ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRẦN VIỆT HẢI

PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG
TỈNH KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

TRẦN VIỆT HẢI

PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG
TỈNH KHÁNH HÒA

Chuyên ngành

: Khoa học môi trường

Mã số chuyên ngành : 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN TUẤN TÚ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

LỜI CÁM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan
tâm và giúp đỡ nhiệt tình của nhiều người.
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Môi
Trường, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như suốt quá trình làm đề tài này. Tôi rất
biết ơn những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà các thầy cô đã truyền đạt cho tôi
trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc thầy TS. Trần Tuấn Tú, người đã nhiệt tình
hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này.
Cuối cùng, xin cảm ơn bố mẹ, gia đình và các anh, chị, bạn bè đã luôn luôn ủng
hộ, động viên tôi trên suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2017
Học viên thực hiện

Trần Việt Hải

i



GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kì công trình nào khác.
Tác giả

Trần Việt Hải

ii


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

TÓM TẮT
Nghiên cứu được thực hiện nhằm thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy
rừng cho khu vực tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu dựa
trên công nghệ GIS và viễn thám. Tám yếu tố nguyên nhân gây cháy rừng được
nghiên cứu, bao gồm: loài thực vật phủ (PS), mật độ thực vật (PD), độ ẩm của thực
vật (PM), nhiệt độ (T), độ dốc của địa hình (S), khoảng cách đến đường giao thông
(R), khoảng cách đến khu dân cư (H) và loại rừng quy hoạch (TF). Vai trò ảnh hưởng
của từng yếu tố đến nguy cơ gây cháy rừng được định lượng bằng bộ trọng số. Chỉ
số FRI được tính toán dựa vào điểm số và trọng số tương ứng của các yếu tố nguyên
nhân. Sử dụng thang giá trị của FRI, các khu vực được phân vùng thành các mức
nguy cơ cháy rừng khác nhau.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các yếu tố giữ vai trò chủ đạo tác động lên mức
nguy cơ cháy rừng là PS, PD, T và PM. Xét về mặt thời gian, sự thay đổi của yếu tố
nhiệt độ T và mật độ thực vật PD là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự thay đổi của
mức nguy cơ cháy rừng qua các tháng mùa khô. Trong đó, thời đoạn có mức nguy cơ
cháy rừng cao nhất là tháng 3 – 4, thấp nhất là tháng 5 – 6 với diện tích rừng ở mức
nguy cơ cháy rừng cao và rất cao lần lượt là 34,94% và 9,53%. Xét về mặt không
gian, các khu vực thường xuyên ở mức NCCR cao trong mùa khô thuộc các huyện
Khánh Sơn, Khánh Vĩnh, Cam Lâm và Thị xã Ninh Hòa. Đặc điểm chung của các
khu vực này là: trồng các loại thực vật như xà cừ, xoài, điều, keo, bạch đàn và dầu
rái; có mật độ thực vật phủ dày trong suốt mùa khô; đa số thuộc loại rừng sản xuất và
thường nằm gần các khu vực dân cư ven chân núi.
Từ khóa: phân vùng, nguy cơ cháy rừng, GIS, viễn thám, Khánh Hòa.

iii


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

ABSTRACT
This study is conducted to establish forest fire danger map in Khanh Hoa
province, Vietnam. Research Methods mainly base on GIS and remote sensing
technology. Eight factors influencing forest fire are studied, include: plant species
(PS), plant distribution (PD), plant moisture (PM), temperature (T), slope (S),
distance from road (R), distance from habitation (H) and type of forest (TF).
Weighting factors are used to quantify the influence of factors. FRI is calculated using
point and weighting of factors. Using FRI’s value ladder, regions are partitioned into
different levels of forest fire danger.
Result shows that important factors influencing the degree of forest fire are PS,

PD, T and PM. In term of time, changes of temperature (T) and plant distribution
(PD) are reasons changing level of forest fire danger in dry season. The period with
the highest level of forest fire danger is from March to April, the lowest is from May
to June; and the proportion of forest areas at high and very high risk of forest fire is
34.94% and 9, 53% respectively. In term of space, regions which are frequently at
high risk of forest fire in the dry season are in Khanh Son, Khanh Vinh, Cam Lam
and Ninh Hoa district. The common characteristics of these regions are planted
vegetables such as Khaya, Mangifera, Anacardium, Acacia, Eucalyptus and
Dipterocarpus alatus; covered with thick vegetation during the dry season; mostly
production forests and located near the residential areas at the foot of the mountain.

Keywords: partition, forest fire risk, GIS, remote sensing, Khanh Hoa.

iv


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
ABSTRACT ............................................................................................................... iv
MỤC LỤC ................................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xiii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1

1.

Lý do lựa chọn đề tài .......................................................................................... 1

2.

Mục tiêu .............................................................................................................. 2

3.

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 2

4.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................................... 2

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................... 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ..................................................................... 4
1.1.1.

Các thuật ngữ và khái niệm............................................................................ 4

1.1.1.1. Cháy rừng ....................................................................................................... 4
1.1.1.2. Tổng quan về viễn thám ................................................................................. 7
1.1.1.3. Hệ thống thông tin địa lý................................................................................ 8
1.1.2.


