Ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng cacbon rừng trồng keo thuần loài làm cơ sở cho chi trả dịch vụ môi trường tại huyện lương sơn tỉnh hòa bình
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.76 MB, 100 trang )
LỜI CẢM ƠN
Để đánh giá năng lực và kết quả của mỗi sinh viên sau khi kết thúc học
tập tại trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 2012 – 2016, đồng thời giúp sinh viên
chứng tỏ đƣợc khả năng làm quen với thực tiễn, mỗi sinh viên cần hoàn thành
tốt một chuyên đề hoặc khóa luận tốt nghiệp.
Với sự nhất trí của khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng và môi
trƣờng, ngành Quản lý tài nguyên thiên nhiên tôi tiến hành thực hiện khóa luận:
“Ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng cacbon rừng trồng Keo
thuần loài làm cơ sở cho chi trả dịch vụ môi trường tại huyện Lương Sơn,
tỉnh Hịa Bình”.
Sau thời gian làm việc khẩn trƣơng, nghiêm túc, dƣới sự giúp đỡ và tạo
điệu kiện của nhà trƣờng, sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo Tiến sỹ:
Nguyễn Hải Hịa, chính quyền và nhân dân xã Cƣ Yên và xã Hòa Sơn, huyện
Lƣơng Sơn, tỉnh Hòa Bình, bạn bè và gia đình. Nhân dịp hồn thành luận văn
tốt nghiệp tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn tới nhà trƣờng, khoa Quản lý tài nguyên
rừng và môi trƣờng, các thầy cô Bộ môn Kỹ thuật môi trƣờng, Ủy ban nhân
dân xã Cƣ Yên và xã Hòa Sơn và ngƣời dân sinh sống tại 2 xã đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp đỡ tơi trong q trình thu thập số liệu cần thiết để hồn
thành khóa luận. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng
dẫn: TS. Nguyễn Hải Hịa đã tận tình chỉ bảo tơi trong suốt q trình thực
hiện khóa luận tốt nghiệp.
Mặc dù khóa luận đã hồn thành nhƣng do thời gian và năng lực bản
thân còn nhiều hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Vì vậy tơi rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp từ thầy cơ giáo
và bạn bè để khóa luận này đƣợc hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 31 tháng 05 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Tô Thị Vân Anh
i
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
TĨM TẮT KHĨA LUẬN
I. Tên khóa luận: Ứng dụng ảnh viễn thám viễn thám xác định sinh khối và
trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần loài làm cơ sở chi trả dịch vụ môi
trƣờng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
II. Sinh viên thực hiện: Tơ Thị Vân Anh
1. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Hải Hòa
2. Mục tiêu nghiên cứu:
+ Xác định sinh khối cà trữ lƣợng cacbon của rừng trồng Keo thuần loài
tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+ Đề xuất phƣơng pháp ƣớc tính trữ lƣợng cacbon làm cơ sở chi trả dịch
vụ mơi trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+ Đề xuất hƣớng ứng dụng ảnh viễn thám cho việc chi trả dịch vụ môi
trƣờng rừng cho các chủ rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
3. Nội dung nghiên cứu
+ Nghiên cứu hiện trạng và tình hình quản lý rừng trồng tại huyện
Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+ Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần
lồi tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+ Nghiên cứu cơ hội, khó khăn và thách thức đối với việc chi trả dịch vụ
môi trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+ Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ môi
trƣờng rừng cho huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
4. Kết quả đạt đƣợc
+ Nghiên cứu đã chỉ ra đƣợc hiện trạng và tình hình quản lý rừng
trồng tại 2 xã Cƣ Yên và Hịa Sơn của huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa
Bình.
ii
+ Xây dựng đƣợc bản đồ sinh khối và trữ lƣợng cacbon của rừng
trồng Keo thuần loài tại 2 xã Cƣ n và Hịa Sơn, huyện Lƣơng
Sơn, tỉnh Hịa Bình năm 2016.
+ Xác định đƣợc cơ hội và thách thức đối với việc chi trả dịch vụ môi
trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
+
Đề xuất đƣợc một số giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ môi trƣờng
rừng cho huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ ........................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ........................................................................... x
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. x
Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................... 1
Phần II TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 4
2.1. Sự phát triển của công nghệ viễn thám ...................................................... 4
2.2. Lƣợc sử nghiên cứu ảnh viễn thám ............................................................ 9
2.3. Sử dụng ảnh vệ tinh và GIS trong quản lý rừng ........................................ 9
2.3.1. Ứng dụng GIS và viễn thám trên thế giới trong quản lý rừng ................ 9
2.3.2. Áp dụng GIS và viễn thám tại Việt Nam .............................................. 12
2.4. Đo tính cacbon rừng trong nƣớc và trên thế giới ..................................... 15
2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 15
2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc.......................................................... 17
2.5. Nhận xét chung ........................................................................................ 18
Phần III MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... 20
3.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 20
3.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 20
3.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 20
3.2. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ............................................................ 20
3.2.1. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 20
3.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................ 20
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 20
3.3.1. Nghiên cứu hiện trạng và tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lƣơng
Sơn, tỉnh Hịa Bình .......................................................................................... 20
iv
3.3.2. Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần
loài tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình ....................................................... 21
3.3.3. Nghiên cứu cơ hội, khó khăn, thách thức đối với việc chi trả dịch vụ
môi trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình................................... 21
3.3.4. Nghiên cứu đề xuất giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng
cho huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình ............................................................ 21
