TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Khái niệm GIS và viễn thám
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ quan trọng cho việc thu thập, lưu trữ, phân tích và biểu diễn dữ liệu địa lý GIS hỗ trợ trong quy hoạch, quyết định sử dụng đất, quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường, giao thông, đô thị, và các thủ tục hành chính.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là tập hợp thông tin liên quan đến yếu tố địa lý một cách đồng bộ và logic, được sử dụng để thu thập, lưu trữ, xử lý và phân tích thông tin không gian và phi không gian qua thiết bị máy tính GIS cho phép đánh giá tổng thể nhiều yếu tố theo không gian và thời gian Mặc dù ý tưởng về GIS đã xuất hiện từ sớm với sự phát minh ra bản đồ, nhưng sự hình thành và ứng dụng hiệu quả của hệ thống này chỉ được nghiên cứu và phát triển trong những năm gần đây.
Kết quả từ các thao tác dữ liệu địa lý thường được hiển thị hiệu quả nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ, với bản đồ là công cụ mạnh mẽ trong việc lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp nhiều công cụ mới, mở rộng khả năng nghệ thuật và khoa học trong ngành bản đồ Bản đồ có thể được tích hợp với báo cáo, hình ảnh 3D, và các dữ liệu khác, cho phép xử lý các tập dữ liệu lớn từ cơ sở dữ liệu phức tạp, rất phù hợp cho quản lý tài nguyên môi trường Hơn nữa, GIS cũng giúp cập nhật thông tin cho các mô hình phức tạp một cách dễ dàng.
GIS là công cụ quan trọng giúp các nhà hoạch định chính sách tiếp cận thông tin nhanh chóng và hiệu quả Các cơ quan chính phủ áp dụng GIS để quản lý tài nguyên thiên nhiên, thực hiện quy hoạch, mô hình hóa và giám sát.
Thông tin địa lý đóng vai trò quan trọng trong việc ra quyết định nhanh chóng, với các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng và tính tương thích của dữ liệu địa lý số Việc chia sẻ dữ liệu kích thích nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS, trong khi sự kết hợp giữa GIS, GPS và công nghệ viễn thám cung cấp công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn GIS không chỉ hỗ trợ trong thu thập đo đạc địa lý mà còn trong điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được áp dụng để đồng bộ hóa các lớp thông tin không gian (bản đồ) cùng với thông tin thuộc tính, nhằm hỗ trợ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.
Ngày nay, GIS đã trở thành công cụ quan trọng trong nhiều quốc gia, hỗ trợ quyết định cho các hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và ứng phó với thảm họa thiên tai Công nghệ này giúp các cơ quan chính phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp và cá nhân đánh giá hiện trạng của các quá trình và thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua việc thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp thông tin gắn với bản đồ số dựa trên tọa độ dữ liệu.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là sự kết hợp giữa con người, máy tính và các thiết bị ngoại vi, nhằm lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý GIS phục vụ cho các mục đích nghiên cứu và quản lý cụ thể.
GIS là công cụ quan trọng để thu thập, lưu trữ, biến đổi và hiển thị thông tin không gian, phục vụ cho các mục đích cụ thể.
GIS, dưới góc độ phần mềm, xử lý thông tin không gian và phi không gian, đồng thời thiết lập các mối quan hệ không gian giữa các đối tượng Các chức năng phân tích không gian chính là yếu tố tạo nên đặc trưng riêng biệt của GIS.
Xét từ khía cạnh ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS được coi là công nghệ xử lý dữ liệu có tọa độ, giúp chuyển đổi chúng thành thông tin hỗ trợ quyết định cho các nhà quản lý.
Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia
Viễn thám (Remote sensing – RS) là một lĩnh vực khoa học và nghệ thuật chuyên thu thập thông tin về đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu từ các phương tiện không tiếp xúc trực tiếp.
Viễn thám điện từ là lĩnh vực khoa học và công nghệ sử dụng sóng điện từ để truyền tải thông tin từ đối tượng nghiên cứu đến thiết bị thu thập dữ liệu Công nghệ này không chỉ bao gồm việc thu nhận thông tin mà còn liên quan đến các phương pháp xử lý để biến những dữ liệu thu được thành thông tin có ý nghĩa Trong viễn thám điện từ, có hai nhánh chính là viễn thám quang học và viễn thám radar.
Lịch sử phát triển hệ thống thông tin địa lý
Trong ba thập kỷ qua, công nghệ vũ trụ đã phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của các ảnh số từ vệ tinh trên quỹ đạo trái đất, thúc đẩy sự phát triển của viễn thám Tuy nhiên, viễn thám không phải là một khái niệm mới mà đã có lịch sử lâu dài, với việc sử dụng ảnh chụp (film) cho nghiên cứu mặt đất từ thế kỷ 19.
Vào năm 1839, Louis Daguere (1789-1881) đã công bố báo cáo về thí nghiệm hóa ảnh của mình, đánh dấu sự khởi đầu của ngành chụp ảnh Từ năm 1858, việc chụp ảnh bề mặt trái đất từ khinh khí cầu đã được áp dụng Bức ảnh đầu tiên về Trái đất từ khinh khí cầu được chụp bởi James Wallace Black vào năm 1860, ghi lại khu vực Boston.
