Tài liệu Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh landsat đánh giá biến động độ tàn che của rừng tây nguyên giai đoạn 2004 2014

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ SỬ DỤNG TƯ LIỆU ẢNH VỆ TINH LANDSAT ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỘ TÀN CHE CỦA RỪNG TÂY NGUYÊN GIAI ĐOẠN 2004-2014 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ ĐỖ THỊ HẰNG HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ SỬ DỤNG TƯ LIỆU ẢNH VỆ TINH LANDSAT ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỘ TÀN CHE CỦA RỪNG TÂY NGUYÊN GIAI ĐOẠN 2004-2014 ĐỖ THỊ HẰNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 1598030077 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN TIẾN THÀNH HÀ NỘI, NĂM 2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Tiến Thành Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS Doãn Hà Phong Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Phạm Minh Hải Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 31 tháng 12 năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat đánh giá biến động độ tàn che của rừng Tây Nguyên giai đoạn 2004-2014” một công trình nghiên cứu khoa học độc lập cùng với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn. Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật. Hà Nội, ngày 31 tháng12 năm 2017 Tác giả luận văn Đỗ Thị Hằng ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ về cả kiến thức, tinh thần cũng như ý kiến góp ý từ các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Thành là người hướng dẫn trực tiếp tôi, luôn chỉ bảo, giúp đỡ, động viên tôi. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Trắc địa-Bản đồ, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................v DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii THÔNG TIN LUẬN VĂN ..................................................................................... viii MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.............................................4 1.1. Khái niệm biến động độ tàn che rừng ..................................................................4 1.1.1. Khái niệm về độ tàn che rừng ...........................................................................4 1.1.2. Phân loại rừng ...................................................................................................4 1.1.3. Khái niệm biến động độ tàn che rừng ...............................................................6 1.2. Khả năng ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu biến động độ tàn che của rừng 7 1.2.1. Khái quát về viễn thám .....................................................................................7 1.2.2. Ứng dụng của viễn thám .................................................................................13 1.2.3. Ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu biến động độ tàn che rừng ..........19 1.3. Khả năng ứng của GIS trong nghiên cứu biến động độ tàn che của rừng .........21 1.3.1. Khái quát về hệ thống thông tin địa lý ............................................................21 1.3.2. Khả năng ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý(GIS) trong đánh giá biến động độ tàn che của rừng ..........................................................................................23 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỘ TÀN CHE CỦA RỪNG .........................................25 2.1. Quy trình ứng dụng viễn thám đánh giá biến động độ tàn che của rừng..................25 2.2. Cơ sở khoa học xác định độ tàn che từ ảnh vệ tinh ...........................................26 2.2.1. Tiền xử lý ảnh vệ tinh .....................................................................................27 2.2.2. Chiết tách thông tin độ tàn che từ ảnh vệ tinh ................................................37 2.2.3. Phân tích thành phần chính .............................................................................39 2.2.4. Xác định mô hình mật độ tàn che của rừng (FCD) .........................................42 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH LANDSAT ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỘ TÀN CHE RỪNG TÂY NGUYÊN ....................................43 iv GIAI ĐOẠN 2004-2014 ...........................................................................................43 3.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu và tư liệu sử dụng .............................................43 3.1.