3.4. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................... 21
3.4.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................... 21
3.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................ 22
PHẦN IV ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ, XÃ HỘI .......................... 38
4.1. Xã Hòa Sơn .............................................................................................. 38
4.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 38
4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 39
4.2. Xã Cƣ Yên ................................................................................................ 40
4.2.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 40
4.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 41
PHẦN V KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 43
5.1. Hiện trạng và tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh
Hịa Bình ......................................................................................................... 43
5.1.1. Hiện trạng rừng trồng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình ................ 43
5.1.2. Tình hình quản lý rừng trồng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình .... 45
5.1.3. Một số chính sách liên quan đến chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng ....... 46
5.2. Xây dựng bản đồ sinh khối và trữ lƣợng cacbon của rừng trồng Keo thuần
loài tại khu vực nghiên cứu ............................................................................. 48
5.2.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu......................... 48
5.2.2. Cacbon đo tính từ thực địa .................................................................... 53
5.2.3. Bản đồ trữ lƣợng rừng trồng Keo thuần loài tại khu vực nghiên cứu... 59
5.2.4. Bản đồ mối quan hệ giữa độ dốc và trữ lƣợng cacbon tại khu vực
nghiên cứu ....................................................................................................... 69
v
5.2.5. So sánh giá trị sinh khối và trữ lƣợng cacbon theo phƣơng pháp điều tra
thực địa với phƣơng pháp nội suy ................................................................... 71
5.3. Cơ hội và thách thức đối với việc chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng tại
huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình ................................................................... 74
5.3.1. Cơ sở khoa học áp dụng chi trả dịch vụ môi trƣờng tại huyện Lƣơng
Sơn, tỉnh Hịa Bình .......................................................................................... 74
5.3.2. Cơ hội và thách thức áp dụng cơ chế chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng tại
xã Cƣ n và xã Hịa Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình ....................... 77
5.3.3. Tiêu chí lựa chọn dịch vụ môi trƣờng rừng để đề xuất mơ hình chi trả
dịch vụ mơi trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình...................... 79
5.4. Đề xuất đƣợc một số giải pháp thực hiện chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng
cho huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình. ........................................................... 81
5.4.1. Đề xuất mơ hình chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng ................................ 81
5.4.2. Phƣơng thức chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng tại huyện Lƣơng Sơn, tỉnh
Hịa Bình ......................................................................................................... 81
5.4.3. Các bên liên quan và trách nhiệm của các bên liên quan ..................... 82
PHẦN VI KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ..................................... 84
6.1. Kết luận .................................................................................................... 84
6.2. Tồn tại ...................................................................................................... 84
6.3. Kiến nghị .................................................................................................. 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AGB
Sinh khối trên mặt đất (above-ground biomass)
BGB
Sinh khối dƣới mặt đất (below-ground biomass)
C_AGB
Trữ lƣợng cacbon trên mặt đất
C_BGB
Trữ lƣợng cacbon dƣới mặt đất
CDM
Cơ chế phát triển sạch (Clean Development Mechanism)
DBH
Đƣờng kính ngang ngực (diameter at breast height_cm)
GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)
GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)
H
ICFAF
IPCC
Chiều cao vút ngọn (tree height_m)
Trung tâm Nghiên cứu Nông Lâm Thế giới
Ủy ban Liên chính phủ về Thay đổi khí hậu (Intergovernmental
Panel on Climate Change)
KTNN
Khí tƣợng nơng nghiệp
MTR
Mơi trƣờng rừng
NDVI
Chỉ số thực vật (Normalized Difference Vegetation Index)
OTC
Ô tiêu chuẩn
PFES
Chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng (payments for environmental
services)
REDD
Giảm thiểu khí phát thải từ suy thoái và mất rừng (Reducing
Emissions from Deforestation and Degradation)
RMSE
Sai số trung phƣơng
SPOT
Systeme Pour l’Obsenrvation de la Terre
UBND
Ủy ban nhân dân
UNFCCC Công ƣớc khung của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu (United
Nations Framework Convention on Climate Change)
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Tóm tắt sự phát triển viễn thám qua các sự kiện. ............................. 6
Bảng 2.2. Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động.......................... 7
Bảng 2.3. Đặc điểm của ảnh Landsat 8 ............................................................. 9
Bảng 3.1. Điều tra tầng cây cao. ..................................................................... 25
Bảng 3.2. Khung phân tích SWOT. ................................................................ 36
Bảng 5.1. Các đặc trƣng mẫu về đƣờng kính ngang ngực và chiều cao. ........ 44
Bảng 5.2. Diện tích và tỷ lệ các trạng thái sử dụng đất tại xã Cƣ Yên năm 2016. ..49
Bảng 5.3. Bảng ma trận sai số xã Cƣ Yên. ..................................................... 51
Bảng 5.4. Diện tích và tỷ lệ các trạng thái sử dụng đất tại xã Hòa Sơn năm 2016. ...51
Bảng 5.5. Ma trận sai số xã Hòa Sơn. ............................................................. 52
Bảng 5.6. Thống kê ô mẫu. ............................................................................. 53
Bảng 5.7a. Giá trị sinh khối và trữ lƣợng cacbon đƣợc tính tốn cho từng ô
mẫu theo công thức sinh khối của Tsutsumi et al. (1983) và công thức cacbon
của IPCC (2006). ............................................................................................. 55
