Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu cấu trúc & biến động rừng khộp Đắk Lắk bằng Viễn thám, GIS

ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRAN ANH TUẦN UNG DỤNG VIỄN THÁM VA HE THONG TIN DIA LY TRONG NGHIEN CUU CAU TRUC TO THANH VA BIEN DONG RUNG KHOP TINH DAK LAK Hà Nội, 2021 ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẢN ANH TUẦN UNG DỤNG VIỄN THÁM VA HE THONG TIN DIA LY TRONG NGHIEN CUU CAU TRUC TO THANH VA BIEN DONG RUNG KHOP TINH DAK LAK Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám va Hệ thông tin địa lý Mã số: 9440211.01 NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Dinh Dương 2. Nguyễn Văn Sinh Hà Nội, 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng được tập thé, cá nhân công bố trong bat kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rang mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dân trong luận án đêu được chỉ rõ nguồn gôc. Hà Nội ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Trần Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến hai thầy hướng dẫn PGS. Nguyễn Đình Dương và PGS. Nguyễn Văn Sinh, những người đã tận tình giúp đỡ và chỉ dẫn tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu khoa học và hoàn thành luận án này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo tại cơ sở đào tạo Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy, hướng dẫn tôi trong quá trình học tập tại đây. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, lãnh đạo Phòng Sinh thái Viễn thám đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu nâng cao trình độ. Trong suốt quá trình thực hiện luận án, tôi cũng đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và chia sẻ thông tin từ các cá nhân và tập thể tại Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Dia lý, Viện Công nghệ Vũ tru - Viện Han lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Trường Đại học Lâm nghiệp; Trường Đại học Tây Nguyên; Ban quản lý Vườn quốc gia Yok Đôn, Vườn quốc gia Chư Yang Sin; Chi cục Kiểm lâm tỉnh Đăk Lăk; Học viện Kỹ thuật Quân sự - Bộ Quốc phòng. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt với những sự giúp đỡ quý báu ấy.

Xin chân thành cảm ơn Viện Sinh thái rừng và Môi trường - Trường Dai học Lâm nghiệp và TS. Nguyễn Viết Lương - Viện Công nghệ Vũ trụ đã chia sẻ và cho phép tôi sử dụng một số kết quả đo đếm và kiểm kê rừng trong luận án. Cuôi cùng, tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đông nghiệp và những người thân trong gia đình đã luôn động viên và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập. Trân trọng cảm ơn Trần Anh Tuấn i MỤC LỤC LO1 CaM 0 0n.

ili Danh mục các chữ 11 1n. VI Danh mục các bảng .- - 5 - + 1111911120119 HH ng re 1X Danh muc Cac Dinh. cece na sa :::-5 X S100. 1 CHUONG |: TONG QUAN UNG DUNG VIÊN THÁM VA HE THONG TIN DIA LY TRONG NGHIÊN CUU RUNG KHOP .essssssssssssssssesssneeesneeessneeessneesesnneen 6 II MOt 0i 0i.

Biến động rừng. Cấu trÚC rỪng. Viễn thám và hệ thông tin địa lý. Tổng quan các nghiên cứu trên thé giới.-- 2-2 + +2+££2££+£++£zz+Ez+zxerxez 9 1.

Các nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá biến động rừng. Các nghiên cứu trong đánh giá cấu trúc rừng. Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam. Các nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá hiện trạng và biến động rừng khộtp.

-- --- 5 5 + k1 n HT n HH HT TT TH TH HH HH kh 17 1. Các nghiên cứu trong đánh giá cấu trúc rừng khộp. Những thành tựu đã đạt được và dé xuất nội dung phát triển trong luận án. Đánh giá về các kết quả nghiên cứu.

Đề xuất nội dung phát triển trong luận án. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu. Quan điểm nghiên cứu.------¿- ¿+ ©++2++2E++2E+tEE+tExt+rxrzrxrrkrerkeee 24 1. Phương pháp nghiÊn CỨU.-- -- 5c 2213335133111 EEEErrkrrrkrrxee 25 Tiểu kết chương l.

30 11 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VIÊN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU BIEN DONG VÀ CAU TRÚC RUNG KHOP TINH DAK LẮK. Khái quát khu vực nghiÊn CỨU. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội. Đặc điểm của rừng khộp tỉnh Đắk Lắtk.

