Bộ khoa học và công nghệ
Chơng trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nớc giai đoạn 2001-2005
" Bảo vệ môi trờng và phòng tránh thiên tai ", mã số: KC.08

TS. Vơng Văn Quỳnh, TS. Lê Sỹ Việt, TS. Trần Tuyết Hăng, TS. Bế Minh Châu
ThS. Trần Quang Bảo, TS. đỗ Đức Bảo, TS. Chu Thị Bình, TS. Nguyễn Đình dơng đề tài
Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng chống và
khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây
Nguyên
(Mã số: KC.08.24)
==============================================

chuyên đề

các phần mềm dự báo cháy rừng
ở u minh và tây nguyên 6289-10

đề ti
Bộ khoa học v công nghệ
Chơng trình KHCN trọng điểm cấp Nh nớc giai đoạn 2001-2005
"Bảo vệ môi trờng và phòng tránh thiên tai", mã số: KC.08

TS. Vơng Văn Quỳnh, TS. Lê Sỹ Việt, TS. Trần Tuyết Hằng, TS. Bế Minh Châu
ThS. Trần Quang Bảo, TS. đỗ Đức Bảo, TS. Chu Thị Bình, TS. Nguyễn Đình dơng

Mục lục

1.Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng 2
1.1. Nguy cơ cháy rừng và dự báo nguy cơ cháy rừng 2
1.2. Công nghệ và phần mềm Dự báo nguy cơ cháy rừng 2
1.2.1. Dự báo nguy cơ cháy rừng bằng thủ công 2
1.2.2. Phần mềm cho các trạm đơn lẻ ở địa phơng 2
1.2.3. Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng cho cả nớc 3
1.2.4. Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng Tây Nguyên" 4
1.3. Các bớc thực hiện dự báo nguy cơ cháy rừng bằng "Phần mềm
cảnh báo nguy cơ cháy rừng " 5
1.4. Đặc điểm kỹ thuật của phần mềm cảnh bảo nguy cơ cháy rừng
Tây Nguyên 7
2. Phần mềm phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh . 9
2.1. Phát hiện sớm cháy rừng từ ảnh vệ tinh 9
2.2. T liệu ảnh và chỉ số phát hiện cháy rừng từ ảnh 9
2.3. Phần mềm phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh 9
2.4. Các bớc công việc trong phần mềm phát hiện sớm cháy rừng từ
ảnh vệ tinh 10

cháy, cấp 2 - có khả năng xuất hiện cháy, cấp 3 - dễ xuất hiện cháy, cấp 4 - rất
nguy hiểm với cháy, cấp 5 - cực kỳ nguy hiểm với cháy.
Dự báo nguy cơ cháy rừng là nội dung quan trọng trong phòng cháy chữa
cháy vì khi biết nguy cơ cháy ngời ta có thể chủ động huy động hợp lý các
nguồn lực cho phòng cháy chữa cháy rừng đảm bảo vừa đạt hiệu quả cao vừa tiết
kiệm đợc công sức. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công tác dự
báo nguy cơ cháy rừng ở nớc ta cũng từng bớc đợc đổi mới và hoàn thiện.
1.2.1. Dự báo nguy cơ cháy rừng bằng thủ công
Dự báo nguy cơ cháy rừng ở Việt Nam đợc bắt đằu từ năm 1981. Tuy
nhiên trong thời gian dự báo nguy cơ cháy rừng đợc thực hiện với việc tính toán
hoàn toàn thủ công trên cơ sở số liệu ghi chép của cán bộ lâm nghiệp. Vì công
việc tính toán phức tạp lại sự đòi hỏi phải hợp tác của nhiều ngời nên dự báo
nguy cơ cháy rừng bằng phơng pháp thủ công tại các địa phơng trong thời gian
này có độ chính xác thấp, khả năng thông tin kém và, do đó, ít tác động tới hành
vi của cộng đồng. Hiệu quả của công tác dự báo trong phòng cháy chữa cháy
rừng không cao.
1.2.2. Phần mềm cho các trạm đơn lẻ ở địa phơng
Từ năm 2001, do yêu cầu của một số địa phơng nhóm cán bộ của Trờng
Đại học Lâm nghiệp đã xây dựng phần mềm dự báo lửa rừng. Nó cho phép tự
động hoá việc cập nhật thông tin, dự báo và t vấn về giải pháp phòng chống