Lịch sử nghiên cứu ......................................................................................... 8

1.1.2.1. Trên thế giới ................................................................................................... 8
1.1.2.2. Trong nước ................................................................................................... 12
1.1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự xuất hiện và phát triển của cháy rừng .......... 13

1.1.3.1. Nhóm yếu tố về lớp phủ thực vật ................................................................. 14
1.1.3.2. Nhóm yếu tố về môi trường vật lý ............................................................... 15
1.1.3.3. Nhóm yếu tố về kinh tế - xã hội ................................................................... 17

v


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

1.1.4.

Học viên: Trần Việt Hải

Giai đoạn của một đám cháy rừng ............................................................... 19

1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ................................................................... 19
1.2.1.

Điều kiện tự nhiên ........................................................................................ 19

1.2.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................... 19

1.2.1.2. Khí hậu ......................................................................................................... 20
1.2.1.3. Địa hình ........................................................................................................ 20
1.2.1.4. Sông ngòi ..................................................................................................... 21
1.2.1.5. Tài nguyên rừng và sinh vật ......................................................................... 22
1.2.2.

Điều kiện kinh tế - xã hội ............................................................................. 22

1.2.2.1. Dân cư .......................................................................................................... 22
1.2.2.2. Hoạt động kinh tế ......................................................................................... 23
1.3. Hiện trạng khu vực nghiên cứu ........................................................................ 23
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 25
2.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 25
2.1.1.

Xác định các yếu tố gây ra cháy rừng .......................................................... 25

2.1.2.

Đánh giá vai trò của các yếu tố gây ra cháy rừng ........................................ 25

2.1.3.

Lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng ................................................... 25

2.1.3.1. Xác định các tháng mùa khô ........................................................................ 25
2.1.3.2. Đánh giá điểm cho yếu tố nguyên nhân gây cháy rừng ............................... 25
2.1.3.3. Tính chỉ số rủi ro cháy rừng và phân vùng nguy cơ cháy............................ 25
2.1.4.


Mô tả đặc điểm, phân vùng nguy cơ cháy rừng ........................................... 26

2.1.4.1. Sự thay đổi theo thời gian ............................................................................ 26
2.1.4.2. Phân vùng nguy cơ cháy rừng ...................................................................... 26
2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 27
2.2.1.

Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu .................................................. 27

2.2.2.

Phương pháp quy trình phân tích thứ bậc (AHP) ........................................ 28

2.2.2.1. Giới thiệu về AHP ........................................................................................ 28
2.2.2.2. Quy trình thực hiện AHP ............................................................................. 28
2.2.3.

Phương pháp GIS ......................................................................................... 32

vi


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

2.2.3.1. Nguồn dữ liệu ............................................................................................... 32
2.2.3.2. Phương pháp chuyển đổi dữ liệu bản đồ vector thành raster ....................... 32
2.2.4.


Phương pháp viễn thám ............................................................................... 33

2.2.4.1. Nguồn dữ liệu ảnh viễn thám đầu vào ......................................................... 34
2.2.4.2. Tính toán các chỉ số tương ứng với các yếu tố cụ thể.................................. 35
2.2.4.3. Phương pháp đánh giá điểm cho các yếu tố tác động .................................. 39
2.2.4.4. Phương pháp tính chỉ số rủi ro cháy rừng và phân vùng các mức nguy cơ
cháy rừng ...................................................................................................... 42
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 43
3.1. Xác định các yếu tố gây ra cháy rừng .............................................................. 43
3.1.1.

Các yếu tố nguyên nhân gây ra cháy rừng ................................................... 43

3.1.1.1. Nhóm yếu tố về lớp phủ thực vật của rừng tại tỉnh Khánh Hòa .................. 43
3.1.1.2. Nhóm yếu tố về môi trường vật lý của tỉnh Khánh Hòa .............................. 46
3.1.1.3. Nhóm yếu tố về kinh tế - xã hội của tỉnh Khánh Hòa ................................. 47
3.1.2.

Lựa chọn các yếu tố nguyên nhân thực hiện nghiên cứu ............................. 50

3.2. Đánh giá vai trò của các yếu tố nguyên nhân cháy rừng.................................. 51
3.3. Lập bản đồ phân vùng NCCR .......................................................................... 53
3.3.1.

Xác định các tháng mùa cháy rừng .............................................................. 53

3.3.2.

Phân tích yếu tố loài thực vật (PS) ............................................................... 55


3.3.3.

Phân tích yếu tố mật độ thực vật (PD) ......................................................... 56

3.3.4.

Phân tích yếu tố nhiệt độ bề mặt (T) ............................................................ 58

3.3.5.

Phân tích yếu tố độ ẩm thực vật (PM) ......................................................... 59

3.3.6.

Phân tích yếu tố loại rừng (TF) .................................................................... 60

3.3.7.

Phân tích yếu tố độ dốc địa hình (S) ............................................................ 61

3.3.8.

Phân tích yếu tố khoảnh cách đến đường giao thông (R) ............................ 62

3.3.9.

Phân tích yếu tố khoảnh cách đến khu dân cư (H) ...................................... 63

3.3.10. Phân vùng nguy cơ cháy rừng theo chỉ số FRI ............................................ 64
3.1.1.1. Nguy cơ cháy rừng tháng 1 – 2 .................................................................... 64

3.1.1.2. Nguy cơ cháy rừng tháng 3 – 4 .................................................................... 67

vii


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

3.1.1.3. Nguy cơ cháy rừng tháng 5 – 6 .................................................................... 70
3.1.1.4. Nguy cơ cháy rừng tháng 7 – 8 .................................................................... 73
3.4. Mô tả và phân vùng NCCR .............................................................................. 77
3.4.1.

