Ứng dụng ảnh viễn thám xây dựng bản đồ phân bố độ ẩm đất theo các trạng thái thực vật tại rừng thực nghiệm núi luốt thị trấn xuân mai TP hà nội

LỜI CẢM ƠN
Để đánh giá kết quả học tập, rèn luyện và đào tạo tại trƣờng Đại Học
Lâm Nghiệp Việt Nam qua khóa học 2014 – 2018. Đƣợc sự đồng ý của Ban
Giám Hiệu Nhà trƣờng, Ban Chủ Nhiệm Khoa Quản Lý Tài Nguyên Rừng &
Môi Trƣờng, sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hải Hịa.
Tơi đã thực hiện khóa luận: “Ứng dụng ảnh viễn thám xây dựng bản đồ
phân bố độ ẩm đất theo các trạng thái thực vật tại rừng thực nghiệm Núi
Luốt thị trấn Xuân Mai, TP. Hà Nội”. Sau thời gian dài thực tập, nghiên cứu
đến nay bài khóa luận của tơi đã hoàn thành. Ngoài sự nỗ lực và cố gắng của
bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và động viên của nhà trƣờng, Khoa
Quản Lý TNR&MT, thầy giáo hƣớng dẫn.
Trƣớc tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Hải Hòa
ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá suốt quá trình nghiên
cứu đề tài. Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn đến thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Môi
Trƣờng, Trung Tâm Thí Nghiệm Thực Hành đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
tơi trong q trình phân tích, thu thập số liệu cần thiết trong quá trình điều tra
thực địa. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, gia đình đã ln ủng hộ
và giúp đỡ tơi trong suốt thời gian học tập và làm khóa luận.
Mặc dù khóa luận đã hồn thành thế nhƣng thời gian và năng lực của bản
thân còn nhiều hạn chế. Do vậy khơng thể tránh khỏi những sai sót nhất định,
kính mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, bổ sung từ thầy cơ, bạn bè để khóa
luận đƣợc đầy đủ và hồn thiện hơn.

Tơi xin chân thành cảm ơn!
Xn Mai, ngày tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Mơ

i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... viii
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 2
1.1. Tổng quan về công nghệ viễn thám và ArcGIS ......................................... 2
1.1.1. Khái niệm về viễn thám .......................................................................... 2
1.1.2. Lịch sử ra đời và phát triển của viễn thám .............................................. 2
1.1.3. Khái niệm về GIS ...................................................................................... 7
1.1.4. Các chức năng của GIS ........................................................................... 8
1.2. Thảm thực vật và chỉ số thực vật ............................................................. 10
1.2.1. Thảm thực vật........................................................................................ 10
1.2.2. Phân loại lớp phủ thực vật ..................................................................... 10
1.2.3. Chỉ số khác biệt thực vật NDVI ............................................................ 11
1.2.4. Chỉ số TVDI .......................................................................................... 11
1.3. Độ ẩm đất .................................................................................................. 13
1.4. Phần mềm thống kê R ................................................................................ 13
1.5. Ứng dụng của viễn thám trong đánh giá thảm thƣc vật ........................... 15
1.5.1. Trên thế giới .......................................................................................... 15
1.5.2. Tại Việt Nam ......................................................................................... 16
CHƢƠNG II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 19
2.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 19
2.1.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 19
2.1.3. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................. 19
ii

2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 19
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 20
2.3.1. Nghiên cứu hiện trạng lớp phủ thực vật tại khu vực nghiên cứu .......... 20
2.3.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ độ ẩm đất ............................................... 20
2.3.3. Đánh giá mơ hình tƣơng quan giữa yếu tố độ ẩm đến các lớp phủ thực
vật tại khu vực nghiên cứu .............................................................................. 20
2.3.4. Đề xuất các biện pháp cải thiện độ ẩm dƣới các lớp phủ thực vật tại khu
vực nghiên cứu ................................................................................................ 20
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 21
2.4.1. Xây dựng bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật ...................................... 21
2.4.2. Xây dựng bản đồ độ ẩm đất theo các trạng thái thực vật ...................... 23
2.4.3. Xây dựng bản đồ chỉ số khô hạn nhiệt độ thực vật TVDI .................... 27
2.4.4. Xây dựng mơ hình tƣơng quan giữa yếu tố độ ẩm đến các lớp phủ thực
vật tại khu vực nghiên cứu .............................................................................. 31
2.4.5. Đề xuất các biện pháp cải thiện độ ẩm đất tại khu vực nghiên cứu ...... 33
PHẦN III. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU
VỰC NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 34
3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 34
3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới ........................................................................ 34
3.1.2. Địa hình ................................................................................................. 35
3.1.3. Địa chất thổ nhƣỡng .............................................................................. 35
3.1.4. Khí hậu thủy văn ................................................................................... 36
3.1.5. Động vật và thực vật ............................................................................. 37
3.2. Điều kiện kinh tế xã hội ........................................................................... 37
3.2.1. Kinh tế xã hội ........................................................................................ 37
PHẦN IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LU N ............................ 41
4.1. Hiện trạng lớp phủ thực vật tại rừng thực nghiệm Núi Luốt năm 2018 ........ 41
4.1.1. Hiện trạng lớp phủ tại khu vực nghiên cứu ........................................... 41

4.2. Phân cấp độ ẩm tại khu vực nghiên cứu .................................................. 43
4.2.1. Giá trị NDVI tại khu vực nghiên cứu.................................................... 43
iii


4.2.2. Nhiệt độ bề mặt đất ............................................................................... 44
4.2.3. Tính tốn cạnh khô ................................................................................ 45
4.2.4. Chỉ số TVDI năm 2018 ......................................................................... 45
4.3. Đánh giá độ ẩm đất theo các trạng thái thực vật tại rừng thực nghiệm núi
luốt năm 2018 .................................................................................................. 47
4.3.1. Đánh giá độ ẩm đất rừng Keo tai tƣợng ................................................ 48
4.3.2. Đánh giá độ ẩm đất rừng hỗn giao ........................................................ 50
4.3.3. Đánh giá độ ẩm đất rừng thông ............................................................. 53
4.3.4. Đánh giá độ ẩmrừng bạch đàn .............................................................. 57
4.4. Đánh giá mối quan hệ giữa độ ẩm đất theo các trạng thái thảm thực vật
rừng thông qua phần mềm thống kê R ............................................................ 59
4.4.1. Mối quan hệ giữa độ ẩm đất theo trạng thái thực vật rừng keo tai tƣợng ... 59
4.4.2. Mối quan hệ giữa độ ẩm đất theo trạng thái thực vật rừng hỗn giao .... 65
4.4.3. Mối quan hệ giữa độ ẩm đất theo trạng thái thực vật rừng thông ......... 72
4.4.4. Mối quan hệ giữa độ ẩm đất theo trạng thái thực vật rừng bạch đàn ... 78
4.5. So sánh mối quan hệ tƣơng quan giữa các trạng thái thực vật ................ 84
4.6. Đề xuất giải pháp bảo vệ, phát triển thảm thực vật rừng và duy trì, cải
thiện độ ẩm đất tại khu vực nghiên cứu .......................................................... 86
4.6.1. Nâng cao chất lƣợng quản lý tại rừng ................................................... 86
4.6.2. Ứng dụng khoa học kỹ thuật ................................................................. 86
4.6.3. Giải pháp duy trì và cải thiện độ ẩm đất rừng tại khu vực nghiên cứu . 86
Chƣơng V. KẾT LU N, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ .................................... 89
5.1. Kết Luận ................................................................................................... 89
5.2. Tồn tại....................................................................................................... 90
5.3. Kiến nghị .................................................................................................. 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
GIS

Geographic Information System

LST

Land surface temperature

NASA

National Aeronautics and Space Administration

NDVI

Normalized Difference Vegetation Index

Ts

Temperature surface

TVDI

Temperature vegetation dryness index

VNUF

Vietnam National University of Forestry

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Giai đoạn phát triển viễn thám. ........................................................ 5
Bảng 2.1: Dữ liệu ảnh viễn thám. ................................................................... 19
Bảng 2.2: Ký hiệu trong GPS khi đi thực địa. ................................................ 22
Bảng 2.3: Dụng cụ thực hành. ......................................................................... 24
Bảng 2.4: Thiết bị và dụng cụ. ........................................................................ 25
Bảng 2.5: Giá trị các band của ảnh Landsat 8. ................................................ 28
Bảng 2.6: Giá trị hệ số K1, K2 của ảnh Landsat 8. .......................................... 29
Bảng 2.7: Giá trị kênh cận hồng ngoại và kênh đỏ đối với ảnh viễn thám
Landsat. ........................................................................................................... 30
Bảng 2.8: Phân mức ý ngh a giá trị tƣơng quan Person.................................. 33
Bảng 3.1: Báo cáo tổng kết 2017. ................................................................... 38
Bảng 4.1: Diện tích vàc các trạng thái thực vật tại khu vực nghiên cứu. ....... 42
Bảng 4.2: Độ chính xác của bản đồ hiện trạng. .............................................. 43
Bảng 4.3: So sánh độ chính xác của ba phƣơng pháp xác định độ ẩm đất tại
khu vực nghiên cứu. ........................................................................................ 47
Bảng 4.4: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng keo tai tƣợng. ............................... 60
Bảng 4.5: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồnvới
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật keo tai tƣợng……………………….….61
Bảng 4.6: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh
với chỉ số NDVI của trạng thái thực vật keo tai tƣợng. .................................. 62

Bảng 4.7: Đánh giá mơ hình tƣơng quan. ....................................................... 63
Bảng 4.8: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng hỗn giao. ....................................... 66
Bảng 4.9: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh
với chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng hỗn giao. ................................ 67
Bảng 4.10: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng hỗn giao. ...................................... 68
Bảng 4.11: Đánh giá mơ hình tƣơng quan. ..................................................... 69
vi


Bảng 4.12: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng Thơng........................................... 72
Bảng 4.13: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng thông. ........................................... 73
Bảng 4.14: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh
với chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng thông....................................... 75
Bảng 4.15: Đánh giá mơ hình tƣơng quan. ..................................................... 76
Bảng 4.16: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng Bạch đàn. ..................................... 78
Bảng 4.17: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đôt cồn với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng bạch đàn........................................ 80
Bảng 4.18: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh
với chỉ số NDVI của trạng thái thực vật rừng Bạch đàn. ................................ 81
Bảng 4.19: Đánh giá mô hình tƣơng quan. ..................................................... 82
Bảng 4.20: Bảng so sánh mức độ tƣơng quan của các trạng thái thực vật. .... 84

vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Ngun lý hoạt động của viễn thám. ................................................ 6
Hình 1.2: Tam giác khơng gian Ts/NDVI....................................................... 12
Hình 3.1: Vị trí khu vực nghiên cứu. .............................................................. 34
Hình 4.1: Hiện trạng lớp phủ thảm thực vật rừng và vị trí các điểm điều tra
hiện trạng. ........................................................................................................ 41
Hình 4.2: Giá trị NDVI tại khu vực nghiên cứu. ............................................ 43
Hình 4.3: Nhiệt độ mặt đất tại khu vực nghiên cứu. ....................................... 44
Hình 4.4: Giá trị TVDI tại khu vực nghiên cứu năm 2018. ............................ 46

viii


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1: Tổng quan phƣơng pháp sử dụng trong đề tài. .............................. 21
Sơ đồ 2.2: Phƣơng pháp xây dựng bản đồ TVDI. ........................................... 27
Sơ đồ 2.3: Phƣơng pháp xây dựng bản đồ nhiệt bề mặt đất LST . ................ 28

ix


DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1: Mối tƣơng quan giữa giá trị NDVI với nhiệt độ bề mặt. ........... 45
Biểu đồ 4.2: Phân bố độ ẩm theo phƣơng pháp tủ sấy tại rừng keo ........ 48
tai tƣợng. ........................................................................................................ 48
Biểu đồ 4.3: Phân bố độ ẩm theo phƣơng pháp đốt cồn tại rừng keo ............. 49
tai tƣợng........................................................................................................... 49
Biểu đồ 4.4: Biểu đồ phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy tại
rừng hỗn giao................................................................................................... 51

Bảng 4.5: Mơ hình tƣơng quan giữa độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn với
chỉ số NDVI của trạng thái thực vật keo tai tƣợng. ........................................ 61
Biểu đồ 4.6: Biểu đồ phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn của
rừng hỗn giao................................................................................................... 52
Biểu đồ 4.7: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh tại rừng
hỗn giao. .......................................................................................................... 53
Biểu đồ 4.8: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy tại .......... 54
rừng thông. ...................................................................................................... 54
Biểu đồ 4.9: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn tại ........ 55
rừng thông. ...................................................................................................... 55
Biểu đồ 4.10: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh tại
rừng thông. ...................................................................................................... 56
Biểu đồ 4.11: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp tủ sấy của rừng
bạch đàn........................................................................................................... 57
Biểu đồ 4.12: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đốt cồn của rừng
bạch đàn........................................................................................................... 58
Biểu đồ 4.13: Phân bố giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp đo nhanh của rừng
bạch đàn........................................................................................................... 59
Biểu đồ 4.14: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
tủ sấy với chỉ số NDVI tại rừng keo tai tƣợng. ............................................... 60
x


Biểu đồ 4.15: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đốt cồn với chỉ số NDVI tại rừng keo tai tƣợng. ............................................ 61
Biểu đồ 4.16: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đo nhanh với chỉ số NDVI tại rừng keo tai tƣợng........................................... 62
Biểu đồ 4.17: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
tủ sấy với chỉ số NDVI tại rừng hỗn giao. ..................................................... 67
Biểu đồ 4.18: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp

đo nhanh với chỉ số NDVI tại rừng hỗn giao. ................................................ 68
Biểu đồ 4.19: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đốt cồn với chỉ số NDVI tại rừng hỗn giao. .................................................... 69
Biểu đồ 4.20: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
tủ sấy với chỉ số NDVI tại rừng thơng. ........................................................... 73
Biểu đồ 4.21: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đốt cồn với chỉ số NDVI tại rừng thông.......................................................... 74
Biểu đồ 4.22: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đo nhanh với chỉ số NDVI tại rừng thơng....................................................... 76
Biểu đồ 4.23: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
tủ sấy với chỉ số NDVI tại rừng bạch đàn. ...................................................... 79
Biểu đồ 4.24: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đốt cồn với chỉ số NDVI tại rừng bạch đàn. ................................................... 81
Biểu đồ 4.25: Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị độ ẩm đất theo phƣơng pháp
đo nhanh với chỉ số NDVI tại rừng bạch đàn. ................................................ 82

xi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Thảm thực vật rừng có vai trị quan trọng trong đời sống, đặc biệt là vai trò
trong các chu trình vật chất tự nhiên, bảo vệ con ngƣời tránh khỏi các thiên tai
nhƣ hạn hán lũ lụt, điều tiết dịng chảy, bảo vệ đất khỏi bị xói mịn rửa trơi, điều
hịa khí hậu…
Thị trấn Xn Mai thuộc huyện Chƣơng Mỹ thành phố Hà Nội nằm trên
điểm giao nhau giữa Quốc lộ 6 và Quốc lộ 21 nay là Đƣờng Hồ Chí Minh, cách
trung tâm thủ đơ Hà Nội 33 km về phía Tây, là một trong 5 đơ thị trong chuỗi đô
thị vệ tinh của Hà Nội. Đặc biệt rừng thực nghiệm Núi Luốt nơi học tập, thể dục
thể thao, vui chơi giải trí Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam VNUF Vietnam National University of Forestry). Lớp phủ thực vật tại đây rất đa dạng
và phong phú, có thê kể đến một số lồi cây đặc trƣng nhƣ: keo Lá Tràm, keo

Tai Tƣợng, Thông, Bạch Đàn….
Trong bối cảnh ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu hiện nay, để hạn chế tối đa
những tác động do biến đổi khí hậu, chúng ta cần phải nắm rõ các yếu tố ảnh
hƣởng đến lớp thảm thực vật rừng nhƣ: nhiệt độ khơng khí, ánh sáng mặt trời,
lƣợng mƣa, độ ẩm đất..…
Nhằm cung cấp cơ sở dữ liệu, ứng dụng của viễn thám trong việc quản lý
bền vững lớp thảm thực vật, em xin đề xuất đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng ảnh
viễn thám xây dựng bản đồ phân bố độ ẩm đất theo các trạng thái thực vật tại
rừng thực nghiệm Núi Luốt thị trấn Xuân Mai, TP. Hà Nội” sẽ làm cơ sở để
đƣa ra đƣợc các giải pháp cải thiện độ ẩm đất rừng.

