Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đánh giá đặc điểm biến động tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn, Hà Tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định được hiện trạng rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn. Đánh giá được diễn biến tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn. Đề xuất được giải pháp theo dõi biến động tài nguyên rừng phục vụ chi trả dịch vụ môi trường rừng ở quy mô lưu vực. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đánh giá đặc điểm biến động tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn, Hà Tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN THỊ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN RỪNG TRONG LƯU VỰC THỦY ĐIỆN HƯƠNG SƠN, HÀ TĨNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN THỊ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN RỪNG TRONG LƯU VỰC THỦY ĐIỆN HƯƠNG SƠN, HÀ TĨNH Chuyên ngành: Quản lý bảo vệ tài nguyên rừng Mã số: 60.62.02.11 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Quang Bảo Hà Nội, 2013
i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đạo tạo thạc sỹ khoa học lâm nghiệp khóa 2011-2013, được sự đồng ý của Khoa đào tạo sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm biến động tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn, Hà Tĩnh” với sự hướng dẫn của TS. Trần Quang Bảo. Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Nhà trường, Khoa đào tạo sau đại học, thầy giáo hướng dẫn cũng như bạn bè đồng nghiệp và địa phương nơi thực tập, điều tra, thu thập số liệu. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Quang Bảo đã luôn tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Viện Sinh thái rừng và Môi trường, các đồng nghiệp đã tạo điều kiện về thời gian và cung cấp thông tin, tư liệu kiểm kê rừng. Tôi xin cảm ơn gia đình bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần để tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn. Tôi xin chân thành cảm ơn Chi cục Kiểm lâm Hà Tĩnh, Hạt Kiểm lâm Hương Sơn, Công ty lâm nghiệp và Dịch vụ Hương Sơn đã cung cấp tư liệu bản đồ, số liệu liên quan đến tài nguyên rừng và giúp đỡ tôi trong thời gian điều tra thực địa tại địa bàn huyện Hương Sơn. Tuy nhiên, trong khuôn khổ thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Qua đây, tôi cũng xin cam đoan số liệu thu thập và tính toán một cách trung thực, trích dẫn rõ ràng. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2013 Tác giả
ii MỤC LỤC Danh mục các từ viết tắt...................................................................................... IV Danh mục bảng biểu............................................................................................. V Danh mục hình .................................................................................................... VI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................... 3 1.1. Trên thế giới ................................................................................................ 3 1.1.1. Nghiên cứu phân loại rừng trên thế giới ................................................. 3 1.1.2. Nghiên cứu biến động rừng trên thế giới .................................................... 4 1.2. Ở Việt Nam .................................................................................................... 8 1.2.1. Nghiên cứu phân loại rừng ở Việt Nam ...................................................... 8 1.2.2. Nghiên cứu biến động rừng ở Việt Nam ................................................... 13 CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................... 15 2.1. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 15 2.1.1. Mục tiêu tổng quát .................................................................................... 15 2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 15 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................ 15 2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 16 2.4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 16 2.