Sự thay đổi mức NCCR theo thời gian ........................................................ 77

3.4.2.

Phân vùng nguy cơ cháy rừng ...................................................................... 81

3.4.2.1. Các khu vực thường xuyên ở mức NCCR cao............................................. 81
3.4.2.2. Đặc điểm của các khu vực thường xuyên ở mức NCCR cao ...................... 83
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 84
4.1. Kết luận ............................................................................................................ 84
4.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 86

viii



GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Mối quan hệ giữa các loại cháy rừng. ........................................................ 6
Hình 1.2: Bản đồ diện tích rừng tỉnh Khánh Hòa 2016. .......................................... 24
Hình 2.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu. ..................................................................... 26
Hình 2.2: Cây phân cấp AHP. .................................................................................. 28
Hình 2.3: Cửa sổ 3 x 3 để tính toán độ dốc của pixel. ............................................. 38
Hình 3.1: Bản đồ phân bố các loại thực vật rừng tại tỉnh Khánh Hòa năm 2016.
................................................................................................................ 44
Hình 3.2: Bản đồ vị trí các khu dân cư và đường giao thông trong tỉnh Khánh
Hòa. ......................................................................................................... 48
Hình 3.3: Bản đồ quy hoạch rừng tỉnh Khánh Hòa năm 2016................................. 49
Hình 3.4: Biểu đồ lượng mưa trung bình tháng của Khánh Hòa thời đoạn 1976
– 2003. .................................................................................................... 54
Hình 3.5: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo loại thực vật. ................................ 55
Hình 3.6: Bản đồ phân vùng PD tháng 1 – 2. .......................................................... 57
Hình 3.7: Bản đồ phân vùng PD tháng 3 – 4. .......................................................... 57
Hình 3.8: Bản đồ phân vùng PD tháng 5 – 6. .......................................................... 57
Hình 3.9: Bản đồ phân vùng PD tháng 7 – 8. .......................................................... 57
Hình 3.10: Bản đồ phân vùng nhiệt độ tháng 1 – 2. ................................................ 58
Hình 3.11: Bản đồ phân vùng nhiệt độ tháng 3 – 4. ................................................ 58
Hình 3.12: Bản đồ phân vùng nhiệt độ tháng 5 – 6. ................................................ 58
Hình 3.13: Bản đồ phân vùng nhiệt độ tháng 7 – 8. ................................................ 58
Hình 3.14: Bản đồ phân vùng PM tháng 1 – 2. ....................................................... 60
Hình 3.15: Bản đồ phân vùng PM tháng 3 – 4. ....................................................... 60
Hình 3.16: Bản đồ phân vùng PM tháng 5 – 6. ........................................................ 60
Hình 3.17: Bản đồ phân vùng PM tháng 7 – 8. ........................................................ 60

Hình 3.18: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo loại quy hoạch chức năng rừng.
................................................................................................................ 61

ix


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

Hình 3.19: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo độ dốc. ....................................... 62
Hình 3.20: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo khoảng cách đến đường giao
thông. ...................................................................................................... 63
Hình 3.21: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo khoảng cách đến khu dân cư. .... 64
Hình 3.22: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo FRI tháng 1 – 2. ......................... 66
Hình 3.23: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo FRI tháng 3 – 4. ......................... 67
Hình 3.24: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo FRI tháng 5 – 6. ......................... 71
Hình 3.25: Bản đồ phân vùng nguy cơ cháy theo FRI tháng 7 – 8. ......................... 74
Hình 3.26: So sánh mức NCCR từ tháng 1 – 2 sang tháng 3 – 4............................ 77
Hình 3.27: So sánh mức NCCR từ tháng 3 – 4 sang tháng 5 – 6............................ 77
Hình 3.28: So sánh mức NCCR từ tháng 5 – 6 sang tháng 7 – 8............................. 77
Hình 3.29: Tỉ phần các mức NCCR trong những tháng mùa khô năm 2016........... 79
Hình 3.30: Sự thay đổi theo thời gian của các yếu tố T, PD, PM và FRI qua các
tháng mùa khô......................................................................................... 80
Hình 3.31: Các khu vực thường xuyên có mức NCCR cao. .................................... 82

