Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk trong giai đoạn 2017-2020 trên nền tảng Google Earth Engine

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với mục tiêu ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk dựa trên cơ sở dữ liệu từ vệ tinh Landsat 8 cùng chỉ số thực vật khác biệt chuẩn để xây dựng bản đồ biến động rừng, từ đó thu được kết quả phục vụ trong việc đánh giá thực trạng rừng và hiệu quả công tác quản lý rừng của mỗi địa phương trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2017-2020.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk trong giai đoạn 2017-2020 trên nền tảng Google Earth Engine

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH RỪNG TẠI TỈNH ĐẮK LẮK TRONG GIAI ĐOẠN 2017-2020 TRÊN NỀN TẢNG GOOGLE EARTH ENGINE Nguyễn Trọng Nhất Duy1, Nguyễn Lê Tấn Đạt1* 1. Khoa Khoa học Quản lý, Trường Đại học Thủ Dầu Một * Liên hệ email: datnlt@tdmu.edu.vn TÓM TẮT Với mục tiêu ứng dụng công nghệ viễn thám đánh giá biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk dựa trên cơ sở dữ liệu từ vệ tinh Landsat 8 cùng chỉ số thực vật khác biệt chuẩn (NDVI) để xây dựng bản đồ biến động rừng, từ đó thu được kết quả phục vụ trong việc đánh giá thực trạng rừng và hiệu quả công tác quản lý rừng của mỗi địa phương trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2017 – 2020. Qua quá trình xử lý dữ liệu trên nền tảng GEE và biên tập bản đồ bằng Qgis thu được thành quả như sau: (i) Diện tích rừng giàu năm 2020 là 334.495,99 ha bị suy giảm nghiêm trọng 260.242,12 ha so với năm 2017, (ii) Diện tích rừng trung bình là 564.120,19 ha, tăng 109393.9 ha, (iii) Diện tích rừng nghèo là 369.925,4 ha, tăng 139053.59 ha, (iiii) Diện tích vùng không có rừng là 44.615,91 ha, tăng 11.789,77 ha. Kết quả nghiên cứu là tài liệu giúp uỷ ban nhân dân tỉnh Đắk Lắk có những chính sách và hành động thiết thực hơn trong quản lý rừng. Từ khoá: Biến động rừng, GEE, tỉnh Đắk Lắk. 1.GIỚI THIỆU Đất rừng là loại đất vô cùng quan trọng với bất kỳ quốc gia nào trên thế giới, tại Việt Nam đất rừng chiếm đến ¾ diện tích đất cả nước, có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển kinh tế, môi trường, lẫn chính trị. Sự phân bố rộng lớn của đất rừng đã và đang thể hiện vai trò thiết yếu với điều kiện tự nhiên của nước ta và hơn hết nó còn là yếu tố quan trọng trong việc phát triển kinh tế cũng như môi trường lẫn chính trị. Hiện nay sự suy giảm diện tích rừng ngày càng nghiêm trọng ở nước ta, chỉ trong giai đoạn từ năm 2011 đến năm 2023, diện tích rừng bị thiệt hại ước tính lên đến hơn 22.800 ha. Trong đó, rừng bị cháy khoảng 13.700ha, còn lại do bị chặt phá trái phép, bình quân mỗi năm nước ta suy giảm khoảng 2.500ha rừng [1]. Diện tích rừng bị mất hàng năm đã làm tình hình biến đổi khí hậu ngày càng diễn ra theo chiều hướng tiêu cực và đầy phức tạp với các thiên tai như mưa lũ, hạn hán, sạt lở đất... trực tiếp đe doạ đến môi trường sống của toàn người dân cả nước. Chính vì có sức ảnh hưởng lớn và sự suy giảm nghiêm trọng qua từng năm đã khiến cho diện tích đất trồng rừng trở thành