Nghiên cứu sử dụng ảnh máy bay (uav) độ phân giải cao để thành lập bản đồ rừng và đề xuất các giải pháp quản lý rừng bền vững tại vườn quốc gia xuân thủy tỉnh nam định

Nhằm xác định được thực trạng tài nguyên rừng góp phần cho việc quản lý và sử dụng đất tại VQG Xuân Thủy, tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng ảnh máy bay UAV độ phân giải cao để

ĐẶT VẤN ĐỀ

Năm 1943, diện tích rừng của Việt nam được ước tính khoảng 14,3 triệu ha, tương đương với 43% tổng diện tích đất Do chiến tranh kéo dài, du canh, phát quang đất và khai thác quá mức nên độ che phủ rừng đã giảm với tốc độ khoảng 100.000 ha mỗi năm xuống còn 27,1% vào năm 1980 và 26,2% năm 1985 (Bộ Lâm nghiệp 1991) Hiện nay, tổng diện tích đất lâm nghiệp là khoảng 16 triệu ha, chiếm 48,3% tổng diện tích đất của cả nước Đến cuối năm 2010, tổng diện tích đất rừng chỉ còn 13.388.075 ha (độ che phủ rừng: 39,5%) (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 2011)

Tài nguyên rừng ở Việt Nam đang chịu áp lực ngày càng tăng từ việc mở rộng nông nghiệp, khai thác và thu hoạch gỗ bừa bãi Do nhu cầu ngày càng tăng của người dân địa phương cùng với việc khai thác không bền vững vào nguồn tài nguyên rừng vốn đã cạn kiệt dẫn đến phá hủy chức năng rừng sản xuất và rừng phòng hộ Nhờ những nỗ lực đáng kể, độ che phủ rừng của Việt Nam đã tăng đáng

kể trong 20 năm qua Tuy nhiên, chất lượng của rừng tự nhiên tiếp tục suy giảm Rừng giàu và độ tàn che kín chỉ chiếm 4,6% tổng số và diện tích rừng tự nhiên giảm 10,2% từ năm 1999 đến năm 2005 Rừng tự nhiên vùng núi thấp tính đa dạng sinh học đã gần như biến mất, đặc biệt là rừng ngập mặn Kết quả là việc tái sinh phục hồi rừng của Việt Nam vẫn còn rất nhiều vấn đề nổi cộm

Việt Nam đã thực hiện kiểm kê rừng quốc gia, đánh giá và giám sát (FRA) của Chương trình thay đổi tài nguyên rừng từ năm 1991 Chương trình này nhằm mục đích thiết lập bản đồ tài nguyên rừng dựa trên ảnh vệ tinh, ảnh SPOT, kiểm tra thực địa và dữ liệu từ ô mẫu cố định ban đầu Chương trình này được xem xét định

kỳ 5 năm Kết quả của chương trình sẽ được sử dụng cho Chiến lược Quốc gia và

Kế hoạch Phát triển rừng cũng như chính sách Phát triển lâm nghiệp quốc gia Tuy nhiên, dữ liệu của chương trình này không bao gồm tất cả các thông tin cần thiết cho FRA Vì vậy, bổ sung thêm các tổ chức để thu thập dữ liệu cho FRA 2010 như: Viện Quy hoạch và điều tra rừng (FIPI), Cục Lâm nghiệp (Sở Tài chính), Cục Kiểm lâm (FPD), Chương trình Hỗ trợ ngành Lâm nghiệp (FSSP) và các tổ chức khác

Các công nghệ hiện đại như hệ thống thông tin địa lý (GIS), viễn thám (RS)

và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đã được áp dụng để thu thập và quản lý thông tin về sử dụng đất và tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam Tuy nhiên, việc quản lý thông tin tài nguyên vẫn chưa được cải thiện một cách hiệu quả tới quy mô cộng đồng địa phương Ngoài ra, các công cụ và kỹ thuật đã được sử dụng dường như không được rà soát và cập nhật thường xuyên để tận dụng tốt nhất các lựa chọn công nghệ có sẵn và phát triển sáng tạo mới

Chương trình kiểm kê tài nguyên rừng, đánh giá và giám sát trong giai đoạn 2010-2015 đã được thực hiện cho cả nước với diện tích được ứng dụng 19.000.000

ha Do đó, GIS và viễn thám sẽ được sử dụng như những công cụ quan trọng Các ảnh vệ tinh SPOT5,6 được đề xuất để sử dụng cho việc lập bản đồ rừng và sử dụng đất cho chương trình này Việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS vào việc thu thập và quản lý thông tin về tài nguyên rừng, đặc biệt trong hoạt động đánh giá và giám sát diễn biến rừng trở nên mạnh mẽ hơn bao giờ hết, kết quả đã phần nào góp phần quan trọng trong hoạt động quản lý và bảo vệ tài nguyên rừng Tuy nhiên, việc

sử dụng các loại ảnh viễn thám có độ phân giải thấp (Landsat, Modis…) ảnh hưởng đến chất lượng và độ chính xác phân loại tài nguyên rừng ở Việt Nam, trong khi chi phí mua ảnh có độ phân giải cao rất lớn Do vậy, việc nghiên cứu áp dụng thử nghiệm ảnh máy bay không người lái có độ phân giải siêu cao trong đánh gái và giám sát tài nguyên rừng là một sự lựa chọn thay thế, bổ sung kịp thời Ảnh máy bay không người lái (UAV) là một trong những ảnh có độ phân giải siêu cao đang trong quá trình nghiên cứu thử nghiệm để áp dụng cho việc đánh giá và giám sát tài nguyên rừng tuy nhiên chưa có một công trình, kết quả nào được công bố

Vườn quốc gia (VQG) Xuân Thuỷ đã được thành lập theo Quyết định số 01/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 02/01/2003 Theo quyết định này, vùng đệm của VQG Xuân Thuỷ gồm 5 xã là Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân và Giao Hải Đây là những xã ven biển, dân số đông, điều kiện kinh tế còn nhiều khó khăn, cơ sở hạ tầng còn thiếu, đời sống của người dân địa phương còn phụ thuộc rất nhiều vào tài nguyên biển Hiện nay, các hoạt động khai thác và sử

dụng tài nguyên bất hợp pháp như khoanh vây nuôi Vạng, đánh bắt thuỷ hải sản đang làm mất đi sinh cảnh sống của các loài chim di cư, cũng như phá vỡ cấu trúc

và làm giảm chức năng phòng hộ của rừng ngập mặn đối với vùng ven biển Nhằm xác định được thực trạng tài nguyên rừng góp phần cho việc quản lý và sử dụng đất

tại VQG Xuân Thủy, tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng ảnh máy bay (UAV) độ phân giải cao để thành lập bản đồ rừng và đề xuất các giải pháp quản

lý rừng bền vững tại Vườn quốc gia Xuân Thủy tỉnh Nam Định”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên thế giới

Công nghệ viễn thám

Viễn thám là khoa học và công nghệ mà theo đó các đặc tính của đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc hoặc phân tích các tính chất mà không có sự tiếp xúc trực tiếp Nhờ nguyên lý đó bức xạ trong các giải sóng thị tần, cận hồng ngoại, hồng ngoại nhiệt của các bộ cảm đặt trên vệ tinh mà các đặc trưng vật lý, sinh học của lớp phủ rừng có thể được ghi nhận dưới dạng số để gửi về các trạm thu ảnh vệ tinh dưới mặt đất Đó là lý do mà người ta đã ứng dụng viễn thám trong lâm nghiệp

từ rất sớm Việc điều tra tài nguyên rừng đòi hỏi tính chu kỳ của các dữ liệu và cũng

vì lý do đó mà công nghệ viễn thám được thế giới xem như công cụ chủ đạo trong công việc này

Viễn thám đơn giản đầu tiên sử dụng máy ảnh ghi lại thông tin trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại Vào cuối thế kỷ 18, máy ảnh được gắn trên kinh khí cầu thu được những hình ảnh bề mặt trái đất Vào những năm thế chiến thứ 1, nhiều tấm ảnh quân sự được thu nhận từ máy bay Sau đó, ảnh máy bay được sử dụng cho mục đích dân sự ở một vùng rộng lớn của Canada, Mỹ và Châu Âu Nhiều tấm ảnh viễn thấm đầu tiên này được sử dụng để xây dựng bản đồ địa hình hoặc bản

đồ về các hoạt động của con người trên bề mặt trái đất

Năm 1858, G.F Toumachoon người Pháp đã sử dụng khinh khí cầu bay ở độ cao 80m từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858 được coi như là năm khai sinh

về ngành kỹ thuật viễn thám

Năm 1887, thử nghiệm đoán đọc cây rừng đầu tiên trên ảnh hàng không Trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất từ 1914 -1918 đánh dấu khởi đầu công nghệ chụp ảnh bằng máy bay cho mục đích quân sự

Năm 1903, xuất hiện máy bay đầu tiên Đến năm 2909 máy bay được đưa vào chụp ảnh lần đầu tiên ở vùng Contocelli (Italia) Và sau đó máy bay được sử dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu địa chất vào năm 1929-1930 ở Pháp, Mỹ, Nga, Italia

Năm 1930 đã chụp được bức ảnh màu đầu tiên

Trong chiến tranh thế giới thứ 2 (1939-1945) không ảnh đã sử dụng cho mục đích quân sự, kỹ thuật RADAR phát triển mạnh mẽ đồng thời đánh dấu sự phát triển của phổ hồng ngoại

Năm 1956 đã thử nghiệm ảnh máy bay trong việc phân loại và phát hiện kiểu thực vật

Năm 1959 bức ảnh đầu tiên chụp trái đất từ vũ trụ được tàu explorer 6 cung cấp Vào đầu thập kỷ 70, cuộc cách mạng về ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực dân sự được bắt đầu bằng việc phóng vệ tinh Landsat của Mỹ Từ năm

1972 đến nay nhiều quốc gia như Liên Xô cũ, Pháp, Canađa, Ấn Độ, Nhật Bản đã đưa lên quỹ đạo các họ vệ tinh quan sát Trái Đất với nhiều mục đích ứng dụng khác nhau, nhưng luôn có các ứng dụng cho nghiên cứu, thành lập bản đồ rừng và theo dõi sinh khối rừng Đặc điểm nổi bật của các nghiên cứu trong giai đoạn từ những năm 70 đến cuối thế kỷ trước là sự kết hợp các độ phân giải khác nhau để theo dõi tài nguyên rừng ở quy mô khu vực, quy mô toàn cầu; các dữ liệu ảnh NOAA và sau này là ảnh MODIS được sử dụng để theo dõi nhiều thông số quan trọng của lớp phủ rừng toàn cầu, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới

Ở nước Pháp, chương trình vệ tinh SPOT đã phóng 5 vệ tinh từ năm 1986

Từ đó đến nay, vệ tinh SPOT đã cung cấp trên 10 triệu bước ảnh Vệ tinh SPOT5 - thế hệ mới nhất của SPOT, được trang bị một cặp đầu thu HRG (High Resolution Geometric) là loại đầu thu ưu việt hơn các loại trước đó Mỗi một đầu thu HRG có thể thu được ảnh với độ phân giải 5m đen - trắng và 10m mầu Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt được ảnh độ phân giải 2.5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km Đây chính là ưu điểm của ảnh SPOT5, điều

mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ phân giải này đều không đạt được

Bên cạnh hệ thống viễn thám thụ động thu nhận bức xạ phản xạ năng lượng sóng mặt trời kể trên, Vệ tinh Radarsat-1 được cơ quan vũ trụ Canada phóng lên quỹ đạo tháng 11 năm 1995 Đây là loại vệ tinh viễn thám chủ động có độ phân giải không gian từ 8 đến 100m, phát và thu nhận bức xạ sóng ngắn Ngoài ra còn có Vệ

tinh ENVISAT cung cấp nhiều loại dữ liệu viễn thám, trong đó quan trọng nhất là 2 đầu thu ASAR (Radar) và MERIS (ảnh quang học) có độ phân giải từ 10 - 1000m với diện tích phủ trùm lớn, tần suất chụp lặp cao, cung cấp thông tin trên nhiều kênh phổ sẽ cho phép thường xuyên cập nhật thông tin về tài nguyên và môi trường trên diện rộng bao gồm cả trên đất liền và trên biển

Hiện nay, công nghệ viễn thám đã phát triển rất mạnh mẽ Căn cứ vào độ phân giải không gian, có thể phân theo các nhóm có độ phân giải thấp như NOAA – 1km,

Vệ tinh TERRA-MODIS từ 0,25 – 1km độ phân giải trung bình như vệ tinh Landsat, ASTER - 15m, IRS của Ấn Độ - 5,8m các nhóm vệ tinh độ phân giải cao như SPOT 5 của Pháp, ALOS của Nhật Bản với độ phân giải 2,5m và nhóm có độ phân giải không gian siêu cao như Ikonos – 1m, Quickbird - 0,64m và Geoeye có

độ phân giải lên đến 0,41m Với ảnh viễn thám có độ phân giải cao và siêu cao này

có thể làm được nhiều việc mà trước đây chỉ có thể thực hiện với ảnh chụp từ máy bay Ứng dụng của chúng tập trung chủ yếu vào nhiệm vụ quan sát hiện trạng, theo dõi biến động chi tiết các sự vật và hiện tượng trên bề mặt trái đất ở các khu vực có quy mô diện tích nhỏ với bản đồ tỷ lệ lớn lên đến 1:2.000

Các ứng dụng chính của Viễn thám

Nhờ sự tiến bộ và sự phát triển vượt bậc của viễn thám đã cho phép mở rộng

ra những hướng ứng dụng mới của khoa học công nghệ này, đặc biệt trong hướng địa lý ứng dụng và càng ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau như: nghiên cứu, đánh giá các loại tài nguyên, nghiên cứu môi trường và biến động môi trường, nghiên cứu hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ và quản lý môi trường Các ứng dụng chính của Viễn thám có thể kể đến như sau:

+ Trong nghiên cứu về tài nguyên môi trường: (1) Nghiên cứu động đất; (2) Nghiên cứu trượt lở đất; (3) Nghiên cứu sự sụt lún đất; (4) Nghiên cứu các tai biến khác như: sa mạc hóa, núi lửa, ngập lụt…

+ Trong nghiên cứu địa chất: (1) Đoán đọc ảnh nghiên cứu kiến tạo; (2) Giải đoán các yếu tố cấu tạo và cấu trúc địa chất; (3) Nhận biết các loại đá trên ảnh,

thành lập bản đồ thạch học; (4) Đoán đọc để dự đoán tìm kiếm khoáng sản; (5) Đoán đọc để nghiên cứu địa chất thủy văn.; (6) Viễn thám trong tổng thể nghiên cứu địa chất

+ Viễn thám trong nghiên cứu thủy văn: (1) Nghiên cứu tổng hợp lưu vực sông (2) Nghiên cứu dòng chảy sông; (3) Nghiên cứu cân bằng nước của lưu vực; (4)Tính toán lượng dòng chảy rắn

+ Viễn thám trong nghiên cứu cảnh quan và cảnh quan ứng dụng

+ Viễn thám trong nghiên cứu lâm nghiệp, diễn biến của rừng bao gồm : (1) Điều tra phân loại rừng và diễn biến rừng (2) Nghiên cứu cháy rừng (3) Nghiên cứu

về côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng

Các tiến bộ khoa học kỹ thuật giải đoán ảnh vệ tinh ở trong nước và trên thế giới

Trên thế giới, việc sử dụng công nghệ Viễn thám cho các mục đích khác nhau đã trở nên rất phổ biến trong khoảng 30 năm trở lại đây và đã được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực Việc sử dụng ảnh viễn thám, ảnh hàng không để phân tích, đánh giá sự thay đổi sử dụng đất, độ che phủ rừng về diện tích, vị trí, phân bố trên một khu vực trong những thời điểm khác nhau là một giải pháp rất hữu hiệu

GIS bắt đầu được xây dựng ở Canada từ những năm sáu mươi của thế kỷ 20

và đã được ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trên toàn thế giới Đặc biệt, công nghệ này được sử dụng khá phổ biến để xây dựng mô hình sử dụng đất và quan trắc, dự báo các thay đổi các thảm che phủ và địa hình (Elena và cộng sự, 2001; Kok và cộng sự, 2001; McDonalda và cộng sự 2002; Stephenne và Lambin, 2001), so sánh các hệ sinh thái nông nghiệp (Stein và Ettema, 2003), quan sát các sự thay đổi về hệ thống canh tác theo địa hình (Nelson, 2001; Schoorl và Veldkamp, 2001) Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong nghiên cứu chiến lược của người nông dân trong sự thay đổi đa dạng của hệ canh tác nương rẫy dưới các tác động của điều kiện dân số, đất đai, chính sách và các nhu cầu về kinh tế xã hội của người dân (Rambo, 2002; Jean-Christophe Castella, 2002; Brabant P., Darracq S (biên tập) 1999, Leisz và các cộng tác viên, 2003) Hiện nay, ảnh viễn thám, ảnh hàng không đã trở thành những

tư liệu quý để phân tích, đánh giá sự thay đổi sử dụng đất, độ che phủ đất về số lượng, vị trí phân bố trên một khu vực trong những thời điểm khác nhau, hay so sánh giữa 2 khu vực

Đối với ngành lâm nghiệp, vấn đề sử dụng ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác quản lý, theo dõi rừng đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng như: Mỹ, Canađa, Pháp, Nga, Nhật Bản và các nước châu Á như Ấn

Độ, Trung Quốc, Thái Lan, In Đô Nê Xia v.v Tư liệu viễn thám được sử dụng trong công tác này bao gồm nhiều loại ảnh vệ tinh của các nước khác nhau với độ phân giải không gian khác nhau như: Landsat, Ikonos, Quickbird của Mỹ, SPOT của Pháp, Aster, JRS, ALOS của Nhật bản, Radasat của Canađa.v.v Việc sử dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong quản lý, theo dõi biến động rừng và sử dụng đất cũng đã được thực hiện theo nhiều mức độ khác nhau như cho toàn cầu, vùng lãnh thổ, quốc gia, khu vực

Tại nhiều hội nghị Viễn thám Châu Á đã tổng kết những ứng dụng của Kỹ thuật Viễn thám trong Lâm nghiệp với những báo cáo nghiên cứu quản lý, theo dõi phát hiện biến động rừng và sử dụng đất tại các nước như: Nhật Bản, Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Philipin.v.v

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Viễn thám được đưa sớm vào Việt Nam từ những năm 70 của thế kỷ trước, mở đầu là việc các ảnh chụp các phần lãnh thổ Việt Nam từ vệ tinh được sử dụng trong ngành Lâm nghiệp và địa chất, sau đó đã mở rộng dần việc ứng dụng trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp, giám sát môi trường và thiên tai, quy hoạch lãnh thổ, nghiên cứu khoa học v.v…Việc ứng dụng Viễn thám được mở rộng cả về quy mô lẫn chất lượng thông qua Chương trình nghiên cứu cấp nhà nước giai đoạn 1981 -

1985 ''Ứng dụng thành tựu nghiên cứu và sử dụng khoảng không vũ trụ'', mã số

48-07 Gần đây, với sự ra đời của công nghệ vệ tinh độ phân giải cao các vệ tinh SPOT5, ALOS, IKONOS, Quickbird, Geoeye đã cung cấp nguồn dữ liệu phong phú cho phép nâng độ chi tiết của giải đoán ảnh bằng mắt thường áp dụng cho theo dõi tài nguyên rừng Với độ phân giải không gian cao (từ 2.5 đến 0.4m), các dữ liệu liệu

này rất tốt cho nhận biết đối tượng rừng bằng mắt nhưng lại gây nhiều khó khăn cho việc tự động hóa công tác thành lập bản đồ bằng phân loại số (numeric classification) Trong điều kiện Việt Nam các phương pháp phân loại ảnh quang học bằng phương pháp sô đang càng gặp nhiều khăn hơn nữa do sự biến động nhanh chóng và do tính chất đa dạng của lớp phủ

Hiện nay, số lượng các cơ quan chuyên về Viễn thám tại các Bộ, Ngành, địa phương và tại các Viện nghiên cứu, các trường đại học đã lên tới vài chục đơn vị với hàng trăm cán bộ được đào tạo chính quy trong và ngoài nước Trong đó phải kể đến Viện Điều tra Quy hoạch rừng FIPI – Bộ Nông NN&PTNT, Trung tâm Viễn Thám – Bộ TNMT, Trung tâm nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Viễn thám và Hệ thống Thông tin địa lý CARGIS - trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Viện Địa lý, Cục Bản đồ Nhờ đó, Viễn thám đã trở thành một công cụ được sử dụng tương đối phổ biến ở nước ta trong nghiên cứu khoa học, trong một số lĩnh vực quản lý và sản xuất thuộc các ngành Lâm nghiệp, Nông nghiệp, Thuỷ sản, Tài nguyên và Môi trường, Đo đạc bản đồ

Đối với ngành Lâm nghiệp, công nghệ viễn thám đã được sớm đưa vào sử dụng trong sản xuất đặc biệt trong công tác điều tra, xây dựng bản đồ Hiện trạng rừng phục vụ công tác quy hoạch phát triển cũng như theo dõi đánh giá Diễn biến nguồn tài nguyên thiên nhiên này trong phạm vi cả nước

Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp - Viện Điều tra Quy hoạch Rừng là đơn vị chính sử dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Từ đầu năm 1970 đến năm 1984, ảnh máy bay và ảnh vệ tinh Landsat MSS đã được sử dụng trong công tác điều tra, quy hoạch rừng thuộc khuôn khổ dự án FAO/UNDP-VIE 79/014 Tiếp theo đó, từ năm 1985 đến 1990 ảnh

vệ tinh Landsat TM được sử dụng cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vùng Tây Nguyên Trong những năm 90 Chương trình Trees của Cộng đồng châu Âu đã hợp tác với Viện điều tra quy hoạch rừng (FIPI) dùng ảnh Landsat để kiểm chứng kết quả thành lập bản đồ rừng nhiệt đới bằng ảnh vệ tinh NOAA và kiểm chứng thực địa tại Tây Nguyên và Tây Bắc Việt Nam Năm 1990 – 1991, ảnh máy bay đã

được sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng rừng vùng Trung Tâm, phục vụ công tác quy hoạch vùng nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng Đặc biệt, từ năm

1991 đến năm 1995, ảnh vệ tinh Landsat TM đã được áp dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp vùng, tỷ lệ 1: 250.000 trong chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì I Ở chu kỳ II của chương trình này (giai đoạn 1996 – 2000), bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc được xây dựng trên cơ sở ảnh

vệ tinh SPOT4 và Landsat TM Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu này, do có nhiều hạn chế về trang thiết bị máy tính và các phần mềm chuyên dùng nên phương pháp giải đoán bằng mắt chủ yếu được sử dụng, do đó khá tốn thời gian, công lao động và kết quả phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của các chuyên gia đoán đọc ảnh Các bản

đồ kết quả của hai chu kỳ đầu này chủ yếu được xây dựng, biên tập bằng tay và lưu trên bản đồ giấy do đó việc khai thác, sử dụng thông tin gặp nhiều khó khăn Đến chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc chu kì III (Giai đoạn 2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ đã được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng Trong chu kỳ này, phương pháp giải đoán ảnh số đã được áp dụng Đây

là một bước tiến mới trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong công tác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng Toàn bộ bản đồ kết quả đã được xây dựng, biên tập và lưu trữ dưới dạng số do vậy rất thuận tiện cho việc sử dụng, khai thác, xử lý và cập nhật thông tin về tài nguyên rừng Bên cạnh đó, công nghệ GIS với phương pháp chồng xếp các lớp thông tin cũng được sử dụng trong việc phát hiện, đánh giá biến động rừng Tuy nhiên, do ảnh Landsat7-ETM+ có độ phân giải không gian thấp (15m), nên chỉ phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ

1:100.000, đáp ứng công tác theo dõi đánh giá diễn biến rừng cấp tỉnh

Hiện tại, chương trình theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng chu kỳ 4 giai đoạn 2006 - 2010 đang được triển khai Đây là một chương trình lớn được thực hiện trên phạm vi cả nước nhằm cung cấp thông tin, số liệu về hiện trạng tài nguyên rừng cũng như tình hình diễn biến tài nguyên rừng cho các cấp hành chính từ xã, huyện, tỉnh, vùng và tập hợp lên toàn quốc Trong chu kỳ này, để đáp ứng yêu cầu

kỹ thuật, đảm bảo độ chính xác và mức độ chi tiết xây dựng bản đồ Hiện trạng rừng

phục vụ công tác theo dõi đánh giá diễn biến tài nguyên rừng, ảnh vệ tinh SPOT5 được đưa vào sử dụng Tuy nhiên, phương pháp giải đoán ảnh SPOT5 xây dựng bản

đồ hiện trạng rừng được sử dụng hiện nay là giải đoán bằng mắt trực tiếp trên màn hình Đây là một phương pháp đòi hỏi rất nhiều công lao động, chi phí cao và rất mất thời gian Tuy vậy, độ chính xác bản đồ thành quả không đồng nhất và phụ thuộc rất nhiều vào năng lực, trình độ và kinh nghiệm của cán bộ giải đoán ảnh

Song song với các chương trình lớn này, công nghệ Viễn thám cũng được các tổ chức, cá nhân áp dụng trong các công trình, dự án, đề tài nghiên cứu trên phạm vị cả nước thông qua việc sử dụng các loại ảnh vệ tinh có độ phân giải và phương pháp phân loại khác nhau để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng

Ở địa phương, một số tỉnh như Lào Cai, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bình Định, Đồng Nai, Vĩnh Phúc cũng đã áp dụng công nghệ viễn thám và GIS để cập nhật bản

đồ hiện trạng rừng cấp xã tỷ lệ 1: 25.000 theo chỉ thị số 32/2000/CT-BNN-KL về việc tổ chức theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp trên cả nước Tuy nhiên, do

sử dụng ảnh Landsat7-ETM+ có độ phân giải thấp, 15m để giải đoán, mặc dù có kết hợp kiểm tra, bổ sung thực địa nhưng kết quả còn nhiều hạn chế

Chu Thị Bình và cộng sự (2005) đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM tiến hành đánh giá biến động của lớp phủ thực vật tại Lương Sơn - Hoà Bình giai đoạn 1984 - 1992 - 2001 Phương pháp sử dụng là phân loại có giám định

để giải đoán ảnh xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cho từng năm sau đó chồng xếp bản đồ ba thời kỳ để đánh giá biến động của 6 loại hiện trạng chủ yếu ở vùng nghiên cứu Độ chính xác của bản đồ hiện trạng rừng sau phân loại ảnh đạt 90%

Võ Văn Hồng và cộng sự (2006) đã xây dựng tiêu chuẩn ngành về quy phạm giải đoán ảnh vệ tinh Landsat bằng kỹ thuật số để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng

Bộ tiêu chuẩn đã đưa ra được trình tự các bước tiến hành bao gồm tiền xử lý ảnh, xây dựng mẫu khoá ảnh, phân loại ảnh, kiểm tra chỉnh lý, bổ sung kết quả sau phân loại Tuy nhiên phương pháp giải đoán ảnh số ở đây dựa theo cách tiếp cận là Pixel Based do đó chỉ áp dụng tốt cho những ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian trung bình – dưới 10m như Landsat, Aster, SPOT4 Nếu áp dụng cho loại ảnh có độ

phân giải cao như SPOT5 chắc chắn sẽ đưa ra kết quả có độ chính xác mong muốn

Dương Tiến Đức và cộng sự (2008) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng

dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) trong việc đánh giá

và quản lý hiện trạng tài nguyên rừng thuộc vùng phòng hộ sông Đà” Tư liệu sử

dụng là hai loại ảnh vệ tinh Landsat7-ETM+ và SPOT5 Kết quả của đề tài đã đưa

ra được bộ mẫu khoá ảnh Logic cho từng trạng thái bằng việc kết hợp giữa điều tra thực địa và đo phản xạ phổ trực tiếp của các trạng thái đó Tuy nhiên, do các trạng thái được phân tách còn rất thô (chỉ có 8 loại lớn là Rừng tự nhiên lá rộng thường xanh, rừng hỗn giao gỗ tre nứa, rừng trên núi đá, rừng trồng, trảng cỏ cây bụi, nương rẫy, đất nông nghiệp và đất khác) và như vậy không phân loại được chi tiết các trạng thái rừng tự nhiên theo hệ phân loại mới của Bộ NN&PTNT Ngoài ra, kết quả xác định giá trị phổ của các trạng thái lớn này còn có nhiều sự trùng lặp dễ bị lẫn giữa các lớp và sử dụng phương pháp phân loại có giám định Pixel Based để giải đoán nên kết quả đưa ra bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất chỉ phù hợp với cấp tỉnh, do đó chưa thể đáp ứng được yêu cầu của công tác kiểm kê và thống kê rừng trong thời gian tới và cũng không khai thác được tính ưu việt của loại ảnh có

độ phân giải không gian cao như SPOT5

Lê Anh Hùng và cộng sự (2008) – Viện Điều tra Quy hoạch Rừng đã thực hiện đề tài nghiên cứu ứng dụng ảnh Viễn thám chất lượng cao - SPOT5 và công nghệ thông tin để đánh giá, quản lý theo dõi diện tích rừng, đặc biệt là rừng trồng trong chương trình ”Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc” Tuy nhiên, đề tài này mới chỉ đưa ra quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp giải đoán trực tiếp trên màn hình, chưa có những đánh giá chi tiết về độ chính xác của bản đồ cũng như các ứng dụng cụ thể trong công tác điều tra, quy hoạch, quản lý rừng

Nguyễn Thị Thanh Hương (2010) – Trường Đại học Tây Nguyên đã xây dựng luận văn Tiến sỹ trên cơ sở nghiên cứu sử dụng 4 kênh ảnh SPOT5 và NDVI

để tính toán trữ lượng rừng vùng Tây nguyên Kết quả nghiên cứu đã đưa ra được một số phương trình tính toán trữ lượng rừng thông qua một số chỉ số tính toán từ

ảnh SPOT5 Tuy nhiên, hệ số tương quan chưa cao và mới chỉ được áp dụng cho vùng Tây nguyên với địa hình khá bằng phẳng, chất lượng ảnh không bị ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố địa hình

Võ Văn Hồng và cộng sự (2011) – Viện Điều tra Quy hoạch Rừng đã thực hiện

đề tài nghiên cứu sử dụng các chỉ số kênh ảnh SPOT5 để tính toán trữ lượng rừng Kết quả đề tài cũng đưa ra được một số phương trình tương quan giữa trữ lượng rừng và một số chỉ số tính toán trên ảnh SPOT5 Tuy nhiên cũng giống như kết quả của luận văn tiến sỹ trên, các phương trình đưa ra đều có hệ số tương quan không chặt

Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2011) – Trường Đại học Lâm nghiệp đã thực hiện nghiên cứu tính toán trữ lượng rừng từ ảnh vệ tinh SPOT5 tại tỉnh Hà Tĩnh Nghiên cứu này đã đưa ra phương trình tính toán trữ lượng rừng để phục vụ công tác phân loại trạng thái rừng phục vụ chương trình kiểm kê rừng tại Hà Tĩnh

