Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu xây dựng mô hình giám sát mất rừng và suy thoái rừng ở tỉnh Thanh Hóa bằng công nghệ địa không gian

Chia sẻ: Tomcangnuongphomai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là ứng dụng công nghệ địa không gian nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng công tác quản lý tài nguyên rừng. Xây dựng được mô hình và quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát và phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng có khả năng ứng dụng vào thực tiễn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu xây dựng mô hình giám sát mất rừng và suy thoái rừng ở tỉnh Thanh Hóa bằng công nghệ địa không gian

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Hà Nội, ngày 22 tháng 4 năm 2017 Ngƣời cam đoan Trịnh Đăng Tình
ii LỜI CẢM ƠN Hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy, cô giáo của Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập của khoá Cao học 2015 - 2017 tại Trƣờng. Đặc biệt cảm ơn đặc biệt thầy giáo PGS-TS. Phùng Văn Khoa đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành bản Luận văn này. Nhân dịp này tôi xin trân thành cảm ơn Lãnh đạo, cán bộ Hạt Kiểm lâm các huyện và các cơ quan, đơn vị có liên quan trên tỉnh Thanh Hóa đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình điều tra thu thập số liệu cũng nhƣ cung cấp tài liệu có liên quan thực hiện đề tài; trân trọng cảm ơn tập thể Lãnh đạo Chi cục Kiểm lâm Thanh Hóa đã tạo điều kiện về thời gian, bố trí công việc đảm bảo điều kiện tốt nhất cho việc thực hiện đề tài. Cuối cùng xin đƣợc cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Mặc dù bản thân đã rất nỗ lực nghiên cứu, nhƣng do điều kiện tác nghiệp thực hiện đề tài thuộc trên địa bàn rộng, thời gian ngắn nên Bản luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc ý kiến tham gia góp ý của các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp để bản luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2017 Ngƣời thực hiện Trịnh Đăng Tình
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. v DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................... vi ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1 CHƢƠNG I ........................................................................................................... 3 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................................. 3 1.1. Tổng quan về Công nghệ địa không gian ...................................................... 3 1.2. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát di n biến tài nguyên rừng trên thế giới ................................................................................................... 3 1.3. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát di n biến tài nguyên rừng ở Việt Nam.................................................................................................... 5 CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................................................... 9 I. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN .................................................................................... 9 1. Khái quát đặc điểm tự nhiên ............................................................................. 9 2. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên ............................................................. 18 II. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI ..................................................................... 19 1. Nguồn nhân lực ............................................................................................... 19 2. Thực trạng kinh tế xã hội ................................................................................ 22 3. Đánh giá chung về kinh tế xã hội .................................................................... 24 CHƢƠNG III....................................................................................................... 29 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 29 3.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 29 3.2. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu.................................................................... 29 3.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 30 3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 31
iv CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................... 39 4.1. Đặc điểm hiện trạng rừng ở Thanh Hóa ....................................................... 39 4.1.2. Diện tích rừng và đất lâm nghiệp phân theo chức năng............................ 39 4.1.3. Diện tích rừng và đất lâm nghiệp phân theo chủ quản lý ......................... 40 4.1.4. Trữ lƣợng rừng .......................................................................................... 44 4.2. Mô hình giám sát và phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng bằng công nghệ địa không gian ............................................................................................ 46 4.3. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng ở Thanh Hóa69 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................... 73 I. KẾT LUẬN ...................................................................................................... 73 II. TỒN TẠI ........................................................................................................ 73 III. KHUYẾN NGHỊ ........................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 75 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 77
