Luận văn Thạc sĩ Quản lý tài nguyên rừng: Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng trên địa bàn tỉnh Yên Bái

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:173

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm ứng dụng hiệu quả công nghệ địa không gian để nâng cao chất lượng công tác quản lý tài nguyên rừng, đặc biệt là công tác quản lý và phát hiện cháy rừng ở Yên Bái. 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 Quản lý tài nguyên rừng: Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng trên địa bàn tỉnh Yên Bái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ TÁ LUÂN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG CẢNH BÁO SỚM CHÁY RỪNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH YÊN BÁI CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG MÃ SỐ: 68620211 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHÙNG VĂN KHOA Hà Nội, 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, những số liệu ngoài hiện trường đến kết quả đã nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những lời cam đoan trên. Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Ngƣời cam đoan Vũ Tá Luân
ii LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn đã được hoàn thành tại Trường đại học Lâm nghiệp - Xuân Mai, Chương Mỹ,Hà Nội theo chương trình đào tạo sau đại học, chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Khóa học 25B (2017-2019). Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa sau đại học và các thầy, cô giáo Trường đại học Lâm nghiệp cùng với các bạn bè, đồng nghiệp, cán bộ đang công tại Chi cục Kiểm lâm tỉnh Yên Bái, cán bộ và nhân dân địa phương các xã trên địa bàn nơi tôi đang công tác và thực hiện đề tài. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trước sự quan tâm và giúp đỡ quý báu đó. Đặc biệt tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS.Phùng Văn Khoa, người thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm hay, những ý tưởng mới trong nghiên cứu khoa học, giúp tôi hoàn thành luận văn. Mặc dù đã cố gắng với tinh thần, nỗ lực trong nghiên cứu khoa học nhưng kinh nghiệm về nghiên cứu còn hạn chế, nên luận văn không thể tránh được những thiếu sót trong quá trình thực hiện. Bản thân tôi rất mong nhận được những ý kiến góp ý quý báu của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Tác giả Vũ Tá Luân
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................i LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................ii MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG ...............................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................. vii ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................................1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................3 1.1. Tổng quan về Công nghệ địa không gian (RS, GIS, GPS) .................... 3 1.1.1. Công nghệ viễn thám (RS) .............................................................. 3 1.1.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)....................................................... 4 1.1.3. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) .................................................... 4 1.2. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng trên thế giới. .................................................................................................. 6 1.3. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng ở Việt Nam ....................................................................................................... 7 Chƣơng 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...11 2.1. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................ 11 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................... 11 2.1.2. Đối tượng vàphạm vi nghiên cứu.................................................. 11 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 12 2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 12 2.3.1. Phương pháp nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng tỉnh Yên Bái ............................................................................................. 12 2.3.2. Phương pháp nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm cháy rừng và ảnh hưởng của một số nhân tố đến cháy rừng tỉnh Yên Bái .......................... 12 2.3.3. Phương pháp nội dung 3: Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng ở tỉnh Yên Bái ..... 13 2.3.4. Phương pháp nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác cảnh báo sớm lửa rừng ở tỉnh Yên Bái ............... 15
