Tiểu luận: Ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS để đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật vùng Tây Nam tỉnh Lâm Đồng từ năm 1989 đến 2003 pot

Hiện nay trên thế giới và ở nước ta đã và đang ứng dụng thành công công nghệviễn thám và Hệ thống thông tin địa lý vào nghiên cứu, thành lập bản đồ hiện trạng thảmthực vật phục vụ cho cô

Tiểu Luận

Ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS để đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật vùng Tây Nam tỉnh Lâm Đồng

từ năm 1989 đến 2003

M c L c ục Lục ục Lục

MỞ ĐẦU 1

1 Giới thiệu khái quát về khu vực nghiên cứu 2

1.1 Điều kiện tự nhiên 2

1.1.1 Vị trí địa lý 2

1.1.2 Đặc điểm địa hình 2

1.1.3 Khí hậu thủy văn 2

1.2 Tài nguyên thiên nhiên 3

1.2.1 Tài nguyên đất 3

1.2.2 Tài nguyên rừng 3

1.2.3 Tài nguyên khoáng sản 3

1.3 Đặc điểm kinh tế 4

1.3.1 Nông nghiệp 4

1.3.2 Công nghiệp 4

1.3.3 Du lịch, dịch vụ 4

1.3.4 Giao thông vận tải 4

1.4 Đặc điểm dân cư, văn hóa, xã hội 4

2 Ứng dụng viễn thám nghiên cứu sự biến đổi diện tích thực vật 5

2.1 Cơ sở khoa học của viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong nghiên cứu biến đổi diện tích thực vật 5

2.2 Phương pháp thực hiện 5

2.2.1 Thông tin về dữ liệu ảnh 5

 ẢNH ETM+ NĂM 2003 6

2.2.2 Thông tin về bản đồ khu vực nghiên cứu 6

2.2.3 Quy trình nghiên cứu 8

2.2.4 Xử lý ảnh viễn thám 8

2

 ẢNH TM VÀ ETM+ 8

Tiến hành giải nén, Import tất cả các ảnh dạng file *.tif đã tải về vào phần mềm IDRISI ANDES 8

 Cắt ảnh của vùng nghiên cứu 8

 Giãn ảnh (STRETCH), lọc ảnh (FILTER), nắn chỉnh ảnh và tổ hợp ảnh (COMPOSITE) phục vụ cho công tác giải đoán ảnh 10

2.2.5 Chồng lớp bản đồ 16

2.2.6 Nhận xét 17

XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ THỰC VẬT 19

M Đ U Ở ĐẦU ẦU

Thảm thực vật có tầm quan trọng to lớn trong đời sống của con người Một mặt,

nó cung cấp cho ta các loại nguyên liệu và sản phẩm khác nhau như: gỗ, thức ăn cho giasúc, nguyên liệu làm thuốc, cây công nghiệp, quả và hạt Mặt khác, nó có vai trò to lớntrong chu trình vật chất tự nhiên, trong việc bảo vệ con người tránh được các thiên taixảy ra như: lũ lụt, gió bão; bảo vệ đất khỏi bị rửa trôi, điều hoà khí hậu và chế độ nướctrên mặt đất

Tuy nhiên, quá trình gia tăng dân số, đô thị hoá quá nhanh đòi hỏi con người phảikhai thác tự nhiên nhiều hơn để phục vụ cho nhu cầu phát triển đó; điều này

đã làm thay đổi nhanh chóng trạng thái lớp phủ thực vật

Hiện nay trên thế giới và ở nước ta đã và đang ứng dụng thành công công nghệviễn thám và Hệ thống thông tin địa lý vào nghiên cứu, thành lập bản đồ hiện trạng thảmthực vật phục vụ cho công tác quản lý rừng và bảo vệ tài nguyên sinh vật

Mục tiêu của đề tài: Ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS để đánh giá sự biến

đổi của thảm thực vật vùng Tây Nam tỉnh Lâm Đồng từ năm 1989 đến 2003, thông quabản đồ hiện trạng thảm thực vật có thể biết được hiện trạng phân bố cũng như những xuhướng biến đổi theo thời gian và không gian cụ thể Từ đó kết hợp với thông tin thu thập

từ thực tế tìm ra những nguyên nhân chính gây ra biến đổi theo hướng tích cực hay tiêucực của vùng để có thể đưa ra kế hoạch quy hoạch, khai thác và bảo vệ hợp lý

