ứng dụng công nghệ thông tin địa lý trong đánh giá biến động rừng tại xã quy kỳ huyện định hóa tỉnh thái nguyên

Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: “Ứng dụng công nghệ thông tin địa lý trong đánh giá biến động rừng tại xã Quy Kỳ - huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên” được thực hiện nhằm góp phần bổ s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

NGUYỄN ĐĂNG CƯỜNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG TẠI XÃ QUY KỲ

HUYỆN ĐỊNH HÓA TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

THÁI NGUYÊN – 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

NGUYỄN ĐĂNG CƯỜNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG TẠI XÃ QUY KỲ HUYỆN ĐỊNH HÓA TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành : Lâm học

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Quốc Hưng

THÁI NGUYÊN – 2011

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Biến đổi khí hậu đang đe dọa nghiêm trọng đến sự sống còn của nhân loại Chúng ta đang phải đối mặt với những tác động của biến đổi khí hậu như: dịch bệnh, đói nghèo, mất nơi ở, thiếu đất canh tác, sự suy giảm đa dạng sinh học, Đó chính

là hậu quả của phát triển kinh tế, sức ép về dân số, khai thác cạn kiệt các nguồn tài

nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên rừng

Thích ứng với sự biến đổi khí hậu là sự điều chỉnh của tự nhiên hoặc con người trước sự biến đổi thực tế hoặc dự kiến của khí hậu nhằm giảm tác động xấu của biến đổi khí hậu Giảm thiểu là các hoạt động của con người trong việc giảm các nguồn khí nhà kính hoặc các hoạt động nhằm nhân rộng các bể chứa khí nhà kính Cụ thể với ngành Lâm nghiệp là làm sao hạn chế tối đa những tác động tiêu

cự vào rừng, nhanh chóng phát triển tài nguyên rừng nhằm hạn chế mất rừng và suy thóa rừng, từ đó có thể góp phần giảm lượng phát thải khí nhà kính

Xuất phát từ việc thích ứng với biến đổi khí hậu đã đặt ra nhiều nhiệm vụ

to lớn cho công tác điều tra, nghiên cứu sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên và bảo vệ môi trường phục vụ phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam Một trong những phương tiện hiện đại trợ giúp việc quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường hiện nay là sử dụng thông tin vệ tinh (viễn thám) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Giám sát tài nguyên rừng là một phần quan trọng có ý nghĩa quyết định của công tác quản lý tài nguyên rừng Nội dung của nhiệm vụ giám sát tài nguyên rừng là nắm vững hiện trạng, cập nhật thông tin biến động và phần nào là xác định các nhân tố gây biến động, xu thế biến động Trên cơ sở đó, người quản

lý đưa ra các giải pháp nhằm sử dụng hợp lý tài nguyên, giảm thiểu các tác động tiêu cực và bảo vệ tài nguyên rừng

Mặc dù hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động rừng, nhưng hầu hết các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản

đồ rừng bằng phương pháp truyền thống Đây là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và thời gian Hơn nữa, khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tư liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin hiện thời

vệ tinh đang thực sự phục vụ con người, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học-công nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất và kiểm soát tài nguyên - môi trường

Nhằm đánh giá biến động tài nguyên rừng, công nghệ 3S (viễn thám: remote sensing, GIS: Geographic infomation system, GPS: Global position system) ra đời và đáp ứng trong việc thành lập bản đồ, theo dõi và phân tích biến động tài nguyên và hỗ trợ ra quyết định

Hiện nay tại xã Quy Kỳ cũng như các xã khác đã thực hiện xong chương trình trồng rừng 661, và thực hiện theo Thông tư số 99 của BNN & PTNT chuyển đổi rừng tự nhiên nghèo, thành rừng trồng có năng suất, chất lượng, hiệu quả kinh tế và phòng hộ, bảo vệ môi trường cao hơn Bên cạnh đó người dân tiến hành chặt phá lấy củi, tre nứa, chuyển đổi rừng trái phép gây ra biến động rừng Đồng thời, xã Quy kỳ hiện nay đang được tiến hành điều tra để tiến tới thí điểm chi trả dịch vụ môi trường Các bon theo dự án của Viện Lâm nghiệp thế giới Do

đó kết quả đánh giá độ biến động rừng là tài liệu tham khảo cũng như luận cứ để thấy được biến động rừng trong giai đoạn 2000 - 2010, từ đó tìm hiểu nguyên nhân gây diễn biến làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp quản lý bảo vệ rừng tại địa bàn nghiên cứu

Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: “Ứng dụng công nghệ thông tin địa lý trong đánh giá biến động rừng tại xã Quy Kỳ - huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên” được thực hiện nhằm góp phần bổ sung thêm những hiểu biết về ứng

dụng công nghệ thông tin địa lý trong việc thành lập bản đồ hiện trạng và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng

Chương I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học của đánh giá biến động rừng

kỳ : chu kỳ I (1991 – 1995), chu kỳ II (1996 – 2000), chu kỳ III (năm 2001 – 2005) và chu kỳ IV (năm 2006 – 2010) Trong đó, điều tra, đánh giá biến động rừng là một nội dung quan trọng của chương trình

Rừng luôn biến đổi theo thời gian dưới tác động của thiên nhiên và con người Nếu được tác động tích cực rừng sẽ phát triển, ngược lại nếu gặp tác động tiêu cực rừng sẽ bị suy thoái Vì vậy sự biến động tài nguyên rừng chính là một đặc trưng hết sức cơ bản xét ở trạng thái động của nó

Trong Lâm nghiệp khi đánh giá tài nguyên rừng người ta thường sử dụng hai nhóm chỉ tiêu đó là: biến động về số lượng và biến động về chất lượng, trong đó:

- Biến động về số lượng được phân ra các loại biến động chủ yếu sau như sau:

+ Biến động về tổng diện tích rừng

+ Biến động về trạng thái rừng

+ Biến động về sự chuyển hóa giữa các loại rừng và đất khác

+ Biến động rừng theo chức năng: sản xuất, phòng hộ và đặc dụng

+ Biến động rừng theo hình thái quản lý

- Biến động về chất lượng: biến động về tổ thành loài, biến động về cấu trúc rừng khi chất lượng rừng bị suy giảm ta gọi đó là sự suy thoái của rừng Như sự thay đổi từ rừng kín sang rừng thưa, từ rừng giàu sang rừng nghèo, từ rừng gỗ sang rừng tre nứa, từ rừng sang đất trống đồi núi trọc

* Nguyên nhân gây biến động rừng

Các nguyên nhân chính gây ra biến động rừng và đất Lâm nghiệp bao gồm: nguyên nhân trực tiếp và nguyên nhân gián tiếp:

4

- Nguyên nhân trực tiếp:

+ Khoanh nuôi bảo vệ rừng

- Nguyên nhân gián tiếp: Mật độ dân số, Tỷ lệ hộ nghèo, Tăng trưởng và

phát triển kinh tế xã hội, Nhận thức và sự tham gia của người dân

Bản đồ hiện trạng rừng là bản đồ chuyên đề tài nguyên rừng được biên vẽ trên nền bản đồ địa hình cùng tỷ lệ, trên đó thể hiện đầy đủ và chính xác vị trí, diện tích các loại trạng thái rừng phù hợp với kết quả thống kê, kiểm kê tài nguyên rừng theo định kỳ Bằng việc sử dụng màu sắc và ký hiệu thích hợp hiển thị các trạng thái rừng khác nhau, nó cho thấy rõ toàn bộ sự phân bố tài nguyên rừng trên khu vực

Bản đồ hiện trạng rừng là tài liệu quan trọng và cần thiết cho công tác quản lý, phát triển tài nguyên rừng và cho các ngành kinh tế, kỹ thuật khác đang

sử dụng và khai thác tài nguyên rừng

Bản đồ hiện trạng rừng được thành lập ra nhằm mục đích:

