Công nghệ địa không gian đã và đang là một trong những công nghệ thu hút sự quan tâm lớn nhất trên thế giới bên cạnh Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thông tin, Công nghệ Nano bởi những công dụng và tính năng vượt trội của nó phục vụ quá trình phát triển kinh tế - xã hội, nhất là lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý lưu vực và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia.

               Ngày nay, trong lĩnh vực lâm nghiệp, công nghệ địa không gian đã và đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi cả trên thế giới và trong nước, nhất là trong việc xác định diện tích, phân bố không gian của các loại rừng, dự báo và cảnh báo cháy rừng, giám sát diễn biến tài nguyên rừng ở cả hai khía cạnh cần quan tâm đó là: Mất rừng, suy thoái rừng và cháy rừng.

               Công tác theo dõi diễn biến rừng và đất quy hoạch phát triển rừng, giám sát bảo vệ tài nguyện rừng gọi chung là giám sát rừng, là một trong những nhiệm vụ cụ thể của lực lượng Kiểm lâm theo quy định của Luật Bảo vệ Môi trường và Luật Lâm nghiệp. Quy trình và phương pháp giám sát rừng đòi hỏi phải đồng bộ về hạ tầng kỹ thuật công nghệ thông tin, yêu cầu phải được thực hiện thường xuyên và liên tục theo cấp quản lý hành chính từ xã (phường), huyện (quận) đến tỉnh, đảm bảo độ chính xác cao theo nhiều tiêu chí về chất lượng rừng (diện tích, trữ lượng), về quản lý rừng, bảo vệ rừng và sử dụng rừng trên nền tảng ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS). Tuy nhiên, công tác theo dõi giám sát rừng hiện nay tại Thanh Hóa còn những hạn chế, đã ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động giám sát rừng, như.

               Hạ tầng kỹ thuật công nghệ thông tin phục vụ chuyên dùng cho công tác giám sát rừng (mạng và thiết bị công nghệ thông tin chuyên dùng) còn hạn chế;

               Cơ sở dữ liệu về quản lý rừng tuy đã được hình thành nhưng còn rời rạc, chưa có phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu thống nhất cấp tỉnh;

               Thực hiện cập nhật diễn biến rừng, dự báo cháy rừng, phát hiện sớm cháy rừng, mất rừng ở địa phương còn dựa vào các Hệ thống quản lý của trung ương chia sẻ, tích hợp qua các phần mềm, trang Web của Cục Kiểm lâm, Tổng cục Lâm nghiệp;

               Thiết bị tin học chủ yếu ở mức độ đáp ứng yêu cầu về hoạt động nghiệp vụ văn phòng, chưa được trang bị chuyên dùng cho hoạt động giám sát rừng;

               Rừng phân bố chủ yếu nơi có điều kiện tự nhiên không thuận lợi, khó khăn trong đi lại, mất nhiều thời gian, công sức để tác nghiệp tại hiện trường nếu không có hỗ trợ của các thiết bị công nghệ thông tin hiện đại.

               Những hạn chế trên đã ảnh hưởng đến kết quả giám sát rừng thường không kịp thời, không đầy đủ nội dung (nhất là cập nhật dữ liệu bản đồ kỹ thuật số) hoặc chưa đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu, tác động đến công tác quản lý, điều hành, chỉ đạo của các cấp về thực hiện các biện pháp ngăn chặn, xử lý các hành vi xâm hại đến tài nguyên, môi trường rừng và thực hiện các chủ trương, chính sách, chương trình mục tiêu về phát triển lâm nghiệp bền vững.

               Để khắc phục các tồn tại, hạn chế trong việc quản lý cơ sở dữ liệu về rừng; cung cấp kịp thời, đơn giản và hiệu quả các thông tin cần thiết về thực trạng tài nguyên rừng; đồng bộ hóa với các cơ sở dữ liệu của các ngành từ địa phương đến trung ương để phục vụ tốt cho các yêu cầu chỉ đạo, điều hành, xây dựng chiến lược, kế hoạch về phát triển kinh tế, xã hội nói chung và phát triển lâm nghiệp bền vững nói riêng; đặc biệt là đáp ứng mục tiêu về nâng cao năng lực của Kiểm lâm trong việc bảo vệ và phát triển rừng của tỉnh. Đòi hỏi chúng ta cần có nhiều giải pháp trong ứng dụng khoa học công nghệ để từng bước giải quyết các mục tiêu như:

               Dự báo nguy cơ cháy rừng, gửi thông tin về nguy cơ cháy rừng và những biện pháp cần thực hiện để phòng cháy, chữa cháy rừng hàng ngày đến các đối tượng liên quan; cập nhật cấp nguy cơ cháy rừng lên các biển báo hiệu nguy cơ cháy rừng điện tử;