Bảng 5.7b. Giá trị sinh khối và trữ lƣợng cacbon đƣợc tính tốn cho từng ơ
mẫu theo cơng thức của PGS.TS. Bảo Huy (2012). ....................................... 56
Bảng 5.8a. Đặc trƣng mẫu cho giá trị cacbon tính theo cơng thức cacbon của
IPCC (2006). ................................................................................................... 58
Bảng 5.8b. Đặc trƣng mẫu cho giá trị cacbon tính theo công thức cacbon của
PGS.TS. Bảo Huy. .......................................................................................... 58
Bảng 5.9. Sinh khối và trữ lƣợng cacbon trung bình tại khu vực nghiên cứu.......59
Bảng 5.10. Tổng sinh khối và trữ lƣợng cacbon tại khu vực nghiên cứu. ...... 60
Bảng 5.11a: Đánh giá độ chính xác mơ hình ƣớc lƣợng cacbon đối với bản đồ
cacbon sử dụng công thức của IPCC (2006)................................................... 67
Bảng 5.11b. Đánh giá độ chính xác mơ hình ƣớc lƣợng cacbon đối với bản đồ
cacbon sử dụng công thức của PGS.TS. Bảo Huy (2012). ............................. 68
Bảng 5.12. So sánh giá trị sinh khối và trữ lƣợng cacbon theo phƣơng pháp
điều tra thực địa và phƣơng pháp nội suy. ...................................................... 72
Bảng 5.13. Đề xuất hệ số K theo khu vực rừng trồng Keo thuần loài tại khu
vực nghiên cứu. ............................................................................................... 77
viii
DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ
Bản đồ 5.1. Hiện trạng sử dụng đất tại xã Cƣ Yên năm 2016. ....................... 50
Bản đồ 5.2. Hiện trạng sử dụng đất xã Hòa Sơn năm 2016. ........................... 52
Bản đồ 5.3a. Hệ thống ô mẫu rừng trồng Keo thuần loài tại xã Cƣ Yên năm
2016. ................................................................................................................ 54
Bản đồ 5.3b. Hệ thống ô mẫu rừng trồng Keo thuần lồi tại xã Hịa Sơn năm
2016. ................................................................................................................ 54
Bản đồ 5.4. Sinh khối rừng trồng Keo thuần loài tại xã Cƣ Yên năm 2016 sử
dụng công thức của Tsutsumi et al. (1983)..................................................... 60
Bản đồ 5.5. Sinh khối rừng trồng Keo thuần loài tại xã Cƣ Yên năm 2016 sử
dụng công thức của PGS.TS Bảo Huy (2012). ............................................... 61
Bản đồ 5.6. Sinh khối rừng trồng Keo thuần loài tại xã Hịa Sơn năm 2016 sử
dụng cơng thức của Tsutsumi et al. (1983)..................................................... 62
Bản đồ 5.7. Sinh khối rừng trồng Keo thuần lồi tại xã Hịa Sơn năm 2016 sử
dụng cơng thức của PGS.TS Bảo Huy (2012). ............................................... 62
Bản đồ 5.8. Trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần loài tại xã Cƣ Yên năm
2016 sử dụng công thức của IPCC (2006). ..................................................... 64
Bản đồ 5.9: Trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần lồi tại xã Cƣ n năm
2016 sử dụng cơng thức của PGS.TS. Bảo Huy (2012). ................................ 65
Bản đồ 5.10. Trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần loài tại xã Hịa Sơn
năm 2016 sử dụng cơng thức của IPCC (2006). ............................................. 66
Bản đồ 5.11. Trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo thuần lồi tại xã Hịa Sơn năm
2016 sử dụng cơng thức của PGS.TS. Bảo Huy (2012). ................................ 66
Bản đồ 5.12. Mối quan hệ giữa độ dốc và trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo
thuần loài tại xã Cƣ Yên năm 2016................................................................. 70
Bản đồ 5.13. Mối quan hệ giữa độ dốc và trữ lƣợng cacbon rừng trồng Keo
thuần lồi tại xã Hịa Sơn năm 2016. .............................................................. 71
ix
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Thiết kế ô điều tra sinh khối. ...................................................... 25
Biểu đồ 5.1. Hiện trạng sử dụng đất của xã Cƣ Yên năm 2016...................... 49
Biểu đồ 5.2. Biểu đồ hiện trạng sử dụng đất xã Hịa Sơn năm 2016. ............. 51
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1. Sơ đồ giải đoán ảnh vệ tinh Landsat 8 xây dựng bản đồ hiện trạng
rừng. ................................................................................................................ 26
Hình 5.1. Tóm tắt chủ thể thực thi chính sách chi trả dịch vụ MTR. ............. 77
Hình 5.2. Mơ hình trả trực tiếp cho các xã. .................................................... 81
Hình 5.3. Tóm tắt cơ chế chi trả PFES. .......................................................... 82
x
Phần I
ĐẶT VẤN ĐỀ
Phát triển kinh tế lâm nghiệp đang là một hƣớng đi mới cho các khu
vực miền núi, những khu vực có tỷ trọng đất lâm nghiệp chiếm phần lớn trong
tổng diện tích. Huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình là một huyện có điều kiện
để phát triển kinh tế lâm nghiệp, phát triển rừng trồng sản xuất. Cây Keo
thuần lồi đang góp phần xóa đói, giảm nghèo, nâng cao đời sống của ngƣời
dân địa phƣơng và phát triển vùng kinh tế ở địa bàn các xã nghèo của huyện
Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình.
Lƣơng Sơn là một huyện vùng thấp bán sơn địa của tỉnh Hịa Bình, có địa
hình phổ biến là núi thấp và đồng bằng. Đất có rừng ở Lƣơng Sơn chiếm khoảng
22% diện tích tự nhiên, thấp hơn so với bình qn của tồn tỉnh Hồ Bình. Rừng
ở đây chủ yếu thuộc loại nghèo, đã bị khai thác cạn kiệt từ nhiều năm trƣớc đây.
Rừng nguyên sinh hầu nhƣ khơng cịn, phần lớn chỉ là rừng non mới phục hồi
nên trữ lƣợng gỗ nhỏ. Theo số liệu của Cục Thống kê tỉnh Hồ Bình, tính đến
thời điểm năm 2002, diện tích rừng của huyện Lƣơng Sơn là 65,228 km2, trong
đó rừng tự nhiên là 30,012 km2, rừng trồng là 35,12k m2. Ngồi ra, ở Lƣơng Sơn
cịn có phần đất đồi núi chƣa sử dụng, có thể tổ chức khoanh nuôi, bảo vệ và
trồng rừng mới theo chƣơng trình 5 triệu ha rừng của Chính phủ. Do vậy, việc
phát triển trồng rừng sản xuất là một yêu cầu tất yếu của sự vận động và phát
triển kinh tế mang tính xã hội hóa cao cho huyện Lƣơng Sơn.
Trong vài năm gần đây, phong trào trồng và phát triển keo thuần lồi tại
huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình là một chính sách đang đƣợc chính quyền địa
phƣơng và Nhà nƣớc quan tâm và chú trọng. Cây keo thuần lồi đang góp phần
xóa đói, giảm nghèo, nâng cao đời sống của ngƣời dân địa phƣơng và phát triển
vùng kinh tế ở địa bàn các xã nghèo của huyện Lƣơng Sơn. Mấy năm lại đây, trữ
lƣỡng gỗ mà địa phƣơng đã cung cấp cho các nhà máy chế biến gỗ để sản xuất
gỗ đã phục vụ cả nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu.
