1. Xây dựng quy trình công nghệ tính toán hàm lượng phát thải các bon sử dụng tư liệu viễn thám phục vụ kiểm kê khí nhà kính
Quy trình tính toán khí thải các bon bằng phương pháp kết hợp công nghệ viễn thám, GIS và phần mềm ALU là sự kết hợp giữa các quy trình xây dựng dữ liệu hoạt động bằng công nghệ viễn thám và GIS. Sau khi đã có dữ liệu hoạt động chúng ta sử dụng phần mềm ALU (The Agriculture and Land Use Greenhouse Gas Inventory Software) để ước tính hàm lượng các bon trong lĩnh vực Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (LULUCF). Trên cơ sở yêu cầu tối giản các bước sau khi đã tiến hành thực nghiệm, quy trình quy trình tính toán phát thải các bon sử dụng công nghệ viễn thám và GIS kết hợp phần mềm ALU có thể được đề xuất hoàn thiện gồm: Quy trình xây dựng dữ liệu hoạt động bằng công nghệ viễn thám và GIS ; Quy trình tính toán khí thải các bon bằng phần mềm ALU hai quy trình này được kết hợp thành quy trình cụ thể như sau :

Hình 1. Quy trình tính toán khí thải các bon bằng phương pháp kết hợp công nghệ viễn thám, GIS và phần mềm ALU

Lớp phủ được phân loại theo hệ thống phân loại được xây dựng trên cơ sở các hướng dẫn về hệ thống phân loại lớp phủ của IPCC cho lĩnh vực LULUCF như sau:

Bảng 1. Hệ thống phân loại lớp phủ tại Việt Nam

Hình 2. Bản đồ biến động lớp phủ, tỷ lệ 1: 100 000

Hình 3. Bản đồ lớp phủ khu vực thực nghiệm, tỷ lệ 1: 50.000


Hình 4. Bản đồ lớp phủ khu vực thực nghiệm, tỷ lệ 1: 25.000

Bảng 2 : Bảng mã hóa loại thổ nhưỡng

Hình 5. Bản đồ thổ nhưỡng khu vực thực nghiệm, tỷ lệ 1: 250.000

Bảng 3. Bảng phân lớp khí hậu theo hướng dẫn của IPCC

Hình 6. Bản đồ phân vùng khí hậu khu vực thực nghiệm, tỷ lệ 1: 500.000

Cơ sở dữ liệu tính toán phát thải khí nhà kính gồm 2 thành phần: Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Hai thành phần này phải được liên kết với nhau thông qua mã đối tượng, một đối tượng chỉ có một mã duy nhất.
Cơ sở dữ liệu tính toán phát thải khí nhà kính được lưu trữ trên 01 Geodatabase (định dạng file Geodatabase) đặt tên TayNguyen_KNK. Trong đó sẽ có 05 gói lớp đối tượng: Lớp phủ bề mặt, lớp thổ nhưỡng, lớp khí hậu sinh thái, lớp biên giới địa giới, lớp dân cư, lớp giao thông, lớp thủy hệ và lớp biến động phủ bề mặt. Tiến hành biên tập cơ sở dữ liệu theo 5 nhóm lớp trên.

Hình 7. Cơ sở dữ liệu lớp Biến động phủ bề mặt

Kết quả tính toán phát thải các bon khu vực Tây Nguyên
Kết quả kiểm kê khi nhà kính (KNK) cho lĩnh vực sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (LULUCF) năm 2016 cho vùng Tây nguyên được tính dựa trên phầm mềm ALU phiên bản 6.0
Năm 2016 vùng Tây Nguyên, lĩnh vực LULUCF hấp thụ -19.133,64Nghìn tấn CO2tđ. Các nguồn phát thải và hấp thụ chính là từ đất có rừng và đất trồng trọt thể hiện trong bảng sau:

