Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xác định yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc Gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.

Trong lĩnh vực đa dạng sinh học cũng vậy công nghệ GIS là một công cụ mạnh mẽ trong quản lý, phân vùng bảo tồn sự thích nghi thành lập bản đồ xác định các yếu tố nhạy cảm tác động tới sự

LÔ THỊ HÒA

Tên đề tài:

“ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM XÁC ĐỊNH YẾU TỐ NHẠY CẢM TÁC ĐỘNG TỚI SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT QUÝ HIẾM TẠI KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

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

Thái Nguyên 2014

Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hoàng Văn Hùng khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, người đã định hướng nghiên cứu, hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này

-Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa, cùng các thầy cô giáo khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt, trang bị cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cũng như tạo môi trường học tập thuận lợi nhất trong suốt bốn năm học vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn Ban quản lý Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thu thập tài liệu và điều tra thực địa

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ về vật chất và tinh thần trong suốt quá trình học tập để em có thể hoàn thành khóa luận này

Do điều kiện thời gian và năng lực còn hạn chế nên khóa luận của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2013

Sinh viên

Lô Thị Hòa

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí phạm vi nghiên cứu 28

Hình 4.2 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ phân vùng nhạy cảm với cây Nghiến, Đinh, Trai Lý 34

Hình 4.3 Một số thông số của ảnh 35

Hình 4.4 Mô hình số độ cao DEM (trái) và ảnh vệ tinh Spot 5 (phải) sau nắn chỉnh hình học và giới hạn vùng nghiên cứu 35

Hình 4.5 Bảng thống kê thông tin tổng hợp các loại đất trên bản đồ thực phủ 36

Hình 4.6: Kết quả biên tập bản đồ thực phủ 37

Hình 4.7: Bản đồ đất Vườn Quốc gia Ba Bể Bắc Kạn 38

Hình 4.8: Bản đồ các loại đất Vườn Quốc gia Ba Bể 39

Hình 4.9 Kết quả xây dựng bản đồ độ dốc VQG Ba Bể 40

Hình 4.10: Kết quả bản đồ hướng phơi khu vực VQG Ba Bể 41

Hình 4.11: Kết quả xây dựng bản đồ thủy văn VQG Ba Bể 42

Hình 4.12: Hình ảnh mô tả lá cây Nghiến 52

Hình 4.13: Hình ảnh mô tả lá, hoa cây Đinh 53

Hình 4.14 : Hình ảnh mô tả lá, hoa, quả cây Trai Lý 54 Hình 4.10: Bản đồ vùng nhạy cảm cây Nghiến, Đinh, Trai Lý tại Vườn Quốc gia Ba Bể 55

Bảng 4.1: Điều kiện khí hậu của khu vực VQG Ba bể 30 Bảng 4.2: Tổng hợp thành phần loài thực vật bậc cao có mặt ở vùng VQG Ba Bể 31 Bảng 4.3 Biểu điều tra tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh trưởng 43 Bảng 4.4 Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây điển hình sống cùng sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý 44 Bảng 4.5 Biểu đo đếm tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh trưởng 45

Bảng 4.6 Kết quả Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây điển hình

sống cùng sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý ÔTC 03 46 Bảng 4.7 Kết quả đo đếm tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh trưởng 47

Bảng 4.8 Kết quả Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây 48

điển hình sống cùng sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý OTC 05 48 Biểu 4.9 Thành phần thực vật sống cùng Nghiến, Đinh và Trai Lý khu vực nghiên cứu 48

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát: 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể: 2

1.2.3.Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 3

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về đa dạng sinh học 4

2.1.1 Khái niệm đa dạng sinh học 4

2.1.2 Giá trị của đa dạng sinh học 4

2.2 Tổng quan về GIS - Geographic Infomation System 6

2.1.1 Khái niệm về GIS 6

2.2.1 Các thành phần của GIS 7

2.2.2 Các nhiệm vụ của GIS 8

2.2.3 Các công nghệ liên quan đến GIS 9

2.3 Tổng quan về viễn thám 10

2.3.1 Khái niệm về viễn thám 10

2.3.2 Các phần tử của hệ thống viễn thám 11

2.3.3 Ưu điểm của công nghệ viễn thám 12

2.3.4 Các ảnh vệ tinh quan sát Trái đất 12

2.3.5 Hiệu quả ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám 14

2.4 Giới thiệu về các phần mềm sử dụng 16

2.4.1 Phần mềm ArcGIS 10.2.1 16

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về GIS - RS 17

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

2.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 21

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 24

3.2.2 Thời gian tiến hành 24

3.3 Nội dung nghiên cứu 24

3.3.1 Điều tra cơ bản 24

3.3.2 Xây dựng quy trình thành lập bản đồ phân vùng bảo tồn đa dạng sinh học theo mức độ nhạy cảm 24

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi và xác định các yếu tố tác động tới sự phân bố của loài 24

3.3.4 Ứng dụng phần mềm ArcGIS xây dựng CSDL phân vùng bảo tồn theo mức độ thích nghi 25

3.4 Phương pháp nghiên cứu 25

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 25

3.4.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ 25

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 25

3.4.4 Phương pháp lập ô tiêu chuẩn 26

3.4.5 Phương pháp tổng hợp 26

3.4.6 Phương pháp điều tra thực địa 26

3.4.7 Phương pháp kết hợp ứng dụng tư liệu vễn thám và GIS 26

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Tổng quan về phạm vi nghiên cứu 27

4.1.1 Khái quát chung về Vườn Quốc gia Ba Bể 27

4.1.2 Điều kiện tự nhiên 28

4.1.3 Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội môi trường 32

4.2 Xây dựng quy trình thành lập bản đồ phân vùng bảo tồn đa dạng sinh học theo mức độ nhạy cảm 34

4.2.1 Kết quả thu thập, xử lý cơ sở dữ liệu đầu vào và xây dựng bản đồ chuyên đề 35

4.3 Kết quả điều tra xây dựng CSDL thuộc tính 43

4.3.1 Kết quả điều tra thống kê số lượng Nghiến, Đinh và Trai Lý theo ÔTC 43

4.3.2 Thống kê thành phần thực vật sống cùng Nghiến, Đinh và Trai Lý 48

4.4 Nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc tính sinh vật học và đặc tính sinh thái học của một số loài thực vật quý hiếm (cây Nghiến, cây Đinh, cây Trai Lý) 51

4.4.1 Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh vật học cây Nghiến 51

4.4.2 Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh vật học cây Đinh 52

4.5 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu xác định các vùng thích nghi đối với cây

Nghiến, Đinh và Trai Lý 54

4.5.1 Kết quả tổng hợp các yếu tố tác động tới cây Nghiến, Đinh, Trai Lý căn cứ theo CSDL không gian và thông tin thuộc tính theo các ÔTC 56

4.6 Đề xuất một số giải pháp bảo tồn thực vật quý hiếm cũng như cây Nghiến, Đinh và Trai Lý tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn 58

4.6.1 Biện pháp quản lý 58

4.6.2 Biện pháp kỹ thuật 59

4.6.3 Biện pháp giáo dục 59

4.6.4 Biện pháp về quy hoạch bảo tồn 59

PHẦN 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 60

5.1 Kết luận 60

5.2 Tồn Tại 60

5.3 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

GIS : Geographic Information System

Hệ thống thông tin địa lý

GPS : Global Positing Systems

Hệ thống định vị toàn cầu

RS : Remote Sensing

Viễn thám

ENVI : Environment for Visualizing Images

Môi trường giải đoán ảnh

DBMS: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

CAD: Trợ giúp thiết kế nhờ máy tính

UBND : Uỷ ban nhân dân

VQG : Vườn Quốc gia

VQGBB : Vườn Quốc gia Ba Bể

ÔTC: Ô tiêu chuẩn

Khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn là khu bảo tồn rất giàu về tài nguyên đa dạng sinh học của vùng Đông Bắc Việt Nam Tính độc đáo của các nguồn tài nguyên tại khu bảo tồn này đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước, có ý nghĩa quan trọng trong việc khám phá và đánh giá các nguồn tài nguyên có giá trị quốc gia và quốc tế (Hoàng Văn Hùng, 2012)[5] Kết quả của các công trình này đã góp phần đáng kể vào việc nâng cao hiệu quả công tác quản lý và bảo vệ tính đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Ba Bể