Giai đoạn phát triển của ngành chụp ảnh từ xa bắt đầu với sự ra đời của ngành hàng không, cho phép chụp ảnh từ máy bay và tạo điều kiện cho việc chồng phủ, chỉnh lý ảnh cũng như chiết suất thông tin từ ảnh nổi Ảnh chụp từ máy bay đầu tiên được ghi nhận trong lịch sử là vào năm 1910, do Wilbur Wright thực hiện bằng cách chụp ảnh di động gần Centoceli, Italia.
Cuộc đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy nghiên cứu trái đất thông qua công nghệ viễn thám hiện đại Nhiều trung tâm nghiên cứu đã được thành lập, điển hình là Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và NASA của Mỹ Ngoài ra, các chương trình nghiên cứu viễn thám cũng đang được triển khai tại Canada, Nhật Bản, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc.
Kết quả theo dõi từ năm 1972 đến 1991 cho thấy diện tích rừng Ấn Độ đã giảm từ 14,12 triệu ha xuống còn 11,72 triệu ha, mất 2,4 triệu ha Để quản lý, bảo vệ và phát triển rừng hiệu quả, Ấn Độ đã xây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng với chu kỳ 2 năm.
Bức ảnh đầu tiên về Trái Đất từ không gian được chụp bởi vệ tinh Explorer-6 vào năm 1959 Chương trình vũ trụ Mercury vào năm 1960 đã cung cấp những bức ảnh chất lượng cao từ quỹ đạo, bao gồm ảnh màu kích thước 70mm từ máy tự động Vệ tinh khí tượng đầu tiên, TIOS-1, được phóng lên quỹ đạo Trái Đất vào tháng 5 năm 1960, đánh dấu sự khởi đầu của việc quan sát và dự báo thời tiết từ không gian Kể từ năm 1972, các bức ảnh từ vệ tinh khí tượng NOAA (Cơ quan Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia) đã được sử dụng để nghiên cứu khí tượng toàn cầu một cách thường xuyên và cập nhật hàng ngày.
Sự phát triển của viễn thám gắn liền với tiến bộ công nghệ vũ trụ, phục vụ nghiên cứu Trái đất và vũ trụ Ảnh chụp nổi stereo từ GEMINI (1965) đã chứng minh ưu thế trong nghiên cứu Trái đất Tàu Apollo cung cấp ảnh chụp nổi và đa phổ 70mm, trong khi ngành hàng không vũ trụ của Nga đóng góp tích cực qua các tàu như Soyuz, Meteor, Cosmos và các trạm Salyut Các sản phẩm thu được bao gồm ảnh từ thiết bị quét đa phổ như MSU_E, với ảnh từ vệ tinh Cosmos trên 5 kênh phổ khác nhau kích thước 18x18 cm Thêm vào đó, thiết bị KATE-140 và MKF-6M trên trạm Salyut cho ra ảnh thuộc dải phổ 0.40 đến 0.89 mm với độ phân giải mặt đất đạt 20 m.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời vào những năm 1960 và đã phát triển mạnh mẽ trong thập kỷ qua Ngày nay, GIS trở thành công cụ hỗ trợ quyết định quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội và quốc phòng của các quốc gia GIS giúp các cơ quan chính phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp và cá nhân đánh giá hiện trạng của các quá trình và thực thể tự nhiên, kinh tế.
Xã hội hiện đại sử dụng các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp thông tin, gắn liền với một nền tảng hình học nhất quán (bản đồ) dựa trên tọa độ của dữ liệu đầu vào.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời là sự phát triển tiếp nối các ý tưởng trong ngành địa lý, đặc biệt là địa lý bản đồ, trong bối cảnh công nghệ thông tin đang ngày càng mạnh mẽ Công nghệ này đã tạo ra những công cụ định lượng mới, có khả năng thực hiện hầu hết các phép phân tích bản đồ một cách hiệu quả.
Vào những năm 70, Bắc Mỹ bắt đầu chú trọng hơn đến bảo vệ môi trường và phát triển hệ thống thông tin địa lý (GIS), nhờ vào sự gia tăng ứng dụng máy tính với bộ nhớ lớn và tốc độ nhanh Sự phát triển này đã dẫn đến việc thương mại hóa GIS Năm 1972, vệ tinh ERTS-1 (Earth Resource Technology Satellite) được phóng lên quỹ đạo, sau đó được đổi tên thành Landsat 1, và tiếp theo là các vệ tinh Landsat 2, 3, 4 và 5 ERTS-1 được trang bị bộ cảm MSS với bốn kênh phổ và bộ cảm RBV với ba kênh phổ khác nhau Ngoài các vệ tinh Landsat, còn có SKYLAB (1973) và HCMM (1978) đóng góp vào sự phát triển của công nghệ vệ tinh.
Vào cuối những năm 1970, sự cải thiện về kích thước bộ nhớ và khả năng đồ họa đã dẫn đến sự ra đời của các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới, trong đó có GIMMS (Geographic Information Management and Mapping System).
Vào năm 1977, nhiều hệ thống thông tin địa lý như MAPICS, SURFACE, GRID, IMGRID, GEOMAP và MAP đã xuất hiện trên toàn cầu, đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của GIS và các kỹ thuật xử lý ảnh Viễn Thám Canada và Mỹ là những quốc gia đi đầu trong việc đầu tư phát triển ứng dụng bản đồ và quản lý dữ liệu thông qua máy tính, sau đó là các nước như Thụy Điển, Đan Mạch và Pháp Đầu những năm 1980, M&S Computer (sau này trở thành Intergraph) và Bentley Systems Incorporated đã xây dựng nền tảng CAD, trong khi các phần mềm GIS thương mại như ESRI, CARIS và ERDAS đã thành công trong việc kết hợp các đặc trưng của CGIS Đồng thời, hai hệ thống công cộng MOSS và GRASS GIS cũng được phát triển từ những năm 1970 đến đầu những năm 1980, cùng với sự ra đời của các ảnh vệ tinh như MOS-1 của Nhật Bản và LISS của Ấn Độ, phục vụ cho quan sát biển và nhiều ứng dụng khác.
Sự phát triển trong nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đang được thúc đẩy nhờ vào việc áp dụng công nghệ mới, đặc biệt là sử dụng ảnh RADAR Viễn thám RADAR có khả năng thu nhận ảnh qua việc phát sóng dài siêu tần và thu nhận tia phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập mà không bị ảnh hưởng bởi mây Đặc biệt, sóng RADAR có khả năng xuyên qua mây và lớp đất mỏng, hoạt động hiệu quả cả ban ngày lẫn ban đêm, không bị chi phối bởi ánh sáng mặt trời.
ESRI là nhà cung cấp phần mềm GIS lớn nhất thế giới, ra mắt sản phẩm ARC/INFO vào năm 1982 và PC ARC/INFO vào năm 1986 Công ty đã đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của GIS, với các hội nghị và xuất bản đầu tiên diễn ra vào những năm 1970 Hội nghị GIS đầu tiên được tổ chức ở Anh vào năm 1975, thu hút các nhóm nghiên cứu nhỏ, trong khi hội thảo ESRI đầu tiên vào năm 1981 có sự tham gia của 18 thành viên Sự xuất hiện của các nhà tư vấn GIS cũng bắt đầu từ thời điểm này.
Tổng quan về công tác đánh giá biến động ở Việt Nam
Đánh giá biến động là quá trình theo dõi, giám sát và quản lý đối tượng nghiên cứu để nhận diện sự thay đổi về đặc điểm và tính chất của chúng, đặc biệt là các thay đổi có thể định lượng được Ví dụ, điều này có thể bao gồm việc đánh giá diện tích đất chuyển mục đích sử dụng, diện tích rừng bị mất hoặc được trồng mới Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất giúp xác định sự thay đổi về loại hình sử dụng đất như đất sản xuất nông nghiệp, đất ở nông thôn, đất giao thông, đất thủy lợi và đất cơ sở sản xuất kinh doanh qua các thời điểm khác nhau.
Hiện nay, việc đánh giá hiện trạng sử dụng đất và rừng, cũng như theo dõi tài nguyên thiên nhiên ở các nước công nghiệp phát triển, đã được hiện đại hoá thông qua việc ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là hệ thống thông tin địa lý (GIS) và công nghệ Viễn thám Ở Việt Nam, công tác theo dõi và đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất đang được chú trọng, nhưng chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp truyền thống, dẫn đến kết quả không chính xác và chậm trễ, ảnh hưởng đến việc đưa ra các biện pháp quản lý và quy hoạch đất đai hiệu quả.
Từ năm 2000 đến nay Viện Điều tra Quy họach rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp cũng đã triển khai một số đề tài ứng dụng viễn thám và GIS
Việc áp dụng viễn thám – GIS trong quản lý và dự báo cháy rừng cũng đƣợc triển khai ở Cục kiểm lâm, Đại học Lâm nghiệp
Viễn thám và GIS hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong quản lý tài nguyên rừng, từ cấp độ lâm trường đến tiểu khu, thông qua việc sử dụng các bản đồ lập địa.
Một số đề tài nghiên cứu đánh giá biến động diện tích rừng:
Tác giả Trần Quang Bảo cùng các cộng sự đã nghiên cứu "Ứng dụng GIS và viễn thám trong phân tích thực trạng và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng tại huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai" Nghiên cứu trình bày kết quả phân tích tài nguyên rừng năm 2016 và diễn biến rừng từ năm 2000 đến 2016 tại huyện Vĩnh Cửu Đề tài sử dụng dữ liệu ảnh Google Earth có độ phân giải cao và được hỗ trợ bởi phần mềm ecognition developer cùng ArcGIS.
Từ năm 2000 đến 2016, diện tích rừng trong và ngoài quy hoạch đã tăng lên, chủ yếu nhờ vào diện tích rừng trồng Trong giai đoạn này, diện tích rừng mất đi là 1.651,55 ha, trong khi diện tích rừng được nâng cao chất lượng đạt 16.352,78 ha Bài báo đã xác định một số nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp gây ra biến động diện tích rừng tại khu vực nghiên cứu và đề xuất các giải pháp hợp lý.
Nghiên cứu của tác giả Trần Thu Hà và các cộng sự (2016) về ứng dụng GIS và viễn thám trong giám sát biến động diện tích rừng tại huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình trong giai đoạn 2005 – 2015 cho thấy tổng diện tích rừng đã tăng từ 7975,77 ha lên 10300,64 ha, tương ứng với mức tăng 2324,87 ha, nâng độ che phủ rừng từ 31,32% lên 40,24% Nghiên cứu sử dụng ảnh Landsat 5 và Landsat 8 cùng với chỉ số NDVI để phân loại ảnh, tuy nhiên chỉ phân tích hai năm 2005 và 2015 nên chưa phản ánh đầy đủ sự biến động diện tích rừng trong toàn bộ giai đoạn.
Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Hải Hòa (2016) ứng dụng viễn thám Landsat và GIS để đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn ven biển huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh trong giai đoạn 1994 – 2015 Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 5, 7, và 8 cùng phương pháp phân loại không kiểm định, nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động diện tích rừng tại khu vực nghiên cứu.
Năm 2015, đề tài nghiên cứu của sinh viên Đỗ Thị Hoài Thu tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam đã ứng dụng ảnh viễn thám Landsat để đánh giá biến động diện tích rừng dưới ảnh hưởng của xây dựng đập thủy điện Tuyên Quang giai đoạn 2000 – 2016 Nghiên cứu đã xây dựng bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động diện tích rừng khu vực này, cho thấy diện tích rừng suy giảm 946.54 ha, đặc biệt trong giai đoạn 2002 – 2007, với 883.44 ha bị mất do tác động của quá trình xây dựng thủy điện Ngoài ra, đề tài “Ứng dụng ảnh viễn thám Landsat đa thời gian đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn giai đoạn 2000-2016 tại Huyện Thái Thụy, Tỉnh Thái Bình” của sinh viên Trình Xuân Hồng vào năm 2016 cũng đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 5 để phân tích tình hình rừng tại khu vực này.
Từ năm 2011 đến 2016, dữ liệu từ Landsat 8 với độ phân giải 30m đã được sử dụng Phương pháp xử lý số áp dụng bao gồm phân loại không cần kiểm định, cùng với các chỉ số thực vật như NDVI, SAVI và chỉ số khác biệt thực vật NDBI.
Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu
Hiện nay, đất nước đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, do đó, công tác quản lý nhà nước về rừng cần được chú trọng hơn bao giờ hết Việc cập nhật thông tin về biến động rừng phải được thực hiện thường xuyên và chính xác Tuy nhiên, hiện tại, quản lý rừng vẫn chủ yếu dựa vào các bản đồ giấy và sổ sách ghi chép, điều này cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả quản lý.
Khu dự trữ sinh quyển Langbiang, với diện tích 275.439 ha, được công nhận là một trong bốn trung tâm đa dạng sinh học hàng đầu của Việt Nam Những giá trị đa dạng sinh học nổi bật tại đây không chỉ quan trọng đối với quốc gia mà còn có ý nghĩa toàn cầu.
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự đa dạng sinh học, là môi trường sống và nguồn thức ăn cho nhiều loài động thực vật, bao gồm cả những loài quý hiếm Ngoài ra, rừng còn giúp hấp thụ một lượng lớn CO2, điều hòa khí hậu và tạo ra cảnh quan sinh thái Do đó, việc điều tra, giám sát và bảo vệ rừng là cần thiết để hỗ trợ sự phát triển kinh tế xã hội.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và quản lý, giúp giảm thiểu các hoạt động không cần thiết trong quá trình điều tra, từ đó tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí Với sự hỗ trợ của GIS, việc cập nhật dữ liệu điều tra trở nên dễ dàng, nhanh chóng và chính xác Bên cạnh đó, GIS có khả năng kết nối và xử lý dữ liệu khoa học xã hội, hỗ trợ các nhà quản lý phân tích thông tin hành chính như tác động đến tài nguyên rừng, tạo cơ sở cho các quyết định kịp thời và chính xác Do đó, công cụ GIS ngày càng thu hút sự chú ý và được nghiên cứu, phát triển trong nhiều ngành khác nhau.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1 Mục tiêu chung Ứng dụng công nghệ viễn thám trong xây dựng cơ sở dữ liệu về biến động diện tích rừng tại khu vực nghiên cứu góp phần cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác quản lý rừng tại khu dự trữ sinh quyển Việt Nam
2.1.2 Mục tiêu cụ thể Đánh giá hiện trạng và thực trạng công tác quản lý rừng tại Khu dự trữ Sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng Đánh giá biến động diện tích rừng và nguyên nhân biến động tại Khu dự trữ Sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại khu dự trữ sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng
Phạm vi nghiên cứu
Phạm vị về nội dung: Đánh giá biến động diện tích rừng
Phạm vị về phương pháp: Sử dụng các phần mềm hệ thống thông tin địa lý ArcGIS 10.2
Từ năm 2002 đến 2017, nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám để đánh giá phạm vi không gian và thời gian của rừng trong khu dự trữ sinh quyển LangBiang, tỉnh Lâm Đồng Toàn bộ diện tích rừng trong khu vực này đã được phân tích nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về sự biến đổi và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Nghiên cứu thực trạng công tác quản lý rừng tại Khu dự trữ Sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng Đánh giá hiện trạng rừng khu vực nghiên cứu Đánh giá công tác quản lý rừng
2.3.2 Nghiên cứu xây dựng bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu qua các năm
Xây dựng bản đồ chuyên đề qua các năm tại khu vực nghiên cứu Đánh giá độ chính xác của bản đồ
2.3.3 Nghiên cứu biến động diện tích rừng và nguyên nhân tại Khu dự trữ Sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng Đánh giá về mức độ biến động diện tích rừng qua các giai đoạn
Xác định các nhân tố ảnh hưởng đến công tác quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu
2.3.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại khu dự trữ sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng
Giải pháp về công nghệ, kỹ thuật
Giải pháp về kinh tế xã hội.
Phương pháp nghiên cứu
Sơ đồ 2.1 Tổng quan phương pháp xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động khu vực nghiên cứu
2.4.1 Đánh giá hiện trạng và thực trạng công tác quản lý rừng tại Khu dự trữ Sinh quyển Thế giới Lang Biang, tỉnh Lâm Đồng
Phương pháp thu thập số liệu:
Kế thừa có chọn lọc các tài liệu, bản đồ đã có tại khu vực nghiên cứu
Thu thập cơ sở dữ liệu đầu vào (Số liệu bản đồ hiện trạng rừng qua các năm từ 2002 – 2017)
Bản đồ hiện trạng rừng và biến động Điều tra ngoại nghiệp
Xây dựng bản đồ và CSDL biến động qua các năm
Phân tích, đề xuất giải pháp
Thu thập thông tin từ các bài báo và công trình nghiên cứu khoa học trong khu vực nghiên cứu là rất quan trọng, đồng thời cần đảm bảo tính chính xác của các số liệu thu thập được.
Phương pháp phỏng vấn được thực hiện với các cán bộ và người dân trong khu vực, kết hợp với phương pháp đánh giá nhanh nông thôn PRA, nhằm khuyến khích sự tham gia của cộng đồng Qua việc lắng nghe và đặt câu hỏi, nghiên cứu tìm hiểu thực trạng công tác quản lý tại khu vực, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp dựa trên đánh giá của người dân.
Sử dụng các công cụ nhƣ bảng biểu, sổ tay, giấy, bút
Để hiểu rõ về khu dự trữ sinh quyển Lang Biang, cần thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội, cũng như thực trạng công tác quản lý khu vực này Những dữ liệu này sẽ giúp đánh giá hiệu quả quản lý và phát triển bền vững của khu dự trữ.
Lựa chọn thông tin viên:
Số lượng người dân được phỏng vấn phải phân bố đều quanh khu vực nghiên cứu (Phỏng vấn 10 người/xã), Tổng đối tượng phỏng vấn thuộc 4 xã
Lựa chọn đối tượng phỏng vấn là những người sống hơn 10 năm tại khu vực, có nhiều kinh nghiệm
Các cán bộ lâu năm (phỏng vấn 10 cán bộ), các đồng chí giữ chức vụ quản lí tại khu dự trữ sinh quyển Lang Biang
2.4.2 Xây dựng bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu qua các năm nghiên cứu
Để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và đánh giá biến động diện tích rừng trong khu vực nghiên cứu, nghiên cứu này đã áp dụng chuỗi ảnh viễn thám Landsat đa thời gian từ năm 1995 đến 2017.
Bảng 2.1 Dữ liệu viễn đƣợc sử dụng trong đề tài
TT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải (m)
Nguồn: https://earthexplorer.usgs.gov/ Phương pháp điều tra ngoại nghiệp:
Tiến hành điều tra sơ bộ và lựa chọn các điểm thực địa nhằm đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại ảnh Sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên để xác định các đối tượng trong khu vực nghiên cứu và xác định vị trí khảo sát bằng máy GPS 650 Garmin cầm tay.
Trong nghiên cứu này, các điểm mẫu đã được chọn ngẫu nhiên tại khu vực nghiên cứu bằng cách sử dụng lệnh "Create random point" trong phần mềm ArcGIS hoặc hàm "Rand()" trong Excel Qua quá trình điều tra, đã xác định được 300 điểm tọa độ phân bố trên các khu vực nghiên cứu, phản ánh sự phân bố của các loại hình sử dụng đất và số lượng điểm phù hợp.
Phương pháp xử lí số liệu:
Các bước tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng rừng tại khu vực nghiên cứu:
Bước 1: Xử lí ảnh viễn thám
Để đồng nhất các thông số của ảnh, việc đưa chúng về cùng một hệ tọa độ là rất quan trọng, đặc biệt khi các bức ảnh vệ tinh được chụp ở những thời điểm khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng lớn đến quá trình xử lý ảnh.
To convert digital number (DN) values to top-of-atmosphere (TOA) reflectance, navigate to ArcToolbox, select the Spatial Analyst Tool, and then choose Map Algebra followed by Raster Calculator The formula to use is: TOA reflectance = Band-specific reflectance_Mult_Band x DN values + Reflectance_Add_Band This process effectively transforms the image into numerical values.
Gộp các kênh ảnh là cần thiết để phân loại và giải đoán hiệu quả, do các ảnh ban đầu thu thập được nằm ở các kênh phổ khác nhau và ở dạng màu đen trắng.
Tăng cường chất lượng ảnh: Thêm các band màu giúp tăng cường chất lƣợng ảnh nhƣ Band 8 với ảnh Landsat 8
Hiệu chỉnh hình học là bước quan trọng trước khi phân tích và giải đoán ảnh, nhằm kiểm tra thông tin về hệ quy chiếu và các tham số địa lý Mục tiêu của quá trình này là chuyển đổi tọa độ ảnh thực tế sang tọa độ ảnh lý tưởng, đảm bảo độ chính xác trong việc xử lý và phân tích dữ liệu hình ảnh.
Cắt ảnh Landsat theo ranh giới khu vực nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian và thuận tiện cho việc xử lý dữ liệu, do một bức ảnh thường bao gồm diện tích rộng lớn với khối lượng thông tin lớn.
Bước 2: Phân tích và xử lý ảnh
Sử dụng phân loại ảnh không kiểm định giúp xác định nhóm các đối tượng có thuộc tính phổ tương đồng, từ đó cho phép phân loại ảnh bằng mắt trước khi tiến hành kiểm tra độ chính xác Thuật toán Iso được áp dụng để tạo ra các nhóm đối tượng có phổ giống nhau.