1 Giới thiệu khái quát về khu vực nghiên cứu

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Lâm Đồng có 12 đơn vị hành chính, trong đó có 2 thành phố là Đà Lạt, Bảo Lộc

và 10 huyện Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận của thành phố Bảo Lộc, huyện BảoLâm, Đạ Huoai và Đạ Tẻh

4

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Đây là vùng chuyển tiếp giữa cao nguyên Di Linh – Bảo Lộc và bán bình nguyêncủa Đông Nam Bộ Các dạng địa hình phức tạp: địa hình núi cao bị chia cắt mạnh, độ dốclớn, địa hình núi thấp xen kẽ với các thung lũng hẹp Địa hình thấp dần từ Đông Bắcxuống tây nam, cao nguyên Bảo Lộc độ cao trungn bình là 800m so với mực nước biển,khu vực Đạ Huoai, Đạ Tẻh độ co trung bình là 300m

1.1.3 Khí hậu thủy văn

Nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa biến thiên theo

độ cao, trong năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng

12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình từ 18 – 250C, thời tiết ôn hoà và mát mẻquanh năm Lượng mưa trung bình 1.750 – 3.150 mm/năm, mưa có cường độ lớn và tậptrung vào tháng 7 đến tháng 9, độ ẩm tương đối trung bình cả năm 85 – 87%, số giờnắng trung bình cả năm 1.890 – 2.500 giờ

Phần lớn sông suối chảy từ hướng đông bắc xuống tây nam.Do đặc điểm địa hìnhđồi núi và chia cắt mà hầu hết các sông suối ở đây đều có lưu vực khá nhỏ và có nhiềughềnh thác ở thượng nguồn Hệ thống sông suối thuộc lưu vực sông Đồng Nai, các khesuối tích tụ từ các trận mưa trước chảy chậm và quanh năm, nước có độ khoáng hóa cao,điều tiết nước trong mùa khô Trong vùng có các hệ thống sông suối chính là sôngDar’Nga, hệ thống suối Đại Bình và ĐamBri, hệ thống suối Đạ Quay Hệ thống sông,suối, hồ, đập… có tiềm năng lớn để phát triển các dự án thủy điện từ qui mô nhỏ đến qui

mô lớn, đủ khả năng đáp ứng nguồn năng lượng điện tại chỗ

1.2 Tài nguyên thiên nhiên

1.2.1 Tài nguyên đất

Gồm các nhóm đất như đất đỏ bazan, đất phù sa, đất xám, Chất lượng đất đai rấttốt, khá mầu mỡ, có khả năng sản xuất nông nghiệp, trong đó đất bazan tập trung ở caonguyên Bảo Lộc – Di Linh thích hợp cho việc trồng cây công nghiệp dài ngày có giá trịkinh tế cao như cà phê, chè, dâu tằm

1.2.2 Tài nguyên rừng

Đặc điểm rừng là rừng đặc dụng và rừng phòng hộ Tập trung nguồn tre, nứa, lồ ôkhá dồi dào, trữ lượng lớn Do mưa nhiều, khí hậu ẩm ướt, đất đai phù hợp nên các loạitre, nứa, lồ ô có tốc độ tái sinh rất nhanh sau khi khai thác Diện tích tre, nứa có đủ khảnăng đáp ứng yêu cầu chế biến khoảng 50.000 tấn bột giấy hàng năm Rừng rất đa dạng

về loài, có trên 400 cây gỗ, trong đó có một số loài gỗ quý như: pơmu xanh, cẩm lai, giỏ,sao, thông 2 lá, 3 lá, ngoài ra còn có nhiều loại lâm sản có giá trị khác

1.2.3 Tài nguyên khoáng sản

Khoáng sản phong phú, đa dạng, nhiều loại khoáng sản chưa được khai thác Một

số loại khoáng sản có trữ lượng lớn và chất lượng tốt đủ điều kiện để khai thác ở qui môcông nghiệp như đá xây dựng, bauxit, bentonit, than nâu, than bùn và diamite Nổi bậtnhất là quặng bauxit tại khu vực nghiên cứu trữ lượng quặng là hơn 130 triệu tấn Ngoài

ra còn có một số mỏ nước khoáng tại huyện Đạ Huoai

6

1.3.3 Du lịch, dịch vụ

Tiềm năng du lịch của vùng là rất lớn, và là thế mạnh của vùng với ưu thế vè khíhậu, cảnh quan thiên nhiên và tài nguyên rừng Rừng là nơi lưu giữ nguồn gen động thựcvật quý hiếm, cùng với sông suối hồ đập, thác nước đã tạo nên một quần thể có sức thuhút khách du lịch trong và ngoài nước Du lịch gồm nhiều loại hình phong phú như dulịch tham quan, nghiên cứu, giải trí, nghỉ dưỡng, đặc biệt là du lịch sinh thái, du lịch dướitán rừng

1.3.4 Giao thông vận tải

Quốc lộ 20 vùng kinh tế phía Nam, và quốc lộ 27 gắn với các tỉnh Tây Nguyên vàduyên hải Nam Trung Bộ, rút ngắn khoảng cách về kinh tế- xã hội giữa các vùng

1.4 Đặc điểm dân cư, văn hóa, xã hội

Dân cư tập trung ở các đô thị, các lộ giao thông chính, vùng đất tương đối bằngphẳng, người Kinh sinh sống ở khắp các xã phường trong vùng cso vai trò tương trợ giúp

đỡ các dân tộc thiểu số khác tại địa phương như dân tộc Mạ, K’ho…Đời sống tinh thần,giáo dục và y tế của đồng bào ngày càng được nâng cao Xã hội ngày càng tiến bộ nhưngvẫn giữ được nét văn hóa riêng của từng dân tộc

2 Ứng dụng viễn thám nghiên cứu sự biến đổi diện tích thực vật

2.1 Cơ sở khoa học của viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong nghiên cứu biến đổi diện tích thực vật

Cơ sở khoa học: các đối tượng trên mặt đất đều bức xạ lại quang phổ theo nhiều cáchkhác nhau, thảm thực vật bức xạ rất cao tại vùng cận hồng ngoại Viễn thám cho phépnghiên cứu kỹ nhiều lần các đối tượng trên diện rộng; có tính đa thời, khả năng cập nhậtthông tin và các tài liệu mới phục vụ cho đánh giá, nhận định nhanh đối tượng nghiêncứu

Hệ thông tin địa lý (GIS): Hệ thống thông tin cung cấp khả năng truy nhập, phục hồi,

xử lý, phân tích và đưa ra dữ liệu có liên quan tới dữ liệu không gian nhằm hỗ trợ việc ra

quyết định trong các công tác lập kế hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môitrường Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong thành lập dữ liệu về diện tích đất rừng ởgiai đoạn xử lý thông tin, sửa đổi một số dữ liệu từ ảnh viễn thám đã phân loại, số hóa tạobản đồ (chuyển từ dạng raster sang dạng vector) từ đó suy ra diện tích từng loại hình sửdụng đất tại vùng nghiên cứu Việc chuyển từ ảnh viễn thám sang hệ thống thông tin địa

lý cần phải khái quát hóa, xây dựng các lớp dữ liệu thành lập một cơ sở dữ liệu

 Output Type: GeoTIFF

 Vật mang : vệ tinh Landsat 4-7

 Data set: ETM+, Path 125, Row 53.

 Location: Vietnam

 Output Type: GeoTIFF

 Vật mang : vệ tinh Landsat 7

3.1.1 Thông tin về bản đồ khu vực nghiên cứu

Tên mảnh và phiên hiệu: Thôn 3 ( Triệu Hải) C-48-12- C (6532 III)

Tỷ lệ 1:50 000 Lưới chiếu : UTM Múi chiếu : 60

Kinh tuyến TW: 1050 Hệ tọa độ và độ cao Quốc Gia VN 2000

Tên mảnh và phiên hiệu: Bảo Lộc C-48-12- D (6532 II)

Tỷ lệ: 1:50 000 Lưới chiếu: UTM Múi chiếu: 60

Kinh tuyến TW: 1050 Hệ tọa độ và độ cao Quốc Gia VN 2000

Phân loại có kiểm định vùng thực vật

Tích hợp với GIS, lập bản

đồ thảm thực vật

Nhận xét sự thay đổi của thảm thực vật

3.1.3 Xử lý ảnh viễn thám

4 ẢNH TM VÀ ETM+

Tiến hành giải nén, Import tất cả các ảnh dạng file *.tif đã tải về vào phần mềmIDRISI ANDES

