Nghiên cứu phân vùng nhạy cảm môi trường tại huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể - Đánh giá hiện trạng môi trường và nghiên cứu cơ sở khoa học về phân vùng nhạy cảm môi trường và cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ cho công tác quản lý - Phân

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

Môi trường, hệ chính quy tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, tôi xin chân thành cảm ơn đến:

Quý thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Môi trường, Phòng Đào tạo, Ban giám hiệu nhà trường đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian khoá học

Bộ môn Quy hoạch Tài nguyên & Môi trường, Khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình thực tập để tôi đạt được kết quả này

Tập thể cán bộ, phòng Tài nguyên và môi trường huyện Ba Bể đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình điều tra hiện trường, thu thập số liệu phục vụ cho quá trình nghiên cứu

Đặc biệt, tôi xin trân trọng cảm ơn TS.Hoàng Văn Hùng đã dành

nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập

và hoàn thành luận văn này

Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn còn hạn chế và bản thân mới bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đề tài không khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô và các bạn quan tâm góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên,20 tháng 5 năm 2014

Sinh viên

LÝ VĂN KÍNH

Bảng 4.1 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng nước mặt

tự nhiên 42 Bảng 4.2 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng đô thị và

công nghiệp hóa 43 Bảng 4.3 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng suy thoái

đất 44 Bảng 4.4 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng tai biến tự

nhiên 45 Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả phân tích chất lượng nước mặt huyện Ba Bể 46 Bảng 4.6 Mức độ nhạy cảm của môi trường các vùng nước mặt tự nhiên Ba

Bể 48 Bảng 4.7 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng đô thị huyện Ba Bể 48 Bảng 4.8 Các vùng núi đá vôi huyện Ba Bể 50 Bảng 4.9 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng núi

đá vôi 50 Bảng 4.10 Các vùng núi đất huyện Ba Bể 50 Bảng 4.11 Mực độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng đất

núi 51 Bảng 4.12 Các vùng thung lũng huyện Ba Bể 51 Bảng 4.13 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng

thung lũng 51 Bảng 4.14 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng nước

mặt tự nhiên 53 Bảng 4.15 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng đô thị và

công nghiệp hóa 54 Bảng 4.16 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng suy

thoái đất 55 Bảng 4.17 Tiêu chí xác định mức độ nhạy cảm môi trường của vùng ta biến

tự nhiên 56

Nặm 58 Bảng 4.20 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng đô thị huyện Pác Nặm 58 Bảng 4.21 Các vùng núi đá vôi huyện Pác Nặm 59 Bảng 4.22 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng núi

đá vôi 59 Bảng 4.23 Các vùng núi đất huyện Pác Nặm 59 Bảng 4.24 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng đất

núi 60 Bảng 4.25 Các vùng thung lũng huyện Pác Nặm 60 Bảng 4.26 Mức độ nhạy cảm môi trường vùng tai biến thiên nhiên - vùng

thung lũng 60

Hình 2.1: Các chức năng của GIS 9

Hình 2.2: Các hợp phần của hệ thống thông tin địa lý GIS) 11

Hình 2.3: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và 12

Hình 2.4: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tượng đường 13

Hình 2.5: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối

tượng vùng 14

Hình 2.6: Cấu trúc dữ liệu raster 15

Hình 2.7: Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster 16

Hình 2.8: Mô hình chuyển đổi dữ liệu viễn thám và GIS) 18

Hình 3.1: Quy trình thành lập bản đồ số từ ảnh vệ tinh 26

Hình 4.1: Bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Ba Bể 52

Hình 4.2: Bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Pác Nặm 61

BTNMT : Bộ Tài nguyên và môi trường

CSDL : Cơ sở dữ liệu

ENVI : Environment for Visualizing Images Môi trường giải đoán ảnh

GD&ĐT : Giáo dục và đào tạo

GIS: : Geographic Information System

Hệ thống thông tin địa lý

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

THCS : Trung học cơ sở

THPT : Trung học phổ thông

UBND : Ủy ban nhân dân

Phần 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu, yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể 2

1.2.3.Yêu cầu đề tài 3

1.2.4 Ý nghĩa của đề tài 3

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1 Cơ sở khoa học 5

2.1.1 Các khái niệm liên quan 5

2.1.2 Tổng quan về phân vùng nhạy cảm 5

2.2 Cơ sở pháp lý 7

2.3 Hệ thống thông tin địa lý 8

2.3.1 Những khái niệm chung về hệ thống thông tin địa lý (GIS) 8

2.3.1.1 Khái niệm chung 8

2.3.1.2 Thành phần cơ bản của hệ thông tin địa lý GIS 10

2.3.1.3 Cơ sở dữ liệu 11

2.3.2 Giới thiệu các phần mềm sử dụng 16

2.3.2.1 Phần mềm giải đoán ảnh ENVI 4.5 16

2.3.2.2 Phần mềm ArcGIS 9.2 17

2.3.2.3 Kết hợp tư liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý trong bản đồ trạng môi [trường 18

2.3.2.4 Tình hình ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trên thế giới 19

2.3.2.5 Tình hình ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý ở Việt Nam 20

2.3.3 Xây đựng bản đồ phân vùng nhảy cảm môi trường 21

2.4 Phương pháp luận xây dựng bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường 22

2.5 Lựa chọn chỉ tiêu mức nhạy cảm môi trường 22

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23

3.2 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 23

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 23

3.2.2 Thời gian nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.3.1 Điều kiện tự nhiên 23

3.3.2 Thực trạng môi trường tại khu vực nghiên cứu 24

3.3.3 Phân vùng nhạy cảm môi trường Ba Bể 24

3.3.4 Phân vùng nhạy cảm môi trường Pác Nặm 24

3.4 Phương pháp nghiên cứu 24

3.4.1 Phương pháp bản đồ 25

3.4.2 Phương pháp thành lập bản đồ 25

3.4.3 Phương pháp thu thập số liệu 25

3.4.4 Phương pháp chồng ghép bản đồ bằng công nghệ GIS 25

3.4.5 Phương pháp phân tích và thống kê số liệu 26

3.4.6 Quy trình thành lập bản đồ hiệu quả 26

Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 27

4.1.1 Điều kiện tự nhiên huyện Ba Bể 27

4.1.1.1 Vị trí địa lý 27

4.1.1.2 Điạ hình 27

4.1.2 Khái quát chung về Huyện Pác Nặm 28

4.1.2.1 Vị trí địa lý 28

4.1.2.2 Địa hình địa mạo 29

4.1.2.3 Khí hậu 29

4.1.2.4 Thực trạng môi trường 30

4.1.3 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội - huyện ba bể, pác nặm 30