2
cháy rừng. Phần mềm đã đợc đánh giá nh một sáng kiến có giá trị trong dự báo
lửa rừng Việt Nam. Ngoài việc phục vụ dự báo nguy cơ cháy rừng phần mềm này
còn có chức năng chỉnh lý, lu trữ và bảo vệ số liệu dới dạng các tệp thông tin
dễ dàng sử dụng phục vụ dự báo sâu, bệnh hại rừng, dự tính năng suất rừng, xây
dựng kế hoạch sản xuất và những hoạt động thực tiễn khác.
Tuy nhiên, đây là phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng ở những trạm đơn
lẻ, cha liên kết với kỹ thuật GIS và viễn thám, do đó, cha tự động hoá đợc
việc dự báo nguy cơ cháy rừng cho vùng lớn.

giảm. Việc quan tâm đến bản tin cảnh báo nguy cơ cháy rừng cũng nh hiệu quả
tác động của các thông tin cảnh báo nguy cơ cháy rừng đến ý thức và hành vi của
cộng đồng không còn mạnh mẽ nh trớc.

3
1.2.4. Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng Tây Nguyên"
Để khắc phục những tồn tại trên, trong khuôn khổ của đề tài cấp nhà nớc
KC08-24, nhóm nghiên cứu đã phát triển "Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy
rừng" cho khu vực U Minh và Tây Nguyên. Đặc điểm công nghệ của phần mềm
này nh sau:
- "Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng" lu trữ trong nó những thông
tin cần thiết cho dự báo theo cả điều kiện thời tiết và kiểu rừng:
+ Các phơng trình phản ảnh quy luật phân hoá các yếu tố khí tợng liên
quan đến nguy cơ cháy rừng theo kinh độ , vĩ độ và độ cao của các tháng trong
năm,
+ Thông tin về đặc điểm liên quan đến nguy cơ cháy của các trạng thái
rừng,
+ Thông tin về đặc điểm các đám cháy rừng với mỗi trạng thái rừng , và
mỗi điều kiện cụ thể của thời tiết khác nhau.
+ Thông tin về trạng thái rừng , toạ độ địa lý, độ cao địa hình, tên đơn vị
hành chính các cấp của từng điểm cách đều nhau 1km trên toàn lãnh thổ.
+ Cập nhật và lu trữ liên tục thông tin về các yếu tố khí tợng có liên đến
nguy cơ cháy rừng.
- Hàng ngày vào lúc 13 - 14 giờ, sau khi cập nhật số liệu của các trạm khí
tợng "Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng" sẽ tự động phân tích thông tin và
dự báo cấp nguy cơ cháy rừng cho từng điểm cách đều 1km trên toàn lãnh thổ
trên cơ sở tính đến đặc điểm thời tiết và kiểu rừng.
- "Phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng" tự động chia diên tích lãnh thổ
thành những ô vuông có diện tích 1km2, chuyển thông tin về cấp nguy cơ cháy
rừng vào từng ô vuông, tô màu khác nhau cho ô theo cấp nguy cơ cháy và thể

phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng sẽ đợc phát triển và ngày càng đáp ứng tốt
hơn cho công tác bảo vệ và phát triển rừng của đất nớc.
1.3. Các bớc thực hiện dự báo nguy cơ cháy rừng bằng "Phần mềm
cảnh báo nguy cơ cháy rừng U Minh và Tây Nguyên "
Bớc 1. Trớc ngày 30/12 các hạt kiểm lâm điều chỉnh hiện trạng rừng vào bản
đồ dự báo nguy cơ cháy rừng .
Để tăng độ chính xác của công tác dự báo hàng năm các hạt kiểm lâm cần
theo dõi biến động diện tích rừng trong khu vực để điều chỉnh lại hiện trạng bản
đồ phân bố các trạng thái rừng. Các trạng thái rừng đợc mô xác định theo phân
loại của trạng thái rừng của Viện điều tra quy hoạch rừng. Sự thay đổi trạng thái
rừng đợc thể hiện với quy mô diện tích 100ha trên hệ thống các ô vuông cố định
trên lãnh thổ toàn tỉnh. Khi trang thái rừng trên một ô vuông nào đó thay đổi với
quá nửa diện tích ô thì ký hiệu trạng thái rừng trên ô vuông đó đợc ghi theo số
hiệu của trạng thái rừng mới.
Bớc 2. Ngày 01/11 Cc kiểm lâm tập hợp và điều chỉnh hiện trạng rừng cho bản
đồ rừng toàn tỉnh.
Sau khi nhận đợc kết quả điều chỉnh kiểu trạng thái rừng của các hạt
kiểm lâm, Cục kiểm lâm tổng hợp t liệu và điều chỉnh lại trạng thái rừng cho
lãnh thổ toàn tỉnh. Trong quá trình đó chuyển mã số các trạng thái rừng ghi theo
quy định của Viện điều tra quy hoạch rừng về mã số kiểu trạng thái rừng theo
nguy cơ cháy. Nguyên tắc chuyển nh sau.
Biểu 4. Chuyển mã số các trạng thái rừng thành mã số kiểu trạng thái rừng theo nguy cơ
cháy ở Tây Nguyên
Mã số Trạng thái Mã số cấp
nguy cơ
cháy
Mã số Trạng thái Mã số cấp
nguy cơ
cháy
10 Rừng gỗ tự nhiên (không phân loại) 1 71 Rừng đặc sản 2

