chương 1 cũng trình bày cơ sở lý thuyết nền tảng thông tin địa lý, kỹ thuật WebGIS, hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL/PostGIS được dùng để xây dựng hệ thống giám sát cháy rừng. Phân tích thiết kế hệ thống: Phân tích hệ thống về chức năng và đặc tả yêu cầu người dùng, thiết kế dữ liệu và các use case. Ứng dụng trong cảnh báo cháy rừng: trình bày các ứng dụng của hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng theo 3 khía cạnh: theo dõi cháy rừng, nghiên phân tích ảnh hưởng lượng mưa đến cháy rừng, dùng dữ liệu của hệ thống trong dự báo nguy cơ cháy rừng theo hàm hồi quy nhiều chiều. 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN Trong phần tổng quan dưới đây, tác giả trình bày về các vấn đề liên quan đến cháy rừng, ảnh hưởng của đặc tính rừng và các thông số khí tượng đến nguy cơ xảy ra cháy rừng tại Việt Nam. Tác giả cũng đã tìm hiểu về dữ liệu điểm cháy theo vệ tinh MODIS và các hệ thống giám sát cháy rừng hiện tại đang sử dụng dữ liệu vệ tinh, phân tích các ưu và nhược điểm của các hệ thống này. Từ những kết quả trên luận văn đề xuất xây dựng một hệ thống hỗ trợ giám sát cháy rừng dựa trên công nghệ WebGIS, bản đồ nền Google Maps. Các vấn đề liên quan đến rừng và cháy rừng 1.
Đặc điểm chung Trong vài thập kỷ qua, trung bình mỗi năm Việt Nam mất đi hàng chục ngàn ha rừng, trong đó mất do cháy rừng khoảng 16. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra trong vòng 40 năm (1963 - 2002) của Cục Kiểm lâm; tổng số vụ cháy rừng là trên 47.000 vụ, diện tích thiệt hại trên 633.000 ha rừng (chủ yếu là rừng non), trong đó có 262.325 ha rừng trồng và 376.160 ha rừng tự nhiên. Thiệt hại ước tính mất hàng trăm tỷ đồng mỗi năm, đó là chưa kể đến những ảnh hưởng xấu về môi trường sống, cùng những thiệt hại do làm tăng lũ lụt ở vùng hạ lưu mà chúng ta chưa định lượng được và làm giảm tính đa dạng sinh học, phá vỡ cảnh quan; tác động xấu đến an ninh quốc phòng.Ngoài ra, cháy rừng còn gây tổn hại đến tính mạng và tài sản của con người [4]. Theo thống kê của Cục Kiểm lâm, tình hình cháy rừng ở nước ta trong thời gian 5 năm gần đây (bảng 1.1) trên địa bàn cả nước ta cho thấy bình quân mỗi năm lửa rừng thiêu trụi trên 1500 ha rừng các loại.
Tình hình cháy rừng 2008-2012 Diện tích rừng cháy (ha) STT Năm Số vụ cháy Tổng Rừng tự nhiên Rừng trồng 1 2008 282 1549.17 Diễn biến cháy rừng trong những năm vừa qua hết sức phức tạp, khó lường. Để giảm nguy cơ cháy rừng cần có các giải pháp đồng bộ từ tuyên truyền tầm quan trọng của việc bảo vệ rừng đến các giải pháp kỹ thuật, khoa học trong PCCCR. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân tự nhiên, con người, cháy rừng là điều không thể tránh khỏi. Phát hiện cháy sớm, chữa cháy kịp thời cũng là giải pháp quan trọng nhằm bảo vệ rừng, giảm thiệt hại khi có cháy rừng xảy ra.
10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Phân chia kiểu trạng thái rừng Đối với các kiểu rừng gỗ lá rộng thường xanh và nửa rụng lá áp dụng hệ thống phân chia theo bốn nhóm trạng thái I, II, III, IV. Trong các nhóm có các kiểu, trong các kiểu có các kiểu phụ. Trong đó nhóm I là đất chưa có rừng; nhóm II là rừng phục hồi; nhóm III là rừng thứ sinh và đã bị tác động; nhóm IV là rừng nguyên sinh, rừng ổn định.