Kích hoạt công cụ Imageclassification : Vào Custome ->Toolbars-> Imageclassification
Trong Input Raster lựa chọn layer ảnh cần phân loại Tại Classification chọn Isocluster Unsuperised Classification
Số lượng lớp phân loại được chọn là 25, với mục tiêu tăng độ chính xác trong quá trình phân loại Đối với những khu vực có diện tích rộng, việc tăng số lớp phân loại là cần thiết để đảm bảo kết quả chính xác hơn.
Minimum class size (số lƣợng pixel tối thiểu để xếp một lớp): lựa chọn bằng 5
Sample Interval (số lần lặp lại): Lựa chọn bằng 3
Sử dụng chỉ số thực vật NDVI:
Chỉ số chuẩn hóa thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) được xác định dựa trên sự khác biệt giữa kênh phổ thấy và kênh phổ cận hồng ngoại, cho phép hiển thị mức độ tập trung của thực vật trên bề mặt đất NDVI được tính toán theo một công thức cụ thể, giúp đánh giá sức khỏe và sự phát triển của thực vật trong môi trường.
NDVI ( Band Infared-Band red)/(Band Infared + Band red)
Trong đó : Band Infared : Band màu ở kênh cận hồng ngoại
Band red: Band màu ở kênh thường là kênh đỏ
Sử dụng chỉ số EVI:
EVI2 (Enhanced Vegetation Index): 2.5*[(NIR-RED)/(NIR+2.4*RED+1)]
Sử dụng chỉ số SAVI
SAVI ( Soil Adjusted Vegetation Index )
Phương pháp phân loại không kiểm định:
Thuật toán Iso được áp dụng để phân chia thành 25 lớp đối tượng, sau đó sử dụng Google Earth để xác định các đối tượng cụ thể dựa trên hình ảnh vệ tinh qua các năm.
Tách các lớp đối tƣợng
Tính toán về thông tin của đối tƣợng
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
Điều kiện tự nhiên
Bản đồ điều kiện tự nhiên Khu vực nghiên cứu:
Hình 4.1: Vị trí khu vực nghiên cứu
3.1.1 Vị trí địa lí & điạ hình
Khu DTSQ TG Langbiang nằm trong tọa độ từ 11 o 41‟52” đến 12 o 20‟12” độ vĩ Bắc và từ 108 o 09‟18” đến 108 o 45‟48” kinh độ Đông
Ranh giới tỉnh Lâm Đồng
Ranh giới khu dự trữ sinh quyển Lang Biang
(a)Bản đồ khu vực đất liền
Khu DTSQ TG Langbiang có tổng diện tích 275.439 ha, tọa lạc tại phía bắc tỉnh Lâm Đồng, thuộc khu vực Nam Tây Nguyên, Việt Nam Khu vực này được đặt tên theo cao nguyên Langbiang, với vùng lõi rộng 34.943 ha nằm hoàn toàn trong Vườn quốc gia Bidoup-Núi Bà, cùng với vùng đệm 72.232 ha và vùng chuyển tiếp 168.264 ha.
Khu DTSQ TG Langbiang được bao bọc bởi cao nguyên Langbiang, tạo nên sự tương đồng về điều kiện tự nhiên giữa hai khu vực này.
Khu DTSQ TG Langbiang có độ cao tối đa 2.287m tại đỉnh núi Bidoup và độ cao tối thiểu 600m ở hạ nguồn sông K'rông Nô giáp tỉnh Đăk Lăk Địa hình khu vực này nghiêng dần từ Đông sang Tây và thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam, với hướng phơi chủ đạo là Tây và Tây Nam Đặc biệt, địa hình bị chia cắt mạnh mẽ với độ dốc cao, được bao quanh bởi các dãy núi nổi bật như Bidoup (2.287m), Gia Rích (1.922m), Hòn Giao (2.060m), Lang Biang (2.167m), Chư Yên Du (2.051m) và dãy Cổng Trời (1.882m).
Khu dự trữ sinh quyển LangBiang nằm trên địa bàn huyện Lạc Dương, Đam Rông, Đơn Dương, Đức Trọng và thành phố Đà Lạt, với địa hình trải dài từ độ cao 600m đến 2287m so với mặt nước biển.
Khu dự trữ sinh quyển LangBiang có địa hình đa dạng với đỉnh núi LangBiang làm trung tâm Phía Tây là dãy Hòn Nga và dãy Chư Yang Cao, nổi bật với đỉnh Cổng Trời và Chư Yang Yú Vùng trung tâm là dãy LangBiang, trong khi phía Nam có dãy núi Voi với đỉnh Pinhatt Phía Đông Nam là dãy Bidoup với đỉnh cao 2287m, và phía Đông là hai dãy núi liền kề Gia Rích và Hòn Giao.
Dựa trên cơ sở dữ liệu của trạm Đà Lạt từ năm 1978 đến 2014, các đặc trưng khí hậu của khu DTSQ TG Langbiang được xác định như sau:
Khí hậu tại khu DTSQ TG Langbiang được phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến hết tháng 3 và mùa mưa từ tháng 4 đến hết tháng 10 hàng năm.