5 Cắt ảnh của vùng nghiên cứu

 Để cắt ảnh của vùng cần nghiên cứu, ta sẽ thực hiện các thao tác sau đây:

 Mở phần mềm IDRISI, vào File/Export/Geotiff/tiff chọn idrisi to Geotiff/

tiff để chuyển một file ảnh của kênh nào đó sang dạng Geotiff/tiff để đưavào chương trình MapInfo

 Mở chương trình MapInfo , mở file ảnh đã chuyển sang dạng Geotiff/tiff Sau đó mở file Sodoghep50vn2000 và file VN_RG_TINH chồng lớp vào

để có thể dễ dàng chọn vùng nghiên cứu mà ta mong muốn

 Sau khi đã chọn được vùng nghiên cứu trong chương trình mapinfo ta biếtđược các tọa độ của vùng nghiên cứu thì vào phần mềm IDRISI thực hiệncắt ảnh

Ảnh trước khi cắt ( TM, band5, 1989)

Ảnh sau khi chọn vùng nghiên cứu và cắt (TM, band 5, 1989)

6. Giãn ảnh (STRETCH), lọc ảnh (FILTER), nắn chỉnh ảnh và tổ hợp ảnh (COMPOSITE) phục vụ cho công tác giải đoán ảnh

Sau khi có được ảnh cắt của vùng nghiên cứu, ta sẽ tiến hành sử dụng chứcnăng ImageProcessing/Enhancement/STRETCH và Image Processing/Enhancement/ FILTER (với kiểu lọc trung bình - Mean) để giãn ảnh

12

và loại nhiễu cho ảnh nhằm làm ảnh rõ hơn, sáng hơn và dễ phân biệt đối tượnghơn.

Sau đó tiến hành nắn chỉnh ảnh, Trong Idrisi, việc nắn chỉnh được thực hiện

bằng lệnh RESAMPLE dựa trên file text có phần mở rộng là *.cor chứa tọa độ của 10 điểm khống chế Chọn điểm khống chế trên phần mềm IDRISI , đồng thời chọn song song trên chương trình MapInfo

Các điểm khống chế ở năm 1989 và 2003

Sau bước tăng cường chất lượng ảnh, ta tiến hành tổ hợp màu cho ảnh với

chức năng Image Processing/Enhancement/COMPOSITE Để phục vụ cho mục

đích khảo sát thực vật, hiện trạng sử dụng đất và địa hình địa mạo khu vực, ta sẽtiến hành tổ hợp theo các kiểu: 123 (tổ hợp màu tự nhiên), 234 (tổ hợp màu giảhồngvngoại),345,457 và 732(tổ hợp màu)

Ảnh tổ hợp màu giả hồng ngoại 234(năm1989)

Ảnh tổ hợp màu 234 năm 2003

 Phân loại có kiểm định:

 Cách thức làm: dựa vào ảnh tổ hợp màu giả 432 và google earth để phânloại

 Các bước thực hiện:

14

 Chọn vùng mẫu: dùng digitize chọn vùng khống chế polygon  savevector

Năm1989

tổ hợp  gán tên vùng mẫu trong Enter signature file names  ok

 Kiểm tra vùng mẫu: Image processing  signature development sigcom  đưa các lớp vào ok

16

 Phân loại ảnh: Image processing  Hard classifiers  piped khai báofile vùng mẫu output filenameok

Năm 1989

Năm 2003

 Histogram của ảnh phân loại có kiểm định năm ở 2 thời kì

18

6.1.1 Chồng lớp bản đồ

Lớp thực vật năm 1989 và 2003

Sự biến động diện tích thực vật trong qua 14 năm

6.1.2 Nhận xét

 Qua ảnh phân loại và histogram ta thấy rừng và thảm thực vật chiếm diện tíchtương đối lớn trong vùng Tuy nhiên độ phân giải chưa đủ để nghiên cứu phân loạichi tiết hơn, hơn nữa nhiều vùng bị mây che phủ nên khó phân loại chính xác

20

 Năm 1989 diện tích thảm thực vật là 956844*30*30=861.2*106 m2 (956844 là sốđiểm ảnh của vùng thực vật, 30*30 là kích thước ô ảnh) Phần còn lại là khu đôthị, cụm dân cư, mặt nước, đất trống đồi trọc và các yếu tố khác.

