Luận văn Thạc sĩ Lâm nghiệp: Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để theo dõi biến động tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng được bản đồ biến động diện tích rừng và phân tích được nguyên nhân gây ra sự biến động tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2010 – 2015 và 2015-2019 từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ rừng được tốt hơn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Lâm nghiệp: Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để theo dõi biến động tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRƯƠNG ĐỨC NGUYÊN ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ THEO DÕI BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI XÃ HỒNG BẮC, HUYỆN A LƯỚI,TỈNH THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC HUẾ - 2020 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRƯƠNG ĐỨC NGUYÊN ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ THEO DÕI BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI XÃ HỒNG BẮC, HUYỆN A LƯỚI,TỈNH THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH LÂM HỌC Mã số: 8620201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN VĂN LỢI HUẾ - 2020 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác trước đây. Huế, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Trương Đức Nguyên PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ii LỜI CẢM ƠN Được sự cho phép của Phòng Đào tạo sau Đại học và Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế, tôi đã tiến hành thực hiện luận văn với đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để theo dõi biến động tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế”. Trong thời gian thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình và quý báu của giáo viên hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Lợi về mặt chuyên môn để hoàn thành tốt luận văn này. Tôi chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Huế đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong 2 năm học tập. Bên cạnh đó, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể các cán bộ thuộc Hạt Kiểm lâm huyện A Lưới cùng các anh, chị là cán bộ Ủy ban nhân dân xã Hồng Bắc đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp thông tin, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp, bạn bè, anh chị, gia đình đã hỗ trợ, giúp đỡ và luôn bên cạnh động viên tôi trong suốt thời gian qua. Do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong sự góp ý, xây dựng của quý thầy, cô giáo, các bạn sinh viên để bản thân và công trình được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Huế, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Trương Đức Nguyên PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iii TÓM TẮT Tên tác giả: Trương Đức Nguyên Tên Luận văn: “Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để theo dõi biến động tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế”. Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 8620201 1. Mục đích nghiên cứu Xây dựng được bản đồ biến động diện tích rừng và phân tích được nguyên nhân gây ra sự biến động tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2010 – 2015 và 2015-2019 từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ rừng được tốt hơn. 2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập số liệu: + Thu thập số liệu sơ cấp: Các loại bản đồ, báo cáo, văn bản chính sách pháp luật của nhà nước, của tỉnh và của xã Hồng Bắc liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Thu thập ảnh vệ tinh Landsat 5 TM năm 2010 và Landsat 8 OLI năm 2015, 2019. + Thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập các điểm mẫu khóa ảnh qua khảo sát thực địa bằng máy định vị GPS cầm tay. - Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh: Ảnh vệ tinh được tải xuống và xử lý hình học, tổ hợp màu, lọc nhiễu…bằng phần mềm Erdas Imagine 2014. Sau đó sử dụng phần mềm eCognition để giải đoán và đánh giá độ chính xác sau phân loại. Từ đó thành lập bản đồ hiện trạng rừng các năm 2010, 2015 và 2019. Kết quả bản đồ hiện trạng được sử dụng để xây dựng bản đồ biến động diện tích rừng 2 giai đoạn 2010 – 2015 và 2015 – 2019 bằng phần mềm Arcgis. 3. Kết quả chính Ảnh vệ tinh được sử dụng vào năm 2010 là ảnh Landsat 5 TM với độ phân giải không gian là 30 m. Và ảnh vệ tinh được sử dụng cho các năm 2015 và 2019 là ảnh Landsat 8 OLI với độ phân giải 30 m. Tất cả nguồn ảnh được tải về từ website: https://earthexplorer.usgs.gov/..., Ảnh sau khi tải về được xử lý trên phần mềm tiến hành chồng lớp, tiền xử lý ảnh rà soát ảnh bằng mắt để xác định các loại đối tượng cơ bản cần phân loại, sau đó lựa chọn các điểm ngoài thực địa để phân loại ảnh và đánh giá độ chính xác sau khi phân loại. Vị trí các điểm khảo sát được xác định tọa độ bằng máy GPS cầm tay. Sau đó tiến hành phân loại, xử lý và cho ra bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới bằng phần mềm eCognition và ArcGIS. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iv - Kết quả phân tích biến động diện tích đất lâm nghiệp qua các giai đoạn: - Giai đoạn 2010 – 2015: + Diện tích biến động chủ yếu là rừng tự nhiên, trong đó diện tích rừng TXB tăng từ 795,91 ha năm 2010 lên 1.047,99 ha trong năm 2015. Diện tích rừng TXN giảm từ 1.249,87 ha năm 2010 xuống 874,40 ha năm 2015. Các hình thức biến động chủ yếu của hai hiện trạng rừng này là chuyển thành đất trống và rừng trồng. Đây chính là diện tích rừng đã bị lấn chiếm và phá rừng gây ra. Cụ thể: - Có 0,97 ha rừng TXB bị chuyển thành DT; 1,31 ha rừng TXB chuyển thành RTG; - Có 40,11 ha rừng TXN bị chuyển thành DT; 11,34 ha TXN chuyển thành DTR và 69,66 ha TXN chuyển thành RTG. - Giai đoạn 2015 – 2019: + Trong giai đoạn này tiếp tục có sự biến động mạnh diện tích rừng tự nhiên. Cụ thể: diện tích rừng TXB giảm từ 1.047,99 ha năm 2015 xuống còn 874,83 ha vào năm 2019. Diện tích rừng TXN tăng từ 874,40 ha năm 2015 lên 950,67 ha năm 2019. Vẫn còn một số diện tích nhỏ rừng tự nhiên tiếp tục bị phá, lấn chiếm đất rừng tự nhiên tạo ra các biến động về hiện trạng sang DT, DTR và RTG nhằm phục vụ hoạt động sản xuất nương rẫy của người dân địa phương, cụ thể: - Có 15,23 ha rừng TXB bị chuyển thành DT; 28,64 ha rừng TXB chuyển thành DTR và 0,05 ha rừng TXB bị chuyển thành RTG; - Có 13,46 ha rừng TXN bị chuyển thành DT; 39,50 ha TXN chuyển thành DTR và 0,01 ha TXN chuyển thành RTG. 3.1. Đề xuất một số giải pháp để quản lý và sử dụng hiệu quả đất lâm nghiệp và diện tích rừng của xã Hồng Bắc trong thời gian tới. - Các giải pháp về công tác quản lý - Các giải pháp về quy hoạch, sử dụng và phát triển bền vững. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................ v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................viii DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... ix DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, BẢN ĐỒ ......................................................................... x MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................. 1 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................... 2 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .................................................................. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 4 1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN................................................................................................................4 1.1.1. Khái niệm rừng ....................................................................................................... 4 1.1.2. Vai trò của rừng ...................................................................................................... 4 1.1.3. Tài nguyên rừng của Việt Nam .............................................................................. 5 1.2. TỔNG QUAN VỀ GIS .............................................................................................. 6 1.2.1. Khái niệm ................................................................................................................ 6 1.2.2. Các thành phần của GIS ......................................................................................... 6 1.2.3. Chức năng của GIS ................................................................................................. 6 1.2.4. Các chức năng của GIS trong xử lý bản đồ ........................................................... 8 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM.................................................... 9 1.3.1. Khái niệm ................................................................................................................ 9 1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám ....................................................... 9 1.3.3. Đặc trưng phản xả phổ của các đối tượng tự nhiên ............................................. 10 1.3.4. Phương pháp phân loại ảnh viễn thám ................................................................. 11 1.4. CƠ SỞ THỰC TIỄN ............................................................................................... 