- Thể hiện kết quả thống kê, kiểm kê tài ngyên rừng lên bản vẽ

- Xây dựng tài liệu cơ bản phục vụ quản lý, phát triển tài nguyên rừng

- Là tài liệu phục vụ xây dựng phương án quy hoạch Lâm nghiệp, kế hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên rừng, lập phương án bảo vệ, quản lý rừng, đất rừng và kiểm tra thực hiện quy hoạch lâm nghiệp đã được phê duyệt của các địa phương và các ngành kinh tế

Bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng cho từng cấp hành chính: xã, huyện, tỉnh, toàn quốc

1.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

5

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) nằm trong hệ thống công nghệ thông tin, nhưng được phát triển chuyên sâu cho việc quản lý cơ sở dữ liệu gắn với các yếu tố địa lý, không gian và bản đồ GIS ngày càng được phát triển rộng rãi bởi khả năng tích hợp, phân tích thông tin sâu

và giải quyết được nhiều vấn đề tổng hợp Thông qua GIS như thu thập, phân tích, tổng hợp, tìm kiếm, tổ hợp thông tin, cơ sở dữ liệu gắn với yếu tố địa lý, giúp cho việc đánh giá các quá trình, dự báo những khả năng xảy ra, cũng như đưa ra những giải pháp mới; do vậy GIS ngày càng được ứng dụng trong nhiều hoạt động cả về kinh tế - xã hội, quản lý và môi trường Trong Lâm nghiệp nhờ

có ứng dụng GIS, viễn thám và GPS mà công tác theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng, xây dựng bản đồ hiện trạng trở lên dễ dàng hơn và hiệu quả hơn

Trong giai đoạn thế chiến thứ nhất, đã có ứng dụng ảnh hàng không xây dựng bản đồ rừng ở vùng Maurice thuộc Canada, bản đồ thực vật rừng ở Anh (1924), điều tra trữ lượng rừng từ ảnh hàng không của Mỹ (1940) Thí nghiệm các phương pháp đo tán, đo chiều cao trên ảnh của Seely, Hugershoff,… Tuy nhiên, giai đoạn này chưa xây dựng được hoàn chỉnh hệ thống lý luận cũng như các phương pháp đọc đoán ảnh hàng không (Vũ Tiến Hinh & Phạm Ngọc Giao, 1997)[14]

Kết quả theo dõi từ năm 1972 đến năm 1991, nhờ ứng dụng công nghệ RS

và GIS trong đánh giá biến động rừng và độ che phủ rừng cho thấy ở Ấn Độ diện tích rừng từ 14,12 triệu ha xuống còn 11,72 triệu ha, giảm 2,4 triệu ha Từ kết quả đó Ấn độ đã xây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng với chu kỳ 2 năm để quản

lý, bảo vệ và phát triển rừng hiệu quả (Dutt, Udayalakshmt, 1994)[15]

Theo Devendra Kumar (2011), việc ước tính sự thay đổi về độ che phủ rừng dựa trên dữ liệu vệ tinh có thể giúp các nhà nghiên cứu thấy rõ được khả năng tích lũy carbon, biến đổi khí hậu, mối đe dọa đến đa dạng sinh học và mức

độ biến động rừng thông qua dữ liệu vệ tinh Bản đồ lớp phủ rừng của các vùng được xây dựng dựa trên ba loại nguồn dữ liệu: thu thập ý kiến chuyên gia, dựa vào các sản phẩm viễn thám và thống kê quốc gia.[17]

Bodart et al (2009), theo dõi sự thay đổi độ che phủ rừng nhiệt đới ở châu

Mỹ Latinh, Nam Á và châu Phi năm 1990-2000 bằng cách sử dụng ảnh vệ tinh

6

và phát triển một cách tiếp cận hoạt động và mạnh mẽ có thể trước khi một quá trình rất lớn số lượng dữ liệu từ các điều kiện khác nhau một cách tự động để đưa các dữ liệu multitemporal và đa cảnh trên quy mô tương tự và phân khúc xạ hình ảnh trước khi phân loại giám sát [16]

Hansen và DeFries (2004), sử dụng ảnh vệ tinh để theo dõi sự thay đổi độ che phủ rừng trong thời gian 1982-1990 và cuối cùng kết luận rằng, trái ngược với Liên Hiệp Quốc Tổ chức Nông lương (FAO) báo cáo về một sự gia tăng toàn cầu về độ che phủ rừng Mỹ Latinh và vùng nhiệt đới châu Á là hai khu vực phá rừng chiếm ưu thế Paraguay cho thấy tỷ lệ cao nhất liên quan đến mất rừng, trong khi Indonesia đã có sự gia tăng lớn nhất trong việc phá rừng từ những năm

1980 đến năm 1990 [23]

Ở Nhật Bản, đã ứng dụng RS và GIS để xây dựng bản đồ địa hình và bản

đồ lớp phủ rừng, đây là cơ sở cho việc theo dõi và đánh giá sự phục hồi sinh thái của Siri Kawala Ierd, K.Fujiwara.[28]

Su-Fen Wang (2004), khi tiến hành giải đoán ảnh Spot 4 và Spot 5 theo phương pháp phân loại có kiểm định cho những vùng núi ở phía bắc Đài Loan, kết quả cho thấy độ chính xác của ảnh Spot 5 (74%) cao hơn ảnh Spot 4 (71%)

do ảnh Spot 5 có độ chính xác cao hơn Kết quả phân loại ra 3 trạng thái là rừng Chamaecyparis formosensis, rừng trồng cây thuộc họ tùng, rừng cây lá rụng [27]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Việt Nam là nước tiếp cận với RS và GIS muộn hơn các nước trong khu vực và trên thế giới

Trong suốt thời gian dài trước năm 1945, Việt Nam không có khả năng thực hiện việc điều tra rừng Thời kỳ này chỉ có số liệu về tài nguyên rừng được công bố trong công trình "Lâm nghiệp Đông Dương" của P Maurand và số liệu

đó thường được xem là tài liệu gốc để so sánh diễn biến rừng ở Việt Nam từ năm

1945 trở về sau Năm 1958, với sự hợp tác của CHDC Đức đã sử dụng ảnh máy bay đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đông Bắc [3] Đó

là một bước tiến bộ kỹ thuật rất cơ bản, tạo điều kiện xây dựng các công cụ cần thiết để nâng cao chất lượng công tác điều tra rừng ở nước ta Từ cuối năm 1958, bình quân mỗi năm đã điều tra được khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ thám được

7

tình hình rừng và đất đồi núi, lập được thống kê tài nguyên rừng đơn giản và

vẽ được phân bố tài nguyên rừng ở miền Bắc Đến cuối năm 1960, tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã điều tra được vào khoảng 1,5 triệu ha Ở miền Nam ảnh máy bay được sử dụng từ năm 1959, đã xác định tổng diện tích rừng miền Nam là 8 triệu ha

Kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1976 (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng) Mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của

kỹ thuật viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô - Việt tháng 7 - 1980

Kết quả nghiên cứu các công trình khoa học này được trình bày trong hội nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học của chuyến bay vũ trụ Xô - Việt năm 1980 trong đó một phần quan trọng là kết quả sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ chuyên đề như: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng vv

Từ năm 1981 đến năm 1983, lần đầu tiên ngành lâm nghiệp tiến hành điều tra, đánh giá tài nguyên rừng trên phạm vi toàn quốc Trong đó đã kết hợp giữa điều tra mặt đất và giải đoán ảnh vệ tinh do FAO hỗ trợ Do vào đầu những năm

1980, ảnh vệ tinh và ảnh hàng không còn rất hạn chế, chỉ đáp ứng yêu cầu điều tra rừng ở một số vùng nhất định mà chưa có đủ cho toàn quốc

Từ năm 1991 – 1995 đã tiến hành theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc và xây dựng bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng trên cơ sở kế thừa những bản đồ hiện trạng rừng hiện có thời kỳ trước năm 1990, sau đó dùng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM có độ phân giải 30x30m để cập nhật những khu vực thay đổi sử dụng đất, những nơi mất rừng hoặc những nơi có rừng trồng mới

hay mới tái sinh phục hồi [4] Ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM tỷ lệ

1:250.000 được giải đoán khoanh vẽ trực tiếp trên ảnh bằng mắt thường Kết quả giải đoán được chuyển lên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và được kiểm tra tại hiện trường Thành quả đã thành lập được: bản đồ sinh thái thảm thực vật rừng các vùng tỷ lệ 1:250.000; bản đồ dạng đất đai các tỉnh tỷ lệ 1:100.000 và các vùng tỷ lệ 1:250.000

đồ phân loại đất cấp tỉnh, vùng và toàn quốc; bản đồ hiện trạng rừng cấp tỉnh, vùng và toàn quốc và bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1:100.000; 1:250.000; 1:1000.000 [13]

Từ năm 2000 – 2005, phương pháp xây dựng bản đồ trong lâm nghiệp đã được phát triển lên một bước Bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng từ ảnh số

vệ tinh Landsat ETM+ Độ phân giải ảnh là 30m x 30m Việc giải đoán ảnh được thực hiện trong phòng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã được kiểm tra ngoài hiện trường Ưu điểm của phương pháp giải đoán ảnh số là tiết kiệm được thời gian và

có thể giải đoán thử nhiều lần trước khi lấy kết quả chính thức [13] Như vậy, tuy khoa học điều tra rừng ra đời muộn hơn so với nhiều môn khoa học khác nhưng

đã đạt được những thành quả nhất định Song song với điều tra mặt đất, đã nghiên cứu thử nghiệm và từng bước ứng dụng có hiệu quả phương pháp viễn thám trong xây dựng các bản đồ tài nguyên rừng Tuy nhiên, hệ thống các bản đồ tài nguyên rừng Việt Nam hiện nay, do được xây dựng tại các thời điểm khác nhau và đã sử dụng nhiều nguồn thông tin tư liệu, nhiều nguồn ảnh, từ ảnh vệ tinh Landsat MSS, TM, SPOT, Aster, Radar, ảnh máy bay và hệ thống phân loại rừng rất khác nhau qua các thời kỳ, nên đã tạo ra nhiều loại số liệu không đồng

bộ, gây khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt trong việc theo dõi biến động về diện tích của rừng qua các thời kỳ

Công trình quản lý kết quả trồng rừng PAM 1989 - 1996, gồm 3 dự án: PAM 2780 trên 5 tỉnh, 700 hợp tác xã từ nghệ an đến Huế, PAM 3352 trên 5 tỉnh Băc Thái, Hà Tây, Hoà Bình, Vĩnh Phú, hà Nội PAM 4304 trên 13 tỉnh duyên hải từ Quảng Ninh đến Bình Thuận Cơ quuan yêu cầu: PAM, Ban quản lý

9

trồng rừng, Dự án VIE - 91 - 022, và các Ban quản lý PAM của 18 tỉnh thành phố vơi diện tích vùng xử lý khoảng 10 triệu ha, diện tích trồng rừng gần 200.000 ha Tỷ lệ bản đồ gồm 1:10000 cho các lô rừng trồng với hơn 300.000 lô,

tỷ lệ 1:25000 cho các xã có trồng rừng, 1:100000 cho tỉnh

Dự án VIE – 76 – 014 lần đầu tiên đã xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và các trạng thái rừng trên cơ sở sử dụng ảnh viễn thám Landsat Đây là bước ngoặt đánh dấu sự phát triển của việc ứng dụng RS và GIS vào Lâm nghiệp nói chung

và điều tra quy hoạch rừng nói riêng.[8]

Theo kết quả báo cáo dự án điều tra thông tin về hiện trạng rừng tre nứa tại một số tỉnh, phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt, khoanh vẽ trực tiếp trên màn hình máy tính đối với ảnh Spot 5 do cấu trúc không gian của ảnh rất rõ ràng được thực hiện Kết quả cho thấy đã xác định được 3 loại rừng tre nứa hỗn giao, rừng tre nứa thuần loài và rừng tre nứa trồng Tuy nhiên với loại rừng hỗn giao, việc xác định loài dựa trên ảnh là chưa khả thi.[12]

Đối với ngành điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng, các chương trình ứng dụng GIS và viễn thám gần đây có như sau: Chương trình điều tra nguyên liệu giấy (1972 – 1985), chương trình hợp tác Việt Nam – Thụy Điển, Dự

án ứng dụng viễn thám để theo dõi biến động các khu bảo tồn thiên nhiên (1991 – 1995) – WWF, chương trình ứng dụng GIS trong theo dõi đánh giá diễn biến tài nguyên rừng (1991 – 1995), (1996 – 2000), (2001 – 2005), (2006 – 2010) - FIPI, Dự án theo dõi độ che phủ hạ lưu sông Mê Kông (1993 – 1995) - Ủy ban

Mê Kông, đem lại nhiều kết quả khả quan

Các chương trình nhỏ của các tổ chức trong công tác điều tra đánh giá hiện trạng sử dụng rừng và thành lập bản đồ hiện trạng phân bố của một số loài động vật như ở Vườn Quốc Gia Xuân Sơn (2009), Khu BTTN Bắc Mê - Hà Giang, Vườn Quốc Gia Ba Bể, Khu BTTN Kim Hỷ - Băc Kạn, Khu bảo tồn loài sinh cảnh Vượn Cao vít - Cao Bằng, Khu bảo tồn đất ngập nước Vân Long, Khu BTTN Xuân Liên - Thanh Hoá

Ngoài ra, những nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước trong việc nghiên cứu ứng dụng GIS trong Lâm nghiệp thời gian gần đây như: Lại Huy phương năm 1995 “Ứng dụng kỹ thuật tin học – GIS trong điều tra quy hoạch và

10

quản lý rừng Việt Nam”, Nguyễn Mạnh Cường năm 1995 với nghiên cứu

“Xây dựng bản đồ rừng trên cơ sở ứng dụng thông tin viễn thám”, Chu Thị Bình

2001 “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin cơ bản trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trưng về rừng Việt Nam” Nguyễn Ngọc Thanh và nnk, Hà Nội – 1999[3], đã thử nghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và sử dụng đất, bản đồ phân bố rừng

và thảm thực vật tỉ lệ 1: 500 000 vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ và một số bản đồ dẫn xuất khác

Nguyễn Trường Sơn (2009), tác giả kết hợp GIS và viễn thám trong việc giám sát hiện trạng rừng tại huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang Tác giả sử dụng ảnh viễn thám Lansat 7 năm 1999 và ảnh Spot 5 năm 2003, tác giả sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán ML (Maximum likelihood) kết hợp với kết quả giải đoán theo phương pháp phân loại ảnh theo chỉ số thực vật NDVI, kết quả phân loại qua 2 giai đoạn sử dụng ARCGIS để đánh giá biến động diện tích Kết quả cho thấy diện tích rừng tự nhiên giảm 5.36% , diện tích rừng trồng tăng 5.36%.[4]

Hoàng Phượng Vĩ (2010), tác giả sử dụng công nghệ 3s trong đánh giá diễn biến tài nguyên rừng tại tỉnh Cao Bằng Trong quá trình giải đoán ảnh tác giả cũng sử dụng phần mềm ERDAS image với phương pháp phân loại có kiểm định và thuật toán gần đúng nhất cho ảnh Spot 4 Tác giả đánh giá biến động diện tích rừng dựa vào phần mềm Arcview 3.2a cho giai đoạn 2005 – 2009 Kết quả cho thấy diện tích đất có rừng tăng 30.903,19 ha.[2]

Từ đó đến nay nghiên cứu ứng dụng RS và GIS trở thành công việc thường nhật của ngành điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Đặc biệt từ năm đầu của thập niên 90 trở lại đây, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cùng sự giúp đỡ của tổ chức quốc tế, việc ứng dụng công nghệ GIS đã thu được những tiến bộ ở trung tâm Khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia, Bộ tài Nguyên và môi trường, Bộ Nghiệp và phát triển nông thôn, công ty địa tin học, Viện điều tra quy hoạch rừng, hàng loạt các phần mềm được ứng dụng như: Arcview, Mapinfo, Arcgis, Erdas image, Envi, Microstation, Autocad

11

Tóm lại, những năm trước đây để điều tra theo dõi diễn biến tài nguyên rừng chủ yếu vẫn dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ hiện trạng rừng bằng phương pháp thủ công vì vậy công việc này đòi hỏi tốn rất nhiều thời gian, công sức, tiền bạc, độ chính xác không cao và thông tin thường không được cập nhật vì tình hình rừng và đất rừng luôn biến động Trong những năm gần đây, khi khoa học công nghệ viễn thám phát triển mạnh thì việc áp dụng công nghệ viễn thám vào lâm nghiệp là rất cần thiết vì kỹ thuật viễn thám với khả năng quan sát các đối tượng ở các độ phân giải phổ và không gian khác nhau, từ trung bình đến siêu cao và chu kỳ chụp lặp từ một tháng đến một ngày cho phép ta quan sát và xác định nhanh chóng hiện trạng lớp phủ rừng, từ đó có thể dễ dàng xác định được biến động rừng và đặc biệt là xu hướng của biến động

Vấn đề về phân loại rừng

Năm 1935, theo A Tennslay thì rừng là một hệ sinh thái và đặc trưng của

hệ sinh thái rừng là quần xã thực vật rừng Năm 1944, V.N Sukasop nhà lâm sinh học người nga đã kế thừa và phát triển học thuyết về rừng của G.F Morodop

và đề sướng học thuyết quần lạc sinh địa

Hệ thống phân loại rừng được đưa ra nhằm quản lý bảo vệ khai thác và sử dụng có hiệu quả, bền vững nguồn tài nguyên rừng Ở Việt Nam cũng như trên thế giới hiện nay có rất nhiều hệ thống phân loại như: phân loại rừng theo hiện trạng thảm che, phân loại rừng theo trạng thái, phân loại rừng theo chức năng trong đề tài nghiên cứu tôi đề cập đến hai loại phân loại rừng đó là:

Phân loại rừng theo chức năng:

Căn cứ vào mục đích sử dụng chủ yếu, rừng được phân thành 3 loại sau đây: + Rừng đặc dụng: là rừng và đất do Nhà nước quy định nhằm bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ di tích lịch sử, bảo vệ sức khỏe, nghiên cứu khoa học và phục vụ các lợi ích đặc biệt khác

+ Rừng phòng hộ: là rừng và đất dành cho việc phòng chống các nhân tố khí hậu có hại bảo vệ môi trường, cân bằng sinh thái

+ Rừng sản xuất: Rừng sản xuất là: rừng và đất rừng dùng để kinh doanh

sản xuất gỗ và các loại lâm đặc sản khác

12

Phân loại rừng theo kiểu trạng thái (Được ban hành theo Quy phạm thiết kế kinh doang rừng QPN 6 – 84 do Bộ Lâm nghiệp cũ, nay là Bộ NN & PTNT năm 1984 dựa trên Loschau):

Nhóm I: Chưa có rừng

+ Đất trống đồi núi trọc - Ký hiệu: Ia

+ Đất trống đồi núi trọc có cây bụi - Ký hiệu: Ib

+ Đất trống đồi núi trọc có cây bụi xen cây gỗ (các cây gỗ tái sinh có độ tàn che 10%, với mật độ cây gỗ tái sinh 1000 cây/ha - Ký hiệu: Ic

D1.3< 20 cm – Ký hiệu: IIb

Nhóm III: Rừng thứ sinh đã bị tác động

+ Rừng tự nhiên bị tàn phá mạnh: Được đặc trưng nởi những quần thụ đã khai thác nhiều , khả năng khai thác hiện tại bị hạn chế Cấu rúc ổn định của rừng

bị phá vỡ hoàn toàn hoặc thay đổi về cơ bản – Ký hiệu: IIIa

- Rừng rừng bị khai thác kiệt quệ, tán rừng bị phá vỡ thành từng mảng lớn Tầng trên có thể còn sót lại một số cây cao, to nhưng phẩm chất gỗ kém –

Ký hiệu: IIIa1

- Rừng bị khai thác quá mức nhưng thời gian phục hồi tốt Đặc trưng cho kiểu này là đã hình thành tầng giứa vươn lên chiếm ưu thế sinh thái so với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20 – 30cm Rừng có 2 tầng trở nên, tầng trên tán không liên tục được hình thành chủ yếu từ những cây của tầng giữa trước đây, rải rác còn có một số cây to khỏe vượt tán của tầng rừng cũ để lại – Ký hiệu: IIIa2

- Rừng rừng bị khai thác vừa phải hay phát triển từ IIIa2 đi lên Quần thụ tương đối khép kín với 2 hoặc nhiều tầng tán Khác với IIIa2 là đã có một số cây

có đường kính lớn trên 35cm có thể khai thác sử dụng gỗ lớn – Ký hiệu: IIIa3

13

+ Rừng được đặc trưng bởi những quần thụ đã bị chặt chọn lấy ra một ít gỗ quý, gỗ tốt nhưng chưa làm thay đổi đáng kể về kết cấu ổn định của lâm phần, khả năng cung cấp gỗ vfa lâm sản của rừng còn nhiều, rừng giàu về trữ lượng với thành phần gỗ lớn cao– Ký hiệu: IIIb

Nhóm IV: Rừng nguyên sinh đây là trạng thái rừng giàu, ký hiệu IV

Kiểu Iva Rừng nguyên sinh

Kiểu Ivb Rừng thứ sinh phục hồi

Rừng hỗn giao:gồm có rừng hỗn giao Tre nứa – Gỗ, Gỗ - tre nứa hoặc

Gỗ - tre luồng

Chương II TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình

2.1.1.1 Vị trí địa lý

Quy kỳ là một xã vùng cao nằm ở phía bắc của Huyện Định Hoá Tỉnh Thái Nguyên, cách trung tâm huyện 10km

Xã Quy Kỳ tiếp giáp với:

- Phía bắc giáp xã Linh Thông

- Phía Đông giáp xã Lam Vĩ

- Phía Nam giáp xã Kim Sơn, Kim Phượng

- phía tây giáp xã Bảo Linh, Phúc Chu

2.1.1.2 Địa hình

Xã có địa hình rừng núi cao, độ dốc lớn, có hệ thống sông suối nước rồi rào thuận lợi cho trồng trọt và chăn nuôi Vùng có thể quy hoạch phát triển sản xuất nông lâm nghiệp kết hợp chăn nuôi đại gia súc

2.1.2 Khí hậu, thuỷ văn

2.1.2.1 Khí hậu

14

Khu vực nghiên cứu nằm trong miền khí hậu nhiệt đới, gió mùa, ảnh hưởng của khí hậu vùng cao Một năm chia thành 2 mùa: Mùa mưa và mùa khô Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Các đặc trưng chính của khí hậu trong vùng như sau:

- Chế độ nhiệt: Nhiệt độ không khí bình quân năm là 22,5oC, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (tháng I) là 14,6oC, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 3o

C vào tháng 1 Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất (tháng VII) là 27,2o

C Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 42,6oC vào tháng 6 Biên độ nhiệt trung bình giữa các tháng

là 7,6oC, biên độ nhiệt giữa ngày và đêm từ 8 đến 10o

- Sương muối: ở các thung lũng, sương muối thường xuất hiện vào tháng

12, tháng 1 với tần xuất xuất hiện 1-3 lần/năm Đây là yếu tố bất lợi cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng

Nói chung, điều kiện thời tiết, khí hậu của xã có nhiều thuận lợi cho sản xuất nông lâm nghiệp Tuy nhiên, cũng có một số khó khăn ảnh hưởng đến công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng

15

+ Nước ngầm: Qua thăm dò, trên địa bàn xã có trữ lượng nước ngầm khá lớn, nhưng việc khai thác, sử dụng hiện nay còn nhiều hạn chế, do ở đây người dân chủ yếu sử dụng nước lấy từ hệ thống khe suối trên địa bàn toàn xã

2.1.3 Đất đai

Xã Quy kỳ có một số loại đất chính sau:

Đất phù sa, đất bạc màu, đất dốc tụ, đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa, đất nâu đỏ trên đá vôi, đất nâu đỏ trên đá vôi, đất đỏ vàng trên đá phiến thạch sét, đất

đỏ nâu trên đá macma bazơ trung tính, đất vàng nhạt phát triển trên đá cát, đất nâu vàng trên phù sa cổ, đất đỏ vàng trên đá macma axit

Tài nguyên đất ở đây khá đa dạng phong phú, chủ yếu thích hợp cho phát triển nông lâm nghiệp

2.1.4 Đặc điểm tài nguyên rừng

Trong những năm gần đây, tài nguyên rừng trong xã đang ngày càng được khôi phục trở lại, làm tăng độ che phủ và góp phần cảnh quan đồi núi Theo kết quả thống kê hết tháng 12 năm 2010 thì diện tích đất tự nhiên của xã là 5497.25

ha, trong đó đất lâm nghiệp của xã là 2669.82 ha

Việc khai thác các sản phẩm từ rừng chưa theo quy định, mang tính chất

tự phát, hiện tượng chặt phá vẫn diễn ra do ý thức người dân vẫn còn kém và lực lượng kiểm lâm còn mỏng nên quản lý tài nguyên rừng còn khó khăn

2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

2.2.1 Thành phần dân tộc và phân bổ dân cƣ

Dân số của xã Quy Kỳ có 4352 nhân khẩu, 1042 hộ Lực lượng lao động của xã là 2779 nhân khẩu, chiếm 63,65%.Quy Kỳ là nơi tập trung sinh sống của nhiều đồng bào dân tộc và được thống kê dưới bảng sau:

Bảng 2.1: Thành phần dân tộc trên địa bàn xã

Dân tộc Tày Kinh San Chí Dao Nùng Hoa H”Mông Sán Dìu

Tỷ lệ 60,5% 16,5% 16,3% 3,65% 1,57% 0,12% 1% 0,36%

(Nguồn: Báo cáo của UBND xã Quy Kỳ2010)

Trong các dân tộc thì dân tộc Tày chiếm tỷ lệ cao nhất, dân tộc Hoa chiếm

tỷ lệ thấp nhất Tổng số hộ nghèo là 255 hộ tương ứng với 969 nhân khẩu, chiếm 26,3% Số hộ nghèo là dân tộc thiểu số là 211 hộ tương ứng với 828 nhân khẩu,

16

chiếm 25,4% Thu nhập bình quân đầu người của người dân trong xã là 6.5 triệu / người/ năm Tốc độ tăng trưởng kinh tế qua các năm đã có sự chuyển biến theo hướng tích cực

2.2.2 Y tế, giáo dục

- Y tế:

Xã có một trạm y tế, cơ sở vật chất khá đầy đủ Trạm có 1 bác sỹ, 5 y sỹ

và 20 giường bệnh Đảm bảo cho việc chăm sóc sức khỏe cho người dân

Người nghèo được khám chữa bệnh định kỳ và cấp phát thuốc miễn phí.Chính vì vậy mà đời sống của người dân ngày được nâng cao, sức khỏe được đảm bảo giúp tham gia tốt công tác sản xuất

- Giáo dục:

Xã Quy Kỳ có 3 cấp học: Mầm non, Tiểu học, Trung học cơ sở Cấp Mầm non có một khu Trung tâm và hai phân hiệu.Trường Tiểu học và Trung học cở sở đạt trường chuẩn Quốc gia cấp 1

Đội ngũ giáo viên có chuyên môn cao và thường xuyên trao dồi kiến thức

để truyền đạt cho học sinh có kết quả cao nhất trong học tập Nhà trường thực hiện tốt chương trình “Hai không” của Bộ Giáo dục và Đào tạo

Hàng năm có 100% số trẻ em trong độ tuổi lao động đến trường Chất lượng đào tạo đạt ở mức khá

2.2.3 Giao thông

Trên địa bàn xã Quy Kỳ có hệ thống đường liên tỉnh và liên xã chạy qua Trong xã có đường cấp phối, đá dăm với chiều dài hơn 20km đường, 2 cầu treo giúp người dân trong xã đi lại thuận tiện hơn, giúp việc lưu thông hàng hóa của người dân trở nên thuận tiện hơn

Tuy nhiên, đường giao thông đến các thôn bản và vào các khu rừng chưa được hoàn thiện gây khó khăn cho người dân đi lại trong mùa mưa

2.2.4 Tình hình phát triển sản xuất xã Quy Kỳ

- Trồng trọt

17

Năm 2010, tổng sản lượng lượng thực (cây có hạt) đạt 2348 tấn, tăng so với năm 2008 Bình quân lượng thực người/ năm là 539,5 kg Lúa là cây trồng chính, năng suất bình quân là 49 tạ/ha

Ngô là cây lượng thực thứ hai, có hai hình thức trồng đó là trên ruộng và trên núi đá Năng suất bình quân là 42 tạ/ha

333,5

49 1580,1

333,5

49

1683

Ha Tạ/ha Tấn 2.Cây Ngô

Diện tích

Nsbq

Sản lượng

170 41,57 706,7

181 41,5 751,2

170

42

714

Ha Tạ/ha Tấn

240

Ha Tạ/ha Tấn

(Nguồn: Báo cáo của UBND xã Quy Kỳ)

Bảng 2.3: Số lƣợng gia súc – gia cầm qua các năm

(Nguồn: Báo cáo của UBND xã Quy Kỳ2010)

Qua bảng số liệu trên ta thấy: Đàn gia cầm được nuôi với số lượng nhiều

nhất Dê là loài vật nuôi được nuôi ít nhất

Hình thức chăn thả là chủ yếu đối với gia cầm, lợn được nuôi ngay trong vườn hoặc trong chuồng Riêng đối với trâu, bò, ngựa, dê thì được các hộ thả rông trên rừng Đây là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây tái sinh trong các khu rừng tự nhiên

Thu nhập bình quân đầu người năm 2004 là 3,98 triệu đồng/người/năm đến năm 2011 đạt 6.5 triệu đồng/người/năm ước tính đến năm 2016 tốc độ phát triển kinh tế GDP hàng năm bình quân 12,5% trở lên và thu nhập bình quân đầu người đến năm 2016 đạt 12 triệu đồng/ người/ năm.; cơ cấu các ngành đến năm 2010: Nông – lâm nghiệp từ 90.1%; thương mại – dịch vụ từ 7.3%; công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp từ 2.6%

Dự tính, đến năm 2016 tổng sản lượng lương thực có hạt tăng 25 tấn/ năm trở lên, đến năm 2016 đạt 2.650 tấn Trong đó riêng thóc là 1800 tấn, ngô là 850 tấn Giá trị sản xuất phấn đấu đạt 70 triệu đồng/ha đất nông nghiệp trồng trọt Tổng đàn gia súc, gia cầm đến năm 2016 tăng 1,5 lần so với đầu nhiệm kỳ, cụ thể: Đàn trâu

261 con, đần bò 189 con, đàn Lợn 9000 con, đàn gia càm 45000 con

Diện tích trồng mới hàng năm từ 70 ha trở lên; diện tích chè trồng mới và thay thế từ 3ha/năm trở lên; tổng sản lượng chè búp tươi đến năm 2016 đạt 300 tấn trở lên