Bớc 3. Vào lúc 13 giờ 30' hàng ngày (từ 01/11 đến 30.04) các trạm đo
ma cung
cấp số liệu ma về Cục kiểm lâm.
Các trạm đo ma sẽ cung cấp số liệu đo lợng ma từ 13 giờ ngày hôm
trớc đến thời điểm 13 giờ ngày dự báo. Cục kiểm lâm sẽ nhận thông tin và ghi
vào các file Excel có dạng nh sau.

Tên file này đợc đặt với chữ cái đầu tiên là 'm', tiếp theo là sáu số liên tục
thể hiện ngày, tháng, năm cung cấp dữ liệu và đợc ghi vào th mục
D:\dbhtmoi\bantin
Bớc 4. Thu thập số liệu khí tợng

6
Vào lúc 13 giờ 30' từ ngày 01/11 đến 30/04 3 các trạm khí tợng trong khu
vực sẽ gửi số liệu nhiệt độ, độ ẩm không khí và lợng ma hàng ngày về Cục
kiểm lâm. Cục kiểm lâm sẽ nhận thông tin và ghi vào các file Excel
Bớc 5. Sử dụng phần mềm để dự báo nguy cơ cháy rừng
Vào lúc 2 giờ hàng ngày tính từ ngày 01/11 đến hết ngày 30/04 Ban
thờng trực Phòng cháy, chữa cháy rừng ở Cục kiểm lâm sử dụng phần mềm "Dự
báo nguy cơ cháy rừng Tây Nguyên " cùng các thông tin lu trữ và cập nhật để
dự báo nguy cơ cháy rừng.
Phần mềm "Dự báo nguy cơ cháy rừng Tây Nguyên " đợc xây dựng để tự
động cập nhật thông tin về nhiệt dộ, độ ẩm từ các trang E xcel có tên biểu hiện
ngày tháng năm dự báo, nối dài thêm chuỗi số liệu về thời tiết của các trạm ma
và nhiệt theo thời gian. Phần mềm tự động xác định điều kiện thời tiết cho các
điểm ngoài các trạm khí tợng theo phơng pháp nội suy không gian và các
phơng trình phản ảnh sự phân hoá của điều kiện khí tợng ở Tây Nguyên. Theo
công thức dự báo cho Tây Nguyên phần mềm tự động xác định cấp nguy cơ cháy
rừng vào ngày dự báo cho từng điểm cách đều 1km trên toàn lãnh thổ, tô màu và
trình bày dới dạng bản đồ kỹ thuật số thể hiện rõ các vùng có cấp nguy cơ cháy

cháy chữa cháy ở Việt Nam.

