Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành lâm nghiệp giữ vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển bền vững tại Việt Nam. Công tác cập nhật diễn biến tài nguyên rừng đòi hỏi việc số hóa và ứng dụng công nghệ thông tin địa lý nhằm nâng cao độ chính xác trong công tác quản lý và lưu trữ dữ liệu. Từ năm 2013, Tổng cục Lâm nghiệp đã phối hợp với chính phủ Phần Lan thông qua dự án FORMIS II để xây dựng và đưa vào vận hành phần mềm theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp (FRMS). Hệ thống này cho phép cơ quan quản lý chuyển đổi từ phương thức lưu trữ hồ sơ giấy truyền thống sang tích hợp cơ sở dữ liệu số hóa trên toàn quốc, theo dõi biến động tài nguyên rừng định kỳ và phục vụ chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ vào thực tiễn tại các đơn vị hành chính cấp xã vẫn gặp phải một số khó khăn về năng lực kỹ thuật và trang thiết bị thực địa.

Khóa luận tốt nghiệp "Tìm hiểu và thực hiện các bước ứng dụng phần mềm FRMS cập nhật diễn biến tài nguyên rừng tại xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên" của sinh viên Hạng A Vừ (chuyên ngành Sinh thái và Bảo tồn Đa dạng sinh học, Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, thực hiện năm 2019 dưới sự hướng dẫn của ThS. Lục Văn Cường) tập trung giải quyết các mục tiêu cụ thể sau:

  1. Khái quát về công tác ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ GIS tại địa bàn nghiên cứu.
  2. Tìm hiểu và thực hiện các bước ứng dụng công nghệ thông tin, truy cập và cập nhật diễn biến tài nguyên rừng tại xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ.
  3. Rút ra các bài học kinh nghiệm trong quá trình thực hiện ứng dụng phần mềm FRMS vào công tác cập nhật diễn biến tài nguyên rừng và đất lâm nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thành phần tham gia, các bên liên quan và quy trình kỹ thuật trong công tác cập nhật diễn biến tài nguyên rừng tại cấp cơ sở.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên (tổng diện tích tự nhiên là 2.967,76 ha; trong đó đất lâm nghiệp phục vụ rừng sản xuất là 1.198,28 ha, chiếm 40,38% diện tích tự nhiên).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài thực hiện trong đợt thực tập từ ngày 01/01/2019 đến ngày 15/05/2019; dữ liệu theo dõi diễn biến rừng thực tế tại địa bàn được thu thập trong khoảng thời gian từ tháng 12/2018 đến tháng 05/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên khung lý thuyết về Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), các quy chuẩn phân loại rừng và hệ thống văn bản quy phạm pháp luật lâm nghiệp hiện hành:

1. Khung lý thuyết và công nghệ GIS:

  • Hệ thống GIS được định nghĩa gồm 5 thành phần cấu thành: phần cứng, phần mềm, dữ liệu (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính), chính sách quản lý và con người. Hệ thống vận hành qua 5 chức năng cơ bản: thu thập dữ liệu, thao tác dữ liệu, quản lý dữ liệu, truy vấn dữ liệu và hiển thị dữ liệu.
  • Các công cụ và phần mềm GIS chuyên ngành được đề cập gồm: FRMS (Forest Resource Monitoring System - phần mềm theo dõi diễn biến rừng do dự án FORMIS II hỗ trợ), QGIS (phần mềm mã nguồn mở), MapInfo Professional (sử dụng biên tập bản đồ thành quả điều tra kiểm kê rừng trên hệ quy chiếu VN-2000), và ArcGIS.

2. Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn phân loại:

  • Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn: Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng theo mục đích sử dụng (rừng phòng hộ, đặc dụng, sản xuất), nguồn gốc hình thành (rừng tự nhiên nguyên sinh/thứ sinh/phục hồi/sau khai thác; rừng trồng mới/trồng lại/tái sinh), điều kiện lập địa (núi đất, núi đá, ngập nước, đất cát), loài cây (lá rộng thường xanh, nửa rụng lá, rụng lá, lá kim, tre nứa, cau dừa, hỗn giao), trữ lượng và phân loại đất chưa có rừng.
  • Quyết định số 689/QĐ-TCLN-KL ngày 23/12/2013 của Tổng cục Lâm nghiệp: Hướng dẫn xây dựng, biên tập bản đồ điều tra, kiểm kê rừng các cấp dùng phần mềm MapInfo trên nền hệ quy chiếu VN-2000.
  • Quyết định số 589/QĐ-BNN-TCLN và Quyết định số 4539/QĐ-BNN-TCLN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn: Ban hành và quy định sử dụng chính thức phần mềm cập nhật diễn biến rừng trên toàn quốc.
  • Thông tư số 26/2017/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn: Quy định về theo dõi diễn biến rừng và đất quy hoạch phát triển rừng; xác định đơn vị cơ sở cập nhật là lô rừng (diện tích tối thiểu 0,1 ha, nếu nhỏ hơn phải gộp vào lô liền kề); quy định nguyên nhân biến động tăng (trồng mới, tái sinh) và giảm (khai thác, phá rừng, chuyển mục đích, thiên tai/sâu bệnh); quy định trách nhiệm báo cáo của chủ rừng, Kiểm lâm địa bàn, Hạt Kiểm lâm, Chi cục Kiểm lâm và Tổng cục Lâm nghiệp.

3. Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp: Tiến hành qua quy trình 5 bước: (1) Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ kỹ thuật và họp thôn; (2) Xác định đặc điểm rừng, vị trí, ranh giới lô rừng bằng bản đồ địa hình hệ VN-2000 tỷ lệ 1/10.000 kết hợp phương pháp chuyên gia, máy định vị vệ tinh GPS và điện thoại thông minh cài ứng dụng Geosurvey (chọn hệ quy chiếu VN-2000 Thái Nguyên, tạo dự án, di chuyển đo ranh giới và gửi dữ liệu qua Email); đo tính trữ lượng đối với các lâm phần đủ tiêu chuẩn ($D_{1.3}$), ghi nhận loài cây, mật độ, cấp tuổi; (3) Tiếp nhận và xét duyệt hồ sơ; (4) Thẩm định và hoàn thiện hồ sơ; (5) Báo cáo dữ liệu cập nhật.
  • Phương pháp xử lý nội nghiệp: Trích xuất dữ liệu tọa độ từ thiết bị GPS/điện thoại sang máy tính, sử dụng phần mềm FRMS để cập nhật trạng thái thuộc tính và không gian của các lô rừng có biến động, tính toán thống kê và kết xuất bản đồ hiện trạng, báo cáo diễn biến.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của việc hiện đại hóa công tác theo dõi tài nguyên rừng, nêu rõ việc ứng dụng công nghệ GIS và phần mềm FRMS giúp thay thế hồ sơ giấy tờ, phục vụ công tác quản lý của các cấp kiểm lâm. Chương này xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa học tập (vận dụng kiến thức lâm sinh, điều tra rừng, đo đạc vào thực tế) và ý nghĩa thực tiễn của đề tài tại cơ sở.

Phần 2: Tổng quan khu vực nghiên cứu

Chương này phân tích toàn diện bối cảnh địa bàn nghiên cứu:

  • Điều kiện tự nhiên xã Khe Mo: Địa hình đồi núi chiếm 60% diện tích, thổ nhưỡng chủ yếu là đất Feralit vàng đỏ; khí hậu nhiệt đới gió mùa tiểu vùng Đông Bắc với nhiệt độ trung bình 23,8°C (cao nhất 40°C vào tháng 7, thấp nhất dưới 8°C vào tháng 1), lượng mưa trung bình 1.600 - 1.800 mm/năm (mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 chiếm 70% lượng mưa cả năm).
  • Cơ cấu đất đai và tài nguyên: Tổng diện tích tự nhiên của xã Khe Mo là 2.967,76 ha, gồm đất nông nghiệp 2.603,2 ha (87,72%), đất phi nông nghiệp 341,66 ha (11,51%), đất chưa sử dụng 22,9 ha (0,77%), đất mặt nước nuôi trồng thủy sản 25,4 ha (0,86%), đất phục vụ hoạt động khoáng sản 69,67 ha.
  • Tình hình kinh tế - xã hội: Huyện Đồng Hỷ có sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế mạnh mẽ (công nghiệp chiếm 50,63%, dịch vụ chiếm 29,49%, nông-lâm-thủy sản chiếm 19,88% vào năm 2016). Dân số trung bình toàn huyện là 89.151 người, mật độ 209 người/km²; tỷ lệ lao động trẻ dưới 45 tuổi chiếm 75%; thu nhập bình quân đầu người năm 2017 đạt 45,79 triệu đồng.
  • Hệ thống lý thuyết và văn bản pháp luật: Tổng hợp chi tiết khái niệm, thành phần, chức năng của GIS; giới thiệu các phần mềm QGIS, FRMS, MapInfo, ArcGIS; phân tích hệ thống văn bản gồm Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT, Quyết định 689/QĐ-TCLN-KL, Quyết định 589/QĐ-BNN-TCLN, Quyết định 4539/QĐ-BNN-TCLN và Thông tư 26/2017/TT-BNNPTNT.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp thực hiện