iv Chƣơng 3. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..............................................16 3.1. Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên......................................................... 16 3.1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên ......................................................... 16 3.1.2. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên .......................................... 21 3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ....................................................................... 22 3.2.1. Nguồn nhân lực ............................................................................. 22 3.2.2. Thực trạng kinh tế xã hội .............................................................. 23 3.2.3. Đánh giá chung về kinh tế xã hội.................................................. 26 Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN....................................27 4.1. Đặc điểm hiện trạng rừng ở tỉnh Yên Bái ............................................ 27 4.1.1. Diện tích các loại rừng và đất lâm nghiệp phân theo chức năng . 27 4.1.2. Diện tích rừng và đất lâm nghiệp theo chủ quản lý ..................... 30 4.1.3. Trữ lượng rừng.............................................................................. 33 4.2. Đặc điểm cháy rừng và ảnh hưởng của một số nhân tố đến cháy rừng ở tỉnh Yên Bái ................................................................................................ 37 4.2.1. Đặc điểm cháy rừng tại Yên Bái ................................................... 37 4.2.2. Ảnh hưởng của một số nhân tố đến cháy rừng ở tỉnh Yên Bái ..... 45 4.3. Khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng ở tỉnh Yên Bái ............................................................................ 58 4.3.1. Dự báo cháy rừng theo chỉ tiêu Nesterov ..................................... 58 4.3.2. Xác định mùa cháy theo chỉ tiêu Thái Văn Trừng ........................ 60 4.3.3. Đánh giá điểm cháy chính xác của điểm cháy vệ tinh .................. 62 4.4. Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác cảnh báo sớm cháy rừng ở tỉnh Yên Bái ............................................................................ 66 4.4.1. Giải pháp về tổ chức quản lý ........................................................ 66 4.4.2. Giải pháp kinh tế - xã hội ............................................................. 70 4.4.3. Giải pháp về khoa học kỹ thuật..................................................... 72 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHYẾN NGHỊ ................................................................78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................81 PHỤ LỤC
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nguyên nghĩa BQL Ban quản lý BVR Bảo vệ rừng GIS Hệ thống thông tin địa lý GPS Hệ thống định vị toàn cầu PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng RS Công nghệ viễn thám UBND Ủy ban nhân dân VLC Vật liệu cháy
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Cấp nguy cơ cháy rừng theo chỉ số P ............................................. 14 Bảng 4.1. Diện tích các loại rừng và đất lâm nghiệp phân theo chức năng .... 28 Bảng 4.2. Diện tích rừng và đất lâm nghiệp phân theo loại chủ quản lý ........ 31 Bảng 4.3. Trữ lượng các loại rừng phân theo chức năng ................................ 33 Biểu 4.4. Trữ lượng rừng phân theo loại chủ quản lý ..................................... 35 Biểu 4.5. Tổng hợp tình trạng quản lý diện tích rừng và đất lâm nghiệp ....... 36 Bảng 4.6. Tình hình cháy rừng tại Yên Bái theo các nămtrong giai đoạn 2015-201938 Bảng 4.7. Tổng hợp số vụ cháy rừng tại Yên Bái theo các năm .................... 41 Bảng 4.8. Số vụ cháy rừng tại Yên Bái theo các tháng trong nămgiai đoạn 2015-10/2019 .................................................................................................. 42 Bảng 4.9. Số vụ cháy rừng tại Yên Bái theo đơn vị hành chính các nămgiai đoạn 2015-10/2019.......................................................................................... 43 Bảng 4.10. Tỷ lệ phần trăm hướng phơi trên tổng diện tích tỉnh Yên Bái ..... 52 Bảng 4.11. Chỉ tiêu cháy rừng tổng hợp Pi trung bình tháng.......................... 58 Bảng 4.12. Nhiệt độ và lượng mưa trung bình của tỉnh Yên Bái ................... 60 Bảng 4.13. Nhiệt độ và lượng mưa trung bình tỉnh Yên Báigiai đoạn 2015-2019 .....60 No table of contents entries found.
vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Bản đồ kiểm kê rừng tỉnh Yên Bái năm 2015 ................................ 28 Hình 4.2. Biểu đồ thống kê các vụ cháy rừng tại Yên Bái theo các nămgiai đoạn 2015-10/2019.......................................................................................... 41 Hình 4.3. Biểu đồ phân bố các vụ cháy theo tháng trong nămtại Yên Báigiai đoạn 2015-2019 ............................................................................................... 42 Hình 4.4. Biểu đồphân bố vụ cháy rừng tại Yên Báitheo đơn vị hành chínhgiai đoạn 2015-2019 ............................................................................................... 44 Hình 4.5. Bản đồ phân bố điểm cháytỉnh Yên Báigiai đoạn 2015-2019 ........ 45 Hình 4.6. Phân bổ địa hình từ Đông sang Tây ................................................ 49 Hình 4.7. Bản đồ mô hình số độ cao tỉnh Yên Bái ......................................... 50 Hình 4.8. Bản đồ địa hình tỉnh Yên Bái .......................................................... 51 Hình 4.9. Bản đồ phân cấp độ dốc tỉnh Yên Bái............................................. 51 Hình 4.10. Bản đồ hướng dốc tỉnh Y`ên Bái .................................................. 52 Hình 4.11. Biểu đồ tỷ lệ phần trăm hướng phơi trên tổng diện tích tỉnh Yên Bái ......53 Hình 4.12. Giá trị nhiệt độ 13 giờ và cấp dự báo cháy rừng theo thời gian ... 59 Hình 4.13. Biểu đồ nhiệt độ, lượng mưa trung bình thánggiai đoạn 2015-2019 .....61 Hình 4.14. Biểu đồ lượng mưa trung bình tháng chỉ số khô hạn 2015-2019 . 62 Hình 4.15. Bản đồ thể hiện điểm cháy vệ tinh Modis 2015-2019 .................. 63 Hình 4.16. Bản đồ thể hiện điểm cháy trùng lặp giữa các loại dữ liệu ........... 64 Hình 4.17. Bản đồ phân vùng trọng điểm cháy tỉnh Yên Bái ......................... 65
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng có vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống của con người cũng như môi trường: Rừng cung cấp nguồn gỗ, củi, điều hòa tạo ra oxy giữ không khí trong lành, rừng điều tiết nguồn nước, phòng chống lũ lụt, xói mòn, rừng bảo vệ độ phì nhiêu và bồi dưỡng tiềm năng của đất, là nơi cư trú động thực vật và tàng trữ các nguồn gen quý hiếm, bảo vệ và ngăn chặn gió bão, đảm bảo cho sự sống, bảo vệ sức khỏe của con người… Tuy nhiên, ngày nay, nhiều nơi con người đã không bảo vệ được rừng, thậm trí còn bị chặt phá bừa bãi làm cho tài nguyên rừng khó được phục hồi và ngày càng bị cạn kiệt, nhiều nơi rừng không còn có thể tái sinh, đất trở thành đồi trọc, sa mạc, nước mưa tạo thành những dòng lũ rửa trôi chất dinh dưỡng, gây lũ lụt, sạt lở cho vùng đồng bằng gây thiệt hại nhiều về tài sản, tính mạng người dân. Vai trò của rừng trong việc bảo vệ môi trường đang trở thành vấn đề thời sự và lôi quấn sự quan tâm của toàn thế giới, bảo vệ rừng là trách nhiệm của toàn xã hội. Cháy rừng là một thảm họa gây thiệt hại lớn đối với tính mạng và tài sản của con người, tài nguyên rừng và môi trường sống. Cháy rừng cũng là nguyên nhân góp phần làm cạn kiệt nguồn nước, suy thoái đất đai, giảm thấp năng suất cây trồng và ảnh hưởng sâu sắc tới cuộc sống người dân. Trong vài thập kỷ gần đây, biến đổi khí hậu với những đợt nóng hạn kéo dài bất thường đã làm cho cháy rừng trở thành thảm hoạ ngày càng nghiêm trọng. Do đó công tác phòng cháy, chữa cháy rừng (PCCCR) đã được nhận thức như một nhiệm vụ cấp bách của cả nước. Do sự khác biệt về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội ở các địa phương mà việc vận dụng những biện pháp cụ thể trong phòng cháy, chữa cháy rừng sẽ không giống nhau. Tỉnh Yên Bái là địa phương có diện tích rừng lớn với diện tích có rừng là 430.897,7 ha, tỷ lệ che phủ lên đến 63%, rừng phân bố trên diện rộng, địa hình phức tạp nhiều đồi núi, điều kiện đi lại khó khăn, trong khi đó lực lượng
2 cán bộ chuyên trách mỏng nên không thể chỉ áp dụng các phương pháp quan trắc và giám sát hiện trường truyền thống trong cảnh báo sớm cháy rừng. Để chủ động, tăng cường công tác bảo vệ rừng, phòng cháy, chữa cháy rừng; ngăn chặn có hiệu quả tình trạng cháy rừng; hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra; bảo vệ tài nguyên rừng và giữ vững cân bằng sinh thái thì công tác cảnh báo sớm cháy rừng ngày một được quan tâm sâu sắc hơn nữa. Với sự giúp đỡ của nền khoa học công nghệ phát triển mạnh như hiện nay việc cảnh báo sớm cháy rừng đã cho những kết quả đạt độ chính xác cao hơn. Chính vì vậy, tôi chọn tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng trên địa bàn tỉnh Yên Bái” góp phần nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý cháy rừng ở tỉnh Yên Bái.