1


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về công nghệ viễn thám và ArcGIS
1.1.1. Khái niệm về viễn thám
Viễn thám là khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một
vùng hoặc một hiện tƣợng, qua phân tích dữ liệu thu đƣợc bởi một phƣơng tiện
không tiếp xúc với vật, vùng hoặc hiện tƣợng khi khảo sát (Lillesand và Kiefer,
1986).
Viễn thám là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối
tƣợng, một khu vực hoặc một hiện tƣợng thông qua việc phân tích tƣ liệu thu
nhận đƣợc bằng các phƣơng tiện mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng
(Giáo trình viễn thám (2011), NXB Nơng Nghiệp, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Khắc
Thời (Chủ biên)).
1.1.2. Lịch sử ra đời và phát triển của viễn thám
Viễn thám là ngành khoa học có lịch sự phát triển lâu đời, nghiên cứu
thơng tin về một vật, hiện tƣợng gián tiếp trên dữ liệu thu đƣợc bằng phƣơng

pháp chụp ảnh hàng không, ảnh radar ảnh vệ tinh.
Viễn thám là môn khoa học, thực sự phát triển hơn ba thập kỷ gần đây, khi
mà công nghệ vũ trụ đã cho các ảnh số, bắt đầu đƣợc thu nhận từ vệ tinh trên
quỹ đạo của trái đất. Thuật ngữ viễn thám đƣợc đƣa ra vào năm 1960 bởi
Evenlyn Pruitt thuộc viên hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, lịch sử của viễn thám đã
có từ lâu đời.
Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh
mẽ ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các
nguyên liệu nhạy cảm với ánh sáng photo . Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo
điều kiện cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và
cho khả năng nhìn ảnh nổi stereo , thực hiện theo phƣơng đứng và xiên, cung
cấp từ vệ tinh Gemini 1965 , khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh,
tách lọc thông tin từ ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, đƣợc thực hiện
2


trên các phƣơng tiện hàng không nhƣ máy bay, khinh khí cầu và tàu lƣợn hoặc
một phƣơng tiện trên khơng khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh
thu đƣợc từ ngành chụp ảnh hàng không gọi là không ảnh đã thể hiện ƣu thế của
việc nghiên cứu trái đất. Tiếp theo, tàu Apodo 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. Ngành hàng khơng vũ trụ Nga đã đóng
vai trị tiên phong trong nghiên cứu trái đất và vũ trụ.
Việc nghiên cứ trái đất đƣợc 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
trào mừng Salyt. 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 Comos có dải phổ trên 5 kênh khác nhau, với kích thƣớc ảnh 18 x 18cm.
Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin từ ảnh có
hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, đƣợc thực hiện trên các phƣơng tiện hàng

không nhƣ máy bay, khinh khí cầu và tàu lƣợn hoặc một phƣơng tiện trên không
khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không. Các ảnh thu đƣợc từ ngành chụp ảnh
hàng không gọi là không ảnh.
Đầu tiên là các bức ảnh chụp từ khinh khí cầu năm 1858. Tác giả đã sử
dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m chụp ảnh vùng Bievre, Pháp. Một
trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu là ảnh vùng
Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860. Năm 1909 phi công Wilbur
Wright đã chụp đƣợc bức ảnh đầu tiên từ máy bay khi bay qua vùng Centocelli ở
Ý. Mãi đến chiến tranh thứ nhất (1914-1918), chụp ảnh hàng không đƣợc sử
dụng với quy mơ lớn và có hệ thống, đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ
chụp ảnh từ máy bay cho mục đích qn sự, cơng nghệ chụp ảnh từ máy bay đã
kéo theo nhiều ngƣời hoạt động trong l nh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh
và đo đạc ảnh, đây là ngành ứng dụng thực tế trong việc đo đạc chính xác các
đối tƣợng từ dữ liệu ảnh. Đến cuối chiến tranh thứ nhất, đã có cải tiến đáng kể
về máy bay, thiết bị xử lý của máy ảnh và số lƣợng ngƣời có kinh nghiệm chụp
3


ảnh trên không, xử lý ảnh tăng lên đáng kể. Những cải tiến về thiết bị chụp ảnh
đƣợc giới thiệu và những năm 1920, 1930 chụp ảnh trên không trở thành thông
tin đáng tin cậy để biên tập bản đồ.
Chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1954) đã tạo tiền đề cho sự phát triển
nhanh chóng của kỹ thuật viễn thám, khơng ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích
qn sự. Cơng nghệ giải đốn ảnh trở nên tinh vi và đóng vai trị quan trọng, đặc
biệt là ảnh màu đã tạo điều kiện thuận tiện cho việc thu thập thông tin về độ sâu,
chƣớng ngại vật dƣới đáy biển, điều mà bản đồ hàng hải không làm đƣợc. Tiến
bộ của công nghệ radar cho phép phát triển giám sát và nhận ra những thiết bị
trong phạm vi hẹp. Trong những năm 1950 hệ thống hồng ngoại đƣợc phát triển,
nó cung cấp hình ảnh bức xạ của vật thể và địa vật.
Các trung tâm nghiên cứu mặt đất đƣợc ra đời nhƣ cơ quan vũ trụ châu Âu