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu .......................................................................43 3.1.2. Tư liệu sử dụng ...............................................................................................46 3.2. Chiết tách thông tin độ tàn che từ ảnh vệ tinh....................................................50 3.2.1. Tiền xử lý ảnh .................................................................................................50 3.2.2. Chiết tách thông tin từ ảnh ..............................................................................51 3.3. Đánh giá biến động độ tàn che giai đoạn 2004-2014 .........................................57 3.3.1. Kết quả sơ đồ biến động độ tàn che của rừng .................................................57 3.3.2. Số liệu thống kê biến động độ tàn che rừng giai đoạn 2004 – 2014 ...............58 3.4. Thành lập bản đồ biến động độ tàn che của rừng ..............................................60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................61 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT TỪ VIẾT TẮT Ý NGHĨA TIẾNG ANH 1 MSS Multispectral Scanner Hệ thống quét đa phổ 2 PCA Principal Component Analysis Phân tích thànhphần chính 3 AVI Advance Vegetation Index Chỉ số thực vật cải tiến 4 BI Bare Soil Index Chỉ số đất trống 5 SI Shadow Index Chỉ số bóng 6 SSI Scaled Shadow Index Chỉ số bóng tuyến tính 7 VD Vegetation Density Mật độ thực vật 8 FCD Forest Canopy Destiny Mật độ tàn che 9 RED Red Kênh đỏ 10 GR Green Kênh xanh lục 11 BL Blue Kênh xanh lam 12 NIR Near- infrared Kênh cận hồng ngoại vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Giá trị hệ số Grescale ,Brescale đối với các kênh ảnh LANDSAT 4 TM......31 Bảng 2.2. Giá trị hệ số G, B đối với các kênh ảnh LANDSAT 5 TM ............ 31 Bảng 2.3. Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 5 TM.......32 Bảng 2.4. Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 7 ETM+ Low gain .............................................................................................. 32 Bảng 2.5. Giá trị hệ số Lmax, Lmin đối với các kênh ảnh LANDSAT 7 ETM+Highgain ............................................................................................... 33 Bảng 2.6. Giá trị ML, AL đối với ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8 .............. 34 Bảng 3.1. Đặc trưng bộ cảm Landsat 5 TM .................................................... 47 Bảng 3.2. Đặc trưng bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 8 ................................. 49 Bảng 3.3. Thống kê cảnh ảnh sử dụng trong nghiên cứu ............................... 50 Bảng 3.4. Số liệu thống kê diện tích biến động tỉnh Đắk Lắk ........................ 59 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của viễn thám ........................................ 9 Hình 1.2. Mô hình công nghệ GIS .................................................................. 21 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu ............................................................. 25 Hình 3.1. Bản đồ ranh giới hành chính tỉnhĐắk Lắk ...................................... 43 Hình 3.2. Vệ tinh Landsat 5 ............................................................................ 46 Hình 3.3.Vệ tinh Landsat 8 ............................................................................. 48 Hình 3.4. Ảnh Landsat sau khi hiệu chỉnh bức xạ .......................................... 50 Hình 3.5. Ảnh sau khi cắt theo khu vực nghiên cứu ....................................... 51 Hình 3.6. Kết quả tính toán chỉ số thực vật cải tiến AVI ................................ 52 Hình 3.7. Kết quả tính toán chỉ số đất trống BI .............................................. 53 Hình 3.8. Chỉ số bóng SI ................................................................................. 54 Hình 3.9. Chỉ số mật độ thực vật VD.............................................................. 55 Hình 3.10. Mật độ tàn che năm 2004 .............................................................. 56 Hình 3.11. Mô hình mật độ độ tàn che 2014 .................................................. 57 Hình 3.12. Sơ đồ biến động mật độ tàn che rừng 2004-2014 ......................... 58 Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện sự biến động mật độ tàn che năm 2004-2014 .... 59 Hình 3.14. Bản đồ biến động độ tàn che rừng tỉnh Đắk Lắk .......................... 