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu .................................................................... 17 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm lưu vực thủy điện Hương Sơn .......... 17 2.4.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tài nguyên rừng khu vực thủy điện Hương Sơn........................................................................................................... 19 2.4.4. Phương pháp đánh giá biến động tài nguyên rừng ở lưu vực thủy điện Hương Sơn........................................................................................................... 26 2.4.5. Đề xuất giải pháp theo dõi diễn biến tài nguyên rừng phục vụ chi trả DVMTR ở quy mô lưu vực................................................................................... 27 CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 28 3.1.Điều kiện tự nhiên của lưu vực thủy điện Hương Sơn ................................. 28 3.1.1. Vị trí địa lý................................................................................................. 28 3.1.2. Địa hình, địa mạo...................................................................................... 29 3.1.3. Khí hậu, thủy văn ...................................................................................... 29 3.1.4. Đất đai, thổ nhưỡng .................................................................................. 31 3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ............................................................................... 32
iii 3.2.1. Dân số, lao động và việc làm ................................................................ 32 3.2.2. Thực trạng cơ sở hạ tầng ...................................................................... 33 3.3. Thông tin cơ bản về thủy điện Hương Sơn .................................................. 35 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 36 4.1. Nghiên cứu xác định đặc điểm lưu vực thủy điện Hương Sơn .................... 36 4.2. Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên rừng khu vực thủy điện Hương Sơn ....... 44 4.2.1. Xây dựng khóa giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 ......................................... 44 4.2.2. Thành lập bản đồ hiện trạng rừng ............................................................ 48 4.3. Đánh giá biến động tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn . 53 4.3.1. Đặc điểm hiện trạng rừng tại các thời điểm khác nhau. .......................... 53 4.3. Đề xuất giải pháp theo biến động tài nguyên rừng phục vụ chi trả DVMTR ở quy mô lưu vực. ............................................................................................... 65 4.3.1. Giải pháp kỹ thuật ..................................................................................... 65 4.3.2. Giải pháp quản lý và tổ chức thực hiện .................................................... 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 70 * Kết luận ............................................................................................................ 70 * Tồn tại và kiến nghị.......................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 73 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 77
iv Danh mục các từ viết tắt DEM Mô hình số độ cao DVMTR Dịch vụ môi trường rừng FAO Tổ chức nông lương Liên hợp quốc GIS Hệ thống thông tin địa lý GPS Hệ thốn định vị toàn cầu OTC Ô tiêu chuẩn TĐ TXNP Tổng đội thanh niên xung phong TNR Tài nguyên rừng UBND Ủy ban nhân dân USGS Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ VQG Vườn quốc gia