Nhiệt độ trung bình năm: 17,98 0 C
Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất là tháng 5: 19,5 0 C
Nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất là tháng 1: 15,8 0 C
Nhiệt độ tối cao trung bình năm 25,87 0 C
Nhiệt độ tốithấp trung bình năm 12,36 0 C Độ ẩm không khí trung bình năm 85.91
Lƣợng mƣa trung bình năm 1.822mm
Số giờ nắng trung bình ngày/năm 5,96 giờ
Bảng 3.1 Các vùng khí hậu sinh học ở khu DTSQ TG Langbiang
Khu vực Lƣợng mƣa trung bình năm (mm)
Chỉ số khô hạn Vùng
Khô bán ẩm 600 ÷ 800 0.43÷0.60 0.51÷0.65 Ẩm 800÷1200 0.60÷0.90 >0.65 Ẩm ƣớt P>1200 >0.90 × × ×
Báo cáo cuối cùng về điều tra kinh tế xã hội tại các thôn bản cho dự án quản lý tài nguyên thiên nhiên bền vững, do Trung tâm Nhân dân và Môi trường Tây Nguyên thực hiện vào tháng 9 năm 2016, cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình hình tài chính và phát triển cộng đồng tại khu vực này.
Khu DTSQ TG Langbiang là khởi nguồn của hai dòng sông: Sông Đồng Nai và sông Sêrêpok Mật độ sông suối trung bình 0,31 km/km 2 Mùa lũ kéo dài
Các hệ sinh thái chính hiện có trong khu dự trữ sinh quyển nhƣ sau:
Rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới
Rừng hỗn giao lá rộng lá kim mƣa ẩm á nhiệt đới
Rừng hỗn giao tre nứa – lá rộng
Trong số đó, rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới
Rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới và rừng hỗn giao lá rộng lá kim mưa ẩm á nhiệt đới là những hệ sinh thái có giá trị đa dạng sinh học phong phú, với tán rừng nhiều tầng và là nơi sinh sống của nhiều loài quý hiếm Các hệ sinh thái rừng tại khu DTSQ TG Langbiang, đặc biệt ở Vườn quốc gia Bidoup Núi Bà và Rừng phòng hộ đầu nguồn Đa Nhim, không chỉ cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì mối liên hệ với các hệ sinh thái xung quanh ở vùng Tây Nguyên.
Điều kiện kinh tế - xã hội và văn hóa
3.2.1 Dân số và lao động
Dân số khu DTSQ TG Langbiang đạt 378,714 người, trong đó có 1,182 người sống trong vùng lõi thuộc thôn Đưng Ksi và thôn Klong Klanh, xã Đa Chais, huyện Lạc Dương Ngoài ra, vùng đệm có 24,730 người và khu vực chuyển tiếp ghi nhận 361,802 người, theo số liệu thống kê năm 2012.
Trong vùng đệm khu DTSQ TG Langbiang, dân tộc K‟Ho là nhóm chiếm ưu thế nhất với 3.421 hộ, phân bố tại 7 xã và 1 thị trấn, bao gồm Đạ Chais, Đạ Nhim, Đạ Sar, TT Lạc Dương, Xã Lát, Đưng K‟nớ, và Đạ Tông Xã Lát, thuộc huyện Lạc Dương, có số lượng người dân tộc thiểu số đông nhất, chủ yếu là người K‟Ho - Lạch, thể hiện sự đa dạng văn hóa trong khu vực.
Theo thống kê năm 2012, Thành phố Đà Lạt có mật độ dân số cao nhất khu vực với 544 người/km², gấp 3.4 lần mức trung bình Ngược lại, huyện Lạc Dương có mật độ dân số thấp nhất, chỉ đạt 16 người/km² do hơn 87% diện tích là rừng Từ năm 2005 đến 2012, dân số tại 6 địa phương thuộc khu DTSQ TG Langbiang đã tăng thêm 73,577 người, trung bình 9,912 người/năm.
3.2.2 Sinh kế của cộng đồng
Thành phố Đà Lạt, trung tâm chính trị và kinh tế của tỉnh, nằm trong khu DTSQ TG Langbiang, trong khi các huyện lân cận chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp Gần đây, nông nghiệp công nghệ cao đã phát triển mạnh mẽ, mang lại thu nhập cao cho người Kinh và các công ty tư nhân Tuy nhiên, phần lớn dân cư vẫn dựa vào sản xuất nông nghiệp truyền thống, bảo vệ rừng, khai thác lâm sản ngoài gỗ, cũng như tham gia vào dịch vụ, du lịch, buôn bán nhỏ và các nghề nông thôn khác.
Tại thôn Klong Klanh và Đƣng K‟Si thuộc xã Đạ Chais, có 278 hộ dân bản địa sống trong vùng lõi khu DTSQ TG Langbiang Họ đang được khuyến khích tham gia bảo vệ rừng và biểu diễn cồng chiêng trong các dịch vụ du lịch sinh thái, thay thế cho nguồn thu nhập hạn chế từ săn bắn và hái lượm Ở huyện Lạc Dương, dân tộc K‟Ho là nhóm dân tộc lớn nhất với 2,872 hộ, chiếm 74,5%, trong khi người Kinh có 997 hộ (25,85%) chủ yếu làm nghề buôn bán và giáo viên Các nhóm dân tộc tại đây đều phụ thuộc vào nông nghiệp, trong đó K‟Ho và M‟Nông có sinh kế gắn liền với rừng.
Khảo sát nguồn thu nhập của 980 hộ gia đình tại vùng đệm khu DTSQ TG Langbiang cho thấy gần 50 hộ có thu nhập từ nhận khoán và bảo vệ rừng, bên cạnh đó, nhiều hộ còn có các nguồn thu khác như làm thuê, lương công nhân viên chức, bán hàng tạp hóa, và bán sản phẩm địa phương.