60 viii THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ và tên: Đỗ Thị Hằng Lớp: CH1TĐ Khóa: 1 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Tiến Thành Tên đề tài: Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat đánh giá biến động độ tàn che của rừng Tây Nguyên giai đoạn 2004-2014. Trong nghiên cứu này, bản đồ biến động độ tàn che của rừng Tây Nguyên đã được thành lập. Từ bản đồ biến động đã tính toán được số liệu thống kê diện tích biến động độ tàn che rừng Đắk Lắk giai đoạn 2004 – 2014 biến động giảm chiếm 35% tổng diện tích. Qua bảng biểu số liệu và bản đồ đã được thành lập, các nhà quy hoạch, quản lý có thể dựa vào đó để lập kế hoạch để giám sát và khai thác tài nguyên rừng. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Rừng không những là cơ sở phát triển kinh tế - xã hội mà còn giữ chức năng sinh thái cực kỳ quan trọng: Rừng tham gia vào quá trình điều hoà khí hậu, đảm bảo chu chuyển ôxy và các nguyên tố cơ bản khác trên hành tinh, duy trì tính ổn định và độ màu mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán, ngăn chặn xói mòn đất, làm giảm nhẹ sức tàn phá khốc liệt của các thiên tai, bảo tồn nguồn nước mặt và nước ngầm và làm giảm mức ô nhiễm không khí và nước. Đất nước Việt Nam trải dài trên nhiều vĩ tuyến và đai cao, với địa hình rất đa dạng, hơn 2/3 lãnh thổ là đồi núi, lại có khí hậu thay đổi từ nhiệt đới ẩm phía Nam, đến á nhiệt đới ở vùng cao phía Bắc, đã tạo nên sự đa dạng về hệ sinh thái tự nhiên và sự phong phú về các loài sinh vật. Những hệ sinh thái đó bao gồm nhiều loại rừng như rừng cây lá rộng thường xanh, rừng nửa rụng lá, rừng rụng lá, rừng trên núi đá vôi, rừng hỗn giao lá rộng và lá kim, rừng lá kim, rừng tre nứa, rừng ngập mặn, rừng tràm, rừng ngập nước ngọt,... Theo thống kê của các địa phương trong cả nước, đến năm 2008, toàn quốc có trên 12,9 triệu hecta rừng bao gồm: 10,35 triệu hecta rừng tự nhiên và trên 2,55 triệu hecta rừng trồng; độ che phủ đạt 38,27%. Phần lớn diện tích rừng phân bố ở các vùng cao thuộc vùng núi phía Bắc và Tây Nguyên. Địa bàn rừng núi nói chung hay các vùng đầu nguồn nói riêng là nơi cư trú của cộng đồng các dân tộc Việt Nam, đây cũng là nơi có địa hình chia cắt mạnh, giao thông đi lại khó khăn, kinh tế-xã hội chậm phát triển. Đời sống của một bộ phận không nhỏ của những người dân sống trong vùng này vẫn còn gặp nhiều khó khăn, trình độ dân trí chưa cao, phương thức canh tác còn mang tính thủ công, truyền thống. Đây là một nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm tài nguyên rừng, và ảnh hưởng sâu sắc đến tình hình kinh tế, chính trị, môi trường sinh thái của cả nước. Đồng thời qua quá trình quản lý chưa bền vững, độ che phủ của rừng ở Việt Nam đã giảm sút đến mức báo 2 động. Chất lượng của rừng tự nhiên còn lại đã bị hạ thấp quá mức. Bên cạnh những lợi ích thu được từ việc khai thác, sử dụng nguồn lợi từ rừng, các hoạt động của con người đã gây ra rất nhiều tác động đối với tài nguyên và môi trường. Hiện nay, chúng ta đang phải đương đầu với những vấn đề về sự suy thoái của nguồn lợi tự nhiên và môi trường. Sự phát triển kinh tế gắn với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường theo hướng phát triển bền vững đang là vấn đề hết sức cấp thiết đối với nước ta và cũng là xu hướng chung của toàn cầu. Để làm tốt công việc này, công tác điều tra, theo dõi và phân tích đánh giá độ tàn che rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Tư liệu ảnh vệ tinh có khả năng thu nhận hình ảnh mặt đất một cách tức thời, liên tục trên phạm vi rộng, mang tính khách quan, được lặp lại theo chu kì, có độ chính xác cao và đồng nhất ở mọi thời điểm. Công nghệ khoa học đang rất phát triển đặc biệt là sự tích hợp công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tạo nên giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích đánh giá biến động. Chính vì vậy tôi chọn đề tài: “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat đánh giá biến động độ tàn che của rừng Tây Nguyên giai đoạn 2004-2014”. Để vấn đề nghiên cứu được cụ thể và chi tiết hơn tôi chọn phạm vi nghiên cứu là tỉnh Đắk Lắk làm khu vực thực nghiệm. 2. Mục tiêu của luận văn Đánh giá được biến động độ tàn che rừng Tây Nguyên giai đoạn 20042014 bằng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Độ tàn che. - Phạm vi nghiên cứu: Tỉnh Đắk Lắk. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập phân tích tư liệu: Thu thập, phân tích tư liệu hiện có liên quan đến độ tàn che rừng, các tư liệu bản đồ, ảnh vệ tinh và GIS. 3 - Phương pháp viễn thám: Dùng tư liệu ảnh viễn thám thu thập được để tính toán độ tàn che rừng trong các thời điểm. - Phương pháp GIS: Từ bản đồ đã thành lập ở các thời điểm, dùng GIS thành lập bản đồ biến động và sau đó đánh giá biến động độ tàn che rừng. - Phương pháp thống kê: Thống kê được diện tích biến động độ tàn che rừng… 5. Nội dung nghiên cứu - Tình hình nghiên cứu biến động độ tàn che. - Ứng dụng viễn thám để chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh Landsat ở hai thời điểm. - Ứng dụng GIS để thống kê diện tích độ tàn che rừng ở hai thời điểm. - Tính toán, đánh giá biến động và lập bản đồ biến động. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận văn “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat đánh giá biến động độ tàn che của rừng Tây Nguyên giai đoạn 2004-2014” là công trình có tính ứng dụng công nghệ khoa học cao, kết hợp được kiến thức chuyên môn vào công tác quản lý, là cơ sở phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên rừng Tây Nguyên nói chung và tỉnh Đắk Lắk nói riêng. Nghiên cứu cũng đã chứng minh được việc áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên rừng là đúng đắn, có tính hiệu quả cao và phù hợp với thực tiễn. 7. Kết cấu luận văn Luận văn bao gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về những vấn đề cần nghiên cứu Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu ứng dụng viễn thám đánh giá biến động độ tàn che của rừng Chương 3: Thực nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh Landsat đánh giá biến động độ tàn che rừng Tây Nguyên giai đoạn 2004-2014. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Khái niệm biến động độ tàn che rừng 1.1.1. Khái niệm về độ tàn che rừng Độ tàn che rừng là mức độ che phủ của tán cây rừng hay là tỷ số diện tích tán rừng được chiếu xuống đất rừng bằng phép chiếu thẳng đứng. Độ tàn che được xác định là phần diện tích mặt đất mà các tán cây che phủ (tính riêng cho từng loài) tính theo giá trị phần trăm so với toàn bộ diện tích khu vực nghiên cứu. 1.1.2. Phân loại rừng a. Theo chức năng [1] - Rừng sản xuất: Là rừng được dùng chủ yếu trong sản xuất gỗ, lâm sản, đặc sản. - Rừng đặc dụng: Là loại rừng được thành lập với mục đích chủ yếu để bảo tồn thiên nhiên, mẫu chuẩn hệ sinh thái rừng của quốc gia, nguồn gen sinh vật rừng, nghiên cứu khoa học, bảo vệ di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh phục vụ nghỉ ngơi du lịch kết hợp với phòng hộ bảo vệ môi trường sinh thái. - Rừng phòng hộ: Là rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, bảo vệ môi trường. + Rừng phòng hộ đầu nguồn: Rừng ở nơi phát sinh hoặc bắt nguồn nước tạo thành các dòng chảy cấp nước cho các hồ chứa trong mùa khô, hạn chế lũ lụt, chống xói mòn, bảo vệ đất. Gồm những rừng có sẵn trong tự nhiên, chủ yếu là rừng hỗn giao gồm nhiều tầng, không đều tuổi, mật độ dày, cây có rễ sâu, bền, chắc. + Rừng phòng hộ ven biển: Được thành lập với mục đích chống gió hạn, chắn cát bay, ngăn chặn sự xâm mặn của biển, chắn sóng lấn biển, chống sạt 5 lở, bảo vệ các công trình ven biển. + Rừng phòng hộ bảo vệ môi trường sinh thái: Nhằm mục đích điều hòa khí hậu, chống ô nhiễm môi trường trong các khu dân cư, khu đô thị, khu du lịch. b. Theo trữ lượng [1] - Rừng giàu trữ lượng rừng trên 150 m³/ha. - Rừng trung bình trữ lượng rừng nằm trong khoảng (100-150) m³/ha. - Rừng nghèo trữ lượng rừng nằm trong khoảng (80-100) m³/ha. - Rừng kiệt trữ lượng rừng thấp hơn 50 m³/ha. c. Sinh thái [1] - Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới - Kiểu rừng kín rụng lá hơi ẩm nhiệt đới - Kiểu rừng kín lá cứng hơi khô nhiệt đới - Kiểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới - Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô nhiệt đới - Kiểu rừng thưa cây lá kim hơi khô á nhiệt đới núi thấp - Kiểu trảng cây to, cây bụi, cây cỏ cao khô nhiệt đới - Kiểu truông bụi gai hạn nhiệt đới - Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp - Kiểu rừng kín hỗn hợp cây lá rộng, lá kim ẩm á nhiệt đới núi thấp - Kiểu rừng kín cây lá kim ẩm ôn đới ẩm núi vừa - Kiểu quần hệ khô lạnh vùng cao - Kiểu quần hệ lạnh vùng cao d. Do tác động của con người [1] - Rừng tự nhiên: Là rừng có sẵn trong tự nhiên hoặc phục hồi bằng tái sinh tự nhiên. - Rừng nguyên sinh: Là rừng chưa hoặc ít bị tác động bởi con người, thiên tai; Cấu trúc của rừng còn tương đối ổn định. 6 - Rừng thứ sinh: Là rừng đã bị tác động bởi con người hoặc thiên tai tới mức làm cấu trúc rừng bị thay đổi. - Rừng phục hồi: Là rừng được hình thành bằng tái sinh tự nhiên trên đất đã mất rừng do nương rẫy, cháy rừng hoặc khai thác kiệt. - Rừng sau khai thác: Là rừng đã qua khai thác gỗ hoặc các loại lâm sản khác. - Rừng nhân tạo: Là rừng được hình