3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về Công nghệ địa không gian (RS, GIS, GPS) Công nghệ không gian địa lý hay còn gọi là công nghệ địa không gian (Geotechnology) có thể được hiểu là công nghệ thu thập, tổng hợp, phân tích, trình diễn, diễn giải, chia sẻ và quản lý các dữ liệu không gian và các các dữ liệu thuộc tính có liên quan. Thông thường, công nghệ không gian địa lý bao gồm 3 hệ thống cơ bản đó là Hệ thống định vị toàn cầu (GPS), Hệ thống viễn thám (RS) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS). Mặc dù, khi xét về bản chất ứng dụng trong thực tiễn, ba hệ thống cơ bản đó có tính độc lập tương đối nhưng chúng có mối liên hệ chặt chẽ và bổ sung cho nhau, tuỳ theo từng ứng dụng trong mỗi trường hợp nhất định. Hiện 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, bởi những công dụng và tính năng vượt trội của nó phục vụ quá trình phát triển kinh tế - xã hội, nhất là lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý lưu vực và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia. 1.1.1. Công nghệ viễn thám (RS) Viễn thám được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh
4 chóng không những trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế. Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầu rất có ưu thế hiện nay. 1.1.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây. GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ. Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định. Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể. Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS. Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý. Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia. 1.1.3. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng,
5 vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, ở cùng một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó. Ngày nay, hệ thống định vị toàn cầu được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như điều tra nguồn tài nguyên, lập các loại bản đồ, giao thông, xây dựng...Đặc biệt từ sau khi Bộ quốc phòng Mỹ bỏ sai số cố ý gây nhiễu thì độ chính xác của các dữ liệu thu thập được là rất cao, đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng. Ứng dụng của GPS: Dựa trên các nguyên lý hoạt động và các chức năng cơ bản của hệ thống GPS cho thấy khả năng ứng dụng thiết bị GPS ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều mục đích khác nhau: (1) Ứng dụng trong lĩnh vực quân sự. (2) Ứng dụng trong lĩnh vực giao thông. (3) Ứng dụng trong dịch vụ, thương mại. (4) Ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, giải trí. (5) Đối với lĩnh vực Quản lý tài nguyên thiên nhiên, công nghệ GPS chứng tỏ được tính cần thiết và hữu hiệu nhờ vào khả năng định vị tọa độ các điểm, dẫn đường...làm tăng hiệu suất lao động; giảm chi phí; nâng cao chất lượng sản phẩm. Ứng dụng của GPS trong quản lý tài nguyên và môi trường lưu vực, chẳng hạn như có thể dùng thiết bị này để: + Xác định vị trí và độ cao tuyệt đối của điểm đầu ra của lưu vực, các điểm ô nhiễm môi trường, các khu vực hay xảy ra tai biến môi trường, cháy rừng... Ngoài ra, trong những điều kiện nhất định, nếu sử dụng GPS có độ chính xác cao có thể xác định được độ sâu của mặt nước thuộc một khu vực nào đó trên cơ sở kết hợp với bản đồ đường đồng mức. + Xác định các điểm điều tra mẫu, xây dựng khóa giải đoán ảnh viễn thám phục vụ công tác phân loại bề mặt thảm phủ và đánh giá độ chính xác của kết quả đó trên hiện trường.