Diện tích rừng trồng mới hàng năm từ 70 ha trở lên; diện tích chè trồng mới và thay thế từ 3 ha/năm trở lên; sản lượng chè búp tươi đến năm 2016 đạt

300 tấn trở lên Tổng giá trị sản xuất công nghiệp và tiêu thủ công nghiệp đến năm 2016 đạt 5 tỷ đồng trở lên; Doanh thu từ Thương mại dịch vụ đạt từ 30 tỷ đồng trở lên

19

Chương III ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được quy mô diện tích các trạng thái rừng qua các năm 2000

3.2 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: biến động diện tích và trạng thái rừng tại Xã Quy

Kỳ Huyện Định Hóa Tỉnh Thái Nguyên

- Phạm vi nghiên cứu:

Do hạn chế về điều kiện thực hiện, đề tài này được giới hạn trong pham vi sau: + Địa điểm nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là Xã Quy Kỳ Huyện Định Hóa, qui mô nghiên cứu ở đây là cấp Xã

+ Nội dung nghiên cứu : Nghiên cứu biến động rừng là đề tài lớn và phức tạp và cần nhiều thời gian Đề tài chỉ tập trung kế thừa số liệu, ứng dụng công nghệ thông tin địa lý (3S: RS, GIS và GPS) để cập nhật bản đồ đánh giá biến động tài nguyên rừng về mặt diện tích, trữ lượng, trạng thái và tìm hiểu nguyên nhân gây biến động rừng

3.3 Thời gian nghiên cứu

Đề tài được tiến hành trong thời gian hai năm 2010-2011, trong đó:

- Năm 2010: Thu thập số liệu và điều tra bổ sung hoàn chỉnh số liệu Các

số liệu về kinh tế xã hội, khí hậu, hiện trạng rừng năm 2000 và 2009

20

- Năm 2011: Giải đoán ảnh vệ tinh, phân tích đồng bộ số liệu liên quan, phân tích, xây dựng cơ sở dữ liệu hoàn thiện đề tài, viết và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp

3.4 Nội dung nghiên cứu

Để đáp ứng được mục đích nêu trên, đề tài tiến hành giải quyết các nội dung sau:

- Cập nhật bản đồ 1/10000 cho xã Quy Kì năm 2000 và giải đoán ảnh vệ tinh Spot 5 năm 2010 hệ tọa độ VN2000

- Xác định quy mô diện tích các loại đất, các trạng thái rừng giai đoạn

3.5 Phương pháp nghiên cứu

3.5.1 Thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu

3.5.1.1 Thu thập tài liệu liên quan đến bản đồ

- Thu thập bản đồ: bản đồ hiện trạng rừng của phân viện điều tra Tây Bắc

Bộ năm 2000, 2009 tại Viện điều tra quy hoạch rừng (bản đồ được xây dựng theo chương trình theo dõi diễn biến tài nguyên rừng chu kì II giai đoạn 1996 - 2000, chu kỳ III giai đoạn 2001 – 2005 và tiếp tục chu kỳ IV giai đoạn 2006 – 2010)

- Ảnh vệ tinh: Ảnh vệ tinh Landsat ETM+ năm 2000 với độ phân giải 30m

và ảnh Spot 5 chụp năm 2010 độ phân giải 2.5m

Cụ thể:

+ Ảnh Landsat ETM+ năm 2000

Bản đồ ảnh được chụp ngày 9 tháng 10 năm 2000 có chất lượng tốt và không có mây che Thuộc địa phận xã Quy Kỳ - huyện Định Hóa - Thái Nguyên,

có kích thước 185 km x 185 km

21

+ Ảnh Spot 5 chụp năm 2010 độ phân giải 2.5m, bản đồ ảnh được chụp 17h 47 phút 40 giây ngày 9 tháng 12/2009, có chất lượng tốt và không có mây che, thuộc địa phận xã Quy Kỳ - huyện Định Hóa - Thái Nguyên

3.5.2 Thu thập tài liệu liên quan về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội

- Kế thừa các tài liệu về điều kiện tự nhiên dân sinh kinh tế xã hội, báo cáo kinh tế xã hội

- Thu thập các kết quả điều tra và thống kê của Ban quản lý rừng ATK – Định Hóa, như: Số vụ vi phạm lâm luật giai đoạn 2000 – 2010, kết quả trồng rừng 661 giai đoạn 2000 – 2010, kết quả thực hiện các chính sách phát triển như 135 tại địa bàn nghiên cứu

3.5.2 Phương pháp xây dựng mẫu khóa giải đoán ảnh

Luận văn chỉ tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh Spot 5 năm 2010, ảnh Landsat ETM+ 2000 chỉ sử dụng để kiểm tra lại bản đồ hiện trạng có sẵn của Phân viện điều tra Tây Bắc Bộ, bằng cách chồng xếp lớp bản đồ hiện trạng dạng

số lên ảnh Landsat 2000 và cập nhật chỉnh sửa cho khớp với ảnh Viễn thám

3.5.2.1 Xây dựng mẫu ảnh

Mẫu ảnh được xây dựng cho từng loại đất, loại rừng theo hệ thống phân loại đó là quy phạm 84 Bộ mẫu ảnh phải đạt một số tiêu chuẩn sau:

- Phải có độ thuần nhất cao về màu sắc, cấu trúc tán, vị trí

- Mẫu được lấy mang tính đại diện, đặc trưng cho từng trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất

- Mỗi loại trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất có tối thiểu 5 mẫu

- Khi xây dựng mẫu ảnh, phải lập OTC nơi lấy mẫu, đo đếm các chỉ tiêu trong ô và mô tả đặc trưng từng trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất

3.5.2.2 Giải đoán ảnh

Giải đoán ảnh Viễn Thám là quá trình tách thông tin thuộc tính cũng như định lượng về ảnh dựa trên tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của người đoán đọc điều vẽ Để giải đoán ảnh người ta sử dụng một sô phần mềm như: ENVI, ILWIS, ERDAS , trong đề tài này tôi sử dụng phần mềm ERDAS 9.1 đây cũng là phần mềm hiện nay đang được Viện Điều tra quy hoạc rừng sử dụng phổ biến Ảnh sử dụng là ảnh Spot5

22

Giải đoán có các giai đoạn sau:

a Giai đoạn 1: nhập dữ liệu ảnh từ thiết bị lưu trữ (USB, CD-Rom) vào máy tính như sau:

- Khởi động phần mềm ERDAS 9.1/ trên menu chính chọn Import/ type: Generic binary/ Media/ chọn file ảnh cần nhập vào/ OK

- Input (nhập ảnh), Output file name (tên file ảnh đầu ra của ảnh tương ứng)

Mô phỏng quá trình ở hình 3.1

Hình 3.1

b Giai đoạn 2: Biến đổi ảnh

* Tăng cường chất lượng ảnh

Tăng cường chất lượng ảnh là thao tác chuyển đổi nhằm tăng tính dễ đọc,

dễ hiểu của ảnh cho người giải đoán

Tổ hợp màu: để mắt thường nhận biết dược đối tượng trên ảnh rõ và chính

xác hơn ta cần tiến hành tổ hợp màu Các bước như sau:

+ Interpreter/ Utilities/ Layer Stack

+ Input file: đưa file ảnh nhập vào; Output file: Đặt tên file ảnh tổng hợp màu/ OK Tiến trình thể hiện ở hình 3.2

sử dụng cách nắn chỉnh dựa vào File bản đồ địa hình đã được số hóa Các bước như sau:

Trên menu chính chọn:

- Data preparation/ Image Geometric corection/ From image file Raster/ tên file ảnh cần nắn/ OK Quá trình nắn thể hiện ở hình 3.3 và 3.4

Hình 3.3 Nắn chỉnh tọa độ

24

Hình 3.4: Nắn chỉnh tọa độ

- Polinominal/ Ok

- Projection/ Add change projetion/ UTM WGS 84 North/ Zone 48/ OK

- Map unit: m/ Set projection from GPC Tool/ Vecter layer

- Ở cửa sổ View 2/ File/ Open/ file dh.shp (địa hình: có đường sông, suối, đồng mức)