Theo kết quả điều tra năm 2006, lớp phủ rừng được biểu diễn trên bản đồ như hình 1. Đặc tính của từng nhóm rừng khác nhau về loại cây, mật độ phân bố, dẫn đến tính chất nguy hiểm cháy của từng loại rừng cũng khác nhau. Điều này cần xem xét khi tính toán dự báo nguy cơ cháy rừng và xây dựng phương án phòng cháy chữa cháy. Bản đồ lớp phủ rừng khu vực miền Bắc năm 2006 Hình 1.
Bản đồ lớp phủ rừng khu vực Bắc Trung Bộ năm 2006 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Phân loại cháy rừng Cháy dƣới tán rừng(cháy trên bề mặt đất rừng): Cháy dưới tán rừng (hình 1.3) là những đám cháy mà ngọn lửa cháy lan tràn trên mặt đất làm tiêu hủy một phần hoặc toàn bộ lớp thảm mục, cành khô, lá rụng, cỏ khô, thảm tươi, cây bụi, cây tái sinh cháy sém vỏ và một phần nào đó ở gốc cây, rễ cây nổi lên trên bề mặt đất và ở sát với mặt đất. Cháy dưới tán với ngọn lửa cháy lan trên bề mặt đất Cháy tán rừng (cháy trên ngọn): Cháy tán rừng (hình 1.4) là hình thức cháy được phát triển từ cháy dưới tán cháy lên tán rừng. Khi cháy dưới tán ngọn lửa sẽ đốt nóng và sấy khô tán rừng sau đó cháy qua các cây tái sinh, cây bụi rồi cháy lên tán rừng và ngọn lửa sẽ cháy lan từ tán sang tán.
Cháy tán diễn ra với ngọn lửa lan nhanh trên tán rừng Cháy ngầm: Cháy ngầm (hình 1.5) là loại cháy mà ngọn lửa cháy lan tràn dưới mặt đất làm tiêu hủy lớp mùn, than bùn và tiêu hủy những vật liệu hữu cơ khác đã được tích luỹ dưới lớp đất mặt trong nhiều năm. Cháy ngầm trong lớp than bùn và thảm mục sâu dưới mặt đất rừng 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Về sự hình thành, cường độ cháy rừng và hướng phát triển của các đám cháy rừng thường rất khác nhau; vì nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, sự tích luỹ vật liệu cháy và khả năng bắt lửa của vật liệu, phụ thuộc vào loại đất, đặc điểm địa hình nơi đó. Việc phân tích ảnh hưởng các yếu tố khí hậu và thảm thực vật có ý nghĩa quan trọng trong việc cảnh báo nguy cơ cháy rừng cũng như dự đoán được hướng phát triển, quy mô đám cháy, từ đó có phương án huy động lực lượng phương tiện, đề ra phương pháp chữa cháy phù hợp. Các điều kiện tự nhiên ảnh hƣởng đến cháy rừng a.
Thời tiết và các nhân tố khí tƣợng Thời tiết và các nhân tố khí tượng là tác nhân đến sự hình thành và phát triển của một đám cháy rừng. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới cháy rừng và dự báo cháy rừng như sau: - Nhiệt độ: là yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy rừng, làm khô, nỏ vật liệu cháy, làm độ ẩm không khí giảm và mặt đất nóng lên. Vai trò của nhiệt độ ảnh hưởng tới các mặt sau: + Nhiệt độ rút ngắn quá trình khô của vật liệu cháy; + Làm nóng và khô nhanh mặt đất kéo theo lớp không khí sát mặt đất nóng lên bằng các phương thức truyền nhiệt khác nhau. Như vậy nhiệt độ bao gồm hai thành phần là nhiệt độ không khí và nhiệt độ mặt đất.
Trong một ngày nhiệt độ đạt cực đại vào lúc 12 – 13 giờ, từ 13 – 17 giờ là thời gian khô nhất trong ngày, vì vậy trong thời gian này thường xảy ra cháy rừng. - Độ ẩm: ảnh hưởng hoặc tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình cháy rừng. Độ ẩm càng cao thì độ ẩm vật liệu cháy càng cao, càng khó gây cháy và ngược lại. Độ ẩm thể hiện ở 3 loại sau: + Độ ẩm không khí: Nhìn chung độ ẩm không khí ở các vùng rừng núi cao hơn bên ngoài do sự thoát hơi nước của sinh vật trong quá trình hoạt động sinh lý và do đất rừng bốc hơi nước, mặt khác do giới hạn bởi tán rừng nên khó thoát ra ngoài.
+ Độ ẩm vật liệu cháy: Ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bén lửa + Độ ẩm đất: Độ ẩm này được tạo thành bởi lượng nước mưa đọng lại trên mặt đất rừng, lượng nước thực tại trong tầng đất và lượng nước ngầm. - Mƣa: mưa làm tăng độ ẩm của vật liệu cháy. Ở Việt nam, khi mưa nhỏ hơn 5mm thì vậy liệu cháy sẽ khô, và nguy cơ cháy rừng có thể xảy ra. Mưa trên 5mm thì ít có nguy cơ cháy rừng.
- Gió: Là nhân tố ảnh hưởng rất nhiều đến cháy rừng, gió thúc đẩy làm khô vật liệu cháy; làm bùng phát đám cháy ảnh hưởng đến hướng và làm nhanh tốc độ lan tràn đám cháy lên rất nhiều lần. 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Điều kiện địa hình - Địa hình ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến cháy rừng và liên quan trực tiếp đến sự phát triển của đám cháy; tác động ngăn chặn hệ thống gió, hình thành khu vực tiểu khí hậu khác nhau tạo ra các khu vực thường xuyên có mưa hoặc khu vực khô hạn. - Độ cao địa hình thường khô hạn kéo dài, nắng nhiều và dao động nhiệt độ lớn hơn rất nhiều so với thấp; ở sườn dốc do khác hướng phơi nên năng lượng nhận được là khác nhau, sườn dốc còn tạo điều kiện thuận lợi cho các dòng đối lưu phát triển mạnh so với các vùng khác.
Ngoài ra các loại gió có sự điều chỉnh của địa hình đối với hệ thống gió chính có thể làm tăng tốc độ. Các điều kiện địa hình tạo ra có ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện bốc hơi nước của vật liệu cháy hoặc chi phối quy mô, tốc độ lan tràn các đám cháy rừng. Kiểu rừng và loại thực bì - Kiểu rừng và loại thực bì có liên quan trực tiếp đến nguồn vật liệu cháy, tính chất và khối lượng của vật liệu cháy do đặc điểm của kiểu rừng và loại thực bì quyết định, từ đó dẫn đến tính dễ bắt lửa và quy mô đám cháy. - Ở các loại rừng Thông, Tràm, Bạch đàn, rừng Khộp thuần loài sản phẩm rơi rụng là những cành lá, hoa quả, vỏ và thân cây, những loại này thường có nhựa hoặc tinh dầu nên rất dễ bắt lửa và cháy đượm.
Những khu rừng tre, nứa thuần loài hoặc chiếm ưu thế, cành nhánh khô nhiều và hiện tượng chết hàng loạt, vì vậy vật liệu cháy là rất lớn. Một số loại rừng rụng lá theo mùa cũng là nguồn vật liệu tiềm ẩn gây ra nhũng vụ cháy lớn. Dữ liệu sử dụng 1. Dữ liệu điểm cháy vệ tinh a.
Giới thiệu dữ liệu vệ tinh MODIS MODIS là bộ cảm đặt trên vệ tinh TERRA được phóng vào quỹ đạo tháng 12/1999 và vệ tinh AQUA được phóng vào quỹ đạo tháng 5/2002 với mục đích quan trắc, theo dõi các thông tin về mặt đất, đại dương và khí quyển trên phạm vi toàn cầu.