Trình bày cụ thể đối tượng, địa điểm (xã Khe Mo), thời gian thực hiện (01/01/2019 đến 15/05/2019) và nội dung nghiên cứu. Tác giả mô tả chi tiết quy trình 5 bước thu thập số liệu ngoại nghiệp, các tiêu chí phân loại trạng thái rừng (theo nguồn gốc, lập địa, loài cây, trữ lượng đối với rừng gỗ và rừng tre nứa), quy trình đo đạc thực địa bằng ứng dụng Geosurvey trên thiết bị di động cá nhân và phương pháp xử lý dữ liệu nội nghiệp trên phần mềm FRMS.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Trình bày kết quả đánh giá hiện trạng tài nguyên rừng xã Khe Mo, quy trình ứng dụng công nghệ để cập nhật diễn biến rừng trong giai đoạn từ tháng 12/2018 đến tháng 5/2019:

  • Đánh giá hiện trạng: Thống kê trữ lượng rừng theo nguồn gốc, lập địa, loại cây và thống kê diện tích rừng trồng theo loài cây, cấp tuổi.
  • Quy trình cập nhật trên phần mềm FRMS: Trình bày chi tiết các bước từ việc đo đạc ngoại nghiệp bằng ứng dụng Geosurvey, xuất dữ liệu tọa độ, nhập vào FRMS, chọn lô rừng thông qua tab "Hành chính", kích hoạt "Cho phép sửa", chọn tab "Diễn biến", chọn loại diễn biến (khai thác hoặc trồng rừng), nhập thông tin ngày tháng, xác nhận thông tin và kiểm tra lô rừng sau khi cập nhật.
  • Tổng hợp biến động: Thống kê danh sách 20 lô rừng có biến động thực tế tại các tiểu khu 183 và 184 trên địa bàn xã Khe Mo.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về mặt kỹ thuật, mức độ đáp ứng mục tiêu của khóa luận và đưa ra các khuyến nghị nâng cao hiệu quả ứng dụng phần mềm FRMS tại cấp xã.

Kết quả và đóng góp

1. Hiện trạng tài nguyên rừng xã Khe Mo

Theo số liệu do Hạt Kiểm lâm huyện Đồng Hỷ cung cấp và kết quả tổng hợp trong khóa luận:

Phân loại rừng Đơn vị tính Tổng trữ lượng Trong quy hoạch (Sản xuất) Ngoài quy hoạch lâm nghiệp
I. Rừng phân theo nguồn gốc
1. Rừng tự nhiên (thứ sinh/phục hồi, lá rộng thường xanh trên núi đất) $\text{m}^3$ 262,5 262,5 0,0
2. Rừng trồng $\text{m}^3$ 82.691,4 58.691,4 24.000,0
- Trồng mới trên đất chưa từng có rừng $\text{m}^3$ 82.580,2 58.580,2 24.000,0
- Trồng lại trên đất đã từng có rừng $\text{m}^3$ 111,2 111,2 0,0
II. Rừng phân theo lập địa
1. Rừng trên núi đất $\text{m}^3$ 82.953,9 58.953,9 24.000,0
2. Rừng trên núi đá $\text{m}^3$ 0,0 0,0 0,0
Tổng cộng trữ lượng $\mathbf{m^3}$ 82.953,9 58.953,9 24.000,0

Về cơ cấu trữ lượng, tổng trữ lượng rừng đạt 82.953,9 $\text{m}^3$, trong đó rừng tự nhiên chỉ chiếm 0,32% (262,5 $\text{m}^3$), còn lại 99,68% là rừng trồng (82.691,4 $\text{m}^3$).

Về cơ cấu diện tích rừng trồng theo loài cây và cấp tuổi:

  • Tổng diện tích rừng trồng của xã là 1.814,09 ha.
  • Loài cây chiếm ưu thế tuyệt đối là Keo với 1.497,30 ha, tiếp theo là Keo lai (312,75 ha), Bạch đàn (1,95 ha), Mỡ (1,06 ha) và Thông (1,03 ha).
  • Phân bố theo mức độ thành rừng: Diện tích đã thành rừng là 1.430,72 ha (chiếm phần lớn ở cấp tuổi 4 với 1.107,88 ha, trong đó Keo chiếm 1.105,93 ha); diện tích rừng trồng chưa thành rừng là 383,37 ha (chủ yếu là Keo lai với 312,75 ha và Keo với 68,59 ha).