4.1.3.1 Tăng trưởng kinh tế 30

4.1.3.5 Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng 35

4.2 Phân vùng nhạy cảm môi trường 41

4.2.1 Phân vùng nhạy cảm môi trường, môi trường huyện Ba Bể 41

4.2.1.1 Phương pháp luận phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Ba Bể 41

4.2.1.2 Vùng nước thiên nhiên và nhân tạo 41

4.2.1.3 Vùng đô thị hóa và công nghiệp hóa 42

4.2.1.4 Vùng suy thoái đất 43

4.2.1.5 Vùng tai biến thiên nhiên 44

4.2.1.6 Vùng bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học 45

4.2.2 Phương pháp xây dựng bản đồ nhạy cảm môi trường 45

4.2.3 Kết quả nghiên cứu phân vùng nhạy cảm môi trường 46

4.2.3.1 Xác định các vùng nhạy cảm của môi trường huyện Ba Bể 46

4.2.3.2 Vùng mặt nước tự nhiên - ký hiệu: MNTN 47

4.2.3.3 Vùng đô thị hóa - ký hiệu: ĐTH 48

4.2.3.4 Vùng bảo tồn thiên nhiên - ký hiệu: BTTN 48

4.2.3.5 Vùng tai biến thiên nhiên - ký hiệu: TBTN 49

4.2.3.6 Thành lập bản đồ các vùng nhạy cảm môi trường huyện Ba Bể 52

4.3 Phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Pác Nặm 53

4.3.1 Vùng nước thiên nhiên và nhân tạo 53

4.3.2 Vùng đô thị hóa và công nghiệp hóa 53

4.3.3 Vùng suy thoái đất 54

4.3.4 Vùng tai biến thiên nhiên 55

4.3.5 Vùng bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học 56

4.4 Phương pháp xây dựng bản đồ nhạy cảm môi trường 56

4.5 Kết quả nghiên cứu phân vùng nhạy cảm môi trường 57

4.5.1 Xác định các vùng nhạy cảm của môi trường huyện Pác Nặm 57

4.5.1.1 Vùng mặt nước tự nhiên - ký hiệu: MNTN 57

4.5.1.2 Vùng đô thị hóa - ký hiệu: ĐTH 58

4.5.1.3 Vùng tai biến thiên nhiên - ký hiệu: TBTT 59

5.1.1 Kết quả đạt được 62

5.1.2 Kiến nghị 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

I Tài liệu tiếng Việt 64

II Tài liệu tiếng Anh 65

Phần 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, nước ta đang ở giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nền kinh tế phát triển mạnh, cùng với đó là sự bùng nổ dân số, từ đó gây ra sức ép lớn tới rừng, dẫn tới nhiều hậu quả như; thiên tai, hạn hán, gây tổn hại rất lớn cho nhà nước cả về người và của Tuy nhiên, công tác triển khai thực hiện ở địa phương còn gặp nhiều khó khăn, mà khó khăn lớn nhất là việc xây dựng

cơ sở dữ liệu bản đồ[3]

Sự ra đời và phát triển của máy tính đã dẫn đến cuộc cách mạng công nghệ lần thứ 3, cuộc cách mạng công nghệ thông tin Cuộc cách mạng này đã tác động sâu sắc vào tất cả các lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội, tạo nên sự chuyển biến về chất của nền văn minh xã hội loài người, chuyển từ một nền văn minh công nghiệp tiên tiến sang nền văn minh công nghệ thông tin và trí tuệ, từ nền kinh tế công nghiệp truyền thống sang nền kinh tế thông tin mở Các nước tiên tiến trên thế giới như Nhật Bản, Nga, Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc v.v Đã ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác quản lý và phục vụ sản xuất từ nhiều thập niên trước, các ứng dụng tiên phong đó đã đem lại hiệu quả vô cùng lớn cho việc phát triển tổng thể về mọi mặt; kinh tế xã hội an ninh quốc phòng (Nguyễn Đức Hiệp)[7] Trong khi đó nhiều nơi trên lãnh thổ của Việt Nam còn gặp khó khăn trong việc xây dựng hệ cơ sở dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu bản đồ, do điều kiện địa hình đồi núi cao chia cắt và hiểm trở

Hệ thống thông tin địa lý và công nghệ viễn thám là những công nghệ tích hợp các phần mềm tin rất mạnh, nó có khả năng ứng dụng đa ngành cao

và phục vụ đắc lực cho công tác quản lý xây dựng và sử dụng các nguồn tài nguyên quốc gia và trên thế giới một cách bền vững Trong công tác xây dựng

cơ sở dữ liệu bản đồ thì đây là những công cụ ưu việt để xây dựng được các bản đồ, đặc biệt là những vùng mà con người không đo vẽ được bằng phương pháp thông thường Việt Nam đã chính thức được xếp hạng trong các quốc gia có vệ tinh viễn thám từ tháng 5/2013 với vệ tinh Vnredsat-1 Đây là cơ hội

để ngành công nghệ viễn thám phát triển và đi sâu vào nhiều lĩnh vực

Trong công tác xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai, hệ thống thông tin đất đai của quốc gia nói chung, cơ sở dữ liệu (CSDL), hệ thống thông tin cho ngành lâm nghiệp nói riêng, đã và đang kết hợp công nghệ thông tin tiên tiến

để xây dựng và quản lý các CSDL đó một cách chính xác và hiệu quả Tuy nhiên hầu hết các phương pháp mà nhiều địa phương đang dùng còn mang tính thủ công, chưa đồng bộ, mất nhiều thời gian và kinh phí nhưng kết quả vẫn không cao Trong khi đó nhiều quốc gia trên thế giới như Ấn Độ, Trung Quốc, v.v Họ đã thực hiện từ nhiều năm nay và thu được hiệu quả rất cao[10,16]

Môi trường tại huyện Ba Bể, Pắc Nặm, tỉnh Bắc Kạn là những vùng có tiềm năng về mọi mặt riêng,Do vậy, việc quản lý và bảo vệ khu vực này là vô cùng quan trọng, để làm tốt việc đó thì công cụ quan trọng nhất là cơ sở dữ

liệu bản đồ Trên cơ sở đó, tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phân vùng nhạy cảm môi trường tại huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn”

1.2 Mục tiêu, yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu tổng quát

Đánh giá hiện trạng môi trường, phân vùng nhạy cảm môi trường và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý và bảo vệ môi trường tại huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

- Đánh giá hiện trạng môi trường và nghiên cứu cơ sở khoa học về phân vùng nhạy cảm môi trường và cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ cho công tác quản lý

- Phân vùng nhạy cảm môi trường trên cơ sở sử dụng công nghệ GIS, nghiên cứu sử dụng bản đồ địa chính và viễn thám

- Đề xuất giải pháp cụ thể và có hiệu quả tại huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn

- Sử dụng các phần mềm GIS như ArcGIS, Mapinfo và phần mềm giải đoán ảnh vệ tinh ENVI 4.5, với nguồn dữ liệu là ảnh vệ tinh và các loại bản

đồ khu vực vườn Quốc Gia Ba Bể, Pắc Nặm, xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ trạng thái môi trường