               Phát hiện các đám cháy rừng ngay từ khi mới hình thành thông qua các trạm Camera phát hiện sớm cháy rừng, gửi thông tin chủ yếu về đặc điểm đám cháy và phương án chữa cháy cho từng đám cháy rừng đến những đối tượng liên quan;

               Cung cấp hình ảnh trực tiếp về các khu rừng đang bị cháy, các khu rừng đang bị phá, phục vụ chỉ đạo và tổ chức chữa cháy rừng, chống phá rừng, lấn chiếm rừng;

               Cập nhật, lưu trữ thông tin và lập báo cáo về hoạt động tuần tra rừng;

               Cập nhật ảnh vệ tinh đa thời gian, phân tích ảnh vệ tinh để xác định danh sách các lô rừng bị mất kèm theo tọa độ, số hiệu đơn vị quản lý rừng từ lô rừng lên tiểu khu, tên chủ rừng, đơn vị hành chính, cung cấp bản đồ phân bố các lô rừng bị mất trên nền bản đồ diễn biến rừng cấp xã, huyện;

               Lập và gửi thông báo hàng ngày về tình hình cháy rừng, phá rừng, mất rừng đến các đối tượng liên quan; lập báo cáo tổng hợp kết quả giám sát rừng hằng ngày, định kỳ hoặc đột xuất;

               Cung cấp giao diện người dùng trên các môi trường Web, Mobile cho phép người dùng truy cập các dữ liệu và báo cáo giám sát rừng, bao gồm: Điều kiện thời tiết ở các vùng rừng; hình ảnh các khu rừng từ Trạm quan trắc cháy rừng; hình ảnh, video các khu rừng chụp được từ Drone (thiết bị bay không người lái); số liệu về cháy rừng, phá rừng; hiện trạng và biến đổi của từng lô rừng, từng chủ rừng, từng đơn vị hành chính và đơn vị quản lý rừng; các báo cáo theo từng chuyên đề và báo cáo tổng hợp về giám sát rừng;

               Chia sẽ dữ liệu (dữ liệu camera giám sát, dữ liệu hình ảnh Drone, dữ liệu cảm biến quan trắc, dữ liệu tài nguyên rừng,...) về Kho dữ liệu dùng chung của tỉnh và Trung tâm Giám sát điều hành tỉnh để giám sát theo dõi đồng thời cập nhật tình hình diễn biến rừng…

               Để đáp ứng các mục tiêu cụ thể trên, tỉnh Thanh Hóa có thể xem xét ứng dụng các giải pháp công nghệ chủ yếu trong giám sát rừng sau:

               Về công nghệ dự báo nguy cơ cháy rừng: Ở Thanh Hóa hiện đang áp dụng công nghệ tự động dự báo nguy cơ cháy rừng hiện đại (5 Cấp dự báo từ thấp đến cao). Trong đó Hệ thống cảm biến là các Trạm khí tượng tự động được lắp đặt ở những khu vực phân bố rừng chủ yếu. Số liệu quan trắc từ các Trạm được chuyển về máy chủ của Cục Kiểm lâm hàng giờ qua mạng Internet. Phần mềm trên máy chủ tự động phân tích diễn biến của điều kiện thời tiết, xác định nguy cơ cháy rừng cho từng đơn vị hành chính và đơn vị quản lý rừng. Trên cơ sở dữ liệu của các Trạm khí tượng tự động, Chi cục Kiểm lâm kiểm tra thực tế và quyết định thông báo cấp nguy cơ cháy rừng cho từng khu vực. Cộng đồng có thể vào trang Web của Hệ thống để tiếp cận với thông tin về nguy cơ cháy rừng và những biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng. Do đó, cần tiếp tục áp dụng công nghệ dự báo nguy cơ cháy rừng hiện tại, tuy nhiên cần tăng thêm một số Trạm khí tượng tự động để đảm bảo độ chính xác của số liệu khí tượng phục vụ dự báo nguy cơ cháy rừng, đặc biệt là số liệu về mưa.

               Về công nghệ giám sát phát hiện sớm cháy rừng: Đến nay phát hiện sớm các đám cháy rừng ở Thanh Hóa chủ yếu là bằng thủ công và hệ thống Camera (tuy nhiên diện tích rừng còn rất hạn chế, mới đạt 8%). Chủ yếu khi nguy cơ cháy rừng đạt cấp III trở lên, lực lượng Kiểm lâm và chủ rừng tổ chức tuần tra thường xuyên để phát hiện các đám cháy rừng. Việc phát hiện các đám cháy rừng bằng thủ công rất tốn công sức và phát hiện không kịp thời.

