Đặt vấn đề Trong những năm qua, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng trên địa bàn tỉnh Cao Bằng đặc biệt được quan tâm, thể hiện ở nhiều chương trình, kế hoạch đã được ban hành và triển khai, nâng cao hiệu quả của công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng. Tỉnh Cao Bằng đã quy hoạch được các khu rừng phòng hộ, rừng đặc dụng bảo đảm được chức năng phòng hộ và bảo tồn thiên nhiên, bảo tồn đa dạng sinh học, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế- xã hội của tỉnh. Ngày nay, nhu cầu về bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng ngày càng trở nên cấp thiết và không chỉ trong phạm vi một quốc gia mà đó trở thành vấn đề đang được chú trọng trong mỗi châu lục và toàn cầu. Để làm tốt công việc này, công tác điều tra theo dõi và đánh giá biến động rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu.
Mặc dù hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động rừng, nhưng các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc tính toán số liệu diện tích và đo vẽ, thành lập bản đồ rừng bằng phương pháp truyền thống, đó là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian. Hơn nữa, khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tư liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác được những thông tin hiện thời nhất và trạng thái rừng luôn luôn biến động. Sử dụng ảnh viễn thám kết hợp công nghệ GIS đang dần khắc phục được những nhược điểm này. Kỹ thuật viễn thám với khả năng quan sát các đối tượng ở các độ phân giải phổ và không gian khác nhau, từ trung bình đến siêu cao và chu kỳ chụp lặp cho phép ta quan sát và xác định nhanh chóng từng nơi biến động rừng.
Độ chính xác sẽ cao hơn khi kết hợp sử dụng máy e 2 định vị GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) để xác định nơi trạng thái rừng biến đổi. Trên cơ sở các dữ liệu mới cập nhật, đem so sánh với dữ liệu kì trước chúng ta có thể đánh giá được diễn biến rừng của từng giai đoạn. Từ đó hoàn thành dữ liệu cho công tác theo dõi lâu dài biến động diện tích rừng, đất rừng trong phạm vi toàn quốc, tỉnh, huyện và xã. Dựa trên những thông tin bản đồ, xây dựng số liệu về diện tích rừng làm cơ sở cho việc xây dựng các phương án quy hoạch và chiến lược phát triển lâm nghiệp nhằm phục vụ cho việc phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường và thống kê rừng ở các cấp quản lý Nhà nước.
Nhằm phục vụ trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng, công nghệ 3S (viễn thám: remote sensing, GIS: Geographic infomation system, GPS: Global position system) ra đời và đáp ứng trong việc theo dõi và phân tích diễn biến tài nguyên rừng, biên tập bản đồ hiện trạng rừng trên địa bàn nhiều tỉnh, thành của cả nước. Từ đầu năm 2012 Chi cục Kiểm lâm tỉnh Cao Bằng đã tiến hành ứng dụng phương pháp viễn thám kết hợp công nghệ GIS trong công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn toàn tỉnh, phương pháp viễn thám kết hợp GIS đang dần khắc phục được những nhược điểm như thời gian theo dõi, tính chính xác của diện tích các loại rừng, hiện trạng rừng. Qua đó các ngành chuyên môn có thể lập kế hoạch trong công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng tại địa phương được tốt hơn. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: ‘‘Đánh giá tình hình diễn biến diện tích và trạng thái rừng bằng phần mềm GIS tại huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng giai đoạn 2012 -2014’’ được thực hiện nhằm đánh giá diễn biến tài nguyên rừng trên địa bàn tỉnh Cao Bằng.
Mục đích nghiên cứu Cung cấp những thông tin có cơ sở khoa học nhằm nâng cao hiệu quả e 3 công tác quản lý bảo vệ rừng nói chung và công tác quản lý bảo vệ rừng huyện Bảo Lạc tỉnh Cao Bằng nói riêng 1. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được diện tích các loại đất lâm nghiệp, loại rừng hiện tại và đánh giá mức độ biến động rừng giai đoạn 2012 – 2014 của huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng. - Xây dựng cơ sở dữ liệu đồng bộ làm công cụ phục vụ công tác quản lý, bảo vệ và theo dõi diễn biến rừng tại huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng. Ý nghĩa nghiên cứu Thông qua nghiên cứu đề tài giúp cho sinh viên làm quen với thực tiễn công tác ứng dụng công nghệ mới vào trong sản xuất và quản lý.
Qua nghiên cứu giúp cho sinh viên rèn luyện kỹ năng sử dụng GIS và viết báo cáo khoa học. e 4 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Khái quát về GIS 2. Khái niệm về GIS GIS là hệ thống máy tính bao gồm các thiết bị phần cứng và phần mềm để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý, tức là các thông tin về hình dạng, vị trí và các tính chất của các đối tượng trên bề mặt trái đất Hay có thể nói: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống với sự trợ giúp của máy tính phục vụ cho mục đích thu thập, xử lý, phân tích, lưu trữ và hiển thị các loại dữ liệu mang tính chất không gian cũng như phi không gian (như vị trí, hình dạng, các mối quan hệ về không gian như kề nhau, gần nhau, nối với nhau…).