- Tên file sông, suối có tọa độ chuẩn (fomat *.Shp)/ Output file name: đặt tên file đã nắn/ Nearest neighbour

- Bấm con trỏ vào hình tròn gạch chéo trên thanh công cụ để lấy điểm khống chế

- Bấm vào điểm khống chế trên ảnh sau đó bấm con trỏ vào điểm tương ứng trên file sông suối

- Sau khi có 3 điểm khống chế dầu tiên, sử dụng biểu tượng hình tròn gạch chéo trên bảng thống kê để lấy các điểm khống chế tiếp theo Lúc này bấm chuột vào một điểm trên ảnh thì điểm đó sẽ xuất hiện tương ứng trên bản đồ sông ,suối Dùng con trỏ di chuyển điểm khống chế về đúng vị trí tương ứng

- Khi lấy điểm khống chế, muốn được chính xác nên phóng to ảnh và File lớp đường giao thông, sông, suối

- Nên lấy điểm khống chế phân bố đều trên ảnh, số lượng điểm khống chế càng nhiều càng tốt

c Giai đoạn 3: Cắt ảnh (Hình 3.5)

cho xử lý và giải đoán ảnh

Các bước như sau:

- Trên menu chính/ View/ File/

Open/ Raster/ tên file ảnh gốc/ Ok

- Fit image to Window/ Utility/

Inquire box (Type: file)/ Fit to AOI/ Apply

- Interpreter/ Subset Image

- Input (file ảnh gốc, đánh dấu

vòng tròn vào file); Output (tên file ảnh

cắt ra)

- From inquire box/ OK Hình 3.5: Ảnh đã đƣợc cắt

d Giai đoạn 4: Phân loại (Hình 3.6)

Phân loại để tách thông tin cần phục vụ theo dõi đối tượng hay lập các bản

đồ chuyên đề đây là khâu chốt của ảnh viễn thám

Trình tự các bước làm như sau:

- Từ menu chính chọn View/ tên File cần phân loại

26

Hình 3.6: Phân loại ảnh Bảng 3.1: Mô tả các lớp trong bộ khóa giải đoán ảnh vệ tinh Spot 5 (Mẫu)

DC: dân cư Màu trắng, lốm đốm trắng

Rừng nghèo: IIIA1 Có màu xanh lá cây đậm, tán lá nhấp nhô

Rừng phục hồi sau

khai thác kiệt IIB

Màu xanh lá cây nhạt hơn màu xanh của trạng thái IIIA , tán lá hơi có nhấp nhô

Rừng phục hồi sau

nương rãy IIA Màu xanh lá cây nhạt hơn màu xanh của trạng thái IIIA và IIB , tán lá hơi xốp mịn Rừng hỗn giao: HG Màu xanh lá cây hơi đậm nghiêng theo màu tím than, tán lá

nhấp nhô giống với IIIA1 (một phần kết quả do kế thừa bản

đồ cập nhật thường xuyên của chi cục kiểm lâm TN) Đất trống có cây: Ib, Ic Có màu vàng chanh đến vàng chanh đậm bề mặt hơi mịn Rừng trồng: RT Màu xanh lá cây nhạt, tán lá mịn

Đất trống: Ia Màu ghi nhạt hơi xanh lá cây

Mặt nước (Sông, hồ) Hơi có màu xanh da trời

Đất nông nghiệp Màu vàng nâu mịn

NR Màu nâu vàng nhạt có pha màu xanh (có kết hợp chồng xếp

bản đò địa hình, vì nương rãy ở Quy Kỳ chủ yếu canh tác ở nơi có độ cao)

NĐ Màu nâu vàng nhạt (kết hợp với bản đồ hiện trạng có vùng

núi đá đã được xác định trước) RNĐ Màu xanh lá cây(kết hợp với bản đồ hiện trạng có vùng núi

đá đã được xác định trước)

* Chọn phương pháp phân loại: (Hình 3.7)

Dựa trên nhóm hiện trạng cơ sở đã phân loại để thực hiện phân loại có giám định, trình tự các bước như sau:

- Classifer/ Supervised classification (phân loại có giám định)

- Input file (đưa tên ảnh cần phân loại); Output (đặt tên ảnh đã phân loại)

- Signature file (file đã phân loại ở bước trên)

27

- Attribute option: mean

- Prametric rule: Maximum likelihood/ OK (Non – Parametric Rule:: None)

Hình 3.7: Chọn phương pháp phân loại

* Lọc Ảnh sau phân loại

Ảnh sau phân loại xong thường có các Pixel nhỏ của các loại đất đai, các loại rừng xen kẽ lã nhau Sự xen kẽ này xó thể là đúng trong thực tế nhưng lại ít khó kiểm tra và ứng dụng vì không thể xác định được ranh giới giữa các lô nhỏ

đó vì vậy cần loại bớt chúng, các bước thực hiện như sau:

- Interpreter/ GIS analysis/ Neighbourhood

- Input file (ảnh số cần lọc); Output file (tên file ảnh sau khi lọc)

- Đánh dấu chấm: File; Output: unsigned 8 bit

- Function: Majority; size: 3 x 3/ OK Tiến hành lọc ảnh 5 lần

28

Hình 3.8: Ảnh trước khi lọc Hình 3.9: Ảnh sau khi lọc

* Kiểm tra chỉnh sửa sau phân loại:

Kiểm tra tổng thể giữa ảnh chưa phân loại và ảnh đã phân loại và lọc để so sánh ảnh được giải đoán và ảnh gốc trên cùng một vị trí xem đã đạt yêu cầu chưa, còn sai ở những đối tượng nào và đối tượng cần bổ sung mẫu để phân loại lại Sau đó kiểm tra từng lớp mẫu, nhằm xem lại từng trạng thái rừng hoặc từng loại đất đai được giải đoán có đúng so với ảnh gốc hay không Cần thiết tiến hành lấy mẫu bổ sung hoặc lấy mẫu lại trạng thái, loại đất đai chưa đúng với ảnh gốc

3.5.3 Phương pháp kiểm tra ngoại nghiệp

Trước khi biên tập hoàn chỉnh, bản đồ giải đoán được kiểm tra, chỉnh sửa,

bổ sung ở thực địa cho phù hợp với thực tế Công việc kiểm tra ở thực địa được tiến hành theo các tuyến điển hình được thiết kế như sau:

- Tuyến phải đi qua các loại trạng thái rừng và kiểu sử dụng đất đai

- Tuyến phải đi qua các kiểu địa hình đặc trưng tại địa bàn xã Quy Kỳ

- Tận dụng các đường mòn, đường ô tô, khe suối, từ đó mở các tuyến nhánh sang hai bên (dạng xương cá) Trường hợp không tận dụng được hệ thống đường hiện có phải thiết kế tuyến kiểm tra hệ thống (1km x 1km)

- Số lượng tuyến thiết kế cho việc kiểm tra chiếm từ 5 – 15% diện tích các loại rừng, loại đất hiện có

Thiết kế tuyến theo nguyên tắc sau:

- Tuyến không được song song với đường đồng mức

- Tuyến phải xuất phát và kết thúc từ những điểm xác định chính xác giữa thực địa và bản đồ Từ tuyến chính mở các các tuyến phụ vuông góc với tuyến chính Tuyến phụ phải song song với nhau và cự ly giữa 2 tuyến là 600 – 800 m

- Tuyến phải phát sạch, rộng từ 0.6 m, thẳng theo góc phương vị đã thiết kế

- Đo tuyến bằng địa bàn 3 chân và thước dây Nơi có độ dốc lớn hơn 5o

phải đo độ dốc và cải bằng Tuyến dài 250 m tiến hành định vị bằng GPS 60CSx (76CSx) và chấm điểm trên bản đồ

+ Sau khi đi khoanh vẽ ngoài thực địa bằng GPS tiến hành cập nhật vào bản đồ bằng phần mềm Mapsource chuyển vào Mapinfo để chỉnh sửa và hoàn chỉnh, trình tự như sau:

Bước 1 Kết nối máy GPS đã có dữ liệu với máy tính bằng cáp (USB), sử

dụng phần mềm Mapsource để chuyền dữ liệu

 Khởi động Mapsource, màn hình hiện ra như sau:

ta thấy danh sách các điểm lộ trình hay tracks

Chọn File/ Save as để lưu lại file

Chọn đường dẫn để lưu lại khung Save in, và cài đặt tên tệp tin lưu trữ

trong khung File name, Save as type ta chọn DXF (*.dxf) dữ liệu phần mềm

Autocad để kết xuất dữ liệu sang phần mềm Mapinfo và nhấn Save

Chuyển dữ liệu *dxf vao trong Mapinfo như sau :

- Mở Mapinfo/ vào Tool/ Ta sử dụng công cụ Universal Translator/ đổi đuôi từ *dxf sang đuôi Tab như hình sau :

31

- Table/ Maintenance/ Table structure/ và sử dụng Add field để tạo trường CSDL, như hình sau:

Hình 3.13: Xây dựng cơ sở dữ liệu trong Mapinfo

Tiến hành nhập thông tin cho các trường vừa tạo: Dùng công cụ Info tool

để nhập cơ sở dữ liệu

3.5.5 Phương pháp xây dựng bản đồ thành quả

Từ kết quả giải đoán ảnh SPOT5 ta được lớp hiện trạng rừng, để biên tập bản đồ thành quả cần chuyển định dạng file và tiến hành biên tập bằng phần mềm Mapinfo

Chuyển file shp sang file tab để biên tập bản đồ:

Mở Mapinfo/ Tool/ Universal Translator/ From fomat: *.shp/ Data source: tên file cần chuyển, To fomat: *.tab, Destination: đưa đường dẫn vào thư mục cần lưu lại file *.tab

Từ kết quả kế thừa lớp bản đồ địa hình, sông suối, đường giao thông xã Quy kỳ của Sở tài nguyên và môi trường Thái Nguyên hệ VN2000, lớp hiện trạng rừng ta tiến hành biên tập bản đồ như sau:

B1 Tạo màu và chú giải

- Mở file hiện trạng, thủy văn, đường, địa hình

- Spacing between line: 2000 (hoặc 1000), đơn vị là meter

- Tạo khung: sử dụng công cụ Rectangle trên thanh Drawing để tạo khung

- Tạo Kim Nam châm: Chọn Symbol style/ Font: chọn Mapinfo arrow, Symbol: chọn kim nam châm

- Thay đổi số lượng tờ giấy trong phần Layout size để hiển thị toàn bộ bản đồ đồng thời bản đồ đúng tỷ lệ, vào Menu Layout/ Option/ ở phần Layout size ta chọn số trang cho chiều rộng và chiều đứng (Width và height)

Hình 3.17: Chỉnh sửa kích cỡ và số trang để in ấn 3.5.6 Chồng xếp và đánh giá biến động tài nguyên rừng qua các thời kỳ

Chuyển đổi định dạng (fomat) để chồng xếp và xử lý bản đồ

35

Sau khi kiểm tra, chỉnh sửa, gộp nhóm ảnh đã phân loại cần chuyển

định dạng từ *.IMG hoặc *.TIF sang *.Tab như sau:

Menu chính chọn:

- Export/ Type: Grid; Input file: đưa tên file đã gộp (eliminate)

- Output file name (đặt tên file, thư mục)/ OK

- Export option: file/ OK (được dạng Raster file Grid)

Tiếp theo chuyển raster file Grid sang vector file Shp từ file shp chuyển sang

* Chuyển file raster Grid sang file shp:

- Khởi động Arcview/ file/ Extension/ Spatial/ OK

- New view/ add theme/ tên file grid

- Data source type: Grid data source/ chọn file grid cần chuyển

- Theme/ Convert to shape file (chọn thư mục chứa file kết quả *.shp)/ OK

- Add shape file as theme to view/ yes

* Chuyển file *.shp sang file *.tab của Mapinfo để đánh giá độ biến động qua giai đoạn: 2000 – 2010

- Từ Menu chính chọn Tool/Universal Translator

 Source: Fomat chọn ESRI Shape, File: chọn file hiện trạng đã giải đoán

và chuyển sang file *.shp

 Destination: Fomat chọn Mapinfo TAB, Directory chọn nơi lưu lại

 Projection: chọn Hệ VN2000 do bộ tài nguyên và môi trường thành lập/ Ok

Hình 3.18: Chuyển đổi định dạng

Để chồng xếp và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng ta làm theo các bước sau:

36

- Mở File Quyky_HT2010 trong Mapinfo

- Vào File/ Save as/lưu 1 file khác tên là HtrangQuyky_ chong xep

- Ở file HT chồng xếp tạo thêm Type 2010 và 2000

- Mở thêm file Quyky_HT 2010 và Quyky_HT 2000

Tiến hành chồng xếp giai đoạn 2000 - 2010 :

- Trên Menu chính/ Query/ Select/ chọn HtrangQuyky_ chong xep/ Objects/ Set target

- Query/ Select/ Selcect Records from Table: Quyky_HT 2010 / Object/ Split/ OK/ Save

- Query/ Select/ Selcect Records from Table: Quyky_HT 2000 / Object/ Split/ OK/ Save

-

Hình 3.19: Tiến hành chồng xếp

- Query/ Select/ HtrangQuyky_ chong xep/ Disagreeate/

- Table/ Maintainance/ Pack Table/ Ok/ Save

- Table/ Update Column

 Table to Update: HtrangQuyky_ chong xep

 Column to Update: Type 2000

 Get Value From Table: Quyky_HT2000

 Calculate: Value

 of: Type

- Join/ chọn Where object from table Quyky_HT 2000 (contains)/ OK

37

Tính diện tích cho các lô:

- Mở file HtrangQuyky_ chong xep/ Table/ Update column

 Table to Update: HtrangQuyky_ chong xep

 Column to Update: Dientich

 Assist/ Expression/ Funtions/ Area(obj; “hectare”)/OK/ Save

Hình 3.20: Cập nhật loại trạng thái

Xuất dữ liệu chồng xếp ra Excel:

- Từ Menu chính chọn Table/ Export/ Export table: chọn HtrangQuyky_ chong xep/ Export/ HtrangQuyky_ chong xep.dbf/ Save

- Mở Excel 2003/ File/ Open/ chọn file HtrangQuyky_ chong xep.dbf/ Next (Step 1 of 3)/ Next (Step 1 of 2)/ Layout

Qua đó ta đánh giá được biến động diện tích của từng trạng thái qua giai đoạn 2000 – 2010 thông qua chức năng Pivot table

- Trong cửa sổ Pivot Table:

 DATA: Sum of DIENTICH

 Column: Type 2005 (Diện tích của năm 2005)

 Row: Type 2000 (Diện tích năm 2000)

38

Hình 3.21: Xuất dữ liệu ra Excel để thống kê qua

chức năng Pivot table 3.5.7 Đánh giá biến động trữ lƣợng rừng

- Thừa kế kết quả nghiên cứu từ giai đoạn 2000 – 2005 của Viện Điều tra quy hoạch rừng về trữ lượng trung bình của trạng thái rừng IIIA2 khu vực Đông Bắc

Bộ (qua các ô định vị được lập cố định và theo dõi của Viện Điều tra quy hoạch

(cm)

H vn (m)

2

%) ( 4

%) (

%) ( 4

S a F

S F n







Trong đó:

F: Diện tích khu điều tra

a = 500m2: Diện tích ô mẫu n: Số ô cần điều tra

S%: Hệ số biến động về trữ lượng, ∆% = 10%: sai số cho trước [14]