Tính Toán Giá Trị Tương Đối Kb Với Công Cụ Raster Calculator Trong Phần Mềm

Trong đó: T1, T2 là ảnh chỉ số ARVI tại thời điểm trước và sau khi xảy ra mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới;

Sử dụng công cụ “Raster Calculator” trong phần mềm ArcGIS để tính giá trị tương đối KB cho ảnh theo công thức (3.1) đã nêu ở Bước 3 và được thể hiện trên hình sau đây.

Hình 3.17. Tính toán giá trị tương đối KB với công cụ Raster Calculator trong phần mềm ArcGIS

Bước 6. Xác định điểm mất rừng, suy thoái rừng trong phần mềm ArcGIS 10.3. Ảnh chỉ số viễn thám ARVI sau khi được tính giá trị tương đối KB sẽ được phân loại theo ngưỡng mất rừng, suy thoái rừng, ngưỡng thêm rừng nhằm xác định các vùng mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng. Sử dụng ngưỡng giá trị tương đối KB từ kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cho việc phân loại mất rừng, suy thoái rừng: i). Từ-29,83087 đến -5,44138 đối với phát hiện suy thoái rừng và (ii).Từ -88,76 đến -65,77 đối với phát hiện mất rừng và (iii). Từ 173,93 đến 965,43 đối với phát hiện thêm rừng với chỉ số thực vật kháng khí quyểnKB (ARVI) trên loại ảnh Sentinel 2 để phát hiện mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới ở khu vực VQGNKĐ.

Trong khi phân loại trên phần mềm ArcGIS, người dùng có thể ký hiệu ngưỡng suy thoái rừng đặt là 1, ngưỡng mất rừng đặt là 2, ngưỡng thêm rừng là 3 các ngưỡng khác đặt là 0 như trong hình dưới đây:

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 193 trang tài liệu này.

Hình 3.18. Phân loại ngưỡng chỉ số tương đối KB với chỉ số ARVI và ảnh Sentinel 2 trên phần mềm ArcGIS

Dữ liệu ảnh sau phân loại được chuyển từ định dạng Raster sang dạng vector với việc sử dụng công cụ “Raster to Polygon” trong phần mềm ArcGIS

10.3. Người sử dụng lựa chọn các vùng mất rừng, suy thoái rừng theo mã phân loại ( mã 1-suy thoái rừng, mã 2-mất rừng) và lưu thành 1 lớp bản đồ riêng. Sau đó, lớp bản đồ chứa tập hợp các pixel thể hiện mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới được chuyển sang dạng vùng thông qua sử dụng công cụ “Raster to Polygon” trong phần mềm ArcGIS 10.3.

Bước 7. Kiểm chứng kết quả. Các diện tích mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới sau khi được xác định trên phần mềm sẽ được kiểm chứng thông tin từ các nguồn thực địa hoặc nguồn ảnh có độ phân giải cao như Google Earth hoặc Planet.com để loại bỏ sai sót có thể xảy ra từ yếu tố nhiễu ảnh.

Bước 8. Cập nhật thông tin cho các điểm mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới trong phần mềm ArcGIS 10.3. Các diện tích mất rừng, suy thoái rừng sau khi được xác định cần được cập nhật các thông tin

như: lô, khoảnh, tiểu khu, trạng thái rừng, tên chủ rừng, v.v, những thông tin này phục vụ công tác thông báo, xác minh, kiểm chứng ngoài thực địa. Người dùng sử dụng lớp bản đồ cập nhật diễn biến rừng của khu vực nghiên cứu và sử dụng công cụ “Intersect” trong phần mềm ArcGIS 10.3 để cập nhật các thông tin từ lớp bản đồ cập nhật diễn biến rừng cho các điểm mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng mới. Một số thông tin hình ảnh cập nhật tại khu vực nghiên cứu được thể hiện trong hình sau.

Hình 3.19. Cập nhật thông tin cho các điểm mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới

Bước 9. Biên tập bản đồ vị trí mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng. Việc biên tập bản đồ vị trí mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới có thể được thực hiện hoặc không thực hiện dựa vào nhu cầu của người sử dụng. Việc biên tập bản đồ vị trí mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới có thể thực hiện trên các hệ phần mềm khác nhau như: Mapinfo, ArcGIS v.v.