Mô hình công nghệ GIS Ta có thể hiểu về GIS theo mô hình sau: MÔI TRƯỜNG GIS Bảng Phân biểu Quản Xử lý tích Số Đầu liệu lý và vào số liệu đầu mô ra Bản Số đồ hình liệu Hình 2. Sơ đồ cấu trúc của GIS Số liệu đầu vào: Số liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi số hóa, quét, viễn thám, ảnh, hệ thống định vị toàn cầu GPS. e 5 Quản lý số liệu: Sau khi số liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu. Xử lý số liệu: Các thao tác xử lý số liệu được thực hiện để tạo ra thông tin.
Nó giúp người sử dụng quyết định các công việc tiếp theo. Xử lý số liệu tạo ra từ ảnh, báo cáo, bản đồ. Phân tích và mô hình hóa: Số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS. Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập.
Khả năng phân tích không gian để có được sự nhận thức, cũng có khả năng để sử dụng các quan hệ đã biết, để mô hình hóa đặc tính địa lý đầu ra của một tập hợp các điều kiện. Số liệu đầu ra: Bảng biểu và đồ thị, bản đồ và ảnh ba chiều. Việc sử dụng công nghệ máy tính số cho phép thông tin này có thể được quan sát trên màn hình máy tính, được vẽ ra như bản đồ giấy, nhận được như một ảnh địa hình hoặc dùng để tạo ra một số liệu. Các thành phần của GIS GIS gồm 3 thành phần chính đó là: Phần cứng, phần mềm và cơ sở dữ liệu.
Thiết bị phần cứng – Máy tính và các thiết bị ngoại vi. TRẠM XỬ LÝ THIẾT BỊ SỐ HÓA ĐẦU ĐỌC ĐĨA MỀM, CDROM MÁY CHỦ (CPU) THIẾT BỊ IN KẾT QUẢ TỦ ĐỌC BĂNG TỪ HIỂN THỊ DVU Hình 2. Sơ đồ tổ chức cấu thành một hệ phần cứng GIS e 6 2. Phần mềm và chức năng của phần mềm Phần mềm của GIS là một tập hợp các câu lênh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định.
Phần mềm được lưu trữ trong máy tính như là các chương trình trong bộ nhớ của hệ thống nhằm cung cấp các thư mục hoạt động trong hệ thống cơ sở của máy tính. Phần mềm chua làm 2 lớp: + Lớp phần mềm phức thấp: Hệ điều hành cơ sở. + Lớp phần mềm phức cao: Các chương trình ứng dụng, dùng thực hiện thành lập bản đồ và các thao tác phân tích không gian địa lý. Vai trò và đặc tính của phần mềm được gắn liền với kiến trúc của phần lớn các phần mềm GIS là giao diện thân thiện với người sử dụng.
Trong hệ thống thông tin địa lý phần mềm có những chức năng cơ bản như quản lý, lưu trữ, tìm kiếm, thể hiện , trao đổi và xử lý các dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính. Quá trình thực hiện được tiến hành qua các bước sau: Nhập số liệu và kiểm tra số liệu; Lưu trữ số liệu và quản lý cơ sở dữ liệu; Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu; Biến đổi dữ liệu; Đối tác với người sử dụng e 7 MODUL nhận dữ liệu Nhu cầu cần Quản lý MODUL xử lý giải quyết cơ sở dữ liệu các dữ liệu Hiển thị và in các kết quả Hình 2. Sơ đồ tổ chức hệ thống phần mềm 2. Cơ sở dữ liệu địa lý Cơ sở dữ liệu địa lý có thể chia thành 2 nhóm tách biệt: Nhóm thông tin hình học và nhóm thông tin thuộc tính.
Nhóm thông tinh hình học bao gồm thông tin về vị trí và topo (cấu trúc quan hệ). Do tính chất khác nhau của các đối tượng nên nhóm thông tin hình học được phân thành các lớp khác nhau. NHẬP DỮ LIỆU CƠ SỞ DỮ LIỆU NHẬP CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ CÂU VỊ TRÍ HỎI TÌM KIẾM XỬ LÝ, BIẾN ĐỔI e 8 Hình 2. Các thành phần của một cơ sở dữ liệu 2.
Khả năng của công nghệ GIS - Công nghệ GIS dùng để phân tích địa lý như là kính hiển vi, kính tiềm vọng và máy tính điện tử đối với các môn khoa học khác. - GIS có thể coi như là một chất xúc tác cần để hòa nhập những sự tách biệt có tính chất vật lý và có tính chất địa lý với các lĩnh vực khác sử dụng thông tin bản đồ. - Bằng cách tạo ra bản đồ và các dạng khác của lớp thông tin về dạng số, GIS cho phép chúng ta tạo ra và hiển thị kiến thức về mặt địa lý theo những phương pháp đã có và những phương pháp mới. - GIS tạo ra những liên hệ giữa các hiện tượng xảy ra trên các vùng địa lý khác nhau.
- Quan sát số liệu có gắn vị trí địa lý có thể thường nảy sinh những ý tưởng, những giải thích mới. Những sự liên hệ này thường không nhận thấy khi không có GIS. Nhưng nhờ GIS chúng ta có thể quan sát thấy để giúp cho việc quản lý các hoạt động và quản lý các nguồn tài nguyên.