8
2. Phần mềm phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh - một
sản phẩm của đề ti KC08-24
2.1. Phát hiện sớm cháy rừng từ ảnh vệ tinh
Nhờ khả năng tích hợp đồng thời thông tin của các kênh phổ khác nhau
ảnh vệ tinh cho phép phát hiện đợc đặc điểm của nhiều sự vật và hiện tợng trên
mặt đất, trong đó có cháy rừng. Khi tích hợp thông tin về giá trị các kênh phổ
trên ảnh đợc với nhiều thông tin khác trên hệ thống thông tin địa lý ngời ta có
thể phát hiện đợc các đám cháy rừng với hàng loạt các thông số nh vị trí, quy
mô, dạng cháy, tốc độ lan tràn v.v Vì vậy, ảnh vệ tinh đợc xem là một trong
những nguồn thông tin có triển vọng để phát hiện sớm các đám cháy rừng. Ưu
điểm cơ bản của phát hiện lửa rừng bằng ảnh vệ tinh là khả năng tự động hoá
cao, phát hiện trên vùng rộng, ít tốn kém và không phụ thuộc vào những đặc
điểm chủ quan của con ngời.
2.2. T liệu ảnh và chỉ số phát hiện cháy rừng từ ảnh
- ảnh vệ tinh) đợc sử dụng để phát hiện các đám cháy rừng là ảnh
MODIS. Đây là nguồn t liệu ảnh có khả năng tiếp cận với giá thấp nhất, có chu
kỳ chụp gần nhất, đủ số kênh phổ để phát hiện cháy, cho phép phát hiện trên
phạm vi toàn quốc với mức độ chấp nhận đợc.
- Chỉ số phát hiện cháy rừng đợc sử dụng trong phần mềm là chỉ số tổng
hợp K đợc tính bằng tích số của 4 kênh phổ số 20, 21, 22 và 23 trên ảnh
MODIS, K= b20x b21x b22x b23 x 10
-6
. ở Tây Nguyên những nơi không cháy
có chỉ số K xấp xỉ bằng không, ở những nơi mới qua cháy nhng khó phát hiện
thì chỉ số K có giá trị dới 10, ở những nơi đã qua cháy nhng còn nhìn thấy trên
ảnh có chỉ số K trên 10 nhng dới 100, ở những nơi đang cháy có ngọn lửa chỉ
số K nằm trong khoảng 200 đến 250. ở U Minh với rừng tràm tự nhiên, do khối

2.4. Các bớc công việc trong phần mềm phát hiện sớm cháy rừng từ
ảnh vệ tinh
Sơ đồ và các bớc của công việc phát hiện sớm cháy rừng từ ảnh MODIS
trong phần mềm này đợc mô tả nh sau.
T liệu ảnh MODIS ở dạng 12 bit
Lu giữ thông tin về địa hình và
phân bố các trạng thái rừng
T liệu ảnh MODIS ở dạng 16 bit

Sơ đồ quá trình phát hiện sớm cháy rừng từ ảnh MODIS cho U Minh

- Lu giữ thông tin về điều kiện địa hình và trạng thái rừng. Điều kiện địa
hình và trạng thái rừng là nhóm thông tin ít thay đổi đợc sử dụng hỗ trợ cho lọc
và phân tích tình trạng cháy rừng. Trên cơ sở thông tin về phân bố của các trạng
thái rừng và điều kiện địa hình một đám cháy có thể đợc khẳng định và cũng có
Hiệu chỉnh hình học cho 4 kênh
p
hổ từ b20 đến b23
p
hù hợ
p
với các
kênh phổ của kênh b1 và b2
Chuyển dữ liệu từ các kênh phổ
dạng GIH về dữ liệu DBF
Tính chỉ số chá
y
(K) cho mỗi
p
icel


10
thể bị nghi ngờ và loại bỏ. Khi một đám cháy rừng đợc phát hiện tại vị trí tồn tại
một kiểu rừng dễ cháy và thờng ở độ cao thờng phân bố của rừng thì nó có thể
đợc khẳng định. Ngợc lại, một đám cháy rừng đợc phát hiện tại nơi không có
rừng, hoặc nơi có kiểu rừng ít có nguy cơ cháy, hoặc trên một vùng bằng phẳng
thờng đợc sử dụng cho canh tác nông nghiệp, hoặc ở vùng ngập mặn, vùng
sình lầy v.v thì nó thờng bị nghi ngờ và có thể không đợc khẳng định. Vì
vậy, khi phát hiện đợc đám cháy trên ảnh với giá trị nhất định của chỉ số K phần
mềm tự động xác định toạ độ của đám cháy, đối chiếu với kiểu rừng và địa hình
của cùng toạ độ đợc lu giữ trên hệ thống thông tin địa lý. Kết quả đối chiếu là
cơ sở để phần mềm khẳng định hoặc huỷ bỏ thông tin về sự xuất hiện đám cháy.
- Lu giữ thông tin về quy luật hình thành và phát triển các đám cháy
rừng.
- Lu giữ thông tin về phân bố lực lợng phòng cháy, chữa cháy rừng.
Thông
- Lu giữ thông tin về quy định pháp luật về phòng cháy, chữa cháy rừng.
Các q
- Lu giữ thông tin về định mức và điều kiện áp dụng các phơng pháp
chữa c
cứu của đề tài.
Thông tin về quy luật hình thành và phát triển các đám cháy rừng đợc sử
dụng để phân tích đặc điểm các đám cháy rừng. Những quy luật chủ yếu là liên
hệ giữa kiểu rừng và điều kiện thời tiết với chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan tràn
của đám cháy. Đây là cơ sở để lựa chọn phơng pháp và phơng tiện chữa cháy
rừng. Những điều kiện cần thiết để thực hiện các phơng pháp chữa cháy rừng
cùng chi phí nhân lực và kinh phí cho thực hiện chúng trong hoàn cảnh cụ thể
của phân bố nhận lực và phơng tiện chữa cháy là cơ sở để lựa chọn phơng án
chữa cháy rừng hiệu quả. Những thông tin về kết quả nghiên cứu đặc tính các
đám cháy rừng của Việt Nam và khu vực đợc lu giữ trong phần mềm này.

