Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ theo dõi diễn biến rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị dựa trên công nghệ GIS

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là khẳng định hơn nữa tính ưu việt của công nghệ mới và phương pháp làm bản đồ hiện đại so với phương pháp truyền thống trong việc nâng cao chất lượng công tác xây dựng, quản lý và khai thác thông tin bản đồ, góp phần không nhỏ vào công tác theo dõi diễn biến rừng đạt hiệu quả.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ theo dõi diễn biến rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị dựa trên công nghệ GIS

Bé Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé N«ng nghiÖp vµ ptNt Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp §oµn V¨n Phi x©y dùng hÖ thèng c¬ së d÷ liÖu phôc vô theo dâi diÔn biÕn rõng t¹i huyÖn VÜnh Linh tØnh Qu¶ng TrÞ dùa trªn c«ng nghÖ GIS Chuyªn ngµnh : L©m häc M· sè: 60.62.60 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc l©m nghiÖp C¸n bé híng dÉn: TS. Chu ThÞ B×nh Hµ T©y - 2007
2
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong suốt tiến trình phát triển của xã hội loài người, đã thành qui luật cùng với việc khai thác tài nguyên để phát triển thì con người đã hủy hoại các nguồn tài nguyên của mình một cách quá mức mà tài nguyên rừng là một ví dụ điển hình. Khi kinh tế phát triển, các Quốc gia, dân tộc khác nhau trên thế giới đều tìm mọi cách để phục hồi tài nguyên, trong đó có tài nguyên rừng. Thực tế cho thấy, xã hội càng phát triển thì vai trò của rừng càng lớn, đặc biệt là trong vai trò bảo vệ khí hậu, môi trường, đất đai và nguồn nước. Điều này đã được chứng minh, trong những năm gần đây lở đất và lũ quét gây thiệt hại lớn về sinh mạng và của cải vật chất. Sự tồn tại, phát triển rừng không thể tách khỏi sự phát triển kinh tế xã hội bền vững của nhân loại. Ở Việt Nam, trong khoảng 50 năm từ năm 1943 đến năm 2000, chúng ta mất khoảng 5 triệu ha rừng. Giai đoạn đầu từ 1943 đến 1995, diện tích rừng giảm liên tục với mức bình quân khoảng 100.000 ha/năm. Giai đoạn thứ hai từ năm 1995 đến năm 2000 diện tích rừng tăng liên tục trung bình quân đạt khoảng 50.000 ha/năm [9]. Như vậy Việt Nam đã chứng tỏ được những cố gắng của mình cùng với sự hổ trợ của quốc tế trong việc phục hồi rừng, góp phần phát triển bền vững trên toàn cầu. Tuy diện tích rừng có tăng lên trong mấy năm gần đây nhưng tình hình phá rừng cũng diễn ra hết sức phức tạp và chưa có dấu hiệu giảm. Trước thực tế đó, bên cạnh việc đầu cho công tác trồng, phục hồi và phát triển rừng, Chính phủ đã có những chính sách, chiến lược bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng. Một trong những biện pháp quan trọng để bảo vệ và phát triển rừng có hiệu quả là tổ chức theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. Mục đích là nắm vững diện tích các loại rừng, đất lâm nghiệp hiện có; sự biến động diện tích các
2 loại rừng, các loại đất quy hoạch cho sản xuất lâm nghiệp theo lãnh thổ nhằm giúp hoạch định các chính sách kinh tế xã hội nói chung và chính sách lâm nghiệp nói riêng. Từ trước tới nay, ngành lâm nghiệp đã tổ chức nhiều đợt tổng điều tra, kiểm kê rừng. Tuy nhiên thành quả kiểm kê không được đưa ngay vào để quản lý theo dõi các biến động về rừng và đất lâm nghiệp, không cập nhật kịp thời các diễn biến, nên chỉ sau một thời gian ngắn thông tin bị lạc hậu, không còn giá trị sử dụng. Để khắc phục tình trạng nói trên, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đã có chủ trương sau khi hoàn tất công tác kiểm kê rừng theo Chỉ thị 286/TTg của Thủ tướng Chính phủ, kế thừa thành quả kiểm kê để hình thành cơ sở dữ liệu về quản lý rừng và sử dụng đất lâm nghiệp, thực hiện việc theo dõi diễn biến rừng, thường xuyên cập nhật và định kỳ nâng cấp cơ sở dữ liệu, cung cấp thông tin tin cậy cho công tác quản lý bảo vệ, phát triển và sử dụng rừng trước mắt cũng như lâu dài. Để theo dõi diễn biến rừng có hiệu quả thì việc xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) để cập nhật thông tin thường xuyên là hết sức cần thiết. Ngày nay, việc nắm bắt thông tin về diễn biến rừng theo phương pháp truyền thống thông qua các bảng biểu thống kê, các bản đồ giấy, các báo cáo,… không còn phù hợp. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, yêu cầu các thông tin phải chính xác, nhanh chóng và lưu trữ dễ dàng, đòi hỏi phải có phương pháp mới để thay thế. Ứng dụng công nghệ thông tin để quản lý, theo dõi diễn biến rừng, trên cơ sở hệ thống dữ liệu bản đồ số là hướng đi phù hợp. Trong đó GIS là một nhánh công nghệ có thể đáp ứng tốt các yêu cầu của công tác theo dõi diễn biến rừng như đã nói ở trên. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đặt ra, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ theo dõi diễn biến rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị dựa trên công nghệ GIS"
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Lược sử nghiên cứu theo dõi diễn biến rừng Trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng mà trước hết là biến động về diện tích cũng như chất lượng rừng được quan tâm đáng kể. Song từ trước đến nay, ở nước ta công việc này thường được thực hiện bằng phương pháp truyền thống, hoặc kết hợp giữa phương pháp truyền thống với kết quả giải đoán bằng mắt trên ảnh máy bay, ảnh vệ tinh nên kết quả nhận được thường chậm, thậm chí vài năm so với hiện tại, ít có ý nghĩa trong việc xây dựng chiến lược bảo vệ, phát triển và sử dụng tài nguyên rừng. Năm 1943, lần đầu tiên số liệu tài nguyên rừng Việt Nam được một học giả người Pháp (Maurand) công bố, số liệu tài nguyên rừng vào thời điểm này của Việt Nam là 14,3 triệu ha rừng chiếm 43% tổng diện tích toàn lãnh thổ. Theo đó là một bản đồ mô phỏng hiện trạng tài nguyên rừng Việt Nam. Trên đó tác giả ước định những nơi có rừng với chú giải tối thiểu về tài nguyên rừng. Số liệu điều tra cũng không đề cập đến trữ lượng tài nguyên rừng khi đó. Đến nay sau nhiều năm nghiên cứu và thực hiện công tác điều tra rừng nhưng các nhà điều tra rừng Việt Nam không thể đưa ra chính xác phương pháp điều tra rừng mà nhà khoa học người Pháp đã thực hiện để có được “bức tranh” về hiện trạng tài nguyên rừng Việt Nam năm 1943. Từ năm 1979 đến năm 1984, lần đầu tiên Việt Nam thực hiện cuộc điều tra tài nguyên rừng cấp Quốc gia thông qua thực hiện dự án VIE/76/014 do FAO hỗ trợ. Kết thúc dự án, bộ số liệu tài nguyên rừng Việt Nam được công bố khoảng 10 triệu ha rừng với trữ lượng gỗ lên tới trên 700 triệu m3, trong
4 đó trữ lượng gỗ những cây có đường kính trên 30 cm chiếm trên 40%. Một hệ thống bản đồ về hiện trạng sử dung đất và các trạng thái rừng đã được xây dựng trên cả nước theo 9 vùng kinh tế, sinh thái khác nhau (tỷ lệ 1/50.000) và cấp Quốc gia (tỷ lệ 1/1.000.000). Bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng này dược xây dựng trên cơ sở giải đoán ảnh vệ tinh LANSAT - băng 7, ảnh máy bay và kiểm tra ngoại nghiệp. Đây là lần đầu tiên Việt Nam thống nhất công bố được số liệu tài nguyên rừng của mình với sự giáp đỡ của FAO. Trong những năm gần đây, tài nguyên rừng nước ta biến đổi rất phức tạp, khó kiểm soát. Để có cơ sở tin cậy phục vụ xây dựng chiến lược bảo vệ, phát triển và sử dụng tài nguyên rừng hợp lý, bảo vệ môi trường sinh thái, Nhà nước và ngành Lâm nghiệp giao cho Viện Điều tra quy hoạch rừng thực hiện chương trình “Điều tra đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc”. Chu kỳ đầu kéo dài 5 năm(1991-1995), trong đó nhiệm vụ “Đánh giá biến động rừng giai đoạn 1976-1990-1995” là một nội dung quan trọng của chương trình. Chu kỳ thứ hai cũng kéo dài trong 5 năm (1996-2000), chu kì 3 (2001 – 2005). Trong cả ba chu kỳ nghiên cứu này Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã sử dụng