thành do con người trồng. e. Dựa vào nguồn gốc [1] - Rừng chồi: Là rừng được trồng bằng chồi thân, chồi rễ hay chồi gốc. Chỉ áp dụng cho các loài cây có khả năng đâm chồi mạnh. - Rừng hạt: Là rừng có nguồn gốc hạt, tiến hành tái sinh hạt sau khai thác trong quá trình nuôi dưỡng rừng. Rừng hạt có sức sống mạnh, ổn định, đời sống dài, cây gỗ lớn. g. Rừng theo tuổi [1] - Rừng non: Giai đoạn phát triển của rừng từ lúc cây con hình thành, tán bắt đầu giao nhau (đối với rừng trồng) cho đến lúc cây mọc ổn định về chiều cao. - Rừng sào: Rừng bắt đầu khép tán, xuất hiện quan hệ cạnh tranh gay gắt về ánh sáng và chiều cao giữa các cá thể cây gỗ. Giai đoạn này cây gỗ phát triển mạnh về chiều cao. - Rừng trung niên: Rừng khép tán hoàn toàn, sự phát triển về chiều cao chậm lại, có sự phát triển về đường kính. Rừng đã thành thục về tái sinh. - Rừng già: Trữ lượng cây gỗ đạt tối đa. Có một vài cây gỗ già, chết. Tán cây thưa dần, cây rừng vẫn ra hoa kết quả nhưng chất lượng không tốt. 1.1.3. Khái niệm biến động độ tàn che rừng Từ trước đến nay chưa có khái niệm chính xác về đánh giá biến động. Nhưng đánh giá biến động có thể được hiểu là: Việc theo dõi, giám sát và quản lý đối tượng nghiên cứu để từ đó thấy được sự thay đổi về đặc điểm, tính chất của đối tượng nghiên cứu, sự thay đổi có thể định lượng được. (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008). 7 Đánh giá biến động độ tà che rừng là đánh giá được sự thay đổi về độ tàn che qua các thời điểm dưới sự tác động từ các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội, sự khai thác, sử dụng của con người. Mọi vật trên thế giới tự nhiên không bao giờ bất biến mà luôn luôn biến động không ngừng, động lực của mọi sự biến động đó là quan hệ tương tác giữa các thành phần của tự nhiên. Như vậy để khai thác tài nguyên rừng một khu vực có hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này và không làm suy thoái môi trường tự nhiên thì nhất thiết phải nghiên cứu biến động độ tàn che của rừng. Sự biến động rừng do con người sử dụng vào các mục đích kinh tế - xã hội có thể phù hợp hay không phù hợp với quy luật của tự nhiên, cần phải nghiên cứu để tránh sử dụng rừng có tác động xấu đến môi trường sinh thái. Như vậy biến động độ tàn che của rừng là xem xét quá trình thay đổi của diện tích đất thông qua thông tin thu thập đựợc theo thời gian để tìm ra quy luật và những nguyên nhân thay đổi từ đó có biện pháp sử dụng đúng đắn với nguồn tài nguyên này. 1.2. Khả năng ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu biến động độ tàn che của rừng 1.2.1. Khái quát về viễn thám a. Khái niệm và nguyên lý của viễn thám Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám - hay hiểu đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó. 8 Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất". Dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau: - Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó (Ficher và nnk, 1976). - Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976). - Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... (D. A. Land Grete, 1978). - Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B.Capbell, 1996). - Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát "(Lillesand và Kiefer, 1986). - Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng (Theo Floy Sabin 1987). Định nghĩa này loại trừ những quan trắc về điện, từ và trọng lực vì những quan trắc đó thuộc lĩnh vực địa vật lý, sử dụng để đo những trường lực nhiều hơn là đo bức xạ điện từ. Nguyên lý hoạt động của Viễn Thám: Nguồn năng lượng chính sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời. Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin 9 chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ở từng bước sóng đã xác định. Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách các thông tin hữu ích về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể. Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của viễn thám [2] Nguồn năng lượng hay là nguồn chiếu sáng (A): Yêu cầu trước tiên đối với một hệ thống viễn thám là phải có nguồn năng lượng để chiếu sáng, cung cấp năng lượng điện từ cho đối tượng trên mặt đất. Sự bức xạ và khí quyển (B) : Khi sóng điện từ phát ra từ nguồn năng lượng đi tới đối tượng, sóng điện từ sẽ tương tác với khí quyển. Sự tương tác này diễn ra ngay cả khi năng lượng điện từ phản xạ từ đối tượng trở lại Sensor. Tương tác với các đối tượng trên mặt đất (C): Ngoài sự tương tác với khí quyển, sóng điện từ còn tương tác với các đối tượng trên mặt đất. Sự tương tác