TRƯỜNG ĐẠII HỌC H TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG HÀ N NỘI KHOA TRẮC TR ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: VIÊN TRẦN DUY MẠNH ĐỒ ÁN: ỨNG DỤNG VIỄN N THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨ CỨU, ĐÁNH GIÁ RỪNG PHỤC CV VỤ GIẢM PHÁT THẢI DO MẤT RỪNG NG VÀ SUY THOÁI RỪNG Hà Nội - 2015 TRƯỜNG ĐẠII HỌC H TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG HÀ N NỘI KHOA TR TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: VIÊN TRẦN DUY MẠNH ỨNG DỤNG VIỄN N THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨ CỨU, ĐÁNH GIÁ RỪNG PHỤC CV VỤ GIẢM PHÁT THẢI DO MẤT RỪNG NG VÀ SUY THOÁI RỪNG Chuyên ngành: Trắc Tr Địa - Bản Đồ Mã ngành: NGƯỜI HƯỚNG DẪN : ThS NGUYỄ ỄN VŨ GIANG Hà Nội - 2015 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục tiêu đồ án 10 Nội dung nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 10 Giới hạn, phạm vi đồ án 11 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 11 LỜI CẢM ƠN 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ RỪNG PHỤC VỤ REDD+ 13 1.1 Tổng quan ứng dụng viễn thám GIS lâm nghiệp 13 1.1.1 Ứng dụng viễn thám GIS sản xuất lâm nghiệp 13 1.1.2 Ứng dụng GIS quản lý tài nguyên rừng môi trường 15 1.2 Ứng dụng viễn thám GIS REDD+ 19 1.2.1 Tìm hiểu giảm phát thải từ rừng suy thoái rừng (REDD+) 19 1.2.2 Ứng dụng viễn thám GIS REDD+ 24 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG VIỄN THÁM, GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỘNG 28 2.1 Một số khái niệm viễn thám GIS 28 2.1.1 Giới thiệu công nghệ GIS 28 2.1.2 Giới thiệu viễn thám 29 2.2 Ứng dụng viễn thám GIS giải đoán phân loại trạng rừng 34 2.3 Ứng dụng viễn thám GIS đánh giá biến động rừng 37 2.4 Quy trình xử lý ảnh phương pháp thành lập đồ trạng, biến động rừng từ ảnh vệ tinh đa thời gian 38 2.4.1 Thu thập tư liệu ảnh viễn thám 40 2.4.2 Đăng ký hệ tọa độ lưới chiếu cho ảnh 40 2.4.3 Giải đoán ảnh để phân loại thảm phủ thực vật, trạng thái rừng 40 2.4.4 Đánh giá độ xác kết phân loại 40 2.4.5 Thành lập đồ trạng chồng xếp để đánh giá biến động rừng 41 2.4.6 Biên tập thống kê 41 CHƯƠNG ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỘNG RỪNG PHỤC VỤ REDD+ 42 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 42 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 42 3.1.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 43 3.2 Dữ liệu sử dụng 44 3.3 Phương pháp, quy trình thực 44 3.3.1 Hiển thị ảnh 46 3.3.2 Tăng cường chất lượng ảnh 46 3.3.4 Cắt ảnh theo ranh giới hành 46 3.3.5 Xây dựng mẫu giải đoán 47 3.3.6 Chọn mẫu tiến hành phân loại ảnh 49 3.3.7 Đánh giá kết phân loại 51 3.3.8 Thành lập đồ trạng 52 3.3.9 Thành lập đồ biến động 53 3.4 Kết thực 54 3.5 Thảo luận 57 3.5.1 Thống kê kết 57 3.5.2 Nhận xét 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT REDD : Reducing Emission from Deforestation and ForestDegradation (Giảm phát thải từ rừng suy thoái rừng) GIS : Geographic Information System (Hệ thông tin địa lý) UNFCCC : United Nations Framework Convention on Climate Change(Ủy ban Liên phủ thay đổi khí hậu) COP : Conference of the Parties(Hội nghị bên tham gia) WB : World Bank (Ngân hàng giới) PTNT : Phát triển nông thôn UN-REDD : United NationsReducing Emission from Deforestation and ForestDegradation (Giảm phát thải từ rừng suy thoái rừng Liên Hợp Quốc) FCPF : Forest Carbon Partnership Facility (Quỹ đối tác carbon lâm nghiệp) Bộ NNPTNT : Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn RS : Remote sensing (Viễn thám) NDVI : Normalized Difference Vegetation Index (Chỉ số thực vật) DN : Digital Number (Giá