Mục tiêu chung:
Ứng dụng công nghệ viễn thám và công nghệ đồ họa (GPGPU) trong công việc phân tích, xử lý ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ thảm thực vật dưới biển nhằm phục vụ công tác giám sát hiện trạng phân bố và biến động thảm thực vật dưới biển.
Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và công nghệ đồ họa nhằm đánh giá hiện trạng, phân bố và biến động thảm thực vật dưới biển và đề ra giải pháp phục vụ việc bảo vệ và khai thác bền vững nguồn lợi thực vật biển.
- Xây dựng bộ dữ liệu bản đồ thảm thực vật dưới biển tỉnh Khánh Hòa.
- Góp phần nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ thông tin và công nghệ viễn thám trong bảo vệ và khai thác nguồn lợi thực vật biển cho các tỉnh miền Trung.

1. Báo cáo khoa học về ứng dụng công nghệ viễn thám và công nghệ đồ họa trong nghiên cứu thảm thực vật dưới biển.
2. Bộ phần mềm mã nguồn mở mô phỏng, xử lý ảnh viễn thám trên nền GPGPU gần thời gian thực phục vụ nhiệm vụ nghiên cứu.
Phần mềm mã nguồn mở xử lý ảnh viễn thám quang học GPU4RS giải đoán thảm thực vật dưới biển và xây dựng bản đồ hiện trạng thảm thực vật theo quy trình giải đoán thảm thực vật biển và xây dựng bảng đồ hiện trạng, hình 1.

Hình 1. Quy trình chung xây dựng bản đồ hiện trạng thảm thực vật dưới biển

Sơ đồ hệ thống phần mềm xử lý ảnh viễn thám GPU4RS, hình 2.

Hình 2. Sơ đồ khối phần mềm xử lý ảnh viễn thám GPU4RS

Module giao diện người dùng bao gồm các đối tượng đồ họa cho phép người dùng tương tác với chương trình. Giao diện bằng tiếng Anh và tiếng Việt.
Module đọc tư liệu ảnh viễn thám có chức năng đọc các định dạng ảnh viễn thám phục vụ cho quá trình giải đoán thảm thực vật biển (rong và cỏ biển). Bước đầu, phần mềm chỉ nhận dạng một số ảnh viễn thám phổ biến như ảnh viễn thám VNREDSat-1, Landsat-8 OLI và Sentinel-2. Các ảnh viễn thám phải trải qua các bước tiền xử lý như nắn chỉnh hình học, hiệu chỉnh khí quyển, lọc mây, tăng cường chất lượng ảnh trước khi được phần mềm nhận dạng. Một số bước tiền xử lý (hiệu chỉnh khí quyển, khử hiệu ứng lóe sáng do mặt trời tạo ra...) được lập trình xử lý tại module này.
Module xử lý ảnh viễn thám thực thi các thuật toán giải đoán ảnh viễn thám về thảm thực vật biển. Các thuật toán chỉ số bất biến theo độ sâu DII (Depth Invariant Index) [1, 2] và thuật toán chỉ số phản xạ nền đáy BRI (Bottom Reflectance Index) [3] được lập trình trong module này.
Module tính toán trên GPU hỗ trợ cho việc thực thi và tăng tốc các thuật toán xử lý ảnh đã nêu. Module được lập trình trên nền tảng mở về tính toán hiệu năng cao như nền tảng kiến trúc OpenCL [4, 5].
Module kết xuất kết quả hiển thị trạng thái quá trình tính toán, và kết quả sau khi giải đoán ảnh viễn thám. Kết quả là sơ đồ phân bố thảm thực vật biển được hiển thị. Sơ đồ sẽ được kết xuất ra định dạng GIS mở (Shapefile). Với định dạng Shapefile, người dùng có thể sử dụng bất kỳ phần mềm GIS nào để tùy chỉnh và tạo lập bản đồ số, cũng như làm đầu vào cho cơ sở dữ liệu của hệ thống WebGIS.
Sơ đồ luồng dữ liệu thực thi phần mềm GPU4RS

Hình 3. Sơ đồ luồng thực thi của phần mềm GPU4RS

Hình 4. Sơ đồ luồng dữ liệu

Sơ đồ phân cấp chức năng của phần mềm GPU4RS, Hình 5.