ESA, Chƣơng trình vũ trụ NASA của Mỹ. Ngoài ra thống kê ở trên có thể kể
đến các chƣơng trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám ở các nƣớc nhƣ
Canada, Ấn Độ, Nhật, Pháp, Trung Quốc... Sự phát triển của viễn thám đƣợc thể
hiện qua Bảng 1.1.

4


B ng 1: Giai o n phát triển viễn thám.
Thời gian (năm)

Sự kiện

1800

Phát hiện ra tia hồng ngoại

1893

Bắt đầu phát minh ra kỹ thuật chụp ảnh đen trắng

1847

Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy

1850-1860

Chụp ảnh từ khinh khí cầu

1973

Xây dựng học thuyết và 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 giải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy

1950-1960

Nghiên cứ sâu về ảnh cho mục đích qn sự

12/04/1961

Liên xơ phóng tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh trái
đất từ ngoài vũ trụ

1960-1970
1972
1970-1980
1980-1990
1986
1990 đến nay

Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1
Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
Mỹ phóng vệ tinh SPOT vào quỹ đạo
Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ,
tăng độ phân giải bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử
lý mới.

( Nguyễn Ngọc Thạch, 2005)

5


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. Ngoài các vệ tinh
Landsat-2, Landsat-3, cịn có các vệ tinh khác là SKYLAB 1973 và HCMM
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. Điều này tạo nên một ƣu thế mới trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải
phổ khác nhau. Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat-7, Landsat-8 đặc
biệt là ảnh Planet có độ phân giải 3*3 m thích hợp cho việc thành lập bản đồ
hiện trạng với độ chính xác cao, đồng thời cung cấp cho chúng ta rất nhiều
thơng tin bổ ích trong nghiên cứu trái đất (Nguyễn Khắc Thời, 2011).
1.1.2.1. Nguyên lý hoạt động của viễn thám
Nguyên lý hoạt động của viễn thám là sử dụng bức xạ điện từ tới vật thể
và thu lại tín hiệu phản hồi bằng bộ cảm. Thiết bị dùng để ghi nhận sóng điện từ
phản xạ hay bức xạ từ vật thể đƣợc gọi là bộ cảm biến. Bộ cảm biến có thể là
máy chụp ảnh hoặc máy quét, phƣơng tiện mang các bộ cảm biến gọi là vật
mang, các vật mang cơ bản hiện nay bao gồm máy bay, vệ tinh……

H nh 1.1 Nguy n

hoạt động của viễn thám.
6


1. Nguồn phát năng lƣợng A - yêu cầu đầu tiên cho viễn thám là có nguồn
năng lƣợng phát xạ để cung cấp năng lƣợng điện từ tới đối tƣợng quan tâm.
2. Sóng điện từ và khí quyển (B) - khi năng lƣợng truyền từ nguồn phát đến
đối tƣợng, nó sẽ đi vào và tƣơng tác với khí quyển mà nó đi qua. Sự tƣơng tác này
có thể xảy ra lần thứ 2 khi năng lƣợng truyền từ đối tƣợng tới bộ cảm biến.
3. Sự tƣơng tác với đối tƣợng C - một khi năng lƣợng gặp đối tƣợng sau
khi xun qua khí quyển, nó tƣơng tác với đối tƣợng. Phụ thuộc vào đặc tính của
đối tƣợng và sóng điện từ mà năng lƣợng phản xạ hay bức xạ của đối tƣợng có

sự khác nhau.
4. Việc ghi năng lƣợng của bộ cảm biến D - sau khi năng lƣợng bị tán xạ
hoặc phát xạ từ đối tƣợng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại sóng điện từ.
5. Sự truyền tải, nhận và xử lý E - năng lƣợng đƣợc ghi nhận bởi bộ cảm
biến phải đƣợc truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý. Năng lƣợng đƣợc
truyền đi thƣờng ở dạng điện. Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lƣợng này để tạo ra
ảnh dƣới dạng hardcopy hoặc là số.
6. Sự giải đoán và phân tích F - ảnh đƣợc xử lý ở trạm thu nhận sẽ đƣợc
giải đoán trực quan hoặc đƣợc phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tƣợng.
7. Ứng dụng G - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của cơng
nghệ viễn thám. Thơng tin sau khi đƣợc tách ra từ ảnh có thể đƣợc ứng dụng để hiểu
tốt hơn về ñối tƣợng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết
một vấn đề cụ thể Trần Thống Nhất và Nguyễn Kim Lợi, 2009 .
1.1.3. Khái niệm về GIS
GIS là viết tắt của thuật ngữ Geographic Information System
Hệ thống thông tin địa lý GIS (viết tắt của cụm từ tiếng Anh Geographic
Information Systems) là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính
để lập bản đồ, lƣu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật hiện tƣợng
thực trên trái đất, dự đoán tác động và hoạch định chiến lƣợc.Thuật ngữ này
đƣợc biết đến từ những năm 60 của thế kỉ 20 và Giáo sƣ Roger Tomlinson đƣợc
cả thế giới công nhận là cha đẻ của GIS.
7


