Luận án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (viễn thám, gis, gps) trong phát hiện cháy rừng ở Việt Nam

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP 
------------------------------- 
LÊ NGỌC HOÀN 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG GIAN 
ĐỊA LÝ (VIỄN THÁM, GIS, GPS) TRONG PHÁT HIỆN 
CHÁY RỪNG Ở VIỆT NAM 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP 
HÀ NỘI - 2018 
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP 
LÊ NGỌC HOÀN 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG GIAN 
ĐỊA LÝ (VIỄN THÁM, GIS, GPS) TRONG PHÁT HIỆN 
CHÁY RỪNG Ở VIỆT NAM 
Ngành: Lâm sinh 
Mã số: 9.62.02.05 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP 
Người hướng dẫn: 
PGS. TS. TRẦN QUANG BẢO 
HÀ NỘI - 2018 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, thực nghiệm được trình bày trong 
Luận án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Quang Bảo. 
Tôi xin cam đoan số liệu cũng như kết quả nghiên cứu trong Luận án là 
hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác 
dưới mọi hình thức. 
Tôi xin cam đoan tất cả những tham khảo từ các nghiên cứu liên quan 
đều được nêu nguồn gốc một cách rõ ràng từ danh mục tài liệu tham khảo của 
luận án. Trong luận án, không có việc sao chép tài liệu, công trình nghiên cứu 
của người khác mà không chỉ rõ về tài liệu tham khảo. 
Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận án tiến sĩ về lời cam 
đoan của bản thân. 
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2018 
Tác giả luận án 
 Lê Ngọc Hoàn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý 
(Viễn thám, GIS, GPS) trong phát hiện cháy rừng ở Việt Nam” thuộc 
chuyên ngành Lâm sinh, mã số 9.62.02.05 là công trình nghiên cứu thuộc lĩnh 
vực địa không gian trên cơ sở ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), Viễn 
thám (RS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và công nghệ thông tin (IT) để 
nâng cao hiệu quả của công tác bảo vệ và phát triển rừng. Trong quá trình thực 
hiện, với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các nhà khoa học, 
các đồng nghiệp và gia đình, đến nay luận án đã được hoàn thành. 
Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn 
Luận án là PGS. Trần Quang Bảo; cùng các chuyên gia GS. Vương Văn Quỳnh, 
(Đại học Lâm nghiệp), PGS. Nguyễn Ngọc Thạch (Đại học QG Hà Nội), TS. 
Đoàn Hoài Nam, TS. Đỗ Xuân Lân (Bộ NN&PTNT) đã tận tình hướng dẫn và 
đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi hoàn thành Luận án. 
Xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu, cùng các đơn vị trong 
Trường Đại học Lâm nghiệp, Đặc biệt là Phòng Đào tạo Sau đại học, Bộ môn 
Lâm sinh, Viện Sinh thái rừng và Môi trườngđã tạo điệu kiện và giúp đỡ tôi 
trong quá trình thực hiện Luận án. 
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Cục Kiểm lâm, Ban Giám đốc và CBVC 
Vườn Quốc gia U Minh Thượng, Vườn Quốc gia Ba Vì, Ban QLR Phòng hộ - 
Đặc dụng Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình triển khai thử 
nghiệm mô hình nghiên cứu. 
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình cũng như những 
người thân đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tình thần trong 
suốt quá trình tôi thực hiện luận án./. 
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2018 
Tác giả luận án 
 Lê Ngọc Hoàn 
iii 
MỤC LỤC 
Trang 
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1 
1. Sự cần thiết của luận án .............................................................................................. 1 
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................... 3 
2.1. Mục tiêu tổng quát.......................................................................................... 3 
2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................... 3 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................................. 4 
3.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 4 
3.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 4 
4. Những đóng góp mới của luận án .................................................................................. 5 
4.1. Về phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 5 
4.2. Về cơ sở lý luận và khoa học ......................................................................... 5 
4.2. Về thực tiễn .................................................................................................... 6 
5. Kết cấu của luận án ......................................................................................................... 6 
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................................ 7 
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 7 
1.1. Công nghệ địa không gian (RS, GIS và GPS) ........................................................... 7 
1.1.1. Công nghệ địa không gian ........................................................................... 7 
1.1.2. Công nghệ viễn thám (RS) .......................................................................... 7 
1.1.3. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) .................................................................. 8 
1.1.4. Hệ thống định vị toàn cầu ......................................................................... 10 
1.2. Tổng quan các nghiên cứu dự báo cháy rừng .......................................................... 11 
1.2.1. Nghiên cứu về dự báo cháy rừng trên thế giới .......................................... 11 
1.2.2. Các nghiên cứu về dự báo cháy rừng ở Việt Nam .................................... 12 
1.3. Nghiên cứu về biện pháp phòng và chữa cháy rừng ............................................... 15 
1.3.1. Nghiên cứu về biện pháp phòng và chữa cháy rừng trên thế giới ............ 15 
1.3.2. Nghiên cứu biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng ở Việt Nam .............. 16 
1.4. Tổng quan về phương pháp phát hiện cháy rừng .................................................... 17 
1.4.1. Phương pháp phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh ..................................... 17 
1.4.1.1 Phương pháp phát hiện điểm cháy/điểm nóng ................................................. 17 
iv 
1.4.1.2. Các phương pháp phát hiện vùng rừng bị cháy ............................................... 19 
1.4.2. Phương pháp phát hiện cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất ................ 21 
1.5. Tổng quan về mô hình phát hiện cháy rừng ............................................................. 25 
1.5.1. Mô hình phát hiện cháy rừng bằng ảnh vệ tinh......................................... 25 
1.5.2. Mô hình phát hiện cháy rừng bằng thiết bị giám sát mặt đất .................... 29 
1.6. Nhận xét đánh giá và định hướng nghiên cứu ......................................................... 33 
1.6.1. Hệ thống giám sát bằng ảnh vệ tinh .......................................................... 33 
1.6.2. Hệ thống giám sát bằng máy ảnh và cảm biến quang học ........................ 35 
1.6.3. Đối với hệ thống giám sát bằng mạng cảm biến không dây ..................... 35 
1.6.4. Đề xuất hướng nghiên cứu cho luận án ..................................................... 36 
CHƯƠNG 2 ...................................................................................................................... 37 
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 38 
2.1. Nội dung nghiên cứu.................................................................................................. 38 
2.1.1. Nghiên cứu khả năng phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh ........................ 38 
2.1.2. Nghiên cứu khả năng phát hiện cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất ........ 38 
2.1.3. Đề xuất giải pháp kỹ thuật trong phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh và 
thiết bị giám sát mặt đất. ..................................................................................... 38 
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 38 
2.2.1. Phương pháp luận ....................................................................................... 38 
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể .................................................................. 40 
2.2.2.1. Phương pháp nghiên cứu khả năng phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh ..... 40 
2.2.2.2. Phương pháp phát hiện cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất ......................... 48 
CHƯƠNG 3 ...................................................................................................................... 57 
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 57 
3.1. Nghiên cứu khả năng phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh .................................. 57 
3.1.1. Kết quả lựa chọn tư liệu ảnh viễn thám thích hợp .................................... 57 
3.1.2. Kết quả ứng dụng thuật toán để trích xuất các điểm dị thường nhiệt ....... 69 
3.1.3. Mối quan hệ giữa giá trị cấp độ sáng với độ tin cậy ................................ 79 
3.1.4. Kết quả kiểm chứng khả năng phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh MODIS ......... 81 
3.1.4.1. Kiểm chứng khả năng phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh MODIS ...... 82 
3.1.4.2. Kết quả xác định ngưỡng cấp độ sáng (Brightness_T4) và giá trị ∆T 
theo các vụ cháy rừng trong quá khứ .................................................................. 85 
v 
3.1.5. Kết quả loại trừ điểm dị thường nhiệt không nằm trong rừng .................. 87 
3.1.6. Giải pháp kỹ thuật về phát hiện và truyền tin cảnh báo cháy rừng từ ảnh 
vệ tinh .................................................................................................................. 96 
3.1.6.1. Giải pháp kỹ thuật về phát hiện cháy rừng ......................................................... 96 
3.1.6.3. Giải pháp về cấu trúc hệ thống ............................................................................ 99 
3.1.6.4. Giải pháp về cơ sở dữ liệu ................................................................................. 100 
3.1.6.5. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng .............................................................. 100 
3.2. Kết quả khả năng phát hiện cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất ...................... 101 
3.2.1. Thử nghiệm thuật toán với khung hình Video ........................................ 101 
3.2.2. Kết quả thử nghiệm thuật toán đối với khung hình từ máy ảnh kỹ thuật số .... 104 
3.2.3. Kết quả đốt thử nghiệm mô hình phát hiện cháy rừng bằng thiết bị quan 
sát mặt đất .......................................................................................................... 106 
3.2.3.1. Kết quả đốt thử tại VQG U Minh Thượng....................................................... 106 
3.2.3.2. Kết quả đốt thử tại Ban Quản lý rừng Phòng hộ - Đặc dụng Hà Nội ............ 109 
3.2.3.3. Kết quả đốt thử nghiệm tại Vườn Quốc gia Ba Vì .......................................... 112 
3.2.3.4. Kết quả phân tích ảnh hưởng chiều cao và khoảng cách của thiết bị giám sát 
mặt đất đến đám cháy ..................................................................................................... 114 
3.2.4. Giải pháp kỹ thuật phát hiện và truyền tin cháy rừng từ thiết bị giám sát 
mặt đất ............................................................................................................... 116 
3.2.4.1. Giải pháp kỹ thuật phát hiện cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất .............. 116 
3.2.4.2. Giải pháp về truyền tin cảnh báo cháy rừng từ thiết bị giám sát mặt đất .... 116 
3.2.4.3. Giải pháp cấu trúc thiết bị phát hiện cháy rừng ............................................... 118 
3.2.4.4. Giải pháp về cơ sở dữ liệu ................................................................................. 119 
3.5.2.5. Ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng ............................................................ 119 
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................ 121 
1. Kết luận ........................................................................................................................ 121 
2. Tồn tại .......................................................................................................................... 123 
3. Khuyến nghị ................................................................................................................ 123 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....125 
PHỤ LỤC 
vi 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
TT Viết tắt Nội dung 
1 AVHRR 
Advanced Very High Resolution Radiometer - Thiết bị thu 
nhận có độ phân giải cao của vệ tinh NOAA 
 2 DCT Discrete Cosine Transform - Biến đổi cô sin rời rạc 
3 EFFIS 
European Forest Fire Information System - Hệ thống thông 
tin cháy rừng châu Âu 
4 VQG Vườn Quốc gia 
5 EOS Earth Observing System - Hệ thống quan sát Trái đất 
6 FIRMS 
Fire Information for Resource Management - Hệ thống 
quản lý tài nguyên thông tin cháy rừng 
7 GFMC 
Global Fire Monitoring Center - Trung tâm giám sát lửa 
toàn cầu. 
8 GIS Geographic information system - Hệ thống thông tin địa lý 
9 IP Internet Protocol mạng - Giao thức liên mạng 
10 JPEG Joint Photographic Experts Group - Một loại định dạng ảnh 
11 MODIS 
Moderate Resolution Spectroradiometer - Một loại cảm 
biến có độ phân giải trung bình đặt trên vệ tinh Terra và 
Aqua. 
12 NASA 
National Aeronautics and Space Administration - Cơ quan 
hàng không vũ trụ Mỹ. 
13 NDVI Normalized Difference Vegetation Index - Chỉ số thực vật 
14 NOAA 
National Ocenic and Atmospheric Administration - Vệ tinh 
khí tượng NOAA 
15 PTLN Phát triển lâm nghiệp 
16 RGB Red-Green-Blu, tổ hợp gam mầu 
17 RS Remote Sensing - Viễn thám 
18 SPOT 
Système Pour l'Observation dela Terre - Trung tâm nghiên 
cứu không gian Pháp. 
19 UNDP 
United Nations Development Programme - Chương trình 
phát triển Liên hợp quốc 
20 YcbCr 
Y: Luminance; Cb: Chrominance-Blue; and Cr: 
Chrominance-Red 
 21 CCTV Closed circuit television, Truyền hình mạch kín 
22 MNN Multilayer neural network: Mạng đa lớp 
23 FFSS Hệ thống cảnh báo cháy rừng 
24 MCF Chi phí chuyển tiếp tối thiểu 
vii 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
TT Tên bảng Trang 
2.1 Kênh MODIS sử dụng phát hiện đặc tính và hoạt động của lửa 42 
2.2 Bảng cấu trúc dữ liệu các điểm dị thường nhiệt 46 
2.3 Nội dung Video và thông số kỹ thuật dùng kiểm chứng thuật toán 52 
2.4 Bố trí các đám cháy đốt thử nghiệp thuật toán 53 
2.5 Mô tả thiết bị lựa chọn lắp đặt thiết bị quan sát 54 
2.6 Bố trí vị trí đám cháy đốt thử nghiệm kiểm chứng mô hình 55 
3.1 Tổng hợp một số ảnh vệ tinh 58 
3.2 Thông số các kênh và ứng dụng của ảnh AVHRR  ...  23 87 A 74 13.45 
10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2490 103.9110 324 297 27 87 A 37 13.45 
10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.4210 103.9080 334 303 31 87 A 58 13.45 
10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.2220 103.9110 317 291 26 87 A 78 1.54 
10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1090 103.9450 349 293 56 87 A 100 1.54 
10/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1880 103.9550 330 290 40 87 A 100 1.54 
12/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1770 103.9670 348 286 62 87 T 100 22.55 
12/02/2010 Bản Hồ, Tả Van Sa Pa Lào Cai 22.1780 103.9440 320 298 22 87 A 72 13.33 
 142 
Bảng 3.17. Danh mục các điểm cháy thực tế không có điểm dị thường nhiệt 
TT Ngày cháy 
Diện 
tích 
Xã/Phường Quận/Huyện 
Tỉnh/Thành 
phố 
1 15/05/2014 1.7 Hòa Hiệp Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 
2 15/4/2010 0.5 Bãi Bắc Sơn Trà Đà Nẵng 
3 14/7/2012 0.8 Hoà Khánh Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 
4 16/5/2014 1.2 Hòa Khánh Nam Liên Chiểu Đà Nẵng 
5 16/5/2014 2 Hoà Liên Hoà Vang Đà Nẵng 
6 22/5/2010 0.5 Hoà Hiệp Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 
7 21/3/2010 1.5 Hoà Sơn Hoà vang Đà Nẵng 
8 09/03/2013 0.5 Hoà H.Bắc Liên Chiểu Đà Nẵng 
9 02/06/2010 5.5 Hương Thọ Vũ Quang Hà Tĩnh 
10 29/06/2012 2.7 Đức Giang Vũ Quang Hà Tĩnh 
11 07/06/2014 5 Kỳ Trinh TX. Kỳ Anh Hà Tĩnh 
12 10/06/2015 3.9 Ân Phú Vũ Quang Hà Tĩnh 
13 03/01/2015 13 Sơn Thọ Vũ Quang Hà Tĩnh 
14 03/07/2015 4.5 Đức Lạng Đức Thọ Hà Tĩnh 
15 25/05/2014 2.68 Cẩm Mỹ, Cẩm Duệ Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 
16 23/05/2014 15.8 Lộc Yên Hương Khê Hà Tĩnh 
17 07/07/2010 10 Sơn Thịnh, Hương Sơn Hà Tĩnh 
18 02/07/2015 2.5 Sơn Quang Hương Sơn Hà Tĩnh 
19 6/20/2010 4.5 TT Vũ Quang Vũ Quang Hà Tĩnh 
20 20/5/2010 1 Sơn Tiến Hương Sơn Hà Tĩnh 
21 20/6/2010 4.5 TT Vũ Quang Vũ Quang Hà Tĩnh 
22 20/6/2010 4.5 Cẩm Mỹ Cẩm Xuyên Hà Tĩnh 
23 20/6/2014 0.5 Sơn Thủy Hương Sơn Hà Tĩnh 
24 03/03/2010 3 Mỹ Thành Lạc Sơn Hòa Bình 
25 26/02/2010 2 Tu Lý Đà Bắc Hòa Bình 
26 03/05/2012 15.4 Mỹ Thành Lạc Sơn Hòa Bình 
27 20/01/2014 1.5 Mỵ Hòa Kim Bôi Hòa Bình 
28 21/04/2015 1.2 Yên Thượng Cao Phong Hòa Bình 
29 21/4/2015 0.7 Yên Thượng Cao Phong Hòa Bình 
 143 
PHỤ LỤC 03: DANH MỤC CÁC LOẠI VỆ TINH ĐANG HOẠT ĐỘNG 
Vệ tinh Quốc gia 
Năm 
phón
g 
Bộ cảm 
Độ phân giải không gian m Độ rộng 
cảnh 
(km) 
Chu kỳ 
lặp 
(ngày) 
PAN VNIR SWIR TIR SAR 
Landsat-5 Mỹ 1984 TM 30 30 120 185 16 
IRS-1A Ấn Độ 1988 
LISS I 72 148 22 
LISS 2 36 74 22 
Resurs-O1 N2 Nga 1988 MSU-SK 170 600 600 2-4 
SPOT-2 Pháp 1990 HRV 10 20 60 1-26 
ERS-1 
Châu Âu 
1991 
AMI-SAR 30/C 100 16-35 
ATSR-1 1000 1000 50000 500 16-35 
IRS-1B Ấn Độ 1991 
LISS I 72 148 22 
LISS 2 36 74x2 22 
Meteosat-5 Châu Âu 1991 VISSR 2500 5000 Bán cầu 0,02 
NOAA-12 Mỹ 1991 AVHRR/2 1100 1100 1100 3000 0,5 
TOPEX/ Poesidon Pháp/ Mỹ 1992 ALT 2000/K NA 10 
Meteosat-6 Châu Âu 1993 VISSR 2500 5000 Bán cầu 0,02 
IRS-P2 Ấn Độ 1994 LISS 2 36 132 24 
NOAA-14 (J) Mỹ 1994 AVHRR/2 1100 1100 1100 3000 0,5 
Resurs-O1 N3 Nga 1994 MSU-SK 170 600 600 2-4 
ERS-2 ESA 1995 
AMI-SAR 30/C 100 16-35 
ATSR-2 1000 1000 50000 500 16-35 
GOES-9 Mỹ 1995 
Imager 
1000, 
4000 
 Bán cầu 0,02 
Sounder 10000 10000 10000 Bán cầu 0,02 
IRS-1C Ấn Độ 1995 
PAN 6 70 2-24 
LISS 3 23 70 142-148 24 
WiFS 188 188 774 5-24 
Radarsat Canada 1995 SAR 10-100/C 45-500 4-6 
 144 
IRS-P3 Ấn Độ 1996 
MOS 500 200 5 
WiFS 188 188 770 5 
Priroda/Mir Nga 1996 
MOMS-2P 6 16 44-88 14 
MSU-SK 120-300 600 350 14 
GOES-10 Mỹ 1997 
Imager 
1000, 
4000 
 Bán cầu 0.02 
Sounder 10000 10000 10000 Bán cầu 0.02 
Meteosat-7 Châu Âu 1997 VISSR 2500 5000 Bán cầu 0.02 
OrbView-2 
(SeaStar) 
Mỹ/ 
Orbimage 
1997 SeaWiFS 
1100- 
4500 
1500- 
2800 
1-2 
TRMM Mỹ/ Nhật 1997 
PR 4.3km/K 220 0.067 
TMI 
4- 38km 
X,K,Q,W 
790 0.067 
SPOT-4 Pháp 1998 2xHRV-IR 10 10.2 10, 20 60 3 
 Vegetation 1000 1000 2200 1 
Landsat- 7 Mỹ 1999 ETM+ 15 30 30 60 185 16 
Ikonos 
Mỹ/ Space 
Imaging 
1999 Ikonos 1 4 11 3 
CBERS 
Trung Quốc/ 
Brazil 
1999 
CCD 20 20 20 120 3-26 
IR-MSS 80 80 80 120 26 
WFI 260 260 900 3-5 
Tera (EOS AM-1) Mỹ/Nhật 1999 
ASTER 15 20 90 60 16 
MISR 
240, 480, 
960, 1900 
 370-408 2-9 
MODIS 
250, 500, 
1000 
500, 
1000 
1000 2300 2 
EROS-A 
Israel 
Imagesat 
2000 EROS-A 2 14 3-4 
NOAA-16 (L) Mỹ 2001 AVHRR/3 1100 1100 1100 3000 0.5 
Jason-1 Mỹ/Pháp 2001 ALT 2000/K ? 10 
 145 
Quickbird-2 
Mỹ: 
DigitalGlobe 
2001 Quickbird 1 4 22 3-5 
Aqua (EOSPM-1) Mỹ 2002 MODIS 
250, 500, 
1000 
500, 
1000 
1000 2300 2 
ENVISAT-1 ESA 2002 
AATSR 1000 1000 1000 512 3 
ASAR 30/C 100 3 
MERIS 300, 575, 1150 3 
NOAA-17 (M) Mỹ 2002 AVHRR/3 1100 1100 1100 3000 0.5 
SPOT-5a Pháp 2002 Vegetation 1000 1000 2200 1 
OrbView-3 
Mỹ/ 
Orbimage 
2003 OrbView-3 1 4 8 3 
BILSAT 
Thổ Nhĩ Kỳ: 
BILTEN 
2003 BILSAT 12 26 55.25 4 
IRS-P6 
(RESOURCESAT-
1) 
Ấn Độ 2003 
LISS 3 24 24 24 140 24 
LISS 4 6 6 6 6 24-70 5-24 
AWiFS 60 60 60 740 24 
CBERS-2 
Trung Quốc/ 
Brazil 
2003 
CCD 20 20 20 120 3-26 
IR-MSS 80 80 80 120 26 
WFI 260 260 900 3-5 
FORMO 
SAT-2 
Đài 
Loan/Pháp 
2004 
RIS 
ISUAL 
NOAA-18 (N) Mỹ 2004 AVHRR/3 1100 1100 1100 3000 0.5 
ALOS Nhật -2004 
AVNIR-2 3 15-Oct 35.70 2-45 
PALSAR 10,100/L 70-350 45 
Radarsat- 2 Canada 2004 SAR 3-100/C 10-500 4-6 
SPOT-5b Pháp 2004 
HRG 5 10 20 60 3 
Vegetation 1000 1000 2200 1 
EOS AM-2 Mỹ 2004 MISR 
240, 480, 
960, 1900 
 370-408 2-9 
 146 
MODIS 
250,500, 
1000 
500, 
1000 
1000 2300 2 
Almaz-1b Nga 2005 
MSU-E2 10 24 3 
MSU-SK 170 600 300 3 
SROMN 600 600 600 1100 3 
SAR-3 5-7/X 20-30 3 
SAR-10 5-30/S 20-170 3 
SAR-70 30/L 120-170 3 
SLR-3 5-700/X 450 3 
OSTM Mỹ/Pháp 2006 ALT 2000/K NA 10 
THAIOS Thái Lan 2007 
HYDROS Mỹ 2009 MOIST 40000/L 1000 3 
ARIES-1 Úc ARIES 10 30 30 15 7 
Resurs-O2 Nga MSU-SK 170 600 600 2-4 
 147 
PHỤ LỤC 04. HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM PHÁT HIỆN VÀ TRUYỀN TIN 
CHÁY RỪNG 
I. Phần mềm phát hiện sớm và truyền tin cháy rừng từ ảnh vệ 
tinh 
Phần mềm được xây dựng trên nền ngôn ngữ lập trình C# và sử dụng các phần 
mềm hỗ trợ khác như Visual studio, ArcGIS Server 10.0. Phần mềm có các chức 
năng chính: (1). Thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh Modis từ website của NASA để phân 
tích và truy xuất danh sách các điểm hotspot trên toàn lãnh thổ Việt Nam. (2). Báo 
cáo danh sách điểm hotspot lên trang web bao gồm các thông tin tọa độ điểm cháy, 
thông tin chi tiết về loại rừng, lô, khoảnh, tiểu khu và chủ rừng quản lý. Phần mềm 
phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh được cài đặt trên máy chủ chạy hệ điều hành 
Windows, có .NET Framework 4.0 trở lên; Microsoft SQL Server 2008. 
Sử dụng và khai thác các thông tin từ phần mềm 
Phần mềm được cài đặt sẵn trên máy chủ và tự động chạy liên tục để cập nhật 
điểm cháy thường xuyên sau khi thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh. Phần mềm tự động 
chạy và liên tục thu nhận các ảnh Modis từ website của NASA, sau 60 phút sẽ tự 
động tải ảnh và phân tích dữ liệu ảnh để truy xuất các điểm di thường nhiệt (hotspot) 
trên ảnh và đưa lên trang thông tin. 
Để khởi động phần mềm, người sử dụng cần có tài khoản để vào máy chủ và 
mở foder chứa phần mềm, trong foder chứa phần mềm, double click vào file 
HOTSPOTVN.exe để khởi động. 
 148 
File khởi động phần mềm 
Giao diện của phần mềm 
Giao diện phần tải và cập nhật điểm cháy 
Gồm có các chức năng: 
- Download Data: Dùng để download ảnh Modis vào cơ sở dữ liệu (file .HDF) 
- Hotspot from MODIS: Dùng để đọc ảnh đã được tải về và lưu trong máy, các 
ảnh trong thời điểm quá khứ được thu thập và kiểm chứng bằng chức năng này 
- Hotspot from FIRM: Dùng để đọc các ảnh sau khi đã tự động download thành 
công và lưu trữ trong ổ cứng máy chủ. Các file ảnh tự động tải về sẽ được xử lý và 
export ra file lưu trữ dạng .tha (đuôi file của phần mềm) theo thứ tự ngày trong năm 
của ảnh. 
- Hotspots from Ground Station: Dùng để nhập hoặc lấy tọa độ đám cháy trực 
tiếp từ các trạm quan trắc và đưa thông tin đám cháy lên bản đồ Web-Gis 
Để truyền thông tin về các điểm hotspot đến các cơ quan và cá nhân, phần 
mềm được tích hợp sẵn các địa chỉ email và số điện thoại. Định kỳ hàng ngày sẽ gửi 
 149 
thông tin về các điểm có nguy cơ cháy rừng qua email và tin nhắn đến số điện thoại 
đã được xác lập. Giao diện phần truyền tin. 
Giao diện các thông tin phục vụ truyền tin cháy rừng 
Các số điện thoại và email để phần mềm tự động truyền tin về danh sách các 
điểm cháy được thiết lập tại đây. Hệ thống sẽ tự động gửi email và tin nhắn SMS cho 
các cá nhân và cơ quan quản lý 
Phần mềm cho phép tra cứu các thông tin phục vụ quá trình quản lý, báo cáo 
thông tin cháy rừng trong quá khứ theo nhiều hướng đối tượng khác nhau gồm: Tra 
cứu thông tin điểm cháy trong ngày, tra cứu thông tin điểm cháy theo thời gian, tra 
cứu thông tin điểm cháy theo địa phương; tra cứu điểm cháy trong phạm vi đất rừng, 
thông tin các điểm cháy trên bản đồ, 
II. Phần mềm phát hiện sớm và truyền tin cháy rừng từ trạm 
quan trắc 
Phần mềm được hoàn thiện từ mô hình phát hiện sớm và truyền tin cháy rừng 
từ trạm quan trắc, sử dụng thuật toán phát hiện khói và lửa trong phân tích ảnh các 
đám cháy, để trích xuất ra các thông tin về đám cháy. Phần mềm có chức năng phân 
tích tư liệu ảnh đa thời gian, được chụp từ camera IP, nhằm phát hiện và truyền tin 
cháy rừng. Phần mềm được cài đặt và vận hành tự động trên máy tính, khi có các đám 
cháy xuất hiện, sẽ tự động phân tích ảnh chụp các đám cháy, phát hiện và thông tin 
 150 
đám cháy tới chủ rừng, bao gồm tọa độ và ảnh đám cháy thông qua tin nhắn (SMS) 
và thư điện tử (Email, OTT). Phần mềm sử dụng kết hợp các thuật toán phát hiện 
đám cháy đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Phần mềm được phát triển trên 
nền ngôn ngữ C# và một số chương trình hỗ trợ khác như: Visual Studio 10, Canon 
EDSDK Tutorial. 
Cơ sở dữ liệu của phần mềm bao gồm: (1) Thông tin chi tiết về đám cháy đang 
diễn ra gồm: tọa độ, số hiệu lô, khoảnh, tiểu khu, tên chủ rừng; (2) Ảnh đám cháy 
hiện tại được chụp từ trạm quan trắc; (3) Thông tin về đám cháy được chuyển lên 
trang web dành cho quản trị viên để xác nhận thông tin và truyền tin xử lý đám cháy. 
Phần mềm được xây dựng trong máy chủ và chuyển thể lên website để quản trị 
viên tác nghiệp thông qua internet. Phần mềm bao gồm các module chức năng được 
phân thành 3 module chính. 
+ Module quản trị hệ thống có chức năng điều khiển hoạt động của các trạm, 
thông tin người dùng hệ thống và thông qua mạng internet. 
Module quản trị hệ thống như sau: 
Module quản trị hệ thống của phần mềm 
+ Module xử lý thông tin đám cháy có chức năng hiển thị thông tin đám cháy 
và các thao tác xử lý đám cháy cho quản trị viên. Trong trường hợp có cháy rừng xảy 
 151 
ra, sau khi kiểm tra thông tin thực tế từ ảnh của trạm quan trắc, phần mềm sẽ cho 
phép xử lý và truyền tin đám cháy để tổ chức chữa cháy kịp thời . 
Module xử lý thông tin đám cháy 
+ Module tra cứu và báo cáo thông tin cháy rừng có chức năng tổng hợp và cho 
phép tra cứu các thông tin của các đám cháy. Ngoài các thông tin về đám cháy được 
báo cáo qua email và SMS, phần mềm cũng tích hợp bản đồ các điểm cháy cho phép 
người dùng tra cứu một cách trực quan và tổng thể. 
Sơ đồ mô hình hóa hợp phần tra cứu thông tin như sau: 
Module tra cứu và báo cáo thông tin 
Quy trình tiếp nhận và xử lý tin cảnh báo từ hệ thống cảnh báo sớm cháy rừng 
Bước 1: Kiểm tra thông tin đám cháy 
 152 
Khi nhận được tin nhắn SMS từ hệ thống cảnh báo sớm cháy rừng, quản trị 
viên truy cập Internet và sử dụng quyền quản trị đối để xử lý 
- Truy cập địa chỉ:  
- Đăng nhập vào hệ thống theo tài khoản đã được phân quyền 
- Truy cập vào trang chủ 
- Nhấn chọn tin cảnh báo mới nhất có biểu tượng đốm lửa nhấp nháy để xem 
ảnh từ các trạm gửi về 
Bước 2: Xử lý thông tin đám cháy 
Kiểm tra kỹ ảnh của ảnh chụp đám cháy từ các trạm quan trắc gửi về để xác 
nhận khu vực, quy mô đám cháy, nếu có xảy ra cháy, quản trị viên dùng lệnh “Xác 
nhận” để hệ thống phát đi thông cảnh báo cháy rừng, nếu không phát hiện có đám 
cháy hoặc đám dùng lệnh “Hủy” để dừng cảnh báo thông tin. 
+ Với lệnh “Xác nhận”, hệ thống sẽ tự động gửi tin nhắn cảnh báo kèm theo 
Email đến các địa chỉ liên lạc được cài đặt trong cơ sở dữ liệu của hệ thống có liên 
quan đến trạm đã gửi tin cảnh báo về để cảnh báo. 
+ Với lệnh “Hủy”, hệ thống sẽ coi đó là một cảnh báo nhầm và không truyền 
tin cảnh báo đám cháy. 
Việc xác nhận thông tin là việc làm hết sức quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn 
đến nhiều đối tượng khác nhau. Chính vì vậy, quản trị viên phải là người có kinh 
nghiệm và am hiểu địa hình, hiện trạng rừng khu vực được phân công theo dõi để 
truyền tin một cách chính xác nhất. 
Bước 3: Truyền tin đám cháy 
Hệ thống sẽ truyển tin đám cháy đến các địa chỉ Email và các số điện thoại của 
các nhà quản lý, các cấp có thẩm quyền để triển khai các phương án chữa cháy. Bên 
 153 
cạnh đó, quản trị viên phải thông báo đến các cấp, các đơn vị có liên quan đến khu 
vực có đám cháy để kịp thời xử lý. 
c. Công việc sau chữa cháy 
- Sau khi thực hiện chữa cháy rừng theo tin cảnh báo từ hệ thống, nhân viên 
giám sát phải thực hiện xác nhận thông tin đã xử lý đám cháy mà hệ thống đã cảnh 
báo bằng cách thực hiện các thao tác sau: 
- Truy cập địa chỉ:  
- Đăng nhập vào hệ thống theo tài khoản đã được phân quyền 
- Nhấn chọn tin cảnh báo mới nhất có biểu tượng đốm lửa nhấp nháy để xem 
ảnh từ các trạm gửi về ở trạng thái đã xác nhận. 
- Dùng lệnh “Đã xử lý” để hệ thông ngừng cảnh báo về đám cháy đó nữa, đồng 
thời lưu trữ thông tin về thời gian xử lý các đám cháy rừng. 
d. Xử lý sự cố của trạm giám sát 
- Các trạm giám sát cháy rừng tự động được cài đặt để liên tục gửi thông tin 
trạng thái hoạt động của các trạm về máy chủ, nếu theo chu kỳ mà trạm nào không 
gửi thông tin trạng thái về máy chủ thì có nghĩa là trạm đó đã gặp sự cố. 
- Nếu hệ thống gặp sự cố, hệ thống sẽ gửi tin cảnh báo đến nhân viên giám sát 
và nhân viên phụ trách trạm kiểm tra hoạt động của trạm, có thể trạm rơi vào một 
trong số các sự cố sau: 
+ Mất điện: Đèn báo nguồn tại trạm giám sát không sáng. Khi nguồn điện 
cung cấp cho trạm bị gián đoạn hoặc nếu trạm hoạt động dựa vào pin mặt trời thì có 
thể sự cố do bộ lưu trữ điện hoặc tấm pin có sự cố. Nếu trạm dùng pin cần thông báo 
đến bên cung cấp dịch vụ để kịp thời khắc phục sự cố. 
+ Mất sóng viễn thông hoặc sóng viễn thông quá yếu: Không thực hiện bất kỳ 
thao tác nào, bởi trạm giám sát sẽ tự động kết nối Internet lại khi có sóng. Có thể 
 154 
kiểm tra lỗi này bằng điện thoại có khả năng kết nối Internet 3G, nếu điện thoại kết 
nối được thì trạm cũng sẽ tự động kết nối lại được. 
+ Lỗi bộ xử lý dữ liệu hoặc phần mềm: Khi kiểm tra nguồn điện không lỗi, 
sóng viễn thông vẫn có thì có thể trạm giám sát bị lỗi bộ xử lý dữ liệu hoặc phần 
mềm xử lý dữ liệu. Các thông tin về sự cố cần được tư vấn hỗ trợ của kỹ thuật viên 
để đảm bảo hoạt hoạt động cho các trạm và độ chính xác của thông tin cảnh báo.