14 1.4.1. Trên thế giới.......................................................................................................... 14 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vi 1.4.2. Ở Việt Nam ........................................................................................................... 16 1.5. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ............... 18 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................................ 20 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU........................................................ 20 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................... 20 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................... 20 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................................... 20 2.3.2. Phương pháp xử lý tư liệu ảnh viễn thám ............................................................ 21 2.3.3. Phương pháp phân tích nguyên nhân dẫn đến biến động diện tích rừng (mất rừng và suy thoái rừng hoặc tăng diện tích rừng và tăng chất lượng rừng) ........................... 26 2.3.4. Phương pháp đề xuất các giải pháp quản lý và sử dụng hiệu quả đất lâm nghiệp trên địa bàn xã Hồng Bắc ............................................................................................... 26 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...................................................................... 27 3.1. KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI XÃ HỒNG BẮC ...... 27 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................................ 27 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ..................................................................................... 28 3.2. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI TẠI XÃ HỒNG BẮC.... 31 3.2.1. Các trạng thái rừng trên địa bàn xã Hồng Bắc ..................................................... 31 3.2.2. Diện tích đất quy hoạch cho lâm nghiệp .............................................................. 32 3.2.3. Đất lâm nghiệp tại xã Hồng Bắc .......................................................................... 33 3.3. PHÂN TÍCH BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH RỪNG XÃ HỒNG BẮC GIAI ĐOẠN 2010 - 2019 ..................................................................................................................... 34 3.3.1. Kết quả giải đoán ảnh ........................................................................................... 34 3.3.2. Phân tích và xây dựng bản đồ biến động diện tích rừng xã Hồng Bắc giai đoạn 2010 -2019 ...................................................................................................................... 51 3.3.3. Phân tích nguyên nhân biến động diện tích rừng ................................................ 56 3.4. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ ĐẤT LÂM NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN VÙNG NGHIÊN CỨU ........................................... 58 3.4.1. Các giải pháp về công tác quản lý đất lâm nghiệp .............................................. 58 3.4.2. Các giải pháp về sử dụng quỹ đất lâm nghiệp ..................................................... 59 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vii KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................... Error! Bookmark not defined. 1. KẾT LUẬN................................................................ Error! Bookmark not defined. 2. KIẾN NGHỊ ............................................................... Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................... Error! Bookmark not defined.2 PHỤ LỤC...................................................................................................................... 644 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NN&PTNT : Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn UBND : Ủy ban nhân dân DVMTR : Dịch vụ môi trường rừng DBR : Diễn biến rừng GIS : Hệ thống thông tin địa lý NDVI : Chỉ số thực vật EVI : Chỉ số thực vật tăng cường Gt : Giga tấn FAO : Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ix DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Các trạng thái rừng và đất rừng tại xã Hồng Bắc ........................................ 311 Bảng 3.2. Diện tích đất quy hoạch cho lâm nghiệp tại xã Hồng Bắc .......................... 334 Bảng 3.3. Thông số cơ bản của ảnh vệ tinh Landsat vùng nghiên cứu ......................... 35 Bảng 3.4. Bộ khóa giải đoán ảnh vệ tinh khu vực xã Hồng Bắc ................................... 