v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Mô hình giám sát, báo cáo và kiểm chứng di n biến rừng (MRV Model) . 32 Mẫu biểu 3. 1. Điều tra các khu vực mất rừng......................................................... 34 Mẫu biểu 3.2. Điều tra các khu vực suy thoái rừng ............................................ 34 Bảng 4.7a. Thông tin về các ảnh Landsat 8 đƣợc sử dụng trong đề tài .............. 48 Bảng 4.7b. Thông tin về các ảnh Sentinel 2 đƣợc sử dụng trong đề tài ............. 48 Bảng 4.8. Các giai đoạn nghiên cứu giám sát mất rừng, suy thoái rừng ............ 54 Bảng 4.9. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 22/1/2015 – 23/2/2015 ........................................................................................ 55 Bảng 4.10. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 14/5/2015 - 30/5/2015 ......................................................................................... 57 Bảng 4.11. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 30/5/2015 - 1/7/2015 ........................................................................................... 58 Bảng 4.12. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 1/7/2015 - 18/8/2015 ........................................................................................... 59 Bảng 4.13. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 18/8/2015 - 21/10/2015 ....................................................................................... 61 Bảng 4.14. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 21/12/2015 - 9/2/2016 ......................................................................................... 63 Bảng 4.15. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 9/2/2016 - 9/5/2016 ............................................................................................. 64 Bảng 4.16. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 1/6/2016 – 20/8/2016 .......................................................................................... 66 Bảng 4.17. Tổng hợp kết quả kiểm tra mất rừng, suy thoái rừng giai đoạn 20/8/2016 - 10/12/2016 ....................................................................................... 67 Bảng 4.18. Tổng hợp kết quả kiểm tra các khu vực mất rừng, suy thoái rừng ... 69
vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1. Khu vực nghiên cứu bao gồm một số huyện thị thuộc tỉnh Thanh Hóa ....... 30 Hình 3.2. Khu vực nghiên cứu trên Google Earth .......................................................... 30 Hình 4.1. Khu vực nghiên cứu đƣợc đăng nhập trên hệ thống GEE ............................. 47 Hình 4.2. Minh họa một số ảnh vệ tinh Landsat 8 đƣợc download bằng GEE .. 49 Hình 4.3. Mây dày (a), mây mỏng (b), bóng mây (c) trên GEE ......................... 49 Hình 4.4. Lựa chọn vùng không có mây (đƣợc tô màu) trong khu vực nghiên cứu ....................................................................................................................... 50 Hình 4.5. Kết quả xác định mất rừng, suy thoái rừng từ phân loại bản đồ chỉ số C 51 Hình 4.6. Giao diện kiểm tra nhanh khu vực mất rừng, suy thoái rừng bằng GEE...... 52 Hình 4.7. Sơ đồ vị trí các khu rừng bị mất, suy thoái trong khu vực ............................. 55 nghiên cứu đƣợc phát hiện từ ngày 22/1/2015 – 23/2/2015........................................... 55
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Bên cạnh những lợi ích thu đƣợc từ việc khai thác, sử dụng nguồn lợi từ rừng, các hoạt động của con ngƣời đã gây ra rất nhiều tác động đối với tài nguyên và môi trƣờng. Hiện nay, chúng ta đang phải đƣơng đầu với những vấn đề về sự suy thoái của nguồn lợi tự nhiên và môi trƣờng. Sự phát triển kinh tế gắn với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng phục vụ phát triển bền vững đang là vấn đề hết sức cấp thiết đƣợc các nhà quản lý đặt ra. Để làm tốt công việc này, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Mặc dù hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động rừng, nhƣng hầu hết các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ rừng bằng phƣơng pháp truyền thống thô sơ, đó là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian. Khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tƣ liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin kịp thời nhất. Thời gian tổng hợp số liệu và thành lập bản đồ cho khu vực nghiên cứu càng kéo dài thì thông tin trên bản đồ càng lạc hậu và không chính xác. Trong khi đó bản đồ đòi hỏi nhanh về thời gian, chính xác về loại hình, cập nhật về thông tin. Do đó, cần phải có phƣơng pháp mới, nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của phƣơng pháp truyền thống. Từ thực ti n công tác quản lý tài nguyên rừng ở nƣớc ta nói chung cho thấy việc xây dựng mô hình giám sát và đánh giá di n biến tài nguyên rừng bằng công nghệ địa không gian là một yêu cầu hiện hữu và cấp bách. Công nghệ này cho phép cập nhật và đánh giá sự thay đổi về diện tích, hiện trạng rừng, những khu vực mất rừng suy thoái rừng một cách nhanh chóng và chính xác, đảm bảo tính khách quan, tính khoa học và tính thƣờng xuyên, liên tục. Từ đó giúp các nhà quản lý có biện pháp, giải pháp thích hợp và kịp thời đối với sự thay đổi diện tích và chất lƣợng rừng trong khu vực mình quan tâm. Tuy nhiên, những nghiên cứu về lĩnh vực này ở nƣớc ta còn rất mới mẻ và hạn chế.
2 Xuất phát từ những lý do nêu trên học viên đã chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình giám sát mất rừng và suy thoái rừng ở tỉnh Thanh Hóa bằng công nghệ địa không gian”. Đề tài này đƣợc thực hiện sẽ trực tiếp cung cấp cơ sở khoa học, cơ sở thực ti n và quy trình ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát mất rừng và suy thoái rừng ở Thanh Hóa, hỗ trợ quá trình ra các quyết định tác động kịp thời nhằm quản lý và bảo vệ rừng bền vững.