Hình 5. Sơ đồ phân cấp chức năng của phần mềm GPU4RS

Sơ đồ phân cấp chức năng, bao gồm các đối tượng cho phép người dùng tương tác với chương trình. Giao diện bằng tiếng Việt tạo thuận lợi cho người dùng trong nước khi thao tác với phần mềm; tuy nhiên một số thuật ngữ chuyên ngành vẫn được giữ nguyên, khi chưa có từ tiếng việt tương ứng được quy định trong từ điển khoa học kỹ thuật. Mỗi Module được được đặt tên gợi nhớ tương ứng với công việc mà nó đảm nhận.
Giao diện màn hình chính của phần mềm GPU4RS, hình 6.

Hình 6. Giao diện màn hình chính

Kết quả xây dựng bản đồ thảm thực vật biển
Ví dụ ảnh viễn thám VNREDSat-1 của khu vực Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa chưa xử lý chụp ngày 10 tháng 07 năm 2017, Hình 7.

Hình 7. Ảnh viễn thám khu vực Vân Phong, Khánh Hòa chưa xử lý

Qua qua trình tiền xử lý ảnh bao gồm hiệu chỉnh cột nước, giải đoán ảnh, cuối cùng xây dựng bản đồ thảm thực vật biển.
Ảnh VNREDSat-1 sau khi được thu thập bị lỗi sai số về hình học, vì vậy chúng tôi tiến hành nắn ảnh viễn thám nhằm loại bớt các sai lệch xảy ra trong quá trình chụp ảnh và đưa ảnh về toạ độ chuẩn để có thể tích hợp với các nguồn dữ liệu khác như vùng bờ, nuôi trồng thủy sản vùng biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa.
Phân bố mức độ suy giảm ánh sáng vùng nước Vịnh Văn Phong, Khánh Hòa, Hình 8.

Hình 8. Phân bố mức độ suy giảm ánh sáng vùng nước Vịnh Văn Phong, Khánh Hòa

Phổ phản xạ bề mặt (RGB composite) khu vực vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa, Hình 9. Giá trị phản xạ nền đáy, Hình 10, sau khi loại bỏ ảnh hưởng cột nước sẽ thể hiện đúng đặc trưng của từng đối tượng được phân tích trên mặt đất [6]. Giá trị thực vật sẽ có đỉnh phản xạ ở kênh green khi hiển thị tổ hợp màu RGB (Red, Green, Blue). Việc hiển thị tổ hợp màu RGB sẽ giúp cho việc triển khai các bước phân loại kế tiếp dễ dàng hơn.

Hình 9. Phổ phản xạ bề mặt (RGB composite) khu vực vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa

Hình 10. Phổ phản xạ nền đáy (RGB composite) sau khi hiệu chỉnh cột nước

- Thảm thực vật biển (ví dụ vịnh Vân Phong - Khánh Hòa), Hình 11.

Hình 11. Kết quả hiển thị xuất dạng bản đồ thảm thực vật biển vịnh Vân Phong, Khánh Hòa.