Lựa chọn tư liệu ảnh viễn thám. Tư liệu ảnh LandSaf. Phan xạ phô của rừng khộp trên anh Landsat đa thời gian theo mùa. Tư liệu ảnh Sentine]- Ì A.

Phân tích tín hiệu tán xạ ngược một số ưu hợp rừng khộp trên ảnh Sentinel- TA da thod g1an nh. Xử lý dữ liệu da thời Gian 0. ee ee ee ceeeceseceeeeeeeeeeeaeeececaeeeseceseeeeeeneeeeeeeeeaes 53 2. Tao bộ dữ liệu anh Landsat không mây theo mùa.

Phân loại ảnh và đánh giá biến động rừng. Điều tra khảo sát theo 6 tiêu chuẩn. Quy trình ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động và cấu trúc tổ thành rừng khộp tỉnh Đắk Lak .---2- 22 S¿22++2E+2EE+2Ext2EEeEEverkrsrkrrrrees 69 Tiểu kết chương 2.11 xe 72 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG VÀ CÁU TRÚC TỎ THÀNH RỪNG KHỘP TINH DAK LAK. Đánh giá biến động rừng khộp tinh Dak Lăk.

Quy trình đánh giá biến động rừng khộp. Xử lý, phân loại ảnh Landsat. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng. Biến động rừng khộp tinh Đắk Lắk giai đoạn 2000-2015.

Nghiên cứu cau trúc rừng khộp. Quy trình thực hiỆn. Xử lý, phân loại các ưu hợp rừng khộp. Đánh giá độ chính xác phân loại.

Phân bố không gian của các ưu hợp rừng khộp. Đề xuất một số giải pháp quản lý, bảo tồn rừng khộp. Ứng dung công nghệ địa không gian trong quan lý tài nguyên rừng. Định hướng, quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên.-- --‹ 113 Tiểu kết chương 3.

115 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHI.occecssssssessesssessessessessssssessessessssssessessecsnsssessessessesseeeees 116 DANH MỤC CONG TRINH KHOA HOC CUA TÁC GIA LIÊN QUAN DEN LUẬN AN wiceccsscssessssssssssssussssssscssssussussssesessussusssssssssussusssessessussussssssecscsusssessessesseeeees 118 TÀI LIEU THAM KHAO .ccsscsscsssessessessssssessessessusssessessessussssssessecssssessessessesseeeess 119 PHU LUC DANH MỤC CAC CHỮ VIET TAT TIENG VIET BDKH Biến đôi khí hậu BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triên Nông thôn BVMT Bảo vệ môi trường ĐCX Độ chính xác DDSH Da dang sinh hoc DHQGHN Đại hoc Quốc gia Hà Nội DKTN Điều kiện tự nhiên HDT Hướng đôi tượng HST Hệ sinh thái HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất KHCN Khoa học công nghệ KHCNVN Khoa học và Công nghệ Việt Nam KTXH Kinh tế - xã hội OTC Ô tiêu chuẩn PLHĐT Phân loại hướng đổi tượng VỌG Vườn Quốc gia TIENG ANH ALOS 2 Advanced Land Observing Satellite 2 ArcGIS Tên phần mềm GIS của hãng ESRI ASTER Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflectance CHM Canopy Height Model - Mô hình chiều cao tán DBF Broadleaf Deciduous Forest - Rừng khộp DBH Diameter at breast height - Duong kinh ngang nguc DDF Dry Dipterocarp Forest - Rừng khộp DEM Digital Elevation Model - Mô hình số độ cao VI DSM Digital Surface Model - M6 hinh số bề mặt DT Decision Tree ENVI ENvironment for Visualizing Images - Tên phan mém xử ly anh vién tham ESA European Space Agency - Cơ quan vũ trụ Châu Au ETM Tên bộ cảm của vệ tinh Landsat 7. EVI Enhanced Vegetation Index - Chỉ sô thực vật tăng cường FAPAR Fraction of Absorbed Photosynthetically Active radiation GIS Geographic Information System - Hệ Thông Tin Dia Ly GNDVI Green Normalized Difference Vegetation Index GPS Global Position System - Hé thống định vi toàn cầu LAI Leaf Area Index - Chỉ số diện tích lá LANDSAT Hệ thống vệ tinh chụp anh trái đất được phát trién bởi NASA LIDAR Light Detection And Ranging - Phương pháp đo khoảng cách băng ánh sáng LSP Land Surface Phenology - Vật hậu học bé mat LST Land Surface Temperature - Nhiét d6 bề mặt LSWI Land Surface Water Index MCM Markov Chain Model - Tên mô hình MERIS MEdium Resolution Imaging Spectrometer MICROSTATION | Phan mềm số hóa, biên tập bản đô ML Maximum Likehood MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer NDVI Normalized Difference Vegetation Index - Chi số thực vật chuẩn hóa khác biệt OLI Tên bộ cảm của vệ tinh Landsat 8. PALSAR The Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar vii PB Pixel-based - Dựa trên điểm ảnh PCA Principal Component Analysis QUICKBIRD Ảnh vệ tinh độ phân giải cao của hang DigitalGlobe RE Random Forest SAM Spectral Angle Mapper) SENTINEL-1 Chùm vệ tinh viễn thám siêu cao tan của Chương trình Copernicus do Cơ quan Vũ trụ châu Âu thực hiện SENTINEL-2 Chùm vệ tinh viễn thám quang học của Chương trình Copernicus do Cơ quan Vũ trụ châu Âu thực hiện SNAP Phân mềm xử lý ảnh SPOT Systéme Probatoire d’Observation de la Terre - Tên vệ tinh SVM Support Vector Machine SWA Spatial Wavelet Analysis TM Thematic Mapper - Tên bộ cảm của vệ tinh Landsat 5 UAV Unmanned Aerial Vehicle - Máy bay không người lái UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization - Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc UTM Universal Transverse Mercator - Tên một loại phép chiéu VIIRS Visible Infrared Imaging Radiometer Suite WORLDVIEW Anh vệ tinh độ phân giải cao của hãng DigitalGlobe Vili DANH MỤC CÁC BANG TT Tên bang Trang Bang 1. Danh sách dit liệu bản đồ.-- 2-2 2S +xeSE£EE‡EE£EE2E2EEEEerEerkerkrrkrree 29 Bang 2.

Diện tích rừng tinh Dak Lak (ha). --2- 2 252 2+E££Ee£EeExererszse2 37 Bảng 2. Các thông số ảnh vệ tinh Landsat.----:-2¿ 52 5+22x+22++zx+zzx+zzxezs 45 Bảng 2. Tư liệu sử dụng dé tạo ảnh không mây năm 2000.

Tư liệu sử dung dé tao anh không mây năm20 l 5. Dữ liệu ảnh Sentinel-1A đa thời g1an.- --- + Scsss+sseexeerseersss 62 Bang 3. Các phương án thử nghiệm phân loại. Hệ thống phân loại hiện trạng/trạng thái rừng.

Độ chính xác phân loại (2%)).- c5 1k1 191111111111 1 9v kg Hư Hy 84 Bảng 3. Độ chính xác theo người sử dụng (%). Biến động diện tích rừng tỉnh Dak Lắk giai đoạn 2000-2015. Ma trận biến động rừng giai đoạn 2000-2015 .-----¿©22+cs+cxc>s¿ 89 Bảng 3.

Biến động diện tích rừng khộp tỉnh Dak Lắk giai đoạn 2000-2015. Các trạng thái chuyên đổi từ rừng khộp.-----2¿©c¿+ce+cxcrxcrrerred 92 Bảng 3. Danh mục các công trình, dự án tại tinh Đắk Lắk. Kết quả thay đổi các tham số trong phân đoạn ảnh.

Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại.---- 2 s2 225225: 107 1X DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 1. Dữ liệu thực địa kế thừa từ Dự án kiểm kê rừng. Tuyến, điểm khảo sát thực địa. Khu vực nghiên cứu - tinh Đắk Lắk.

Đặc điểm vật hậu học của rừng khộp.-- -cc + ngsưy41 Hình 2. Cấu trúc của rừng KhOp. VỊ trí khu vực nghiÊn CỨU. So sánh đặc trưng phản xạ phổ trên ảnh L.

Đặc điểm tán xạ ngược phụ thuộc vào chiều đài bước SÓNG. Tổ hop RGB của ảnh Sentinel-1A đa thời gian.