3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về Công nghệ địa không gian Công nghệ địa không gian (Geospatial Technology, GT) có thể đƣợc hiểu là công nghệ thu thập, tổng hợp, phân tích, trình di n, di n giải, chia sẻ và quản lý các dữ liệu không gian và các các dữ liệu thuộc tính có liên quan. Thông thƣờng, công nghệ địa không gian bao gồm 3 hệ thống cơ bản đó là Hệ thống định vị toàn cầu (GPS), Hệ thống vi n thám (RS) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS). Mặc dù, khi xét về bản chất ứng dụng trong thực ti n, ba hệ thống cơ bản đó có tính độc lập tƣơng đối nhƣng chúng có mối liên hệ chặt chẽ và bổ sung cho nhau, tuỳ theo từng ứng dụng trong mỗi trƣờng hợp nhất định (Phùng Văn Khoa, 2013). Ngày nay, 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 (Biotechnology) và Công nghệ Nano (Nanotechnology) bởi những công dụng và tính năng vƣợt 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 lƣu vực và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia. Trong lĩnh vực lâm nghiệp, công nghệ địa không gian đã và đang ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi cả trên thế giới và trong nƣớc, 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 di n biến tài nguyên rừng ở cả hai khía cạnh cần quan tâm đó là: Mất rừng và suy thoái rừng. 1.2. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát di n bi n tài nguyên rừng trên th giới Trên thế giới, công nghệ không gian địa lý đƣợc sử dụng rất sớm, nhất là từ đầu thế kỷ 20 để giám sát tài nguyên rừng từ việc sử dụng các máy chụp ảnh định kỳ cho đến các tƣ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh tầm gần và tầm cao. Mặc dù
4 sử dụng ảnh hàng không có nhiều ƣu điểm nhƣ độ chính xác cao, độ phủ lớn hơn nhiều điều tra mặt đất thông dụng, có các bƣớc sóng trong khoảng nhìn thấy vì vậy d quan sát, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao. Tuy nhiên, ảnh hàng không vẫn có những nhƣợc điểm căn bản nhƣ giá thành cao và khó chụp. Trƣớc những tồn tại đó, trong vòng khoảng 40 năm trở lại đây, ảnh vệ tinh đã đƣợc sử dụng rộng rãi để xây dựng các bản đồ thảm thực vật rừng (Lambin, 2001). Theo mục đích và yêu cầu sử dụng, ảnh vệ tinh có thể cho phép tạo dựng các bản đồ thảm thực vật rừng với quy mô và tỷ lệ khác nhau trong một thời gian ngắn, d dàng và có khả năng đánh giá đƣợc biến động của hiện trạng rừng ở các thời điểm và giai đoạn khác nhau. Vì vậy, ảnh vệ tinh đã đƣợc ứng dụng rất nhiều trong quá trình khoanh vẽ lớp phủ thực vật trên bề mặt trái đất từ quy mô nhỏ đến toàn cầu (Yichun et al., 2008). Hiện nay, trên thế giới có nhiều vệ tinh với độ phân giải xạ (radiometric resolution), phân giải không gian (spatial resolution), phân giải phổ (spectral resolution) và chu kỳ xuất hiện trở lại khác nhau, từ các ảnh đa phổ (multispectral sensors) tới ảnh siêu phổ (hyperspectral). Theo Navulur (2006) ảnh vệ tinh có thể đƣợc phân loại theo độ phân giải không gian nhƣ sau: (i) ảnh có độ phân giải thấp: trên 30m, (ii) ảnh có độ phân giải trung bình: 10m - 30m; (iii) ảnh có độ phân giải cao: 2 – 10 m; (iv) ảnh có độ phân giải rất cao: nhỏ hơn 2m. Vì vậy, lựa chọn ảnh vệ tinh thích hợp trong xây dựng bản đồ phân loại rừng là cần thiết phụ thuộc vào mục tiêu, chi phí và đặc điểm riêng biệt, đặc trƣng của từng đối tƣợng quan tâm khác nhau. Tƣ liệu ảnh vi n thám đã và đang ngày càng đƣợc áp dụng rộng rãi trong giám sát và theo dõi biến động tài nguyên rừng. Những kết quả nghiên cứu của Cabral (2006) trong việc phân loại lớp phủ ở phía nam châu Phi cũng cho kết luận tƣơng tự. Các loại ảnh có độ phân giải cao nhƣ IKONOS, QuickBird có thể đƣợc sử dụng cho giám sát những biến động nhỏ về cấu trúc rừng. Wolter (2005) đã sử dụng ảnh QuickBird để phân loại thực vật ngập nƣớc cho 3 khu vực vùng hồ Great Lakes - Hoa Kỳ; Coops (2006) cũng đã sử dụng ảnh