 Năm 2003 diện tích là 776237*30*30=698.6*106 m2

 Sự biến động trong 14 năm (1989-2003) của diện tích thảm thực vật theo từng thờiđiểm được xác định rõ ràng hơn về mặt không gian Do sự tăng nhanh của diệntích đất đô thị, đất trống đất rừng dần được thay thế bởi các khu dân cư, đô thị.Bản đồ biến động kết hợp những thông tin thu thập được cho thấy phạm vi của cáckhu đô thị Bảo Lộc chủ yếu phát triển về phía Bắc thị xã

 Nguyên nhân chính làm giảm diện tích thảm phủ thực vật là do tốc độ đô thị hóatrong khu vực Có thể xét theo nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp:

 Nguyên nhân trực tiếp bao gồm: khai thác gỗ và lâm sản khác ngoài gỗ nhưnhư động thực vật hoang dã, song mây tre nứa,lồ ô, cây thuốc…; di dân tự

do và xâm chiếm đất rừng , cháy rừng

 Nguyên nhân gián tiếp: ô nhiễm môi trường, xâm nhập của động thực vậtngoại lai xâm hại (cây mai dương), phát triển du lịch, chuyển mục đích sửdụng đất rừng để xây dựng cơ sở hạ tầng khai thác khoáng sản (khai thác đáxây dựng và bauxite ở Bảo Lộc, Bảo Lâm), mở rộng đường giao thông ; cơchế quản lý,chính sách pháp luật còn nhiều bất cập; gia tăng dân số kéotheo nhu cầu sử dụng tài nguyên và khai thác đất phục vụ nông nghiệp tăngnhanh

Chỉ số NDVI là gì?

Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) được xác định dựa trên

sự phản xạ khác nhau của thực vật thể hiện giữa kênh phổ thấy được và kênh phổ cậnhồng ngoại Dùng để biểu thị mức độ tập trung của thực vật trên mặt đất

Chỉ số thực vật NDVI được tính toán theo công thức

NDVI = (NIR-RED) / (NIR+RED) NIR : kênh cận hồng ngoại (kênh 4)

RED :kênh đỏ (kênh 3)

Giá trị của NDVI là dãy số –1 đến +1:

 Giá trị NDVI thấp thể hiện nơi đó NIR (near infrared) và RED có độ phản xạ gầnbằng nhau, cho thấy khu vực đó độ phủ thực vật thấp

 Giá trị NDVI cao thì nơi đó NIR có độ phản xạ cao hơn độ phản xạ của RED chothấy khu vực đó có độ phủ thực vật tốt

 Giá trị NDVI có giá trị âm cho thấy ở đó Vi có độ phản xạ cao hơn độ phản xạ củaNIR (near infrared), nơi đấy không có thực vật, là những thể mặt nước hay do mâyphủ

XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ THỰC VẬT

Chỉnh lại user preference :

+ “ Automatically display the output of analytical modules”: bật

+ Chọn Display tab , chỉnh lại quantative paletete: NDVI

+ Show titles: tắt

Sử dụng module Vegindex (Image processing/transformation) tạo ra ảnh và NDVI củacác năm 1989, 2003 dựa trên ảnh kênh 3 và 4

22

Kết luận

Ứng dụng viễn thám và GIS là một thế mạnh trong nghiên cứu, quản lý tài nguyên thiênnhiên và môi trường Đặc biệt là nghiên cứu các đối tượng phân bố trên diện tích rộnglớn như thảm thực vật, cho biết thông tin nhanh và có tính đa thời, giúp điều tra về sựbiến đổi của thực vật cũng như các đối tượng nghiên cứu khác qua các thời kỳ, trong quákhứ và hiện tại Hiện nay Việt Nam đã có trạm thu ảnh vệ tinh Bên cạnh những lợi thếtrên việc ứng dụng GIS và viễn thám còn có một số điểm yếu: khả năng tách biệt các đốitượng còn thấp, khó giải đoán khi ảnh có mây

24