Tại đây, rừng Bắc Kạn có hệ thống động, thực vật phong phú với những nguồn gen quý hiếm khác nhau, ngoài cung cấp một số loại lâm sản, gỗ… thì đây còn là nơi bảo tồn các loại gen động, thực vật quý hiếm của các vùng núi phía Đông Bắc

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật, nhiều công trình nghiên cứu khoa học đã được mô phỏng khá rõ ràng và sinh động Hệ thống thông tin địa lý và công nghệ viễn thám đã và đang được ứng dụng sâu rộng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong quản lý tài nguyên môi trường (Hà Văn Thuân và cs, 2010)[12] Trong lĩnh vực đa dạng sinh học cũng vậy công nghệ GIS là một công cụ mạnh mẽ trong quản lý, phân vùng bảo tồn sự thích nghi thành lập bản đồ xác định các yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật giúp cho người quản lý, người sử dụng dễ dàng tra cứu các thông tin về sự phân bố cũng như phát triển loài của một số loài thực vật.(Hoàng Văn Hùng và Trần Thị Thủy, 2014)[9]

Sự kết hợp giữa viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có sự tham gia của GPS đã thực sự tạo lên một bước ngoặt lớn về công nghệ phân tích và xử lý thông tin, nó có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và sử dụng tài nguyên thiên nhiên Theo dõi và phân tích đánh giá tác động của môi trường sống xung quanh tới sự sinh trưởng và phát triển của những loài mà thế giới công nhận là các nguồn gen quý đã và đang là mối quan tâm của các nhà khoa học, các tổ chức bảo tồn trong và

ngoài nước ( Rod Buckney và cs, 2011)[26]

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn trực tiếp

của thầy giáo: TS Hoàng Văn Hùng, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xác định yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc Gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn” Nhằm mục đích phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và sử dụng hợp lý tài

nguyên rừng cho ban quản lý Vườn Quốc gia Ba Bể và chính quyền địa phương

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu phân vùng thích nghi bảo tồn và đề xuất giải pháp bảo tồn một

số loài thực vật quý hiếm tại VQG Ba Bể

1.2.2 Mục tiêu cụ thể:

- Đánh giá hiện trạng đa dạng sinh học và xác định được một số yếu tố sinh

thái - môi trường tác động đến sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể

- Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS xây dựng bản đồ phân vùng bảo tồn

thích nghi (theo mức độ nhạy cảm của một số yếu tố môi trường) một số loài thực

vật quý hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể

- Đề xuất một số giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học một số loài thực vật đặc hữu, quý hiếm tại Vườn quốc gia Ba Bể

1.2.3.Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá khái quát được điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội trong khu vực

- Nêu được các yếu tố ảnh hưởng tới sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

- Số liệu phản ánh trung thực, khách quan

- Kết quả phân tích đạt được mục tiêu của đề tài

- Các giải pháp đưa ra có tính khả thi cao và phù hợp với điều kiện tại địa phương

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Đây là cơ hội cho học viên ,sinh viên vận dụng kiến thức đã học và những hiểu biết của mình về lĩnh vực đánh giá môi trường sinh thái ,đa dạng sinh học và công nghệ thông tin vào trong thực tiễn ,đồng thời cũng là cơ hội nâng cao sự hiểu biết về việc bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên

- Nâng cao kỹ thuật sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng trong đánh giá bảo tồn đa dạng sinh học

- Đề tài là cơ sở khoa học, tư liệu tham khảo có ý nghĩa cho sinh viên chuyên ngành môi trường và các chuyên ngành có liên quan

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Bên cạnh những hiểu biết được nghiên cứu khoa học và học tập đề tài còn trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về tài nguyên thiên nhiên, môi trường

và hệ sinh thái rừng Hiểu rõ được tầm quan trọng của đa dạng sinh học từ đó có ý thức bảo vệ và định hướng các phương pháp bảo tồn các loài thực vật

- Đề xuất một số giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học một số loài đặc hữu, quý hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

- Đây là tài liệu tham khảo cho những người có nhu cầu

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về đa dạng sinh học

2.1.1 Khái niệm đa dạng sinh học

Đa dạng sinh học (Biodiversity) là sự giàu có, phong phú và đa dạng về nguyên liệu

di truyền, về loài và các hệ sinh thái Vì vậy, đa dạng sinh học bao gồm đa dạng ở mức độ trong loài là sự đa dạng, phong phú các gen trong quần thể gọi là đa dạng di truyền hay đa dạng gen, đa dạng ở mức độ loài là sự phong phú các loài gọi là đa dạng loài và sự phong phú về các hệ sinh thái gọi là đa dạng sinh thái (Lê Trọng Cúc, 2002)[4]

2.1.2 Giá trị của đa dạng sinh học

Tính đa dạng thiên nhiên là nguồn vô tận về vẻ đẹp, về niềm cảm hứng sáng tạo, về kiến thức phong phú của nhân loại Nó là nguồn gốc của mọi sự thịnh vượng, cung cấp cho chúng ta toàn bộ thức ăn, phần lớn các nguyên liệu, hàng hóa và dịch vụ, cung cấp nguyên liệu di truyền cần thiết cho nông nghiệp, dược học, công nghệ v.v

* Đa dạng sinh học duy trì các dịch vụ sinh thái quan trọng

Vai trò của các hệ sinh thái mà hàng đầu là các loài thực vật chứa diệp lục có giá trị như những sinh vật sản xuất sơ cấp, là nguồn sống của các sinh vật khác trong xích thức ăn Thông qua quá trình quang hợp, cây xanh chuyển CO 2 từ khí quyển sang Oxy cung cấp cho hô hấp của con người và động - thực vật Phù du thực vật trong các đại dương là nguồn thức ăn cơ sở cho chuỗi thức ăn trong biển và giúp cho sự điều chỉnh chu trình khí quyển toàn cầu Sự đa dạng các vi sinh vật, vi khuẩn

cố định Nitơ khí quyển cho thực vật sử dụng, làm tăng năng suất cây trồng Các chất hữu cơ chết, mùn bã được tái sử dụng nhờ sự phân hủy của vô vàn các vi sinh vật, nấm và vi khuẩn phân hủy Chế độ thủy văn trong các vùng rừng đầu nguồn được điều chỉnh bởi đa dạng sinh học ở các hệ sinh thái rừng đầu nguồn Giá trị của đa dạng sinh học trong du lịch sinh thái là vô cùng to lớn (Cục BTĐDSH, 2009)[3]

* Đa dạng sinh học cung cấp cơ sở cho sức khỏe con người

Đa dạng sinh học đóng góp vào việc bảo vệ sức khỏe cho con người Các cây thuốc

và động vật làm thuốc truyền thống là nguồn gốc cho việc bảo vệ sức khỏe cho hơn 80% dân số thế giới Người ta đã điều tra cho thấy rằng, 57% của hơn 150 phương

thuốc điều trị có nguồn gốc từ đa dạng sinh học Nếu đa dạng sinh học của các hệ

sinh thái bị suy thoái sẽ ảnh hưởng đến việc cung cấp thức ăn, chất lượng nước hay

vệ sinh, làm giảm khả năng kháng bệnh và gây nguy cơ dịch bệnh (Cục BTĐDSH, 2009)[3]