- Đánh giá khả năng ứng dụng của GIS và ảnh viễn thám trong xây dựng

cơ sở dữ liệu (CSDL) bản đồ trong công tác quản lý tài nguyên

- Giúp giảng viên, sinh viên và những người quan tâm tới lĩnh vực này

có thể biết được quy trình xác định các trạng thái rừng bằng phương pháp mới nhất hiện nay

1.2.3 Yêu cầu đề tài

- Điều tra điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội,tình hình sử dụng tài nguyên của huyện Ba Bể, Pắc Nặm, tỉnh Bắc Kạn Xây dựng bản đồ trạng thái khu vực nghiên cứu theo các cấp độ do Bộ NN&PTNT quy định

- Thu thập đầy đủ, thống kê các số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội đặc biệt là các trạng thái tại khu vực nghiên cứu

- Xác định các mẫu kiểm định thực địa làm cơ sở để phân cấp cho toàn khu vực nghiên cứu

- Xác định được đặc tính, tính chất vùng trong phạm vi vùng nghiên cứu

- Thao tác xử lý thành thạo trên một số phần mềm GIS (Mapinfo, ArcGIS v.v.), phần mềm xử lý ảnh viễn thám Envil 4.5 Xây dựng quy trình công nghệ xây dựng bản đồ dựa vào tư liệu viễn thám và công nghệ GIS

- Những kiến nghị đưa ra phải có tính khả thi với điều kiện ở địa phương

- Đánh giá hiện trạng môi trường, phân vùng nhạy cảm môi trường

- Nâng cao kiến thức thực tế của bản thân phục vụ cho công tác sau khi

ra trường

1.2.4 Ý nghĩa của đề tài

* Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu:

Khoá luận tốt nghiệp là một cơ hội tốt để tôi củng cố những kiến thức

đã tiếp thu trong nhà trường Nắm vững các văn bản do Nhà nước và địa phương ban hành có liên quan đến quản lý và sử dụng tài nguyên Tìm hiểu, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của phường và xây dựng quy trình lập bản đồ vùng giá trị bằng công nghệ GIS Qua đó tôi biết cách thu thập, tổng hợp, phân tích số liệu, biết cách trình bày một báo cáo khoa học hoàn chỉnh Sự thành công của đề tài là cơ sở để nâng cao được phương pháp làm việc có khoa học có cơ sở, giúp sinh viên biết tổng hợp bố trí thời gian

hợp lý trong công việc Hơn nữa, Đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên về GIS và viễn thám để phát triển mạng lưới trung tâm GIS và viễn thám trên toàn quốc trong tương lai

* Ý nghĩa trong thực tiễn:

Việc ứng dụng vào thực tiễn các phương pháp và nghiên cứu mô hình phù hợp với dựa trên các thông tin sẵn có trên bản đồ địa chính, góp phần vào công tác quản lý môi trường để sử dụng nguồn tài nguyên quý giá một cách hợp lý, tiết kiệm đáp ứng nhu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.Bản đồ kết quả sẽ là cơ sở để tìm ra các vùng ưu thế phục vụ phát triển sản xuất nông lâm ngư nghiệp và xây dựng các phương án quy hoạch chiến lược từ tổng thể tới chi tiết Tiết kiệm thời gian và sức người trong việc khai thác và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Các khái niệm liên quan

*Các khái niệm môi trường:

(Theo UNESCAP 2003) định nghĩa môi trường như sau: “môi trường

lý sinh cung cấp hàng hóa (tài nguyên thiên nhiên) và các dịch vụ sinh thái được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp, năng lượng và các đầu vào sản xuất khác tiếp nhận chất thải từ hoạt động kinh tế và hoạt động của con người và tái tạo, vẻ đẹp cho con người

Môi trường được định nghĩa trong Luật bảo vệ môi trường (do chính phủ ban hành năm 1993 và sửa đổi bổ sung năm 2005) gồm các nhân tố vật chất do con người tạo ra và tự nhiên xung quanh chúng ta và tác động đến cuộc sống, sản xuất và sự tồn tại phát triển của con người về sinh thể sống [7]

Các yếu tố cấu thành môi trường là các yếu tố tạo nên môi trường như: không khí, đất nước, đất, âm thanh, ánh sáng núi rừng, sông, lục địa, biển hồ, các sinh vật sống, hệ thống sinh thái, khu vực dân cư, khu bảo tồn thiên nhiên, phong cảnh tự nhiên, các địa danh nổi tiếng, di tích lịch sử và các hình thức

và thể khác

* Khái niệm vùng nhạy cảm môi trường

Có nhiều khái niệm khác nhau về vùng nhạy cảm môi trường: “Vùng nhạy cảm môi trường là một đơn vị phân loại những vùng sản xuất nông nghiệp có nhu cầu bảo vệ với những giá trị cuộc sống nguyên sơ, mang những giá trị lịch sử, giá trị về cảm quan” Khái niệm này được bộ Nông lương, Thủy sản Hoa Kỳ đưa ra lần đầu tiên năm 1987[6]

2.1.2 Tổng quan về phân vùng nhạy cảm

Theo bộ Nông lương, Thủy sản Hoa Kỳ, vùng nhạy cảm môi trường bao gồm các khu vực có tầm qua trọng về môi trường ở quy mô quốc gia những vùng mà việc bảo tồn các nơi đó phụ thuộc vào sự thích nghi duy trì và

mở rộng của các hình thức canh tác nông nghiệp, trong các vùng này những

sự thay đổi trong phương thức canh tác có thể tác động dẫn đến môi trường,

những vùng có giá trị quan trọng phục vụ cho nhu cầu nghỉ dưỡng giải trí…

do môi trường mang lại, những vùng được các doanh nghiệp giúp đỡ trong bảo tồn

Theo Jonathan Allotey và nnk, vùng nhạy cảm môi trường bao gồm tất

cả các vùng được quy định trong luật về các khu vựa bảo tồn động vật hoang

dã (các vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên…) các khu vực bảo về rừng cũng như các khu vực có tính đa dạng sinh học mang giá trị toàn cầu, các khu vực là nơi sinh sống tự nhiên của các loài động vật quý hiếm, đang bị đe dọa tuyệt chủng những địa điểm văn hóa lịch sử lâu đời và có giá trị về mặt khoa học, các khu vực dễ xảy ra các biến động về môi trường như xói lở bờ biển, lũ lụt tai biến địa chất và các loại chất phóng xạ, các vùng có nhiều đồi núi với

độ dốc lớn hơn 450

và dễ xảy ra xói mòn hay trượt lở đất đá, hay trượt lở bùn Các vùng đất nằm sát các vực nước trong bán kính tối thiểu la 50m tính từ bờ, các vùng nước mặt hay nước ngầm mang một hay nhiều hơn, các đặc điểm, cung cấp nước cho mục đích sinh hoạt, cho các cùng được bảo vệ, cho động vật hoang dã, các vùng thượng lưu của các dòng sông, các vùng rừng ngập mặn, đặc trưng bởi một trong các đặc điểm: nằm cạnh các vùng cửa sông, nơi sinh sống của các loài động vật hoang dã, nơi đẻ trứng của các loài cá, gần kề cạnh các vùng đánh bắt cá lâu đời, đóng vai trò như các vùng đệm giúp khắc phục dược sự xói lở, chống gió hay bão lũ