6 + Khoanh vẽ và xây dựng bản đồ dưới dạng điểm, đường và vùng cho các đối tượng quan tâm, chẳng hạn như chiều dài của sông, suối, diện tích và ranh giới của lưu vực trong thực tiễn... 1.2. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng trên thế giới. Các vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất và ngay cả các thiết bị trong khí quyển đã được sử dụng để quan sát và phát hiện cháy rừng. Hình ảnh vệ tinh được thu thập bởi 2 vệ tinh chính cho mục đích phát hiện cháy rừng là AVHRR, vận hành năm 1998 và vệ tinh có bộ cảm MODIS, vận hành năm 1999. Thật không may, các vệ tinh chỉ có thể cung cấp ảnh các vùng trên Trái đất theo chu kì nhất định, đây là một vấn đề khó để cảnh báo sớm cháy; bên cạnh đó, chất lượng của ảnh vệ tinh có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết. Hiện có một số hệ thống đang được sử dụng trên thế giới như sau: GFMC: Trung tâm giám sát hoạt động của lửa trên toàn cầu, đây là một hoạt động của Liên hiệp quốc về giảm trừ thiên tai thảm họa. GFMC cung cấp một cổng thông tin toàn cầu chứa các tài liệu về cháy cho những vùng đất trống, có thể truy cập công khai qua Internet. EFFIS: Hệ thống thông tin cháy rừng ở châu Âu hỗ trợ các công tác bảo vệ chữa cháy rừng tại các nước EU, cung cấp thông tin về những đám cháy trên các vùng đất hoang ở châu Âu tới Ủy ban và Nghị viện Châu Âu một cách kịp thời và đáng tin cậy. Hệ thống EFFIS phát hiện những khu vực nóng/ cháy dựa trên những thông tin của cảm biến MODIS để xác định những khu vực trên mặt đất nóng hơn xung quanh. Hệ thống đã giảm đi những cảnh báo sai bằng cách chỉ hiện thị những điểm nóng/ cháy được phát hiện bởi hệ thống. Canadian Wildland Fire: Hệ thống thông tin thông báo cháy của Canada về những vùng đất hoang theo dõi điều kiện nguy hiểm hỏa hoạn trên khắp lãnh thổ Canada. Hệ thống sử dụng ảnh vệ tinh NOAA có độ phân giải
7 thấp để định danh và xác định những khu vực lửa hoạt động để ước tính mô hình hành vi của lửa và lượng khí thải carbon từ các đám cháy. Active Fire Mapping Program: Chương trình phát hiện cháy dựa trên dữ liệu vệ tinh, hoạt động giám sát rừng bởi trung tâm ứng dụng viễn thám USDA nằm ở thành phố Salt Lake, Utah. Chương trình cung cấp những phát hiện ở thời gian thực trong các vùng lục địa Hoa Kỳ, Alaska, Hawaii và Canada. Nguồn dữ liệu của chương trình là dữ liệu ảnh viễn thám MODIS. FIRMS: Được phát triển bởi Đại học Maryland, với kinh phí từ chương trình khoa học ứng dụng của NASA và tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên hiệp quốc cung cấp thời gian thực hoạt động của lửa để quản lý tài nguyên thiên nhiên một cách dễ dàng. Hệ thống thu thập thông tin nhanh chóng kịp thời về những đám cháy từ dữ liệu những hình ảnh vệ tinh MODIS. Dữ liệu của hệ thống đã được triển khai ở nhiều nơi như ở cục Lâm nghiệp Ấn độ để sử dụng tạo ra những cảnh báo cháy riêng với từng khu vực được gửi tới điện thoại, email của những người theo dõi hay ở cục quản lý vườn quốc gia Thái Lan gửi những cảnh báo đến những người quản lý ở tất cả các khu rừng. Hệ thống FIRMS hiển thị những thông tin về những điểm nóng/cháy trên nền Web dựa trên bản đồ Thế giới. Các điểm cháy được phát hiện, sử dụng dữ liệu được lấy từ cảm biến MODIS, cung cấp dữ liệu thời gian thực thông tin những điểm cháy trên toàn cầu. 1.3. Ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng ở Việt Nam Trên thế giới, Công nghệ địa không gian (GPS, RS, GIS) đã và đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lâm nghiệp, quản lý lửa rừng, trong giám sát mất rừng/suy thoái rừng. Tuy nhiên, ứng dụng này trong quản lý lửa rừng nói chung và cảnh báo sớm cháy rừng ở nước ta nói riêng còn rất mới mẻ và hạn chế. Vì vậy, đề tài này sẽ góp phần khắc phục những bất cập đó,