* Đa dạng sinh học là nguồn cho năng suất và tính bền vững nông nghiệp

Đa dạng của các vi khuẩn cố định đạm trong nông nghiệp, cung cấp cho cây trồng, đồng cỏ, rừng và các thảm thực vật khác, có giá trị ước tính khoảng 50 tỷ USD hàng năm Hơn 49 loại cây trồng ở Mỹ, có giá trị 30 tỷ USD phụ thuộc vào côn trùng truyền phấn, trong đó có 15% ong nhà, còn lại là côn trùng hoang dại Ong, bướm, chim, dơi, các động vật có vú và các côn trùng khác đã thụ phấn cho hơn 70% cây trồng chủ yếu trên thế giới và 90% thực vật có hoa Nông dân trên toàn thế giới đã chi phí khoảng 25 tỷ USD hàng năm cho thuốc bảo vệ thực vật Các sinh vật ký sinh

và thiên địch trong các hệ sinh thái trên thế giới đã cung cấp khoảng 5 đến 10 lần bảo vệ thực vật tự do Nếu không có các loài cây này sẽ là một thảm họa ghê gớm Các hệ sinh thái lớn trên thế giới như rừng, savan, đồng cỏ, đất ngập nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các chu trình thủy văn Nếu các hệ sinh thái này bị phá

vỡ làm cho đất bị xói mòn, bồi lắng, axit hóa ước tính có khoảng 2 - 3 triệu ha đất hàng năm bị xói mòn Như vậy, khoảng 1/5 đất canh tác trên thế giới có xu hướng

sa mạc hóa Trong vòng một thiên niên kỷ con người đã thuần hóa được hơn 12.000 loài thực vật hoang dại và 20 - 30 loài động vật, trước hết là cho nông nghiệp Trong nông, lâm nghiệp, thủy sản đang còn phụ thuộc rất nhiều đến các loài động vật hoang dã, họ hàng của các loài động vật đã thuần hóa được như là các nguyên liệu di truyền cung cấp khả năng kháng bệnh, nâng cao năng suất, cải thiện sự thích nghi đến các điều kiện môi trường (Cục BTĐDSH, 2009)[3]

* Đa dạng sinh học - cơ sở cho sự ổn định kinh tế và sự giàu có

Đa dạng sinh học là cơ sở cho việc duy trì dịch vụ sinh thái, sức khỏe con người và năng suất nông nghiệp Mất đa dạng sinh học làm cho dịch vụ sinh thái bị đình trệ, giá phải trả cho sức khỏe con người và gia súc sẽ ảnh hưởng đến tất cả các mặt kinh

tế khác Hy sinh các nguồn tài nguyên không phục hồi phục vụ cho lợi ích tức thời

sẽ tác động tiêu cực đến năng suất lâu dài Trong áp lực của dân số, môi trường suy thoái, tài nguyên cạn kiệt gây nên sự di cư mãnh liệt làm phá vỡ thị trường lao động, xói mòn tài chính và suy yếu chính trị (Cục BTĐDSH, 2009)[3]

* Đa dạng sinh học giúp cho sự ổn định các hệ thống chính trị, xã hội

Con người cần lương thực, nước sạch, thuốc và tài nguyên khác cung cấp từ các hệ sinh thái Ở một số vùng, đặc biệt là ở một số nước đang phát triển, mất đa

dạng sinh học làm mất khả năng cung cấp các tài nguyên nói trên và một số tài nguyên khác cho người dân bản địa Mất đa dạng sinh học thường liên quan đến hệ thống sở hữu đất đai, sử dụng không bền vững nguồn tài nguyên này Dân ở những vùng nghèo thường di cư đến các vùng xa xôi, có điều kiện sinh thái mong manh hoặc vào thành phố, nơi mà vấn đề môi trường đang ngày càng bức bách Mất

đa dạng sinh học ảnh hưởng đến an toàn xã hội, đưa đến sự nghèo đói, tệ nạn

xã hội, di cư, thậm chí chiến tranh (Cục BTĐDSH,2009)[3]

* Đa dạng sinh học làm giàu chất lượng cuộc sống của chúng ta

Đa dạng sinh học đối với con người như một nguồn thông tin đến các lĩnh vực giáo dục, văn hóa, thẩm mỹ và tinh thần Đa dạng sinh học là nguồn cảm xúc cho các sáng tạo trong văn học, hội họa, thơ ca và thần thoại, các món ăn đặc sản dân tộc, mỹ nghệ, trang trí, hội hè Đa dạng sinh học làm giàu kinh nghiệm ngoài thiên nhiên của chúng ta, là điều kiện cho các hoạt động giải trí, thể thao, cắm trại, săn bắn, câu cá, leo núi, quan sát chim thú, sưu tập, chụp ảnh Sự ham muốn trí tuệ của loài người phát triển trong sự đa dạng của thế giới và chúng ta trở lại với thế giới tự nhiên để nhận thức một cách sâu sắc Các gen, các loài và hệ sinh thái là kho tàng chứa đựng các thông tin về sự sống để thích nghi với môi trường thay đổi trong quá khứ Tiến hóa sinh học, di truyền học, dân tộc học, nhân chủng học, tâm lý học,

kỹ thuật và triết học cho ta hiểu biết thiên nhiên của thế giới và vị trí của chúng ta trong đó để đạt được những cảm hứng sáng tạo (Cục BTĐDSH,2009)[3]

2.2 Tổng quan về GIS - Geographic Infomation System

2.1.1 Khái niệm về GIS

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 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm 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) (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển

các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS và công nghệ viễn thám đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ

và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên và môi trường Các mô hình phức tạp cũng dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ Trước công nghệ GIS, chỉ có một số ít người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giải quyết những vấn đề và đưa ra các quyết định 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 tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hóa và quan trắc GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường Ngày nay, GIS được đưa và giảng dạy trong các trường phổ thông, trường đại học trên toàn thế giới Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS (Đàm Xuân Vận, 2008) [18]

2.2.1 Các thành phần của GIS

GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính:

- Phần cứng: là hệ thống máy tính trên đó có

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: Phần mềm GIS cung cấp các chức

năng và các công cụ cần thiết để lưu trữ, 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 - Database Management System)

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

+ Giao diện đồ họa người máy để truy cập các công cụ dễ dàng

- Dữ liệu: Có thể coi là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS 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 trữ và quản lý dữ liệu

- Con người: Yếu tố con người trong công nghệ GIS không những chỉ là những người có nhiệm vụ tập hợp dữ liệu một cách đầy đủ và chính xác, mà còn là những người có khả năng ứng dụng các kết quả từ GIS để đưa ra những quyết định đúng đắn cho những ứng dụng cụ thể Con người ở đây vừa có thể là yếu tố tham gia vào ứng dụng công nghệ, như các chuyên gia về bản đồ, đội ngũ nhân viên kỹ thuật tin học, các chuyên gia trong các lĩnh vực ứng dụng GIS mà còn cả những con người là mục đích của ứng dụng công nghệ GIS 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

- Các chương trình đào tạo: Các trung tâm ứng dụng GIS cần phải mở các lớp đào tạo sử dụng GIS và cơ sở dữ liệu của GIS Đặc biệt là với các hệ thống GIS trực tuyến, việc giới thiệu và đào tạo đội ngũ sử dụng một cách hiệu quả GIS thậm chí có tính chất quyết định cho hiệu quả của công nghệ này (Đàm Xuân Vận, 2008)[14]

2.2.2 Các nhiệm vụ của GIS

Mục đích chung của hệ thống thông tin địa lý GIS là thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyển sang dạng số thích hợp Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy

sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hóa Công nghệ GIS hiện đại

có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn, những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hóa thủ công Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

- Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định

Các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau trước khi được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho phép loại bỏ dữ liệu không cần thiết (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

- Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu thông tin địa lý dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng trở nên nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS - Database Management System) để giúp cho việc lưu trữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

- Hỏi đáp và phân tích: GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản chỉ, nhấn và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt: phân tích liền kề (GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng), phân tích chồng xếp (là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau, các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý) (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

- Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong việc lưu trữ và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