v Danh mục bảng biểu Bảng 4.1. Thống kê phân cấp độ cao trong lưu vực thủy điện Hương Sơn.......... 42 Bảng 4.2. Thống kê phân cấp độ dốc lưu vực thủy điện Hương Hơn .................. 43 Bảng 4.3. Tổng hợp số liệu điều tra mặt đất tại các ô tiêu chuẩn ......................... 44 Bảng 4.4. Bộ khóa giải đoán ảnh vệ tinh khu vực Hương Sơn, Hà Tĩnh ............. 46 Bảng 4.5. Kết quả chọn mẫu giải đoán ảnh .......................................................... 49 Bảng 4.6. Tổng hợp số lô sai lệch về trạng thái so với thực tế ............................. 51 Bảng 4.6. Thống kê hiện trạng rừng năm 2012 .................................................... 53 Bảng 4.7. Thống kê hiện trạng rừng năm 2000 .................................................... 56 Bảng 4.8. So sánh diện tích các trạng thái rừng năm 2000 và 2012 ..................... 57 Bảng 4.9. Ma trận biến động tài nguyên rừng ở lưu vực thủy điện Hương Sơn .. 60
vi Danh mục hình Hình 2.1. Sơ đồ quá trình nghiên cứu ............................................................. 16 Hình 2.2. Sơ đồ quá trình khoanh vẽ lưu vực tự động từ DEM...................... 19 Hình 2.3. Đường giao thông trên ảnh SPOT-5 ............................................... 21 Hình 2.4. Sông, suối trên ảnh SPOT-5............................................................ 21 Hình 2.5. Đất nông nghiệp trên ảnh SPOT-5 .................................................. 22 Hình 2.6. Khu dân cư trên ảnh SPOT-5 .......................................................... 22 Hình 2.7. Đất trống trên ảnh SPOT-5 ............................................................. 23 Hình 2.8. Rừng trên ảnh SPOT-5 .................................................................... 23 Hình 3.1. Sơ đồ vị trí nghiên cứu .................................................................... 28 Hình 3.2. Nhà máy thủy điện Hương Sơn....................................................... 35 Hình 4.1. Dữ liệu DEM và ranh giới huyện Hương Sơn ................................ 38 Hình 4.2. Bản đồ hướng dòng chảy khu vực nghiên cứu ............................... 39 Hình 4.3. Bản đồ tích lũy dòng chảy khu vực nghiên cứu.............................. 39 Hình 4.5. Ranh giới lưu vực thủy điện Hương Sơn trên mô hình 3D............. 41 Hình 4.6. Phân cấp độ cao lưu vực thủy điện Hương Sơn.............................. 42 Hình 4.7. Phân cấp độ dốc lưu vực thủy điện Hương Sơn ............................. 43 Hình 4.8. Vị trí các ô điều tra .......................................................................... 45 Hình 4.9. Kết quả phân đoạn ảnh .................................................................... 48 Hình 4.10. Kết quả phân loại trạng thái rừng ở LV thủy điện Hương Sơn .... 50 Hình 4.11. Bản đồ hiện trạng rừng năm 2012 khu vực nghiên cứu ................ 52 Hình 4.12. HTR và đất lâm nghiệp năm 2012 ở lưu vực Hương Sơn ............ 54 Hình 4.13. Bản đồ hiện trạng rừng năm 2000 khu vực nghiên cứu ................ 55 Hình 4.14. HTR và đất lâm nghiệp năm 2000 ở lưu vực Hương Sơn ............ 56 Hình 4.15. So sánh diện tích rừng năm 2000 và 2012 .................................... 58 Hình 4.16. Bản đồ phân bố sự biến động TNR giữa năm 2000 và 2012 ........ 59 Hình 4.17. Bản đồ biến động tài nguyên rừng ở LV thủy điện Hương Sơn ... 64 Hình 4.18. Sơ đồ xác định biến động TNR phục vụ chi trả DVMTR ............ 65
1 MỞ ĐẦU Rừng đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống con người. Rừng không chỉ là nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm mà còn cung cấp các dịch vụ môi trường như bảo vệ đất, giữ nước, hấp thụ khí nhà kín. Nhận thức được các giá trị đó, trong những năm gần đây, Nhà nước đã rất chú trọng đến vấn đề chi trả dịch vụ môi trường rừng. Nghị định số 99/2010/NĐ-CP ngày 24 tháng 9 năm 2010 của Chính phủ về chi trả DVMTR được ban hành trên cơ sở sự thành công về chi trả DVMTR thí điểm ở hai tỉnh: Sơn La và Lâm Đồng. Đây là là một nước ngoặt lớn về chính sách đối với nghề rừng ở nước ta. Chính sách này đã tạo động lực cho công tác bảo vệ và phát triển rừng của các chủ rừng cũng như các cấp quản lý. Nhằm triển khai Nghị định 99, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cũng đã ban hành Chỉ thị số 2362/CT-BNN-TCLN ngày 16 tháng 7 năm 2013 về tăng cường thực thi chính sách chi trả DVMTR. Trên cơ sở đó, Quỹ bảo vệ đã phối hợp với Viện Sinh thái rừng và Môi trường – Trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện xác định ranh giới lưu vực cho các nhà máy thủy điện nằm trên 2 tỉnh trở lên. Hiện trạng rừng trong lưu vực được xác định vào bản đồ hiện trạng rừng năm 2010 (hoặc bản đồ hiện trạng rừng mới nhất mà địa phương có) đề làm căn cứ chi trả. Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta mới chỉ tập trung vào chi trả cho dịch vụ phòng hộ (giữ nước, bảo vệ đất) và bắt đầu tính đến dịch vụ du lịch, các dịch vụ khác như bảo tồn đa dạng sinh học, hấp thụ carbon và điều hòa khí hậu và giá trị lựa chọn và tồn tại của rừng chưa được chú ý. Như vậy, chi trả DVMTR hiện nay ở nước ta phần lớn chỉ thực hiện ở quy mô lưu vực. Do đó, việc theo dõi, đánh giá đặc điểm biến động tài nguyên rừng trong lưu vực không chỉ làm căn cứ để xác định giá chi trả cho dịch vụ phòng hộ đầu nguồn mà còn là căn cứ quan trọng để xác định giá chi trả cho các dịch vụ khác như đã nêu trên. Phương pháp đánh giá biến động tài nguyên
2 rừng truyền thống sử dụng số liệu thống kê tài nguyên rừng qua các thời kỳ. Vì thế số liệu biến động thường thiếu độ chính xác và không xác định được đặc điểm biến động của từng trạng thái rừng. Sự phát triển mạnh về công nghệ GIS và viễn thám đã mang lại một phương pháp xây dựng bản đồ dựa trên nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại của các đối tượng, các hiện tượng trên bề mặt trái đất như: hiện tượng tượng biến động thảm thực vật, tài nguyên rừng. Xuất phát từ các lý do đó, tác giả đã thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc điểm biến động tài nguyên rừng trong lưu vực thủy điện Hương Sơn, Hà Tĩnh” bằng công nghệ GIS và viễn thám. Kết quả của đề tài sẽ góp phần làm cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc đánh giá diễn biến tài nguyên rừng phục vụ thực hiện chính sách chi trả DVMTR tại các lưu vực thủy điện ở Việt Nam.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu phân loại rừng trên thế giới Trong Lâm nghiệp khoảng 35 năm trở lại đây, ảnh vệ tinh với phương pháp xử lý số đã được sử dụng rộng rãi và dần thay thế ảnh hàng không trong xây dựng các bản đồ tài nguyên rừng phục vụ công tác điều tra và kiểm kê rừng (Lambin, 2001)[2]. Ảnh vệ tinh có ưu điểm cho phép xây dựng các bản đồ tài nguyên rừng với quy mô và tỷ lệ khác nhau một cách nhanh chóng, hoặc đánh giá được biến động của hiện trạng rừng ở hiện tại so sánh với các thời điếm trong quá khứ. Vì vậy, các nhà nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh để khoanh vẽ lớp phủ thực vật trên bề mặt trái đất từ quy mô nhỏ đến toàn cầu (Yichun et al., 2008) [2]. Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều vệ tinh cung cấp ảnh có độ phân giải không gian, bước sóng, số lượng kênh phổ và chu kỳ bay chụp khác nhau, từ các ảnh đa phổ (MS - multispectral sensors) tới ảnh siêu phổ (Hyperspectral), bước sóng biến động từ nhìn thấy tới sóng siêu cao tần, độ phân giải không gian từ
4 Hu, T. G. et. al. (2013) đã phát triển một kỹ thuật phân loại kết hợp giữa hai phương pháp phân loại truyền thống là phân loại cứng (hard classification Method - HCM) với và phân loại mềm (soft classification Model - SCM) gọi là mô hình phân loại “cứng và mềm” (hard and soft classification Model - HSCM) dựa trên sự tính toán các ngưỡng thích hợp. Các tác giả đã thử nghiệm phương pháp mới trong ứng dụng thành lập bản đồ sử dụng đất. Theo kết quả của ma trận nhầm lẫn, độ chính xác tổng thể của HCM, SCM, và HSCM lần lượt là 71,06 % , 67,86 % và 71,10 %. Và hệ số Kappa tương ứng lần lượt là 60,03 %, 56,12 % và 60,07 %. Do đó, HSCM là tốt hơn so với HCM và SCM. Kết quả thực nghiệm đã chứng minh rằng phương pháp mới rõ ràng là có thể cải thiện độ che phủ đất và độ chính xác phân loại sử dụng đất. [28] 1.1.2. Nghiên cứu biến động rừng trên thế giới Nghiên cứu của Bektas (2005) đã kết hợp công nghệ viễn thám (RS – Remote Sensing) với công nghệ thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) để phân tích sự thay đổi của lớp phủ thực vật ở Bozcaada Island, Turkey. Tác giả đã phân loại thảm thực vật dựa vào ảnh vệ tinh Landsat và phân tích biến động bằng các công cụ GIS. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp tư liệu viễn thám với hệ thống thông tin địa lý mang lại hiệu quả cao và là công cụ mạnh để giám sát thay đổi lớp phủ thực vật và giám sát tác động môi trường của chúng [17]. Bartsch et al. (2009) sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh ENVISAT ASAR để giám sát đất ngập nước toàn cầu trong một nghiên cứu về đất ngập nước. Nghiên cứu này đã chỉ ra ứng dụng của hệ thống ảnh vệ tinh Radar là giám sát tình trạng ngập nước theo thời gian cũng như hàng loạt các phân tích về tính ẩm ướt của bề mặt [16]. Bodart et al. (2013) sử dụng tư liệu ảnh Landsat để theo đánh giá biến
5 động rừng trong giai đoạn từ 1990 đến 2000 ở châu Phi (African). Tác giả đã tiến hành nghiên cứu ở khu rừng khô và vùng đất có cây gỗ rải rác giữa các khu rừng ẩm và rừng bán khô hạn thuộc khu sinh thái ở Sudanian và Zambezian. Các tác giả sử dụng 1600 mẫu ảnh Landsat, mỗi mẫu có kích thước 20 x 20 km, tại hai thời điểm: 1990 và 2000. Tại các vị trí lấy mẫu, các đối tượng như rừng kín, rừng thưa, vùng đất có cây gỗ rải rác và các dạng thực vật khác được xác định bằng cách phân tích ảnh vệ tinh trong đó bao gồm phân đoạn ảnh (segmentation) và các bước phân loại tự động (automatic classification) mà các tác giả sử dụng theo điều chỉnh của liên hiệp lâm nghiệp quốc gia. Kết quả nghiên cứu cho thấy, từ năm 1990 đến năm 2000 đã có 3,3 triệu hecta rừng kín, 5,8 triệu hecta rừng thưa và 8,9 triệu hecta đất cây gỗ rải rác đã bị mất đi, trong đó có đến 3,3 triệu hecta bị suy thoái từ rừng kín chuyển thành rừng thưa. Kết quả này thấp hơn đáng kể so với 34 triệu hecta rừng bị mất đi theo báo cáo đánh giá tài nguyên rừng toàn cầu năm 2010 của tổ chức nông lương của Liên hợp quốc (FAO - Food and Agriculture Organization) [18]. Năm 2012, Carlson và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat để đánh giá sự thay đổi lớp phủ thực vật ở West Kalimantan, Indonesian Borneo. Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ mất rừng trung bình 2,9% mỗi năm từ 1989 đến 2008, đặc biệt có những năm đạt kỷ lục về tỷ lệ mất rừng trung bình 9%/năm trong giai đoạn 1997-1998. Nguyên nhân của sự mất rừng chủ yếu do cháy rừng, nguyên nhân này chiếm 98% [19]. Năm 2013, nghiên cứu về thay đổi sử dụng đất và sạt lở đất nhằm giảm nhẹ thiên tai dựa vào cộng đồng của Chen C. Y. và Huang W. L. ở trường đại học quốc gia Chiayi, Đài Loan đã sử dụng tư liệu ảnh SPOT-5 độ phân giải 2,5 m để đánh giá thay đổi lớp phủ thực vật ở Typhoon Morakot trong giai đoạn 1999 – 2009. Kết hợp giữa ảnh viễn thám với công nghệ GIS cùng với số liệu điều tra thực địa để phân tích đặc điểm xạt lở đất với các loại hình sử dụng đất
6 khác nhau. Có đến 243 điểm sạt lở đất trong khu vực nghiên cứu với diện tích 2,75km2. Diện tích này nằm trong khu vực có nền địa chất kết cấu yếu đặc trưng của sa thạch và phiến thạch sét. Sạt lở đất chủ yếu xảy ra ở các vị trí có địa hình dốc cao có rừng tự nhiên và các khu vực trồng tre luồng, trà và cau. Ở khu vực rừng tự nhiên lại có tỷ lệ sạt lở đất cao nhất, tiếp đó là khu vực trồng tre luồng, cau và trà. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sự thay đổi sử dụng đất có ảnh hưởng đến cường độ và diện tích sạt lở đất và với những vùng bị thay đổi sử dụng đất có tỷ lệ sạt lở cao hơn so với vùng không có sự thay đổi sử dụng đất [20]. Choi M. và Han S. (2013) sử dụng ảnh vệ tinh Landsat-5 và Landsat-7 để phân loại và đánh giá thay đổi thảm thực vật ở khu vực Saemangeum, Hàn Quốc. Một phương pháp phát hiện sự thay đổi được sử dụng để xác định tác động của chương trình khai hoang. Trong khi đất ngập nước, đồng cỏ và khu đô thị tăng lên thì rừng, nước và diện tích đất nông nghiệp giảm đi trong suốt quá trình khai hoang [21]. Chu H. J. và cộng sự (2009) thuộc trường đại học quốc gia Đài Loan đã nghiên cứu sự thay đổi lớp phủ thực vật dựa vào ảnh SPOT HRV bằng cách dựa vào chỉ số NDVI. Chỉ số này được tính toán dựa vào kênh cận hồng ngoại (Near InR) của ảnh đa phổ (MS) của ảnh SPOT-5 [22]. Efe R., Soykan A., Curebal I. và Sonmez S. (2012) sử dụng ảnh vệ tinh Landsat ETM+ đê phát hiện hiện trạng và sự thay đổi sử dụng đất ở lưu vực sông Karinca, miền tây – bắc Thổ Nhĩ Kỳ. Sự thay đổi trong sử dụng đất trong lưu vực này là kết quả của sự phát triển các hoạt động du lịch ở Thổ Nhĩ Kỳ trong những năm 1970. Các tác giả đã sử dụng kỹ thuật chồng xếp dữ liệu bản đồ sử dụng đất ở 2 thời điểm để tìm ra sự thay đổi với sự hỗ trợ đắc lực của phần mềm ArcGIS 9.3. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thời điểm năm 1979, ở khu vực nghiên cứu có 43,4% là rừng, 26,5% là đồng cỏ, 18,3% rừng ô-lưu,
7 10,6% là đất nông nghiệp và 1,2% là các công trình xây dựng. So sánh kết quả này với dữ liệu năm 2007 cho thấy sự thay đổi rõ ràng giữa các khu dân cư, rừng ô-lưu và rừng. Có thể thấy rằng đất nông nghiệp, đặc biệt là dọc hai bên bờ sông, đã được chuyển thành các khu nghỉ mát, còn rừng ô-lưu chuyển từ vị trí thấp lên vị trí cao hơn [25]. Giriraj A. et al. (2010) đã sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao để đánh giá sự phân tán của rừng và cấu trúc các quần xã thực vật ở rừng mưa nhiệt đới thuộc miền tây nam tỉnh Gats, Ấn Độ từ năm 1973 đến 2004. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi mạnh mẽ độ che phủ rừng ở khu vực này. Cụ thể là trong khu vực nghiên cứu năm 1973 có tỷ lệ che phủ của rừng thường xanh là 90%, nhưng đến năm 2004 con số này đã giảm xuống chỉ còn 67% [26]. Ikiel, C. et, al. (2013) kết công nghệ viễn thám với GIS để phân tích biến động lớp phủ ở tỉnh Duzce, Thổ Nhĩ Kỳ. Các tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM để xác định lớp phủ thực vật ở 2 thời điểm: 1987 và 2010. Công việc xử lý, phân tích ảnh được thực hiện trên phần mềm Erdas Imagine 10.0 và phần mềm ArcGIS 10.0. Các đối tượng phân loại được bao gồm (1) khu đô thị, (2) khu công nghiệp, thương mại, (3) đất nông nghiệp, (4) rừng và (5) đất ngập nước nội địa. Kết quả phân tích ảnh được kiêm chứng bằng các cuộc điều tra thực địa. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích rừng tự nhiên bị giảm 33,5% diện tích (năm 1987 có 24.840,7 ha, giảm xuống còn 16,529.0 ha vào năm 2010) và đất nông nghiệp tăng 11,2% (năm 1987 có 47.702,7 ha, tăng lên 53.051,7 ha vào năm 2010). Như vậy diện tích rừng tự nhiên bị giảm mạnh trong giai đoạn 1987-2010 bởi tốc độ đô thị hóa nhanh và các hoạt động nông nghiệp [29]. Bằng sự phối hợp ảnh vệ tinh Landsat TM với ở ảnh vệ tinh SPOT HRG, Lu D. et al. (2008) đã phát hiện được sự thay đổi của thảm thực vật ở rừng rậm Amazon của Brazil. Các tác giả đã tích hợp ảnh TM với ảnh HRG toàn sắc
8 (Panchromatic), thực vật thay đổi hay không thay đổi được phát hiện dựa trên phương pháp sai khác về giữa ảnh TM và HRG đã hợp nhất (fusion) với nhau so với ảnh TM tương ứng. Nguyên tắc tiếp cận được sử dụng để phân loại ảnh TM và HRG đa phổ và thành lập bản đồ chuyên đề là dựa vào 3 lớp dữ liệu thô: rừng, không phải thực vật rừng và đất không có thực vật. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả của kỹ thuật viễn thám trong giám sát biến đổi thảm thực vật một cách hiệu quả ngay cả khi dữ liệu tham khảo hạn chế [31]. Sanchez-Cuervo, A. M. et al. (2012) sử dụng ảnh vệ tinh MODIS độ phân giải 250m và tham khảo dữ liệu ảnh QuickBird trong Google Earth để xác định sự thay đổi lớp phủ thực vật ở Colombia trong giai đoạn 2001 – 2010. Ảnh QuickBird được sử dụng để giải thích một cách trực quan tỷ lệ che phủ của các kiểu trạng thái khác nhau. Dựa trên bản đồ trạng thái đó, tác giả đã xác định sự thay đổi lớp phủ thực vật theo bốn qui mô khác nhau: toàn quốc, miền, vùng và tiểu vùng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong số 820/1.117 tiểu vùng, có sự gia tăng về diện tích thực vật thân gỗ (28.092 km2), trong đó có 264/1.117 tiểu vùng bị suy giảm thực vật thân gỗ (11.129 km2), như vậy tính cho toàn quốc thì diện tích thực vật thân gỗ tăng lên đáng kể (16.963 km2) [32]. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu phân loại rừng ở Việt Nam Việc ứng dụng viễn thám trong ngành lâm nghiệp được áp dụng từ rất sớm đầu tiên phải kể đến với sự hợp tác của CHDC Đức đã sử dụng ảnh máy bay đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để điều tra rừng ở vùng Đông Bắc vào năm 1958 (Chu Thị Bình, 2001). Đó là một bước tiến bộ kỹ thuật rất cơ bản, tạo điều kiện xây dựng các công cụ cần thiết để nâng cao chất lượng công tác điều tra rừng ở nước ta. Từ cuối năm 1958, bình quân mỗi năm đã điều tra được khoảng 200.000 ha rừng, đã sơ thám được tình hình rừng và đất đồi núi, lập