bị phủ định. Phần mềm sẽ căn cứ vào nguy cơ cháy rừng hiện tại đợc tính theo
diễn biến của thời tiết để khẳng định hoặc bác bỏ thông tin về sự xuất hiện đám
cháy.
Ngoài ra, thông tin về diễn biến thời tiết và trạng thái thời tiết hiện tại còn
đợc sử
ểm đám cháy đợc xác định thông qua điều kiện thời tiết và kiểu trạng thái
rừng nhờ kết quả phân tích về những mối quan hệ giữa đặc điểm đám cháy với
các nhân tố ảnh hởng ở từng khu vực.
Cấp III Cấp IV Cấp V
DC Hnl Vc DC Hnl Vc DC Hnl Vc
Nguy cơ cháy
Trạng thái rừng

cm m/h cm m/h cm m/h
Rừng tràm tự nhiên còn than bùn NM 100 10 NMT >200 50
Rừng tràm trồng 20 0 50 M 50 M 8
Rừng khộp M 50 40 M 60 60 M 80 150
Rừng trồng dới 4 tuổi ở Tây Nguyên M 80 60 M 120 100 M 150 200
Rừng trồng trên 3 tuổi ở Tây Nguyên 0 0 M 8 6 MT 80 80 MT 300 250
Rừng tre nứa và rừng phục hồi ở Tây Nguyên M 60 50 MT 300 100

ời tiế nguy cơ cháy rừng trong đề t à ợc
cậ c nh áo n uy c r "
ng định về sự
tồn tại và quy mô của đám cháy rừng. Quá trình lọc và phân tích tình trạng cháy
rừng đ- Bổ sung thông tin về đám cháy rừng. Việc bổ sung thông tin về đám cháy
rừng là cần thiết để hớng dẫn các đối tợng có liên quan hiểu biết thêm về đám

12
về đám
ần truyền đạt đến các đối tợng sử
dụng thông tin. Tuỳ theo quy mô và tốc độ đám cháy mà đối tợng quan tâm có
thể kh
hần mềm phát hiện sớm cháy rừng từ ảnh đợc xây dựng bằng ngôn ngữ
FOXPRO và liên kết với các phần mềm tiện ích khác nh EXCEL, MAPINFO.
Đồng các
máy tí
phát triển nông về việc đầu t xây dựng một trạm thu ảnh
MOD
cháy rừng sẽ hớng vào chỉ rõ kiểu rừng bị cháy, thời tiết xảy ra cháy,
dạng cháy rừng, quy mô ngọn lửa, và phơng án phòng cháy, chữa cháy rừng
thích hợp v.v Những thông tin này đợc xác định nhờ sử dụng các thông tin về
đám cháy trên ảnh kết hợp với thông tin về thời tiết, kiểu rừng, quy luật hình
thành và phát triển đám cháy, phân bố của lực lợng và phơng tiện chữa cháy
v.v để xác định phơng pháp, phơng tiện và lực lợng chữa cháy thích hợp,
phần mềm sẽ sử dụng các t liệu hiện có đa ra hàng loạt các phơng án chữa
cháy với việc huy động các nguồn lực khác nhau, tính toán và lựa chọn những
phơng án có hiệu quả với chi phí thấp nhất.
- Truyền đạt thông tin về đám cháy phơng án. Các thông tin về đám cháy
và những thông tin bổ sung đợc xác định c
ác nhau. Phần mềm sẽ liệt kê các đối tợng cần nhận đợc tin tức về đám
cháy và căn cứ vào quy định để soạn thảo những đoạn tin cần thiết với mỗi đối
tợng.
2.5. Đặc điểm kỹ thuật của phần mềm phát hiện cháy rừng từ ảnh
P
thời phần mềm này cũng tơng thích với các hệ điều hành Windows và
nh cá nhân.
Nhìn chung, "Phần mềm phát hiện cháy rừng từ ảnh vệ tinh" là một công