1
Nhằm ngăn chặn những biến đổi do khí hậu gây ra, tại hội nghị thƣợng
đỉnh của Liên hợp quốc về môi trƣờng và phát triển ở Rio de Janeiro – Braril
(tháng 6/1992), với sự tham gia của 160 quốc gia, trong đó có Việt Nam đã ký
cơng ƣớc khung về biến đổi khí hậu tồn cầu (UNFCCC). Để có thể triển khai
thực hiện Công ƣớc, tại hội nghị các bên lần thứ 3 tổ chức vào tháng 12 năm
1997, Nghị định thƣ Kyoto đƣợc đệ trình. Nội dung quan trọng của Nghị định
thƣ là đƣa ra chỉ tiêu giảm phát thải khí nhà kính có tính ràng buộc pháp lý
đối với các nƣớc phát triển và cơ chế giúp các nƣớc đang phát triển đạt đƣợc
sự phát triển kinh tế-xã hội bền vững thông qua thực hiện “Cơ chế phát triển
sạch” (CDM – Clean Development Machinism). CDM đã mở ra cơ hội lớn
trong ngành lâm nghiệp trong việc bán tín chỉ cacbon tích lũy bởi hệ sinh thái
rừng để tạo nguồn sống cho ngƣời dân và tái đầu tƣ phát triển rừng.
Ở Việt Nam, vấn đề thƣơng mại hóa các giá trị dịch vụ môi trƣờng
rừng bao gồm khả năng hấp thụ CO2 của rừng còn rất mới mẻ nhƣng lại rất
đƣợc sự quan tâm nghiên cứu trong một vài năm gần đây. Việt Nam đã thực
sự quan tâm đến vấn đề biến đổi khí hậu và là một trong những quốc gia tiên
phong của Đông Nam Á thực hiện chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng. Sau 2 năm
thực hiện thí điểm chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng theo quyết định số
380/QĐ-TTg về chính sách thí điểm chi trả dịch vụ môi trƣờng rừng, theo
Nghị định này các tổ chức cá nhân đƣợc hƣởng lợi từ dịch vụ môi trƣờng
rừng cho các chủ rừng của các khu rừng tạo ra dịch vụ đã cung ứng trong đó
có hấp thụ CO2 và lƣu giữ C của rừng.
Để các hoạt động chi trả dịch vụ mơi trƣờng rừng có thể tiến hành đƣợc
thì cần phải có các nghiên cứu về khả năng hấp thụ CO2 và lƣu giữ C ở các
loại rừng, không chỉ rừng tự nhiên mà cả các hệ thống rừng trồng. Ở thời
điểm hiện tại khi mà các hệ thống rừng tự nhiên đang có nguy cơ xuống cấp
về số lƣợng cũng nhƣ chất lƣợng thì các hệ thống rừng trồng có vai trị ngày
càng lớn đối với lâm nghiệp nói riêng và tồn thể xã hội nói chung.
Để góp phần vào việc học tập, và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, đặc
biệt trong công tác chi trả dịch vụ môi trƣờng dựa vào ứng dụng công nghệ
2
GIS, với sự giúp đỡ nhiệt tình, tận tâm của TS. Nguyễn Hải Hịa, tơi đã tiến
hành bài luận với đề tài “Ứng dụng ảnh viễn thám xác định trữ lượng
cacbon rừng trồng Keo thuần loài làm cơ sở cho chi trả dịch vụ môi trường
tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hịa Bình”.
3
Phần II
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Sự phát triển của công nghệ viễn thám
Viễn thám là một ngành khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn
năm thập kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu
đƣợc thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất vào năm 1960.
Bức ảnh đầu tiên, chụp trái đất từ vũ trụ, được cung cấp từ tàu Explorer 6
vào năm 1959. Tiếp theo là chƣơng trình vũ trụ Mercury năm 1960, cho ra
các sản phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo trái đất có chất lƣợng cao, ảnh màu có kích
thước 70mm, đƣợc chụp từ một máy tự động. Vệ tinh khí tƣợng đầu tiên
(TIR0S 1), đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960, mở đầu
cho việc quan sát và dự báo khí tƣợng. Vệ tinh khí tƣợng NOAA, đã hoạt
động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu ảnh có độ phân giải thời gian cao nhất,
đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể
và cập nhật từng ngày.
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 và các hành tinh và khí
quyển. Các ảnh chụp nổi, thực hiện theo phƣơng đứng và xiên, cung cấp từ vệ
tinh Gemini năm 1965, đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu trái đất.
Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thƣớc
ảnh 70mm, chụp về trái đất, đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong
nghiên cứu mặt đất.
Việc nghiên cứu trái đất đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có
ngƣời nhƣ Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các
trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị
quét đa phổ phân giải cao, nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh
chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thƣớc
ảnh 18cm x 18cm.
4
Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS (sau đổi tên là Landsat 1), là
các vệ tinh thế hệ mới hơn nhƣ Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5.
Ngay từ đầu, ERTS 1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ
khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác
nhau. Ngồi các vệ tinh Landsat 2, Landsat 3, cịn có các vệ tinh khác là
SKYLAB năm 1973 và HCMM năm 1978. Từ 1982, các ảnh chuyên đề đƣợc
thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ
dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt.
Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các
thế hệ SPOT 1, SPOT 2, SPOT 3, SPOT 4, SPOT 5, SPOT 6 và SPOT 7 đã
đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, kênh tồn sắc (panchoromatic)
với độ phân dải khơng gian từ 10m x 10m đến 1,5m x 1,5m, và đa kênh
SPOT-XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng
ngoại) với độ phân giải không gian 20m x 20m, 10m x 10m đến 6m x 6m.
Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép
nhìn đối tƣợng nổi trong không gian ba chiều.