Theo ESRI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi tiếng,
Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ thống phần cứng,
phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con ngƣời, đƣợc thiết kế nhằm mục đích
nắm bắt, lƣu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích, và hiển thị tất cả các dạng
thơng tin liên quan đến vị trí địa lý.
Hệ thống thông tin địa lý đƣợc định ngh a nhƣ là một hệ thống thơng tin

mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên
quan về mặt địa lý không gian, nhằm hỗ trợ việc thu nhận, lƣu trữ, quản lí, xử lí,
phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các
vấn đề tổng hợp từ thông tin cho các mục đích con ngƣời đặt ra (Theo Nguyễn
Kim Lợi và CS, 2009).
1.1.4. Các chức năng của GIS
GIS có 5 chức năng:
Thu thập dữ liệu: Các dữ liệu đƣợc thu thập từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ
dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê… Dữ liệu
này phải đƣợc chuyển sang dạng số thích hợp. Q trình chuyển dữ liệu từ bản
đồ giấy sang các file dữ liệu dạng số đƣợc gọi là q trình số hố. Cơng nghệ
GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hồn tồn q trình này với công nghệ
quét ảnh cho các đối tƣợng lớn; những đối tƣợng nhỏ hơn địi hỏi một số q
trình số hố thủ cơng dùng bàn số hố .
Thao tác dữ liệu: Vì các dữ liệu đƣợc thu thập từ nhiều nguồn có định dạng
khác nhau và có những trƣờng hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi đƣợc chuyển dạng
và thao tác theo một số cách để tƣơng thích với hệ thống. Ví dụ: các thơng tin
địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau lớp dân cƣ trên bản
đồ địa chính đƣợc thể hiện chi tiết hơn trong bản đồ địa hình . Trƣớc khi các
thơng tin này đƣợc tích hợp với nhau thì chúng phải đƣợc chuyển về cùng một
tỷ lệ cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính xác . Đây có thể chỉ là sự chuyển
dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích. Cơng
nghệ GIS cung cấp nhiều cơng cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian &
cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
8


Quản lý dữ liệu: Là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin
địa lý. Hệ thống thơng tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau
của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lƣợng lớn dữ liệu với một trật

tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa
việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu sự liên kết giữa dữ liệu khơng
gian và thuộc tính của đối tƣợng . Các dữ liệu thông tin mô tả cho một đối tƣợng
bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí khơng gian của chúng .
H i đáp và phân t ch: Khi xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS, thì
ngƣời dùng có thể hỏi những câu hỏi đơn giản nhƣ:
Thơng tin về thửa đất: ai là chủ? Thửa đất rộng bao nhiêu m2.
Đƣờng đi ngắn nhất từ vị trí A đến B.
Thống kê số lƣợng cây trồng trên tuyến phố.
Xác định đƣợc mật độ diện tích cây xanh trong khu đơ thị.
GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản và các cơng
cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ để cung cấp thông tin một cách nhanh
chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho những nhà quản lý và quy
hoạch. Nó cung cấp các chức năng nhƣ nội suy không gian, tạo vùng đệm, phân
lớp…
Hiện thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dƣới dạng bản đồ
hoặc biểu đồ. Ngồi ra cịn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo
các bản báo cáo thống kê, hay tạo mơ hình 3D và nhiều dữ liệu khác (Nguyễn
Kim Lợi và CS, 2009).
1.1.4.1. Các thành phần của GIS
Con ngƣời: là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thực hiện các thao tác
điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS.
Dữ liệu: chia dữ liệu trong GIS thành 2 loại:
Dữ liệu không gian Spatial thể hiện trực quan về hình dạng, kích thƣớc
vật lý & vị trí địa lý của các đối tƣợng trên bề mặt Trái đất.

9


Dữ liệu phi không gian Non-spatial là các dữ liệu ở dạng văn bản thể

hiện hay mô tả thông tin thuộc tính của đối tƣợng.
Phần cứng: PC, mini Computer, MainFrame … là các thiết bị mạng cần
thiết khi triển khai GIS trên mơi trƣờng mạng. GIS cũng địi hỏi các thiết bị
ngoại vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu nhƣ: máy số hoá digitizer , máy
vẽ plotter , máy quét scanner …
Phần mềm: Cung cấp các chức năng & các công cụ cần thiết để lƣu giữ,
phân tích và hiển thị thơng tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS
là:
Cơng cụ nhập & thao tác trên các thông tin địa lý.
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu DBMS .
Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích & hiển thị địa lý.
Giao diện đồ hoạ ngƣời-máy GUI để truy cập các công cụ dễ dàng.
Phƣơng pháp phân tích: Cho phép ngƣời dùng lựa chọn thuật tốn phù hợp
với mục đích phân tích dữ liệu. Nếu khơng có phƣơng pháp phân tích thì GIS
khơng hoạt động hoặc hoạt động không hiệu quả.
Sự kết hợp của 5 thành phần nói trên thành một hệ thống thống nhất mà
người ta gọi là “Hệ thống thông tin địa lý”.
1.2. Th m thực v t v ch s thực v t
1.2.1. Thảm thực vật
Lớp phủ mặt ñất là lớp phủ vật chất quan sát đƣợc khi nhìn từ mặt đất hoặc
thông qua vệ tinh viễn thám, bao gồm thực vật mọc tự nhiên hoặc tự trồng cấy
và các cơ sở xây dựng của con ngƣời nhà cửa, đƣờng,… bao phủ bề mặt đất.
Nƣớc, băng, đá hay các dải cát cũng đƣợc coi là lớp phủ mặt đất (The FAO
AFRICOVER Progamme, 1998).
1.2.2. Phân oại ớp phủ thực vật
Sokal 1974 đã định ngh a phân loại là việc sắp xếp các ñối tƣợng theo các
nhóm hoặc các tập hợp khác nhau dựa trên mối quan hệ giữa chúng. Một hệ
thống phân loại miêu tả tên của các lớp và tiêu chuẩn phân biệt chúng.
10

Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ bản, đó là phân cấp và khơng
phân cấp. Một hệ thống phân cấp thƣờng linh hoạt hơn và có khả năng kết hợp
nhiều lớp thông tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mô lớn rồi phân chia thành các phụ
lớp cấp thấp hơn nhƣng thông tin chi tiết hơn (The FAO AFRICOVER
Progamme, 1998).
1.2.3. Chỉ số khác biệt thực vật NDVI
Chỉ số khác biệt thực vật NDVI Normalized Difference Vegetation Index
là giá trị xác định độ phủ xanh của lớp thực vật qua đó đánh giá đƣợc trạng thái
của lớp phủ bề mặt. Chỉ số này dùng để biểu thị mức độ tập trung của thực vật
trên mặt đất. Độ che phủ càng cao thì phản xạ thấp ở vùng sóng Visible và phản
xạ cao ở vùng NIR. Phản xạ càng mạnh ở vùng sóng NIR thì giá trị thu đƣợc
trên ảnh là cao nhất. Vì vậy, thực vật có thể thể hiện trên ảnh viễn thám bằng các
giá trị của chỉ số. Chỉ số NDVI có giá trị từ -1) -

1 . Giá trị NDVI thấp thể

hiện kênh phổ hồng ngoại và kênh phổ nhìn thấy có độ phản xạ bằng nhau hoặc
độ phản xạ của hồng ngoại thấp qua đó hiển thị mức độ phủ xanh của thực vật
thấp và ngƣợc lại. Chỉ số NDVI có giá trị từ có giá trị âm cho thấy ở đó kênh phổ
nhìn thấy có độ phản xạ cao hơn độ phản xạ của kênh phổ hồng ngoại, nơi đấy
khơng có thực vật, là những thể mặt nƣớc hay do mây phủ (Võ Văn Trí, 2015).
Chỉ số viễn thám NDVI đƣợc sử dụng rộng rãi nhất về nghiên cứu thực vật
trong 20 năm trở lại đây. Nó đƣợc tính từ cơng thức(
trong đó

là bức xạ của kênh đỏ có giá trị xấp xỉ 0,66

của kênh cận hồng ngoại có giá trị xấp xỉ 0,86

)/((

),

,

là bức xạ

. Chỉ số này đã đƣợc sử dụng

trong rất nhiều ứng dụng nhƣ đánh giá năng suất cây trồng, đánh giá hiện trạng
thảm thực vật (Tucker, 1986).
1.2.4. Chỉ số TVDI
Nhiệt độ bề mặt có thể tăng lên rất nhanh trong trƣờng hợp thực vật thiếu
nƣớc. Lớp phủ thực vật có mối quan hệ mật thiết với nhiệt độ bề mặt và ảnh
hƣởng lớn đến kết quả xác định nhiệt độ. Nhƣ vậy, nhiệt độ bề mặt land surface
temperature - Ts và chỉ số thực vật chuẩn hóa NDVI là các yếu tố quan trọng
11


cung cấp thông tin về sức khỏe thực vật và độ ẩm tại bề mặt đất. Trong không
gian Ts/NDVI các đƣờng hồi quy liên quan đến mức độ bay hơi của thực vật,
đến kháng trở của lá cây và độ ẩm trung bình của đất. Với cùng một điều kiện
khí hậu, nhiệt độ bề mặt sẽ đạt giá trị nhỏ nhất tại các vị trí có độ bốc hơi của
bề mặt và sự thoát hơi nƣớc của lá cây cực đại do lƣợng nƣớc bão hòa tạo nên
cạnh ƣớt trong khơng gian Ts/NDVI. Ở những vị trí khơng có lớp phủ thực vật
hoặc thực vật khô, độ bay hơi là cực tiểu dẫn đến nhiệt độ bề mặt đạt cực đại.
Đƣờng hồi quy các giá trị cực đại của nhiệt độ bề mặt tại các điểm này tạo cạnh
khô trong không gian Ts/NDVI (Trịnh Lê Hùng, 2014).