x


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú


Học viên: Trần Việt Hải

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các thế hệ vệ tinh Landsat......................................................................... 8
Bảng 2.1: Bảng mức độ đánh giá giữa các tiêu chí theo phương pháp AHP........... 29
Bảng 2.2: Thang mức độ đánh giá theo Saaty. ........................................................ 29
Bảng 2.3: Chỉ số ngẫu nhiên ứng với số tiêu chí. .................................................... 31
Bảng 2.4: Các kênh ảnh của vệ tinh Landsat 8. ....................................................... 34
Bảng 2.5: Danh sách các ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu. ....................... 35
Bảng 2.6: Thang điểm tương ứng với các thành phần của yếu tố PS. ..................... 39
Bảng 2.7: Thang điểm tương ứng với giá trị NDVI của yếu tố PD. ........................ 39
Bảng 2.8: Thang điểm tương ứng với giá trị NDWI của yếu tố PM. ...................... 40
Bảng 2.9: Thang điểm tương ứng với giá trị LST của yếu tố T............................... 40
Bảng 2.10: Thang điểm tương ứng với giá trị độ dốc của yếu tố S. ........................ 40
Bảng 2.11: Thang điểm tương ứng với giá trị khoảng cách đến đường giao
thông. ...................................................................................................... 41
Bảng 2.12: Thang điểm tương ứng với giá trị khoảng cách đến khu dân cư. .......... 41
Bảng 2.13: Điểm đánh giá tương ứng với loại rừng quy hoạch. .............................. 41
Bảng 2.14: Phân vùng NCCR theo chỉ số FRI. ........................................................ 42
Bảng 3.1: Diện tích đất trồng các loại thực vật rừng tại Khánh Hoà năm 2016. ..... 45
Bảng 3.2: Diện tích các loại rừng được quy hoạch năm 2016. ................................ 49
Bảng 3.3: Các yếu tố tác động đến khả năng cháy rừng được nghiên cứu. ............. 50
Bảng 3.4: Vai trò tác động của các yếu tố ứng với từng giai đoạn của đám cháy.
................................................................................................................ 51
Bảng 3.5. Ma trận so sánh vai trò của các yếu tố nguyên nhân cháy rừng. ............. 52
Bảng 3.6. Trọng số của các yếu tố nguyên nhân cháy rừng. ................................... 52
Bảng 3.7: Kết quả lượng mưa quan trắc trung bình theo từng tháng tại trạm Nha
Trang và Cam Ranh trong thời đoạn 1973 – 2003. ................................ 53
Bảng 3.8: Diện tích các vùng theo nguy cơ cháy của yếu tố PS. ............................. 56


xi


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

Bảng 3.9: Số lượng điểm cháy của các huyện thuộc tỉnh Khánh Hòa trong tháng
1 và 2 năm 2016. ..................................................................................... 66
Bảng 3.10: Số lượng điểm cháy của các huyện thuộc tỉnh Khánh Hòa trong
tháng 3 và 4 năm 2016. ........................................................................... 69
Bảng 3.11: Số lượng điểm cháy của các huyện thuộc tỉnh Khánh Hòa trong
tháng 5 và 6 năm 2016. ........................................................................... 72
Bảng 3.12: Số lượng điểm cháy của các huyện thuộc tỉnh Khánh Hòa trong
tháng 7 và 8 năm 2016. ........................................................................... 75
Bảng 3.13: Thành phần các mức NCCR trong những tháng mùa khô năm 2016.
................................................................................................................ 78
Bảng 3.14: Số lượng điểm cháy của các huyện thuộc tỉnh Khánh Hòa trong các
tháng mùa khô năm 2016. ....................................................................... 81
Bảng 3.15: Đặc điểm các yếu tố của những khu vực thường xuyên ở mức NCCR
cao. .......................................................................................................... 83

xii


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AHP

: Analytic Hierarchy Process − Quy trình phân tích thứ bậc.

DEM

: Digital Elevation Model – Mô hình số độ cao.

ERTS

: Earth Resources Technology Satellite – Vệ tinh kỹ thuật thăm dò tài
nguyên Trái Đất.

FRI

: Fire Risk Index – Chỉ số rủi ro cháy rừng.

GIS

: Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý.

LST

: Land Surface Temperature – Nhiệt độ bề mặt đất

NASA

: National Aeronautics and Space Administration – Cơ quan Hàng không
và Không gian Hoa Kỳ


NCCR

: nguy cơ cháy rừng

NDVI

: Normalized Difference Vegetation Index – Chỉ số thực vật khác biệt
chuẩn hóa.

NDWI

: Normalized Difference Water Index – Chỉ số nước khác biệt chuẩn hóa.

TP

: Thành phố

xiii


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Rừng là một phần của tài nguyên thiên nhiên. Rừng có nhiều chức năng sinh
thái và là một mắt xích quan trọng trong mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường.
Rừng không chỉ là nguồn nguyên liệu cho các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội

mà nó còn có vai trò đặc biệt quan trọng với môi trường. Đối với đời sống của con
người, rừng cung cấp gỗ, chống xói mòn đất, ngăn chặn gió bão, giảm tốc độ dòng
chảy khi có lũ… góp phần bảo vệ cuộc sống của con người. Với môi trường và sự
sống, rừng điều hòa khí hậu; điều tiết nước; tạo ra khí oxygen; là nơi cư ngụ của các
loài động vật; lưu trữ, bảo vệ nguồn gen và đa dạng sinh học. Vai trò của rừng đã
được biết đến từ lâu, vì vậy tỉ lệ đất có rừng che phủ của một quốc gia là một chỉ tiêu
an ninh môi trường quan trọng (diện tích đất có rừng đảm bảo an toàn môi trường của
một quốc gia tối ưu là 45% tổng diện tích).
Ý nghĩa của rừng là đặc biệt quan trọng, thế nhưng tài nguyên rừng hiện nay
đang bị tàn phá trầm trọng. Chất lượng và diện tích rừng những năm gần đây suy
giảm ở mức độ đáng kể với tốc độ nhanh chóng. Ngoài những nguyên nhân do tác
động của con người như: chặt phá rừng lấy gỗ, chuyển đổi đất rừng cho các mục đích
sử dụng đất khác… còn do một nguyên nhân khác làm suy giảm diện tích rừng đáng
chú ý nhất đó là cháy rừng. Cháy rừng có thể phát sinh do con người nhưng chủ yếu
là tự nhiên. Đặc biệt trong điều kiện khí hậu, thời tiết khô nóng, ít mưa và có các vật
liệu cháy thích hợp, những đám cháy rừng có thể bùng phát và lây lan nhanh chóng
trên quy mô rộng lớn nếu không kịp thời phát hiện và dập tắt. Vì vậy nhu cầu đặt ra
là phải tăng cường hiệu quả quản lý và ứng phó với rủi ro cháy rừng có thể xảy ra.
Khánh Hòa là một tỉnh thuộc Duyên hải Nam Trung Bộ của Việt Nam, phần lớn
lãnh thổ là địa hình đồi núi với diện tích rừng bao phủ tính đến năm 2015 là 45%.
Đặc biệt, Khánh Hòa có mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8 hàng năm, số giờ
nắng lớn cùng với diện tích rừng rộng khiến nguy cơ xảy ra cháy rừng của tỉnh luôn
ở mức khá cao so với cả nước [4]. Trong những năm gần đây, Khánh Hòa liên tiếp

1


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải


xảy ra nhiều vụ cháy rừng mà không được phát hiện kịp thời khiến nhiều ha rừng bị
thiêu rụi, cháy rừng luôn ở mức báo động. Vì vậy, Khánh Hòa cần phải tăng cường
công tác dự báo, quản lý và phòng chống cháy rừng hiệu quả hơn.
Trên cơ sở nhu cầu đó, tác giả lựa chọn đề tài “Phân vùng nguy cơ cháy rừng
tỉnh Khánh Hòa”. Với kết quả thu được từ đề tài này sẽ tạo nên một bản đồ phân vùng
nguy cơ cháy rừng (NCCR) trực quan cho tỉnh Khánh Hòa, góp phần cho các nhà
quản lý của tỉnh quy hoạch và lập ra phương án quản lý, phòng chống cháy rừng hiệu
quả hơn.
2. Mục tiêu
− Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố trong vấn đề gây nên cháy rừng.
− Thành lập bản đồ phân vùng các khu vực tại tỉnh Khánh Hòa theo mức độ NCCR.
3. Phạm vi nghiên cứu
− Đối tượng nghiên cứu: các khu vực rừng.
− Phạm vi nghiên cứu: tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam.
4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
 Nội dung nghiên cứu:
− Xác định các yếu tố gây ra cháy rừng, lựa chọn các chỉ số tương ứng với các yếu
tố nghiên cứu. Xác định điểm số của các yếu tố tướng ứng theo không gian.
− Đánh giá vai trò của các yếu tố gây ra cháy rừng và định lượng bằng giá trị các
trọng số.
− Thành lập bản đồ phân vùng NCCR bằng cách tổng hợp điểm số của các yếu tố
gây ra cháy rừng kết hợp với trọng số tương ứng.
− Mô tả đặc điểm các khu vực ứng với các mức NCCR khác nhau.
 Phương pháp nghiên cứu:
− Phương pháp tổng hợp tài liệu.
− Phương pháp viễn thám.
− Phương pháp GIS.

2



GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học:
GIS và viễn thám là các phương pháp nghiên cứu ứng dụng công nghệ bản đồ
mới chỉ bước đầu phổ biến tại Việt Nam. Đề tài này ứng dụng công nghệ viễn thám
và GIS vào trong nghiên cứu lĩnh vực thành lập bản đồ NCCR, là một hướng đi còn
khá mới tại Việt Nam. Đây sẽ là một tài liệu tham khảo trong việc ứng dụng GIS và
viễn thám trong nghiên cứu các vấn đề tương tự trong tương lai.
 Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả đề tài nhắm vào vấn đề NCCR tại tỉnh Khánh Hòa, là một vấn đề thực
tiễn và cấp thiết. Không những tạo ra dữ liệu dưới dạng bản đồ trực quan, đề tài còn
diễn giải, mô tả kết quả thu được. Đề tài cung cấp thêm một cơ sở giúp cho các nhà
quản lý rừng đề ra phương án quản lý và phòng chống cháy rừng tại tỉnh Khánh Hòa.

3


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1. Các thuật ngữ và khái niệm
1.1.1.1. Cháy rừng

a. Khái niệm
Cháy rừng là quá trình cháy làm tiêu huỷ những vật liệu của rừng mà sự hình
thành và phát triển diễn ra không theo sự kiểm soát của chủ rừng [5].
Theo tài liệu về quản lý lửa rừng của FAO đưa ra khái niệm về cháy rừng mà
cho đến nay thường được sử dụng là:
“Cháy rừng là sự xuất hiện và lan truyền của những đám cháy trong rừng mà
không nằm trong sự kiểm soát của con người; gây lên những tổn thất nhiều mặt về
tài nguyên, của cải và môi trường”.
b. Nguyên nhân xảy ra cháy rừng
Cháy rừng xảy ra khi hội tụ đủ ba yếu tố
− Vật liệu cháy: là tất cả những chất có khả năng bén lửa và bốc cháy trong điều kiện
có đủ nguồn nhiệt và oxy. Trong rừng, vật liệu cháy được phân chia thành ba tầng
theo độ cao như sau:
 Vật liệu cháy trên cao: bao gồm toàn thể thân cây rừng (cả cây đứng hoặc cây
chết) và hệ tán rừng. Trong đó, thân cây chết khô, cành khô còn vướng trên cây
và đặc điểm của tán lá có nhựa, có dầu… góp phần quan trọng trong quá trình
bén lửa.
 Vật liệu cháy mặt đất: bao gồm tất cả những thể hữu cơ ở trên mặt đất rừng như
cành cây, lá rơi khô mục, gốc cây, thân cây đổ, thảm cỏ và cây bụi. Chiều cao
của lớp vật liệu cháy này có thể đến 1 – 2 m. Ngoài ra, còn có thể kể cả phần
thảm mục đang phân hủy và hệ thống rễ cây khô phân bố gần mặt đất.
 Vật liệu cháy dưới mặt đất: bao gồm các chất hữu cơ, tầng rễ cây, than bùn,...
tích tụ dưới mặt đất rừng.

4


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải


− Oxy: oxy tự do luôn sẵn có trong không khí (nồng độ khoảng 21%) và lấp đầy các
khoảng trống giữa các vật liệu cháy. Khi nồng độ oxy không khí giảm xuống dưới
15% thì không còn khả năng duy trì sự cháy.
− Nhiệt: nguồn nhiệt có thế phát sinh do thiên nhiên như sấm sét, núi lửa phun trào,…
nhưng ở nước ta chủ yếu do con người gây ra.
c. Các loại cháy rừng
Liên quan đến ba tầng vật liệu cháy kể trên, có ba loại cháy rừng tương ứng là:
cháy tán (cháy trên ngọn), cháy dưới tán (cháy mặt đất) và cháy ngầm (cháy dưới mặt
đất) [5].
 Cháy tán
Cháy tán là kiểu cháy trên tán cây, tán rừng và phát triển từ cháy dưới tán, chỉ
hay xảy ra trong điều kiện khô hanh kéo dài, tốc độ gió trên tán rừng từ trung bình
đến mạnh. Loại cháy này rất nguy hiểm, lại thường đi kèm với gió mạnh nên tốc độ
lan truyền nhanh, dễ tạo ra các đám cháy diện rộng và gây thiệt hại nghiêm trọng.
Căn cứ theo tốc độ di chuyển của đám cháy, có thể phân chia cháy tán thành hai
loại sau:
− Cháy tán lướt nhanh: khi tốc độ gió trên tán rừng rất mạnh (trên 15 m/s), vận tốc
di chuyển của đám cháy thường đạt 1.800 – 2.400 m/h. Ngọn lửa trên tán có trên
tán có thể đi trước ngọn lửa dưới tán khoảng 50 – 200 m.
− Cháy tán ổn định: khi tốc độ gió trên tán chỉ từ trung bình đến mạnh (5 – 15 m/s),
vận tốc di chuyển của đám cháy thường ở mức 300 – 900 m/h.
 Cháy dưới tán (cháy mặt đất)
Cháy dưới tán là kiểu cháy mà lửa chỉ cháy ở các phần vật liệu cháy mặt đất.
Loại cháy này khá nguy hiểm, tuy ngọn lửa nhỏ, không cao hơn tán cây nhưng cháy
nhanh, tiêu hủy hết các loại cây tái sinh. Thân và gốc cây bị trụi, cành lá trên tán bị
khô và vàng hết. Do sức chống chịu kém nên những cây này dễ bị sâu bệnh tấn công
và ngã đổ khi gặp gió lớn hoặc bão.
Căn cứ theo tốc độ di chuyển của đám cháy, có thể chia cháy dưới tán thành hai
loại sau:


5


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

− Cháy dưới tán lướt nhanh: tốc độ cháy có thể đạt 180 – 300 m/h. Nó chịu ảnh
hưởng trực tiếp của tốc độ gió ở trên bề mặt đất rừng, nó rất dễ chuyển thành cháy
tán rừng.
− Cháy dưới tán ổn định: có tốc độ di chuyển nhỏ hơn 180 m/h, thường xảy ra ở
những nơi tích tụ nhiều vật liệu cháy với độ ẩm nhỏ và mức độ chất đống cao.
 Cháy ngầm (cháy dưới mặt đất)
Cháy ngầm là loại cháy mà ngọn lửa cháy lan tràn dưới mặt đất, làm tiêu hủy
lớp mùn, than bùn và những vật liệu hữu cơ khác đã được tích lũy dưới lớp đất mặt
trong nhiều năm.
Trong cháy ngầm, lửa có thể cháy lan xuống ở các tầng hữu cơ nằm sâu từ 0.8
– 1 m, thậm chí có thể sâu tới vài mét. Đặc trưng của hình thức cháy ngầm là cháy
chậm, cháy âm ỉ, mép cháy không có ngọn lửa hoặc bùng cháy lên rất nhỏ mỗi khi có
gió thổi, ít khói và thường khó nhận thấy. Cháy ngầm hay xảy ra ở các khu rừng tràm
vùng Tây Nam Bộ.
Khi có cháy ngầm, lớp mùn, than bùn và vậ liệu hữu cơ dưới mặt đất ị tiêu hủy
một phần hoặc hoàn toàn. Vì vậy, nó cũng làm chết hầu hét cây rừng. Khi cháy ngầm,
ngọn lửa cháy lan chậm và lâu, có thể lên tới vài tháng, có thể phát triển thành cháy
dưới tán [5].

Hình 1.1: Mối quan hệ giữa các loại cháy rừng.
6



GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

d. Tác hại của cháy rừng
Cháy rừng ảnh hưởng đến tất cả mọi mặt của kinh tế - xã hội và môi trường, thể
hiện chủ yếu như sau:
− Cháy rừng gây chết hàng loạt hoặc làm chậm quá trình sinh trưởng và phát triển
của rừng, ảnh hưởng đến diễn thế của rừng, tái sinh rừng.
− Gây biến động lớn trong trạng thái rừng, làm biến đối các kiểu rừng, từ đó ảnh
hưởng đến phương thức khai thác rừng.
− Làm thay đổi số lượng và thành phần sinh vật rừng.
− Ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật rừng trong đất.
− Phá vỡ cấu trúc đất, gây xói mòn, rửa trôi, bạc màu làm mất khả năng giữ nước và
điều tiết nguồn nước.
− Gây tổn thất về kinh tế và ảnh hưởng đến môi trường khí hậu.
1.1.1.2. Tổng quan về viễn thám
a. Khái niệm
Viễn thám được định nghĩa là phép đo lường các thuộc tính của đối tượng trên
bề mặt Trái Đất sử dụng dữ liệu thu được từ máy bay hoặc vệ tinh. Vì chúng không
tiếp xúc trực tiếp với các đối tượng quan tâm nên chúng ta phải dựa vào các tín hiệu
được truyền đi của một số loại như: ánh sáng, sóng âm hoặc vi sóng [9].
b. Giới thiệu về vệ tinh Landsat
Vào năm 1967, Cơ quan hàng không và không gian Hoa Kỳ (NASA) được sự
hỗ trợ của Bộ nội vụ Mỹ đã tiến hành chương trình nghiên cứu thăm dò tài nguyên
Trái Đất ERTS (Earth Resources Technology Satellite). Vệ tinh ERTS-1 được phóng
vào ngày 23/7/1972. Sau đó, NASA đổi tên chương trình ERTS thành Landsat,
ERTS-1 được đổi tên thành Landsat 1. Cho đến nay, NASA đã phóng được 8 vệ tinh
trong hệ thống Landsat. Lịch sử hoạt động và bộ cảm tương ứng của các thế hệ vệ

tinh Landsat được thể hiện đầy đủ trong bảng 1.1.

7


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

Bảng 1.1: Các thế hệ vệ tinh Landsat.
Vệ tinh

Ngày phóng

Ngày ngừng hoạt động

Bộ cảm

Landsat 1

23/7/1972

6/1/1978

MSS

Landsat 2

22/1/1975


25/2/1982

MSS

Landsat 3

5/3/1978

31/3/1983

MSS

Landsat 4

16/7/1982

14/12/1993

TM, MSS

Landsat 5

1/3/1984

5/6/2013

TM, MSS

Landsat 6


5/10/1993

Hỏng ngay khi phóng

ETM

Landsat 7

15/4/1999

Vẫn còn hoạt động

ETM+

Landsat 8

11/2/2013

Vẫn còn hoạt động

OLI, TIRs

1.1.1.3. Hệ thống thông tin địa lý
GIS là viết tắt của Geographic Information System, nghĩa là hệ thống thông tin
địa lý. Trong nhiều thập niên qua, nhiều tác giả đã định nghĩa về GIS. Đa số các định
nghĩa này đề tương tự nhau khi đề cập đến một hệ thống gầm phần cứng, phần mềm
máy tính và con người, có nhiệm vụ thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu
không gian. Một định nghĩa sớm nhất về GIS bởi Calkins và Tomlinson (1977) là:
“Một hệ thống thông tin địa lý là một gói phần mềm tích hợp được thiết kế đặc biệt
cho việc sử dụng dữ liệu không gian mà thực hiện một loạt các nhiệm vụ xử lý dữ

liệu. Những nhiệm vụ này bao gồm thu thập, lưu trữ, và truy xuất, thêm vào các quy
trình mô tả và phân tích” [13].
1.1.2. Lịch sử nghiên cứu
1.1.2.1. Trên thế giới
Cảnh báo cháy rừng và lập bản đồ NCCR đã được nghiên cứu từ những thập
niên cuối thế kỉ 20 tại nhiều nước trên thế giới vì cháy rừng gây nên sự phá hoại cho
hệ sinh thái cũng như gây tổn thất về kinh tế cho con người.
Trong thời kì đầu, nghiên cứu về lĩnh vực này được thực hiện chủ yếu bằng
phương pháp quan sát mặt đất dựa trên thị giác truyền thống. Có hai cách phân vùng