Người dân tham gia hoạt động nhận khoán bảo vệ rừng sẽ nhận được tiền chi trả Điều này góp phần vào tổng giá trị sản xuất lâm nghiệp tại một số huyện trong khu Dự trữ sinh quyển (DTSQ) Tây Giang.
Trong những năm gần đây, Langbiang đã chứng kiến sự gia tăng giá trị từ ngành lâm nghiệp, chủ yếu nhờ vào chi trả dịch vụ môi trường rừng Các chính sách chi trả dịch vụ hệ sinh thái rừng đã giúp nâng cao thu nhập cho người dân địa phương thông qua việc khoán và bảo vệ rừng, cũng như cho thuê dịch vụ môi trường rừng cho các hộ dân bản địa.
Bảng dưới đây cho thấy tỷ lệ hộ gia đình có mức thu nhập khác nhau ở ba
(3) khu vực nằm trong vùng đệm và vùng chuyển tiếp của khu dự trữ sinh quyển
Bảng 3.2 Thành phần các hộ gia đình và mức thu nhập của người dân trong khu
DTSQ TG Langbiang Địa điểm
Báo cáo cuối cùng về điều tra kinh tế xã hội tại các thôn bản, phục vụ cho dự án quản lý tài nguyên thiên nhiên bền vững, được thực hiện bởi Trung tâm Nhân dân và Môi trường Tây Nguyên vào tháng 9 năm 2016.
Theo số liệu, đa số hộ gia đình tại thị trấn Lạc Dương có thu nhập trên 50 triệu đồng/năm, trong khi đó, thu nhập bình quân hàng năm của người dân ở vùng đệm xã Đa Nhim và Đa Chais thường dưới 50 triệu đồng.
3.2.3 Các giá trị văn hóa
Tỉnh Lâm Đồng là một vùng đất giàu di tích khảo cổ, với nhiều địa điểm quan trọng như khu di tích đồ đá cũ tại suối Đầu Voi, di tích tại xã P’ró và di tích mộ táng ở xã Đạ Đờn, thể hiện sự hiện diện của các cư dân cổ đại Đà Lạt, nổi tiếng là thành phố du lịch ở Đông Nam Á, không chỉ thu hút du khách bởi vị trí địa lý và điều kiện thiên nhiên ưu đãi mà còn bởi các giá trị văn hóa phong phú, được thể hiện qua các di tích lịch sử - văn hóa như hồ Xuân Hương, khu du lịch Hồ Than Thở, thác Camly và Nhà ga xe lửa Đà Lạt.
Kho tàng văn hóa phi vật thể quý giá của các dân tộc thiểu số tại khu DTSQ TG Langbiang bao gồm không gian văn hóa cồng chiêng Tây Nguyên, được UNESCO công nhận là di sản văn hóa phi vật thể của thế giới Đây là một kiệt tác văn hóa phi vật thể và truyền khẩu của nhân loại, thể hiện sự đa dạng và phong phú của văn hóa dân tộc.
Nghề dệt thổ cẩm của người K'Hò là một giá trị văn hóa đặc trưng, thể hiện sự phong phú trong kho tàng văn học dân gian, lễ hội, tập tục và tín ngưỡng độc đáo Những yếu tố này không chỉ mang ý nghĩa lịch sử mà còn thể hiện giá trị nhân văn của dân tộc ít người, góp phần tạo nên không gian văn hóa độc đáo của khu vực.
Các vấn đề lưu ý của quản lý bền vững
Bảng phân tích SWOT được thực hiện thông qua các buổi họp tham vấn với các bên liên quan vào tháng 12/2016, nhằm đánh giá điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức của khu du lịch sinh thái Langbiang.
Bảng 5.3 Phân tích SWOT đối với Phát triển bền vững của khu DTSQ TG
Bài viết dưới đây trình bày kết quả đánh giá sâu về nguyên nhân suy thoái hệ sinh thái và phân tích điểm mạnh, điểm yếu của cơ cấu tổ chức quản lý Khu DTSQ TG Langbiang, với những điểm mạnh nổi bật được nêu rõ.
- Có tài nguyên ĐDSH cao;
- Chứa đựng nhiều tài nguyên du lịch;
- Dịch vụ môi trường rừng đã được thực thi;
- Sự sẵn sàng tham gia của các bên liên quan;
- Sự ƣu đãi của các điều kiện tự nhiên;
- Sự ủng hộ về mặt chính trị;
- Sự đa dạng về bản sắc văn hóa Điểm yếu:
- Sự phân mảnh của hệ sinh thái;
- Thất thoát về Đa dạng sinh học;
- Thể chế và chính sách chƣa hoàn thiện;
- Chi trả dịch vụ môi trường rừng chƣa đầy đủ;
- Nhận thức của cộng đồng về khu DTSQ;
- Sự khai thác/sử dụng quá mức tài nguyên;
- Có tiềm năng lớn về chi trả dịch vụ hệ sinh thái;
- Sự gia tăng các nguồn lực cho đầu tƣ phát triển;
- Sự phát triển của khoa học công nghệ;
- Chương trình phát triển bền vững quốc gia;
- Sự tăng trưởng của du lịch, dịch vụ;
- Thể chế, chính sách ngày càng hoàn thiện;
- Nhu cầu sử dụng tài nguyên;
- Sự pha tạp văn hóa;
- Thiếu nguồn đầu tƣ dài hạn;
- Sự thay đổi về chính sách;
- Thay đổi về quy hoạch sử dụng đất.