Bên cạnh đó, trong thời gian gần đây ảnh vệ tinh SPOT5 cũng đã được một

số đơn vị, cơ quan trong nước sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể:

- Trung tâm Viễn Thám – Bộ Tài nguyên Môi trường: Năm 2004, kết hợp với phòng Đới bờ, lưu vực sông, biển thuộc Cục Bảo vệ Môi trường ứng dụng ảnh SPOT5 xây dựng lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý tổng hợp đới bờ khu vực huyện Giao Thủy (Ramsa Xuân Thủy); Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Hải Phòng (thuộc dự án Thành lập bản

đồ nhạy cảm môi trường thành phố Hải Phòng); Năm 2005, xây dựng bộ Bình đồ ảnh SPOT5, và bản đồ nền ở tỷ lệ 1:5000 và 1:10000 cho 13 tỉnh thành trong cả nước (phục vụ dự án tổng kiểm kê đất năm 2005) và thành lập bộ bản đồ hiện trạng

sử dụng đất cấp xã cho huyện Hoành Bồ - Quảng Ninh

- Cục đo đạc bản đồ, Bộ tổng tham mưu sử dụng ảnh SPOT5 xây dựng bản đồ nền địa hình tỷ lệ 1:25.000, trên đó có thể hiện một số trạng thái sử dụng đất trong

đó có các đối tượng rừng tự nhiên và rừng trồng, do vậy chỉ sử dụng như một tài liệu tham khảo cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất chi tiết cấp

xã, huyện

Trung tâm Tài nguyên Môi trường - Viện Điều tra Quy hoạch rừng, trong

vài năm gần đây, ảnh SPOT5 đã được sử dụng cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng như: xây dựng bản đồ hiện trạng rừng khu vực vườn quốc gia Cát Bà tỷ lệ 1:25.000 trong chương trình rà soát quy hoạch vườn quốc gia Cát Bà năm 2005; Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:10.000 các xã ven biển thuộc vùng đệm ven biển 4 tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau thuộc khuôn khổ dự

án bảo vệ và phát triển các vùng đất ngập nước ven biển miền Nam năm 2006; Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp xã, tỷ lệ 1:25.000 cho vùng nguyên liệu nhà máy giấy Nam Quan tỉnh Hà Giang; xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn tỉnh Quảng Ninh năm 2005 v.v

Đặc biệt, trong chương trình điều tra kiểm kê rừng giai đoạn từ 2011 đến 2015 phần mềm eCognition và phương pháp phân loại định hướng đối tượng đã Viện điều tra quy hoạch rừng và Viện Sinh thái và Môi trường rừng – Trường Đại học lâm nghiệp được áp dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng phục vụ công tác kiểm kê rừng Trong chương trình này, loại ảnh SPOT5, SPOT6, SPOT7, VNRedsat 1 với các kênh ảnh gốc đã được sử dụng để phân loại xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cho 40 tỉnh trên cả nước, kết quả đã xây dựng được bản đồ hiện trạng rừng phục vụ cho công tác kiểm kê tại 15 tỉnh, 25 tỉnh còn lại vẫn đang trong quá trình triển khai thực hiện

Trong khuôn khổ thực hiện Dự án NFA – điều tra rừng và cây phân tán, chuyên gia viễn thám Eugene Lopatin, Ngô Văn Tú cùng các cán bộ kỹ thuậtcủa dự

án đã thực hiện nghiên cứu “Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp

phục vụ công tác Điều tra, kiểm kê rừng tại hai tỉnh Bắc Kan và Hà Tĩnh” Kết quả

nghiên cứu đã đưa ra được nội dung, phương pháp tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp giải đoán tự động ảnh vệ tinh SPOT5 dưới sự hỗ trợ của phần mềm eCognition

1.3 Nghiên cứu sử dụng ảnh UAV

Nói đến thiết bị bay hay hệ thống bay không người lái – Unmmaned Aerial System (UAS) thường chúng ta hay nghĩ đến các thiết bị bay không có người vận hành bên trong, phục vụ mục đích quân sự Tuy nhiên thời gian gần đây công nghệ

bay này đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi phục vụ mục đích dân sự Bóng thám không hay khinh khí cầu có thể được xem là những dạng thiết bị hàng trắc cổ xưa nhất Năm 1858, những bức “ảnh hàng không” đầu tiên đã được thực hiện từ khinh khí cầu tại Paris, Pháp Tuy nhiên, theo Colomina và Molina (2014) “thiết bị bay tự hành” chụp ảnh đầu tiên - “unmannted platform” được ghi nhận giới thiệu bởi Neubronner năm 1903 lại là một máy ảnh gắn lên ngực chim bồ câu Sự phát triển gần đây của công nghệ bay không người lái – UAV đã mở toang cánh cửa cho các nghiên cứu công nghệ viễn thám, ứng dụng dụng trong quản lý, giám sát và quan trắc môi trường (Lucieer et al., 2014) Hàng loạt các thiết bị viễn thám có thể gắn lên hệ thống bay không người lái như máy ảnh đa phổ, siêu phổ, máy ảnh nhiệt, máy quét laser, radar Từ đó, các nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám cũng trở nên đa dạng hơn

Mới đây, Tarha cùng nhóm nghiên cứu của mình ở Malaysia đã tiến hành thử nghiệm thành lập mô hình số độ cao và ảnh số trực giao bằng ảnh máy bay không người lái loại cánh bằng (Tahar, 2012; Tahar et al., 2012) Ảnh chụp được đưa vào

xử lý trong phần mềm trắc địa ảnh Kết quả ban đầu cho thấy khá khả quan, với độ chính xác về vị trí tọa độ phẳng là dưới 2m và sai số về độ cao dưới 5m Trong khi

đó Ouedrago và cộng sự (Ouédraogo et al., 2014) bay chụp ảnh UAV với độ phân giải 1x1m, và đánh giá mô hình số độ cao thành lập từ ảnh cho một lưu vực sông nhỏ ở Bỉ Sau khi xử lý trên các phần mềm chuyên dụng, DEM thu được có độ chính xác khá cao Sai số trung phương dưới 14cm, tuy nhiên, có chỗ sai số tuyệt đối lên tới 52cm ở rìa khu vực nghiên cứu Gần đây nhất, Uysal và đồng nghiệp (2015) tiến hành bay chụp UAV ở độ cao 60m cho một vùng đồi núi của Thổ Nhĩ

Kỳ DEM thành lập được được so sánh với hệ thống điểm khống chế mặt đất Kết quả độ cao đạt được có độ chính xác đến 6,62cm Cũng thời gian này, nhóm nghiên cứu ở Bồ Đào Nha (Gonçalves and Henriques, 2015) đã tiến hành thành lập mô hình số bề mặt cho một vùng ven bờ bằng ảnh UAV loại cánh bằng DSM thu được

có độ phân giải 10cm, sai số trung phương về độ cao trong khoảng từ 3,5 - 5cm Như vậy, với những nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng ảnh chụp từ UAV ở các vùng

địa lý khác nhau, các dạng địa hình từ đơn giản đến phức tạp, có thể nhận thấy DEM/DSM và ảnh trực giao đạt được ngày càng có độ chính xác cao, đáp ứng những yêu cầu về kỹ thuật trong ngành trắc địa ảnh

Đến nay theo báo cáo của John Horgen (tháng 3 năm 2013) - Tạp chí Địa lý quốc tế đã có ít nhất 50 quốc gia trên thế giới sử dụng máy bay không người lái cho các mục đích khác nhau Nổi bật nhất là Mỹ, Pháp, Nga, Canada, Nhật Bản, Đức Đối với ngành lâm nghiệp ảnh UAV được sử dụng cho công tác thành lập bản

đồ cháy rừng, bản đồ độ che phủ rừng hoặc theo dõi tăng trưởng của rừng

Ở Canada đã sử dụng ảnh UAV để phát hiện, giám sát thiệt hại của cháy rừng khu vực Slave lake Alberta bị tàn phá năm 2011, dữ liệu chụp được cấp ở dạng trực giao và ảnh cận hồng ngoại phân biệt được rõ ràng, chi tiết giữa các cây sống

và cây chết sau đám cháy

Zang Yuan & cs, (2011) nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật viễn thám và ảnh máy bay không người lái trong công tác điều tra rừng khu vực tây nam Trung Quốc

Ở Việt Nam hiện nay, việc chế tạo và ứng dụng thiết bị bay không người lái trong công nghệ viễn thám mới ở mức sơ khai, mang tính chất khai thác thử nghiệm Năm 2013, TS Phạm Ngọc Lãng cùng tập thể tác giả đã chế tạo thành công tổ hợp máy bay không người lái đầu tiên ở Việt Nam Kết quả bay và chụp ảnh thử nghiệm đã được nhóm nghiên cứu thực hiện ở Hà Nội, Nha Trang và Tây Nguyên (Phạm Ngọc Lãng, 2013) Năm 2014, nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ vũ trụ do TS Phạm Việt Hòa làm chủ nhiệm (2015) đã ứng dụng tích hợp thiết bị bay không người lái với

hệ đo phổ kế phản xạ để bay đo phổ phản xạ nhóm một số đối tượng rừng ngập mặn tại

Cà Mau Gần đây, các tác giả Võ Chí Mỹ (2014) và Vũ Văn Chất (2015) đã bước đầu nêu lên vai trò và khả năng ứng dụng ảnh máy bay không người lái trong công tác thành lập bản đồ 3D và giám sát tài nguyên môi trường

Thành lập mô hình số độ cao là nhu cầu cần thiết để cung cấp các thông tin

về độ cao dưới dạng số dễ sử dụng cho các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau Các phương pháp xây dựng DEM từ phương pháp truyền thống tới các phương pháp công nghệ mới nhất được ứng dụng vào nước ta từ khá sớm Tuy nhiên, một

phương pháp thành lập mô hình số độ cao từ ảnh máy bay không người lái là một phương pháp mới mà ở Việt Nam chưa thu hút được sự quan tâm thích đáng từ các nhà khoa học

Đối với ảnh UAV chưa có 1 công trình nghiên cứu cụ thể nào sử dụng ảnh UAV cho việc đánh giá tài nguyên rừng ở Việt Nam