5 QuickBird để phát hiện sớm và giám sát rừng bị phá hại do côn trùng. Ngoài ra, hiện nay đã có rất nhiều loại ảnh vệ tinh khác nhau đã và đang đƣợc sử dụng trong giám sát và đánh giá di n biến thảm thực vật rừng nhƣ ảnh Landsat 8, ảnh ASTER, ảnh Sentinel 1, Sentinel 2, ảnh Pleiades, … Về công nghệ giải đoán ảnh vi n thám cũng rất đa dạng và linh hoạt tùy vào mục đích và đối tƣợng quan tâm, từ giải đoán bằng mắt cho tới phƣơng pháp xử lý số và giải đoán tự động. Trong đó, giải đoán bằng mắt mang nặng tính chủ quan, phụ thuộc rất lớn vào trình độ, kinh nghiệm của ngƣời giải đoán, tốn kém và tính đồng bộ không cao. Trong khi đó, công nghệ xử lý số và giải đoán tự động có ƣu việt là thời gian xử lý rất nhanh, mang tính khách quan cao. Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng chịu ảnh hƣởng không nhỏ của điều kiện lập địa và khí quyển, độ che phủ của mây đặc biệt là bóng mây. Vì vậy, thực ti n luôn đòi hỏi phải có sự kết hợp hài hòa giữa các phƣơng pháp sao cho đạt độ chính xác cao nhất theo mục đích sử dụng. 1.3. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát di n bi n tài nguyên rừng ở Việt Nam Ở Việt Nam, công nghệ địa không gian bắt đầu đƣợc áp dụng từ những năm 1950 của thế kỷ trƣớc. Theo Chu Thị Bình (2001), vào năm 1958, trong khuôn khổ chƣơng trình sự hợp tác với CHDC Đức, chúng ta đã sử dụng ảnh máy bay đen trắng tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đông Bắc. Cho đến cuối năm 1960, tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã đƣợc điều tra bằng sự kết hợp công nghệ này với các phƣơng pháp truyền thống đạt khoảng 1,5 triệu ha. Trong khi đó, ở Miền Nam, vào năm 1959, ảnh máy bay cũng đã đƣợc sử dụng để xác định tổng diện tích rừng miền Nam với diện tích đƣợc xác định vào khoảng 8 triệu ha. Tiếp theo đó, ảnh máy bay đã đƣợc tiếp tục áp dụng trong điều tra rừng vào những năm 1968 (ở lâm trƣờng Hữu Lũng, Lạng Sơn), giai đoạn 1970 - 1975 cho nhiều vùng thuộc miền núi phía Bắc (Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997). Đặc biệt , từ năm 1981 - 1983, lần đầu tiên ngành Lâm nghiệp tiến hành
6 điều tra, đánh giá tài nguyên rừng trên phạm vi toàn quốc áp dụng ảnh vệ tinh Landsat MSS do tổ chức FAO hỗ trợ. Trong giai đoạn 1991 – 1995, ảnh vệ tinh Landsat MSS và ảnh vệ tinh Landsat TM với độ phân giải không gian 30m x 30m đã đã đƣợc áp dụng để phục vụ xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng và theo dõi di n biến tài nguyên rừng toàn quốc. Giai đoạn 1996 - 2000, chủ yếu sử dụng ảnh vệ tinh SPOT3, có độ phân giải 15m x 15m. Trong khi đó, giai đoạn 2000 - 2005, vệ tinh Landsat ETM+ với độ phân giải không gian là 30m x 30m đã đƣợc áp dụng bằng phƣơng pháp xử lý số và tự động khoanh vẽ các loại đất, loại rừng (Nguy n Ngọc Bình, 2006). Giai đoạn 2007-2010, ảnh vệ tinh SPOT 5 với độ phân giải không gian 2.5m x 2.5m đã đƣợc áp dụng để điều tra rừng chu kỳ 4 do Viện Điều tra Quy hoạch rừng thực hiện trên quy mô toàn quốc. Trong giai đoạn từ năm 2012 – 2016, ảnh vệ tinh SPOT 5, SPOT 6 và ảnh VNREDSat đã đƣợc áp dụng cho chƣơng trình điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc theo phƣơng pháp phân loại đối tƣợng sử dụng phần mềm chuyên dụng eCognition với độ tin cậy rất cao. Về kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong phân loại, giám sứng di n biến và thành lập bản đồ rừng ở nƣớc ta đã có một số công trình tiên phong đi đầu và mở ra khả năng ứng dụng lớn nhƣ : Công trình nghiên cứu của Nguy n Mạnh Cƣờng (1996): “Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng phƣơng pháp xử lý ảnh số từ thông tin vi n thám cho lập bản đồ rừng ; Công trình nghiên cứu của Nguy n Đình Dƣơng và cộng sự (2004) “Sử dụng ảnh đa phổ MODIS để đánh giá sự thay đổi về lớp phủ thực vật của Việt Nam trong giai đoạn 2001-2003 ; Công trình của Vũ Tiến Điển “Nghiên cứu nâng cao khả năng tự động trong giải đoán ảnh vệ tinh độ phân giải cao để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác điều tra kiểm kê rừng . Các công trình này đã áp dụng các loại ảnh vệ tinh phổ biến nhƣ Landsat, SPOT, MODIS và bƣớc đầu