“Một vùng được xem là nhạy cảm môi trường nếu nó đặc biệt có ý nghĩa hoặc do hoạt động không đực kiểm soát của con người có nguy cơ làm

suy giảm dẫn đến phá hoại các giá trị của chúng hoặc là có tác động “nguy

hiểm đối với cuộc sống hay tài sản của con người”

Các vùng nhạy cảm môi trường bao gồm: vùng đất dễ bị tổn thương, đòi hỏi phải được bảo vệ, bao gồm các đường bờ biển, hồ, các dòng chảy, đất ngập nước, cấu trúc địa chất hiếm, tài nguyên không thay thế được, khu vực

là nơi sinh sản, cư trú của các loài quý hiếm: bao gồm đồng bằng ngập lụt, các vùng dốc và không ổn định, các khu vực dễ bị sạt lở, động đất, núi lửa, các khu vực có tài nguyên tái tạo, vùng bổ cập nước ngầm, đất nông nghiệp đặc biệt, đất lâm nghiệp và các khu vực trù phú cho cá và động vật hoang dã, tài nguyên cảnh quan, văn hóa, vùng có vẻ đẹp nổi tiếng, có giá trị khoa học hay

giáo dục cao, có tiềm năng giải trí - du lịch, đất có tài nguyên lịch sử, khảo cổ

2.2 Cơ sở pháp lý

Một số văn bản pháp lý có liên quan về phân vùng nhạy cảm môi trường

- Luật bảo vệ môi trường năm 2005

- Kế hoạch số: 72/KH-UBND Ủy Ban Nhân Dân huyện Ba Bể Năm

2013 thực hiện kế nghị quyết số 35/NQ-CP ngày 18/3/2013 của chính phủ về một số vấn đề cấp bách trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

- Thông tư 26 /2011/TT-BTNMT quy định chi tiết một số điều của nghỉ đính số 29/2011/ND-CP ngày 18 tháng 4 năm 2011 của chính phủ quy định

về đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi trường

- QCVN 19:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi trơn và các chất vô cơ

- Thông tư 39/2010/ TT-BTNMT quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về môi trường

- Nghị định 80/2003/NĐ-CP ngày 30/3/2006 của chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường

- Nghị định 179/2013/NĐ-CP quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

- Nghị Định 142/2013/NĐ-CP về Xử xử phạt hành chính vi phạm tài nguyên nước - khoáng sản

- Nghị Định 80/2006/NĐ-CP qui định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệ môi trường

2.3 Hệ thống thông tin địa lý

2.3.1 Những khái niệm chung về hệ thống thông tin địa lý (GIS)

2.3.1.1 Khái niệm chung

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) là một

nhánh của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 trong các cơ quan địa chính ở Canada, và suốt thời gian hai thập niên 60 - 70 GIS cũng chỉ được một vài cơ quan chính quyền khu vực Bắc Mỹ quan tâm nghiên cứu, cho mãi đến đầu thập niên 80, khi phần cứng máy tính phát triển mạnh với những tính năng cao, giá lại rẻ; đồng thời sự phát triển nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở dữ liệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông tin đã làm cho công nghệ GIS càng ngày được quan tâm hơn và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm trở lại đây GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích sự vật, hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các

thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân

tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng

trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động,

hoạch định chiến lược v.v.) (Hà Văn Thuấn, 2010) [14]

Trước đây để ghi nhận, mô tả và quản lý tài nguyên thiên nhiên, sự phân

bố đô thị, phân bố dân cư, phân bố sản xuất, quản lý hệ thống giao thông, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống điện nước, hệ thống dịch vụ khẩn cấp v.v người ta sử dụng hệ thống bản đồ địa lý, bản đồ chuyên đề vẽ trên giấy cùng các bảng biểu thống kê Khi nền kinh tế xã hội phát triển cao, khối lượng thông tin ngày càng đồ sộ, nhu cầu xã hội đòi hỏi phải phân tích, cung cấp và cập nhật thông tin hàng ngày, hàng giờ v.v

Xuất phát từ lĩnh vực ứng dụng, thời điểm nghiên cứu mà có nhiều định nghĩa về GIS được phát biểu Mặc dù vậy, điểm tương đồng của các định nghĩa là GIS có liên quan đến thông tin không gian, phân biệt được hệ thống thông tin quản lý và hệ thống thông tin địa lý, bản đồ trong GIS là sự kết hợp của công nghệ bản đồ số và cơ sở dữ liệu, do vậy có thể quan sát dữ liệu từ nhiều góc độ

Tùy theo các chức năng, nhiệm vụ của mỗi hệ thống thông tin địa lý mà

có nhiều định nghĩa khác nhau, tuy nhiên các khái niệm về GIS đều dựa trên 3 yếu tố quan trọng là: chất lượng đồ họa, hệ thống vi tính số kỹ thuật cao và khả năng phân tích số liệu không gian

- Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con:

dữ liệu vào, quản trị dữ liệu (quản lý và phân tích dữ liệu) và dữ liệu ra

Hình 2.1: Các chức năng của GIS

- GIS là tập hợp của các thuật toán: Trong một hệ thống thông tin địa

lý có thể sử dụng các phương pháp tính đại số, hình học từ đơn giản đến phức tạp Các phép đo đạc có thể thực hiện với các phép tính đơn giản như tính diện tích, đo chiều dài, tính sai số trung bình đến các phép toán giải tích cao cấp trong quá trình xử lý phân tích số liệu

- Định nghĩa theo mô hình cấu trúc dữ liệu: gồm các cấu trúc dữ liệu

được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và vector)

Về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình

bày các thông tin không gian và phi không gian Công nghệ GIS có thể coi là một tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng

và lưu trữ các đối tượng

- GIS là hệ thống trợ giúp ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ

thống trợ giúp việc ra quyết định, có thể tích hợp các số liệu không gian trong

một cơ chế thống nhất GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc

- Định nghĩa của David Cowen- NCGIA - Mỹ: GIS là hệ thống phần

cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý và xử lý, phân tích, mô hình hoá và hiển thị các dữ liệu qui chiếu không gian để giải quyết các vấn quản lý và lập kế hoạch phức tạp

- Định nghĩa tổng quát theo BURROUGHT 1986: "GIS như là một

tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể "

GIS được coi là một công cụ để tổng hợp các dữ liệu không gian đã thu nhận theo các tỉ lệ, khoảng thời gian khác nhau và trong các khuôn dạng dữ liệu khác nhau

2.3.1.2 Thành phần cơ bản của hệ thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý có rất nhiều thành phần khác nhau