một cách tổng hợp phương pháp truyền thống kết hợp với kỹ thuật viễn thám, vận dụng trong điều kiện cụ thể của Việt Nam về nhân lực, vật lực và tư liệu một cách phù hợp. Đó là sự kết hợp giữa kỹ thuật viễn thám với phương pháp giải đoán bằng mắt và hệ thống thông tin địa lý - GIS. Hiện nay đang triển khai chu kì 4 (2006 – 2010) với mục tiêu là: Thông qua việc điều tra rừng toàn diện, liên tục trên quy mô toàn quốc để cung cấp đầy đủ các thông tin về số lượng, chất lượng cũng như đánh giá xu hướng diễn biến của rừng trong mối quan hệ với các hoạt động kinh tế - xã hội, làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng chiến lược và kế hoạch sử dụng hợp lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng và phát triển kinh tế - xã hội trên phạm vi toàn quốc. Điểm mới trong chu kì này là sử dụng ảnh vệ tinh Spot5 trên phạm vi
5 toàn quốc làm cơ sở để biên tập và nắn chỉnh xây dựng các loại bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng. Gần đây, hội kỹ thuật Lâm nghiệp Nhật bản đã tiến hành dự án phát triển hệ thông tin trong việc quản lý rừng nhiệt đới cho một số nước châu Á, trong đó có Việt Nam vừa hoàn thành vào tháng 4 năm 2000. Công trình này đã sử dụng phương pháp xử lý số có giám định trên tư liệu LANDSAT.TM để phân loại lớp phủ rừng, song toàn bộ công việc xử lý lại do người Nhật thực hiện và kết quả phía Việt nam nhận được là một hệ thống bản đồ kiểu rừng được in ra ở tỷ lệ 1/250.000, là một tỷ lệ quá nhỏ so với khả năng của tư liệu có thể đạt được. 1.2. Lược sử ra đời và phát triển của hệ thống thông tin địa lý (GIS) Hệ thống thông tin địa lý (Geographycal Information Systems - Viết tắt là GIS) có thể hiểu một cách đơn giản là tập hợp các thông tin có liên quan đến yếu tố địa lý một cách đồng bộ và logic. Như vậy, về ý tưởng nó được xuất hiện rất sớm cùng với sự phát minh ra bản đồ. Nhưng sự hình thành rõ nét của hệ thống thông tin địa lý một cách hoàn chỉnh, và đưa vào ứng dụng có hiệu quả thì cũng chỉ nghiên cứu phát triển trong một số năm gần đây. Hệ thống thông tin địa lý đầu tiên của thế giới được xây dựng vào đầu những năm 60 (1964) tại Canada với tên gọi là CGIS (Canadian Geographic Information System). Song song với Canada, hàng loạt các trường đại học tại Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng các Hệ thống thông tin địa lý của mình. Tuy nhiên rất nhiều hệ trong số đó đã không tồn tại được lâu trong thực tế vì lý do chính là giá thành quá cao và thiết kế cồng kềnh. Điểm mới của giai đoạn này chính là ở quan niệm cho rằng “hàng loạt bản đồ có thể được số hoá và liên kết với nhau để tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực, một quốc gia hay một châu lục. Sau đó máy tính được
6 sử dụng để phân tích các đặc trưng của các nguồn tài nguyên đó và cung cấp các thông tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch”. Nếu giai đoạn đầu những năm 60, các Hệ thống thông tin địa lý phục vụ chủ yếu cho công tác điều tra, quản lý tài nguyên thiên nhiên thì giữa những năm 60, các Hệ thống thông tin địa lý phục vụ cho công tác khai thác và quản lý đô thị như DIME của Cơ quan kiểm kê Mỹ, GRDSR của Cơ quan thống kê Canada. Đặc biệt thời kỳ này bắt đầu xuất hiện các hệ được thiết kế để chạy với các CSDL địa phương như: MAP/MODE của riêng bang Washington, PIOS của thành phố San Diego, Mỹ, FRIS của uỷ ban quản lý dữ liệu Thuỵ Điển. Sự ra đời và phát triển các Hệ thống thông tin địa lý trong những năm 60 đã được quốc tế chấp nhận và đánh giá cao. Vì vậy, năm 1968 Hội địa lý quốc tế đã quyết định thành lập Uỷ ban thu nhận và xử lý dữ liệu Địa lý (Commission on Geographical Data Sensing and Processing) nhằm mục đích phổ biến kiến thức về lĩnh vực này trong những năm tiếp theo. Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trường và phát triển GIS. Thời kỳ này, xuất hiện hàng loạt thay đổi có lợi cho sự phát triển của GIS, đặc biệt là sự gia tăng ứng dụng của máy tính với kích thước bộ nhớ và tốc độ tăng. Chính những thuận lợi này mà GIS dần dần được thương mại hoá. Năm 1977 đã có nhiều hệ thống thông tin địa lý khác nhau trên thế giới. Bên cạnh GIS, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám. Một hướng nghiên cứu kết hợp giữa GIS và viễn thám được đặt ra. Ở thời kỳ này những nước có những đầu tư đáng kể cho việc phát triển ứng dụng làm bản đồ, hay quản lý dữ liệu có sự trợ giúp máy tính là Canada và Mỹ sau đó đến các nước như Thuỵ Điển, Đan Mạch, Pháp v.v… Thập kỷ 80 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng GIS ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. Người ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của
7 những năm trước mà nổi lên là vấn đề số hoá dữ liệu. Thập kỷ này đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng dụng GIS như: theo dõi sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên, đánh giá khả thi các phương án quy hoạch, các bài toán giao thông v.v… GIS trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định. Những năm đầu của thập kỷ 90 được đánh dấu bằng việc nghiên cứu hoà nhập giữa viễn thám và GIS. Các nước Bắc Mỹ và châu Âu thu được nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực châu Á Thái Bình Dương cũng đã thành lập nhiều trung tâm nghiên cứu viễn thám và GIS. Ở các nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan v.v… đã chú ý nghiên cứu đến GIS chủ yếu vào lĩnh vực quản lý, đánh giá tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Ở Việt Nam, thời gian gần đây việc nghiên cứu và ứng dụng hệ thống thông tin địa lý cũng đã được triển khai ở nhiều cơ quan, bộ, ngành như: tổng cục địa chính, trường Đại học mỏ Địa chất, Viện Điều tra quy hoạch rừng, Viện địa chất,…và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, lỉnh vực khác. Như vậy hầu hết các nước trên thế giới đều quan tâm nghiên cứu hệ thống thông tin địa lý và ứng dụng nó vào nhiều ngành. Ngày nay, phần mềm GIS đang hướng tới đưa công nghệ GIS trở thành hệ tự động thành lập bản đồ và xử lý dữ liệu, Phần cứng của GIS phát triển mạnh theo giải pháp máy tính để bàn, nhất là những năm gần đây ra đời các bộ vi xử lý cực mạnh, thiết bị lưu trữ dữ liệu, hiển thị và in ấn tiên tiến đã làm cho công nghệ GIS thay đổi về chất. Có thể nói trong suốt quá trình hình thành và phát triển của mình, công nghệ GIS đã luôn tự hoàn thiện từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp để phù hợp với các tiến bộ mới nhất của khoa học kỹ thuật và những ứng dụng của nó trong thời gian gần đây thật đáng ghi nhận.
8 1.3. Một số nghiên cứu ứng dụng GIS trong theo dõi diễn biến rừng và đánh giá biến động diện tích rừng Hệ thống thông tin địa lý ra đời dựa trên sơ sở công nghệ thông tin gắn liền với việc phát triển các phần mềm lớn, tích hợp được những yêu cầu cùng nhiệm vụ cần phải giải quyết trong đời sống xã hội. Đến khi hoàn thiện tự bản thân nó đã trở thành công cụ cơ bản và hữu hiệu mang tính cách mạng và được ứng dụng tại nhiều nước phát triển như Hoa Kỳ, Nga, Đức, Pháp, Canada,…Việc kết hợp chặt chẽ giữa 2 công nghệ hiện đại là GIS và viễn thám mang lại bước đột phá về phát triển công nghệ của thế kỷ 20. Hiện nay trên thế giới các công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống con người, từ quản lý tài nguyên, giao thông, bảo vệ môi trường đến công tác quy hoạch đất đai, theo dõi đánh giá biến động tài nguyên v.v… Việc tiếp cận công nghệ GIS ở Việt Nam muộn hơn so với Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản hay một số nước khác trong khu vực để xây dựng các loại bản đồ. Được sự giúp đỡ về mặt kỹ thuật cũng như tài chính của các tổ chức quốc tế, đặc biệt là của FAO thì GIS đã được ứng dụng ở Việt Nam mạnh hơn vào những năm 1980. Dự án VIE 76/014 lần đầu tiên đã xây dựng bản đồ hiện trạng rừng trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS. Dây chính là thời điểm quan trọng đánh dấu sự phát triển của việc ứng dụng GIS vào hoạt động lâm nghiệp nói chung và điều tra qui hoạch rừng ở Việt Nam. Từ đó đến nay công nghệ GIS đã được ứng dụng một cách rộng rãi hơn và trở thành công cụ không thể thay thế trong lĩnh vực đánh giá, theo dõi tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tài nguyên rừng. Đặc biệt từ đầu những năm 1990 trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cùng với sự hợp tác và giúp đỡ của các tổ chức quốc tế, việc ứng dụng công nghệ GIS đã thu được những tiến bộ vượt bậc ở Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia, Bộ tài
9 nguyên và môi trường, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn,…Hàng loạt phần mềm mới được áp dụng dựa trên công nghệ máy tính hiện đại. Các nội dung ứng dụng cũng rất đa dạng như xây dựng bản đồ chung, bản đồ chuyên ngành, đánh giá thay đổi khí hậu - môi trường, đánh giá biến động tài nguyên rừng,…Cụ thể đối với ngành lâm nghiệp đã có một số chương trình ứng dụng GIS và ảnh viễn thám như sau: - Điều tra tài nguyên rừng toàn quốc (1979 - 1982) – Dự án VIE/76/014 do FAO tài trợ. - Chương trình quy hoạch Tây nguyên (1982-1983). - Điều tra vùng nguyên liệu giấy (1983-1985) – Chương trình phát triển Lâm nghiệp – SIDA. - Nghiên cứu biến động rừng ngập mặn Cà Mau (1985). - Dự án về thành lập bản đồ sử dụng đất đầu nguồn sông Mê công (1986- 1987) – UB Mêkông. - Theo dõi và đánh giá thảm rừng vùng hạ lưu sông MêKông của ủy hội sông MêKông, 1995. - Chương trình điều tra đánh giá và theo dõi diễn biến rừng của FAO theo chu kỳ 10 năm. - Dự án ứng dụng viễn thám theo dõi biến động các khu bảo tồn tự nhiên (1991-1995) – WWF. - Dự án theo dõi và đánh giá che phủ rừng đầu nguồn sông Mê Kông (1993-1995) – UB Mêkông - Dự án GIS quốc gia phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường (1995-1999), Bộ Khoa học công nghệ và môi trường. - Chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc Chu kỳ đầu (1991-1995), Chu kỳ 2 (1996-2000), chu kì 3 (2001-2005) và chu kỳ 4 (2006-2010) – Viện điều tra quy hoạch rừng
10 Kết quả ứng dụng GIS và ảnh viễn thám vào hàng loạt công trình lớn, nhỏ trong nước và hợp tác quốc tế nêu trên đã khẳng định hiệu quả và ưu thế của nó trong điều tra, quy hoạch và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. 1.4. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu Vĩnh Linh là huyện tận cùng phía Bắc tỉnh Quảng Trị, nằm trải dài từ đồng bằng ven biển lên đến vùng núi phía Đông dãy Trường Sơn. Là huyện có diện tích rừng thuộc loại cao của tỉnh (đứng thứ ba sau hai huyện miền núi là Hướng Hóa và ĐaKrông), tỷ lệ che phủ của rừng năm 2005 đạt 42,6% (so với 40% của toàn tỉnh), sản xuất lâm nghiệp là một trong những ngành kinh tế mủi nhọn của huyện. Tuy nhiên cũng như tất cả các huyện khác trên địa bàn tỉnh, trước đây công tác theo dõi diễn biến rừng chưa được quan tâm đúng mức, các số liệu về tài nguyên rừng chủ yếu được lấy từ các cuộc tổng kiểm kê rừng toàn quốc; các số liệu này thường rất chậm nên thông tin lạc hậu, ít có giá trị sử dụng. Những bất cập trên đã gây không ít khó khăn cho công tác quản lý, bảo vệ và khai thác tiềm năng của rừng. Việc theo dõi diễn biến rừng, thường xuyên cập nhật những thay đổi, cung cấp kịp thời và tin cậy thông tin về hiện trạng rừng cho công tác quản lý bảo vệ, phát triển và sử dụng rừng trước mắt cũng như lâu dài là nhu cầu bức thiết của thực tiễn, đồng thời là nhiệm vụ cấp bách đặt ra cho ngành lâm nghiệp của huyện. Vì vậy "Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ theo dõi diễn biến rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị dựa trên công nghệ GIS" không chỉ đáp ứng yêu cầu của thực tiễn mà còn góp phần đưa các tiến bộ khoa học, công nghệ mới ứng dụng vào ngành lâm nghiệp của địa phương.
11 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Về lý luận: Khẳng định hơn nữa tính ưu việt của công nghệ mới và phương pháp làm bản đồ hiện đại so với phương pháp truyền thống trong việc nâng cao chất lượng công tác xây dựng, quản lý và khai thác thông tin bản đồ, góp phần không nhỏ vào công tác theo dõi diễn biến rừng đạt hiệu quả. Về thực tiễn: Xây dựng thành công hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác theo dõi diễn biến diện tích rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị, Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong việc đánh giá biến động diện tích rừng, từ đó đề xuất các giải pháp để bảo vệ, phát triển và sử dụng có hiệu quả tài nguyên rừng. 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu  Bản đồ số và phương pháp xây dựng bản đồ số về hiện trạng rừng;  Công nghệ GIS trong xây dựng CSDL theo dõi diễn biến rừng của huyện Vĩnh Linh;  Phương pháp xử lý số trong đánh giá biến động rừng Phạm vi nghiên cứu  Về không gian: Diện tích rừng của huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị  Về thời gian: sử dụng trong nghiên cứu số liệu diễn biến rừng của các năm liên tục từ 2001 đến 2006  Về nội dung: Những diễn biến về diện tích rừng (thay đổi tăng, giảm) trên địa bàn huyện.
12  Về công nghệ: Sử dụng GIS trong quá trình xử lý và tổng hợp, phân tích số liệu. 2.3. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài tập trung nghiên cứu các nội dung cụ thể như sau:  Xây dựng hệ thống bản đồ số về hiện trạng rừng và cơ sở dữ liệu phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng tại huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị  Đánh giá biến động diện tích rừng qua một chu kì kiểm kê rừng 5 năm (2001 – 2005) và xây dựng được bản đồ biến động rừng tương ứng  Đề xuất các giải pháp bảo vệ và phát triển rừng trên địa bàn huyện trong thới gian tới. 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp luận  Đối với tài liệu là bản đồ, sử dụng phương pháp số hóa chuyển thông tin từ bản đồ giấy vào máy tính, xử lý số liệu bằng các phần mềm máy tính.  Đối với tài liệu là số liệu, sử dụng các phần mềm Microsoft Office Excel, Microsoft Visual FoxPro để quản lý, phân tích, tổng hợp và chuyển đổi dữ liệu (import, export, convert)  Trong suốt quá trình từ khâu số hoá, thiết kế biên tập bản đồ, xây dựng hệ thống CSDL và đánh giá biến động diện tích rừng đều sử dụng hệ thống thông tin địa lý để thực hiện đề tài. 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập dữ liệu là bước đầu tiên rất quan trọng trong quy trình thành lập bản đồ và xây dựng CSDL bản đồ. Dữ liệu được thu thập từ hai nguồn chính: kế thừa tài liệu đã có (bản đồ, số liệu) và điều tra trực tiếp từ thực địa.  Kế thừa có chọn lọc các tài liệu có liên quan như: tài liệu kiểm kê rừng 286, bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện, bản đồ 364, bản đồ địa
13 hình, số liệu Niên giám thống kê, kết quả liểm kê đất đai ,…  Điều tra trực tiếp ngoài thực địa để bổ sung số liệu và kiểm chứng tài liệu kế thừa. 2.4.3. Phương pháp xây dựng CSDL theo dõi diễn biến rừng: Gồm các bước chính: a) Bước chuẩn bị: * Các thiết bị máy móc: Máy tính, Máy in, Máy quét ảnh (scaner), Máy định vị (GPS). * Thu thập tài liệu:  Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000 và 2005 huyện Vĩnh Linh tỷ lệ 1/50.000  Bản đồ địa hình theo ranh giới 364 tỷ lệ 1/50.000 (dạng số)  Tài liệu kiểm kê rừng theo Chỉ thị 286/TTg của Thủ tường Chính phủ của 22 xã, thị trấn trong huyện (bản đồ, bảng biểu số liệu kèm theo)  Báo cáo quy hoạch tổng thể kinh tế - xã hội Vĩnh Linh giai đoạn 1998 – 2010.  Báo cáo kết quả kiểm kê đất đai năm 2000 và 2005  Niên giám thống kê tỉnh Quảng Trị năm 2002 đến 2005 b) Ngoại nghiệp: Tiến hành điều tra trực tiếp thực địa, các số liệu thu thập được ghi lại trên giấy hoặc GPS. Các số liệu này được đưa vào máy tính thông qua phần mềm xử lý số liệu tạo ra file dữ liệu có khuôn dạng phù hợp với khuôn dạng dữ liệu của phần mềm xử lý. Trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ thu thập số liệu đo đạc ngoại nghiệp để bổ sung số liệu còn thiếu hoặc để kiểm chứng số liệu đã có. c) Nội nghiệp: Nguồn dữ liệu để xây dựng CSDL theo dõi diễn biến rừng là tài liệu