H nh 2 Tam giác hơng gian Ts NDVI
Để lƣợng hóa quan hệ giữa chỉ số thực vật chuẩn hóa NDVI và nhiệt độ bề mặt,
Sandholt 2002 đã đề nghị sử dụng chỉ số khô hạn nhiệt độ -thực vật TVDI
(temperature vegeration dryness index). Chỉ số khô hạn nhiệt độ thực vật TVDI đƣợc
xác định theo cơng thức sau:

Trong đó:
12


Ts - Nhiệt độ bề mặt.
Tsmin, Tsmax - Nhiệt độ bề mặt cực tiểu và cực đại trong tam giác không
gian Ts/NDVI. Để xác định Tsmin và Tsmax sử dụng phƣơng trình hồi quy
tuyến tính các giá trị nhiệt độ cực đại tại các khoảng giá trị NDVI. Do chỉ quan
tâm đến mức độ khô hạn nên giá trị Tsmin có thể đƣợc lấy bằng giá trị nhiệt độ
nhỏ nhất tại khu vực nghiên cứu. Tại cạnh khơ, TVDI có giá trị bằng 1, trong
khi đó tại cạnh ƣớt giá trị của TVDI là 0. Nhƣ vậy, điểm mấu chốt trong thành
lập chỉ số TVDI là xác định nhiệt độ bề mặt Ts và cạnh khô Tsmax.
1.3. Độ ẩm ất
Độ ẩm đất là khái niệm biểu thị mối quan hệ giữa nƣớc trong đất với đất,
nói cách khác, độ ẩm biểu thị mức độ mức độ chứa nƣớc của đất. Độ ẩm đất %
đƣợc xác định bằng công thức:

, trong đó Mw là khối lƣợng nƣớc

trong đất, Msd khối lƣợng đất khô kiệt Trần Văn Ch nh, 2006).
Độ ẩm đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất của mơi trƣờng đất,
có liên quan mật thiết đến khí hậu bề mặt đất, thủy văn và sinh thái học. Giá trị
độ ẩm đất đóng vai trị quan trọng trong việc đánh giá điều kiện môi trƣờng sinh
thái trên cạn và các q trình khí quyển Han et. al., 2010 . Ngồi ra, nó cịn là

chìa khóa trong việc kiểm sốt sự trao đổi nƣớc và năng lƣợng nhiệt giữa bề mặt
đất và khí quyển, thơng qua sự thốt hơi nƣớc ở thực vật. Có vai trị to lớn trong
xây dựng mơ hình thời tiết và đánh giá lƣợng mƣa Wang et. Al., 2007).
Để thực vật phát triển tốt, thì trong đất phải có một hàm lƣợng độ ẩm nhất định
để thực vật có thể hút nƣớc một cách dễ dàng. Nếu đất ngập úng sẽ khơng thích hợp
cho thực vật phát triển, cịn nếu đất khơ hạn thực vật phải bỏ ra năng lƣợng lớn để
hút nƣớc vì vậy thực vật sẽ kém phát triển. Do vậy để thảm thực vật phát triển tốt cần
đảm bảo độ ẩm thích hợp trong đất.
1.4. Phần mềm th ng ê R
Năm 1996, trong một bài báo quan trọng về tính tốn thống kê, hai nhà
thống kê học Ross Ihaka và Robert Gentleman thuộc Trƣờng đại học Auckland,
13


New Zealand phát hoạ một ngôn ngữ mới cho phân tích thống kê mà họ đặt tên
là R. Sáng kiến này đƣợc rất nhiều nhà thống kê học trên thế giới tán thành và
tham gia vào việc phát triển R.
R là một phần mềm sử dụng cho phân tích thống kê và vẽ biểu đồ. Thật ra,
về bản chất, R là ngơn ngữ máy tính đa năng, có thể sử dụng cho nhiều mục tiêu
khác nhau, từ tính tốn đơn giản, tốn học giải trí recreational mathematics ,
tính tốn ma trận matrix , đến các phân tích thống kê phức tạp. Vì là một ngơn
ngữ, cho nên ngƣời ta có thể sử dụng R để phát triển thành các phần mềm
chun mơn cho một vấn đề tính tốn cá biệt.
R cung cấp cho chúng ta một “ngơn ngữ” máy tính và một số hàm để làm
các phân tích căn bản và đơn giản. Nếu muốn làm những phân tích phức tạp
hơn, chúng ta cần phải tải về máy tính một số package khác. Package là một
phần mềm nhỏ đƣợc các nhà thống kê phát triển để giải quyết một vấn đề cụ thể,
và có thể chạy trong hệ thống R. Chẳng hạn nhƣ để phân tích hồi qui tuyến tính,
R có hàm lm để sử dụng cho mục đích này, nhƣng để làm các phân tích sâu hơn
và phức tạp hơn, chúng ta cần đến các package nhƣ lme4. Các package này cần

phải đƣợc tải về và cài đặt vào máy tính.
R là một ngơn ngữ tƣơng tác interactive language , có ngh a là khi chúng
ta ra lệnh, và nếu lệnh theo đúng “văn phạm”, R sẽ “đáp” lại bằng một kết quả.
Và, sự tƣơng tác tiếp tục cho đến khi chúng ta đạt đƣợc yêu cầu. “Văn phạm”
chung của R là một lệnh command hay hàm. Mà đã là hàm thì phải có thơng
số, cho nên theo sau hàm là những thông số mà chúng ta phải cung cấp.
R là một ngôn ngữ “đối tƣợng” object oriented language . Điều này có
ngh a là các dữ liệu trong R đƣợc chứa trong object. Định hƣớng này cũng có
vài ảnh hƣởng đến cách viết của R. Chẳng hạn nhƣ thay vì viết x = 5 nhƣ thơng
thƣờng chúng ta vẫn viết, thì R yêu cầu viết là x == 5. Với R, tất cả các câu chữ
hay lệnh sau kí hiệu # đều khơng có hiệu ứng, vì # là kí hiệu dành cho ngƣời sử
dụng thêm vào các ghi chú.

14