chủ đề được quan tâm nhất trong nhiều năm gần đây. Do đó các bài nghiên cứu về vấn đề đánh giá sự tăng giảm diện tích rừng qua từng giai đoạn tại các khu vực trên cả nước là cần thiết. Đó sẽ là cơ sở để đưa ra những giải pháp thiết thực, từ đó thúc đẩy quá trình khôi phục, bảo tồn rừng giúp sự phát triển của nước ta được bền vững. Đắk Lắk là tỉnh nằm ở vị trí trung tâm vùng Tây Nguyên, có vị trí chiến lược quan trọng trên nhiều lĩnh vực, như kinh tế, văn hóa, quốc phòng - an ninh,... đối với khu vực và trên cả nước. Trong giai đoạn năm 2019, khi Tây Nguyên là trọng điểm của nạn chặt phá rừng thì tỉnh Đắk Lắk là là tỉnh có diện tích rừng giảm nhiều nhất (diện tích giảm 11.419 ha). Chất lượng rừng của vùng này cũng trở nên suy thoái khi mà tỷ lệ rừng trung bình và rừng giàu còn rất thấp, chỉ chiếm khoảng 18,4% (tương ứng 0,403 triệu ha), còn lại 81,6% là rừng nghèo, rừng phục hồi (1,788 triệu ha)... [2] Biến động diện tích rừng dù là vấn đề nghiêm trọng gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người nhưng các nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này chưa được chú trọng và đặc biệt là ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ xử lý dữ liệu biến động lại càng ít ỏi. Cho đến thời điểm hiện tại, các nghiên cứu về biến động rừng bằng nền tảng GEE vẫn còn rất ít tại Việt Nam mặc dù tính ứng dụng 316
rất cao. Là công cụ xử lý dựa trên nền tảng điện toán đám mây vô cùng hữu ích khi có thể ứng dụng viễn thám trong thu thập ảnh vệ tinh và đồng thời lưu trữ số lượng lớn dữ liệu cũng như sự nhanh chóng trong nhập và xử lý dữ liệu. Việc ứng dụng nền tảng GEE vào công tác quản lý biến động đất rừng sẽ giảm bớt rất nhiều các gánh nặng công sức và chi phí hàng năm mà vẫn mang hiệu quả cao. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Ứng Dụng Công Nghệ Viễn Thám Đánh Giá Biến Động Diện Tích Rừng Tại Tỉnh Đắk Lắk Trong Giai Đoạn 2017-2020 Trên Nền Tảng Google Earth Engine” đã được thực hiện. 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phương pháp thu thập số liệu Trong đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập số liệu, đây là phương pháp thu thập tất cả những số liệu, tài liệu, thông tin có liên quan đến đề tài nghiên cứu, sau đó sẽ tiến hành các thao tác xử lý dữ liệu và đánh giá các số liệu, thông tin thu thập được. Tất cả quy trình thu thập dữ liệu được thực hiện trực tiếp trên Google Earth Engine thông qua sử dụng các câu lệnh lọc dữ liệu. Bên cạnh đó các số liệu thứ cấp cùng nhiều thông tin liên quan đến đề tài nghiên cứu đều được thu thập từ các trang website chính thống của các tổ chức chính phủ, cơ quan ban ngành như Sở Tài nguyên môi trường, Uỷ ban nhân dân tỉnh Đắk Lắk, Trung tâm quan trắc Môi trường,… và nhiều bài báo khoa học, luận văn. 2.2. Phương pháp so sánh Đối với phương pháp này thực hiện so sánh kết quả dữ liệu biến động diện tích rừng khi sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 theo không gian và thời gian. Về không gian là từng huyện trong phạm vi tỉnh Đắk Lắk và thời gian cố định gian đoạn năm 2017 – 2020. Kết quả dữ liệu diện tích rừng thu được từ ảnh vệ tinh Landsat8 theo không gian và thời gian sẽ so sánh sự tăng giảm của năm 2017 với năm 2020, từ đó đưa ra những phân tích, đánh giá và kết luận về sự tăng giảm diện tích rừng đồng thời đưa ra những giải pháp thiết thực nhằm giảm thiểu nếu tình trạng diễn ra xấu. 2.3. Phương pháp phân tích dữ liệu Trong đề tài sử dụng ảnh Landsat 8 Collection 2 Tier 1 TOA Reflectance để phân tích, đánh giá biến động diện tích rừng trong thời gian nghiên cứu từ năm 2017 đến năm 2020. Sau khi sử dụng các công thức và thao tác để có được dữ liệu cần thiết, các dữ liệu sẽ được xây dựng thành bản đồ biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk. Sau khi xử lý dữ liệu trên nền tảng Google Earth Engine sẽ thành lập bản đồ trên phần mềm QGIS và tạo biểu đồ trong qua phần mềm Excel. ● Giải đoán ảnh bằng chỉ số NDVI Để tiến hành giải đoán ảnh bằng chỉ số NDVI đầu tiên cần thu thập dữ liệu diện tích rừng từ ảnh Landsat 8 Collection 2 Tier 1 TOA Reflectance của khu vực tỉnh Đắk Lắk và file zip sau khi cắt ranh giới khu vực từ Qgis sẽ được đưa vào GEE dưới dạng FeatureCollection. Sử dụng hàm collection.clip () để đặt khu vực tỉnh Đắk Lắk đã được thêm vào bản đồ để phân tích biến động. Để xử lý dữ liệu theo đúng thời gian nghiên cứu, sử dụng công cụ.Date () với khoảng thời gian cụ thể từ 01-01-2017 đến 31-12-2020. Trong nghiên cứu này sử dụng chỉ số khác biệt thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Chỉ số NDVI được xác định dựa trên sự phản xạ khác nhau của thực vật ở dải sóng đỏ và cận hồng ngoại, thể hiện qua công thức sau: NDVI=(Nir+ Red ) / (Nir- Red) Giá trị chỉ số NDVI nằm trong khoảng từ -1 đến 1, trong đó NDVI thấp thể hiện những khu vực có độ che phủ thực vật thấp. Giá trị NDVI cao đại diện cho những khu vực có độ che phủ thực vật cao, còn giá trị NDVI âm thể hiện các khu vực đất ẩm và mặt nước. Dùng lệnh “normalizedDifference()” để tính chỉ số thực vật NDVI. 317
● Phân ngưỡng NDVI Đối với nghiên cứu này giá trị NDVI từ khoảng -1 từ > 0,2 là không rừng, từ 0.2 và từ > 0,4 rừng nghèo, từ 0.4 > 1 là rừng giàu. Trong đó, chỉ số thực vật NDVI được tính toán và phân ngưỡng giá trị Bảng 1. Bảng phân ngưỡng giá trị NDVI Hiện trạng rừng Loại lớp phủ Giá trị NDVI 1 Không có rừng -1
Hình 1. Bản đồ hiện trạng diện tích rừng năm 2017 Biểu đồ 1. Biểu đồ tỷ lệ rừng năm 2017 Diện tích rừng chiếm phổ biến nhất năm 2017 là rừng giàu với tổng diện tích rừng giàu là 594.738,11 ha (chiếm 45.3%) và phân bố chủ yếu ở các huyện phía Nam như: Krông Bông (103.633,11 ha) , huyện Lắk (96.756,72 ha) và huyện M’Đrắk (92.335,17 ha). Diện tích rừng trung bình có diện tích khá lớn với 454.726,29 ha (chiếm 34.6%) phân bố đều trên khắp các huyện và tập trung nhiều tại các huyện Buôn Đôn (90.263,34 ha), huyện Ea H’leo (71.267,36 ha) và huyện Ea Kar (34.957,47 ha). Rừng nghèo có tổng diện tích 230.871,81 ha (chiếm 17.6%) phân bố hầu hết ở khu vực huyện Ea Súp (115.497,21 ha). Là nơi có vị trí địa lý đắc địa giữa các khu vực kinh tế-tiềm năng của miền trung, huyện Ea Súp đang phát triển với nhiều tiềm năng trong lĩnh vực bất động sản với sự tập trung chủ yếu là khu đô thị mới, khu công nghiệp và khu du lịch, từ đó dẫn đến hệ quả là rừng bị suy giảm mạnh chỉ còn ở mức rừng nghèo. Đối với những vùng không có rừng chủ yếu là các khu vực sông, suối, ao, hồ nên không có rừng ở đó. Diện tích tổng là 32.826,14 ha. Diện tích rừng năm 2020 của tỉnh Đắk Lắk 319