Bảng 4. Kết quả tính toán phát thải/hấp thụ các bon vùng Tây Nguyên

2. Quy định kỹ thuật bộ dữ liệu tính toán phát thải các bon tại điều kiện Việt Nam sử dụng tư liệu viễn thám
Quy định kỹ thuật bộ dữ liệu tính toán phát thải các bon tại điều kiện Việt Nam sử dụng tư liệu viễn thám được thể hiện dưới dạng Dự thảo thông tư, một số nét chính nhưu sau:
(1) Quy định kỹ thuật đối với dữ liệu ảnh viễn thám
Dữ liệu ảnh viễn thám đầu vào phải được đánh giá sơ bộ về độ che phủ mây dưới dạng ảnh xem nhanh. Việc đánh giá độ che phủ mây được chia thành các mức và ký hiệu bằng các chữ cái:
a) Mức A: Ảnh viễn thám có độ che phủ mây dưới 10%;
b) Mức B: Ảnh viễn thám có độ che phủ mây từ 10 - 25%;
c) Mức C: Ảnh viễn thám có độ che phủ mây từ 25% trở lên;
Ảnh viễn thám được chọn làm dữ liệu đầu vào là ảnh có độ che phủ mây phù hợp với yêu cầu đặt ra của người sử dụng.
(2) Quy định về độ chính xác bản đồ nền:
- Tài liệu bản đồ dùng để thành lập bản đồ nền là các bản đồ phải đảm bảo các quy chuẩn kỹ thuật quy định và được cấp có thẩm quyền phê duyệt.
+ Đối với các đơn vị hành chính cấp xã có bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở ở nhiều tỷ lệ thì dùng các bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở có tỷ lệ nhỏ nhất để thành lập bản đồ nền;
+ Đối với các đơn vị hành chính cấp xã không có bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở thì dùng ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm trực giao để thành lập bản đồ nền;
+ Đối với các đơn vị hành chính là cấp huyện, cấp tỉnh, vùng địa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước thì dùng bản đồ địa hình có tỷ lệ từ trung bình đến nhỏ, ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao để thành lập bản đồ nền;
- Độ chính xác chuyển vẽ các yếu tố nội dung cơ sở địa lý từ các bản đồ tài liệu sang bản đồ nền phải bảo đảm các yêu cầu sau:
+ Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung bản đồ không vượt quá ± 0,3 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền;
+ Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung bản đồ không được vượt quá ± 0,2 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền.
(3) Quy định kỹ thuật đối với bản đồi chuyên đề:
a) Sai số cho phép và khoanh đất nhỏ nhất
- Sai số cho phép về đường ranh giới khoanh đất được xác định căn cứ vào tỷ lệ, chất lượng bản đồ nền và mức độ biểu hiện của các đơn vị phân loại đất khác nhau ngoài thực địa. Có 2 mức độ biểu hiện:
+ Rõ ràng (ranh giới giữa các đơn vị phân loại đất nằm kế cận có thể xác định dễ dàng bằng mặt thường thông qua các yếu tố hình thành đất);
- Diện tích khoanh đất nhỏ nhất (chỉ quy định cho các khoanh đất có hình dạng gọn, không kéo quá dài).
Diện tích thích hợp của khoanh đất nhỏ nhất được quy định căn cứ vào sự thể hiện ranh giới đất ở thực địa và tỷ lệ bản đồ.
b) Quy định thể hiện trên bản đồ:
- Biểu thị các yếu tố nội dung hiện trạng lớp phủ trên bản đồ chuyên đề phải tuân thủ các quy định do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.
- Bản đồ chuyên đề phải biểu thị đầy đủ các yếu tố chuyên đề theo yêu cầu: VD: yếu tố lớp phủ; thổ nhướng; khí hậu.
- Bản đồ chuyên đề phải biểu thị tất cả các đối tượng chuyên đề có diện tích trên bản đồ theo quy định tại sau:
- Độ chính xác chuyển vẽ các yếu tố nội dung các đối tượng chuyên đề từ các tài liệu dùng để thành lập bản đồ chuyên đề sang bản đồ nền phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung đối tượng chuyên đề không vượt quá ± 0,7 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền;
- Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung hiện trạng đối tượng chuyên đề không được vượt quá ± 0,5 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền;
- Trên bản đồ chuyên đề phải thể tất cả các ký hiệu sử dụng để thể hiện nội dung bản đồ phải giải thích đầy đủ trong bảng chú dẫn.
c) Quy định về biên tập bản đồ:
- Bản đồ chuyên đề dạng số phải đảm bảo đầy đủ, chính xác các yếu tố nội dung và không được làm thay đổi hình dạng của đối tượng so với bản đồ tài liệu dùng để số hoá.
- Dữ liệu nền trên bản đồ chuyên đề dạng số phải được làm sạch, lọc bỏ các đối tượng chồng đè, các điểm nút thừa.
- Độ chính xác về cơ sở toán học, vị trí các yếu tố nội dung bản đồ không được vượt quá hạn sai cho phép quy định.
- Trình bày bản đồ dạng số phải tuân thủ theo đúng các yêu cầu biểu thị nội dung đã được quy định.
- Các ký hiệu dạng điểm trên bản đồ bản đồ chuyên đề dạng số phải biểu thị bằng các ký hiệu dạng cell được thiết kế sẵn trong thư viện ký hiệu, mà không được dùng công cụ đồ hoạ để vẽ.
- Các đối tượng dạng đường chỉ được vẽ ở dạng line string, polyline chain hoặc complex chain. Các đối tượng dạng đường phải được vẽ liên tục không đứt đoạn và chỉ được dừng tại các điểm nút ở chỗ giao nhau giữa các đường cùng loại.
- Những đối tượng dạng vùng (polygon) phải được vẽ là đường khép kín, được trái pattern, shape hoặc complex shape, hoặc fill color.
d) Quy định nội dung thể hiện trên bản đồ lớp phủ
- Các dữ liệu số phải đảm bảo tính đúng đắn, chính xác:
+ Các đối tượng kiểu đường phải bảo đảm tính liên tục, chỉ cắt và nối với nhau tại các điểm giao nhau của đường;
+ Đường bình độ, điểm độ cao được gán đúng giá trị độ cao;
+ Giữ đúng mối quan hệ không gian giữa các yếu tố nội dung bản đồ:
+Các sông, suối, kênh mương vẽ một nét phải bắt liền vào hệ thống sông ngòi 2 nét; Đường bình độ không được cắt nhau phải liên tục và phù hợp dáng với thuỷ hệ; Đường giao thông không đè lên hệ thống thủy văn, khi các đối tượng này chạy sát và song song nhau thì vẫn phải đảm bảo tương quan về vị trí địa lý; Đường bao của các đối tượng kiểu vùng phải đảm bảo khép kín; Kiểu, cỡ chữ, sổ ghi chú trên bản đồ phải tương ứng với kiểu, cỡ chữ quy định. Địa danh theo tuyến cần ghi chú theo độ cong của tuyến và thuận theo chiều dọc;
+ Tiếp biên bản đồ phải được tiến hành trên máy tính, các yếu tố nội dung tại mép biên phải được tiếp khớp với nhau tuyệt đối;
+ Các yếu tố nội dung bản đồ cùng tỷ lệ sau khi tiếp biên phải khớp với nhau cả về định tính và định lượng. Đối với các bản đồ khác tỷ lệ phải lấy nội dung bản đồ tỷ lệ lớn làm chuẩn, sai số tiếp biên không vượt 0,3 mm cộng với sai số cho phép khi tổng quát hóa nội dung bản đồ về tỷ lệ nhỏ hơn.
- Bố cục, trình bày bản đồ hiện trạng lớp phủ theo các nguyên tắc:
+ Khung của tờ bản đồ hiện trạng lớp phủ được trình bày phù hợp với kích thước của tờ bản đồ theo mẫu quy định.
+ Tỷ lệ bản đồ ghi ở phần chính giữa ngoài khung phía nam tờ bản đồ. Kích thước, kiểu chữ của tên bản đồ và tỷ lệ bản đồ trình bày phù hợp với kích thước của tờ bản đồ theo mẫu quy định.
+ Tỷ lệ, kích thước và vị trí của bản đồ phụ phải phù hợp với bố cục của bản đồ hiện trạng lớp phủ;
+ Bảng chú dẫn, biểu đồ cơ cấu diện tích đất đai bố trí tại vị trí thích hợp trong khung bản đồ. Vị trí ký xác nhận, xét duyệt và đóng dấu theo mẫu quy định.