2.2.3 Các công nghệ liên quan đến GIS

GIS liên quan mật thiết với một số hệ thống thông tin khác, nhưng khả năng thao tác và phân tích các dữ liệu địa lý chỉ có công nghệ GIS là thực hiện được Mặc dù không có quy tắc chính tắc về cách phân loại các hệ thống thông tin, nhưng những giới thiệu dưới đây sẽ giúp phân biệt GIS với các công nghệ Desktop Mapping, trợ giúp thiết kế nhờ máy tính (Computer Aided Design - CAD), viễn thám (Remote sensing), hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS - Database Management

System) và hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning Systems - GPS) (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

- Desktop Mapping (thành lập bản đồ): sử dụng bản đồ để tổ chức dữ liệu và tương tác người dùng Trọng tâm của hệ thống là thành lập bản đồ (bản đồ là cơ sở

dữ liệu) Phần lớn các hệ thống Desktop Mapping đều hạn chế hơn so với GIS về khả năng quản lý dữ liệu, phân tích không gian và khả năng tùy biến Các hệ thống Desktop Mapping hoạt động trên các máy tính để bàn như PC (Personal Computer), Macintosh và các trạm máy UNIX nhỏ (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

- CAD (Trợ giúp thiết kế nhờ máy tính): Hệ thống CAD trợ giúp cho việc tạo ra các bản thiết kế xây dựng nhà và cơ sở hạ tầng Tính năng này đòi hỏi các thành phần của những đặc trưng cố định được tập hợp để tạo nên toàn bộ cấu trúc CAD yêu cầu một số quy tắc về việc tập hợp các thành phần và khả năng phân tích rất giới hạn Hệ thống CAD có thể được mở rộng để hỗ trợ bản đồ nhưng thông thường bị giới hạn trong quản lý và phân tích các cơ sở dữ liệu địa lý lớn (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

- Viễn thám và GPS (Hệ thống định vị toàn cầu): Viễn thám là ngành khoa học nghiên cứu bề mặt trái đất sử dụng kỹ thuật cảm biến như quay camera từ máy bay, các trạm thu GPS hoặc các thiết bị khác Các thiết bị cảm biến này thu thập dữ liệu dạng ảnh và cung cấp các khả năng thao tác, phân tích và mô phỏng những ảnh này

Do thiếu các tính năng phân tích và quản lý dữ liệu địa lý nên không thể gọi là GIS thực sự (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

- DBMS (Hệ quản trị cơ sở dữ liệu): chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các dạng dữ liệu bao gồm cả dữ liệu địa lý Nhiều hệ GIS đã sử dụng DBMS với mục đích lưu trữ dữ liệu DBMS không có các công cụ phân tích và mô phỏng như GIS (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]

2.3 Tổng quan về viễn thám

2.3.1 Khái niệm về viễn thám

Viễn thám (Remote Sensing - RS) là sự thu thập và phân tích thông tin về một đối tượng mà không cần có sự tiếp xúc trực tiếp đến đối tượng Viễn thám là phương pháp sử dụng bức xạ điện từ như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội ở nhiều nước trên thế giới Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra, nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài

nguyên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi quốc gia mà cả phạm vi quốc tế Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách có được các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên và môi trường Vì vậy, viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầu rất có ưu thế hiện nay

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, với sự xuất hiện của vệ tinh nhân tạo đầu tiên thì kỹ thuật không gian đã có sự phát triển vượt bậc Vệ tinh là công cụ quan trọng trong nghiên cứu khoa học hiện đại Kỹ thuật thám trắc bằng vệ tinh đã phát triển nhanh chóng thành hệ thống quan trắc khí tượng toàn cầu Quan trắc trái đất và quan trắc không gian đã bước sang giai đoạn mới, làm phong phú thêm phạm vi, nội dung quan trắc Công nghệ viễn thám đã cung cấp rất nhiều số liệu cho các lĩnh vực như: thiên văn, khí tượng, địa chất, địa lý, hải dương, nông nghiệp, lâm nghiệp, quân sự, thông tin, hàng không, vũ trụ.v.v

2.3.2 Các phần tử của hệ thống viễn thám

Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau (Đàm Xuân Vận, 2008)[18] Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có: + Nguồn năng lượng:

Thành phần đầu tiên của

một hệ thống viễn thám là

nguồn năng lượng để chiếu

sáng hay cung cấp năng

lượng điện từ tới đối tượng

quan tâm Có loại viễn

thám sử dụng năng lượng

mặt trời, có loại tự cung

cấp năng lượng tới đối

tượng Thông tin viễn thám

thu thập được là dựa vào năng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nếu không có nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng sẽ không có năng lượng đi từ đối tượng đến thiết bị nhận

+ Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm

Nguyªn lý thu nhËn ¶nh vÖ tinh

+ Sự tương tác với đối tượng: Một khi được truyền qua không khí đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm của cả đối tượng và sóng điện từ Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển

+ Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng + Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý, nơi

dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh ảnh này chính là dữ liệu thô

+ Giải đoán và phân tích ảnh: ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào Công đoạn để có thể nhận biết này gọi là giải đoán ảnh ảnh được giải đoán bằng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp Các phương pháp này

là giải đoán thủ công bằng mắt, giải đoán bằng kỹ thuật số hay các công cụ điện tử để lấy được thông tin về các đối tượng của khu vực đã chụp ảnh

+ Ứng dụng: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể

2.3.3 Ưu điểm của công nghệ viễn thám

Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ trên không của Trái đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt đất

mà không cần tiếp xúc nó (Đàm Xuân Vận, 2008)[18] Công nghệ viễn thám có những ưu việt cơ bản sau:

- Độ phủ trùm không gian của tư liệu bao gồm các thông tin về tài nguyên, môi trường trên diện tích lớn của trái đất gồm cả những khu vực rất khó đến được như rừng nguyên sinh, đầm lầy, hải đảo v.v

- Có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên, môi trường Trái đất do chu kỳ quan trắc lặp và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất của các máy thu viễn thám Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám ghi lại được các biến đổi của tài nguyên, môi trường giúp cho công tác giám sát, kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trường

2.3.4 Các ảnh vệ tinh quan sát Trái đất

Quan sát bề mặt Trái Đất đã đạt được những thành công đáng kể trong vài thập niên qua nhờ vào sự phát triển của một ngành khoa học và công nghệ toàn cầu, đặc biệt là công nghệ viễn thám Hiện nay, có một số vệ tinh chiếm ưu thế như Quickbird, Worldview, Ikonos, IRS, và GeoEye đều có độ phân giải hình ảnh nhỏ hơn 1m (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Ikonos là một vệ tinh quan sát Trái đất thương mại đưa vào sử dụng năm

1999 Hình ảnh được thu thập bởi vệ tinh này có độ phân giải cao (1m toàn sắc và 4m đa phổ) Với chiều rộng swath là 11x11 km và chu kỳ chụp lặp là 3-5 ngày, vệ tinh này di chuyển gần 7 km /giây và thu thập dữ liệu với tốc độ trên 2000 km2/ phút Ikonos cung cấp một hình ảnh 4 băng tần (màu xanh dương, xanh lá cây, đỏ

và hồng ngoại gần) và là một nguồn hình ảnh lý tưởng cho việc học tập không ngừng thay đổi tính năng (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Quickbird, được phóng vào năm 2001, là một vệ tinh cho hình ảnh với độ

phân giải cao thuộc sở hữu của DigitalGlobe Vệ tinh này có thể thu thập cả hai đơn sắc (đen và trắng) hình ảnh ở độ phân giải 60 cm, và hình ảnh đa phổ ở độ phân giải 2,4 - 2,8 m (tùy thuộc vào vĩ độ) Vệ tinh này có thể cung cấp các hình ảnh độ phân giải cao thứ hai sau Worldview -1 Ngoài ra, Quickbird còn được gọi là một vệ tinh hiệu quả nhờ chu kì chụp lặp ngắn (1,0-3, 5 ngày) và rộng (16.5 x 16.5km) (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Worldview-1 là vệ tinh thế hệ tiếp theo cũng thuộc sở hữu của DigitalGlobe

Vệ tinh này được phóng lên năm 2007, có thể cung cấp hình ảnh với độ phân giải cao nhất hiện nay (0,5 m) Trong khi đó, chu kỳ chụp lặp ngắn hơn (1, 7 ngày) và Worldview -1 có thể chụp 750.000 km2 mỗi ngày (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

IRS hay vệ tinh viễn thám Ấn Độ, là một chuỗi gồm 14 vệ tinh quan sát Trái

đất được xây dựng và duy trì bởi Tổ chức Nghiên cứu Không gian ấn Độ Tuy nhiên, hiện nay chỉ có 8 vệ tinh còn hoạt động tốt, trong số đó Cartosat -2 được phóng lên quỹ đạo năm 2007 là một vệ tinh viễn thám tiên tiến Sản phẩm của vệ tinh này có chất lượng tương đương nhưng có giá thấp hơn 20 lần so với Ikonos Trong năm 2008, hai vệ tinh nhỏ mới được đưa ra bao gồm Castosat -2A và IMS1 IMS1 mang 2 máy ảnh để thu thập hình ảnh đa phổ và siêu quang phổ cung cấp hình ảnh với 4 dải quang phổ với độ phân giải 37 m, cung cấp các hình ảnh siêu quang phổ với độ phân giải 505,6 m (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Mới đây nhất, sự phát triển của vệ tinh viễn thám đã được đánh dấu bằng sự ra

mắt của GeoEye-1, với tính năng công nghệ tinh vi nhất từng được sử dụng trong một

hệ thống viễn thám thương mại GeoEye -1 có thể thu thập 35.000 Km2 mỗi ngày với

độ phân giải 41 cm toàn sắc và hình ảnh đa phổ 1,65m (Hà Văn Thuân, 2009) [12] Nhóm thứ hai của các vệ tinh có độ phân giải hình ảnh lớn hơn (<2,5m) bao gồm ALOS, Fomosat-2, SPOT-5 Với ưu điểm là độ phân giải cao, các vệ tinh này được sử dụng phổ biến để theo dõi thiên tai, khảo sát tài nguyên thiên nhiên (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

SPOT-5 được coi là vệ tinh lý tưởng, cung cấp sự cân bằng tốt nhất giữa các

độ phân giải cao (5 - 20 m) và chiều rộng 60 x 120 km SPOT -5 hoạt động từ năm

2002 và điều hành bởi Spot Image, Pháp (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Fomosat-2 của Trung Quốc do Tổ chức Không gian Quốc gia quản lý và phóng

thành công vào năm 2004 Nó có thể thu nhận hình ảnh trong các kênh toàn sắc và đa phổ (5 kênh) với độ phân giải 2 - 8 m với khả năng chụp lặp hàng ngày Fomosat -2 phù hợp với nghiên cứu phân bổ sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, lâm nghiệp, bảo

vệ môi trường và phòng chống thiên tai (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

Một số vệ tinh khác cho ảnh có độ phân giải trung bình (<30 m) bao gồm các

vệ tinh ASTER, CBERS-2, Landsat-5 TM và Landsat - 7 ETM

ASTER được xây dựng và ra mắt vào năm 1999 bởi một dự án Chính phủ Nhật

Bản ASTER bao gồm ba hệ thống dụng cụ riêng biệt cho việc đạt được hình ảnh trong 14 kênh, gồm vùng nhìn thấy, cận hồng ngoại, sóng ngắn hồng ngoại, và hồng ngoại nhiệt Dữ liệu của ASTER hứa hẹn sẽ đóng góp lớn cho các lĩnh vực ứng dụng toàn cầu liên quan tới cả thực vật và hệ sinh thái (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

CBERS-2 là một vệ tinh được phát triển bởi sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ

của Brazil và Học viện Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc Nó có thể cung cấp hình ảnh trong một phổ rộng với độ phân giải không gian 2,7-260 m CBERS-2 có ba máy ảnh đa phổ là Wide field imager, High resolution, and Infrared multispectral (Hà Văn Thuân, 2009) [12]

2.3.5 Hiệu quả ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám

Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các 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 không gian 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 như phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian đã tiến những bước dài, từ hỗ trợ lập bản đồ (CAD mapping) sang hệ thống thông tin địa lý (GIS) Cho đến nay cùng với việc tích hợp các khái niệm của công nghệ thông tin như hướng đối tượng, GIS đang có bước chuyển từ cách tiếp cận cơ sở dữ liệu (database aproach) sang hướng tri thức (knowledge aproach) (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa

lý, tri thức này được thể hiện qua các tập thông tin: Các bản đồ, giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả và sử dụng như là một nền thao tác với thế giới thực; các tập thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính; các mô hình xử lý; các mô hình dữ liệu, GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông thường bao gồm quy tắc

và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tin khác; lược đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của

dữ liệu địa lý đóng vai trò quan trọng; metadata hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm hiểu và truy nhập được tới tri thức địa lý (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

Khi làm việc với hệ thống GIS có thể tiếp cận dưới các cách nhìn nhận như:

Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase - theo cách gọi của ESRI): GIS là một cơ sở dữ liệu không gian chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster, ); Hình tượng hoá (Geovisualization): GIS là tập các bản đồ thông minh thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố trên mặt đất, dựa trên thông tin địa lý có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng như là một cửa sổ vào trong cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập thông tin; Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo

ra các thông tin mới từ thông tin đã có Các chức năng xử lý thông tin địa lý lấy thông tin từ các tập dữ liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả vào một tập mới Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ (bản đồ) để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý Tuỳ thuộc vào nhu cầu của các người sử dụng mà hệ thống có thể phải tích hợp thông tin ở nhiều mức khác nhau, nói đúng hơn là ở các tỷ lệ khác nhau, nói cách khác là tuỳ thuộc vào các định hướng do cơ sở tri thức đưa ra (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase) làm

dữ liệu của mình Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng

GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt là phân tích liền kề và phân tích chồng xếp Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng đối với nhiều ứng dụng mang tính phân tích Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ

để sinh ra thông tin mới và các đối tượng mới Phân tích chồng xếp khá tốn thời gian

và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tính chất sâu, khi hệ thống được khai thác sử dụng ở mức độ cao hơn là được sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản đồ phù hợp Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS Các lớp dữ liệu 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 Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

2.4 Giới thiệu về các phần mềm sử dụng

2.4.1 Phần mềm ArcGIS 10.2.1

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 dùng 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 filed, 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 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 (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17]

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về GIS - RS

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Một số lĩnh vực ứng dụng điển hình của công nghệ GIS và viễn thám trong quản lý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở một số nước trên thế giới:

* Dầu mỏ và khí đốt

Dầu mỏ và khí đốt là nguồn tài nguyên đang được khai thác rộng khắp trên toàn thế giới và luôn phải đảm bảo hạn chế những sự cố môi trường Bởi lẽ đó, quản lý chặt chẽ nguồn tài nguyên này luôn là vấn đề được quan tâm Với công nghệ GIS, công việc này đã được hỗ trợ rất nhiều, nâng cao hiệu quả quản lý cũng như khai thác Sử dụng GIS và các công nghệ khoan thăm dò hiện đại, người ta có thể định vị và tiến hành xử lý các dữ liệu bề mặt một cách dễ dàng, cách xa vùng nhạy cảm mà vẫn đảm bảo đạt được những yêu cầu chuyên môn có giá trị của vùng dưới mặt đất

Các số liệu thu được từ quan trắc địa chấn được thu thập để tạo nên các bản

đồ 3 chiều dưới mặt đất Các chuyên gia có thể sử dụng những ảnh 3 chiều này

để đưa ra các quyết định về vị trí có thể của các túi dầu mà không cần tiến hành khoan nhiều lần