Theo Đàm Xuân Vận, 2009[7] GIS có 5 hợp phần cơ bản là:

Thiết bị (hardware)

Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng

Phần mềm (software)

Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:

+ Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý

+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)

+ Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý

+ Giao diện đồ họa người - máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng

Số liệu (Geographic data)

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu Các

dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp

dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

Chuyên viên hay con người (Expertise)

Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc

Chính sách và cách thức quản lý (Policy and management)

Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

Hình 2.2: Các hợp phần của hệ thống thông tin địa lý GIS)

2.3.1.3 Cơ sở dữ liệu

Thành phần quan trọng nhất trong một hệ thống GIS là dữ liệu Các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại đưa vào hệ thống khai thác sử dụng Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các

nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lứu giữ và quản lý dữ liệu

Cơ sở dữ liệu không gian

Cơ sở dữ liệu không gian là những mô tả hình ảnh bản đồ được số hoá theo một khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được Hệ thống thông tin địa lý dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các bản đồ trên màn hình hoặc ra các thiết bị ngoại vi khác như máy in, máy vẽ

a) Mô hình dữ liệu Vector:

Mô hình dữ liệu Vector được trình bày dưới dạng điểm, đường và diện tích, mỗi dạng có liên quan đến 1 số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở

dữ liệu Dữ liệu dạng vector dùng để thể hiện một cách chính xác các đối tượng trên bản đồ bằng giá trị của các cặp tọa độ liên tục và xác định chính xác mối quan hệ không gian của các đối tượng, cho phép lưu trữ các dữ liệu trong một phạm vi không gian nhỏ nhất

+ Đối tượng dạng điểm: Các đối tượng địa lý được xác định bởi

một cặp tọa độ duy nhất X, Y và các tập hợp mô tả điểm đó với các ký hiệu, tên gọi

Hình 2.3: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và

thuộc tính của đối tượng điểm

+ Đối tượng dạng đường: Tất cả các đối tượng địa lý có tính đường được xây dựng từ những đoạn thẳng có 2 hay nhiều cặp tọa độ:

• Một đường đơn giản nhất được lưu trữ với điểm đầu và cuối và ký hiệu thể hiện nó trên bản đồ

• Một cung hay một chuỗi là tập hợp của n cặp tọa độ mô tả một đường phức hợp và liên tục

• Line Network: là sự tổ hợp của các đường đơn giản và các kênh được thể hiện liên tục trong cơ sở dữ liệu nhờ các điểm nút Các điểm nút cho biết hướng và xác định góc mà mỗi kênh được gắn vào điểm nút tạo thành mối quan hệ không gian cho toàn bộ network

Hình 2.4: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối

tượng đường

+ Đối tượng dạng vùng:

Vùng là một đối tượng hình học 2 chiều Vùng có thể là một đa giác đơn giản hay tập hợp của nhiều đa giác đơn giản Xét cấu trúc dữ liệu của đa giác, mục tiêu của cấu trúc dữ liệu đa giác là biểu diễn cho vùng Do một vùng được cấu tạo từ các đa giác nên cấu trúc dữ liệu của đa giác phải ghi lại được

sự hiển thị của các thành phần này và các phần tử cấu tạo nên đa giác Có một

số cách để thể hiện vùng như sau:

Thể hiện bằng các đa giác thông thường;

Thể hiện bằng điểm tương ứng duy nhất cho từng đa giác, chứa các cặp tọa độ của các đỉnh;

Thể hiện thành một hệ thống với các quan hệ topo rõ ràng;

Cấu trúc mạng topo

Hình 2.5: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối

tượng vùng

Mục đích của cấu trúc dữ liệu vector dạng vùng là để mô tả mối quan hệ không gian giữa các vùng, thể hiện hình dạng, quan hệ kề cận, phân cấp phục

vụ cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu cho các bản đồ chuyên đề

+ Đối tượng dạng polygon đơn giản: là tập hợp của các cặp tọa độ dọc

theo đường biên của mỗi vùng

Nhược điểm của cấu trúc vector vùng đơn giản là các đường biên của các vùng kề nhau thường được số hoá 2 lần Điều này có thể dẫn đến sai số khi ghép biên và sinh ra các vùng mới giữa các đường biên

• Không có thông tin về các quan hệ láng giềng;

• Khó thực hiện được các mối quan hệ không gian;

• Không biểu diễn được các đa giác có đảo bên trong;

• Không dễ dàng kiểm tra được các lỗi về điểm thừa hoặc đa giác tự cắt

b) Mô hình dữ liệu Raster:

Mô hình dữ liệu Raster được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tính Số liệu của ảnh Vệ tinh và số liệu bản đồ được quét là các loại số liệu Raster

+ Điểm: chỉ một ô vuông

+ Đường: Tập hợp một số các ô vuông trong lưới, nằm gần nhau theo

một hướng đã định

+ Vùng: Một tập hợp khép kín các ô vuông trong lưới liền nhau

Hình 2.6: Cấu trúc dữ liệu raster

Cấu trúc dữ liệu raster đơn giản nhất là một ma trận ô lưới (đôi khi còn được gọi là pixel hoặc phần tử ảnh) Mỗi ô vuông được đặt theo một hàng, cột

và mang một số đại diện cho kiểu hay giá trị của thuộc tính địa lý có trên bản

đồ Kiểu của cấu trúc dữ liệu này dễ sử dụng với máy vi tính, đặc biệt với các ngôn ngữ máy tính như Fortran, được sắp xếp theo hàng và cột dễ lưu trữ và thể hiện Cấu trúc dữ liệu trên cũng cho thấy trên mặt phẳng 2 chiều các dữ liệu địa lý không được thể hiện một cách liên tục mà từng phần, nên ảnh hưởng đáng kể đến tính toán độ dài hay diện tích cho các đặc tính bản đồ khi kích thước của các ô vuông đại diện cho các đặc tính càng lớn Ví dụ hình (a) cho thấy khoảng cách giữa a và c là 5 đơn vị trong khi đó hình (b) khoảng cách giữa a và c là 4 hoặc 7 đơn vị tuỳ theo 1 đơn vị được tính theo góc của cell hay toàn bộ cell Diện tích của hình (a) là 6 đơn vị (2) còn diện tích trong hình (b) là 7 đơn vị (2)

c) Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster

Việc chọn của cấu trúc dữ liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yêu cầu của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thì dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện tích nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời các đường bình độ sẽ chính xác hơn hệ thống raster Ngoài ra cũng tuỳ vào phần mềm máy tính đang sử dụng mà nó cho phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster Tuy nhiên đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster

Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa

giác trong biểu diễn vector Tổng quát, quá trình biến đổi là quá trình xấp xỉ

vì với vùng không gian cho trước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí tọa độ nguyên Trong mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống tọa độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học