14 kiểm kê rừng theo chỉ thị 286/TTg của Thủ tường Chính phủ được công bố tại quyết định số 03/2001/TTg của Thủ tướng Chính phủ (sau đây gọi tắt là tài liệu 286) và bản đồ địa hình (đã số hóa) từ "Chương trình lưu trữ quản lý hồ sơ và bản đồ địa giới hành chính các cấp bằng công nghệ tin học" do Ban Tổ chức Chính phủ chủ trì. Để có thể xây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng rừng (bản đồ số), chúng tôi tiến hành số hóa các lớp thông tin hiện trạng rừng từ bản đồ kiểm kê 286. Bằng cách quét ảnh bản đồ màu, định vị ảnh về hệ qui chiếu mặt đất, hiệu chỉnh vào bản đồ địa hình số rồi số hóa. Các lớp thông tin của bản đồ hiện trạng rừng sau khi được số hoá, chỉnh sửa các lỗi bằng phần mềm Microstation, được chuyển sang Mapinfo để quản lý và biên tập (chuyển file dữ liệu ở khuôn dạng Microstation “*.DGN” sang file tương ứng ở khuôn dạng Mapinfo “*.TAB”). Công việc này được tiến hành lần lượt cho từng xã, thi trấn sau đó ghép nối các xã lại ta được lớp thông tin bản đồ cho toàn huyện. Dưới đây là các bước chính của quá trình số hoá bản đồ hiện trạng rừng: (1) Quét ảnh bản đồ hiện trạng rừng, hiệu chỉnh với lớp nền địa hình Mục đích của quá trình quét bản đồ là chuyển dữ liệu đồ hoạ lưu trên giấy thành dạng file dữ liệu số lưu dưới dạng raste. Tuỳ theo từng loại bản đồ, chất lượng của tài liệu gốc và mục đích sử dụng mà cần ảnh quét ở độ phân giải thích hợp. Thông thường, độ phân giải càng cao sẽ cho chất lượng dữ liệu raster càng cao nhưng đồng thời cũng làm cho độ lớn của file tăng lên. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng ảnh quét với độ phân giải là 200dpi (chế độ màu). Để khắc phục các sai số về hình học của các bản đồ kiểm kê 286, ảnh quét của bản đồ được hiệu chỉnh, nắn theo bản đồ địa hình đã được số hoá.
15 Mục đích của việc nắn ảnh là chuyển đổi các ảnh quét đang ở toạ độ hàng cột của các pixel về toạ độ trắc địa. Đây là bước quan trọng trong quy trình số hóa vì nó ảnh hưởng tới độ chính xác của bản đồ sau khi số hoá. Thực chất là ấn định hệ thống toạ độ của file vector vào toạ độ hàng cột của ảnh quét  Nắn ảnh quét được tiến hành theo hệ thống các điểm khống chế trên bản đồ địa hình và ảnh quét (điểm đặc trưng).  Sai số nắn chỉnh giới hạn cho phép là
16 (3) Kiểm tra làm sạch lỗi các lớp bản đồ Sau bước số hoá các lớp thông tin bản đồ, khâu kiểm tra làm sạch lỗi là rất quan trọng, nội dung bao gồm:  Các bản đồ sau khi số hoá được in ra kiểm tra đối chiếu với bản đồ gốc; chỉnh sửa các sai sót (nếu có).  Hiển thị các đường đã số hoá lên ảnh quét bản đồ, kiểm tra đường nét số hoá phải đủ, không chồng nhau, sai số số hoá so với bản gốc phải nằm trong phạm vi cho phép.  Với các đối tượng thuộc kiểu đường (line), các đoạn số hoá của cùng 1 đối tượng phải liên thông.  