* Tài nguyên nước

GIS có thể hỗ trợ đánh giá mực nước ngầm, mô phỏng hệ thống sông hồ và nhiều ứng dụng liên quan đến quản lý tài nguyên nước khác ứng dụng GIS trong kiểm soát mức nước ngầm, duy trì mực nước ngầm thích hợp trong các vùng khai khoáng Trường Đại học Kỹ thuật Aachen, Đức đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước ngầm cho các vùng khai thác than, tạo các bản đồ mực nước ngầm, kết hợp với các dữ liệu khác như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ, công nghệ kỹ thuật được sử dụng, cung cấp công cụ đắc lực cho các nhà phân tích; kiểm soát sự phục hồi mực nước ngầm có sự hỗ trợ của công nghệ GIS sẽ trở nên dễ dàng hơn Umlandverband Frankfurt, Đức, đã dùng GIS để xây dựng các lớp bản đồ cho mỗi tính toán về sự phục hồi mực nước ngầm Những lớp này sau đó được kết hợp lại để tạo nên một bản đồ cuối cùng biểu diễn sự phục hồi của mỗi vùng GIS giúp cho các nhà nghiên cứu dễ dàng tính toán và mô phỏng đồng thời tốc độ phục hồi mực nước ngầm của các vùng khác nhau

Viện địa chất ở Zagreb, Croatia, đã sử dụng GIS để phân tích hệ thống sông cũng như toàn bộ vùng lưu vực sông Drava Với công nghệ GIS có thể xây dựng

mô phỏng mạng lưới sông ngòi của khu vực cùng các thông số đặc trưng cho mỗi dòng chảy và phân tích những ảnh hưởng mà chúng có thể chịu tác động

Lưu vực sông là một hệ thống nhạy cảm và phức tạp Quản lý lưu vực sông đòi hỏi lưu lượng nước đầy đủ, duy trì sự ổn định của các hệ sinh thái, kiểm soát lũ Công ty Quản

lý Chất thải và Năng lượng Hạt nhân Thuỵ Điển và Nespak, Pakistan phối hợp sử dụng GIS hỗ trợ quản lý vùng lưu vực sông Torrent ở Pakistan GIS được sử dụng để mô hình hoá sự cân bằng nước, quá trình xói mòn và kiểm soát lũ cho khu vực Hammon, Jensen, Wallen & Associates dùng GIS để kiểm soát vùng lưu vực sông Santa Lucia Preserve Mô hình không gian ba chiều được xây dựng nhờ công nghệ GIS, đã giúp các nhà nghiên cứu tiếp cận chính xác về địa hình và thổ nhưỡng của khu vực, từ đó xây dựng những quy luật diễn biến quan trọng cho toàn bộ vùng lưu vực sông

Tại Mỹ, GIS được dùng để quản lý sự phân bố của các nguồn nước, nhờ đó các nhà khoa học có thể dễ dàng xác định vị trí các nguồn nước này trong toàn bộ

hệ thống

* Tài nguyên sinh vật

Kiểm soát các khu bảo tồn: Tổ chức Bảo tồn quốc tế và Chính phủ Malagasy

đã sử dụng GIS để kiểm soát sự phân bố của các loài thực vật ở Madagascar Bản

đồ này biểu diễn các loài thực vật của miền nam Madagascar bằng các màu khác

nhau và biểu diễn các khu bảo tồn bằng nền chéo Với những thông tin này, có thể

dễ dàng xác định các vùng cần được bảo vệ hoặc các vùng hiện được bảo vệ có khả năng bị xâm hại

Kiểm soát đa dạng sinh học: Một số tổ chức đã sử dụng GIS để phân tích sự phân bố và mức độ bảo tồn đối với một số thành phần của đa dạng sinh học GIS giúp các nhà nghiên cứu xác định các loài có khả năng hiện diện trong vùng quản lý hay không (vùng gián đoạn) Những loài này được dùng làm chỉ thị cho đa dạng sinh học hoặc cho sự vắng mặt, đối với một vùng cụ thể

Bảo tồn những loài đang bị đe doạ: Hiện nay ô nhiễm môi trường đang đe doạ

sự tồn tại của nhiều loài sinh vật, trong đó có nhiều loài cá GIS đã hỗ trợ tích cực trong công việc bảo tồn những loài cá đang bị đe doạ Các dữ liệu bao gồm thông tin về độ rộng và độ sâu của dòng chảy, chất lượng và nhiệt độ nước, sự phân bố của các loài cá Phần mềm ARC /INFO đã được sử dụng để nhập dữ liệu vào một

cơ sở dữ liệu gồm 250 lớp thông tin bao phủ toàn bộ vùng châu thổ sông Columbia Những thông tin này đã được xuất bản trên CD -ROM và cung cấp cho các nhà quản lý tài nguyên

Các chuyên gia ở Corvallis, Oregon đã sử dụng dữ liệu GIS để phát triển chiến lược bảo tồn loài cá hồi Coho, một loài cá hồi màu hồng bạc được tìm thấy chủ yếu

ở vùng cửa sông của Oregon và Washington Trong nghiên cứu này, vùng châu thổ sông Umpqua đã được lựa chọn, đây là vùng trước đây rất nhiều cá hồi Coho, nhưng nay do khai thác gỗ, xây dựng, nắn thẳng dòng chảy sông suối, đã phá huỷ nơi sống của loài cá này, làm số lượng của chúng giảm sút nghiêm trọng, chỉ khoảng 3% so với trước kia Công việc bảo tồn được bắt đầu với việc xác định nơi

cư trú của các quần thể và giúp cho chúng mở rộng quần thể GIS được sử dụng để hiển thị và phân tích thông tin về điều kiện sống của loài

Tìm kiếm nơi sống phù hợp: Các nhà phân tích đã tạo ra các bảng biểu và bản

đồ chi tiết về hệ thống dòng chảy, từ đó tìm kiếm những nơi thích hợp cho cá hồi Coho Các yếu tố đặc trưng của dòng chảy ảnh hưởng trực tiếp đến cá hồi Coho đều được đưa đồng thời vào bản đồ

Công cụ phối hợp hoạt động: Để thực hiện nhiệm vụ bảo tồn cá hồi Coho, các nhà nghiên cứu cần phối hợp với các tổ chức bảo tồn khác GIS trở thành công cụ hữu ích để trao đổi phối hợp, tạo các ấn phẩm đồ hoạ để phát hành cũng như để thảo luận và là công cụ chia sẻ các thông tin mới, đưa các dữ liệu lên Internet Các cơ quan quản lý các cấp, các nhà khoa học, những người hoạt động môi trường và

những đối tượng khác đều có thể sử dụng và đóng góp thông tin trực tiếp vào cơ sở

dữ liệu của hệ thống

* Quản lý tài nguyên rừng

Ngày nay, công việc quản lý tài nguyên rừng đang là một thách thức lớn Với GIS các nhà quản lý có thể thực hiện nhiệm vụ này dễ dàng hơn Những ví dụ dưới đây sẽ minh hoạ cho nhận định này

Kiểm kê trạng thái rừng hiện tại: Với GIS có thể kiểm kê trạng thái gỗ, thuỷ

hệ, đường giao thông, đường tàu hoả và các hệ sinh thái và sử dụng những thông tin này để đánh giá về mùa vụ, chi phí vận chuyển, hoặc điều kiện sống của các động vật hoang dã đang bị đe doạ

Hỗ trợ phát triển chiến lược quản lý: Với GIS có thể đánh giá các đặc điểm của một khu rừng dựa trên các điều kiện quản lý khác nhau Trên cơ sở các dự báo này,

có thể quan sát tương tai của khu rừng dưới dạng bản đồ và số liệu phân tích, từ đó vạch ra chiến lược quản lý và phát triển các nguồn tài nguyên rừng sao cho đạt được hiệu quả cao

Mô hình hoá hệ sinh thái rừng: GIS có thể được dùng như một thành phần của

hệ thống hỗ trợ quyết định trong quản lý lâm nghiệp, chẳng hạn, được dùng để mô hình hoá các thành phần không gian

Sở Bảo vệ môi trường Alberta, Trung tâm đào tạo môi trường Alberta (Canada)