Kết quả bản đồ thảm thực vật biển có các điểm đi thực địa, hình 12

Hình 12. Kết quả bản đồ thảm thực vật biển có các điểm đi thực địa

Phần mềm mã nguồn mở GPU4RS xử lý ảnh viễn thám, giải đoán sự phân bố thảm thực vật biển ven bờ và xây dựng bản đồ thảm thực vật dưới biển ứng dụng công nghệ đồ họa tính toán đa năng GPGPU đã được trình bày. Ứng dụng phần mềm GPU4RS có thể tăng tốc được kết quá trình tính toán (phù hợp với kiến trúc phần cứng GPU) cho kết quả giải đoán nhanh, tiết kiệm thời gian tính toán và chi phí mà chưa cần phải sử dụng công nghệ tính toàn hiệu năng cao HPC ( High Performance Computing), Supercomputer,..
Hơn nữa, việc xây dựng phần mềm GPU4RS là sự nổ lực lớn của nhóm nghiên cứu trong khoảng thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn, cũng như sự cố gắng chủ động trong việc nội địa hóa sản phẩm phần mềm xử lý ảnh viễn thám và chuyên dụng xử lý cho ảnh VNREDSat-1. Mặt khác, hiện ở Việt Nam hiện cũng chưa có phần mềm xử lý ảnh viễn thám nào, cũng như chưa có phần mềm chuyên dụng cho xử lý ảnh viễn thám VNREDSat-1 giải đoán và xây dựng bản dồ thảm thực vật biển, có thể xem phần mềm GPU4RS là sản phẩm đầu tiên cho xử lý ảnh viễn thám quang học VNREDsat-1 trước tiên phục vụ cho cho đào tạo và nghiên cứu.
Phần mềm GPU4RS hiện chưa xem là sản phẩm thương mại được do còn một số hạn chế nhất định liên quan các giải thuật của tiền xử lý ảnh như hiệu loại bỏ nhiễu, mây, hiệu ứng bóng nắng (sun-lint),… cũng như thời gian thực hiện đề tài ngắn. Bước đầu chúng ta cũng có thể thấy được tính hiệu quả xử lý ảnh viễn thám trên nền GPU phù hợp với lý thuyết kiến trúc phần cứng GPGPU là tăng được tốc độ tính toán, xử lý dữ liệu kiểu dữ liệu ma trận.
3. Bộ bản đồ ảnh chuyên đề tỷ lệ 1:50.000 phân bố thảm thực vật (cỏ biển và rong) theo mùa ở độ sâu đến 15m cho vùng biển tỉnh Khánh Hòa.
Dựa trên các kết quả phân tích ảnh viễn thám kết hợp khảo sát ngầm khu vực ven bờ tỉnh Khánh Hòa, hình 13, bộ bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở toàn vùng nước ven bờ Khánh Hòa tỉ lệ 1/50.000 đã được xây dựng.

Hình 13. Bản đồ khu vực khảo sát thực địa ven bờ tỉnh Khánh Hòa

Bằng kỹ thuật phân tích ảnh viễn thám trên các loại ảnh viễn thám khác nhau (như VNREDSAT1, SENTINEL2 và cả Landsat 8), dựa trên phương pháp tính chỉ số bất biến theo độ sâu (như đã chỉ ra trong báo cáo chuyên đề về xử lý ảnh) kết hợp các khảo sát hiện trường phân bố toàn cảnh của các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở toàn vùng nước ven bờ Khánh Hòa đã được nhận diện. Sau đó chúng tôi đã chuyển đổi dữ liệu từ file raster sang file vecto (GIS) và biên tập bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở toàn vùng nước ven bờ Khánh Hòa tỉ lệ 1/50.000 (bản đồ thu nhỏ) như đã chỉ ra ở hình 14, hình 15 và hình 16..

Hình 14. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ Khánh Hòa – Tỉ lệ 1/50.000 (bảng thu nhỏ).

Hình 15. Bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ Khánh Hòa – mùa khô - Tỉ lệ 1/50.000 (bảng thu nhỏ).

Hình 16. Bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ Khánh Hòa – mùa mưa - Tỉ lệ 1/50.000 (bảng thu nhỏ).

Diện tích thảm thực vật dưới biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa: Sử dụng công cụ thống kê trong phần mềm Mapinfo, tính diện tích thảm thảm thực vật dưới biển (rong và cỏ) cả năm là 3683 ha (mùa nắng) và mùa mưa 2.616 ha.
4. Bộ bản đồ ảnh chuyên đề tỷ lệ 1:25.000 phân bố thảm thực vật cho 5 vùng trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa (vịnh Văn Phong, Ninh Hòa, vịnh Nha Trang bao gồm 19 đảo, Bãi Dài và vịnh Cam Ranh).
Bộ bản đồ phân bố các thảm thực vật dưới biển (cỏ biển, rong biển) ở các vùng nước ven bờ tỉnh Khánh Hòa tỉ lệ 1/25.000 sử dụng hệ lưới chiếu dùng để xây dựng bản đồ là hệ lưới chiếu địa lý VN2000, múi 6o, kinh tuyến trục 111o00’ E
Tỉ lệ bản đồ là 1/25.000 được chọn trong xây dựng bản đồ.
Bộ bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở các vùng nước ven bờ tỉnh Khánh Hòa tỉ lệ 1/25.000 đã được xây dựng cho 5 vùng chi tiết: vịnh Vân Phong, Ninh Hòa, vịnh Nha Trang bao gồm 19 đảo, Bãi Dài và vịnh Cam Ranh
4.1 Bản đồ tỉ lệ 1/25.000 khu vực Vịnh Vân Phong
- Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong.
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong được chỉ ra ở hình 17.

Hình 17. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong – mùa khô tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa khô vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong được chỉ ra ở hình 18.

