Ứng dụng GIS và viễn thãm trong giám sát biến động diện tích rừng huyện Cao Phong – tỉnh Hòa Bình giai đoạn 2005-2015

Bài viết trình bày kết quả ứng dụng kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng bằng phần mềm eCognition Developer 9.0 và Arcgis 10.1 để đánh giá việc mất rừng và suy thoái rừng nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý và sử dụng đất của địa phương với kết quả thu được sau phân loại đạt độ chính xác 83%.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng GIS và viễn thãm trong giám sát biến động diện tích rừng huyện Cao Phong – tỉnh Hòa Bình giai đoạn 2005-2015 ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÃM TRONG GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH RỪNG HUYỆN CAO PHONG – TỈNH HÒA BÌNH GIAI ĐOẠN 2005 – 2015 Trần Thu Hà1, Phùng Minh Tám2, Phạm Thanh Quế 2, Lê Thị Giang3 1 KS. Trường Đại học Lâm nghiệp 2 ThS. Trường Đại học lâm nghiệp 3 TS. Học viện Nông Nghiệp Việt Nam TÓM TẮT: Sử dụng viễn thám để phân loại và đánh giá trạng thái lớp phủ đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có giám sát biến động diện tích rừng ở nhiều quy mô khác nhau. Chỉ số thực vật NDVI (Normalized difference vegetation index) cho biết sự sai khác của các loại thực vật khác nhau ở các thời điểm khác nhau qua đó có thể xác định sự biến động của các lớp phủ bề mặt vì chỉ số NDVI phụ thuộc vào hàm lượng chlorophyl có trong thực vật. Biến động diện tích rừng theo thời gian tại huyện Cao Phong có thể được giám sát bằng cách sử dụng phương pháp phân tích biến động sau phân loại. Trong phương pháp này, tác giả sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Lansat & ETM năm 2005 và Lansat 8 (LCDM) năm 2015 với độ phân giải 30m. Bài báo trình bày kết quả ứng dụng kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng bằng phần mềm eCognition Developer 9.0 và Arcgis 10.1 để đánh giá việc mất rừng và suy thoái rừng nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý và sử dụng đất của địa phương với kết quả thu được sau phân loại đạt độ chính xác 83%. So sánh từ bản đồ sử dụng đất rừng của Huyện trong giai đoạn từ năm 2005 đến năm 2015 cho thấy tổng diện tích đất có rừng sau 10 năm đã tăng từ 7975.77 ha lên 10300.64 ha (tăng 2324.87 ha). Nâng độ che phủ của rừng từ 31.32 % lên 40.24 %. Từ khóa: Ảnh viễn thám, biến động rừng, phân loại rừng, NDVI I. ĐẶT VẤN ĐỀ Để làm tốt công tác quản lý tài nguyên rừng phục vụ phát triển bền vững thì công tác theo dõi và đánh giá biến động rừng là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thám (RS) kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã thay thế phương pháp truyền thống thô sơ trong công tác giám sát rừng cho thấy có nhiều ưu điểm. Cao Phong là một huyện của Tỉnh Hòa Bình có tiềm năng về đất lâm nghiệp khá dồi dào nhưng chưa được khai thác hiệu quả. Trước năm 2005, toàn huyện còn 7.233,06 ha đất chưa sử dụng (chiếm 29% tổng diện tích đất tự nhiên). Trong đó, đất có khả năng trồng rừng là 7.220,26 ha, tuy nhiên công tác trồng rừng và quản lý chưa được chú trọng. Trong những năm gần đây nhiều dự án trồng rừng của các tổ chức trong và ngoài nước được triển khai trên địa bàn Huyện đã tác động mạnh mẽ đến sử dụng đất làm thay đổi lớp phủ bề mặt. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào mang tính hệ thống đánh giá những biến động sử dụng đất và lớp phủ diễn ra như thế nào và tại đâu trên địa bàn huyện Cao Phong. Ảnh vệ tinh Lansat là một trong những nguồn tư liệu ảnh cung cấp thông tin bề mặt trái đất với tính chất bao phủ rộng, thông tin khách quan và lặp lại theo chu kỳ, mặt khác vệ tinh LANDSAT 8 sau khi được phóng thành công lên quỹ đạo đã cung cấp dữ liệu ảnh phong phú và hoàn toàn miễn phí. Vì vậy, tư liệu ảnh này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có giám sát biến động lớp phủ rừng ở nhiều Tỉnh và quy mô khác nhau. Có nhiều phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu biến động lớp phủ: trừ ảnh, ảnh tỷ số, phân loại ảnh,…, đặc biệt là phương pháp trừ ảnh NDVI ( NDVI differencing) và sau phân loại ( post classification) là phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất (J.A Richards - 2012). 1 Mục tiêu của nghiên cứu này là giám sát sự biến động lớp phủ thực vật đất tại huyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015 và minh chứng tính hiệu quả của công nghệ Viễn thám và GIS trong việc đánh giá biến động sử dụng đất rừng của Huyện. Kết quả được so sánh, kiểm chứng với các dữ liệu điều tra thực địa và số liệu của niêm giám thống kê. II. DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Dữ liệu nghiên cứu - Ảnh vệ tinh Ảnh vệ tinh sử dụng cho nghiên cứu biến động cần phải đảm bảo giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố như việc lựa chọn thời gian chụp ( mùa, tháng…) vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến thực vật – khí hậu, góc chiếu mặt trời và mây. Vì vậy, nghiên cứu này sử dụng hai ảnh Lansat được thu nhận vào cùng một mùa. Bên cạnh đó, bản đồ sử dụng đất, ảnh vệ tinh khu vực độ phân giải cao, kết quả điều tra thực địa là những tư liệu tham khảo quan trong trọng việc nắn chỉnh ảnh, phân loại ảnh và kiểm chứng kết quả. Thông tin chi tiết về dữ liệu được đề cập trong bảng 1. Bảng 1: Dữ liệu ảnh sử dụng trong nghiên cứu Hàng/Cột Bộ cảm Năm Ngày, tháng Độ phân giải không gian Kênh phổ sử dụng Mục đích sử dụng 127/46 ETM 2005 3/4 30x30 3,4 127/46 OLI/TIRS 2015 30/5 30x30 4,5 127/46 VN RedSat -1 2013 25/10 2.5 x 2.5 2,3 127/46 SPOT 6 2014 12/11 1.5 x 1.5 2,3 - Phân loại đối tượng - Tính NDVI - Thành lập bản đồ lớp phủ Training data và kiểm chứng Training data và kiểm chứng Tất cả ảnh viễn thám đều được nắn chỉnh hình học theo hệ t ...