đã dùng GIS để mô hình hoá các quần hợp hệ sinh thái, các điều kiện sống, làm cơ

sở cho việc dự báo Dùng mô hình GIS như một phần của hệ thống hỗ trợ quyết định cho phép nâng cao chất lượng quản lý tài nguyên rừng

DORIS - Systemgruppe - AMT sử dụng GIS để mô phỏng các khu rừng của Đức bằng mô hình 3 chiều Hiển thị dữ liệu theo không gian giúp các nhà quản lý nắm bắt cụ thể hơn về đối tượng

* Quản lý tài nguyên đất

GIS được dùng để mô phỏng và quy hoạch sử dụng tài nguyên đất của một thành phố, một quốc gia hay một vùng Các ví dụ dưới đây sẽ cho thấy các cách sử dụng GIS trong quản lý sử dụng tài nguyên đất

Quản lý phân vùng các dạng đất: GIS có thể được dùng để lập bản đồ phân loại đất của một vùng Mỗi loại đất được biểu diễn bởi một màu và nền khác nhau theo quy định Kèm theo các polygon biểu diễn phân bố của các loại đất là các thông tin thuộc tính như địa điểm, diện tích, Những thông tin dưới dạng bản đồ

giúp cho các nhà quản lý phân tích dễ dàng những xu hướng biến đổi do các tác động của thiên nhiên hoặc của con người

Quy hoạch sử dụng tài nguyên đất: Công nghệ GIS hỗ trợ rất nhiều trong công việc quy hoạch sử dụng đất Những dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất được thu thập

từ những quan trắc không gian được xử lý trong hệ GIS, lập bản đồ hiện trạng, kèm

đó là những số liệu phân tích Dựa vào đó các nhà quy hoạch có thể dễ dàng quản lý

và phát triển các kế hoạch sử dụng đất hợp lý

Thành phố Brno, Cộng hoà Czech, đã dùng công nghệ GIS để phát triển quy hoạch tổng thể của thành phố và hiển thị thông tin theo cơ sở dữ liệu GIS địa chính của thành phố

Mlada, Cộng hoà Czech cũng sử dụng GIS để hỗ trợ kế hoạch quy hoạch lại một khu sân bãi quân sự, đánh giá và mô phỏng các loại tài nguyên đất Viện địa lý

"Agustin Codazzi" (IGAC) của Colombia đã dùng công nghệ GIS để hiển thị và kiểm soát hiện trạng sử dụng đất hiện nay và trong tương lai của thành phố Ibague Phân tích xu hướng xây dựng: Sở Phát triển Nhà và đô thị Adelaide, Australia

sử dụng GIS để phân tích xu hướng xây dựng của thành phố, từ đó chỉ ra sự mở rộng của thành phố và ảnh hưởng của nó đối với cơ sở hạ tầng

Kiểm soát tài nguyên đất: Các dự án phát triển được đề xuất dọc theo biên giới Mexico và Mỹ được hỗ trợ bởi các thông tin của GIS, chẳng hạn để kiểm kê, lập bản đồ các nguồn tài nguyên, chế độ thuỷ văn, tác động của con người, cơ sở hạ tầng dọc theo biên giới

2.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS trong việc xây dựng bản đồ trạng thái rừng tại khu Vườn Quốc gia Ba Bể” (Hoàng Văn Hùng, Đặng Kim Vui, 2012) [5]

Đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đánh giá mối tương quan giữa rừng với tỷ lệ hộ nghèo tại xã Khang Ninh, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn” (Hoàng Văn Hùng và cs, 2013) [8]

Đề tài “ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xác định các yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của cây Trúc dây (Sinocalamus muccclure LMC.) Thuộc phân họ tre bambusoideae tại khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể” (Hoàng Văn Hùng

và cs, 2013) [6]

Đề tài “xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Hợp Thành - huyện Sơn Dương - tỉnh Tuyên Quang năm 2009 bằng công nghệ GIS và kỹ thuật viễn thám” ( Hà Văn Thuân 2009) [12]

Đề tài “nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2009 xã Hợp Thành, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang” ( Hà Văn Thuân và cs, 2010) [13].v.v

Trong quá trình phát triển và ứng dụng GIS ở Việt Nam, giới làm GIS và các địa phương đang gặp những khó khăn từ nhiều phía, có cả những khó khăn do chính

dữ liệu không thể tích hợp, trao đổi và chia sẻ, các bản đồ không thể ghép nối được với nhau Thông tin, dữ liệu nếu không được tích hợp thì sẽ ít giá trị gia tăng, nếu không được trao đổi và chia sẻ cũng có nghĩa là ít người được sử dụng thì vô cùng lãng phí và kém giá trị Vì vậy rất cần có tiếp cận đúng về chia sẻ thông tin Nhận thức của thời đại ngày nay về thông tin là nguồn lực cho phát triển và là tài sản của xã hội, cần được dùng chung, phải được tuyên truyền phổ biến và luật hóa để nó trở thành nhận thức chung của toàn xã hội

Khó khăn thứ ba là trong mục tiêu của chương trình công nghệ thông tin từ cấp quốc gia đến các ngành, các cấp, các hệ thống thông tin, hệ thống cơ sở dữ liệu dùng chung, được xây dựng theo chuẩn thống nhất, phù hợp với chuẩn quốc tế nhằm chia sẻ, trao đổi được trong phạm vi quốc gia và quốc tế, tích hợp được vào

hệ thống chung toàn quốc chưa được chú trọng

Khó khăn lớn nhất, khó vượt qua nhất trong việc phát triển và ứng dụng GIS là

sự thiếu hợp tác của các tổ chức và cá nhân được giao trách nhiệm nắm giữ các loại thông tin, dữ liệu GIS sẽ ra sao nếu không đủ thông tin, nếu dữ liệu không đáng tin cậy? Các tổ chức làm GIS chưa được tập hợp lại thành một tổ chức đủ mạnh, đủ năng lực làm được những việc có quy mô và tầm ảnh hưởng lớn Ít người nghĩ đến việc trao đổi, chia sẻ và tích hợp các dữ liệu và xây dựng những hệ thống thông tin quốc gia hoặc địa phương

Rõ ràng là, để khắc phục những khó khăn trên, để phát triển GIS trong phạm vi toàn quốc, phạm vi một ngành hoặc địa phương hay chỉ để xây dựng và thực hiện một dự án GIS, cần có cách tiếp cận hệ thống

Về bản chất GIS là một hệ thống Hệ thống ở đây được hiểu là tập hợp của nhiều yếu tố có quan hệ chặt chẽ với nhau, làm thành một thể thống nhất, đồng thời còn được hiểu là phương pháp, cách thức phân loại, sắp xếp các yếu tố đó một cách trật tự, logic Các yếu tố cấu thành GIS là phần cứng, phần mềm, các cơ sở dữ liệu, quy tắc vận hành hệ thống và con người Trong các yếu tố này, các cơ sở dữ liệu có vai trò cực kỳ quan trọng trong hệ thống, làm nên sức mạnh của hệ thống, thông thường chiếm đến ba phần tư thời gian, công sức và tiền bạc của một dự án GIS, nhưng lại chưa thật sự được quan tâm (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17]

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

- Đối tượng: Một số loài thực vật quý hiếm như cây Nghiến, Đinh, Trai Lý

và các yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm

tại khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn và tập trung nghiên cứu phân vùng các loài thực vật bậc cao có mạch

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Tại khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn thuộc các

xã Nam Mẫu, xã Nam Cường, xã Khang Ninh, xã Cao Thượng, xã Cao Trĩ

3.2.2 Thời gian tiến hành

- Thời gia từ: Tháng 01 năm 2014 đến ngày 30 tháng 05 năm 2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Điều tra cơ bản

- Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, kinh tế xã hội trong khu vực

- Điều kiện kinh tế - xã hội

- Tình hình quản lý

3.3.2 Xây dựng quy trình thành lập bản đồ phân vùng bảo tồn đa dạng sinh học theo mức độ nhạy cảm

- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến việc bảo tồn đa dạng sinh học

- Thu thập các thông tin cần thiết về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội

- Phân cấp mức độ ảnh hưởng cho từng yếu tố

- Tổng hợp kết quả phân cấp tổng hợp

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi và xác định các yếu tố tác động tới sự phân bố của loài

- Các yếu tố giải đoán ảnh (chỉ số thực vật, chỉ số thổ nhưỡng, chỉ số thuỷ văn, giao thông, địa hình…)

- Các điểm GPS ngoài thực địa

- Số lượng các loài thực vật trong các ô tiêu chuẩn tại khu vực loài sinh sống, với một số loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc Gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

3.3.4 Ứng dụng phần mềm ArcGIS xây dựng CSDL phân vùng bảo tồn theo mức

độ thích nghi

- Sử dụng phần mềm ArcGIS để phân vùng mức độ thích nghi của một số

loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu

- Các thông tin thu thập được trong đợt thực tập là cơ sở để phân tích, đánh giá phục vụ cho việc viết báo cáo

- Đối với cơ sở dữ liệu không gian

+ Bản đồ có sẵn: Bản đồ địa hình, bản đồ thủy văn, giao thông…

+ Giải đoán ảnh vệ tinh

- Đối với cơ sở dữ liệu thuộc tính

+ Thu thập số liệu,báo cáo về các mặt:

Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên: vị trí địa lý, tọa độ, địa hình, địa mạo, khí hậu, thủy văn…

Điều kiện kinh tế: Tăng trưởng kinh tế, thu nhập bình quân…

Điều kiện xã hội: Số dân, số hộ, tỷ lệ tăng dân số các năm gần đây, tỷ lệ đói nghèo, lao động, dân tộc và phong tục tập quán…

Hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật và xã hội: Hệ thống giao thông, thủy lợi, thương mại và các dịch vụ y tế, trường học…

Tình hình quản lý tại khu vực nghiên cứu

+ Thu thập các quy định, tài liệu hướng dẫn thực hiện, các công trình nghiên cứu có liên quan

+ Điều tra khảo sát, đối chiếu thực địa nhằm xác minh độ chính xác của các tài liệu, số liệu đã thu thập được, kiểm tra kết quả giải đoán và chính xác hóa các thông tin về nội dung hiện trạng đã thu được trong quá trình giải đoán ảnh vệ tinh

3.4.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ

- Xây dựng các bản đồ chuyên đề: Bản đồ độ dốc, bản đồ hướng dốc, bản đồ thổ nhưỡng Sử dụng phương pháp cấp độ thích nghi theo từng tiêu chí và tổng hợp lại bằng công cụ chồng xếp bản đồ trên phần ArcGIS

- Sử dụng phần mêm Excel giúp nhập thông tin và thống kê phân tích kết quả sau khi đã xử lý

3.4.4 Phương pháp lập ô tiêu chuẩn

có thể 100 - 200m2 ) có cùng độ cao,gần nhau thay thế cho ô có diện tích lớn, mỗi trạng thái rừng lập 1 ô tiêu chuẩn Cứ 100m độ cao lập 1 ô tiêu chuẩn

3.4.5 Phương pháp tổng hợp

- Thu thập các tài liệu đã có liên quan tới các phương pháp và nội dung đề tài

- Phân tích lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp

- Phân tích tổng hợp các kết quả nghiên cứu

3.4.6 Phương pháp điều tra thực địa

- Các thông tin thu thập, xử lý từ các tài liệu, tư liệu sẽ được kiểm tra để đảm bảo tính mới và tính chính xác của thông tin

- Các thông tin mới không có trong các tài liệu, tư liệu sẽ được bổ sung bằng phương pháp điều tra thực địa

3.4.7 Phương pháp kết hợp ứng dụng tư liệu vễn thám và GIS

- Sử dụng các công cụ của phần mêm GIS để chồng ghép các lớp thông tin lên bản đồ nền để thành lập bản đồ

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Tổng quan về phạm vi nghiên cứu

4.1.1 Khái quát chung về Vườn Quốc gia Ba Bể

Vườn Quốc gia Ba Bể nằm cách Hà Nội 250km về phía Bắc, thuộc địa bàn

huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Vườn là một điểm du lịch sinh thái lý tưởng với phong cảnh kỳ thú và sự đa dạng sinh học Năm 2004, Ba Bể đã được công nhận là một di sản thiên nhiên của ASEAN Trước đó, đây từng là khu danh lam thắng cảnh và di tích lịch sử, là khu rừng cấm hồ Ba Bể

Vườn Quốc gia (VQG) Ba Bể được thành lập theo quyết định số 83/TTg ngày 10/11/1992 của Chính phủ với diện tích 7.610 ha, trong đó có 3.226 ha là phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và hơn 300 ha diện tích mặt hồ Những nghiên cứu khoa học khẳng định đây là khu vực giàu có về đa dạng sinh học, có nhiều nét đặc trưng của

hệ sinh thái điển hình rừng thường xanh trên núi đá vôi và hồ trên núi, rừng thường xanh đất thấp

Trung tâm của vườn là hồ Ba Bể với chiều dài tới 8 km và chiều rộng 800 m Nằm trên độ cao 178 m, hồ Ba Bể là “hồ tự nhiên trên núi có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ở Việt Nam” Nằm trên vùng núi đá vôi, vốn có rất nhiều hang động caxtơ…mà hồ vẫn tồn tại với cảnh đẹp mê người là điều diệu kì, hấp dẫn mà thiên nhiên ban tặng

VQG Ba Bể có 1.281 loài thực vật thuộc 162 họ, 672 chi, trong đó có nhiều loài thực vật quí hiếm có giá trị được ghi vào Sách Đỏ của Việt Nam và Thế giới Các loài cây gỗ quý, hiếm như: Nghiến, Đinh, Lim, Trúc dây…trong đó, Trúc dây

là một loài tre đặc hữu của Ba Bể thường mọc tại các vách núi, thân của chúng thả mành mành xuống hồ tạo nên những bức mành xung quanh hồ Đây là khu vực được các nhà khoa học trong và ngoài nước đánh giá là trung tâm đa dạng và đặc hữu cao nhất về loài lan không chỉ của Việt Nam mà còn của cả toàn vùng Đông Nam Á Ở đây có 182 loài lan, một số loài lan là đặc hữu, chỉ phát hiện thấy duy nhất ở vùng này

Khu hệ động vật rất phong phú với 81 loài thú, 27 loài bò sát, 17 loài lưỡng cư,

322 loài chim, 106 loài cá, 553 loài côn trùng và nhện Trong đó có nhiều loài có giá trị, quý hiếm đã được Việt Nam và Quốc tế ghi vào Sách Đỏ

Về khu hệ cá, hồ Ba Bể và các sông suối phụ cận có đến 106 loài cá được xác định phong phú nhất ở Việt Nam, bởi các hồ khác như hồ Lắc cũng chỉ có 35 loài, hồ

Tây - 36 loài, hồ Châu Trúc - 47 loài… VQG Ba Bể còn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng với sự có mặt của một số loài đang bị đe dọa trên toàn cầu như Voọc đen má trắng

(Trachypithecus francoisi) và Cầy vằn bắc (Hemigalus owstoni), mặc dù vậy số lượng

Voọc đen má trắng hiện còn tồn tại trong khu vực là không nhiều

Đến Hồ Ba Bể, du khách có dịp được dạo quanh hồ nước trong xanh bằng thuyền độc mộc rất đặc trưng của dân tộc bản địa hoặc bằng thuyền máy rồi ra sông Năng và thăm thú nhiều thắng cảnh tự nhiên

4.1.2 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí phạm vi nghiên cứu

Vườn Quốc gia Ba Bể có diện tích 7.610 ha nằm trong các xã Nam Mẫu Khang Ninh, Quảng Khê, Cao Trĩ, Cao Thượng của huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

• Phía Bắc giáp xã Cao Thượng

• Phía Đông giáp xã Khang Ninh, Cao Trĩ