Với các đối tượng thuộc kiểu vùng (Polygon), các đường số hoá của cùng 1 đối tượng phải đóng kín. (4) Nạp thuộc tính cho các đối tượng Mỗi đối tượng bản đồ (trong các lớp thông tin bản đồ) đều có thuộc tính. Có thể phân các đối tượng bản đồ thành 2 nhóm chính: * Nhóm 1: là các đối tượng tham gia chủ yếu vào việc biên tập, trình bày bản đồ. Với các đối tượng này việc phân biệt chủ yếu dựa vào lớp và kiểu (Type), còn thuộc tính trình bầy (màu sắc, đường nét, ... ) sẽ được gán theo loại đối tượng và thể hiện tương ứng khi lập bảng chú giải bản đồ. * Nhóm 2: là các đối tượng quản lý của CSDL . Với các đối tượng này, ngoài việc phân biệt dựa vào lớp và kiểu (Type), tuỳ theo đối tượng, sẽ có hàng loạt thuộc tính được đăng ký trực tiếp gắn với bản đồ hoặc đăng ký gián tiếp vào các bảng thuộc tính đối tượng nằm ngoài bản đồ, nhưng vẫn móc nối tương ứng 1-1 với từng đối tượng trên bản đồ qua chỉ số của đối tượng (Index). Các thuộc tính này là những dữ liệu quan trọng để chọn lọc, thống kê, phân tích, tổng hợp giúp cho việc cung cấp các thông tin số liệu song song với dữ liệu không gian, trong nhóm này có lớp thông tin hiện trạng rừng. Các thuộc tính
17 được đăng ký trực tiếp gắn với dữ liệu không gian (bản đồ) Các trường dữ liệu thuộc tính lô được thiết kế nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác theo dõi, cập nhật, tổng hợp và phân tích biến động theo một số tiêu chí đã xác định. Về nguyên tắc số trường dữ liệu càng lớn thì thông tin càng đa dạng, nhưng sẻ làm tăng dung lượng lưu trữ đồng thời tốn nhiều công sức cho việc đăng ký và cập nhật dữ liệu. Các trường dữ liệu được đặt tên sao cho ngắn gọn mà dễ đọc, dễ hiểu được nội dung. Các thuộc tính lô nêu trên có thể trực tiếp nạp vào máy tính và kết nối tương ứng với các lô trên bản đồ khi số hoá hoặc tạo tự động trên máy tính dựa vào các thông tin số hoá đã có trên máy (thông qua lệnh Table =>Update Clumn trong MapInfo). Các thuộc tính nạp cho từng đối tượng như đã nêu trên là thông tin quan trọng của CSDL , trợ giúp cho việc quản lý khai thác CSDL :  Biên tập các loại bản đồ theo các mức độ chi tiết khác nhau. Ví dụ bản đồ hiện trạng rừng theo các mức phân loại kiểu rừng từ loại rừng chi tiết đến khái quát theo nhóm.  Tra cứu, tìm kiếm và lập bảng thống kê theo các tiêu chí và các đơn vị thống kê khác nhau.  Tạo các bản đồ chủ đề để phân tích, đánh giá lãnh thổ  Đánh giá biến động rừng (5) Kiểm tra làm sạch lỗi thông tin thuộc tính  Đảm bảo các thuộc tính đối tượng nạp vào trung thành với bản gốc.  Phát hiện các lỗi do sai sót của chính bản gốc để làm sạch.  Đối chiếu giữa diện tích lô do tính trên máy với diện tích ghi trên bản đồ  Kiểm tra, đối chiếu giữa các thuộc tính có trên bản đồ và trên phiếu mô tả lô và biểu số liệu tổng hợp (6) Số hóa một số lớp thông tin bổ trợ (chủ yếu là các lớp phục vụ trình bày
18 bản đồ như: tên bản đồ, khung, lưới, đướng bao, thước tỷ lệ,...) (7) Tiến hành tổ hợp, chồng xếp các lớp thông tin đã số hóa (địa hình, hiện trạng rừng, thông tin bổ trợ) để biên tập thành bản đồ hiện trạng rừng của từng đơn vị hành chính trong huyện (xã, thị trấn, huyện) và CSDL tương ứng của các lớp thông tin. Kết quả thu được là bộ CSDL bản đồ số khởi tạo, tuy nhiên các dữ liệu chứa trong CSDL là dữ liệu của kết quả kiểm kê rừng 286 (kết quả này được điều tra từ năm 1999). Vì vậy phải cập nhật bổ sung diễn biến rừng mới vào. d) Cập nhật diễn biến rừng hàng năm hình thành nên CSDL theo dõi diễn biến rừng của các năm tiếp theo  Từ CSDL khởi tạo trên máy tính, in ra bản đồ kèm với các số liệu thống kê, phiếu mô tả lô phục vụ cho công tác cập nhật từ thực địa.  Cập nhật (khoanh vẽ bổ sung) bản đồ và số liệu từ các nguồn diễn biến rừng trong năm 2001 như: trồng rừng, khai thác, cháy rừng, chuyển mục đích sử dụng đất, …  Số hóa bản đồ và số liệu đã điều tra được vào máy tính ta được lớp thông tin hiện trạng rừng năm 2001.  Tổng hợp kết quả số hóa ta được hệ thống bản đồ hiện trạng rừng và CSDL của năm 2001.  Từ CSDL năm 2001, tiến hành các bước tương tự ở trên ta được CSDL năm 2002. Và cứ tiếp tục như vậy ở các năm tiếp theo ta được CSDL của các năm tiếp theo.