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc đẩy
mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh
radar. Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần
và thu tia phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, khơng phụ
thuộc vào mây. Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực
vật và là nguồn sóng nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm,
không phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ
radar đƣợc ghi nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat.
5
Bảng 2.1. Tóm tắt sự phát triển viễn thám qua các sự kiện.
Năm
Sự kiện
1800
Phát hiện ra tia hồng ngoại
1839
Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng
1847
Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy
1850-1860 Chụp ảnh từ kinh khí cầu
1873
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ
1909
Chụp ảnh từ máy bay
1910-1920 Giải đốn từ khơng trung
1920-1930 Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không
1930-1940 Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh)
1940
Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
1950
Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy
1950-1960 Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích qn sự
1961
Liên xơ phóng thành cơng tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh
trái đất từ ngoài vũ trụ
1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
1972
Mỹ phóng vệ tinh Landsat 1
1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số
1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
1986
Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quỹ đạo
1990 đến
Phát triển bộ cảm thu đo phổ, tăng dải phổ và số lƣợng kênh
nay
phổ, tăng độ phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật
xử lý mới.
Nguồn: [3]
Sự phát triển của ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao đang là xu
hƣớng chính mà cơng nghệ viễn thám hƣớng tới. Từ năm 1999 đến nay đã có
tới 18 vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao từ 0,31m đến 5m với kênh ảnh toàn
sắc và 2m đến 20m với các kênh đa phổ. Mức độ chi tiết của các ảnh vệ tinh
6
đã mở ra nhiều hƣớng ứng dụng và nâng cao hiệu quả trong quản lý tài
nguyên thiên nhiên trên thế giới.
Bảng 2.2. Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động.
IKONOS
Độ phân
giải khơng
gian (m)
0,82-3,2
1 kênh tồn sắc, 4 kênh phổ
18/10/2001
QuickBird
0,65-2,62
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
3
4/5/2002
SPOT 5
2,5-20
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
4
21/5/2004
FORMOSAT 2
2-8
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
5
5/5/2005
CARTOSAT 1
2,5
1 kênh toàn sắc
6
24/1/2006
ALOS
2,5-10
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
7
18/9/2007
WorldView 1
0,46
1 kênh toàn sắc
8
29/8/2008
RapidEye
5
5 kênh phổ
9
6/9/2008
GeoEye 1
0,46-1,84
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
10
8/10/2009
WorldView 2
0,46-1,84
1 kênh toàn sắc, 8 kênh phổ
11
16/12/2011
Pleiades 1A
0,5-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
12
9/9/2012
SPOT 6
1,5-6
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
13
2/12/2012
Pleiades 1B
0,5-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
14
7/5/2013
VNREDSat 1
2,5-10
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
15
21/11/2013
SkySat 1
0,9-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
16
30/6/2014
SPOT 7
1,5-6
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
17
8/7/2014
SkySat 2
0,9-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
18
13/8/2014
WorldView 3
0,31-3,7
1 kênh tồn sắc, 28 kênh phổ
1
Ngày
phóng vệ
tinh
24/9/1999
2
TT
Tên ảnh
Số kênh phổ
Nguồn: [9]
Nhờ sự tiến bộ và sự phát triển vƣợt bậc của viễn thám đã cho phép mở
ra những hƣớng ứng dụng mới của khoa học công nghệ này, đăc biệt trong
hƣớng địa lý ứng dụng và ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng
trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: nghiên cứu đánh giá các
7
loại tài nguyên, nghiên cứu môi trƣờng và biến động môi trƣờng, nghiên cứu
hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ và quản lý mơi trƣờng. Các ứng dụng chính của
viễn thám có thể kể đến nhƣ sau:
- Quản lý và giám sát hiện trạng sử dụng đất;
- Quản lý và giám sát tài nguyên rừng, đa dạng sinh học: phân loại lớp
phủ, xây dựng bản đồ hiện trạng kiểm kê tài nguyên rừng, giám sát diễn biến
tài nguyên rừng, giám sát sinh khối, trữ lƣợng các bon của rừng, phát hiện và
cảnh báo cháy rừng, giám sát côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng...
- Quản lý và giám sát môi trƣờng nông nghiệp: trƣợt lở đất, sụt lún đất,
các thiên tai khác nhƣ: sa mạc hóa, ngập lụt, xói lở, phòng chống thảm hoạ
thiên tai...
- Quản lý và giám sát hệ thống thủy lợi: đánh giá tổng hợp lƣu vực
sơng, dịng chảy sơng, cân bằng nƣớc của lƣu vực, lƣợng dòng chảy rắn, hệ
thống tƣới tiêu, hệ thống hồ đập chứa nƣớc...
- Quản lý và giám sát trong nông nghiệp, đảm bảo an ninh lƣơng thực:
xác định thành phần, cơ cấu cây trồng; quản lý, lập bản đồ diện tích canh tác;
dự báo năng suất cây trồng; giám sát mùa màng; quản lý tình hình dịch bệnh
và đánh giá thiệt hại...
- Quản lý và giám sát thủy sản: dự báo ngƣ trƣờng khai thác hải sản xa
bờ và qui hoạch vùng nuôi trồng thủy sản...
- Quản lý và giám sát chăn nuôi: theo dõi, giám sát, xây dựng quy
hoạch cơ sở chăn nuôi, vùng phát triển cây trồng làm thức ăn chăn ni...
Nhƣ vậy từ năm 1959 khi có bức ảnh chụp trái đất từ vũ trụ, công nghệ vũ
trụ nói chung và cơng nghệ ảnh viễn thám nói riêng đã có những bƣớc tiến vƣợt
bậc. Sự tiến bộ về cơng nghệ đƣợc thể hiện trên ba khía cạnh đó là độ phân giải
khơng gian đã tăng từ 1km lên đến 31cm cho mỗi điểm ảnh, số kênh phổ đã tăng
từ 1 kênh đến 28 kênh và số lƣợng các loại vệ tinh chụp ảnh trái đất có độ phân
giải không gian cao đã lên đến 18 vệ tinh. Chính vì vậy, ngồi nghiên cứu kỹ
thuật phân loại hiện trạng thảm thực vật trên ảnh vệ tinh có độ phân giải trung
8
bình cịn cần bổ sung những nghiên cứu về kỹ thuật phân loại ảnh vệ tinh có độ
phân giải cao nhằm khai thác tối đa thông tin trên ảnh vệ tinh.
2.2. Lƣợc sử nghiên cứu ảnh viễn thám
Vệ tinh thế hệ thứ 8 - Landsat 8 đã đƣợc Mỹ phóng thành công lên quỹ
đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission
(LDCM). Đây là dự án hợp tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ.
Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 - 100
mét), phủ kín ở các vùng cực cũng nhƣ những vùng địa hình khác nhau trên
trái đất.
Bảng 2.3. Đặc điểm của ảnh Landsat 8
Độ phân giải
Kênh phổ
Dãy phổ (µm)
khơng gian (m)
Band 1 - Coastal aerosol
30
0.433 - 0.453
Band 2 - Blue
30
0.450 - 0.515
Band 3 - Green
30
0.525 - 0.600
Band 4 - Red
30
0.630 - 0.680
Band 5 - Near Infrared (NIR)
30
0.845 - 0.885
Band 6 - SWIR 1
30
1.560 - 1.660
Band 7 - SWIR 2
30
2.100 - 2.300
Band 8 - Panchromatic
15
0.500 - 0.680
Band 9 - Cirrus
30
1.360 - 1.390
Band 10 - Thermal Infrared (TIR) 1
100
10.3 - 11.3
Band 11 - Thermal Infrared (TIR) 2
100
11.5 - 12.5
2.3. Sử dụng ảnh vệ tinh và GIS trong quản lý rừng
2.3.1. Ứng dụng GIS và viễn thám trên thế giới trong quản lý rừng
GIS bắt đầu đƣợc xây dựng ở Canada từ những năm sáu mƣơi của thế kỷ
20 tuy nhiên việc nghiên cứu và ứng dụng các thuộc tính của nó đang ngày
một sâu, rộng, nâng cao và hoàn thiện hơn, một loạt các vệ tinh đƣợc phóng
9
ra ngoài vũ trụ nhằm ghi lại các biến đổi của trái đất, vệ tinh chụp lại hình ảnh
và gửi về trái đất với hệ thống radar. Từ đó con ngƣời có thể biết dự đốn
đƣợc các yếu tố bất thƣờng của trái đất, đồng thời đƣa ra các giải pháp phòng
tránh hợp lý làm giảm mức độ tác hại của thiên nhiên và con ngƣời.
Với quá trình phát triển tồn cầu hóa, vấn đề bào vệ rừng, bảo vệ môi
trƣờng không chỉ giới hạn ở một nƣớc, một khu vực mà là vấn đề của toàn thế
giới. việc áp dụng GIS và công nghệ viễn thám trong thời đại ngày nay là cần
thiết và phù hợp với tính hình phát triển của tiến bộ khoa học. Hiện nay, trên
thế giới công nghệ GIS đang đƣợc phát triển mạnh trên các lĩnh vực của quản
lý tài nguyên môi trƣờng nhƣ:
Trong lĩnh vực Lâm nghiệp, ngày nay, công việc quản lý tài nguyên rừng
đang là một thách thức lớn. diện tích rừng bị thu hẹp, mỗi ngày có hang trăm
lồi bị tiệt chủng, giảm đa dạng sinh học, suy giảm nguồn gen… Với GIS các
nhà quản lý có thể thực hiện nhiệm vụ này dễ dàng hơn, bằng cách sử dụng
ảnh vệ tinh và phân loại thảm phủ thực vật.
Phá rừng: hiện nay con ngƣời đang phải đối mặt với tình hình biến đổi
khí hâu, hiệu ứng nhà kính, bão, lũ, các cơn động chấn... mà nguyên nhân
quan trọng đó là tình trạng phá rừng đang ngày càng phát triển. Viện Tài
nguyên Thế giới (WRI) đã sử dụng GIS để đánh giá ảnh hƣởng của phá rừng
với các quốc gia và ngƣời dân trên toàn Thế giới. GIS hỗ trợ phân tích so sánh
diện tích rừng hiện nay với diện tích rừng trong quá khứ, cho thấy xu hƣớng
thu hẹp ngày càng nhanh của các diện tích này và tốc độ thu hẹp ở các vùng
khác nhau, từ đó dự báo tốc độ mất rừng của những nơi mà biên giới rừng vẫn
còn tồn tại. Với phần mềm GIS, các dự báo có thể đƣợc phân tích dƣới dạng
bản đồ hoặc biểu đồ.
Dự báo ảnh hƣởng ơ nhiễm khơng khí đối với sự phát triển của thực vật:
Với GIS, các nhà khoa học có thể phủ dữ liệu cho các vùng (các dữ liệu về sự
tăng trƣởng, phân bố loài thực vật...) theo thời gian, tạo nên các bản đồ đánh
giá sự biến đổi sinh trƣởng của từng loài cây.
10
Với những ứng dụng rộng rãi, GIS đã trở thành cơng nghệ quan trọng. Nó
tham gia vào hầu hết các lĩnh vực trong cuộc sống con ngƣời và ngày càng
đƣợc quảng bá rộng rãi. Hơn nữa với xu thế phát triển hiện nay, GIS không
chỉ dừng lại ở một quốc gia đơn lẻ mà ngày càng mang tính tồn cầu hóa.
Rokhmatuloh đã sử dụng ảnh MODIS để ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ cây
đứng cho toàn lãnh thổ Indonesia. Mối quan hệ tuyến tính giữa phần trăm che
phủ và trữ lƣợng gỗ cây đứng đƣợc tính theo phƣơng trình 2.1.
M = CP * 1,454
(2.1)
Trong đó: M: trữ lƣợng gỗ
CP: tỷ lệ che phủ thực vật
Nghiên cứu này cho phép ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ trên phạm vi vĩ mô
(khu vực hoặc quốc gia) nhanh, nhƣng độ chính xác khơng cao. Điểm hạn chế
của nghiên cứu là tác giả đã giả thiết mối quan hệ giữa tỷ lệ che phủ và trữ
lƣợng gỗ có mối quan hệ tuyến tính.
