rừng tỉnh Đăk Nơng.
- Bản đồ vị trí, điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội, các văn bản pháp luật,
chính sách liên quan đến cơng tác quản lý bảo vệ rừng huyện Cƣ Jút.
- Đặc điểm cấu trúc các trạng thái rừng tại huyện Cƣ Jút- tỉnh Đăk Nông
đƣợc xác định theo Quy trình hƣớng dẫn kỹ thuật Điều tra rừng thuộc Dự án
Điều tra kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 2012 – 2015.
- Kế thừa hệ thống 185 điểm điều tra thực địa các OTC từ dự án kiểm kê
rừng tỉnh Đăk Nông. Trên mỗi OTC kế thừa thông tin loại đất, loại rừng cho

các khu vực.
- Thông số kỹ thuật, tƣ liệu ảnh của vệ tinh Landsat 8. Ảnh vệ tinh
Landsat 8 chụp trong các năm 2013, năm 2015 đƣợc thu thập trên Internet tại
địa chỉ : [16].
- Phân chia trạng thái rừng dựa theo thông tƣ 34/2009/TT- BNNPTNT
ngày 10/06/2009 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn quy định tiêu
chí xác định và phân loại rừng[11]. Đề tài tập trung nghiên cứu phân loại rừng
theo tiêu chí các loại cây trên đất rừng. Rừng tự nhiên: Là rừng bao gồm chủ
yếu các loài cây thân gỗ. Rừng cây lá rộng: Là rừng có cây lá rộng chiếm trên
75% số cây. Rừng lá rộng thƣờng xanh: Là rừng xanh quanh năm; Rừng lá
rộng rụng lá: Là rừng có các lồi cây rụng lá theo mùa chiếm 75% số cây trở
lên[11].

15


2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể
Quá trình nghiên cứu, tổng hợp đƣa ra sơ đồ quy trình thực hiện xác định
kiểu trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh Landsat 8 nhƣ sau.

Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng
từ ảnh vệ tinh Landsat 8
2.4.2.1. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh Landsat 8 huyện Cư Jút
Đề tài nghiên cứu thực hiện trên ảnh Landsat 8 đƣợc chụp từ vệ tinh
Landsat 8 trong khoảng thời gian 2013 - 2015 tại khu vực Cƣ Jút- Đăk Nông.
Các ảnh sau khi đƣợc tải về sẽ đƣợc lựa chọn dựa vào độ che phủ của mây và
chất lƣợng ảnh. Ảnh có độ che phủ mây càng thấp, chỉ số chất lƣợng ảnh cao
16

đƣợc sử dụng. Trong nghiên cứu ảnh có độ che phủ của mấy < 20% đƣợc coi
là chất lƣợng tốt và có thể sử dụng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình
xử lý. Quá trình xử lý ảnh đƣợc thực hiện.
 Bƣớc 1: Chuyển đổi giá trị cấp độ xám (DN) trên ảnh Landsat
8 thành giá trị bức xạ, phản xạ của vật thể
Q trình chuẩn hóa ảnh đƣợc thực hiện qua hai bƣớc
+ Chuyển giá trị số trên ảnh về giá trị của bức xạ vật lý tại sensor bằng
cơng thức[17].
=

x QCal +

(1)

Trong đó:
Lλ : Giá trị bức xạ phổ tại ống kính của sensor, có giá trị đơn vị đo là
Wm-2 ster-1 μm-1
QCal : Giá trị số trên ảnh (DN)
: giá trị RADIANCE_MULT_BAND_x;
: giá trị RADIANCE_ADD_BAND_x.
+ Chuyển ảnh có giá trị bức xạ vật lý tại sensor về ảnh có giá trị phản
xạ của vật thể ở phía trên khí quyển dựa theo góc chiếu của mặt trời[17].
ρλ =

(2)

Trong đó:
ρλ : Phản xạ ở tầng trên của khí quyển (Planetary TOA reflectancre).
QCal : Giá trị số trên ảnh (DN)
Mρ : Giá trị REFLECTANCE_MULT_BAND_x.

Aρ: Giá trị REFLECTANCE_ADD_BAND_x.
θ : Góc thiên đỉnh SUN_ELEVATION (góc cao) của mặt trời (độ).
 Bƣớc 2: Nghiên cứu các công thức tổ hợp màu cho ảnh Landsat 8
Phƣơng pháp tổ hợp màu là phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi
dựa trên chuẩn nền màu trong viễn thám để hỗ trợ cho công tác giải
đoán ảnh. Lợi thế của ảnh chụp đa phổ là có thể sử dụng tích hợp các
kênh phổ khác nhau để phân tích giải đốn các đối tƣợng theo các đặc trƣng
17


bức xạ phổ. Ƣu điểm của phƣơng pháp tổ hợp màu là sử dụng các kênh
ảnh đa phổ hiển thị cùng một lúc trên 3 kênh ảnh đƣợc gắn tƣơng ứng với 3
loại màu cơ bản là đỏ, xanh lá cây và xanh lam hay còn gọi là RGB.
Phƣơng pháp này có thể tổ hợp hiển thị 3 kênh ảnh của cùng một loại ảnh vệ
tinh, của các ảnh vệ tinh khác nhau cùng độ phân giải, hoặc của ảnh vệ tinh và
ảnh máy bay cùng độ phân giải, của ảnh radar với các thời gian chụp
khác nhau. Nếu trong tổ hợp màu kênh phổ có dải sóng đƣợc gắn đúng
với màu thì đƣợc gọi là tổ hợp màu thật và trong các trƣờng hợp khác gọi là
tổ hợp giả màu.
 Bƣớc 3: Trộn và tăng cƣờng chất lƣợng ảnh Landsat 8
Các Band ảnh từ 1-7 có độ phân giải khơng gian là 30 m. Để thu đƣợc
một ảnh có chất lƣợng, độ phân giải cao cần tiến hành công đoạn xử lý trộn và
tăng cƣờng chất lƣợng nhằm tăng khả năng giải đoán ảnh bằng mắt. Các
ảnh sau khi đƣợc tổ hợp màu phù hợp sẽ đƣợc trộn với Band 8 có độ phân
giải 15 m, ảnh thu đƣợc từ q trình trộn có độ phần giải 15 m. Ảnh sau khi
đƣợc trộn, tăng cƣờng thì sự khác biệt giữa các đối tƣợng cần đƣợc giải
đoán trên ảnh đƣợc cải thiện. Ngồi ra cịn giảm ảnh hƣởng của sự mờ ảo,
không rõ nét giữa các đối tƣợng, giúp dễ nhận biết hơn các đối tƣợng trên
ảnh, tăng độ chính xác của cơng tác giải đốn ảnh. Trộn và tăng cƣờng
ảnh bằng công cụ: Create Pan – Sharpened Raster Dataset và Image

Analysis trong phần mềm ArcGis 10.1
 Bƣớc 4: Cắt ảnh và chuyển đổi hệ tọa độ
Đối tƣợng nghiên cứu là một khu vực nhỏ trong toàn cảnh ảnh vệ tinh, vì
thế cần phải cắt khu vực huyện Cƣ Jut dựa trên bản đồ ranh giới hành chính
của huyện Cƣ Jut tỉnh Đăk Nông. Ảnh sau khi cắt chỉ bao gồm ranh giới của
khu vực huyện nghiên cứu.
Theo quy định, hiện nay nƣớc ta thống nhất sử dụng hệ tọa độ VN2000
đƣợc áp dụng thống nhất trên toàn quốc cho tất cả các loại tƣ liệu đo đạc bản
đồ. Cần tiến hành chuyển đổi hệ tọa độ cho ảnh nghiên cứu về hệ tọa độ
18


chung sử dụng cho cả nƣớc giúp thuận tiện cho việc ứng dụng tƣ liệu kết quả
nghiên cứu.
2.4.2.2. Phương pháp xác định ranh giới các kiểu trạng thái rừng
Để xác định kiểu trạng thái rừng cho khu vực nghiên cứu, đề tài đã
thực hiện 3 phƣơng pháp xác định nhƣ sau.
1, Xác định chỉ số thực vật cho các kiểu trạng thái rừng trên ảnh
Landsat 8.
Theo kết quả nghiên cứu về đặc trƣng phản xạ phổ của các đối tƣợng,
thực vật phản xạ mạnh nhất ở vùng cận hồng ngoại và hấp thụ mạnh nhất ở
vùng ánh sáng đỏ. Mức độ chênh lệch về hệ số phản xạ của hai vùng này rất
lớn và có tính chất đặc trƣng riêng. Vì vậy, đề tài sử dụng sự chênh lệch về
phản xạ của hai vùng này làm chỉ tiêu phân loại lớp phủ thực vật và đƣợc gọi
là chỉ số thực vật chuẩn hóa – NDVI (Normalized Diference Vegetation
Index). Phổ phản xạ của các đối tƣợng có trong khu vực nghiên cứu sẽ đƣợc
thể hiện thông qua giá trị chỉ số thực vật NDVI. Đề tài tính tốn giá trị chỉ số
NDVI từ đó thống kê giá trị NDVI cho từng đối tƣợng. Giá trị NDVI sẽ đƣợc
thống kê tính tốn, lấy giá trị trung bình cho đối tƣợng, từ giá trị trung bình
này tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của chỉ số thực vật trung bình

qua các đối tƣợng nghiên cứu và nghiên cứu quy luật biến đổi của NDVI đó.
Tổng hợp các đối tƣợng có giá trị NDVI tƣơng đƣơng nhau thành từng nhóm
phục vụ cho việc thành lập bản đồ ranh giới.
Đây là loại chỉ số thực vật đã đƣợc chuẩn hóa và đƣợc sử dụng nhiều
nhất để nghiên cứu về lớp phủ thực vật. Các tính tốn của NDVI cho một
điểm ảnh ln cho kết quả trong một số khoảng từ -1 đến 1. Tuy nhiên, khi
khơng có thảm thực vật thì NDVI cho một giá trị rất thấp. Thực vật phát triển
tƣơi tốt, mật độ cao có thể cho NDVI gần 1 (0,8-0,9). Chỉ số phân loại thực
vật NDVI đƣợc tính theo cơng thức:
NDVI =

–

(3)

Trong đó:
19