Viện Khoa học Không gian (IAT) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam đã thiết kế, chế tạo được các mẫu máy bay AV.UAV.S1, AV.UAV.S2, AV.UAV.S3, AV.UAV.S4, AV.UAV.MS1, các quá trình bay chụp được thử nghiệm tại huyện Lạc Dương tỉnh Lâm Đồng, huyện Giao Thủy tỉnh Nam Định, tỉnh Bắc Ninh và Khu vực vịnh Vân Phong tỉnh Khánh Hòa được Viện Khoa học Không gian (Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam) thử nghiệm Các thiết

bị này đã tạo ra ảnh chụp với độ chính xác rất cao (có độ phân giải đạt 10cm)

Cục Bản đồ (Bộ Tổng tham mưu) thiết kế UAV Microdrone MD4 - 1000 đã thử nghiệm và chụp tại Mỹ Đình, Thái Nguyên và Hòa Lạc trong thành lập bản đồ 3D độ chính xác cao đã thử nghiệm chụp ảnh bằng thiết bị bay này tại Mỹ Đình và Thái Nguyên Kết quả đối chứng cho thấy, phương pháp này ưu việt hơn hẳn phương pháp đo ngoại nghiệp truyền thống đang được sử dụng Cụ thể, thiết bị này đã tạo ra bản đồ 3D với độ chính xác rất cao (về mặt phẳng đạt 10cm và độ cao đạt 20cm), đồng thời tạo ra các sản phẩm bình độ trực ảnh với độ chi tiết, sắc nét cao có phân giải mặt đất 2,5 cm

Phan Thị Anh Thư và cs Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu việc thu nhận ảnh máy bay không người lái phục vụ công tác thành lập bản đồ tại Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

i So với phương pháp bay chụp có người lái

So sánh một số đặc điểm giữa phương pháp bay chụp có người lái và sử dụng máy bay không người lái UAV [1]

Bảng 1.1: So sánh một số đặc điểm của hai phương pháp bay

Phương pháp bay có

Lập kế hoạch bay Bán tự động Tự động hoặc bằng tay Thu nhận ảnh Bán tự động Tự động hoặc bằng tay Phạm vi bay chụp >1 Km2 m2 đến km2

Hướng thu nhận ảnh ảnh bằng hoặc ảnh nghiêng ảnh bằng hoặc ảnh nghiêng

Đối với những dự án thành lập bản đồ hành lang khu vực nhỏ hẹp như tuyến đường điện, đường sắt… rõ ràng thiết bị UAV có ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với phương pháp bay chụp truyền thống về khả năng cơ động trong khu vực nhỏ, ít bị

ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, thu nhận dữ liệu nhanh, giá thành rẻ

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu

- Đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững tại VQG Xuân Thủy

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đất rừng và các loại sử dụng đất khác thuộc vườn quốc gia Xuân Thủy

2.3 Phạm vi nghiên cứu

+ Phạm vi về nội dung: Nội dung nghiên cứu của đề tài xoay quanh các vấn

đề về hiện trạng tài nguyên rừng và công tác quản lý rừng tại VQG trước vấn đề biến đổi khí hậu

+ Phạm vi thời gian: Luận văn được tiến hành từ tháng 4 đến tháng 12 năm

2015 Ảnh máy bay UAV được chụp năm 2014 Các số liệu được hồi cứu trong khoảng thời gian 10 năm trở lại đây

+ Phạm vi không gian: của đề tài là vùng lõi VQG Xuân Thuỷ tập trung các vấn đề về hiện trạng tài nguyên rừng, biến động loại đất loại rừng các giai đoạn 2000-2015 và 5 xã vùng đệm là Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân, Giao Hải (huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định) chỉ tập trung các vấn đề sinh kế

2.4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục tiêu nêu trên, đề tài tiến hành triển khai nghiên cứu các nội dung cụ thể sau:

2.4.1 Nghiên cứu xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy bằng ảnh UAV

- Đánh giá các phương pháp thống kê tài nguyên rừng bằng ảnh máy bay

không người lái (ảnh UAV); các phương pháp đánh giá diễn biến rừng và sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám

- Lập bản đồ rừng và sử dụng đất Vườn quốc gia Xuân Thủy bằng ảnh UAV: + Xử lý và Phân loại ảnh máy bay UAV xây dựng bản đồ thực địa;

+ Kiểm tra ngoại nghiệp;

+ Hiệu chỉnh và xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy; + Thống kê diện tích rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy

2.4.2 Thu thập và hiệu chỉnh bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy các giai đoạn trước đây (dự kiến 2000, 2005 và 2010); Đánh giá biến động diện tích rừng và sử dụng đất

2.4.3 Thực trạng quản lý rừng VQG Xuân Thủy

2.4.4 Đề xuất các giải pháp quản lý rừng bền vững VQG Xuân Thủy

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Nghiên cứu xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy bằng ảnh UAV

Biên tập bản đồ nền địa hình hệ tọa độ VN2000

Sử dụng phần mềm MAP/INFO và ARC/GIS để chỉnh sửa, biên tập các bản

đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 cho các khu vực nghiên cứu hệ toạ độ VN2000, các phần mềm này cũng sẽ được sử dụng nắn chỉnh ảnh vệ tinh và cập nhật bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất, bao gồm:

- Chuyển bản đồ địa chính cơ sở trong hệ tọa độ VN2000 từ định dạng Microstation sang định dạng MAP/INFO và ARC/GIS

- Biên tập các bản đồ địa hình dựa trên các quy trình kỹ thuật hiện tại với các lớp như: đường đồng mức, ranh giới hành chính, 3 loại rừng, hệ thống sông, đường, tên địa danh, độ cao, khung và bản đồ lưới

 Công đoạn chụp ảnh có vai trò quan trọng quyết định chất lượng và thời gian thu được kết quả mong muốn Để chuẩn bị cho công đoạn này cần thực hiện các bước sau:

- Khảo sát khu vực bay chụp nhằm xác định vị trí bay, phạm vi bay có thể thực triển khai được Công đoạn này rất quan trọng bởi thiết bị bay không người lái cần phạm vi cất và hạ cánh có đường kính trên 40 m Nếu không đủ điều kiện trên, máy bay sẽ gặp phải những vấn đề như gãy cánh do va chạm hoặc hư hỏng trong quá trình cất và hạ cánh

- Với phạm vi bay chụp 1 lần bay/ 3000 m 2 và thời gian bay 30 phút/ 1 lần bay; nên cần có lựa chọn trên các khu vực bay chọn phù hợp để tránh vượt quá thời lượng pin cho máy bay hoạt động

 Quy trình bay chụp được tiến hành như sau:

- Chuẩn bị: bao gồm các hoạt động như lắp đặt thiết bị bay, đo đạc các thông số bên ngoài như bãi đáp, phạm vi bay, tốc độ và hướng gió Với tốc độ gió 7m/s và đường kính bãi đáp trên 40 m là đạt yêu cầu bay chụp

Hình 2.1: chuẩn bị bay chụp

- Lập trình phạm vi bay chụp trên máy tính đã cài đặt sẵn phần mềm quản lý bay Công đoạn này xác định chính xác phạm vi bay chụp để máy bay có thể bay theo trình tự nhất định Tùy thuộc vào phạm vi cần chụp ta có thể thiết lập bay theo tuyến bay tùy ý và phần mềm quản lý sẽ tính toán thời gian bay cũng như xác định

lịnh trình như hình 02

Hình 2.2: Lịnh trình bay của thiết bị UAV

- Ảnh chụp được thu lại dựa trên máy ảnh tích hợp GPS gắn trên thiết bị bay UAV theo lộ trình đã được thiết lập sẵn Mỗi bức ảnh chụp trên đường bay được phần mềm thiết kế sao cho phủ đều toàn bộ phần diện tích bên dưới Máy ảnh sẽ tự động ghi lại hình ảnh lần lượt theo khoảng cách nhất định cho đến khi kết thúc quá trình bay

Thiết lập mẫu khóa ảnh

Dựa trên các tài liệu hiện có như: các ô tiêu chuẩn hiện có, các bản đồ rừng mới nhất, hệ thống phân loại và ảnh UAV, các mẫu giải đoán sẽ được xây dựng

Các nguyên tắc xây dựng mẫu khóa ảnh là: i) phải là đại diện cho các đối

tượng được giải đoán; ii) được thiết kế cho khu vực khác nhau có điều kiện khác nhau về sinh học, địa hình

có bất kỳ lô trạng thái nào chưa định được tên, cần sử dụng các tài liệu tham khảo khác được sử dụng để xác định chính xác tên của lô trạng thái đó Diện tích tối thiểu của lô trạng thái được khoanh vẽ trên trên bản đồ là 0,5 ha

Căn chỉnh in ấn bản đồ

Bản đồ hiện trạng rừng Vườn quốc gia Xuân Thủy (tỷ lệ 1/10.000) được thành lập bằng phần mềm MAP/INFO, biên tập các lớp thông tin theo quy trình kỹ thuật biên tập bản đồ thành quả của Viện ĐTQHR thực hiện

- Các đối tượng còn nghi ngờ trong quá trình giải đoán

- Các đối tượng, trong đó có tên trạng thái khác nhau khi so sánh với thực tế Tại các điểm kiểm tra:

- Xác định vị trí bằng GPS

- Quan sát và xác định tên của các trạng thái được quan sát

- Xác định / ước tính một số chỉ tiêu điều tra: tàn che, mật độ

- Chụp ảnh của các đối tượng quan sát và ghi lại thông tin liên quan ảnh chụp, bao gồm tên trạng thái, hướng, khoảng cách, thời gian chụp

Các thông tin của các điểm quan sát và điểm mẫu sẽ được ghi lại trong các bảng

- Xuất các biểu thuộc tính ra Microsoft Excel để tạo ra các bảng số liệu theo mẫu Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại

Thu thập, kế thừa nguồn các ô đo đếm trữ lượng rừng của chương trình Điều tra xây dựng bản đồ hiện trạng rừng làm mẫu kiểm chứng độ chính xác kết quả phân loại

Xây dựng bảng ma trận sai số ngẫu nhiên (error matrix)

Mỗi hàng trong bảng ma trận tương ứng với 1 lớp thông tin (trạng thái) được phân loại từ ảnh

Mỗi cột tương ứng với 1 lớp thông tin được xác định ngoài thực địa

Từ ma trận sai số ngẫu nhiên này tiến hành đánh giá sự phù hợp giữa dữ liệu đối chứng ngoài thực địa và dữ liệu được phân loại từ ảnh

Sử dụng sai số tổng thể, sai số do người phân loại và sai số do thuật toán để đánh giá độ chính xác

Độ chính xác tổng thể (Overal accuracy):

Tổng số mẫu phân loại đúng Overal accuracy =

Tổng số mẫu kiểm tra tại thực địa

Độ chính xác do người phân loại (User’s accuracy): để đánh giá cho từng đối tượng từ ảnh được phân loại