8 trực tiếp hỗ trợ nâng cao hiệu quả thường xuyên và liên tục cho công tác quản lý lửa rừng ở nước ta nói chung và tại tỉnh Yên Bái nói riêng. Mô hình phát hiện cháy rừng bằng ảnh vệ tinh ở Việt Nam Ở Việt Nam hiện nay đang vận hành hệ thống theo dõi cháy rừng trực tuyến tại cục Kiểm lâm. - Trạm thu ảnh vệ tinh: Trạm thu ảnh vệ tinh TeraScan của Cục Kiểm lâm do công ty SeaSpace (Mỹ) cung cấp được lắp đặt tại trụ sở Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (số 2 Ngọc Hà, Hà Nội). Đó là trạm thu và xử lý ảnh với giải tần X-Band (TeraScan 2.4m LEO) bao gồm các thành phần sau: + Hệ thống Antenna; + Module nhận dữ liệu (TeraScan® Data Acquisition Module); + Server để xử lý số liệu (TeraScan® Data Processing Server); + Phần mềm nhận và xử lý số liệu (TeraScan® Data Acquisition and Processing Software) gồm cả mô-đun Vulcan chuyên tính toán các điểm cháy; + GPS/NTP Server; Với hệ thống cài đặt hiện tại, trạm thu ảnh vệ tinh của Cục Kiểm lâm có khả năng thu nhận trực tiếp dữ liệu MODIS trực tiếp 4 đợt trong một ngày đêm khi vệ tinh Aqua và Terra bay qua tầm nhìn của Antenna. Vùng lãnh thổ mà Antenna có thể thu nhận được ảnh vệ tinh bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam; gồm cả đất liền và vùng lãnh hải. - Ứng dụng phát hiện các điểm cháy (hospots) Quy trình xử lý tính toán các điểm cháy: Hệ thống cảnh báo cháy rừng của Cục Kiểm lâm là một hệ thống tự động cảnh báo sớm các điểm cháy (hospots) trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Sau khi máy chủ Server tự động thu dữ liệu MODIS từ vệ tinh qua trạm thu và xử lý đến sản phẩm bức xạ mức 1b (đã được chuẩn hóa và nắn chỉnh hình học), module Vulcan sử dụng thuật toán của Louis Giglio và cộng sự phát triển năm 2003 dựa trên thuật toán gốc của
9 Kaufarm năm 1993 tự động xử lý dữ liệu kênh 20, 22 và 31 cùng với ảnh mặt nạ mây để tạo ra dữ liệu cháy dưới dạng ảnh và danh mục các điểm cháy. Theo các nghiên cứu của Trần Quang Bảo và cộng sự, phương pháp phát hiện cháy rừng từ ảnh vệtinh đã được nghiên cứu cà triển khai ở nhiều quốc gia, tuy nhiênmức độ phù hợp vẫn còn một số tồn tại nhất định.Các nghiên cứu về thiết bị giám sát mặt đất cho rằng: Các biếnthể của hệ thống quang học hoạt động dựa trên các thuật toánkhác nhau, tất cả chúng đều có chung nguyên lý về phát hiện khóivà ánh lửa. Công nghệ mạng cảm biến không dây thường triểnkhai một số lượng lớn các bộ cảm biến nhỏ, các cảm biến đượclắp với mật độ dày, có thể quan sát và tác động đến vật chất xungquanh chúng qua thu thập thông tin vật lý, chuyển đổi nó thànhtín hiệu điện, gửi chúng đến những vị trí xa hơn để tiến hành phântích và đưa ra kết quả trong các ứng dụng khác nhau. Từ những kết luận được rút ra trong quá trình nghiên cứu tổngquan, cho phép xác định các vấn đề sẽ được giải quyết trong luậnán: (1) Lựa chọn tư liệu ảnh viễn thám, thuật toán trích xuất điểmdị thường nhiệt do Louis Giglio và cộng sự phát triển năm 2003,thuật toán phát hiện khói và lửa để thử nghiệm phát hiện cháy rừngở Việt Nam. (2) Phân tích quan hệ giữa một số đại lượng với cácvụ cháy rừng đã thực tế xảy ra trong quá khứ ở Việt Nam, làm cơsở đề xuất việc ứng dụng thuật toán cho phát hiện cháy rừng ở ViệtNam. (3) Sử dụng công nghệ phân tích không gian địa lý, tích hợpviễn thám và GIS, tự động lọc các điểm dị thường về nhiệt độ nằmtrong diện tích rừng để cung cấp cho chủ quản lý rừng nhữngthông tin có độ tin cậy cao. (4) Nghiên cứu thiết lập thiết bị giámsát và phát hiện cháy rừng từ mặt đất. (5) Đề xuất thiết lập hệthống truyền thông tin tự động tới các cấp quản lý rừng bằng điệnthoại, emails, tin nhắn, trang web… [2] Năm 1988, Phạm Ngọc Hưng đã có những phương pháp áp dụng để tính toán và xây dựng dự báo cháy rừng Thông ở Quảng Ninh, căn cứ vào số
