Báo cáo ƯỚC TÍNH SINH KHỐI TRÊN BỀ MẶT TÁN RỪNG SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH ALOS AVNIR-2

Nhằm hỗ trợ việc tính toán sinh khối rừng một cách nhanh chóng và kịp thời, nhiều quốc gia trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu tính toán trữ lượng sinh khối của thảm thực vật dựa trên ảnh viễn thám như Landsat, SPOT, AVHRR NOAA, ALOS,… Có rất nhiều phương pháp ước tính sinh khối từ các ảnh vệ tinh thông qua các giá trị như hệ số bức xạ, hệ số phản xạ, chỉ số chuẩn hóa các thực vật khác nhau (The Normalized Difference Vegetation Index – NDVI), chỉ số diện tích bề mặt...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo " ƯỚC TÍNH SINH KHỐI TRÊN BỀ MẶT TÁN RỪNG SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH ALOS AVNIR-2 " HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 ƯỚC TÍNH SINH KHỐI TRÊN BỀ MẶT TÁN RỪNG SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH ALOS AVNIR-2 (ESTIMATING BIOMASS OF THE CANOPY OF LEAVES BY USING SATELLITE DATA ALOS AVNIR – 2) Bùi Nguyễn Lâm Hà [1], Lê Văn Trung [2], Bùi Thị Nga [1] [1]: Khoa Môi trường, Trường Đại học Đà Lạt [2]: Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Abstract: This paper presents the recent results in estimating biomass of the canopy of leaves in Cat Tien National Park, Lam Dong Province using ALOS AVNIR 2 image. Three vegetation index were shown, including The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), the Leaf Area Index (LAI) and the fraction of Absorbed Photosynthetiaclly Active Radiation (fAPAR). Hence, estimating biomass of the canopy of leaves was calculated through LAI. Experimental analyses show that there is the strong relationship between NDVI, LAI and fAPAR, in which NDVI plays an important role for estimating biomass of the canopy of leaves. Keywords: NDVI, LAI, fAPAR, ALOS, GIS.1. GIỚI THIỆU Nhằm hỗ trợ việc tính toán sinh khối rừng một cách nhanh chóng và kịp thời, nhiềuquốc gia trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu tính toán trữ lượng sinh khối của thảm thực vậtdựa trên ảnh viễn thám như Landsat, SPOT, AVHRR NOAA, ALOS,… Có rất nhiều phươngpháp ước tính sinh khối từ các ảnh vệ tinh thông qua các giá trị như hệ số bức xạ, hệ số phảnxạ, chỉ số chuẩn hóa các thực vật khác nhau (The Normalized Difference Vegetation Index –NDVI), chỉ số diện tích bề mặt lá (Leaf Area Index – LAI), hệ số bức xạ của hoạt động quanghợp (The Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation – fAPAR). NDVI được tính toán dựa trên sự khác biệt phản xạ ánh sáng cận hồng ngoại và ánhsáng đỏ trên đối với thực vật. Do lá cây phản xạ mạnh với bức xạ cận hồng ngoại, trong khichlorophyl của lá cây hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ của bức xạ trong vùng nhìn thấy. NDVIthường được sử dụng để ước tính năng suất sơ cấp cũng như sinh khối của thực vật. cũng nhưgiám sát rừng và cây trồng. Giá trị của NDVI (từ -1 đến 1) càng cao thể hiện hoạt động quanghợp càng mạnh (Rouse et al., 1973; Gamon et al., 1995; di Bella et al., 2004) [2] LAI (Leaf Area Index) là tỉ số giữa diện tích bề mặt lá của tán cây với diện tích bề mặtđất mà cây phát triển tại đó. LAI là chìa khóa cho cấu trúc đặc trưng của thảm thực vật và cómối quan hệ chặt chẽ với hoạt động quang hợp, sự bốc hơi nước, năng suất và điều kiện củathảm thực vật (Serrano et al., 2000). LAI có thể được sử dụng để ước tính sinh khối, động tháicủa thảm thực vật hay dự báo mùa vụ (Spanner et al., 1994; Haboudance et al., 2004). Chỉ số(từ 0 đến 6) càng thấp thì thảm thực vật phát triển không tốt [2]. fAPAR (The Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation – fAPAR) làphần bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi thực vật thông qua quá trình quang hợp. Do đó,fAPAR có mối quan hệ chặt chẽ với năng suất và sản lượng sơ cấp thuần. Với chỉ số này điềukiện của cây trồng có thể được đo lường. Giá trị fAPAR từ 0 đến 1 hoặc từ 0 đến 100%. 51 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 Vườn Quốc gia Cát Tiên được biết đến có hệ sinh thái thảm thực vật phong phú, đadạng. Do địa hình phức tạp nên việc tính toán sinh khối bằng phương pháp thủ công mất khánhiều thời gian và công sức. Bài báo đề xuất giải pháp sử dụng ảnh vệ tinh ALOS AVNIR-2có độ phân giải không gian 10m để tính toán các chỉ số liên quan đến sinh khối.2. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Các bước tiến hành ước tính sinh khối bề mặt tán rừng dựa trên các chỉ số được tiếnhành theo sơ đồ sau: Ảnh vệ tinh Hiệu chỉnh ảnh Hệ số bức xạ Hệ số phát xạ fAPAR Biomass NDVI LAI Hình 1: Các bước tiến hành tính toán sinh khối bề mặt tán rừng Vệ tinh ALOS có 3 bộ phận cảm biến gồm: Panchromatic Remote-sensing Instrumentfor Stereo Mapping (PRISM) có thể dùng để thành lập bản đồ chuyên đề; cảm biến AdvancedVisible and Near Infrared Radiometer type 2 (AVNIR-2) dùng cho mục đích giám sát sự chephủ mặt đất, và cảm biến Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR)dùng để theo dõi thời tiết. Ảnh ALOS AVNIR-2 thu nhận trên khu vực rừng Quốc gia Cát Tiên ngày 28/2/2009 cóđộ phân giải không gian là 10m, gồm 3 kênh ảnh nằm trong vùng khả kiến (kê ...