trị độ xám) HRS : High Resolution Stereoscopic (Độ phân giải cao máy ảnh lập thể) DEM :Digital Elevation Model (Mô hình số độ cao) NIR : Near Infrared Spectroscopy (Cận hồng ngoại) DANH MỤC BẢNG Bảng 3.2 Các đối tượng giải đoán 48 Bảng 3.3 Các khóa giải đoán 48 Bảng 3.4 Ma trận sai số năm 2004 51 Bảng 3.5 Ma trận sai số năm 2013 52 Bảng 3.6 Thống kê diện tích đối tượng năm 2004 57 Bảng 3.7 Thống kê diện tích đối tượng năm 2013 57 Bảng 3.8 Ma trận biến động lớp đối tượng 58 Bảng 3.9 Trữ lượng hấp thụ phát thải rừng ngập mặn 59 Bảng 3.10 Trữ lượng hấp thụ phát thải rừng ngập mặn khu vực Nhưng Miên năm 2004-2013 60 DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ ứng dụng công nghệ viễn thám GIS REDD [9] 25 Hình 2.1 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 30 Hình 2.2 Phản xạ a toàn phần; b phần 32 Hình 2.3 Tán xạ a toàn phần; b phần 32 Hình 2.6 Sơ đồ quy trình thành lập đồ từ ảnh vệ tinh 39 Hình 3.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 42 Hình 3.2 Sơđồ quy trình thực 45 Hình 3.3 Ảnh hiển thị tổ hợp màu giả 46 Hình 3.4 Ảnh sau cắt theo ranh giới hành 47 Hình 3.5 Chọn mẫu để tiến hành phân loại 49 Hình 3.6 Độ tách biệt mẫu 50 Hình 3.7 Ảnh phân loại sau lọc nhiễu 50 Hình 3.8 Độ xác năm 2004 51 Hình 3.9 Độ xác năm 2013 52 Hình 3.10 Hiển thị file vector 53 Hình 3.11 Bản đồ trạng rừng khu vực Nhưng Miên năm 2004 54 Hình 3.12 Bản đồ trạng rừng khu vực Nhưng Miên năm 2013 55 Hình 3.13 Bản đồ biến động rừng khu vực Nhưng Miên 56 Hình 3.14 Biểu đồ phần trăm diện tích đối tượng năm 2004 57 Hình 3.15 Biểu đồ phần trăm diện tích đối tượng năm 2013 58 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Từ kỉ XX, người nhận thức việc trái đất nóng dần lên Chính tượng đã, gây nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái sống người Hiện tượng nóng lên toàn cầu gia tăng nhiệt độ bề mặt trung bình trái đất khí thải hiệu ứng nhà kính, chẳng hạn khí CO2 từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch khiến trái đất ngày nóng Về chất, hiệu ứng nhà kính giữ sức nóng gần với bề mặt trái đất tạo nên sống cho người sinh vật Tuy nhiên, phát thải vượt ngưỡng cho phép khí nhiên liệu hóa thạch (dầu tự nhiên, xăng, dầu, than đá) khiến hiệu ứng nhà kính làm môi trường toàn cầu nóng lên cách tiêu cực REDD+ hay gọi giảm phát thải từ suy thoái rừng rừng ý tưởng để giảm lượng phát thải CO2 từ ngành rừng REDD+ có tiềm to lớn, không mang lại lợi ích trực tiếp giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, mà tác động tích cực cho bảo tồn đa dạng sinh học (rừng), xoá đói giảm nghèo, phát huy quyền người dân địa làthúc đẩy phát triển bền vững Giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ phá rừng suy thoái rừng (REDD) nước phát triển sáng kiến toàn cầu Hội nghị nước thành viên lần thứ 13 (COP13) Công ước khung Liên hợp quốc biến đổi khí hậu (UNFCCC) nghị định thư Kyoto thông qua Ba-li (Indonesia) năm 2007 Theo đó, nghị định thư cho thấy thỏa thuận quốc tế cho giai đoạn 20082012 nhằm làm chậm trình biến đổi khí hậu Theo nghị định thư, nước công nghiệp trí giảm 5,2% tổng lượng khí nhà kính họ thải so với mức năm 1990 Rừng đóng vai trò quan trọng vào trình phát triển thông qua việc cung cấp gỗ, lâm sản gỗ, dịch vụ môi trường (đa dạng sinh học, điều tiết nguồn nước, chống xói mòn, du lịch sinh thái) Bên cạnh rừng nguồn cung cấp lượng quan trọng bể chứa, hấp thụ, lưu giữ khí CO2 Cùng với đó,rừng ngập mặn hệ sinh thái chuyển tiếp môi trường biển môi trường nướcngọt,là dải phòng hộ bảo vệ đấtnông nghiệp, khu dân cư, đê biển khỏi tác hại củabão xói, đồng thời thúc đẩy trình bồi tụven biển