7 đóng góp cho sự ứng dụng công nghệ này ở nƣớc ta. Bên cạnh đó, đã có một số công trình khoa học cấp độ tiến sỹ về ứng dụng ảnh vệ tinh trong giám sát lớp phủ mặt đất, điển hình nhƣ Luận án tiến sĩ chuyên ngành khoa học đia lý của Trần Văn Thuỵ (1996) về “Ứng dụng phƣơng pháp vi n thám để thành lập bản đồ thảm thực vật tỉnh Thanh Hoá, tỷ lệ 1/200.000 ; Luận án tiến sĩ chuyên ngành ảnh hàng không của Chu Thị Bình (2001) về “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin cơ bản trên tƣ liệu vi n thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trƣng rừng Việt Nam … Nhìn chung, mặc dù ở Việt Nam hiện nay, công nghệ địa không gian đã và đang đƣợc áp dụng ở nhiều khu vực và mức độ khác nhau. Tuy nhiên, các kết quả khảo sát thực ti n cho thấy việc ứng dụng công nghệ này ở nƣớc ta hiện còn một số tồn tại cơ bản nhƣ sau: - Tập trung chủ yếu vào một số ít cán bộ kỹ thuật, chƣa thu hút đƣợc sự tham gia đông đảo của quần chúng. Vì vậy, rất hạn chế về tính minh bạch, tính sâu rộng và tính kinh tế. - Công tác đo đạc và lập bản đồ lớp thảm thực vật rừng chƣa đảm bảo tính cập nhật, thông thƣờng phải mất khoảng 2-5 năm mới có thể đƣợc cập nhật một lần. - Công quản lý và giám sát di n biến tài nguyên rừng nói chung kém hiệu quả do chƣa có một cơ sở dữ liệu về lĩnh vực này một cách hệ thống và đồng bộ. Tóm lại: Từ thực ti n công tác quản lý tài nguyên rừng ở nƣớc ta nói chung cho thấy việc xây dựng mô hình giám sát và đánh giá di n biến thảm thực vật rừng bằng công nghệ địa không gian là một yêu cầu rất cần thiết và cấp bách. Đề tài này sẽ góp phần giải quyết những tồn tại nêu trên. Cho tới nay, công tác điều tra lập bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ kiểm kê rừng ở nƣớc ta đã có những bƣớc tiến mới bởi việc áp dụng công nghệ địa không gian đã đạt đƣợc những kết quả nhất định. Tuy nhiên, các kết quả đó còn quá nhiều bất cập nhƣ tản mạn, vẫn mang tính thí điểm, chƣa làm rõ căn cứ khoa học và thực ti n, chƣa chứng minh đƣợc hiệu quả kinh tế, khoa học và kỹ
8 thuật tối ƣu, chƣa nhất quán và hệ thống, không thƣờng xuyên, chƣa phát huy đƣợc vai trò và sự tham gia của ngƣời dân, chủ rừng trong hệ thống thu thập, báo cáo và kiểm chứng, nhất là chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu của các quy mô quản lý khác nhau... Vậy, với các mức độ quy mô khác nhau (nhƣ cấp quốc gia, cấp tỉnh, huyện, xã và quy mô lô rừng) trong điều kiện thực tế ở Việt Nam hiện nay thì mô hình ứng dụng công nghệ địa không gian nào vừa đáp ứng các yêu cầu của quản lý lại vừa cho phép tiết kiệm kinh phí nhất? Làm thế nào để phát huy và thúc đẩy sự tham gia của các chủ rừng, cộng đồng và các đối tƣợng nhận khoán bảo vệ rừng trong việc cập nhật sự thay đổi về những lô rừng của họ, đồng thời có thể tự giám sát các thông tin đƣợc công bố về các lô rừng của họ? Làm thế nào để nhà quản lý phát hiện đƣợc sự thay đổi về diện tích và sự suy thoái rừng ở một quy mô nhất định thuộc một khu vực nào đó mà không cần phải đến khảo sát trực tiếp trên hiện trƣờng? Làm thế nào để khắc phục độ sai lệch và tính chủ quan trong các số liệu báo cáo về di n biến rừng từ cấp dƣới lên cấp trên? Làm thế nào để d dàng cập nhật các dữ liệu về điều tra rừng, kiểm kê rừng đến từng lô rừng? Làm thế nào để tích hợp đƣợc phƣơng pháp hiện đại và các phƣơng pháp truyền thống trong điều tra, kiểm kê tài nguyên rừng? Làm thế nào để có thể cảnh báo sớm cháy rừng từ đó có phƣơng án phòng chống hữu hiệu nhất?... Để trả lời các câu hỏi trên và đáp ứng các yêu cầu thực ti n về công tác quản lý tài nguyên rừng ở nƣớc ta hiện nay, đồng thời phát huy hiệu quả của vệ tinh vi n thám VNRED Sat-1 của nƣớc ta thì việc tiến hành đề tài này là hết sức cần thiết và cấp bách. Đề tài sẽ tập trung làm sáng tỏ các tồn tại và những bất cập chính trong điều tra, kiểm kê rừng hiện nay, từ đó đề ra mô hình dự báo, cảnh báo cháy rừng sớm cũng nhƣ giám sát, báo cáo và kiểm chứng di n biến tài nguyên rừng một cách khoa học, kịp thời và hiệu quả nhất trong điều kiện nƣớc ta.
9 CHƢƠNG II ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU I. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1. Khái quát đặc điểm tự nhiên 1.1. Vị trí địa lý Thanh Hóa có tổng diện tích tự nhiên: 1.111.465,07 ha, nằm ở phía Bắc của vùng Bắc Trung bộ gồm 26 huyện thị và 1 thành phố trực thuộc tỉnh. Tọa độ địa lý: 19o18' đến 20o 40' vĩ độ Bắc; 104o 22' đến 106o 04' kinh độ Đông Vị trí tiếp giáp với các tỉnh: Phía Bắc giáp 3 tỉnh Sơn La, Hòa Bình, Ninh Bình; Phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (Lào); Phía Đông giáp Biển Đông; Phía Nam giáp tỉnh Nghệ An. Chiều rộng từ Tây sang Đông 110 km, từ Bắc xuống Nam 100 km, có bờ biển dài 102 km; thành phố Thanh Hóa cách thủ đô Hà Nội 150 km về phía Nam; tỉnh có Quốc lộ IA; 15A; 45; 47; 10; đƣờng Hồ Chí Minh và đƣờng sắt Bắc Nam chạy qua. Vị trí địa lý trên tạo cho Thanh Hóa có lợi thế để phát triển kinh tế công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngƣ nghiệp, du lịch, dịch vụ trọng điểm của vùng Bắc trung bộ, phát triển văn hóa xã hội và giao lƣu với các vùng trong cả nƣớc và quốc tế. 1.2. Địa hình, địa th Địa hình Thanh Hóa chia làm 3 vùng: Vùng núi gồm 11 huyện: Mƣờng Lát, Quan Hóa, Quan Sơn, Bá Thƣớc, Lang Chánh, Cẩm Thủy, Thạch Thành, Ngọc Lặc, Thƣờng Xuân, Nhƣ Xuân, Nhƣ Thanh. Độ cao trung bình vùng núi 600-700m, độ dốc trên 20o; vùng đồi độ cao trung bình 150-200 m độ dốc 15- 20o. Diện tích đất có khả năng phát triển lâm nghiệp chiếm 58,2% diện tích tự nhiên toàn tỉnh.
10 Vùng đồng bằng gồm 10 huyện, thành phố, thị xã: Thọ Xuân, Yên Định, Thiệu Hóa,Vĩnh Lộc, Triệu Sơn, Đông Sơn, Nông Cống, Hà Trung, thị xã Bỉm Sơn, thành phố Thanh Hóa. Độ cao trung bình 5-15 m xen đồi và núi đá vôi, nhiều nơi trũng thấp. Diện tích đất có khả năng phát triển lâm nghiệp chiếm 2,2% DT tự nhiên toàn tỉnh. Vùng ven biển gồm 6 huyện, thị xã: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Quảng Xƣơng, Tĩnh Gia và thị xã Sầm Sơn. Độ cao trung bình 3-6 m xen các dãy đồi. Vùng ven biển có vùng đất rộng để phát triển khu công nghiệp và cảng nƣớc sâu ở Tỉnh Gia. Diện tích đất có khả năng phát triển lâm nghiệp chiếm 2% diện tích tự nhiên toàn tỉnh. 1.3. Khí hậu, thủy văn 1.3.1. Khí hậu Thanh Hóa có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm mƣa nhiều, một năm có 2 mùa rõ rệt mùa đông lạnh có sƣơng giá, sƣơng muối, ít mƣa, độ ẩm thấp, trời khô hanh. Mùa hè nóng có gió Tây Nam, mƣa nhiều, có giông bão thƣờng xuyên xảy ra từ tháng 7 đến tháng 10 kèm theo lũ, lụt. Theo số liệu quan trắc nhiều năm của đài khí tƣợng thủy văn trong tỉnh và đài khí tƣợng thủy văn Bắc Trung Bộ, đặc điểm khí hậu thủy văn tỉnh Thanh Hóa nhƣ sau: Chế độ nhiệt Do đặc điểm của địa hình, Địa mạo đã chi phối điều kiện khí hậu trên địa bàn tỉnh. Vùng đồng bằng, ven biển có nhiệt độ trung bình năm từ 23-240C, biên độ nhiệt ngày từ 5 - 7,50C, vùng trung du, miền núi có nhiệt độ trung bình năm từ 20-220C, biên độ nhiệt từ 7 - 10 0C. Đặc biệt vùng núi cao, trung bình nhƣ huyện Mƣờng lát, Quan Sơn, nhiệt độ bình quân năm có khi giảm xuống 20 0C. Tháng 6, 7 là các tháng nóng nhất (trung bình 23 - 27,30C), nhiệt độ có khi trên 42 0C. Tháng 12, 1 là các tháng có nhiệt độ thấp nhất (trung bình 16,6 - 17,80C), nhiệt độ không khí có khi xuống tới 2,1 0C. Tổng số giờ nắng trong năm 1.600- 1.900 giờ. Chế độ mưa ẩm