Arief Wijaya và cộng sự dùng ảnh Landsat ETM để dự đoán trữ lƣợng gỗ
cho 83.000 ha vùng phía Đơng Kalimantan của Indonesia.
M=9,703*b4+11,91*b5+8,51*b7+0,001*ge-22,444*al+4214,699
*pc1-254,412*tc3-15,595*gl+1192,511
(2.2)
Trong đó: b4, b5, b7: cấp xám độ tƣơng ứng trên kênh 4, 5, 7
ge: chỉ số theo dõi thực vật vĩ mô
al: tổng cấp xám độ kênh 1, 2, 3, 4, 5, 7
pc1: kênh 1 trong phân tích thành phần chính
tc3: chỉ số về độ ẩm
gl: chỉ số kết cấu cấp xám độ
Nghiên cứu cho thấy, ngoài cấp xám độ trên từng kênh ảnh, một số chỉ số
dẫn xuất từ các kênh ảnh đa phổ đóng vai trị quan trọng khi xác định trữ
lƣợng gỗ.
Liên quan đến sử dụng ảnh NDVI, một số nghiên cứu đã sử dụng chỉ số
thực vật vật trong các nghiên cứu của họ nhƣ:
11
- Avery and Berlin (1992) với nghiên cứu về chỉ số thực vật NDVI.
Nghiên cứu đƣợc sử dụng để ƣớc lƣợng chỉ số diện tích lá (LAI-Leaf Area
Index), 5 cƣờng độ thực vật, xác định vùng có rừng hay khơng có rừng, giám
sát phá rừng, sa mạc hóa .
- Defries and Townshend (1994) đã tiến hành nghiên cứu phân loại thảm
phủ. Lu và cộng sự (2004) với nghiên cứu cấu trúc rừng đã áp dụng chỉ số
thực vật NDVI để phân tích.
2.3.2. Áp dụng GIS và viễn thám tại Việt Nam
Phù hợp với xu thế phát triển của thế giới, ngày nay việc áp dụng ảnh
viễn thám trong phân loại rừng và các lĩnh vực khác tại Việt Nam đang đƣợc
chú trọng phát triển và hoàn thiện.
Ảnh viễn thám đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trong quản lý sự biến đổi
môi trƣờng bao gồm: điều tra về sự biến đổi sử dụng đất và lớp phủ. Vẽ bản
đồ thực vật, nghiên cứu các q trình xa mạc hóa và phá rừng, giám sát thiên
tai (hạn hán, bảo lụt, cháy rừng…) nghiên cứu ơ nhiễm nguồn nƣớc, ơ nghiễm
khơng khí…
Ảnh viễn thám đƣợc sử dụng trong điều tra đất bao gồm: xác định và
phân loại các vùng thổ những, đánh giá mức độ thối hóa đất, tác hại của q
trình xói mòn…
Một ứng dụng quan trọng của ảnh viễn thám là ứng dụng ảnh vệ tinh
trong lâm nghiệp, diễn biến của rừng bao gồm: điều tra phân loại trạng thái
rừng, nghiên cứu về côn trùng và sâu bệnh hại phá hoại rừng. tạo lập bản đồ
hiện trạng rừng phục vụ cho công tác quản lý bảo vệ rừng bền vững.
Ứng dụng ảnh viễn thám trong khí tƣợng thủy văn nhằm đánh giá định
lƣợng lƣợng mƣa, bão, lũ lụt, hạn hán, đánh giá sự báo dịng chảy, đánh giá
tài ngun khí hậu phân vùng khí hậu…
Ảnh vệ tinh đã đƣợc sử dụng để điều tra và thành lập bản đồ các hệ sinh
thái nhạy cảm nhƣ: Rừng ngập mặn, đất ngập nƣớc (phạm vi cả nƣớc), rạn
san hô (Quảng Ninh, miền Trung), các loại habitat (đảo Bạch Long Vĩ),…
12
Các bản đồ rừng ngập mặn đƣợc thành lập ở tỉ lệ 1: 100 000, phủ trùm toàn
dải ven biển và ở tỉ lệ lớn hơn cho từng vùng. Bản đồ đất ngập nƣớc toàn
quốc đƣợc thành lập ở tỉ lệ 1: 250 000. Những bản đồ này do Trung tâm Viễn
thám - Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng và một số cơ quan khác thực hiện theo
chƣơng trình của Cục Bảo vệ Môi trƣờng.
Ảnh vệ tinh đa thời gian đã đƣợc sử dụng nhƣ một công cụ hữu hiệu nhất
để khảo sát biến động của nhiều hợp phần môi trƣờng thiên nhiên, nhƣ biến
động bờ biển, lịng sơng, biến động rừng ngập mặn, diễn biến rừng, biến động
lớp phủ mặt đất và sử dụng đất (ở một số vùng). Một trong những bản đồ đó
là bộ bản đồ biến động bờ biển thời kì 1965 - 1995 tỉ lệ 1: 100 000 phủ trùm
cả dải ven biển, do Trung tâm Viễn thám và Viện nghiên cứu Biển Nha Trang
thực hiện.
Ảnh vệ tinh đã đƣợc một số cơ quan sử dụng thử nghiệm để nghiên cứu
và theo dõi một vài hiện tƣợng thiên tai nhƣ ngập lụt, cháy rừng, tai biến địa
chất. Bên cạnh đó, ảnh vệ tinh đã đƣợc sử dụng để khảo sát và thành lập bản
đồ nhạy cảm mơi trƣờng dải ven biển với mục đích phịng chống dầu tràn.
Viễn thám trong khí tƣợng nơng nghiệp (KTNN) ứng dụng của viễn thám
trong KTNN có thể phân thành 4 loại chính:
- Điều tra và đánh giá tài nguyên khí hậu nơng nghiệp, sự biến đổi tình
hình sử dụng đất và lớp đất phủ, và sự thay đổi của chúng theo từng thời gian
nhất định.