mở rộng đất phía biển; có vai trò to lớn kinh tế sinh thái - môi trường nhiều nguyên nhânnhư: phá rừng để làm đầm nuôi tôm, sản xuất nông nghiệp, đồng muối, đô thị hóa, khaithác mức diện tích chất lượng rừng ngập mặn nước ta ngày giảm sút Ở Việt Nam, tỉnh Cà Mau coi là khu vực có diện tích lớn rừng ngập mặn Việc ứng dụng tiêu chí REDD+ cho tỉnh có lượng rừng ngập mặn phong phú Cà Mau vấn đề có tiềm việc cải thiện phương án đối phó với ảnh hưởng tiêu cực nóng lên toàn cầu Việt Nam Chính em chọn đề tài “Ứng dụng Viễn thám GIS nghiên cứu, đánh giá rừng phục vụ REDD+ (giảm phát thải rừng suy thoái rừng)” Mục tiêu đồ án Mục tiêu đặt bao gồm nội dung sau: - Tìm hiểu khả ứng dụng viễn thám GIS công tác lâm nghiệp - Ứng dụng viễn thám GIS phân loại trạng, đánh giá biến động rừng Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan ứng dụng GIS viễn thám công tác lâm nghiệp quản lý tài nguyên rừng - Tìm hiểu giảm phát thải từ rừng suy thoái rừng (REDD+) - Quy trình thành lập bảnđồ trạng, bảnđồ biếnđộng rừng công nghệ viễn thám GIS Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu - Phương pháp viễn thám giải đoán phân loại rừng từ ảnh vệ tinh - Phương pháp GIS nhằm mục đích tính toán để đánh giá biến động rừng - Phương pháp kế thừa 10 Giới hạn, phạm vi đồ án - Khu vực nghiên cứu: Vàm Nhưng Miên thuộc xã Viên An Đông - huyện Ngọc Hiển- tỉnh Cà Mau - Do thời gian thực hạn chế, nên góc độ tiếp cận mang tính lý thuyết chưa sâu vào khảo sát thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn Từ việc đánh giá biến động trạng rừng khu vực nghiên cứu từ đánh giá khả ứng dụng công nghệ viễn thám GIS quy trình thành lập đồ trạng, biến động rừng 11 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn đến anh chị phòng Công nghệ Viễn thám, GIS & GPS, Viện Công nghệ Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Namđã tạo điều kiện nhiệt tình giúp đỡ thời gian thực tập, đặc biệt hướng tận tình Ths Nguyễn Vũ Giang trình thực hoàn thành đồ án Tôi xin cảm ơn thầy cô trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội thầy cô khoa Trắc Địa - Bản Đồ truyền đạt kiến thức giảng dạy cho suốt thời gian học tập trường Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người bên cạnh, khích lệ, động viên hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp 12 [...]... của đồ án - Khu vực nghiên cứu: Vàm Nhưng Miên thuộc xã Viên An Đông - huyện Ngọc Hiển- tỉnh Cà Mau - Do thời gian thực hiện hạn chế, nên góc độ tiếp cận vẫn còn mang tính lý thuyết chưa đi sâu vào khảo sát thực nghiệm 6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Từ việc đánh giá biến động hiện trạng rừng của khu vực nghiên cứu từ đó đánh giá được khả năng ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trong quy trình thành... động rừng 11 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn đến các anh chị trong phòng Công nghệ Viễn thám, GIS & GPS, Viện Công nghệ Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Namđã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập, đặc biệt là sự hướng tận tình của Ths Nguyễn Vũ Giang trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án Tôi xin được cảm ơn các thầy cô trường Đại học Tài nguyên và. .. Nguyễn Vũ Giang trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án Tôi xin được cảm ơn các thầy cô trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cũng như các thầy cô trong khoa Trắc Địa - Bản Đồ đã truyền đạt kiến thức cũng như giảng dạy cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên cạnh, khích lệ, động viên tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp