Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát đất ngập nước và khu bảo tồn thiên nhiên ở Việt Nam

Ở Việt Nam, hệ sinh thái đất ngập nước phân bố rộng khắp từ vùng ven biển, cửa sông, đầm phá đến các vùng trũng nội địa và rừng ngập nước. Tuy nhiên, dưới tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, chuyển đổi mục đích sử dụng đất, đô thị hóa và khai thác tài nguyên quá mức, nhiều khu vực đất ngập nước đang suy giảm cả về diện tích lẫn chất lượng sinh thái.

Trong bối cảnh đó, việc ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong giám sát đất ngập nước ngày càng thể hiện vai trò quan trọng. Với khả năng quan sát trên diện rộng, cập nhật liên tục theo thời gian và tích hợp dữ liệu đa nguồn, công nghệ viễn thám cho phép theo dõi biến động tài nguyên nhanh chóng, khách quan và tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp điều tra truyền thống. Đây cũng là giải pháp phù hợp trong quá trình chuyển đổi số ngành tài nguyên và môi trường, góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đồng bộ phục vụ công tác quản lý nhà nước và bảo tồn đa dạng sinh học.

Các dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat và Sentinel được sử dụng để xây dựng hệ thống giám sát đất ngập nước đa thời gian cho các giai đoạn 2010, 2015 và 2020. Dữ liệu ảnh sau khi thu thập được xử lý theo quy trình kỹ thuật chuyên sâu nhằm bảo đảm độ chính xác phục vụ phân tích và giải đoán đối tượng đất ngập nước. 

Quy trình xử lý ảnh viễn thám đối với khu vực đất ngập nước và khu bảo tồn thiên nhiên có yêu cầu kỹ thuật tương đối cao do đặc điểm bề mặt thường xuyên biến động theo mùa, chịu ảnh hưởng của thủy triều, độ ẩm và lớp phủ thực vật phức tạp. Ảnh vệ tinh trước hết được chỉnh hình học và chuyển đổi về hệ tọa độ VN-2000 nhằm bảo đảm tính thống nhất không gian giữa các nguồn dữ liệu. Tiếp đó, dữ liệu được thực hiện hiệu chỉnh khí quyển, chỉnh phổ và tăng cường chất lượng ảnh nhằm loại bỏ sai số do điều kiện khí quyển, độ ẩm và ánh sáng bề mặt gây ra. Các công đoạn này được thực hiện trên các phần mềm chuyên dụng như ENVI, ERDAS Imagine và ArcGIS. 

Đối với giám sát đất ngập nước, việc sử dụng các chỉ số phổ là bước kỹ thuật quan trọng để nâng cao khả năng nhận dạng đối tượng. Trong đó, chỉ số NDVI được sử dụng để phân tích lớp phủ thực vật và xác định các khu vực có thảm thực vật ngập nước. Ngoài NDVI, các chỉ số chuyên biệt như NDWI (Normalized Difference Water Index) và MNDWI (Modified Normalized Difference Water Index) cũng được áp dụng để tách chiết mặt nước, xác định vùng ngập theo mùa và đánh giá biến động diện tích thủy vực. Đối với các khu vực rừng ngập mặn ven biển, tổ hợp ảnh đa phổ kết hợp dữ liệu radar Sentinel-1 cho phép tăng cường khả năng nhận diện trong điều kiện nhiều mây và độ ẩm cao, đặc biệt phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa của Việt Nam.

Sau quá trình tiền xử lý, dữ liệu ảnh được đưa vào phân loại có kiểm định nhằm xác định các nhóm đất ngập nước khác nhau như đất ngập nước nội địa, đất ngập nước biển và ven biển, đất ngập nước nhân tạo và các khu vực không phải đất ngập nước. Công nghệ phân loại ảnh kết hợp giữa thuật toán tự động và giải đoán bằng chuyên gia giúp nâng cao độ chính xác của sản phẩm. Trong quá trình này, dữ liệu hiện trạng sử dụng đất và dữ liệu điều tra thực địa được sử dụng để hiệu chỉnh kết quả giải đoán, bảo đảm tính đồng nhất và độ tin cậy của cơ sở dữ liệu.

Một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ viễn thám là khả năng giám sát biến động đa thời gian. Trên cơ sở các lớp dữ liệu của từng giai đoạn, hệ thống GIS sử dụng các phép phân tích không gian để xác định khu vực biến động về diện tích và loại hình đất ngập nước. Kết quả phân tích cho thấy trong giai đoạn 2010–2015, diện tích đất ngập nước nhân tạo giảm mạnh khoảng 100.158 ha, trong khi đất ngập nước biển và ven biển tăng nhẹ khoảng 1.898 ha. Đến giai đoạn 2015–2020, tất cả các nhóm đất ngập nước đều có xu hướng giảm, trong đó đất ngập nước nhân tạo tiếp tục giảm hơn 74.079 ha, đất ngập nước biển và ven biển giảm hơn 15.314 ha và đất ngập nước nội địa giảm gần 10.000 ha. 

Các số liệu này phản ánh rõ những áp lực ngày càng gia tăng đối với hệ sinh thái đất ngập nước ở Việt Nam. Quá trình đô thị hóa, mở rộng hạ tầng, chuyển đổi đất nuôi trồng thủy sản và tác động của biến đổi khí hậu đang làm thay đổi mạnh cấu trúc không gian của các vùng đất ngập nước. Việc suy giảm diện tích đất ngập nước không chỉ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái mà còn làm gia tăng nguy cơ mất đa dạng sinh học, giảm khả năng phòng chống thiên tai và suy giảm nguồn sinh kế của cộng đồng địa phương.