Trong quá trình thực hiện các bước đối với quy trình ứng dụng trong ArcGIS, một số khâu công việc được lặp đi, lặp lại nhiều lần, cụ thể các khâu lặp lại nhiều lần từ bước 4 đến bước 8. Do đó, luận án đã ứng dụng công cụ ModelBuilder trong phần mềm ArcGIS để xây dựng một mô hình cho phép thực hiện lần lượt các bước này trong phần mềm ArcGIS đồng thời mô hình này có thể lưu lại trên phần mềm ArcGIS để sử dụng lại như hình bên dưới.

103

Hình 3.20. Mô hình thực hiện một số thao tác với công cụ ModelBuilder trong phần mềm ArcGIS

Nếu như chỉ số tương đối KB với các ngưỡng đã được xác định cho phát hiện mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới của luận án được sử dụng để xây dựng và phát triển một phần mềm tự động phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và khu vực thêm rừng mới ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh thì nó là một sản phẩm công nghệ hữu ích cho các nhà quản lý trong công tác quản lý bảo vệ rừng tại Lào. Tuy nhiên, với các bước kỹ thuật thực hiện trên Google Earth Engine và phần mềm ArcGIS đã được luận án đề xuất cũng đã có thể giúp cho các cán bộ kỹ thuật của các Chi cục Kiểm lâm cấp tỉnh, Hạt Kiểm lâm cấp huyện và các Vườn Quốc gia và các tổ chức có thể ứng dụng được công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng trên địa bàn của mình quản lý. Bên cạnh đó, tác giả cũng đề xuất một số hướng giải quyết cho người ứng dụng trong một số trường hợp điển hình mà phạm vi giới hạn của luận án chưa giải quyết được, cụ thể như sau:

- Đối với việc phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng vào mùa mưa ở Miền Trung Lào. Vào các tháng mùa mưa, xác suất để có được một cảnh ảnh Sentinel có tỷ lệ mây thấp, dưới 10% là khá cao do số lượng ảnh trong 1 tháng cao hơn các loại ảnh vệ tinh khác. Do đó, để có thể phát hiện được các diện tích mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng ngay trong 1 hay vài tháng trên ảnh vệ tinh là có tính khả thi cao hơn khi dùng ảnh vệ tinh Sentinel. Do vậy, có thể phát hiện được sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng bằng cách: sử dụng 1 ảnh ở thời điểm T1 có chất lượng tốt nhất (tỷ lệ mây thấp, thường vào tháng mùa khô), sau đó sử dụng ảnh T2 là các ảnh của các tháng mùa mưa hoặc ảnh T2 là ảnh có chất lượng tốt nhất vào đầu mùa khô kế tiếp. Với cách lựa chọn ảnh như vậy có thể phát hiện được mất rừng, suy thoái rừng, ít nhất là có thể phát hiện được các diện tích mất rừng, suy thoái rừng trong cả một mùa mưa của năm.

Ngoài ra, nếu người sử dụng có kiến thức về sử dụng ảnh Radar, có thể thử nghiệm để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh vào mùa mưa với việc sử dụng ảnh Radar (Sentinel 1) hoặc kết hợp ảnh Sentinel 1 với các ảnh Landsat 8, Sentinel 2 . Đối với ảnh Radar nói chung, nó không bị ảnh hưởng bởi mây nên có thể khá khả quan khi áp dụng để phát hiện mất rừng, suy thoái rừng vào mùa mưa. Tuy nhiên, ảnh Radar lại bị ảnh hưởng mạnh bởi độ dốc địa hình, nên để có thể sử dụng được ảnh Sentinel 1 hoặc kết hợp giữa ảnh Sentinel 1 và các ảnh quang học khác đòi hỏi người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.

- Đối với việc phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rưng cho kiểu rừng tự nhiên lá rộng rụng lá ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh. Đây là kiểu rừng có diện tích chính và là kiểu rừng đặc thù ở khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh. Điều này cho thấy, việc sử dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng đối với kiểu rừng này là rất có ý nghĩa. Sử dụng chỉ số tương đối KB với việc sử dụng các ảnh tại thời điểm T1, T2 như vậy dẫn đến kết quả có giá trị âm (-) do giá trị chỉ số viễn thám tại thời điểm T2 tăng lên so với thời điểm T1. Từ đó, có thể phát hiện ra các diện tích mất rừng, suy thoái rừng tại các vùng có giá trị tương đối KB mang giá trị âm nhưng gần với giá trị 0, tức là giá trị chỉ số viễn thám tăng ít. Đây có thể xem như một trường hợp nghiên cứu về ngưỡng để phát hiện tăng rừng (rừng trồng mới, rừng tăng cường chất lượng). Người dùng cần lưu ý, phạm vi nghiên cứu chỉ lựa chọn các lô có rừng để nâng cao độ chính xác của kết quả.