Số trạng thái phân loại đúng

- Thu thập bản đồ rừng hiện có, ảnh vệ tinh Landsat của các giai đoạn 2000,

2005, 2010 và các báo cáo đánh giá tài nguyên rừng ở Vườn Quốc gia Xuân Thủy, Chi cục Lâm nghiệp và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định

Ảnh landsat ETM

năm 2000

Ảnh landsat ETM năm 2005

Ảnh landsat ETM năm 2010

Hình 2.3: Ảnh Landsat ETM các năm 2000, 2005, 2010

- Hiệu chỉnh bản đồ rừng và sử dụng đất, ảnh vệ tinh và các loại bản đồ khác của VQG Xuân Thủy các giai đoạn trước đây;

Tổng số trạng thái được kiểm tra

Số trạng thái phân loại đúng Tổng số trạng thái được phân loại

- Chồng xếp bản đồ các giai đoạn, đánh giá diễn biến rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy giai đoạn 2000-2005-2010-2015; Thống kê và phân tích các biến động

2.5.3 Thực trạng quản lý rừng VQG Xuân thủy

Thu thập các báo cáo tổng kết hàng năm, bản đồ, số liệu theo dõi diễn biến rừng năm 2014 của Chi cục Kiểm lâm tỉnh, tổng kết năm của VQG Xuân Thủy Phân tích thực trạng công tác quản lý rừng VQG Xuân Thủy

2.5.4 Đề xuất các biện pháp quản lý rừng bền vững VQG Xuân Thủy

Trên cơ sở thực trạng quản lý rừng VQG Xuân Thủy, hiện trạng tài nguyên rừng và các tham vấn cán bộ VQG, Hạt kiểm lâm huyện Giao Thủy, sử dụng phương pháp phân tích chuyên gia, phương pháp thống kê, Sử dụng số liệu biến động diện tích rừng và sử dụng đất tại VQG Xuân Thủy kết hợp nghiên cứu các mô hình cải thiện sinh kế cho người dấn sống trong vùng đệm của Vườn Quốc gia Xuân Thủy; đề xuất các biện pháp quản lý rừng bền vững

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI

3.1 Đặc điểm tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý, địa hình

Vườn quốc gia Xuân Thuỷ nằm ở phía Đông – Nam huyện Giao Thuỷ, tỉnh Nam Định có toạ độ địa lý từ 20o10’ – 20o15’ vĩ độ Bắc; 106o20’ – 106o32’ kinh độ Đông, cách thành phố Nam Định khoảng 65 km Phía Đông Bắc, Vườn quốc gia giáp sông Hồng, phía Tây Bắc giáp các xã Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân, Giao Hải thuộc huyện Giao Thuỷ tỉnh Nam Định

Khu vực vùng lõi của VQG Xuân Thủy có tổng diện tích khoảng 7.100 ha, bao gồm 3.100 ha diện tích đất nổi có rừng và 4.000 ha đất rừng ngập mặn Là diện tích đất ngập mặn trên ba cồn cát cửa sông là cồn Ngạn, cồn Lư và cồn Xanh (xã Giao Thiện)

Khu vực 05 xã vùng đệm của VQG Xuân Thủy có tổng diện tích theo địa

giới hành chính là 4.023,67 ha, có vị trí rất thuận lợi để phát triển kinh tế - xã hội,

đặc biệt là phát triển về các hoạt động đánh bắt, nuôi trồng thủy sản Vùng này bao gồm 960 ha diện tích còn lại của Cồn Ngạn, 2.764 ha của Bãi Trong cùng với phần diện tích rộng 4.276 ha

Vùng bãi bồi Giao Thuỷ có độ cao trung bình từ 0,5-0,9 m đặc biệt ở Cồn Lu

có nơi cao tới 1,2 – 2,5 m Nhìn chung vùng bãi triều của huyện Giao Thuỷ thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây (Nguyễn Việt Cách, 2005) Địa hình vùng bãi triều bị phân cách bởi sông con là sông Vọp và sông Trà vốn chia khu vực này thành 4 khu là: Bãi Trong, Cồn Ngạn, Cồn Lu và Cồn Xanh

Bãi Trong: Chạy dài từ cửa Ba Lạt đến hết xã Giao Xuân với chiều dài

khoảng 12 km, chiều rộng bình quân khoảng 1.500m Phía Bắc khu Bãi Trong là đê quốc gia Ngự Hàn và phía Nam bị sông Vọp giới hạn Hầu hết diện tích khu Bãi Trong được chia ngăn thành ô thửa, hình thành các đầm nuôi tôm cua và khai thác hải sản Diện tích Bãi Trong khoảng 2.500 ha

Hình 3.1: Ảnh chụp khu vực VQG Xuân Thủy Cồn Ngạn: Cồn Ngạn nằm giữa sông Vọp và sông Trà với chiều dài khoảng

10 km và chiều rộng bình quân khoảng 2000 m Phần diện tích Cồn Ngạn nằm trong vùng đệm đã được ngăn thành ô thửa để nuôi trồng thuỷ sản Phần còn lại thuộc vùng lõi của Vườn quốc gia Xuân Thuỷ là vùng bị đê Vành Lược và sông Trà giới hạn thì vẫn còn rừng ngập mặn cùng với một phần đầm tồm (ở giáp cửa sông

Ba Lạt) Ngoài ra, một phần bãi cát pha ở cuối Cồn Ngạn đang được cộng đồng dân địa phương sử dụng nuôi ngao quảng canh Tổng diện tích tự nhiên của Cồn Ngạn xấp xỉ 2.000 ha

Cồn Lu: Nằm gần song song với Cồn Ngạn, có chiều dài khoảng 12.000m

và chiều rộng bình quân khoảng 2.000m Ở phía Đông và Đông Nam Cồn Lu còn

có cồn cát cao (1,2m – 2,5m) không bị ngập triều Địa hình của Cồn Lu thấp dần về phía sông Trà Từ các cồn cát, diện tích còn lại Cồn Lu là phần đất có nước thuỷ triều lên xuống tự do với rừng ngập mặn phát triển Tổng diện tích Cồn Lu xấp xỉ 2.500 ha

Cồn Mờ (Cồn Xanh): Là bãi bồi tiếp giáp với Cồn Lu có độ cao khoảng

0,5-0,9m, diện tích bãi khi triều kiệt khoảng trên 200ha

3.1.2 Đặc điểm khí hậu và thuỷ văn

Vùng ven biển Giao Thuỷ nằm trong miền nhiệt đới gió mùa, khí hậu phân thành hai mùa rõ rệt: mùa nóng và mưa từ tháng 4 đến tháng 10; mùa lạnh và khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, trùng với mùa khô (Phan Nguyên Hồng và cộng sự, 2004)

● Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm là 24oC; nhiệt độ cao nhất trong mùa hè

là 40,3oC; nhiệt độ thấp nhất trong mùa đông là 6,8oC Độ ẩm trung bình là 84%

● Lượng mưa: Trung bình năm 1700-1800 m; số ngày mưa trong năm 133

ngày Chế độ mưa phân bố theo hai nền mùa hè và mùa đông, có những giao thời Đông Xuân – Hè Thu Tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 8, đạt tới 400mm và trong tháng này có tới 15-18 ngày mưa Lượng mưa trung bình năm từ 1700-1800 mm Mùa thu-đông có lượng mưa thấp nhất, biến động từ 25 đến 50 mm/tháng Lượng bốc hơi hàng năm 1000-1200m Lũ sông Hồng vào tháng 7 đến tháng 10, dòng chảy ven bờ tác động mạnh với gió Đông Bắc, hai ảnh hưởng ngoại lực này chi phối địa mạo vùng

● Gió: Về mùa đông thịnh hành là hướng Bắc, đầu mùa hè là hướng Đông

sau chuyển hướng Đông Nam và Nam Tốc độ gió: mùa đông từ 3,2-3,9 m/s (trong đất liền 2,3-2,6m/s); tốc độ gió lớn nhất trong khi có bão, giông tố lên tới 17,2-20,5m/s (cấp 8) Đặc biệt số ngày có gió Đông Nam hàng năm từ 7 ngày đến 90 ngày, xuất hiện với cường độ mạnh từ tháng 1 đến tháng 9 trong đó tháng 7 và tháng 8 có ngày dông nhiều nhất Bão xuất hiện nhiều hàng năm, riêng năm 2005 có

7 cơn bão đổ bộ vào miền Bắc Việt Nam, trong đó có 3 cơn bão mạnh; số 2 (Washu, 18/7) sức gió cấp 10; cơn bão số 6 (Vincente, 18/9), sức gió cấp 9 và cơn bão số 7 (Damrey, 28/9), sức gió cấp 12

● Độ mặn: Ven bờ bãi độ mặn biến động rất lớn từ 0,011 đến 0,03 Sực biến thiên của độ mặn còn tuỳ thuộc vào các tháng trong năm và không gian cụ thể của từng vùng bãi Cự li xâm nhập mặn ở hàm lượng 0,001 NaCl vào sâu tới 10 km và ở hàm lượng 0,004 tới 5km

● Thủy triều: Thuộc chế độ nhật triều, chu kỳ trên đưói 23 giờ Biên độ triều trung bình khoảng 150-180cm, lớn nhất 3,3m, nhỏ nhất 0,25m Biến thiên

của thuỷ triều trong khoảng nửa tháng có một lần triều cường, 1 lần triều kém, đôi khi cũng có xảy ra 1 tháng 3 lần triều kém, 2 lần triều cường hoặc ngược lại Biên

độ triều lớn nhất vào mùa khô và thường xuất hiện vào tháng 12 năm trước đến

tháng 2 năm sau

3.1.3 Thổ nhưỡng, đất đai

Đất đai khu vực vùng đệm và vùng lõi của VQG Xuân Thủy được tạo thành

02 vùng từ nguồn phù sa bồi lắng của sông Hồng, với đặc điểm chủ yếu sau:

+ Vùng nội đồng: Chủ yếu là đất phù sa không bị nhiễm mặn hoặc bị nhiễm mặn ở thể nhẹ và trung bình; đất tương đối màu mỡ và hiện đang được người dân sử dụng chủ yếu để trồng lúa, màu, nuôi trồng thủy sản Đây cũng chính là khu vực tập trung dân cư chủ yếu của 05 xã vùng đệm

- Vùng bãi bồi ven biển: Đây chủ yếu là diện tích vùng lõi của VQG Xuân Thủy, thành phần thổ nhưỡng chủ yếu là đất mặn, bùn, đất pha cát; đất giàu chất dinh dưỡng Vùng này có khả năng canh tác đa dạng, hiện đang được trồng rừng ngập mặn, xây dựng các mô hình nuôi trồng thủy sản và khai thác nhiều sản phẩm biển có giá trị kinh tế cao Tuy nhiên, vùng này đang chịu ảnh hưởng trực tiếp của biến đổi khí hậu, bởi các yếu tố ngoại cảnh, tác động từ phía đại dương, thời tiết, gió bão, lốc lớn kèm theo sóng biển dâng cao khi triều cường

Đất đai tự nhiên toàn vùng cửa sông Hồng nói chung được thành tạo từ nguồn phù sa bồi (phù sa bồi lắng) từ 2 loại hình chủ yếu: bùn phù sa (cố kết dần trở thành lớp đất thịt) và cát lắng đọng (tích động và di hợp do ngoại lực trở thành giồng cát) Mức độ cố kết khác nhau của loại đất thịt và mức độ nâng cao trình giồng cát đã tham gia vào sự khác biệt chi tiết của những loại tầng đất, phân bố đất (Ngô Đình Quế, 2003)

Lớp phù sa được dòng chảy vận chuyển và bồi lắng hình thành lớp thổ nhưỡng cửa sông, ven biển, được xác định lớp thổ nhưỡng ven châu thổ với những loại hình:

 Đất nhẹ: cát pha và thịt nhẹ, phần nhỏ cát thuần;

 Đất trung bình: thịt trung bình;

 Đất nặng: từ thịt đến sét (sét cố kết)

3.1.4 Khí hậu, thủy triều

- Chế độ khí hậu: Khu vực các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy mang đặc điểm của khí hậu nhiệt đới ẩm (K=1,50-2,00), trong năm chia thành 02 mùa rõ rệt: Mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 11; Mùa đông lạnh từ tháng 11 đến tháng 03 năm sau, khô hanh vào đầu mùa và ẩm ướt vào cuối mùa

- Chế độ thủy triều: Khu vực thuộc chế độ nhật triều có chu kì 24 giờ với thời gian cường triều là 11 giờ, thời gian thoái triều là 13 giờ Thủy triều tương đối yếu, biên độ triều trung bình trong ngày khoảng 150 - 180cm Triều lớn nhất đạt 330cm và triều nhỏ nhất đạt 25cm Chế độ thủy triều ảnh hưởng rất sâu sắc đến các hoạt động của người dân các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy từ nuôi trồng đến khai thác thủy hải sản

3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực

3.2.1 Dân tộc, dân số và lao động:

+ Tôn giáo và dân tộc: Khu vực 5 xã vùng đệm VQG Xuân Thuỷ là nơi sinh

sống chủ yếu của người dân tộc Kinh Số dân theo đạo thiên chúa giáo chiếm 41 % tổng số dân trong khu vực Trong đó, tỷ lệ người theo đạo ở xã Giao Thiện chiếm 72%, xã Giao An 32%, xã Giao Lạc 71%, Giao Xuân 27% và Giao Hải 3,6%

+ Dân số và tỷ lệ tăng dân số:

Theo số liệu thống kê đến tháng

12/2014, toàn bộ 5 xã vùng đệm

VQG Xuân Thuỷ có 50.637 nhân

khẩu (nữ chiếm 48,5%, nam chiếm

Bảng 3.1: Diện tích, dân số và mật độ dân số các xã vùng đệm

(km 2 ) Số hộ

Dân số (người)

Mật độ (người/km 2 )

(Nguồn: Niêm gián thống kê huyện Giao Thủy năm 2014)

Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên tương đối đồng đều giữa các xã, bình quân là 1,02 %

Tỷ lệ tăng dân số cao, một phần là do ảnh hưởng của tư tưởng tôn giáo, tuy nhiên so với các năm trước, tỷ lệ này đã giảm nhiều do trình độ dân trí được nâng lên và công tác kế hoạch hoá gia đình của địa phương được thực hiện tốt trong những năm gần đây

+ Lao động và cơ cấu lao động: Theo số liệu thống kê, số người trong độ tuổi lao

động ở các xã trong vùng đệm là 25.308 người, chiếm 49,98% tổng dân số, trong đó: Số lao động nữ là 13.038 người (chiếm 51,5%); Số lao động năm là 12.270 người (chiếm 48,5%) Như vậy, trung bình trong mỗi hộ có khoảng 2 người trong độ tuổi lao động

Bảng 3.2: Cơ cấu dân số và lao động của các xã vùng đệm

Nguồn lao động ở các xã vùng đệm tương đối trẻ, tuổi đời từ 16 – 44 tuổi, chiếm 42,9%, trong số đó có khoảng 49,28% là lao động nữ Lực lượng chính tham gia hoạt động trong lĩnh vực nông - lâm - thủy sản, chiếm khoảng 77,6% lực lượng lao động, cao hơn mức trung bình của tỉnh Nam Định (65%) Thời gian dành cho sản xuất nông nghiệp thực chất chỉ chiếm 30% quỹ thời gian trong năm, còn lại chủ yếu là khai thác tài nguyên sinh vật ở khu vực VQG Xuân Thuỷ Đây chính là áp lực lớn đối với công tác bảo về, bảo tồn và phát triển tài nguyên tự nhiên đất ngập nước tại khu vực

3.2.2 Đặc điểm kinh tế của các xã vùng đệm:

- Hoạt động sản xuất nông nghiệp: Cơ cấu cây trồng đã được đa dạng, không

còn độc canh cây lúa hay cây màu, gồm trồng lúa, hoa màu, cây công nghiệp ngắn ngày cùng rất nhiều loài cây ăn quả

Nhóm cây lương thực, cây thực phẩm như cây lúa, cây khoai lang và rau đậu các loại, trong đó cây lúa nước là loài cây trồng có diện tích đáng kể và phát triển khá ổn định, năng suất lúa nước vụ chiêm bình quân 76 tạ/ha, vụ mùa 59 tạ/ha

Nhóm loài cây ăn quả được người dân trên địa bàn 5 xã vùng đệm lựa chọn

để đưa vào trồng là Cam, Quýt, Chanh, Bưởi, Nhãn, Vải, Chuối, song hầu hết chỉ trồng ở xung quanh nhà, chưa phát triển thành hàng hoá

Ngành chăn nuôi trên khu vực các xã vùng đệm phát triển còn thấp, đàn gia súc tương đối ít (11.137 con), số lượng đàn gia cầm (121.984 con) và chủ yếu thuộc

sở hữu tư nhân Phần lớn ngành chăn nuôi ở các xã vùng đệm chỉ mới góp phần vào việc cải thiện điều kiện sinh hoạt hàng ngày, tăng thu nhập cho kinh tế hộ gia đình

và tận dụng phân bón cho nông nghiệp

- Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: Thành phần tham gia vào hoạt động

sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy chủ yếu là các cơ sở tư nhân, với các ngành nghề truyền thống như: ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ hải sản và cơ khí sửa chữa

3.2.3 Tình hình đời sống của người dân:

Trong những năm gần đây, tình hình phát triển kinh tế - xã hội tại các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy đã có những bước phát triển đáng kể, điều kiện sinh

hoạt của các hộ gia đình trong vùng cũng từng bước được cải thiện

- Theo kết quả điều tra phân loại mức sống hộ gia đình theo tiêu chí mới của

Bộ lao động Thương binh và xã hội cho thấy, năm 2014 các xã vùng đệm có tỷ lệ

hộ đói nghèo thấp hơn so với năm 2013 (chiếm 9,8% tổng số hộ) Số hộ trung bình, khá và giàu chiếm 90,2%, và chủ yếu tập trung ở những hộ gia đình có nhiều nguồn thu, có người hưởng lương và biết lối làm ăn

- Điều kiện nhà ở và tiện nghi sinh hoạt: Với hộ gia đình đặc biệt là ở vùng

nông thôn thì nhà ở rất quan trọng và là tài sản lớn nhất trong gia đình Theo kết quả điều tra các hộ gia đình khu vực 5 xã vùng đệm cho thấy: nhà được xây kiên cố và bán kiên cố chiếm (63%), nhà cấp 4 chiếm tỷ lệ nhỏ 37% Các đồ dùng có giá trị trong gia đình như ti vi, xe máy và các vật dụng có giá trị khác chiếm tỷ lệ tương đối khá

- Các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy đều đã được kết nối với mạng lưới điện Quốc Gia thông qua trạm 35 KV Giao Thanh Hiện nay 100% số hộ trong các xã vùng đệm đã được sử dụng điện từ lưới điện quốc gia Nguồn điện hiện chủ yếu sử dụng cho thắp sáng và sinh hoạt, sử dụng cho sản xuất chưa nhiều

3.2.4 Tình hình phát triển các lĩnh vực xã hội:

- Về giáo dục: Theo số liệu thống kê năm học 20142015 có tổng số 9.994

học sinh, bao gồm: số học sinh tiểu học và trung học cơ sở là 8.510 học sinh; số học sinh cấp trung học phổ thông là 1.484 học sinh, tỷ lệ học sinh tốt nghiệp ở cấp tiểu học đạt 100%, cấp trung học cở sở đạt 99,7%; Hệ thống trường, lớp và quy

mô ngành học, bậc học về cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu học tập của con em trong vùng

- Về y tế và chăm sóc sức khỏe cộng đồng: Theo số liệu thống kê năm 2014

cho thấy, hầu hết các xã đã có trạm y tế là nhà kiên cố và bán kiên cố, với tổng số

25 giường bệnh và 27 cán bộ y, bác sĩ Bình quân cứ 1.875 người dân/1 bác sỹ và 1.406 người/1 giường bệnh, ngoài ra các thôn xóm cũng đều đã có 01 y tá thôn bản Tuy nhiên, công tác y tế ở các vùng đệm còn phát triển chậm, thực sự mới chỉ đáp ứng được một phần nhỏ trong việc khám và chữa bệnh

3.2.5 Thực trạng hệ thống cơ sở hạ tầng:

- Giao thông đường bộ: Giao thông đường bộ từ tất cả các nơi đến đê quốc

gia, tiếp giáp với ranh giới VQG khá thuận lợi Từ trung tâm Hà Nội du khách đến đây khoảng 150km, thời gian đi mất khoảng 4,0-4,5 giờ Từ ranh giới đê quốc gia đi

ra vùng lõi của VQG có một đường trục Cồn Ngạn dài khoảng 4,0km là con đường giao thông huyết mạch của Ban quản lý VQG Xuân Thủy

Ranh giới giữa vùng lõi và vùng đệm ở phía Tây Bắc là đê bao bề mặt được thảm nhựa hoặc rải đá dăm Đây là tuyến đường bộ duy nhất có trong khu vực dùng

để tuần tra bảo vệ và phục vụ khách tham quan du lịch Tuy nhiên, mặt đường hẹp, chưa bằng phẳng nên việc đi lại cũng còn khó khăn

Hệ thống giao thông liên xã (163 km) và trong xã về cơ bản đã được trải nhựa và bê tông hóa, nên rất thuận lợi cho đi lại và đáp ứng nhu cầu phát triển kinh

tế - xã hội và an ninh quốc phòng trên địa bàn

- Giao thông đường thuỷ: Trong khu vực VQG Xuân Thủy, có các sông

nhánh như sông Vọp, sông Trà và nhiều lạch triều

- Hệ thống thuỷ lợi: Trong những năm qua bằng nhiều nguồn vốn, các xã

vùng đệm đã cơ bản kiên cố hoá được hệ thống kênh mương để phục vụ cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên do tác động của điều kiện tự nhiên (gió, bão, môi trường nước mặn,…) và công tác quản lý khai thác chưa được tốt nên hiệu quả đem lại không đạt như theo thiết kế

3.3 Đánh giá các sinh kế của người dân vùng đệm VQG Xuân Thủy

Hình 3.2: Các hoạt động sinh kế phụ thuộc vào đất ngập nước

Kết quả khảo sát cho thấy, các sinh kế chính của người dân 5 xã vùng đệm VQG Xuân Thủy chủ yếu là: trồng trọt, chăn nuôi (dưới hình thức các trang trại nhỏ và gia trại, chủ yếu là nuôi lợn và gia cầm), nuôi trồng thuỷ sản (nuôi ngao và nuôi tôm),

và dịch vụ (kinh doanh vật liệu xây dựng và buôn bán nhỏ) Sản xuất nông nghiệp và khai thác thủy sản đóng vai trò rất quan trọng, chiếm khoảng 95% giá trị GDP

Theo kết quả thống kê tại các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy cho thấy, hiện

có gần 1/2 số hộ gia đình có sinh kế phụ thuộc gián tiếp và trực tiếp vào nguồn tài nguyên đất ngập nước Trong nhóm cộng đồng này chỉ có khoảng 6% số hộ tham gia cung cấp dịch vụ, còn lại 94% số hộ tham gia khai thác trực tiếp và phụ thuộc trực tiếp vào nguồn lợi thủy sản trong khu vực VQG

Trong các hoạt động sinh kế phụ thuộc vào đất ngập nước: hoạt động khai

thác thủ công chiếm 46, 49%, tiếp đến làm thuê ngoài bãi chiếm 15,77%, đánh cá ngoài biển chiếm 11,62%, nuôi tôm chiếm 9,54%, nuôi ngao chiếm 7,88%, buôn bán hải sản nhỏ lẻ chiếm 3,32%, đăng đáy chiếm 2,07%, dịch vụ 1,66%, đại lý thu mua hải sản 0,83%, chế biến thủy sản và dịch vụ con giống cùng chiếm 0,41%

Điều đáng quan tâm là trong vòng 5 năm trở lại đây sản lượng của các loại thủy sản có giá trị như tôm và ngao thì đã giảm mạnh, sản lượng này còn được ghi nhận với tất cả các loại thủy sản khác và điều ảnh hưởng rất lớn tới cả hai nhóm cộng đồng (khai thác tự nhiên và nuôi trồng) Nguyên nhân của sự suy giảm toàn diện này do nhiều yếu tố, cả chủ quan như nhận thức và cách tổ chức khai thác cũng như khách quan môi trường, nhưng vấn đề nhận thức của cộng đồng địa phương là một điều đáng lo ngại

Trên 90% người dân cho rằng nguyên nhân của sự suy giảm có thể do việc thay đổi khí hậu, sử dụng điện trong khai thác, dịch bệnh, chất lượng nước ở các vùng đang bị ô nhiễm (mà phần lớn là do thuốc trừ sâu từ nội đồng xả ra vùng triều), mật độ nuôi thả quá dày, kỹ thuật nuôi trồng hạn chế, con giống thiếu và kém chất lượng, không cần RNM trong đầm tôm

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đánh giá chất lượng ảnh máy bay UAV, ảnh vệ tinh Landsat

Ảnh máy bay đã qua xử lý nắn chỉnh hình học, ghép ảnh từ những cảnh nhỏ (250 cảnh thành 1 cảnh lớn) được thu thập từ Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp (Viện ĐTQHR), được đăng ký ta ̣i hệ tọa độ UTM WGS84 múi 48N nên phải chuyển đổi về hệ tọa độ VN2000, được nắn chỉnh trực giao trước từ nguồn

và trùng khít với nền địa hình huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định Dữ liê ̣u đi ̣nh da ̣ng Geotif* 8-bits Độ phân giải 0,05 m

Bảng 4.1: So sánh đặc điểm ảnh UAV với một số loại ảnh khác

Đặc điểm ảnh máy bay ảnh spot 5 Ảnh Spot6

Pan, Blue, Green, Red, Nearinfared

Độ rộng cảnh ảnh 200 m x 150 m 60 km x 60 km 60 km x 60 km

Chu kỳ lặp lại Không phụ thuộc

Thời gian chụp Bất kỳ thời gian

Ảnh máy bay tỷ lệ 1/500

Hình 4.1: Ảnh máy bay khu vực VQG Xuân Thủy

Landsat ETM các năm 2000, 2005, 2010 mỗi giai đoạn có 1 cảnh ảnh, được

nắn chỉnh hình học, hiệu chỉnh khí quyển và đưa về tọa độ VN2000.Dữ liê ̣u da ̣ng định dạng Geotif* signed 8 bit Độ phân giải không gian 15m sau tăng cường

4.2 Kết quả xây dựng mẫu khóa ảnh năm 2015

Tổng số mẫu khóa ảnh đã xây dựng là 43 mẫu cho 5 loại hình sử dụng đất thuộc VQG Xuân Thủy, kết quả cụ thể như sau:

Bảng 4.2: Kết quả điều tra thu thập mẫu khóa tại VQG Xuân Thủy

(Nguồn: Điều tra ngoại nghiệp tháng 7 năm 2015)

Với mỗi trạng thái, chúng tôi cố gắng phối hợp với cán bộ VQG nhằm xác định vị trí và cách tiếp cận lấy mẫu ở các khu vực rừng mang tính đại diện cao phân

bố rải đều trên cảnh ảnh

 Hệ thống tuyến kiểm tra

Xây dựng tuyến điều tra: Sử dụng bản đồ địa hình VN2000 tỷ lệ 1/10.000,

ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu và bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng thành lập trước đó kết hợp với bảng chú giải thành lập cho từng loại tỷ lệ bản đồ để xác định tuyến điều tra thực địa Tuyến điều tra thực địa đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Thuận lợi nhất cho người đi điều tra thực tế (bám theo giao thông, sông suối) + Đi qua nhiều loại hiện trạng đặc trưng của khu vực

* Xác định trên ảnh vị trí và số điểm kiểm tra đối với từng loại hiện trạng:

Trên cơ sở hệ thống chú giải bản đồ, bản đồ thứ cấp thu thập được để xác định các trạng thái rừng khu vực nghiên cứu và từ đó xác định dung lượng mẫu cho từng trạng thái rừng theo phần trăm diện tích trạng thái trong khu vực nghiên cứu, đồng nhất hoặc sai lẫn của các trạng thái Nguyên tắc và số lượng điểm kiểm tra đối với từng loại đối tượng như sau:

Diện tích vùng lõi VQG Xuân Thủy có diện tích khá bé do vậy số lượng mẫu lấy chỉ mang tính đại diện và phân bố đều cụ thể:

- Với các đối tượng có độ đồng nhất cao (mặt nước, đất trống, rừng phi lao) dung lượng mẫu tối thiểu là: 5 mẫu/loại trạng thái

- Đối với các đối tượng khó nhận biết hơn về cấu trúc như rừng trồng ngập mặn có trữ lượng, rừng mới trồng dung lượng mẫu thu thập từ 10 đến 15 mẫu/loại hiện trạng

Các thông tin về mẫu ảnh, điểm kiểm tra cần phải được mô tả chi tiết như màu sắc, cấu trúc, một số nhân tố như trạng thái, các loài cây chính, cấp tuổi, tọa

độ, thời gian lấy mẫu… theo mẫu biểu xây dựng mẫu ảnh được thiết kế sẵn

Trong quá trình triển khai ngoại nghiệp, cùng với sự phối hợp của cán bộ VQG Xuân Thuỷ, đã tiến hành kiểm tra, thu thập mẫu khóa theo 2 tuyến

Bảng 4.3: Hệ thống tuyến điều tra thu thập mẫu khóa ảnh

Tên tuyến Điểm xuất phát Điểm kết thúc Số lượng mẫu

Tuyến 1 VQG Xuân Thủy Dọc cửa sông Ba Lạt 15

Tuyến 2 VQG Xuân Thủy Cồn lu, cồn ngạn 28

Nguồn: Tổng hợp kết quả điều tra ngoại nghiệp tháng 7 năm 2015

+ Tuyến lẫy mẫu ảnh 1: Đi từ Trung Tâm VQG Xuân Thủy đi dọc cửa sông Ba Lạt, tại các địa điểm có phân bố rừng trồng ngập mặn tiến hành lấy điểm, ghi tọa độ, thông tin trạng thái rừng, sử dụng đất Các trạng thái được lấy mẫu trên tuyến gồm: Rừng trồng ngập mặn có trữ lượng, rừng mới trồng, đất bãi bồi, vùng nuôi trồng thủy sản-mặt nước Tổng số 15 mẫu ảnh được thu thập tại tuyến này

+ Tuyến lấy mẫu ảnh 2: Đi từ Trung Tâm VQG Xuân Thủy đi cồn lu, cồn ngạn lấy mẫu cho các trạng thái rừng trồng phi lao, đất bãi bồi, rừng trồng ngập mặn có trữ lượng và rừng non mới trồng Tổng số 28 mẫu ảnh được thu thập tại tuyến này

 Hệ thống điểm mẫu

Hệ thống điểm kiểm tra được thiết kế dựa trên các tuyến điều tra được xác định ở trên, căn cứ chủ yếu vào trạng thái rừng trên ảnh vệ tinh mới nhất có được của khu vực và Trạng thái rừng tham khảo trên bản đồ hiện trạng rừng năm gần