2. Kết quả theo dõi và cập nhật biến động rừng thực tế

Trong thời gian theo dõi từ tháng 12/2018 đến tháng 5/2019, trên địa bàn xã Khe Mo chỉ phát sinh hai loại hình diễn biến rừng chính là Khai thác (năm 2018) và Trồng rừng (năm 2019). Tác giả đã tiến hành rà soát, đo đạc và cập nhật thành công 20 lô rừng có biến động:

TT Địa điểm (Xóm) Chủ quản lý Tiểu khu Khoảnh Lô Trạng thái rừng Diện tích (ha)
1 Dọc Hèo Hoàng Văn Sơn 183 5 135 Rừng gỗ trồng núi đất 0,19
2 Dọc Hèo Nguyễn Xuân Đàm 183 5 134 Rừng gỗ trồng núi đất 0,67
3 Tiền Phong Hoàng Văn Khánh 183 5 122 Rừng gỗ trồng núi đất 0,38
4 Dọc Hèo Trần Văn Thảo 183 3 212 Rừng gỗ trồng núi đất 0,44
5 Tiền Phong Bùi Thị Thế 183 6 130 Rừng gỗ trồng núi đất 0,26
6 Ao Rôm 1 Lê Văn Viết 183 4 62 Rừng gỗ trồng núi đất 0,15
7 Khe Mo 2 Nguyễn Thị Hiền 183 6 23 Rừng gỗ trồng núi đất 0,19
8 Khe Mo 2 Phạm Văn Chinh 183 6 12 Rừng gỗ trồng núi đất 0,52
9 Khe Mo 2 Trần Đình Thanh 183 6 22 Rừng gỗ trồng núi đất 0,11
10 Khe Mo 1 Vi Văn Phú 184 9A 52 Rừng gỗ trồng núi đất 0,44
11 Khe Mo 1 Lên Văn Đề 183 1 102 Rừng gỗ trồng núi đất 0,19
12 Khe Mo 2 Trần Công Thuần 183 3 218 Rừng gỗ trồng núi đất 0,06
13 Tiền Phong Ngô Dương Lợi 183 6 85 Rừng gỗ trồng núi đất 0,25
14 Khe Mo 2 Vũ Văn Tâm 183 6 121 Rừng gỗ trồng núi đất 0,27
15 La Đường Trần Văn Nhị 183 4 51 Rừng gỗ trồng núi đất 0,53
16 Khe Mo 1 Vũ Xuân Tuấn 184 9A 16 Rừng gỗ trồng núi đất 0,13
17 La Rẫy Hầu Văn Đông 184 9A 99 Rừng gỗ trồng núi đất 0,88
18 La Rẫy Trần Văn Quyền 183 3 187 Rừng gỗ trồng núi đất 0,17
19 Dọc Hèo Vương Văn Sung 183 5 89 Rừng gỗ trồng núi đất 0,30
20 Tiền Phong Nguyễn Văn Quang 183 2 26 Rừng gỗ trồng núi đất 0,96

3. Đóng góp và giải pháp đề xuất

  • Đóng góp kỹ thuật: Khóa luận chuẩn hóa quy trình phối hợp giữa thiết bị di động cá nhân (sử dụng app Geosurvey thiết lập hệ tọa độ VN-2000 Thái Nguyên) và phần mềm FRMS để đo đạc và cập nhật dữ liệu diễn biến rừng cấp xã, giúp giảm chi phí đầu tư thiết bị chuyên dụng đắt tiền cho cán bộ địa bàn.
  • Kinh nghiệm thực tế được rút ra: Khi đo đạc ngoại nghiệp cần di chuyển với tốc độ vừa phải men theo đúng ranh giới lô rừng để thiết bị bắt tín hiệu vệ tinh tốt nhất, giảm thiểu sai số; kiểm tra tính nhất quán giữa thông tin hành chính, chủ rừng và ranh giới không gian trên bản đồ trước khi đồng bộ dữ liệu vào hệ thống FRMS trung tâm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thời gian thực tập và thu thập dữ liệu giới hạn (từ tháng 01/2019 đến tháng 05/2019), do đó số liệu biến động chỉ tập trung vào hai hoạt động chính là khai thác năm 2018 và trồng rừng năm 2019 tại 20 lô rừng, chưa ghi nhận và xử lý các dạng diễn biến phức tạp khác như cháy rừng, phá rừng trái phép, sạt lở hoặc chuyển mục đích sử dụng rừng sang công trình hạ tầng. Ngoài ra, việc đo đạc phụ thuộc vào tín hiệu GPS của điện thoại thông minh dưới tán rừng có thể phát sinh sai số cục bộ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng phạm vi theo dõi trong toàn bộ năm hành chính để tổng hợp đầy đủ các nguyên nhân biến động; kết hợp công nghệ viễn thám, ảnh vệ tinh đa thời gian và máy bay không người lái (UAV) nhằm nâng cao độ chính xác khi khoanh vẽ ranh giới lô rừng tại các khu vực đồi núi hiểm trở.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thực tiễn và học thuật cho các đối tượng:

  • Sinh viên ngành Lâm nghiệp, Sinh thái và Quản lý tài nguyên rừng, Quản lý đất đai: Tham khảo phương pháp xây dựng báo cáo thực tập tốt nghiệp, quy trình kết hợp công cụ GIS nguồn mở/di động với phần mềm chuyên ngành lâm nghiệp.
  • Cán bộ Kiểm lâm địa bàn và cán bộ địa chính - lâm nghiệp cấp xã: Tham khảo tài liệu hướng dẫn quy trình từng bước thao tác phần mềm FRMS, cách thức sử dụng ứng dụng Geosurvey trên điện thoại thông minh để định vị, khoanh vẽ và cập nhật dữ liệu biến động rừng phục vụ báo cáo định kỳ theo Thông tư 26/2017/TT-BNNPTNT.

Câu hỏi thường gặp

1. Phần mềm FRMS trong khóa luận do cơ quan nào ban hành và phát triển?
Phần mềm FRMS được xây dựng trong khuôn khổ dự án phát triển hệ thống thông tin ngành lâm nghiệp tại Việt Nam do Chính phủ Việt Nam và Chính phủ Phần Lan tài trợ (FORMIS II), thuộc bản quyền của Tổng cục Lâm nghiệp và được ban hành chính thức theo Quyết định số 4539/QĐ-BNN-TCLN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

2. Tổng diện tích tự nhiên và diện tích quy hoạch rừng sản xuất của xã Khe Mo là bao nhiêu?
Tổng diện tích tự nhiên của xã Khe Mo là 2.967,76 ha (theo số liệu kiểm kê đất đai năm 2011), trong đó diện tích đất quy hoạch rừng sản xuất là 1.198,28 ha (chiếm 40,38% tổng diện tích tự nhiên).

3. Cơ cấu diện tích rừng trồng tại xã Khe Mo tập trung chủ yếu vào loài cây nào?
Rừng trồng tại xã Khe Mo có tổng diện tích 1.814,09 ha, trong đó loài cây Keo chiếm ưu thế lớn nhất với 1.497,30 ha, kế tiếp là Keo lai (312,75 ha), Bạch đàn (1,95 ha), Mỡ (1,06 ha) và Thông (1,03 ha).

4. Quy định diện tích lô rừng tối thiểu để khoanh vẽ diễn biến theo Thông tư 26/2017/TT-BNNPTNT là bao nhiêu?
Mức độ khoanh vẽ và cập nhật lên bản đồ quy định diện tích lô tối thiểu là 0,1 ha. Trường hợp diện tích lô có biến động nhỏ hơn 0,1 ha thì phải gộp với lô liền kề của cùng một chủ rừng hoặc tổ chức được giao quản lý rừng.

5. Trong thời gian thực hiện đề tài tại xã Khe Mo, những loại diễn biến tài nguyên rừng nào đã được ghi nhận?
Tại khu vực nghiên cứu trong thời gian từ tháng 12/2018 đến tháng 5/2019 chỉ ghi nhận hai loại hình diễn biến là khai thác (năm 2018) và trồng rừng (năm 2019) trên 20 lô rừng thuộc hai tiểu khu 183 và 184.

Kết luận

Khóa luận đã tổng quan hóa cơ sở lý luận, hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và quy trình kỹ thuật trong công tác theo dõi diễn biến rừng tại cấp cơ sở. Tác giả đã đánh giá chi tiết hiện trạng tài nguyên rừng xã Khe Mo với tổng trữ lượng 82.953,9 $\text{m}^3$ và tổng diện tích rừng trồng 1.814,09 ha (chủ yếu là cây Keo). Đồng thời, đề tài đã ứng dụng thành công phần mềm FRMS kết hợp công cụ Geosurvey để số hóa, cập nhật dữ liệu biến động khai thác và trồng rừng cho 20 lô rừng tại địa bàn, đóng góp tài liệu thực hành có giá trị cho công tác quản lý lâm nghiệp địa phương.