Hình 2. Bản đồ hiện trạng diện tích rừng năm 2020 Biểu đồ 2. Biểu đồ tỷ lệ rừng năm 2020 Trong vòng 3 năm từ 2017 đến 2020, diện tích rừng trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk có nhiều thay đổi lớn. Rõ ràng nhất có thể thấy (Biểu đồ 1 và Biểu đồ 2) là sự suy giảm mạnh của rừng giàu và sự gia tăng mạnh của rừng trung bình và rừng nghèo. Rừng giàu năm 2020 chỉ còn 334,495.99 ha (chiếm 25.5%) giảm 260.242,12 ha trong 3 năm. Suy giảm nhiều nhất diễn ra ở các huyện vùng trung tâm như huyện Cư M’gar (suy giảm mạnh từ 38.935,94 ha xuống còn 11.106,38 ha), huyện Krông Búk (suy giảm từ 11.496,03 ha xuống còn 2.774,12 ha), huyện Krông Pắc (giảm từ 31.851,38 ha xuống chỉ còn 9.558,20 ha), huyện Cư Kuin (giảm từ 14.937,92 ha xuống còn 3.264,07 ha), thị xã Buôn Hồ (giảm từ 11.496,03 ha xuống còn 2.774,12 ha ) và thành phố Buôn Ma Thuột ( giảm từ 14.471,83 ha xuống chỉ còn 3.759,54 ha). Rừng trung bình gia tăng mạnh, cụ thể: Tăng từ 454.726,29 ha lên 564.120,19 ha (chiếm 43%) và tăng tại những khu vực huyện suy thoái rừng giàu. Nguyên nhân của sự gia tăng mạnh mẽ của rừng trung bình là vì sự suy giảm của rừng giàu tại các huyện, sự thiếu ý thức kèm theo những vụ chặt phá, lấn chiếm đất rừng của các hộ dân đã khiến phần lớn diện tích rừng giàu bị suy giảm nghiêm trọng. Rừng nghèo tăng khá nhiều từ 230.871,81 ha lên đến 369.925,40 ha, tăng chủ yếu ở khu vực huyện Buôn Đôn (tăng từ 37.088,14 ha lên đến 90.069,22 ha) 320
Đối với vùng diện tích không có rừng có sự gia tăng nhẹ từ 32.826,14 ha lên 44.615,91 ha. Nguyên nhân đến từ những trận sạt lở tại những vùng ven sông và các khu vực mặt nước trên cả tỉnh. Cụ thể về tăng giảm diện tích rừng từ năm 2017 – 2020 được thể hiện qua Bảng 2 Bảng 2. Bảng biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 – 2020 Năm 2017 Năm 2020 Tăng, giảm T Diện tích (ha) Tỷ Diện tích (ha) Tỷ lệ Diện tích Tỷ lệ Loại rừng T lệ (ha) (%) (%) (%) Diện tích tự nhiên 1.313.162,36 100 1.313.157,5 100 4,86 0 Rừng giàu 594.738,11 45,3 334.495,99 25,5 -260.242,12 -19,8 Rừng trung bình 2 454.726,29 34,6 564.120,19 43 +109393.9 +8,4 Rừng nghèo 3 230.871,81 17,6 369.925,4 28,2 +139053.59 +10,6 Không có rừng 4 32.826,14 2,5 44.615,91 3,4 +11.789,77 +0.9 3.2. Biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 – 2020 Hình 3. Bản đồ biến động diện tích rừng giai đoạn 2017 – 2020 Biến động diện tích rừng tại tỉnh Đắk Lắk trong 3 năm từ 2017 – 2020: Về diện tích rừng bị suy giảm nguyên nhân đến từ nạn chặt phá rừng của lâm tặc, xấm lấn đất rừng của các hộ dân nhằm trục lợi cá nhân và một phần đến từ nạn cháy rừng. Đặc điểm của những nơi có rừng suy giảm đa phần là gần nơi có mật độ dân cư sinh sống khá nhiều, tạo thời cơ cho các đối tượng khai thác gỗ và lấn chiếm rừng bất hợp pháp. Tại những khu vực có diện tích rừng không đổi đều là khu bảo tồn thiên nhiên với an ninh bảo vệ nghiêm ngặt giúp tránh khỏi nạn chặt phá rừng bừa bãi, đồng thời đó cũng là những nơi có địa 321