39 Bảng 3.5. Các thông số phân mảnh ảnh ......................................................................... 40 Bảng 3.6. Ma trận kết quả đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh Landsat năm 2010 .....43 Bảng 3.7. Ma trận kết quả đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh Landsat năm 2015 .....44 Bảng 3.8. Ma trận kết quả đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh Landsat năm 2019 .....44 Bảng 3.9. Hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2010....................................................... 46 Bảng 3.10. Hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2015 ..................................................... 49 Bảng 3.11. Hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2019 ..................................................... 50 Bảng 3.12. Ma trận biến động diện tích rừng xã Hồng Bắc giai đoạn 2010 - 2015 ..... 54 Bảng 3.13. Ma trận biến động diện tích rừng xã Hồng Bắc giai đoạn 2015 – 2019..... 54 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
x DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, BẢN ĐỒ Hình 1.1. Nguyên lý chồng ghép các lớp bản đồ ............................................................. 8 Hình 1.2. Hệ thống viễn thám .......................................................................................... 9 Hình 2.1. Mô tả một lô Segment và các loại đối tượng ................................................. 23 Hình 3.1. Sơ đồ vị trí xã Hồng Bắc ................................................................................ 27 Hình 3.2. Ảnh Landsat 5 TM (6/(2010) ........................................................................ 35 Hình 3.3. Ảnh Landsat 8 OLI (5/2015).......................................................................... 36 Hình 3.4. Ảnh Landsat 8 OLI (8/2019).......................................................................... 36 Hình 3.5. Ảnh trước khi xử lý ........................................................................................ 37 Hình 3.6. Ảnh sau khi xử lý và tổ hợp màu tự nhiên ..................................................... 37 Hình 3.7. Các điểm mẫu khóa ảnh ................................................................................. 38 Hình 3.8. Sơ đồ hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2010.............................................. 46 Hình 3.9. Sơ đồ hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2015.............................................. 48 Hình 3.10. Sơ đồ hiện trạng rừng xã Hồng Bắc năm 2019 ........................................... 50 Hình 3.11. Sơ đồ biến động diện tích rừng xã Hồng Bắc giai đoạn 2010- 2015 .......... 52 Hình 3.12. Sơ đồ biến động diện tích rừng xã Hồng Bắc giai đoạn 2015- 2019 .......... 53 Sơ đồ 2.1: Quy trình sử lý ảnh vệ tinh để phân tích biến động rửng ............................ 21 Sơ đồ 2.2. Phương pháp phân tích biến động rừng sau phân loại ................................. 26 Sơ đồ 3.1. Kết quả phân loại ảnh Landsat 5 TM (6/2010) ............................................ 41 Sơ đồ 3.2. Kết quả phân loại ảnh Landsat 8 OLI (5/2015)............................................ 42 Sơ đồ 3.3. Kết quả phân loại ảnh Landsat 8 OLI (5/2019)............................................ 42 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
1 MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là tài nguyên quý báu của quốc gia, là bộ phận quan trọng của môi trường sinh thái, có giá trị to lớn về kinh tế, xã hội. Rừng không những là cơ sở phát triển kinh tế - xã hội mà còn giữ chức năng sinh thái cực kỳ quan trọng, rừng tham gia vào quá trình điều hòa khí hậu, đảm bảo chu chuyển oxy, duy trì tính ổn định và độ màu mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán xói mòn đất, làm giảm nhẹ sức tàn phá khốc liệt của các thiên tai, bảo tồn nguồn nước và làm giảm mức ô nhiễm không khí. Xã Hồng Bắc là xã vùng cao cách trung tâm thị trấn A Lưới 7 km về phía Tây huyện A Lưới, có tổng diện tích đất lâm nghiệp là 2.615,25 ha; trong đó diện tích rừng tự nhiên là 1.681,41 ha với diện tích quy hoạch rừng phòng hộ: 1.082,85 ha; diện tích quy hoạch rừng sản xuất: 570,91 ha; với độ che phủ đạt 59,70% (theo số liệu Kiểm kê rừng 2016). Là một trong các xã hoàn thành Đề án giao rừng tự nhiên cho các cộng đồng, nhóm hộ quản lý, bảo vệ với tổng diện tích 1.490,0 ha. Hồng Bắc có tiềm năng về phát triển đất lâm nghiệp khá lớn, diện tích đất trống còn khá nhiều, lại được UBND huyện phê duyệt quy hoạch phát triển trồng rừng tạo cảnh quan, du lịch dọc tuyến di tích lịch