Trong số các khu vực cần tăng cường giám sát, Đồng bằng sông Cửu Long được xem là vùng trọng điểm quan trọng nhất do đây là hệ sinh thái đất ngập nước lớn nhất Việt Nam. Các khu vực như Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên, Mũi Cà Mau hay hệ thống rừng ngập mặn ven biển Bạc Liêu – Sóc Trăng có vai trò đặc biệt quan trọng đối với điều hòa nguồn nước, chống xói lở và bảo tồn các loài chim nước di cư. Đây cũng là khu vực chịu tác động mạnh của xâm nhập mặn, sụt lún đất và suy giảm phù sa do biến đổi dòng chảy trên lưu vực sông Mekong. Việc ứng dụng viễn thám cho phép theo dõi thường xuyên diễn biến mặt nước, biến động rừng ngập mặn và thay đổi sử dụng đất trên diện rộng nhằm phục vụ công tác quản lý tổng hợp vùng đồng bằng.

Khu vực ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ cũng là vùng cần ưu tiên giám sát do tập trung nhiều bãi triều, cửa sông và đầm phá có giá trị sinh thái cao. Các khu vực như Vườn quốc gia Xuân Thủy, vùng ven biển Quảng Ninh – Hải Phòng hay hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai là nơi cư trú của nhiều loài chim di cư quý hiếm thuộc tuyến di cư Đông Á – Úc Châu. Đây đồng thời là các vùng đệm sinh thái quan trọng giúp giảm tác động của bão và nước biển dâng. Tuy nhiên, sự phát triển hạ tầng ven biển, nuôi trồng thủy sản và đô thị hóa đang tạo ra áp lực lớn đối với các hệ sinh thái này.

Tại duyên hải Nam Trung Bộ, các đầm phá và vùng cửa sông như đầm Ô Loan, đầm Thị Nại, đầm Nha Phu đang có nguy cơ suy giảm do khai thác tài nguyên quá mức và phát triển du lịch ven biển. Công nghệ viễn thám có thể hỗ trợ theo dõi bồi lắng, xói lở, biến động mặt nước và thay đổi lớp phủ sinh thái một cách nhanh chóng, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên ven biển.

Ở khu vực Tây Nguyên, các hồ tự nhiên, vùng trũng ngập nước theo mùa và hệ sinh thái đất ngập nước nội địa đóng vai trò quan trọng trong điều tiết nguồn nước lưu vực. Trong bối cảnh hạn hán và suy giảm nguồn nước ngày càng gia tăng, việc theo dõi diễn biến nguồn nước mặt, độ ẩm đất và thảm thực vật bằng dữ liệu viễn thám là cơ sở quan trọng phục vụ quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.

Ngoài ra, các khu Ramsar và vườn quốc gia có hệ sinh thái đất ngập nước như Tràm Chim, U Minh Thượng, U Minh Hạ, Xuân Thủy hay Bàu Sấu cần được giám sát thường xuyên bằng công nghệ viễn thám. Đây là nơi sinh sống của nhiều loài động thực vật nguy cấp, quý hiếm và có ý nghĩa quốc tế trong bảo tồn đa dạng sinh học. Dữ liệu viễn thám đa thời gian cho phép theo dõi nhanh sự thay đổi diện tích rừng tràm, độ ẩm bề mặt, nguy cơ cháy rừng và biến động sinh cảnh theo mùa, từ đó hỗ trợ hiệu quả cho công tác bảo tồn và phục hồi hệ sinh thái.

Trên cơ sở dữ liệu và kết quả phân tích đã xây dựng, hệ thống thông tin trực tuyến về đất ngập nước và khu bảo tồn thiên nhiên đã được hình thành nhằm phục vụ công tác khai thác, cập nhật và chia sẻ dữ liệu chuyên ngành. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu đa thời gian tích hợp ảnh viễn thám, dữ liệu GIS và thông tin chuyên ngành đã tạo nền tảng quan trọng cho quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực quản lý tài nguyên và môi trường.

Điểm đáng chú ý là quy trình công nghệ được xây dựng trong nhiệm vụ này có khả năng mở rộng và nhân rộng cho nhiều lĩnh vực khác như giám sát rừng ngập mặn, quản lý tài nguyên nước, theo dõi biến động sử dụng đất, giám sát môi trường ven biển hay đánh giá tác động biến đổi khí hậu. Với ưu thế về khả năng cập nhật nhanh trên diện rộng, tích hợp dữ liệu đa nguồn và phân tích tự động, công nghệ viễn thám đang từng bước trở thành công cụ quan trọng trong quản lý tài nguyên thiên nhiên hiện đại.

Trong bối cảnh Việt Nam đang đẩy mạnh phát triển kinh tế xanh, thích ứng biến đổi khí hậu và bảo tồn đa dạng sinh học, việc tăng cường ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát đất ngập nước có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Đây không chỉ là giải pháp kỹ thuật phục vụ quản lý nhà nước mà còn góp phần xây dựng hệ thống dữ liệu môi trường số đồng bộ, phục vụ hoạch định chính sách và phát triển bền vững trong dài hạn.