8


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

nguy cơ cháy bằng phương pháp truyền thông: dựa trên số vụ cháy thực đã xảy ra
hoặc dựa trên việc quan trắc các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng.
Với cách thức thứ nhất, phân vùng dựa trên số vụ cháy thực đã xảy ra, trong
khoảng thời gian được nghiên cứu, vị trí không gian của tất cả những nơi xảy ra vụ
cháy rừng sẽ được thể hiện lên bản đồ. Dựa trên bản đồ thể hiện điểm cháy, các khu
vực sẽ được phân vùng thành các mức nguy cơ xảy ra cháy rừng tùy theo mật độ điểm
cháy. Những nơi có mật độ xảy ra cháy rừng lớn sẽ có mức NCCR cao và ngược lại.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ thực hiện. Tuy nhiên, các hạn chế về
việc yêu cầu nguồn dữ liệu trong thời gian dài, dữ liệu trong quá khứ có sự khác biệt
với hiện tại, thông tin được thu thập theo điểm rời rạc nên tính chính xác cho toàn
khu vực không gian nghiên cứu không cao… đã làm cho phương pháp này ít được sử
dụng.
Với cách thức thứ hai, bằng việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh

và phát triển của đám cháy, cùng với công tác thu thập thông tin của các yếu tố đó
thông qua công tác quan trắc thực tế, một bộ dữ liệu đa yếu tố theo không gian sẽ
được tạo thành. Từ bộ dữ liệu đó, quá trình phân tích, tổng hợp đa tiêu chí sẽ đưa ra
kết quả bản đồ phân vùng NCCR. Trong các phương pháp truyền thống, phương pháp
dựa trên việc quan trắc các yếu tố nguyên nhân cháy rừng có nhiều ưu điểm hơn. Với
ưu điểm là đánh giá đối tượng dựa trên nhiều yếu tố, kết quả thu được mang tính
khách quan và có độ tin cậy cao hơn. Tuy vậy, phương pháp này vẫn còn những hạn
chế cơ bản của các phương pháp truyền thống, đó là dữ liệu thu được dưới dạng điểm,
không bao quát cho toàn bộ không gian nghiên cứu; việc quan trắc thực tế gặp nhiều
khó khăn do địa hình, thời tiết và đòi hỏi thời gian, kĩ thuật; chi phí tốn kém. Vì vậy,
sau khi phương pháp viễn thám ra đời, phương pháp truyền thống đã không còn được
sử dụng để nghiên cứu lĩnh vực cảnh báo cháy rừng.
Viễn thám là phương pháp thu thập thông tin của các đối tượng trên mặt đất
thông qua các thiết bị từ xa như máy bay và vệ tinh. Công nghệ viễn thám đã mở ra
một thời đại mới trong nghiên cứu khoa học nói chung và lĩnh vực cảnh báo cháy
rừng nói riêng. Dữ liệu viễn thám thu được có thể được giải mã và phân tích. Dựa

9


GVHD: TS. Trần Tuấn Tú

Học viên: Trần Việt Hải

trên tính toán các chỉ số viễn thám đã được xây dựng, nhà nghiên cứu có thể truy xuất
thông tin các thuộc tính của khu vực nghiên cứu. Ví dụ, thông tin về thực vật có thể
được truy xuất thông qua các bộ chỉ số về thực vật như: NDVI, LAI, LVI, GVI,
YVI…; nhiệt độ bề mặt có thể truy xuất qua chỉ số về nhiệt độ LST, SST; thông tin
về các thuộc tính nước có thể thu được qua tính toán các chỉ số về nước như NDWI,
LSWI… và còn rất nhiều chỉ số viễn thám khác tùy theo lĩnh vực nghiên cứu. Thêm

vào đó, kết quả của viễn thám được thu thập theo chu kì thời gian nên dữ liệu tương
đối liên tục, dữ liệu quan trắc được thể diện theo dạng diện (khác với phương pháp
truyền thống là dạng điểm) nên bao quát toàn bộ không gian, các dữ liệu khách quan
và có độ chính xác cao nhờ ứng dụng kĩ thuật – công nghệ hiện đại, có thể thu được
thông tin về đối tượng mà không cần phải trực tiếp đến khu vực nghiên cứu.
Phương pháp viễn thám có những ưu điểm quan trọng hơn so với phương pháp
truyền thống bởi vì thu thập dữ liệu có tính lặp lại về thời gian và tính “dày đặc” về
không gian [22], chúng đã bù đắp hầu hết những nhược điểm của phương pháp nghiên
cứu truyền thống, kết quả có độ tin cậy cao hơn đáng kể. Ngoài ra, dữ liệu viễn thám
có thể được khai thác từ nguồn cung cấp miễn phí nên giảm chi phí thực hiện nghiên
cứu. Vì vậy, ngay từ khi ra đời cho đến nay, phương pháp viễn thám đã được ứng
dụng mạnh mẽ trong nghiên cứu các lĩnh vực về môi trường.
Hệ thống viễn thám được sử dụng trong quan trắc cháy rừng từ không gian chủ
yếu là các vệ tinh quỹ đạo như NOAA-AVHRR, Landsat-TM và MSS, SPOT, GOES,
DMSP, ERS-ATSR, JERS. Với quỹ đạo quay quanh Trái Đất đều đặn cùng các cảm
biến gắn trên vệ tinh, chúng cung cấp dữ liệu về phổ bức xạ với nhiều khoảng bước
sóng đa dạng của các đối tượng theo không gian và thời gian.
Với việc ứng dụng công nghệ viễn thám, các nghiên cứu về cảnh báo cháy rừng
hiện nay chỉ thay đổi về bộ các yếu tố ảnh hưởng và chỉ số sử dụng để nghiên cứu
cho phù hợp với khu vực và điều kiện nghiên cứu. Ví dụ, Guettouche M. S. và cộng
sự khi nghiên cứu rủi ro cháy rừng tại Bouzareah Clump, Algiers, Algeria đã dựa trên
chỉ số rủi ro IR được tính theo công thức sau [20]:
IR = 5IC + 2IM + 3IH

10

(1.1)