- Đánh giá những tác động của ngoại cảnh liên quan đến sản xuất nông
nghiệp. Bao gồm điều kiện môi trƣờng phát triển nông nghiệp, sự phát sinh
phát triển (diện tích, mức độ) của những tác hại và nguy hiểm của thời tiết,
khí hậu và mơi trƣờng đến sản xuất nơng nghiệp.
- Tính tốn các trƣờng yếu tố khí hậu nơng nghiệp bề mặt nhƣ: bức xạ,
phát xạ, nhiệt độ, độ ẩm, bốc thoát hơi…làm cơ sở cho việc phân vùng khí
hậu nơng nghiệp
13
- Dự báo KTNN bao gồm dự báo năng suất cây trồng, sâu bệnh, hạn hán,
úng lụt…Do số liệu viễn thám đƣợc cập nhật nhanh, khách quan và chi tiết vì
vậy đáp ứng kịp thời và chính xác trong nghiệp vụ dự báo KTNN.
Nguyễn Thị Thanh Hƣơng, (2009) đã sử dụng ảnh SPOT 5 để phân loại
rừng lá rộng thƣờng xanh tại Huyện Tuy Đức, tỉnh Đăk Nông. Kết quả đã
phân biệt 4 loại loại trạng thái bao gồm rừng phục hồi, rừng nghèo, rừng trung
bình và rừng dày, ngồi ra một sô thảm phủ cũng đã đƣợc phân biệt trên ảnh
nhƣ đất nông nghiệp, rừng trồng, rừng lô ô. Kết quả đánh giá sai số với độ
chính xác khá tốt (sai số toàn bộ 82% và hệ số Kappa là 0.76).
Vƣơng Văn Quỳnh đã nghiên cứu mối quan hệ giữa ảnh vệ tinh SPOT 5
và trữ lƣợng gỗ rừng huyện Hƣơng Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Hệ số tƣơng quan đạt
0.72.
M=-1258,86+11.27*k1+50,95*k2-49,4*k3-6,02*Std1+12989,11
*NDVI-3580,87*WI
(2.3)
Trong đó: k1, k2, k3: là cấp xám độ đã hiệu chỉnh ảnh hƣởng của địa
hình kênh 1, 2, 3
Std1: độ lệch chuẩn kênh 1 theo cửa sổ trƣợt vuông 5 x 5 điểm ảnh
NDVI: chỉ số thực vật
WI: chỉ số nƣớc
Nghiên cứu của Võ Văn Hồng cho thấy ảnh vệ tinh SPOT 5 và trữ
lƣợng gỗ cũng có mối quan hệ với nhau. Vùng nghiên cứu thứ nhất ở huyện
Na Rì, tỉnh Bắc Kạn với ảnh chụp năm 2008 cho thấy hệ số tƣơng quan đạt
0.73 và phƣơng trình nhƣ sau:
M=345.038298+678.752913*NDVI-134.138755*RVI-4.35553795
*k1+5.14310178*k2+0.72577293*k3+1.04084326*Std1
+0.21152724*Std2-2.91887692*Std3
(2.4)
Vùng nghiên cứu thứ hai ở tỉnh Kon Tum với ảnh chụp năm 2009 đạt hệ
số tƣơng quan là 0.57.
M=354.0383+678.75291*NDVI-134.13875*RVI-4.355538*k1
14
+5.1431018*k2+0.7257729*k3+1.0408433*Std1+0.2115272
*Std2 – 2.9188769*Std3
(2.5)
Trong đó: k1, k2, k3: cấp xám độ kênh 1, 2, 3
Std1, Std2, Std3: độ lệch chuẩn cấp xám độ kênh 1, 2, 3
NDVI: chỉ số thực vật
RVI: tỷ số thực vật
Nhìn chung việc sử dụng ảnh quang học ƣớc lƣợng trữ lƣợng rừng chƣa
có nhiều nghiên cứu, nhất là đối với rừng nhiệt đới ẩm nhƣ Việt Nam. Các
nghiên cứu cho thấy chƣa rõ ràng về mối quan hệ cấp xám độ ảnh quang học
SPOT 5 và trữ lƣợng gỗ. Hơn nữa, số điểm nghiên cứu, diện tích nghiên cứu
chỉ ở phạm vi huyện, các thơng số tham gia vào quá trình xây dựng bản đồ trữ
lƣợng và số lƣợng ơ tiêu chuẩn cịn ít.
Vấn đề nghiên cứu trong lĩnh vực này đƣợc đạt ra là: cần có thêm những
đánh giá về quan hệ giữa ảnh vệ tinh quang học và trữ lƣợng gỗ, cần có
những thuật tốn phi tuyến tính để ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ từ ảnh vệ tinh
trong những trƣờng hợp mối quan hệ trên khơng tuyến tính.
2.4. Đo tính cacbon rừng trong nƣớc và trên thế giới
2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nhận biết đƣợc tầm quan trọng của của việc hạn chế sự gia tăng khí
nhà kính và sự ấm dần lên của trái đất, Công ƣớc khung của Liên Hợp Quốc
về biến đổi khí hậu (UNFCCC – United Nation Framework Convention on
Climate Change) đã đƣợc soạn thảo và thông qua tại Hội nghị Liên Hợp Quốc
về môi trƣờng và Phát triển năm 1992 và chính thức có hiệu lực vào tháng
3/1994. Tính đến tháng 5/2004, có 188 quốc gia đã phê chuẩn Cơng ƣớc này,
trong đó Nghị định thƣ Kyoto đƣợc thông qua tháng 12/1997 dựa trên Công
ƣớc khung đã tạo cơ sở pháp lý cho việc cắt giảm khí nhà kính. Theo đó, các
nghiên cứu liên quan tập trung vào tìm dẫn chứng về kho dự trữ cacbon tại
các lớp phủ thực vật và làm thế nào để các bể dự trữ này có thể gia tăng lƣu
trữ CO2 từ khí quyển. Đây là những nghiên cứu rất quan trọng, đặc biệt đối
15