9 được thống kê tài nguyên rừng đơn giản và vẽ được phân bố tài nguyên rừng ở miền Bắc. Đến cuối năm 1960, tổng diện tích rừng ở miền Bắc đã điều tra được vào khoảng 1,5 triệu ha. Ở Miền Nam ảnh máy bay được sử dụng từ năm 1959, đã xác định tổng diện tích rừng miền Nam là 8 triệu ha [5]. - Năm 1968 đã sử dụng ảnh máy bay trong công tác điều tra rừng cho lâm trường Hữu Lũng, Lạng Sơn. Dựa vào ảnh máy bay, khoanh ra các loại rừng, sau đó ra thực địa kiểm tra và đo đếm cho từng loại rừng, xây dựng bản đồ hiện trạng rừng thành quả [5]. - Từ năm 1970 đến năm 1975 ảnh máy bay đã được sử dụng rộng rãi để xây dựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lưới vận xuất, vận chuyển cho nhiều vùng thuộc miền Bắc (Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997) [5]. - Từ năm 1981 đến năm 1983, trong chương trình điều tra đánh giá rừng toàn quốc chúng ta với sự giúp đỡ của FAO. Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã tiến hành điều tra, đánh giá tài nguyên rừng toàn quốc với mục tiêu thống kê nguồn tài nguyên rừng của nước ta. Trong chương trình điều tra đánh giá này, lần đầu tiên có sự kết hợp ảnh vệ tinh với số liệu điều tra mặt đất. Loại ảnh được sử dụng thời kỳ này là ảnh Landsat MSS và thành quả của quá trình này chính là toàn bộ bản đồ hiện trạng và số liệu về diện tích, trữ lượng các loại rừng theo từng tỉnh trên phạm vi toàn quốc [5]. - Giai đoạn từ năm 1991 – 1995, bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng được thành lập trên cơ sở kế thừa những bản đồ hiện trạng rừng hiện có thời kỳ trước năm 1990, sau đó dùng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM có độ phân giải 30x30m để cập nhật những khu vực có sự thay đổi sử dụng đất, những nơi có sự biến động như mất rừng hoặc trồng mới hay mới tái sinh phục hồi. Ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM tỷ lệ 1:250.000 ở thời kỳ này được in màu trên giấy (hardcopy) và hiện trạng rừng được giải đoán khoanh vẽ trực tiếp trên
10 ảnh bằng mắt thường. Kết quả giải đoán được chuyển hóa lên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và được kiểm tra xác minh tại hiện trường. Thành quả đạt được là đã thành lập được: bản đồ sinh thái thảm thực vật rừng các vùng tỷ lệ 1:250.000; bản đồ dạng đất đai các tỉnh tỷ lệ 1:100.000 và các vùng tỷ lệ 1:250.000 [5]. - Giai đoạn từ năm 1996 - 2000, việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng được thực hiện bằng phương pháp viễn thám. Ảnh vệ tinh đã sử dụng là SPOT3, với độ phân giải 15m x 15m, phù hợp với việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000. Ảnh SPOT3 là loại ảnh đã được xử lý và tổ hợp màu giả, in trên giấy . Ảnh SPOT3 có độ phân giải cao hơn ảnh Landsat MSS và Landsat TM, nên mức độ thể hiện các đối tượng trên ảnh chi tiết hơn. Trong giai đoạn này, việc giải đoán được vận dụng ở đây là giải đoán bằng mắt nên kết quả giải đoán vẫn còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của chuyên gia giải đoán và chất lượng ảnh. Thành quả đạt được là các loại bản đồ phân vùng sinh thái thảm thực vật cấp vùng và toàn quốc; bản đồ phân loại đất cấp tỉnh, vùng và toàn quốc; bản đồ hiện trạng rừng cấp tỉnh, vùng và toàn quốc và bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1:100.000; 1:250.000; 1:1000.000 [5]. - Từ năm 2000 - 2005 (chu kỳ III), bản đồ hiện trạng rừng được xây dựng từ ảnh số vệ tinh Landsat ETM+. Độ phân giải ảnh là 30m x 30m. Ảnh số được giải đoán dựa trên sự trợ giúp của phần mềm chuyên dụng Erdas Imagine 8.5. Việc giải đoán ảnh được thực hiện trong phòng dựa trên những mẫu khóa ảnh đã được kiểm tra ngoài hiện trường. Phương pháp giải đoán ảnh số này tiết kiệm được thời gian công sức và có thể giải đoán thử nhiều lần trước khi lấy kết quả chính thức. [5] - Từ năm 2006 - 2010 (chu kỳ IV), trong chu kỳ này ảnh được sử dụng là ảnh vệ tinh SPOT-5 độ phân giải 2,5m trên phạm vi toàn quốc do Trung tâm