Hình 18. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong – Mùa khô - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong – mùa mưa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa mưa ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong được chỉ ra ở hình 19.

Hình 19. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Vân Phong – Mùa mưa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

4.2. Bản đồ tỉ lệ 1/25.000 khu vực Ninh Hòa
- Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa được chỉ ra ở hình 20.

Hình 20. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ Ninh Hòa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ Ninh Hòa – mùa khô tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa khô ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa được chỉ ra ở hình 21.

Hình 21. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa – Mùa khô - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa – mùa mưa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa mưa ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa được chỉ ra ở hình 22.

Hình 22. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Ninh Hòa – Mùa mưa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

4.3. Bản đồ tỉ lệ 1/25.000 khu vực Vịnh Nha Trang
- Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang được chỉ ra ở hình 23.

Hình 23. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang – mùa khô tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa khô ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang được chỉ ra ở hình 24.

Hình 24. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang – Mùa khô - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang – mùa mưa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa mưa ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang được chỉ ra ở hình 25.

Hình 25. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Nha Trang – Mùa mưa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

4.4. Bản đồ tỉ lệ 1/25.000 khu vực Bãi Dài
- Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài được chỉ ra ở hình 26.

Hình 26. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài – mùa khô tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa khô ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài được chỉ ra ở hình 27.

Hình 27. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài – Mùa khô - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài – mùa mưa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa mưa ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài được chỉ ra ở hình 28.

 
Hình 28. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ khu vực Bãi Dài – Mùa mưa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

4.5. Bản đồ tỉ lệ 1/25.000 khu vực Vịnh Cam Ranh
- Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh được chỉ ra ở hình 29.

Hình 29. Bản đồ phân bố chung các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh – mùa khô tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa khô ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh được chỉ ra ở hình 30.

Hình 30. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh – Mùa khô - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ).

- Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh – mùa mưa tỉ lệ 1/25.000
Kết quả biên tập lại bản đồ phân bố các thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) vào mùa mưa ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh được chỉ ra ở hình 31.

Hình 31. Bản đồ phân bố thảm thực vật biển (cỏ biển, rong biển) ở vùng nước ven bờ vịnh Cam Ranh – Mùa mưa - Tỉ lệ 1/25.000 (bảng thu nhỏ)

- Diện tích phân bố thực vật dưới nước 5 vùng trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa (vịnh Vân Phong, Ninh Hòa, vịnh Nha Trang, Bãi Dài và vịnh Cam Ranh) từ dữ liệu viễn thám
Bằng phương pháp phân tích viễn thám trình bày ở trên, thảm thực vật dưới biển ở vùng ven biển Khánh Hòa đã được xác định (rong biển và cỏ biển) phân bố rãi rác ở vùng ven bờ tỉnh Khánh Hòa.
Kết quả phân tích cho thấy tổng diện tích thực vật dưới nước ở Khánh Hòa là 3683ha, và biến động mạnh giữa mùa khô và mùa mưa, xem Bảng 1.

Bảng 1. Diện tích phân bố thực vật dưới nước từ dữ liệu viễn thám

5. Báo cáo đánh giá hiện trạng, phân bố và biến động thảm thực vật dưới biển và đề ra giải pháp phục vụ việc bảo vệ và khai thác bền vững nguồn lợi thực vật biển.
5.1 Phân bố và biến động thảm thực vật dưới biển của khu vực nghiên cứu từ tư liệu ảnh viễn thám
Bằng phương pháp phân tích viễn thám, thực vật dưới nước ở vùng ven biển Khánh Hòa đã được xác định, rong biển và cỏ biển phân bố rãi rác ở vùng ven bờ tỉnh Khánh Hòa, Bảng 1. Kết quả phân tích cho thấy tổng diện tích thực vật dưới nước ở Khánh Hòa là 3683ha, và biến động mạnh giữa mùa khô và mùa mưa.
Thảo luận phân bố và biến động thực vật dưới nước: So sánh với các kết quả nghiên cứu trước đây, diện tích thực vật dưới nước biến động mạnh theo thời gian và không gian (Bảng 2). Giả sử diện tích rong mơ ít thay đổi trong thời gian từ 2009 và năm 2015, diện tích thực vật dưới nước đã thay đổi giảm xuống còn 55% (ở Nha Trang) và tăng lên đến 593% (Nha Phu). Diện tích cỏ biển đã biến động mạnh (Bảng 2). Thực vật dưới nước bao gồm của thực vật vật cao (cỏ biển) và thực vật bậc thấp (rong biển). Theo nhiều nghiên cứu, dưới tác động của điều kiện tự nhiên (nhiệt độ và ánh sáng), rong biển bị biến động mạnh theo thời gian trong năm, trong khi đó cỏ biển dường như không biến động. Sự biến động của cỏ biển chịu sự chi phối của tác dộng của con người.

Bảng 2. Biến động diện tích thực vật dưới nước ở Khánh Hòa

5.2 Đề xuất giải pháp phục vụ việc bảo vệ và khai thác bền vững nguồn lợi thực vật biển.
Đề xuất giải pháp dụng viễn thám và GIS vào quản lý nguồn lợi thực vật biển dựa trên: (1) các kết quả của đề tài ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ phân bố hiện trạng thảm cỏ biển, rong biển ở tỉnh Khánh Hòa; (2) Thực tiễn triển khai các mô hình phục hồi và quản lý nguồn lợi thực vật biển tại một số địa phương trong cả nước (Khánh Hòa, Ninh Thuận, Quảng Ngãi, Cà Mau, ...); (3) vai trò của việc xác định rõ sự phân bố của rong và cỏ biển trong bảo vệ và quản lý nguồn lợi rong và cỏ biển; và (4) mức độ đáp ứng của rong và cỏ biển khi điều kiện môi trường thay đổi tức thời và theo mùa;
Đề tài đề xuất một số giải pháp nhằm bảo vệ và khai thác bền vững nguồn lợi tài nguyên cỏ biển và rong biển ở vùng biển tỉnh Khánh Hòa cụ thể sẽ được trình bày sau đây.
a) Giải pháp về quản lý tài nguyên thảm thực vật biển
- Chuyển giao kết quả của đề tài cho đơn vị có chức năng quản lý và bảo tồn
- Nâng cao năng lực viễn thám và GIS cho đội ngũ quản lý địa phương
- Nâng cấp hệ thống trang thiết bị ứng dụng viễn thám và GIS phục vụ quản lý địa phương
- Xây dựng chương trình giám sát/quan trắc định kỳ rong biển, cỏ biển cấp tỉnh
- Phân vùng bảo vệ, khai thác và phục hồi rong biển, cỏ biển
b) Giải pháp kinh tế - xã hội và pháp luật
- Nâng cao nhận thức giáo dục cho cộng đồng địa phương
- Tăng cường hiệu quả quản lý bằng hệ thống luật pháp
- Tăng cường công tác quản lý thảm cỏ biển, rong biển
c) Giải pháp về dữ liệu ảnh viễn thám
d) Giải pháp về công nghệ GIS
- Giải pháp nâng cao hiệu chỉnh khí quyển
- Giải pháp nâng cao hiệu chỉnh cột nước
- Giải pháp nâng cao quá trình phân loại
e) Tăng cường hợp tác với các tổ chức quốc tế
6. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
6.1. Các bài báo trên các tạp chí quốc tế trong hệ thống SCIE
1. Aquatic Living Resources (2020) Vol. 33, No.4. DOI: ttps://doi.org/10.1051/alr/2020005. Tên bài báo: Satellite image analysis reveals changes in seagrass beds at Van Phong Bay, Vietnam during the last 30 years. Tác giả: Trong-Thach Vo, Khin Lau, Lawrence M. Liao and Xuan-Vy Nguyen.
2. ISPRS International Journal of Geo-Information (2020), vol. 9, p. 395, 2020. Tên bài báo: Mapping Submerged Aquatic Vegetation along the Central Vietnamese Coast Using Multi-Source Remote Sensing. Tác giả: T. N. Khanh Ni, H. C. Tin, Võ T. Thach, C. Jamet, and I. Saizen,
6.2 Các bài báo chí uy tín chuyên ngành quốc tế
1. Tên tạp chí : Journal of Marine Science. Tên bài báo: Application of Regional Ocean Modeling System for Hydrodynamics in Binh Cang-Nha Trang Bay, Vietnam. Tác giả: Pham Xuan Duong, Phan Minh Thu,　Bui Hong Long. Pp. 1-7. Volume 01. Issue 01 . 2019.
2. Tên tạp chí : Journal of Environmental Science and Engineering B (2020), Volume 9, Number 2, (Serial Number 83) , Pp. 56-70. DOI:10.17265/2162-5263/2020.02.002 . Quantifying Shoot Density and Biomass of Seagrass Beds in the Central Coast of Vietnam. Tác giả: Hoang Cong Tin, Luong Quang Doc and Ho Thi Thuy Uyen.
6.3. Các báo cáo trên tạp chí trên tạp chí trong nước
1. Tên tạp chí: Vietnam Journal of Science and Technology 55 (4C) (2017) 148-154. Tên bài báo: A Review Of Seagrass Studies By Using Satellite Remote Sensing Data In The Southeast Asia: Status And Potential. Tác giả: Nguyen Thi Thien Huong, Tran Anh Tuan, Vo Trong Thach, Hoang Cong Tin.
2. Tên tạp chí : Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, Tập 20, Số 1; 2020: 95–103 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/20/1/13301. Tên bài báo: Bước đầu đánh giá khả năng hấp thụ muối dinh dưỡng nitơ của cỏ vích Thalassia hemprichii tại Nha Trang, Khánh Hoà. Tác giả: Phan Minh Thụ và cs
3. Tạp chí khoa học - Trường Đại học Phú Yên, Số 25 năm 2020, trang 83-88, ISSN 0866-7780. Tên bài báo: Thành phần loài và phân bố cỏ biển Đầm Thủy Triều Khánh Hòa. Tác giả. Nguyễn Hoàng Thái Khang, Võ Trọng Thạch, Trần Thị Quỳnh Thi.
Ngoài ra, số liệu đề tài đã gửi (Submit) 01 bài ở tạp chí thuộc SCI/SCIE, và cũng công bố 01 ở tạp chí KH&CN Khánh Hòa nhưng thiếu sót ghi lời cảm ơn đề tài.
1. Đã gửi đến Tên tạp chí: Environments (MDPI). Tên bài báo: “Dynamics of Submerged Aquatic Vegetation Beds by Field Survey and Historic Landsat Satellite Remote Sensing Data”. Tác giả: Hoang C. Tin, Duong V. Hieu, Vo T. Thach, Le V. Ron, Nguyen L. H. Hoa, Robert Catherman.
2. Tạp chí KH&CN Khánh Hòa, số 3, năm 2019, số trang 5. Tên bài báo: “Diễn biến chất lượng nước tại vùng ven bờ Khánh Hòa trong gần thập kỷ qua”. Tác giả: Phạm Hữu Tâm, Võ Trọng Thạch.
7. Kết quả tham gia đào tạo
7.1. Hỗ trợ đào tạo tiến sĩ
01 NCS Phan Minh Thụ (thành viên thực hiện chính của đề tài) tên đề tài: “Lượng hóa chu trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong các thủy vực ven biển Khánh Hòa”, chuyên ngành Thủy sinh vật học (theo quyết định số 864/QĐ-HVKHCN, Hà Nội, ngày 24 tháng 11 năm 2016), dự kiến bảo vệ vào cuối năm 2021.
7.2. Thạc sĩ
1. Trần Ngọc Khánh Ni, Trường Đại học khoa học, Đại học Huế, tên đề tài “Ứng dụng GIS và viễn thám đánh giá hiện trạng thảm thực vật dưới nước vùng biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa”. Người hướng dẫn: TS. Hoàng Công Tín (thành viên chính đề tài) (theo quyết định số: 44/QĐ-ĐHKH, Thừa Thiên Huế, ngày 23 tháng 1 năm 2019).
2. Nguyễn Hoàng Thái Khang (thành viên đề tài), Viện Hải dương học, tên đề tài “Nghiên cứu mối liên hệ giữa một số yếu tố môi trường với độ phủ của thảm cỏ biển tại Xuân Tự, Vạn Ninh, Khánh Hòa”. Người hướng dẫn: TS. Võ Trọng Thạch (hướng dẫn chính) và PGS.TS. Ngô Đặng Nghĩa (theo quyết định số: 1313/QĐ-ĐHNT, Khánh Hòa, ngày 01 tháng 11 năm 2018).
8. Tình hình chuyển giao công nghệĐã chuyển giao kết quả kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài cho Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hòa theo Biên bản chuyển giao sản phẩm đã ký ngày 26/02/2021 giữa Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hòa gồm:
- Bộ bản đồ ảnh chuyên đề tỷ lệ 1:50.000 phân bố thảm thực vật (cỏ biển và rong) theo mùa ở độ sâu đến 15m cho vùng biển tỉnh Khánh Hòa.
- Bộ bản đồ ảnh chuyên đề tỷ lệ 1:25.000 phân bố thảm thực vật cho 5 vùng trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa (vịnh Văn Phong, Ninh Hòa, vịnh Nha Trang bao gồm 19 đảo, Bãi Dài và vịnh Cam Ranh).
9. Kết quả của đề tài được lưu trữ tại
- Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang
- Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam
- Sau khi nhiệm thu cấp Quốc gia xong, kế quả nghiên cứu khoa học của đề tài sẽ lưu ở Cục thông tin khoa học và công nghệ Quốc gia.
10. Tài liệu tham khảo
[1] D. R. Lyzenga, " Passive remote Sensing techniques for mapping water depth and bottom features," Applied Optics, vol. 17 (3), pp. 379-383, 1978.
[2] D. R. Lyzenga, "Remote sensing of bottom reflectance and water attenuation parameters in shallow water using aircraft and Landsat data," International Journal of Remote Sensing, vol. 2(1), pp. 71-82, 1981.
[3] T. Sagawa, E. Boisnier, T. Komatsu, K. B. Mustapha, A. Hattour, N. Kosaka, et al., "Using bottom surface reflectance to map coastal marine areas: a new application method for Lyzenga's model," International Journal of Remote Sensing, vol. 31, pp. 3051-3064, 2010/06/20 2010.
[4] Peng Dua, Rick Webera, Piotr Luszczeka, Stanimire Tomova, Gregory Petersona, and Jack Dongarra, "From CUDA to OpenCL: Towards a performance-portable solutionfor multi-platform GPU programming," Parallel Computing, vol. 38, pp. 391-407, 2012.
[5] Emmanuel Christophe, Julien Michel, and Jordi Inglada, "Remote Sensing Processing: From Multicore to GPU," IEEE journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing, vol. 4, pp. 1-10, 2011.
[6] D. D. Ngoc, H. Loisel, C. Jamet, V. Vantrepotte, L. Duforêt-Gaurier, C. D. Minh, et al., "Coastal and inland water pixels extraction algorithm (WiPE) from spectral shape analysis and HSV transformation applied to Landsat 8 OLI and Sentinel-2 MSI," Remote Sensing of Environment, vol. 223, pp. 208-228, 2019.
[7] Bùi Minh Lý, "Đánh giá hiện trạng và nghiên cứu giải pháp bảo vệ nguồn lợi rong mơ (Sargassum) tại Khánh Hòa," Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang2010.
[8] Nguyễn Xuân Hòa and Nguyễn Nhật Như Thủy, "Hiện trạng và xu thế biến động của rừng ngập mặn và thảm cỏ biển ở vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa " Tuyển tập Nghiên cứu biển, vol. 20, pp. 135-147, 2014.
[9] Nguyễn Xuân Hòa, "Điều tra, thống kê diện tích, thành phần loài, đánh giá hiện trạng phân bố hệ sinh thái rừng ngập mặn, thảm cỏ biển và vai trò của chúng đối với kinh tế - xã hội, môi trường ở vùng biển ven bờ Khánh Hòa, Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng bền vững," Viện Hải dương học2009.
[10] Nguyễn Văn Long and Tống Phước Hoàng Sơn, "Hiện trạng và biến động diện tích các hệ sinh thái biển tiêu biểu trong vịnh Nha Trang," Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, vol. 17, pp. 469-479, 2017.
[11] Tong Phuoc Hoang Son, Bui Hong Long, Lau va Khin, Ha Nam Thang, Tran Van Chung, and Pham ba Trung, "Seagrass mapping in Thuy Trieu - Cam Ranh lagoons (Vietnam) by using satellite multi sensors," in ACRS Proceedings, Bali, Indonesia., 2013.
[12] C.-F. Chen, V.-K. Lau, N.-B. Chang, N.-T. Son, P.-H.-S. Tong, and S.-H. Chiang, "Multi-temporal change detection of seagrass beds using integrated Landsat TM/ETM+/OLI imageries in Cam Ranh Bay, Vietnam," Ecological Informatics, vol. 35, pp. 43-54, 2016/09/01/ 2016.