               Do đó, giám sát rừng sẽ tiếp tục áp dụng phối hợp công nghệ quan trắc cháy rừng bằng Camera quang học và bằng Drone. Trạm quan trắc cháy rừng sẽ hoạt động suốt ngày đêm để theo dõi phát hiện sớm các đám cháy rừng. Khi Trạm quan trắc cháy rừng phát hiện được đám cháy thì Drone được điều khiển để bay đến vị trí đám cháy, cung cấp hình ảnh trực tiếp và mọi phía của đám cháy hỗ trợ cho công tác chỉ huy chữa cháy, tại đây sẽ rà soát phương án chữa cháy rừng do các Trạm quan trắc cháy rừng cung cấp và ban hành Phương án chỉ huy tổ chức chữa cháy rừng. Sau khi các đám cháy được dập tắt thì các Drone cũng được sử dụng để chụp ảnh hiện trường để xác định diện tích rừng, loại rừng bị cháy, phục vụ cho công tác điều tra xử lý vi phạm và khắc phục hậu quả.

               Về công nghệ giám sát phá rừng và lấn chiếm đất rừng: Phá rừng và lấn chiếm đất rừng thường diễn ra trên những diện tích nhỏ, nhưng liên tục. Việc giám sát rừng hiện tại được thực hiện bằng tuần tra mặt đất là chính. Đây là phương pháp thủ công, thường cho kết quả chậm và không chính xác. Do đó, giám sát rừng cần áp dụng công nghệ phối hợp các Tháp quan trắc cháy rừng với Drone. Tháp quan trắc cháy rừng không chỉ cung cấp hình ảnh để phát hiện cháy rừng mà còn được sử dụng để phát hiện phá rừng trong phạm vi bán kính khoảng 5,0 km, tuy nhiên, nó không phát hiện được ở những sườn khuất tầm nhìn, vì vậy, giải pháp được chọn là kết hợp với sử dụng Drone để phát hiện nhanh ở những vùng có nguy cơ cao. Giám sát phá rừng và lấn chiếm rừng cũng được thực hiện bằng ảnh vệ tinh (công nghệ viễn thám), trên cơ sở so sánh các cảnh ảnh chụp từ vệ tinh vào các khoảng thời gian khác nhau và kiểm chứng lại bằng cách sử dụng Drone kiểm tra tại hiện trường.

               Về công nghệ giám sát diện tích rừng: Giám sát diện tích rừng là việc theo dõi sự thay đổi về diện tích của từng lô rừng, từng chủ rừng, tổng hợp số liệu và gửi báo cáo về biến động diện tích rừng của từng đơn vị hành chính và đơn vị quản lý rừng. Vì vậy, trong giám sát rừng cần áp dụng công nghệ giám sát rừng từ ảnh vệ tinh với quy trình tự động nhận ảnh vệ tinh, tự động phân tích xác định những diện tích mất rừng, tự động cập nhật, lưu trữ, thống kê, lập báo cáo và truyền tin về diện tích mất rừng. Công nghệ giám sát diện tích rừng bằng ảnh vệ tinh được xem là công nghệ hiện đại đáp ứng yêu cầu giám sát nhanh, chính xác và hiệu quả cho những diện tích rừng rộng trên quy mô cấp xã, huyện, tỉnh.

               Về công nghệ xác định các điểm nóng trên đất rừng: Công nghệ phát hiện các điểm dị thường nhiệt trên ảnh vệ tinh đã phố biển trên thế giới nhằm xác định các điểm dị thường về nhiệt. Sử dụng công nghệ này kết hợp với bản đồ rừng của xã, huyện, tỉnh sẽ cho phép xác định các điểm dị thường về nhiệt trên đất rừng, từ đó có các biện pháp kiểm tra và xử lý kịp thời giúp giảm thiểu các thiệt hại do các đám cháy gây ra. Phương pháp này kết hợp xử lý ảnh vệ tinh tự động và dùng Drone để kiểm tra hiện trường nhằm xác nhận lại thông tin./.

Một số hình ảnh chiết xuất từ Camera giám sát cháy rừng tại Thanh Hóa:

Đám cháy xảy ra lúc 11h57’ ngày 29/7/2020 ở sườn núi có thể nhìn trực tiếp từ camera tại Hà Lĩnh, huyện Hà Trung

Đám cháy xảy ra lúc 13h9’ ngày 25/7/2020 ở nơi rất xa trên sườn núi khuất tầm nhìn của camera tại xã Nguyên Bình, huyện Tĩnh Gia

Đám cháy xử lý thực bì lúc 15h36’ ngày 21/6/2021 có thể nhìn trực tiếp từ camera tại xã Thạch Cẩm, huyện Thạch Thành.