hình đồi núi hiểm trở tạo khó khăn cho lâm tặc khai thác vận chuyển gỗ trái phép nên sự suy giảm rừng tại nơi đây được hạn chế rất nhiều. Những cái tên đại diện cho khu vực này là : Khu bảo tồn thiên nhiên Ea So thuộc huyện Ea Kar, Núi Chu Yang Sin thuộc huyện Krông Bông, Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Kar thuộc huyện Lắk, Đảo cò Phú Nông thuộc huyện Buôn Đôn. Vườn quốc gia Yok Don thuộc Những khu vực có diện tích rừng tăng chỉ nằm ven khu vực rừng không đổi, vì vùng có rừng không đổi là rừng có kiểm lâm bảo vệ, từ đó những khu vực ven nơi đó sẽ thuận lợi cho rừng phát triển. à ở những khu vực có biến động khác là các công trình xây dựng, các khu quy hoạch đất cho mục đích xây dựng cơ sở hạ tầng. 4. KẾT LUẬN Hiện trạng diện tích rừng từ năm 2017 đến năm 2020 cho thấy: Rừng giàu có diện tích suy giảm nghiêm trọng, đặc biệt là vùng trung tâm và khu vực phía Đông Bắc. Những huyện có diện tích rừng giảm nghiêm trọng nhất và huyện hạn chế suy giảm diện tích rừng tốt nhất. Việc thực hiện nghiên cứu về biến động rừng kịp thời tại tỉnh Đắk Lắk là cần thiết khi mà nạn chặt phá, khai thác rừng trái phép hoành hành ngày càng phức tạp. Từ đó, giúp Uỷ ban nhân dân tỉnh có những sự chỉ đạo quyết liệt nhằm có những động thái xử lý kỷ luật một số đơn vị chủ rừng, kiểm lâm và các cơ quan chức năng ở huyện, xã khi chưa thực hiện tốt trách nhiệm quản lý Nhà nước về rừng còn nhiều lúng túng, xử lý chưa quyết liệt, hiệu quả dẫn đến các vi phạm trong thời gian dài. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Báo Kinh tế môi trường. (2021). 8 vấn đề môi trường cấp thiết cần được ưu tiên giải quyết? Truy cập: http://vmha.gov.vn/tin-tuc-tai-nguyen-nuoc-va-moi-truong-114/8-van-de-moi-truong-cap-thiet-can- duoc-uu-tien-giai-quyet-10483.html 2. Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng. Thông tư số: 34/2009/TT-BNNPTNT, ngày 10/06/2009. (n.d.). 3. Bùi Thanh Việt. (2023 ). Tìm hiểu một số khái niệm về lâm nghiệp; tỷ lệ che phủ rừng là gì? Tỷ lệ che phủ rừng của Việt Nam và tỉnh Đắk Lắk. Truy cập: Trang thông tin điện tử của đoàn đại biểu quốc hội và hội đồng nhân dân Tỉnh Đắk Lắk: https://dbnd.daklak.gov.vn/tim-hieu-mot-so-khai-niem-ve-lam- nghiep-ty-le-che-phu-rung-la-gi-ty-le-che-phu-rung-cua-viet-nam-va-tinh-dak-lak-1286.html 4. Huỳnh Văn Chương. (2016). Sử Dụng Ảnh Viễn Thám Landsat Nghiên Cứu Sự Suy Giảm Diện Tích Rừng Trên Địa Bàn Huyện Đại Lộc; Tỉnh Quảng Nam Giai Đoạn 1995-2014. In Tạp chí Khoa học Đại học Huế, 119(5). 5. Nguyễn Thuý Cường và cộng sự. (2022). Ứng Dụng Viễn Thám Và Gis Trong Nghiên Cứu Biến Động Trạng Thái Rừng Khộp Tại Vườn Quốc Gia Yok Đôn. In Tạp chí Khoa học Đại học Huế, 131(3A). 6. Trung Chuyên. (2020). Giảm diện tích rừng ở Tây nguyên. Truy cập Báo Thanh niên: https://thanhnien.vn/giam-dien-tich-rung-o-tay-nguyen-185967878.htm 322