- Một số lưu ý trong việc nâng cao độ chính xác phát hiện và kiểm chứng kết quả phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng. Người sử dụng cần chú ý đến các vấn đề liên quan đến yếu tố ảnh đầu vào như: lựa chọn ảnh trong phạm vi có rừng; sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel 2A/B là các

ảnh vệ tinh đã được hiệu chỉnh khí quyển (đưa về giá trị phản xạ phổ bề mặt) trong GEE; cần lựa chọn ảnh vệ tinh có tỷ lệ mây thấp, sử dụng thuật toán loại bỏ mây trong GEE để loại bỏ các vùng mây trong ảnh. Đối với trường hợp áp dụng cho khu vực khu vực ngoài Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh , thì yếu tố được coi là quan trọng nhất là cần thử nghiệm lại ngưỡng chỉ số tương đối KB phù hợp với kiểu rừng của từng địa phương và đặc biệt là theo thời gian trong năm. Sau khi đã có kết quả phát hiện mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng mới nên sử dụng kinh nghiệm kết hợp với sử dụng các loại bản đồ như: bản đồ địa hình, bản đồ độ dốc, bản đồ thủy văn, v.v, để hỗ trợ kiểm chứng các khu vực phát hiện mất rừng, suy thoái rừng trước khi thực hiện kiểm chứng kết quả ngoài hiện trường.

3.4.2. Giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian

Qua đánh giá và phân tích thực trạng hạ tầng ứng dụng công nghệ địa không gia tại ban quản lý VQGNKĐ. Ban quản lý cần đẩy mạnh xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật phục vụ ứng dụng công nghệ địa không gian tốt hơn nữa, cụ thể cần đầu tư, xây dựng về hạ tầng kỹ thuật:

3.4.2.1. Xây dựng cơ sở hạ tầng tại VQGNKĐ

- Xây dựng và nắp đặt hệ thống mạng nội bộ (Local area network).

- Lắp đặt hệ thống máy chủ, bảo mật thông tin.

- Xây dựng đường truyền kết nối: Loại đường truyền ADSL. Nhà cung cấp đường truyền: ETL và Mphone. Số lượng đường truyền 02.

- Hệ thống máy tính cá nhân, đảm bảo mỗi cán bộ, công nhân viên 01 máy tính. Hệ thống máy tính có cấu hình tốt, đáp ứng và tương thích cao với các phần mềm ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng. (Ổ cứng HDD 500 GB, chip xử lý Intel Core i3, Celeron hoặc Pentium, card màn hình on-board, 02 màn hình hiển thị 17 inch)

- Thiết lập hệ thống email dùng chung.

- Xây dựng Website về Vườn quốc gia Nam Ka Đinh và cơ sở dữ liệu phục vụ quảng bá và quản lý tốt nguồn tài nguyên rừng.

Nếu được đầu tư, xây dựng hạ tầng như trên, cơ sở hạ tầng đó là nền tảng quan trọng trong ứng dụng hệ thống công nghệ địa không gian, số lượng máy tính, đường truyền kết nối mạng và cấu hình máy tính để bàn đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật cho việc triển khai, ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại VQGNKĐ.

Tuy nhiên, trong công tác xây dựng hạ tầng kỹ thuật tại ban quản lý, Ban quản lý VQGNKĐ cần phối hợp chặt chẽ với chính quyền địa phương các cấp trong thực hiện kết nối hạng tầng kỹ thuật chung, từ đó thực hiện kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng VQGNKĐ.

- Củng cố, kiện toàn kiện toàn Ban quản lý thực hiện kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng. Cần tập huấn nghiệp vụ và trang bị phương tiện, dụng cụ khác hỗ trợ quản lý, bảo vệ rừng đầy đủ cho những lực lượng này.

- Để nâng cao hiệu quả công tác quản lý bảo vệ rừng cần thiết trang bị những dụng cụ, bảo hộ lao động cho công tác bảo vệ tài nguyên.

VQGNKĐ cần phối hợp với UBND tỉnh và Bộ Nông Lâm Nghiệp Lào đề xuất và triển khai thực hiện trang bị trang thiết bị, bảo hộ lao động:

3.4.2.2. Phần mềm ứng dụng

Triển khai cài đặt các phần mền ứng dụng, tập huấn nâng cao kỹ năng sử dụng cho cán bộ, công nhân viên, nhất là đối với cán bộ thuộc Phòng Quản lý bảo vệ rừng tại ban quản lý. Các phần mềm cần được triển khai được thống kê trong bảng 3.7.