Hình 2.7: Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster

Dữ liệu thuộc tính: Dữ liệu thuộc tính được trình bày dưới dạng các ký

tự hoặc số, hoặc ký hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý

Trong các dạng dữ liệu trên, dữ liệu Vector là dạng thường sử dụng nhất Tuy nhiên, số liệu Raster rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu có tính liên tục như: nhiệt độ, cao độ và thực hiện các phân tích không gian của số liệu Còn số liệu thuộc tính được dùng để mô tả cơ sở dữ liệu không gian

2.3.2 Giới thiệu các phần mềm sử dụng

2.3.2.1 Phần mềm giải đoán ảnh ENVI 4.5

* Phần mềm ENVI - Environment for Visualizing Images là một

phần mềm xử lý ảnh viễn thám mạnh, với các đặc điểm chính như sau:

Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ ảnh khác nhau Môi trường giao diện thân thiện

Cho phép làm việc với từng kênh phổ riêng lẻ hoặc toàn bộ ảnh Khi một file ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất

cả các chức năng hiện có của hệ thống Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể

dễ dàng lựa chọn các kênh từ các file ảnh để xử lý cùng nhau (Trần Vân Anh, 2009)[2]

ENVI có các công cụ chiết tách phổ, sử dụng thư viện phổ, và các chức năng chuyên cho phân tích ảnh phân giải phổ cao (high spectral resolution images)

Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL - Interactive Data Language Đây là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp

giữa xử lý ảnh và khả năng hiển thị với giao diện đồ hoạ dễ sử dụng [18]

* Một số chức năng chính của phần mềm

° Phân loại không chọn mẫu- Unsupervised Classification

° Phân loại có chọn mẫu - Supervised Classification

° Kỹ thuật phân ngưỡng - Segmentation Image

° Tạo lát cắt giá trị - Density Slice

° Tính chỉ số thực vật NDVI

2.3.2.2 Phần mềm ArcGIS 9.2

Arcgis Desktop là một sản phẩm của Viện Nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI) Có thể nói đây là một phần mềm về GIS hoàn thiện nhất ArcGIS cho phép người sử dụng thực hiện những chức năng của Gis ở bất cứ nơi nào họ muốn: trên màn hình, máy chủ, trên web, trên các field… Phần mềm Arcgis Desktop bao gồm 3 ứng dụng chính sau:

- ArcMap để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ

+ Tạo các bản đồ từ các rất nhiều các loại dữ liệu khác nhau

+ Truy vấn dữ liệu không gian để tìm kiếm và hiểu mối liên hệ giữa các đối tượng không gian

+ Tạo các biểu đồ

+ Hiển thị trang in ấn

- ArcCatalog: dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý

+ Tạo mới một cơ sở dữ liệu

+ Explore và tìm kiếm dữ liệu

+ Xác định hệ thống tọa độ cho cơ sở dữ liệu

- ArcToolbox: cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập các dữ liệu

từ các định dạng khác như MapInfo, MicroStation, AutoCad v.v (Trần Quốc Bình, 2014) [2]

2.3.2.3 Kết hợp tư liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý trong bản đồ trạng môi [trường

- Kết hợp tư liệu viễn thám và GIS là việc hợp nhất các ưu điểm của hai loại tư liệu trên thành một thể thống nhất, đồng thời tìm cách hạn chế những yếu điểm của chúng

- Viễn thám là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu quan trọng

và hiệu quả nhất cho việc cập nhật và xây dựng cơ sở dữ liệu của GIS

- Những dữ liệu có sẵn được lưu trữ trong GIS là nguồn thông tin bổ trợ rất tốt cho việc phân loại và xử lý ảnh viễn thám

- Trong hệ thống thông tin địa lý, hai mô hình dữ liệu vector và raster thường được sử dụng để lưu trữ dữ liệu không gian, trong khi đó dữ liệu viễn thám được xử lý và lưu trữ dưới dạng raster

- Chức năng chồng xếp các lớp dữ liệu cho phép kết hợp và hiển thị đồng thời cả hai lớp vector và raster, điều này cho phép cập nhật nhanh các lớp dữ liệu về giao thông, thuỷ hệ, thực phủ trong dữ liệu nền, cũng như các lớp dữ liệu chuyên đề của hệ thống thông tin địa lý

Hình 2.8: Mô hình chuyển đổi dữ liệu viễn thám và GIS)

Số hoá

Chuyển đổi vector-raster

Cấu trúc dữ liệu raster

Kết nối

cơ sở dữ liệu

Ảnh vệ tinh

Phân tích không gian Phân tích ảnh

Cấu trúc dữ liệu vector

Sản phẩm xuất ra của kết quả

- Tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có cùng tọa độ quy chiếu nên sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý tạo điều kiện tốt cho việc kết hợp hai loại tư liệu này

- Công nghệ viễn thám cho phép thành lập bản đồ tự động trên một phạm vi rộng lớn và cập nhật nhanh dữ liệu Các thông tin chuyên đề tạo ra ở dạng số từ công nghệ viễn thám được tổ chức thành các lớp thông tin hợp lý cho việc lưu trữ, quản lý, phân tích và hiển thị trong môi trường hệ thống thông tin địa lý Ngược lại, nguồn dữ liệu sẵn có trong hệ thống thông tin địa

lý luôn được cập nhật để đảm bảo tính hiện thời bổ trợ rất tốt cho việc nắn chỉnh hình học, tạo dữ liệu mẫu, phân loại và đánh giá chất lượng sau khi xử

và cá nhân sử dụng GIS trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau Trong nhiều năm trở lại đây, GIS đó được các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực như: địa chất, thổ nhưỡng, quy hoạch đô thị, nông lâm nghiệp, nghiên cứu và đó ứng dụng thành công trong nhiều công trình có giá trị Cụ thể điểm qua một số thành tựu đó là:

- FAO (1983) đó ứng dụng GIS trong mô hình phân vùng sinh thái nông nghiệp để đánh giá tài nguyên đất đai trên phạm vi toàn thế giới ở tỷ lệ bản đồ 1/5.000.000

- Ứng dụng mô hình số hóa độ cao DEM để xây dựng bản đồ địa hình

từ đó phân tích địa chất, địa mạo của khu vực

- Năm 1995 đó tiến hành đánh giá đất trồng lúa vùng lưu vực sông Ping

- huyện Mactang - tỉnh ChiangMai - Thái Lan

- Ứng dụng hệ công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai huyện Khsách Kandal tỉnh Kandal, Campuchia của NCS Choum Sinnara, trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội Theo nghiên cứu này, tác giả đó xác định được 6 chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị là: loại đất, thành phần giới, địa hình, độ phì đất, chế độ tưới, ngập úng và đã xác định toàn huyện có 19 đơn vị đất đai (Bùi Quang Toản, 1986) [16]

Một số nước phát triển như Úc, Canada, Thụy điển đó ứng dụng GIS để xây dựng một hệ thống thông tin chuyên dụng khác như hệ thông tin địa chính phục vụ cho các mục đích đa dạng về quản lý trong ngành địa chính

2.3.2.5 Tình hình ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý

ở Việt Nam

Công nghệ GIS mới phát triển mạnh ở Việt Nam trong khoảng 10 năm trở lại đây Hiện nay, đã có nhiều cơ quan Nhà nước, các trường Đại học và các Viện nghiên cứu áp dụng công nghệ GIS trong việc thực thi các kế hoạch

và dự án nghiên cứu của mình Đặc biệt trong công tác đánh giá đất, những ứng dụng GIS đó có những đóng góp thiết thực trong việc bảo vệ, khai thác

và sử dụng một cách có hiệu quả, bền vững nguồn tài nguyên đất đai Sau đây

là một số chương trình và đề tài ứng dụng GIS tại Việt Nam:

- Năm 1990, lần đầu tiên FAO đó ứng dụng GIS vào xây dựng bản đồ vùng sinh thái cho vùng đồng bằng sông Hồng ở lỷ lệ bản đồ 1/250.000

- Hoàng Văn Hùng (2010), kết quả đã đạt được từ kỹ thuật tăng cường

độ phân giải của ảnh và giải đoán ảnh vệ tinh Landsat ETM+ để thành lập bản

đồ hiện trạng sử dụng đất tại xã Hợp Thành, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang năm 2009

- Mẫn Quang Huy (1999) nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS thiết kế cơ

sở dữ liệu bản đồ cho hệ thống thông tin đánh giá tài nguyên đất cấp huyện” Kết quả nghiên cứu đó ứng dụng GIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất huyện Đông Anh - thành phố Hà Nội, từ đó đề xuất phương pháp ứng dụng công nghệ thông tin cho việc quản lý và khai thác tài nguyên đất hợp lý và hiệu quả (Nguyễn Chiến Thắng và cs, 1995)[11]

Với nghiên cứu: “Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai dựa trên công nghệ GIS của huyện Yên Châu - tỉnh Sơn La”, tác giả Vann

Varth (2003) đã xây dựng khá thành công cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai trên máy tính cho địa bàn toàn huyện Yên Châu (Lê Quang Vịnh, 1998) Tóm lại, với những ứng dụng công nghệ GIS đã góp phần thiết thực vào việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất ở Việt Nam, thúc đẩy nhanh công cuộc áp dụng khoa học công nghệ mới vào trong sản xuất nói chung cũng như trong ngành nông lâm nghiệp, tài nguyên môi trường nói riêng Đây cũng là hướng nghiên cứu phù hợp trong điều kiện nhiều nước trong khu vực như Lào v.v

2.3.3 Xây đựng bản đồ phân vùng nhảy cảm môi trường

* Kinh nghiệm áp dụng cách tiếp cận phân vùng nhạy cảm môi trường

- Trên thế giới

Bao gồm các vùng cửa sông và đầm phá bán kính trong vòng 100m xung quanh các đầm phá sông hồ chứa đất ngập nước bán kính trong vòng 100m xung quanh các vùng lưu vực sông và các hồ thủy lợi (diện tích lớn hơn

800 ha) bán kính trong vòng 100m xung quanh có các khu bảo tồn động vật hoan giã hoặc bảo về rừng bán kính trong vùng 366m xung quanh các công trình, di tích lịnh sử đường bảo vệ Các vùng trồng lúa, rừng, các vùng đệm nơi cư chú của động vật hoang giã, đầm lầy, rừng ngập mặt, khu vực dốc dễ xảy ra trượt nở đất Các hồ chưa và các lưu vực sông đang được sử dụng hay không được sử dung nữa

- Ở Việt Nam

Các nghiên cứu xây dựng phương pháp luận, lựa chọn tiêu chí phân vùng, nhạy cảm môi trường, mới chỉ có một số lượng ít đề tài được thực hiện trong thời gian gần đây dự án (nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố các vùng nhạy cảm môi trường) do trung tâm viễn thám bộ tài nguyên và môi trường thực hiện nhằm xây dựng phương pháp luận về thành lập bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường thành phố Hải Phòng, nhiệm vụ bao của dự án gồm: Nghiên cứu các vấn đề cơ sở (các khái niệm, sự cần thiết, tỉ lệ, mức độ chi tiết, độ chính xác của bản đồ nhạy cảm môi trường các tiêu chí để xác định vung nhạy cảm mỗi trường phần mềm và tài liệu sử dụng để thành lập bản đồ môi trường nghiên cứu phương pháp và quy trình thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường xây dựng hệ phân loại nội dung bản đồ nhạy cảm môi trường, thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường thành phố Hải Phòng.[1]

bản đồ phân bố các vùng nhạy cảm môi trường với các loại: vùng nhạy cảm cao và vùng nhạy cảm cao và vùng nhạy cảm

2.4 Phương pháp luận xây dựng bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường

Phương pháp luận bản đồ xây dựng bản đồ phân vùng nhạy cảm về môi trường

Bước 1: nhận dạng kiểu sinh cảnh, dạng thực vật, đất, tài nguyên khoáng sản, địa hình, sông suối Chế độ thủy văn, khí hậu, hiện trạng sử dụng đất dân số

Bước 2: thiết lập tiêu chí xác định vùng nhạy cảm môi trường

Bước 3: cho điểm có trọng số tùy theo tầm quan trọng của tiêu chí được lựa chọn hay không có trọng số, phân cấp, đánh giá theo từng tiêu chí

Bước 4: xây dựng các bản đồ số đơn tính theo từng tiêu chí với sự hỗ trọ của các phần mềm bản đồ GIS

Bước 5: chồng ghép các lớp bản đồ đơn tính Có thể sử dụng phần mềm ILWIS để thu được bản đồ cuối cùng trong đó giá trị của mỗi pixel của bản đồ này sẽ có giá trị bằng tổng số điểm của các pixel tương ứng với các tiêu chí thành phần đã có ở bước 3 của vùng đó thực hiện việc “màu hóa” theo các cấp màu tương ứng với các khoảng giá trị pixel để được các vùng theo các cấp nhạy cảm khác nhau

2.5 Lựa chọn chỉ tiêu mức nhạy cảm môi trường

• Khu vực có mặt nước thiên nhiên và nhân tạo

• Vùng suy thoái đất

• Vùng tai biến thiên nhiên

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Môi trường tại huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn

- Khả năng ứng dụng của GIS và viễn thám trong việc phân vùng nhạy cảm

- Các quy định về chỉ tiêu, tiêu chuẩn kỹ thuật của các lĩnh vực có liên quan trong đề tài này

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để phân vùng nhạy cảm, trong

đề tài này nội dung thực hiện tại 2 huyện Ba Bể, Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn., với việc sử dụng các phần mềm GIS như ArcGis 9.3, MapInfo 10.1 và phần mềm giải đoán và xử lý ảnh vệ tinh ENVI 4.5… để xây dựng cơ sở dữ liệu

3.2 Địa điểm, thời gian nghiên cứu

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu:tại huyện Ba Bể, Pắc Nặm, tỉnh Bắc Kạn

- Địa điểm thực tập: Phòng tài nguyên và môi trường huyện Ba Bể - tỉnh Bắc Kạn

3.2.2 Thời gian nghiên cứu

- Thời gian: Từ tháng 2 năm 2014 đến tháng 4 năm 2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Điều kiện tự nhiên

a) Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tác động đến môi trường khu vực nghiên cứu Xác định rõ đặc điểm môi trường tự nhiên, hiện trạng chất lượng môi trường, các công trình bảo vệ môi trường, các vùng nhạy cảm

về môi trường và KT-XH của 2 huyện huyện Ba Bể, Pắc Nặm, tỉnh Bắc Kạn

Điều tra cơ bản

- Điều kiện tự nhiên

+ Vị trí địa lý

+ Địa hình, địa mạo

+ Khí hậu, thủy văn

+ Các nguồn tài nguyên: đất đai, nguồn nước, khoáng sản…

- Điều kiện kinh tế - xã hội

+ Thực trạng phát triển kinh tế

+ Dân số lao động và việc làm

+ Cơ sở hạ tầng

3.3.2 Thực trạng môi trường tại khu vực nghiên cứu

3.3.3 Phân vùng nhạy cảm môi trường Ba Bể

Xác định vùng nhạy cảm

Dựa trên nhưng phương pháp luận, tiêu chí về phân vùng nhạy cảm môi trường nghiên cứu xác định các vùng nhạy cảm về môi trường

- Vùng đô thị hóa và công nghiệp hóa

- Vùng nước thiên nhiên và nhân tạo

- Vùng suy thoái đất

- Vùng bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học

- Vùng tai biến thiên nhiên

Xác định một số yếu tố nhạy cảm

Phân vùng các yếu tố nhạy cảm

Đề xuất một số giải pháp kinh tế - kỹ thuật - môi trường và chính sách nhằm bảo vệ môi trường và khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên

3.3.4 Phân vùng nhạy cảm môi trường Pác Nặm

- Vùng đô thị hóa và công nghiệp hóa

- Vùng suy thoái đất

- Vùng tai biến thiên nhiên

3.4 Phương pháp nghiên cứu

Một số các phương pháp sử dụng trong quá trình nghiên cứu đề tài:

Bản đồ các vùng nhạy cảm môi trường được xây dựng theo phương

pháp luận [5,15]

Bước 1: Thu thập các tài liệu, bản đồ chuyên đề về dạng thực vật, đất,

tài nguyên khoáng sản, sử dụng đất, dân số

Bước 2: Thiết lập tiêu chí xác định các vùng nhạy cảm môi trường Bước 3: Cho điểm có trọng số tùy theo tầm quan trọng của tiêu chí

được lựa chọn hay không có trọng số, phân cấp nhạy cảm, đánh giá theo từng tiêu chí

Bước 4: Xây dựng các bản đồ số đơn vị theo tưng tiêu chí với sự hỗ trợ

của các phân mềm bản đồ GIS

Bước 5: Chồng ghép các lớp bản đồ đơn tính và thực hiện chiết xuất,

3.4.3 Phương pháp thu thập số liệu

- Thu thập các thông tin dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính về các mặt điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội, các số liệu về đất đai (đặc điểm khí hậu, thổ nhưỡng, tình hình sử dụng đất đai v.v.), nguồn tư liệu thống kê đất đai của khu vực nghiên cứu, bản đồ hiện trạng, bản đồ địa hình, bản đồ đất v.v Từ các cơ quan chuyên môn kết hợp kế thừa có chọn lọc

- Khảo sát thực địa giúp cập nhật và xây dựng nguồn cơ sở dữ liệu

3.4.4 Phương pháp chồng ghép bản đồ bằng công nghệ GIS

Ứng dụng phần mềm ArcGIS để chồng xếp bản đồ địa giới hành chính lên ảnh viễn thám để xác định khu vực nghiên cứu trên ảnh viễn thám

Phương pháp trong GIS là toàn bộ quá trình thu thập số liệu, cách thức thu thập số liệu, cách thức tổ chức dữ liệu, kiểm tra số liệu, thiết kế hệ thống Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

3.4.5 Phương pháp phân tích và thống kê số liệu

Sử dụng các chức năng của phần mềm ứng dụng GIS và các phần mềm phân tích thống kê nguồn dữ liệu đã được xây dựng

3.4.6 Quy trình thành lập bản đồ hiệu quả

Hình 3.1: Quy trình thành lập bản đồ số từ ảnh vệ tinh

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

4.1.1 Điều kiện tự nhiên huyện Ba Bể

4.1.1.1 Vị trí địa lý

Ba Bể là huyện vùng cao của tỉnh Bắc Kạn, nằm trong khoảng 22027' đến 220

35' vĩ độ bắc và 105044' đến 105058' kinh độ đông, với tổng diện tích

tự nhiên là 68412.00 ha chiếm 14,08 % tổng diện tích tự nhiên của tỉnh Với 47.789 nhân khẩu được phân bố trên 15 xã và 1 thị trấn Có vị trí tiếp giáp như sau[17]:

- Phía Bắc và tây bắc giáp huyện Pác Nặm và tỉnh Cao Bằng

- Phía Tây, Tây Nam giáp tỉnh Tuyên Quang

- Phía Nam giáp huyện Bạch Thông

- Phía Đông và Đông Nam giáp huyện Ngân Sơn

Trung tâm huyện Ba Bể nằm cách thị xã Bắc Kạn - trung tâm văn hoá kinh tế - chính trị của tỉnh 60 km về phía Nam, nằm trên 2 tuyến quốc lộ 279

và tuyến ĐT 258 Có khoảng 3/4 số xã của huyện có đường quốc lộ và tỉnh lộ chạy qua Đây là những điều kiện hết sức thuận lợi cho việc chuyển giao kỹ thuật, giao lưu văn hoá nhằm phát triển sản xuất nông lâm nghiệp nói riêng, phát triển kinh tế văn hoá xã hội của huyện Ba Bể nói chung trong hiện tại và tương lai

4.1.1.2 Điạ hình

Huyện có địa hình đặc trưng miền núi cao, độ cao trung bình 600m so với mặt nước biển, nghiêng dần từ Đông - Bắc xuống Tây - Nam với 3 dạng địa hình phổ biến:

+ Địa hình núi đá vôi gồm các xã Nam Mẫu, Quảng Khê, Cao trĩ, Hoàng Trĩ với độ cao trên 1.000m (cao nhất là đỉnh Phia Bjooc - 1502m) xen

kẽ giữa các thung lũng hẹp tạo thành những vách dựng đứng, cheo leo Độ cao trung bình từ 600 - 1000m, độ dốc bình quân từ 250 - 300

+ Địa hình núi đất gồm các xã phía Nam, độ cao trung bình từ 300 - 400m Vùng này chủ yếu là núi đất nhưng bị chia cắt mạnh bởi hệ thống các sông suối và các thung lũng nhỏ