10 vụ cháy rừng trong nhiều năm, phân cấp cháy rừng ở Quảng Ninh theo 5 cấp ứng với trị số P. Hiện nay phương pháp nãy vẫn đang được áp dụng trên phạm vi cả nước,ưng nếu áp dụng vào những ngày thiết tiết biến động thì lại cho kết quả kém chính xác. [16]
11 Chƣơng 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1.1. Mục tiêu tổng quát Ứng dụng hiệu quả công nghệ địa không gian để nâng cao chất lượng công tác quản lý tài nguyên rừng, đặc biệt là công tác quản lý và phát hiện cháy rừng ở Yên Bái. 2.1.1.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu đặc điểm cháy rừng, các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng tại khu vực và ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng ở Yên Bái. - Đề xuất được giải pháp nâng cao hiệu quả công tác cảnh báo sớm cháy rừng ở Yên Bái. 2.1.2. Đối tượng vàphạm vi nghiên cứu Đây là một nghiên cứu mang tính ứng dụng cao; do vậy, ngoài việc nghiên cứu sâu về mặt lý thuyết thì cần phải có những thử nghiệm và kiểm chứng cụ thể, trong khi việc triển khai các hoạt động về thử nghiệm là rất phức tạp và khó khăn cả về nhân lực cũng như vật lực. Vì vậy, để triển khai được nghiên cứu này tác giả đã tiến hành tham vấn chuyên gia cũng như khảo sát thực tế, từ đó xác định được đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn như sau: - Đối tượng nhiên cứu: + Ảnh vệ tinh có khả năng phát hiện cháy rừng, trên cơ sở phân tích về độ phân giải không gian và thời gian cũng như mức độ sẵn có của ảnh. + Các vụ cháy rừng đã xảy ra trong khoảng 5-10 năm qua. + Hiện trạng rừng mới nhất theo số liệu kiểm kê rừng và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng.
12 - Phạm vi nghiên cứu: + Phạm vi về không gian: Toàn bộ các diện tích rừng của tỉnh Yên Bái. + Phạm vi về thời gian: Trong khoảng 4-5 năm trở lại đây. 2.2. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, cần thực hiện những nội dung nghiên cứu cơ bản sau đây: Nội dung1: Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng ở tỉnh Yên Bái. Nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm cháy rừng và ảnh hưởng của một số nhân tố đến cháy rừng tỉnh Yên Bái. Nội dung 3: Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ địa không gian trong cảnh báo sớm cháy rừng tỉnh Yên Bái. Nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác cảnh báo sớm cháy rừng ở tỉnh Yên Bái. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng tỉnh Yên Bái - Nội dung này được thực hiện chủ yếu thông qua phương pháp kế thừa các kết quả điều tra, kiểm kê rừng gần nhất ở tỉnh Yên Bái, số liệu cập nhật diễn biễn rừng của các chủ rừng/hộ nhận khoán bảo vệ rừng. Bên cạnh đó, sẽ tiến hành điều tra bổ sung tại hiện trường, kết hợp với phỏng vấn (khoảng 30người có liên quan) nhằm làm rõ hơn một số thông tin cập nhật về các khu vực mới có sự thay đổi rừng. 2.3.2. Phương pháp nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm cháy rừng và ảnh hưởng của một số nhân tố đến cháy rừng tỉnh Yên Bái Cháy rừng là một quá trình phức tạp luôn chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố tác động, trong đó bao gồm cả các nhân tố tự nhiên và các nhân tố xã hội. Nghiên cứu các yếu tố này sẽ đưa ra được các phương án đúng đắn nhất trong công tác PCCCR.