Hoạt động Khoa học Công nghệ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và công nghệ đồ họa (GPGPU) xây dựng bộ dữ liệu bản đồ thảm thực vật dưới biển, ứng dụng thí điểm tại vùng biển tỉnh Khánh Hòa

03/06/2024

Việt Nam là quốc gia ven biển với bờ biển trên 3.260 km, trải dài từ Bắc xuống Nam, với thảm thực vật thủy sinh sống chìm gồm thảm rong và cỏ biển (TVTSSC) phong phú đa dạng. Tỉnh Khánh Hòa là khu vực có vị trí quan trọng trong kinh tế xã hội và an ninh, quốc phòng của vùng Nam Trung Bộ và cả nước.

Hệ sinh thái TVTSSC vùng biển Khánh Hòa là một trong những hệ sinh thái có tính đa dạng sinh học cao tại Việt Nam. Tuy nhiên, thảm TVTSSC tỉnh Khánh Hòa đang có xu hướng suy giảm theo thời gian và sự biến động về trữ lượng thực vật biển hiện vẫn chưa có phương pháp đánh giá một cách khách quan, khoa học và có độ chính xác cao. Có thể nhận thấy rằng, rong biển và cỏ thủy sinh ở vùng biển tỉnh Khánh Hòa phân bố rộng theo các độ sâu khác nhau, kiểu nền đáy hác nhau và vị trí địa lý khác nhau, chúng đa dạng thành phần loài, trữ lượng lớn. Cũng chính điều này dẫn đến sự khó khăn trong điều tra và quản lý trữ lượng nguồn lợi. Do vậy, cần thiết phải có biện pháp hữu hiệu, khách quan giám sát và quản lý nguồn lợi.

Đó là lý do TS. Võ Trọng Thạch và các cộng sự tại Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và công nghệ đồ họa (GPGPU) xây dựng bộ dữ liệu bản đồ thảm thực vật dưới biển, ứng dụng thí điểm tại vùng biển tỉnh Khánh Hòa” từ năm 2017 đến năm 2021.

Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau: 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; và xây dựng bộ dữ liệu bản đồ thảm thực vật dưới biển tỉnh Khánh Hòa.

Dựa vào số liệu khảo sát của đề tài, dữ liệu lịch sử và kết quả giải đoán ảnh viễn thám để xác định diện tích phân bố của thực vật dưới biển, đề tài đã xác định ở vùng ven biển tỉnh Khánh Hòa với tổng diện tích thảm thực vật dưới biển (rong và cỏ biển) của mùa nắng (cũng là cả năm) 3.683 ha và mùa mưa 2.616 ha. Cụ thể, diện tích thảm thực vật dưới biển của 5 khu vực trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa gồm: vịnh Vân Phong cả năm 1.276,6 ha, đầm Nha Phu - Ninh Hòa là 1.186.6 ha, vịnh Nha Trang là 329 ha, Bãi Dài - Đầm Thủy Triều 535,9 ha và vịnh Cam Ranh là 354,8 ha. Kết quả giải đoán thảm thực vật dưới biển không có sự khác biết lớn giữa hai phương pháp hiệu chỉnh cột nước DII và BRI, tổng diện tích thảm thực vật dưới biển cả năm sau hi sử dụng chỉ số DII là 3.620 ha và diện tích thảm thực vật dưới biển sau khi sử dụng chỉ số BRI là 3.683 ha. Trong năm, diện tích cỏ biển dường như hông biến động giữa mùa mưa và mùa hô, diện tích biến động lớn giữa mùa mưa và mùa hô chủ yếu là các thảm rong biển. Trong những năm qua, diện tích cỏ biển đã giảm đi nhiều lần, có nơi, diện tích thảm cỏ biển đã giảm đến 78,4% so với năm 2015.

Đề tài cũng đã ứng dụng công nghệ viễn thám ứng dụng công nghệ đồ họa đa năng GPGPU đã xây dựng phần mềm mã nguồn mở GPU4RS giải đoán ảnh viễn thám quang học và xây dựng bản đồ thảm thực vật dưới biển. Ứng dụng phần mềm GPU4RS có thể tăng tốc kết quá trình tính toán cho kết quả giải đoán nhanh (phù hợp với lý thuyết kiến trúc phần cứng GPU), tiết kiệm thời gian tính toán. Đối với ảnh VNREDSAT-1 phần mềm giải đoán với độ chính xác của kết quả giải đoán thảm thực vật dưới biển là chấp nhận được (từ 75% trở lên), đối với ảnh Landsat-8 thì cho kết quả chấp nhận được, còn với nguồn ảnh Sentinel-2 thì khó sử dụng vì ở vùng biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa ảnh bị hiện tượng chói nắng (sun-glint) và mây phủ v.v... Phần mềm GPU4RS chưa thể xem là sản phẩm thương mại được, có thể xem là sản phẩm đầu tiên cho xử lý ảnh viễn thám quang học VNREDsat-1 phục vụ cho cho đào tạo và nghiên cứu.

Đề tài đã xây dựng bộ bản đồ phân bố thảm thực vật theo mùa (mùa khô và mùa mưa) vùng biển ven bờ khu vực nghiên cứu. Cụ thể là xây dựng bộ 3 bản đồ (1 mùa nắng, 01 mùa mưa và 1 cả năm) chuyên đề tỷ lệ 1/50.000 phân bố thảm thực vật dưới biển (cỏ biển và rong) ở độ sâu đến 15m cho vùng biển ven bờ tỉnh Khánh Hòa. Xây dựng bộ 15 bản đồ (5 bản đồ mùa nắng, 5 bản đồ mùa mưa và 05 bản đồ cả năm) chuyên đề tỷ lệ 1/25.000 phân bổ thảm thực vật dưới biển cho 5 vùng trọng điểm của tỉnh Khánh Hòa (vịnh Văn Phong, Đầm Nha Phu (Ninh Hòa), vịnh Nha Trang, Bãi Dài và vịnh Cam Ranh). Ngoài ra, đề tài cũng đã xây dựng cơ sở dữ liệu WebGIS và phổ biến trên hệ thống CSDL WebGIS. Sản phẩm của hệ thống CSDL WebGIS đặt tại địa chỉ http://webthoidai.com/khanhhoagis.

Kết quả nghiên cứu 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.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19907/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)

Trích nguồn "Cục Thông tin KH&CN quốc gia"

https://vista.gov.vn/vi/news/ket-qua-nghien-cuu-trien-khai/nghien-cuu-ung-dung-cong-nghe-vien-tham-va-cong-nghe-do-hoa-gpgpu-xay-dung-bo-du-lieu-ban-do-tham-thuc-vat-duoi-bien-ung-dung-thi-diem-tai-vung-bien-tinh-khanh-hoa-8650.html