sử đồi A Biah, đồi thịt Băm (Hamburger Hill). Tuy nhiên, do chưa có các chính sách, quy hoạch và kế hoạch thực hiện cụ thể để phát triển lâm nghiệp, trồng rừng phủ xanh đồi núi trọc vì vậy tốc độ trồng rừng và tỷ lệ che phủ rừng thấp so với yêu cầu đề ra. Mặc khác, do ý thức, tập quán canh tác phá rừng làm nương rẫy của đồng bào dân tộc thiểu số và công tác quản lý, giám sát ở đây còn nhiều bất cập nên đã làm cho diện tích rừng tự nhiên giảm cả về số lượng lẫn chất lượng. Ngày nay, do nhu cầu phát triển đời sống kinh tế - xã hội, hiện trạng diện tích rừng biến động khá nhanh và với quy mô ngày càng lớn do nguồn tài nguyên rừng ngày càng bị tàn phá do nhiều nguyên nhân từ thiên nhiên và con người gây ra, tuy một số nơi có các chủ trương phục hồi diện tích rừng bị tàn phá nhưng vẫn chưa đủ để hoàn toàn phục hồi lại được nguyên trạng trong thời gian ngắn. Chính vì vậy việc phát triển phương pháp đánh giá sự biến động và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng là nhiệm vụ có ý nghĩa khoa học và cấp thiết. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ. Tư liệu ảnh viễn thám có khả năng thu nhận hình ảnh mặt đất một cách tức thời, liên tục trên phạm vi rộng, mang tính khách quan, được lặp lại theo chu kì, có độ chính xác cao và đồng nhất ở mọi thời điểm. Do đó, viễn thám đóng vai trò quan trọng đối với công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường, quy hoạch, bảo vệ môi trường phát triển bền vững. Sử dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS cho phép tạo nên một giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích biến động PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2 hiệu quả, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ ra quyết định nhanh trên phạm vi rộng với giá thành thấp so với phương pháp truyền thống. Và hiện nay, công nghệ viễn thám cũng đã chứng minh được khả năng ưu việt, giúp cho lực lượng chuyên môn, các cơ quan chức năng có thể dễ dàng giám sát tài nguyên rừng một cách thuận lợi và hiệu quả qua đó có thể có những giải pháp quy hoạch và quản lý, bảo vệ kịp thời những khu rừng đã, đang và có nguy cơ xâm hại trong tương lai. Xuất phát từ những lý do thực tiễn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để theo dõi biến động tài nguyên rừng tại xã Hồng Bắc, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế”. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu chung: Sử dụng nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian và hệ thống thông tin địa lý GIS để điều tra, theo dõi biến động hiện trạng rừng trên địa bàn xã Hồng Bắc, huyện A Lưới. Mục tiêu cụ thể: - Xây dựng được bản đồ biến động rừng ở các giai đoạn 2010 - 2015; 2015 – 2019 theo tỷ lệ 1/100.000; - Phân tích được các nguyên nhân biến động diện tích rừng ở các giai đoạn 2010- 2015; 2015-2019; - Đề xuất các giải pháp liên quan đến quy hoạch, chính sách, cơ chế phối hợp và giảm thiểu tác động của việc phát triển rừng trồng, bảo vệ rừng tự nhiên. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Ý nghĩa khoa học: Góp phần vào cơ sở lý luận nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS vào quản lý tài nguyên rừng. Góp phần xây dựng thêm vào các phương pháp ứng dụng công nghệ để theo dõi diễn biến tài nguyên rừng. Tạo ra cơ sở dữ liệu nhằm chia sẻ thông tin và làm tài liệu tham khảo cho các đối tượng nghiên cứu về quản lý tài nguyên rừng trong tương lai. Ý nghĩa thực tiễn: Tạo cơ sở dữ liệu giúp công tác cập nhật diễn biến rừng hằng năm tại địa phương được nhanh chóng và dễ dàng. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3 Xây dựng được lớp bản đồ hiện trạng rừng tại địa phương nhằm góp phần định hướng quy hoạch 3 loại rừng trong thời gian tới 2020-2025. Đẩy mạnh sử dụng công nghệ viễn thám một cách rộng rãi và hiệu quả trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng tại địa phương. Tạo ra công cụ trong xây dựng bản đồ hiện trạng, phân loại, quy hoạch và quản lý tài nguyên rừng mang tính hiệu quả, chính xác và đồng bộ. Đánh giá và phân tích được các nguyên nhân biến động rừng tại địa phương từ đó xây dựng các giải pháp quản lý và bảo vệ rừng được tốt hơn. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1.1. Khái niệm rừng Rừng là quần xã sinh vật trong đó cây rừng là thành phần chủ yếu. Quần xã sinh vật phải có diện tích đủ lớn. Giữa quần xã sinh vật và môi trường, các thành phần trong quần xã sinh vật phải có mối quan hệ mật thiết để đảm bảo khác biệt giữa hoàn cảnh rừng và các hoàn cảnh khác. Năm 1930, Morozov đưa ra khái niệm: “Rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khi quyển. Rừng chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất và là một bộ phận của cảnh quan địa lý”. Năm 1952, M.E. Tcachenco phát biểu: “Rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể các cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật và vi sinh vật.Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hưởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài”. Năm 1974, I.S. Mê Lê Khôp cho rằng: Rừng là sự hình thành phức tạp của tự nhiên, là thành phần cơ bản của sinh quyển địa cầu. Trong Luật Lâm nghiệp số 16/2017/QH14 của Quốc Hội thông qua ngày 15/11/2017 tại Điều 2 có nêu rõ khái niệm: Rừng là một hệ sinh thái bao gồm các loài thực vật rừng, động vật rừng, nấm, vi sinh vật, đất rừng và các yếu tố môi trường khác, trong đó thành phần chính là một hoặc một số loài cây thân gỗ, tre, nứa, cây họ cau có chiều cao được xác định theo hệ thực vật trên núi đất, núi đá, đất ngập nước, đất cát hoặc hệ thực vật đặc trưng khác; diện tích liên vùng từ 0,3 ha trở lên; độ tàn che từ 0,1 trở lên. 1.1.2. Vai trò của rừng Rừng có tác dụng điều hòa khí hậu toàn cầu thông qua làm giảm đáng kể lượng nhiệt chiếu từ mặt trời xuống bề mặt trái đất do che phủ của tán rừng là rất lớn so với các loại hình sử dụng đất khác, đặc biệt là vai trò hết sức quan trọng của rừng trong việc duy trì chu trình carbon trên trái đất mà nhờ đó nó có tác dụng trực tiếp đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Toàn bộ diện tích rừng thế giới lưu giữ khoảng 283 Gt (Giga tấn) carbon trong sinh khối và trong trong toàn hệ sinh thái rừng là 638 Gt (gồm cả trữ lượng các bon trong đất tính đến độ sâu 30cm). Lượng carbon này lớn hơn nhiều so với lượng carbon trong khí quyển. Với chức năng này của rừng, hoạt động trồng rừng, tái trồng rừng và quản lý bền vững các hệ sinh thái rừng được coi là một trong các giải pháp quan trọng PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5 trong tiến trình cắt giảm khí nhà kính nêu ra trong Nghị định thư Kyoto để tiến tới mục tiêu ngăn ngừa sự biến đổi khí hậu toàn cầu và bảo vệ môi trường. Rừng bảo vệ độ phì nhiêu và bồi dưỡng tiềm năng của đất: ở vùng có đủ rừng thì dòng chảy bị chế ngự, ngăn chặn được nạn bào mòn, nhất là trên đồi núi dốc tác dụng ấy có hiệu quả lớn, nên lớp đất mặt không bị mỏng, mọi đặc tính lý hóa và vi sinh vật học của đất không bị phá hủy, độ phì nhiêu được duy trì. Rừng lại liên tục tạo chất hữu cơ. Điều này thể hiện ở qui luật phổ biến: rừng tốt tạo ra đất tốt, và đất tốt nuôi lại rừng tốt. Rừng điều tiết nước, phòng chống lũ lụt, xói mòn: Rừng có vai trò điều hòa nguồn nước giảm dòng chảy bề mặt chuyển nó vào lượng nước ngấm xuống đất và vào tầng nước ngầm. Khắc phục được xói mòn đất, hạn chế lắng đọng lòng sông, lòng hồ, điều hòa được dòng chảy của các con sông, con suối (tăng lượng nước sông, nước suối vào mùa khô, giảm lượng nước sông suối vào mùa mưa). Rừng có vai trò rất lớn trong việc: chống cát di động ven biển, che chở cho vùng đất bên trong nội địa, rừng bảo vệ đê biển, cải hóa vùng chua phèn, cung cấp gỗ, lâm sản, Rừng nơi cư trú của rất nhiều các loài động vật. Động vật rừng nguồn cung cấp thực phẩm, dược liệu, nguồn gen quý, da lông, sừng thú là những mặt hàng xuất khẩu có giá trị. Rừng cung cấp một sản lượng lớn lâm sản phục vụ nhu cầu của người tiêu dung. Từ các loại gỗ, tre, nứa các nhà kinh doanh thiết kế tạo ra hàng trăm mặt hàng đa dạng và phong phú như trang sức, mĩ nghệ, dụng cụ lao động, thuyền bè truyền thống,.. cho tới nhà ở hay đồ dùng gia đình hiện đại,… Tùy vào đặc điểm tính chất của từng loại cây mà chúng ta có sản phẩm phù hợp. Chẳng hạn gỗ huỳnh, săng lẻ, sao nhẹ, bền, xẻ ván dài, ngâm trong nước mặn không bị hà ăn nên được làm ván các loại thuyền đi trên biển. 1.1.3. Tài nguyên rừng của Việt Nam Theo Bộ NN&PTNT, tính đến ngày 31/12/2016, diện tích rừng toàn quốc hiện có 14.377.682 ha, trong đó rừng tự nhiên là 10.242.141 ha và rừng trồng là 4.135.541 ha. Diện tích rừng đủ tiêu chuẩn để tính độ che phủ toàn quốc là 13.631.934 ha, độ che phủ tương ứng là 41,19%. Trong thời gian tới, Tổng cục Lâm nghiệp thiết lập cơ sở dữ liệu tài nguyên rừng quốc gia theo quy định tại Quyết định số 1439/QĐ-BNN-TCLN ngày 25/4/2016 của Bộ trưởng Bộ NN&PTNT về ban hành quy chế quản lý và sử dụng Hệ thống thông tin quản lý ngành lâm nghiệp; tổ chức quản lý, khai thác, sử dụng cơ sở dữ liệu rừng, đất lâm nghiệp trên phạm vi toàn quốc và của từng địa phương. Đối với UBND các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, giao UBND các cấp (huyện, xã) thực hiện trách nhiệm quản lý nhà nước về bảo vệ và phát triển rừng theo quy định tại Quyết định số 07/2012/QĐ-TTg ngày 8/2/2012 của Thủ tướng Chính phủ. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6 Sử dụng số liệu hiện trạng rừng để rà soát, điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng hằng năm; làm cơ sở để cập nhật diễn biến rừng năm tiếp theo. Như vậy, so với năm 2015, diện tích rừng đủ tiêu chuẩn để tính độ che phủ cả nước đã tăng hơn 110.000 ha (tính đến ngày 31/12/2015, diện tích rừng để tính độ che phủ toàn quốc là hơn 13,520 triệu ha, độ che phủ là 40,84%). Mặc dù diện tích rừng được ghi nhận có tăng lên nhưng chất lượng rừng lại là vấn đề cần được bàn tới. Năm 1945, diện tích rừng cả nước được ghi nhận là 14,3 triệu ha, thì đến năm 1995, do rừng tự nhiên bị lấn chiếm, chuyển đổi mục đích sử dụng và khai thác quá mức, nên diện tích chỉ còn 8,25 triệu ha. Tính riêng trong thời gian 20 năm từ năm 1975 đến năm 1995, diện tích rừng tự nhiên của cả nước giảm 2,8 triệu ha. 1.2. TỔNG QUAN VỀ GIS 1.2.1. Khái niệm Theo ESRI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi tiếng, Hệ thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) là một tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ thống phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích, và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý. 1.2.2. Các thành phần của GIS  Phần cứng: bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi.  Phần mềm: là bộ não của hệ thống, phần mềm GIS rất đa dạng và có thể chia làm 3 nhóm (nhóm phần mềm quản đồ họa, nhóm phần mềm quản trị bản đồ và nhóm phần mềm quản trị, phân tích không gian).  Dữ liệu: bao gồm dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian). Dữ liệu không gian miêu tả vị trí địa lý của đối tượng trên bề mặt Trái đất. Dữ liệu thuộc tính miêu tả các thông tin liên quan đến đối tượng, các thông tin này có thể được định lượng hay định tính.  Phương pháp: một phần quan trọng để đảm bảo sự hoạt động liên tục và có hiệu quả của hệ thống phục vụ cho mục đích của người sử dụng.  Con người: Trong GIS, thành phần con người là thành phần quan trọng nhất bởi con người tham gia vào mọi hoạt động của hệ thống GIS (từ việc xây dựng cơ sở dữ liệu, việc tìm kiếm, phân tích dữ liệu …). Có 2 nhóm người quan trọng là người sử dụng và người quản lý GIS. 1.2.3. Chức năng của GIS PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7 GIS có 5 chức năng chủ yếu:  Thu thập dữ liệu: là công việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê…  Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định dạng khác nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để tương thích với hệ thống. Ví dụ: các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp dân cư trên bản đồ địa chính được thể hiện chi tiết hơn trong bản đồ địa hình). Trước khi các thông tin này được tích hợp với nhau thì chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính xác). Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích.  Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tượng). Các dữ liệu thông tin mô tả cho một đối tượng bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành GIS.  Hỏi đáp và phân tích dữ liệu: Khi đã xây dựng được một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS thì người dùng có thể hỏi các câu hỏi đơn giản như: o Thông tin về thửa đất: Ai là chủ sở hữu của mảnh đất? o Thửa đất rộng bao nhiêu m2. o Tìm đường đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B? o Thống kê số lượng cây trồng trên tuyến phố? o Hay xác định được mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô thị…  Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các bản báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D, và nhiều dữ liệu khác. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8 1.2.4. Các chức năng của GIS trong xử lý bản đồ - Khả năng chồng ghép bản đồ (Map Overlaying): Việc chồng ghép các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ trước đây. Dựa vào kỹ thuật chồng ghép các bản đồ có thể có các phương pháp sau: + Phương pháp cộng (sum). + Phương pháp nhân (multiply). + Phương pháp trừ (substract). + Phương pháp chia (divide). + Phương pháp tính trung bình (average). + Phương pháp hàm số mũ (exponent). + Phương pháp che (cover). + Phương pháp tổ hợp (crosstabulation). Hình 1.1. Nguyên lý chồng ghép các lớp bản đồ - Khả năng phân loại thuộc tính (Reclassification) Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong việc phân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó để phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ. Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma