ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, con ngƣời đang phải đƣơng đầu với những vấn đề về suy thoái của nguồn lợi tự nhiên và môi trƣờng do các hoạt động khai thác, sử dụng không hợp lý. Phát triển kinh tế gắn với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng phục vụ phát triển bền vững đang là vấn đề hết sức cấp thiết đƣợc các nhà quản lý đặt ra. Để làm tốt điều này, công tác 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, nhƣng hầu hết các báo cáo này chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ rừng bằng phƣơng pháp truyền thống, đó là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian.
Khi sử dụng các tài liệu thống kê và các tƣ liệu bản đồ không phải bao giờ cũng có thể khai thác những thông tin kịp thời nhất. Thời gian tổng hợp số liệu và thành lập bản đồ cho khu vực nghiên cứu càng kéo dài thì thông tin trên bản đồ càng không chính xác. Trong khi đó bản đồ đòi hỏi nhanh về thời gian, chính xác về loại hình, cập nhật về thông tin. Do đó, cần phải có phƣơng pháp mới, nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của phƣơng pháp truyền thống.
Tƣ liệu viễn thám với những ƣu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thông tin, tính khái quát hóa tự nhiên các đối tƣợng và khả năng phủ trùm rộng (một tấm ảnh chụp từ vệ tinh Landsat TM phủ trùm diện tích 32.400 km2, một tấm ảnh chụp từ vệ tinh SPOT phủ trùm diện tích 3.600 km2) và đã phủ trùm khắp mọi nơi trên Trái đất, cùng với sự phát triển mạnh về công nghệ nhƣ cung cấp thông tin ngày càng nhanh chóng, chính xác hơn, đã đem lại giá trị đích thực của phƣơng pháp bản đồ trong nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại của các đối tƣợng, các hiện tƣợng, nhƣ các đối tƣợng biến download by : skknchat@gmail.com 2 động thảm thực vật, tài nguyên rừng,. đem lại khả năng thực tiễn cho xu hƣớng thành lập bản đồ theo quan điểm đồng bộ, hệ thống. Thực tiễn công tác quản lý tài nguyên rừng ở nƣớc ta nói chung cho thấy việc xây dựng mô hình giám sát và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng bằng công nghệ địa không gian là một yêu cầu hiện hữu và cấp bách. Công nghệ này cho phép cập nhật và đánh giá sự thay đổi về diện tích, hiện trạng, khoanh vùng sâu bệnh, dịch hại, xác định vùng ngập lụt và vùng chịu tác động của gió bão, dự báo biến động trong tƣơng lai.
một cách khoa học, minh bạch và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề này vẫn chƣa đƣợc làm sáng tỏ, chƣa xác định đƣợc mô hình cụ thể để ứng dụng, chƣa xây dựng quy trình và phƣơng pháp tổ chức thực hiện. Cấu trúc và những đặc trƣng cơ bản của cơ sở dữ liệu địa không gian ở địa phƣơng. Làm sao để phát huy đƣợc sự tham gia của các bộ và ngƣời dân cấp làng xã tham gia vào theo dõi và đánh giá diễn biến tài nguyên.
Các kỹ thuật xử lý và phân tích diễn biến rừng bằng công nghệ địa không gian vẫn chƣa đƣợc hệ thống hóa một cách khoa học, thiếu các phƣơng án lựa chọn cho từng đối tƣợng vùng/tiểu vùng sinh thái và thiếu các mô hình ứng dụng tối ƣu. Để góp phần giải quyết những tồn tại hiện nay đồng thời đƣa công tác giám sát diễn biến tài nguyên rừng ở nƣớc ta phát triển, đáp ứng nhu cầu cung cấp thông tin minh bạch và có độ tin cậy cao. Từ những lý do nêu trên học viên đã chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình giám sát mất rừng và suy thoái rừng tỉnh Điện Biên bằng công nghệ địa không gian”. download by : skknchat@gmail.com 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
CÁC KHÁI NIỆM VỀ RỪNG Năm 1930, Morozov đƣa ra khái niệm: Rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khí quyển. Rừng chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất và là một bộ phận của cảnh quan địa lý. Tcachenco phát biểu: Rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể các cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật và vi sinh vật. Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hƣởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài.
Luật Bảo vệ phát triển rừng năm 2004 quy định: Rừng là một hệ sinh thái bao gồm quần thể thực vật rừng, động vật rừng, vi sinh vật rừng, đất rừng và các yếu tố môi trƣờng khác, trong đó cây gỗ, tre nứa hoặc hệ thực vật đặc trƣng là thành phần chính có độ che phủ của tán rừng từ 0,1 trở lên. Rừng gồm rừng trồng và rừng tự nhiên trên đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng. Thông tƣ số 34/2009/TT-PTNT ngày 10 tháng 6 năm 2009 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn quy định một đối tƣợng đƣợc xác định là rừng nếu đạt đƣợc cả 3 tiêu chí sau: - Là một hệ sinh thái, trong đó thành phần chính là các loài cây lâu năm thân gỗ, cau dừa có chiều cao vút ngọn từ 5,0 mét trở lên (trừ rừng mới trồng và một số loài cây rừng ngập mặn ven biển), tre nứa,…có khả năng cung cấp gỗ, lâm sản ngoài gỗ và các giá trị trực tiếp và gián tiếp khác nhƣ bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ môi trƣờng và cảnh quan. Rừng mới trồng các loài cây thân gỗ và rừng mới tái sinh sau khai thác rừng trồng có chiều cao trung bình download by : skknchat@gmail.com 4 trên 1,5 m đối với loài cây sinh trƣởng chậm, trên 3,0 m đối với loài cây sinh trƣởng nhanh và mật độ từ 1.000 cây/ha trở lên đƣợc coi là rừng.
Các hệ sinh thái nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản có rải rác một số cây lâu năm là cây thân gỗ, tre nứa, cau dừa,… không đƣợc coi là rừng. - Độ tàn che của tán cây là thành phần chính của rừng phải từ 0,1 trở lên. - Diện tích liền khoảnh tối thiểu từ 0,5 ha trở lên, nếu là dải cây rừng phải có chiều rộng tối thiểu 20 mét và có từ 3 hàng cây trở lên. Cây rừng trên các diện tích tập trung dƣới 0,5 ha hoặc dải rừng hẹp dƣới 20 mét đƣợc gọi là cây phân tán.
PHÂN LOẠI RỪNG a) Phân loại trạng thái rừng theo hiện trạng Theo quan điểm phân loại của Loeschau rừng Việt Nam đã đƣợc phân loại theo hiện trạng gồm 4 loại rừng: - Loại I: Đất trống đồi núi trọc, chƣa có rừng hoặc đã mất rừng do khai thác quá mức, cháy rừng hoặc các nguyên nhân khác. Trên đất này chỉ có thảm cỏ, cây bụi, cây gỗ tái sinh từ hạt hoặc chồi có chiều cao bằng chiều cao thảm cỏ hoạc chiều cao thảm cây bụi. - Loại II: Rừng phục hồi, cây tiên phong có đƣờng kính nhỏ. Là rừng non, rừng sào phục hồi tự nhiên sau khi mất rừng do cháy hoặc do làm nƣơng rẫy, trữ lƣợng rừng chƣa đáng kể.
- Loại III: Rừng tự nhiên đã bị tác động tại các mức độ khác nhau, chúng trong giai đoạn phân hóa (hoặc đang phục hồi hoặc đang thoái hóa). - Loại IV: Rừng nguyên sinh và rừng thứ sinh giàu phục hồi hoàn toàn. b) Phân loại rừng theo nhân tố sinh thái phát sinh Căn cứ vào quan điểm sinh thái phát sinh quần thể thực vật để phân loại, Thái Văn Trừng đã phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam thành 14 kiểu rừng nhƣ sau: download by : skknchat@gmail.com 5 - Các kiểu rừng kín vùng thấp gồm: Kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa ẩm nhiệt đới; Kiểu rừng kín nửa rụng lá, ẩm nhiệt đới, Kiểu rừng kín rụng lá, hơi ẩm nhiệt đới, Kiểu rừng kín lá cứng hơi khô nhiệt đới. - Các kiểu rừng thƣa: Kiểu rừng thƣa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới; Kiểu rừng thƣa cây lá kim hơi khô nhiệt đới; Kiểu rừng thƣa cây lá kim hơi khô á nhiệt đới núi thấp.
- Các kiểu trảng, chuông: Kiểu trảng cây to, cây bụi, cây cỏ cao khô nhiệt đới; Kiểu truông bụi gai hạn nhiệt đới. - Các kiểu rừng kín vùng cao: Kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa ẩm á nhiệt đới núi thấp;, Kiểu rừng kín hỗn hợp cây lá rộng; lá kim ẩm á nhiệt đới núi thấp; Kiểu rừng kín cây lá kim ôn đới ẩm núi vừa. - Các kiểu quần hệ khô lạnh vùng cao: Kiểu quần hệ khô lạnh vùng cao, Kiểu quần hệ lạnh vùng cao. c) Phân loại rừng theo theo thông tƣ số 34/2009/TT-PTNT - Phân loại rừng theo mục đích sử dụng: Rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, rừng sản xuất.
- Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành: Rừng tự nhiên, rừng trồng. - Phân loại rừng theo điều kiện lập địa: Rừng núi đất, rừng núi đá, rừng ngập nƣớc, rừng trên đất cát. - Phân loại rừng theo loài cây: Rừng gỗ, rừng tre nứa, rừng cau dừa, rừng hỗn giao gỗ và tre nứa. - Phân loại rừng theo trữ lƣợng: Đối với rừng gỗ (Rừng rất giàu, rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo, rừng chƣa có trữ lƣợng).
Đối với rừng tre nứa (Rừng đƣợc phân theo loài cây, cấp đƣờng kính và cấp mật độ). - Đất chƣa có rừng: Đất có rừng trồng chƣa thành rừng, Đất trống có cây gỗ tái sinh, Đất trống không có cây gỗ tái sinh, Núi đá không cây. download by : skknchat@gmail. CÁC CHỈ SỐ THỰC VẬT NDVI VÀ NBR a) Chỉ số NDVI (Nomarlized Difference Vegetation Index - chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa) NDVI là tỷ lệ khác biệt giữa bƣớc sóng nhìn thấy (màu đỏ) và bƣớc sóng cận hồng ngoại (NIR) đối với tổng các bƣớc sóng đó nhằm đƣa ra một chỉ số về mật độ và độ dày của bề mặt thảm thực vật.
* Chỉ số thực vật NDVI được tính toán theo công thức: ( – ) NDVI = ( ) Trong đó: - NIR (Near Infrared) giá trị điểm ảnh kênh cận hồng ngoại - RED là giá trị điểm ảnh trên kênh đỏ Đồi với Landsat 8: NIR = Band 5, RED= Band 4 NDVI nhận giá trị từ -1 đến +1, giá trị NDVI thấp cho thấy khu vực đó độ phủ thực vật thấp, giá trị NDVI cao cho thấy khu vực đó có độ phủ thực vật tốt, giá trị NDVI có giá trị âm cho thấy ở đó không có thực vật.