Luận án Ứng dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng tại vùng Tây Nguyên, Việt Nam

Tên luận án:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN ĐỂ PHÁT HIỆN SỚM MẤT RỪNG, SUY THOÁI RỪNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN, VIỆT NAM

Ngành:

Quản lý tài nguyên rừng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Ứng dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng ở vùng Tây Nguyên, Việt Nam" của Nguyễn Quốc Hiệu, thuộc chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, hoàn thành năm 2020, giải quyết vấn đề cấp thiết về mất rừng và suy thoái rừng do tác động của con người. Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là nâng cao hiệu quả công tác quản lý, bảo vệ, giám sát và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng ở vùng Tây Nguyên nói riêng và Việt Nam nói chung thông qua ứng dụng công nghệ địa không gian.

Nghiên cứu tập trung vào 07 kiểu rừng tự nhiên và 01 kiểu rừng phụ nhân tác tại 5 tỉnh vùng Tây Nguyên (Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng) trong giai đoạn từ năm 2015 đến 2018. Luận án đã thiết lập được cơ sở khoa học cho việc sử dụng các chỉ số viễn thám (NDVI, NBR) từ ảnh vệ tinh Landsat 8 và Sentinel 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng. Các phương trình tương quan mũ được xác định là phản ánh tốt nhất mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và các chỉ số viễn thám này.

Kết quả nghiên cứu đã xác định được ngưỡng chỉ số tương đối KB để phát hiện rừng không đổi, suy thoái rừng và mất rừng. Cụ thể, ngưỡng KB(dNDVI) và KB(dNBR) cho rừng không đổi trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2 lần lượt là 0-20 và 0-25. Ngưỡng phát hiện suy thoái rừng được xác định là 20-40 (NDVI) và 25-45 (NBR), trong khi mất rừng là 40-70 (NDVI) và 45-110 (NBR) trên ảnh Landsat 8, với các giá trị tương tự trên ảnh Sentinel 2.

Luận án cũng đề xuất một quy trình kỹ thuật gồm 8 bước ứng dụng công nghệ địa không gian (sử dụng Google Earth Engine và ArcGIS) để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, đạt độ chính xác từ 61,1% đến 90,7%. Quy trình này cung cấp một công cụ hữu ích cho các lực lượng chuyên trách và các nhà quản lý rừng trong thực tiễn.

Tuy nhiên, nghiên cứu còn một số tồn tại như phương pháp chưa phát hiện được mất rừng, suy thoái rừng cho kiểu rừng rụng lá ở Tây Nguyên vào mùa khô, và ảnh hưởng của tỷ lệ mây cao trong mùa mưa. Các kiến nghị bao gồm mở rộng nghiên cứu sang các loại chỉ số viễn thám khác, ảnh Radar, và sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao hơn kết hợp dữ liệu mặt đất để nâng cao độ chính xác và hàm lượng khoa học của kết quả.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Sự cần thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu của luận án
    • 2.1. Mục tiêu tổng quát
    • 2.2. Mục tiêu cụ thể
  • 3. Đối tượng, phạm vi của luận án
  • 4. Những đóng góp mới của luận án
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
    • 5.1. Ý nghĩa khoa học
    • 5.2. Ý nghĩa thực tiễn

• Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

• Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nội dung nghiên cứu
  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.2.1. Phương pháp luận
      • a) Câu hỏi nghiên cứu
      • b) Chỉ số tương đối
      • c) Giải thích thuật ngữ
    • 2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
      • 2.2.2.1. Nội dung 1: Xác lập cơ sở khoa học ứng dụng chỉ số viễn thám trong phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng
        • a) Nghiên cứu mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và chỉ số viễn thám (NDVI, NBR) trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
        • b) Kiểm định sự khác biệt về chỉ số viễn thám giữa các trạng thái rừng với nhau trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
        • c) Nghiên cứu biến động chỉ số viễn thám theo thời gian và xác định ngưỡng biến động của các kiểu rừng trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
      • 2.2.2.2. Nội dung 2: Xác định ngưỡng chỉ số tương đối phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
        • a) Xác định ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng
        • b) Phương pháp đánh giá độ chính xác phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
      • 2.2.2.3. Nội dung 3. Đề xuất hưởng ứng dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng ở vùng Tây Nguyên.

• Chương 3: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

  • 3.1. Đặc điểm tài rừng vùng Tây Nguyên
    • 3.1.1. Diện tích các loại rừng
    • 3.1.2. Biến động rừng giai đoạn 2015 – 2018
  • 3.2. Đặc điểm ảnh vệ tinh vùng Tây Nguyên
    • 3.2.1. Ảnh vệ tinh Landsat 8
    • 3.2.2. Ảnh vệ tinh Sentinel 2

• Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

  • 4.1. Cơ sở khoa ứng dụng chỉ số viễn thám trong phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
    • 4.1.1. Xác định mối quan hệ giữa chỉ số viễn thám và trữ lượng rừng trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
      • a) Mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và chỉ số NDVI trên ảnh Landsat 8
      • b) Mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và chỉ số NBR trên ảnh Landsat 8
      • c) Mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và chỉ số NDVI trên ảnh Sentinel 2
      • d) Mối quan hệ giữa trữ lượng rừng và chỉ số NBR trên ảnh Sentinel 2
    • 4.1.2. Kiểm định sự khác biệt về các chỉ số viễn thám giữa các trạng thái rừng trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
      • a) Xác định ngưỡng chỉ số NDVI trên ảnh Landsat 8 cho các kiểu rừng ở Tây Nguyên
      • b) Xác định ngưỡng chỉ số NBR trên ảnh Landsat 8 cho các kiểu rừng ở Tây Nguyên
      • c) Xác định ngưỡng chỉ số NDVI trên ảnh Sentinel 2 cho các kiêu rừng ở Tây Nguyên
      • d) Xác định ngưỡng chỉ số NBR trên ảnh Sentinel 2 cho các kiêu rừng ở Tây Nguyên
    • 4.1.3. Xác định ngưỡng chỉ số tương đối với rừng không thay đổi trên ảnh Landsat 8
    • 4.1.4. Xác định ngưỡng chỉ số tương đối với rừng không thay đổi trên ảnh Sentinel 2
    • 4.1.5. Thảo luận
      • a) Về mối quan hệ giữa chỉ số viễn thám và trữ lượng rừng
      • b) Về sự khác biệt về chỉ số viễn thám giữa các kiểu trạng thái rừng
      • c) Về ngưỡng chỉ số tương đối phát hiện rừng không đổi
  • 4.2. Xác định ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng ở vùng Tây Nguyên trên ảnh Landsat 8 và Sentinel 2
    • 4.2.1. Sử dụng ảnh Landsat 8
      • 4.2.1.1. Xác định ngưỡng phát hiện mất rừng và suy thoái rừng
      • 4.2.1.2. Đánh giá độ chính xác phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
        • a) Độ chính xác phát hiện mất rừng
        • b) Độ chính xác phát hiện suy thoái rừng
    • 4.2.2. Sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel 2
      • 4.2.2.1. Xác định ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng
      • 4.2.2.2. Đánh giá độ chính xác phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
        • a) Độ chính xác phát hiện mất rừng
        • b) Độ chính xác phát hiện suy thoái rừng
    • 4.2.3. Thảo luận
      • a) Về ngưỡng phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
      • b) Về độ chính xác phát hiện mất rừng, suy thoái rừng
  • 4.3. Đề xuất hướng ứng dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng ở vùng Tây Nguyên.

• KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Kết luận
  • 2. Tồn tại
  • 3. Kiến nghị