11 Lƣợng mƣa tƣơng đối lớn, phân bố không đồng đều ở các vùng và các tháng trong năm. Lƣợng mƣa trung bình năm từ 1600-2200 mm thƣờng tập trung từ tháng 5 đến tháng 10 (chiếm trên 85% lƣợng mƣa cả năm), nhiều nhất là các tháng 7, 8 và tháng 9 lƣợng mƣa có xu thế tăng dần từ Bắc-Đông Bắc xuống Nam-Đông Nam. Huyện Mƣờng Lát có lƣợng mƣa trung bình năm thấp nhất (dƣới 1400mm). Số ngày mƣa trong năm khá nhiều (vùng thấp từ 120-130 ngày, vùng cao 140-150 ngày). Mùa mƣa thƣờng gây lũ ống ở vùng núi cao, gây xói mòn mạnh đất đai và hoa màu. Mùa khô hanh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau (lƣợng mƣa chỉ chiếm khoảng 10% lƣợng mƣa cả năm), thƣờng gây thiếu nƣớc sinh hoạt ở các bản vùng cao và hỏa hoạn cháy rừng. Độ ẩm bình quân năm 86%, mùa hanh khô thấp hơn (75-80%) có ngày xuống tới 6-16%. Lƣợng bốc hơi bình quân năm 660mm. Mùa đông thời tiết hanh khô cộng với gió mùa Đông Bắc khá mạnh làm tăng lƣợng bốc hơi (vùng thấp 900-1000mm, vùng cao 600-700mm). Đây là mùa thƣờng làm công tác gieo ƣơm, trồng rừng gặp nhiều khó khăn. Chế độ gió, bão Thanh Hóa chịu ảnh hƣởng của hai loại gió chính: Gió mùa Đông Bắc và gió Tây Nam (gió lào) khô nóng vào mùa hè, gió mùa Đông Bắc thổi từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau với tính chất khô hanh, có khi kéo theo mƣa phùn, gió rét. Gió Tây-Nam khô, nóng thổi từ tháng 4 đến tháng 7, tập trung ở vùng thấp và thung lũng, vùng cao (Mƣờng Lát, Quan Hóa, Quan Sơn) cũng có ảnh hƣởng nhƣng mức độ thấp hơn. Khi có gió Tây Nam nhiệt độ không khí thƣờng lên cao, khô và nóng ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng của cây trồng nông, lâm nghiệp nhất là giai đoạn vƣờn ƣơm và thời kỳ ra hoa kết quả (bị khô héo hoặc bị chết). Miền Trung là vùng chịu nhiều gió bão nhất trong cả nƣớc, chiếm 65% số cơn bão ảnh hƣởng đến Việt Nam, trong đó Thanh Hóa chịu ảnh hƣởng trực tiếp khoảng 30% tổng số cơn bão, bình quân hàng năm từ tháng 5-10 hứng chịu 1-2 cơn bão từ biển Đông đổ vào đất liền với sức gió có thể tới cấp 11-12, thƣờng kèm theo mƣa to trong nhiều ngày gây thiệt hại về tài sản và tính mạng của nhân dân.
12 1.3.2. Thủy văn Hệ thống sông, suối Hệ thống sông suối trên địa bàn tỉnh tƣơng đối dày, mật độ 0,7-0,8 km/km2. Lƣu vực sông lớn nhất là sông Mã bắt nguồn từ Điện Biên Phủ (Tỉnh Điện Biên) chảy qua Sầm Nƣa (Lào) vào Thanh Hóa tại xã Tam Chung huyện Mƣờng Lát. Chiều dài sông Mã là 512 km, trong đó chảy qua địa phận Thanh Hóa là 242 km. Sông Chu là nhánh lớn nhất của sông Mã, Chảy qua các huyện Thƣờng Xuân, Thọ Xuân, Thiệu Hóa đổ vào sông Mã ở ngã 3 Bông với chiều dài 135 km. Ngoài ra trên địa bàn tỉnh còn có các sông lớn nhƣ: Sông Luồng, sông Lò, sông Âm, sông Bƣởi, sông Cầu Chày, sông Mực, sông Yên, sông Bạng, ...Từ Bắc vào nam có 5 cửa sông chính: Lạch Sung, Lạch Trƣờng, Cửa Hới, Lạch Giép, Lạch Bạng, trung bình từ 18-20 km bờ biển có 1 cửa sông. Nhìn chung hệ thống sông, suối đều có lòng chảy hẹp, dốc, lắm thác nhiều ghềnh, mùa mƣa thƣờng gây ra lũ lụt làm ảnh hƣởng tới giao thông và sản xuất nông, lâm nghiệp. Hệ thống hồ đập Toàn tỉnh Thanh Hóa hiện có khoảng 2.524 công trình thủy lợi đầu mối, trong đó có 610 hồ chứa, 1.023 đập dâng, 891 trạm bơm tƣới tiêu các loại do các doanh nghiệp Nhà nƣớc quản lý, nhƣ: Công ty khai thác thuỷ nông Sông Chu, Công ty Thuỷ nông Bắc sông Mã, Công ty Thuỷ nông Nam sông Mã…Có 610 hồ chứa, trong đó các hồ đập lớn đang hoạt động nhƣ: hồ thuỷ lợi, thuỷ điện Cửa Đặt; Hồ sông Mực; Hồ Cống Khê; Hồ thuỷ điện Trung Sơn,… Chức năng chính của các hồ là tích nƣớc, ngăn lũ, phát điện, cung cấp nguồn nƣớc tƣới và nuôi trồng thuỷ sản. Đặc điểm Thuỷ văn Đặc điểm nổi bật thủy văn là sự chênh lệch khá lớn giữa mùa mƣa và mùa khô, có thể chia Thanh Hóa thành 3 miền thủy văn chính. - Vùng lƣu vực sông Mã: Đây là vùng ít mƣa, lƣợng mƣa trung bình 1.600 mm/năm. Mùa mƣa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10. Riêng một số huyện Quan