+ Ghi chú về tài liệu sử dụng trong quá trình biên tập, tên và địa chỉ đơn vị thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ bố trí ở phần ngoài khung phía nam theo mẫu quy định.
e) Nội dung bản đồ khí hậu
- Nhóm lớp cơ sở toán học gồm: khung bản đồ, lưới kilômét, lưới kinh vĩ tuyến, chú dẫn, trình bày ngoài khung và các nội dung có liên quan;
- Nhóm lớp địa hình gồm: dáng đất, các điểm độ cao;
- Nhóm lớp thuỷ hệ gồm: thuỷ hệ và các đối tượng có liên quan;
- Nhóm lớp giao thông gồm: các yếu tố giao thông và các đối tượng có liên quan;
- Nhóm lớp địa giới hành chính gồm: đường biên giới, địa giới hành chính các cấp.
- Nhóm lớp chuyên đề khí hậu;
Mỗi nhóm lớp được chia thành các lớp đối tượng. Mỗi lớp có thể gồm một hoặc vài đối tượng có cùng tính chất, mỗi đối tượng được gắn một mã (code) riêng và thống nhất trên bản đồ.
- Khung trong, lưới kilômét, lưới kinh vĩ tuyến của bản đồ khí hậu gồm: các mắt lưới, lưới kinh vĩ tuyến và khung trong bản.
- Sai số kích thước của hình ảnh bản đồ sau khi nắn so với kích thước lý thuyết phải bảo đảm: các cạnh khung trong không vượt quá 0,2 mm và đường chéo không vượt quá 0,3 mm tính theo tỷ lệ bản đồ.
g) Quy định kỹ thuật cho bản đồ thổ nhưỡng
- Nội dung (bản đồ cất) cần phản ánh rõ vị trí, sự phân bố không gian, số lượng và chất lượng các đơn vị phân loại đất tương ứng với quy mô lãnh thổ, làm căn cứ bố trí và quản lý sử dụng.
- Tỷ lệ bản đồ địa hình hoặc bản đồ địa chính dùng để lập bản đồ đất phải bằng hoặc lớn hơn tỷ lệ bản đồ đất cần xây dựng.
3. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
3.1. Bài báo trên tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI
[1]. Le Quoc Hung, Takashi Asaeda, Vu Thi Phuong Thao, Carbon emissions in the field of land use, land use change, and forestry in the Vietnam mainland. Wetlands Ecology and Management (2021) 29:315–329.
3.2. Bài báo trên các tạp chí quốc tế khác
[2]. Le Q. Hung & Vu T. P. Thao, Building Land Cover Objects Following the IPCC Guidelines for Carbon Emission Estimation. Case Study in the Central Highlands of Vietnam, Sustainability in Environment (2021) 6 (1): 45-60.
3.3. Các bài báo trên các tạp chí trong nước
[1]. Lê Quốc Hưng, Vũ Thị Phương Thảo, Trần Thu Huyền, Khả năng tính toán phát thải các bon trong lĩnh vực sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và rừng sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám. Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ (2019) 42: 44-50.
[2]. Lê Quốc Hưng, Vũ Thị Tuyết, Vương Trọng Kha, Lê Vũ Anh, Áp dụng quy định kỹ thuật của IPCC cho bộ dữ liệu lớp phủ phục vụ tính toán phát thải khí nhà kính/các bon tại Việt Nam. Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường (2020) 29: 36-41.
[3]. Vũ Thị Phương Thảo, Khả năng thành lập bản đồ thổ nhưỡng bằng công nghệ viễn thám theo quy định của IPCC phục vụ tính toán phát thải khí các bon ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, (2020) 46: 57-64.
4. Kết quả tham gia đào tạo Thạc sĩ
[1]. Ngô Thanh Xuân, đề tài luận văn “Nghiên cứu tính toán hàm lượng phát thải các bon sử dụng ảnh VNREDSat-1, thử nghiệm cho một khu vực tại Việt Nam”, ngành Kỹ thuật trắc địa – bản đồ (2020)
5. Tình hình chuyển giao công nghệ
- Thư viện Trung tâm Thông tin và Dữ liệu viễn thám (Cục Viễn thám quốc gia)
- Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ
- Cục thông tin khoa học và công nghệ Quốc gia.
- Cục Biến đổi khí hậu (Bộ Tài nguyên và Môi trường)
- Cục Viễn thám quốc gia (Bộ Tài nguyên và Môi trường)