11 Viễn thám quốc gia thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường cung cấp. Thành quả đạt được là bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/25.000 cho 1.000 xã trọng điểm lâm nghiệp; bản đồ 1/50.000 cho các huyện; các loại bản đồ 1/100.000,1/250.000 và 1/1.000.000 cho cấp tỉnh, cấp vùng và toàn quốc [5]. Hiện nay, chương trình tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc (chu kỳ V) đã được Chính phủ phê duyệt trên cơ sở kết quả thí điểm điều tra, kiểm kê rừng tại hai tỉnh Bắc Cạn và Hà Tĩnh. Trong chương trình này, sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 hoặc SPOT- 6 và ứng dụng phương pháp giải đoán ảnh tự động theo đối tượng (Object based classification) dựa trên phần mềm chuyên dùng như eCognition. Ngoài những chương trình trên trong giai đoạn vừa qua còn có một số công trình nghiên cứu liên quan đến ứng dụng GIS và viễn thám trong phân loại các trạng thái rừng như: Công trình nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Cường (1996), “Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng phương pháp xử lý ảnh số từ thông tin viễn thám cho lập bản đồ rừng”. Tác giả đã sử dụng ảnh Landsat TM và phương pháp phân loại phổ có kiểm định nhằm khoanh vẽ các trạng thái rừng. Kết quả giải đoán được so sánh với bản đồ đối chứng được giải đoán bàng mắt từ ảnh tổ họp màu Landsat TM ở tỷ lệ 1/250.000 [6]. - Luận án tiến sĩ chuyên ngành khoa học đia lý của Trần Văn Thuỵ (1996) với đề tài “Ứng dụng phương pháp viễn thám để thành lập bản đồ thảm thực vật tỉnh Thanh Hoá, tỷ lệ 1/200.000”. Tác giả sử dụng phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt trên ảnh tổ hợp màu của tư liệu vệ tinh Landsat TM, KFA- 1000, Landsat MSS, KT-200 và ảnh máy bay đen trắng để thành lập bản đồ thảm thực vật tỉnh Thanh Hoá [12]. - Đề tài hợp tác nghiên cứu với cơ quan thám hiểm vũ trụ Nhật Bản “Sử dung ảnh đa phổ và đa thời gian để xây dựng bản đồ lớp phủ thực vật” của
12 Nguyễn Đình Dương - Viện Địa Lý, thực hiện từ năm 1996 đến 1998. Tác giả đã áp dụng phương pháp phân loại đa phổ bán tự động với 2 tự liệu viễn thám ADEOS, AVNIR xây dựng các bản đồ lớp phủ thực vật [7]. - Luận án tiến sĩ chuyên ngành ảnh hàng không của Chu Thị Bình (2001) với đề tài “Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin cơ bản trên tư liệu viễn thám, nhằm phục vụ việc nghiên cứu một số đặc trưng rừng Việt Nam”. Đề tài đã sử dụng chỉ số thực vật NDVI và tổng năng lượng phản xạ TRRI với tư liệu viễn thám ADEOS và Landsat TM để phân loại các trạng thái rừng và giám sát sự biến động của rừng giai đoạn 1989 - 1998 cho hai khu vực rừng ở Quảng Nam và Đồng Nai. Phương pháp xử lý số được sử dụng trong đề tài là phương pháp phân loại đa phổ có kiểm định [4]. - Đề tài cấp nhà nước KC.08.24 “Nghiên cứu giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên” do TS Vương Văn Quỳnh - Trường Đại học Lâm nghiệp chủ trì, thực hiện trong 2 năm (2004- 2006). Đề tài đã xây dựng phần mềm tự động phát hiện cháy rừng từ ảnh Landsat ETM+ và ảnh MODIS. Phần mềm được xây dựng trên cơ sở tổ hợp các kênh đa phổ kết hợp với dữ liệu GIS để phát hiện các điểm cháy rừng trên toàn lãnh thổ Việt Nam. - Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp của Nguyễn Huy Hoàng (2010) đã nghiên cứu phương pháp phân loại ảnh viễn thám bằng chỉ số thực vật và phân loại theo vùng có chọn mẫu. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, trong số 6 chỉ số NDVI, SAVI, RVI, MSAVI, DVI, VIN với ảnh SPOT-5 ở bộ cảm HRG tác giả đề xuất sử dụng chỉ số NDVI và SAVI để phân loại thảm thực vật cho độ chính cao, khoảng 91%. - Nhìn chung, những nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh trong phân loại rừng ở Việt Nam từ trước đến nay vẫn chủ yếu áp dụng các phương pháp phân