13 Sơn, Quan Hóa, Mƣờng Lát mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 9. Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10, lũ lớn nhất vào tháng 8 hoặc tháng 9, mùa nƣớc cạn từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. - Vùng lƣu vực sông Chu: Đây là vùng mƣa lớn, mƣa tập trung vào tháng 7, 8, 9, lƣợng mƣa trung bình 1.600-2.000mm/năm, vùng thƣợng nguồn lƣợng mƣa cao hơn (2.000 -2.200mm/năm). Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 11, lũ lớn nhất vào tháng 8, 9, mùa nƣớc cạn từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. - Vùng lƣu vực ảnh hƣởng của nƣớc thủy triều: Là vùng chịu ảnh hƣởng của bão và áp thấp nhiệt đới, có gió mạnh và mƣa lớn. Lƣợng mƣa trung bình hàng năm phía Bắc 1.650-1.750 mm/năm, phía Nam 1.800-2.000 mm/năm. Vùng này nƣớc thủy triều bình quân lên xuống mỗi ngày một lần, vào mùa lũ sự xâm nhập của dòng triều vào đất liền giảm, biên độ triều thuộc loại yếu bình quân 120- 150cm. 1.4. Đất đai 1.4.1. Phân bố các nhóm dạng đất trên diện tích đất lâm nghiệp Từ kết quả chồng xếp các bản đồ đơn tính thổ nhƣỡng, tiến hành xây dựng bản đồ lập địa cấp II cho diện tích đất lâm nghiệp 627.833 ha, có 117 dạng đất trên 8 nhóm dạng đất chính, nhƣ sau: 1) Nhóm đất Feralit phát triển trên nhóm đá trầm tích và biến chất có kết cấu hạt mịn (s) Đất đƣợc hình thành ba nhóm dạng đất chính, với diện tích 311.416,5 ha, chiếm 49,6% tổng diện tích đất lâm nghiệp, bao gồm: a) Đất Feralit vàng đỏ phát triển trên đá trầm tích và biến chất có kết cấu hạt mịn (Fs) Diện tích 252.625,2 ha, chiếm 81,10% diện tích nhóm dạng đất, đƣợc hình thành trên các loại đá: phiến thạch sét, bô xít, đá sét,…phân bố theo kiểu địa hình đai cao, độ dốc. - Phân bố diện tích theo kiểu địa hình đai cao: + Đồi (D) độ cao
14 + Đồi (Đ) độ cao 26-300m diện tích 146.540,4 ha, chiếm 58,0%; + Núi thấp (N3) độ cao 301-700m diện tích 89.835,9 ha, chiếm 35,6%. - Phân bố theo cấp độ dốc: + Thung lũng lầy nƣớc đọng, diện tích 99,7 ha, chiếm 0,04%; + Độ dốc cấp (I ) 350 diện tích 136.209,7 ha, chiếm 53,9%; b) Đất mùn phân bố trên độ cao >700m (FHs) Đất nâu xám, diện tích 58.741,9 ha, chiếm 18,88% diện tích nhóm dạng đất, phân bố chủ yếu là kiểu địa hình đai cao, độ dốc: - Độ cao (N2) 701m -1700m diện tích 58.741,9 ha. - Phân bố theo cấp độ dốc: + Độ dốc cấp (II) 16 - 250 diện tích 539,6 ha, chiếm 0,9%; + Độ dốc cấp (III) 260- 350 diện tích 3.045,4 ha, chiếm 5,2 %; + Độ dốc cấp (IV) >350 diện tích 55.156,9 ha, chiếm 93,9%. c) Đất mùn trên núi cao >1700m (Hs) Đất xám sáng, diện tích 49,4 ha, chiếm 0,02% diện tích nhóm dạng đất, phân bố chủ yếu là kiểu địa hình đai cao, độ dốc: - Độ cao (N1) >1700m diện tích 49,4 ha; - Độ dốc cấp (IV) >350 diện tích 49,4 ha; 2) Nhóm dạng đất Feralit phát triển trên nhóm đá điển hình Mácma axít (a) Tổng diện tích 165.276,1 ha, chiếm 26,3% diện tích đất lâm nghiệp, đƣợc hình thành 3 nhóm dạng đất chính, nhƣ sau: a) Đất Feralit vàng đỏ phát triển trên đá Mác ma (Fa) Tổng diện tích 131.603,5 ha, chiếm 79,6% diện tích nhóm dạng đất, đƣợc hình thành trên đá trầm tích các loại: Granit, Alit, Rhyonit,…phân bố theo kiểu địa hình, độ dốc: - Phân bố diện tích theo kiểu địa hình đai cao: