Ứng Dụng Mô Hình Hóa Sinh Cảnh Để Bảo Tồn Thông Pà Cò Tại Khu Bảo Tồn Hang Kia

Mô hình hóa sinh cảnh là một công cụ quan trọng trong việc xác định khu vực bảo tồn. 71 trang · Trường Đại Học Lâm Nghiệp · 2021.

• Tác giả: Nguyễn Đức Vinh
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Thái Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Quản Lý Tài Nguyên & Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Hóa Sinh Cảnh Trong Xác Định Khu Vực Ưu Tiên Trồng Bảo Tồn Loài Thông Pà Cò (Pinus Kwangtungensis) Tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm về GIS
• 1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin địa lý
• 1.2.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2.1. Mục tiêu chung
• 2.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Tiếp cận mô hình hóa sinh cảnh trong hệ thống thông tin địa lý
• 2.4.2. Phương pháp kế thừa số liệu
• 2.4.3. Phương pháp điều tra ngoại nghiệp
• 2.4.4. Phương pháp xử lý nội nghiệp
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.2. Đặc điểm của huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình
• 3.3. Thông tin cơ bản về KBTNTN Hang Kia – Pà Cò
• 3.4. Đặc điểm KBTTN Hang Kia – Pà Cò
• 3.5. Địa chất, đất đai
• 3.6. Khí hậu, thủy văn
• 3.7. Hệ động - thực vật và phân bố của các loài quý hiếm
• 3.8. Tài nguyên thực vật
• 3.9. Tài nguyên động vật
• 3.10. Khái quát về đặc điểm kinh tế - xã hội
• 3.11. Đời sống văn hóa xã hội
• 3.12. Các hoạt động kinh tế chủ yếu
• 3.13. Áp lực của hoạt động kinh tế xã hội tới bảo tồn đa dạng sinh học
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc tính sinh học và sinh thái học của loài Thông Pà Cò
• 4.2. Thực trạng quản lí loài Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò
• 4.3. Cơ sở dữ liệu và đặc điểm phân bố loài Thông Pà Cò tại khu vực nghiên cứu
• 4.4. Dữ liệu phân bố của loài Thông Pà Cò
• 4.5. Đặc điểm phân bố và sinh cảnh của loài Thông Pà Cò tại KBTTN
• 4.6. Kết quả xây dựng và phân tích mô hình sinh cảnh của loài Thông Pà Cò trên nền tảng ứng dụng GIS
• 4.7. Đề xuất giải pháp nhằm bảo tồn loài Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò và huyện Mai Châu, Hòa Bình
• 4.7.1. Các giải pháp kỹ thuật
• 4.7.2. Phục hồi sinh thái
• 4.7.3. Phát triển kinh tế xã hội
• 4.7.4. Tăng cường thực thi pháp luật và phổ biến các kiến thức cho người dân
• 4.7.5. Tăng cường hợp tác quốc tế trong bảo tồn loài Thông Pà Cò nói riêng và đa dạng sinh học của khu bảo tồn nói chung
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình Hóa Sinh Cảnh Tại Hang Kia

Mô hình hóa sinh cảnh là một công cụ quan trọng trong việc xác định khu vực bảo tồn. Tại khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò, mô hình này giúp đánh giá và phân tích các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến sự phát triển của loài thông Pà Cò. Việc áp dụng mô hình hóa sinh cảnh không chỉ giúp bảo tồn loài thực vật quý hiếm mà còn góp phần vào việc duy trì đa dạng sinh học tại khu vực này.

1.1. Khái Niệm Về Mô Hình Hóa Sinh Cảnh

Mô hình hóa sinh cảnh là quá trình sử dụng các yếu tố tự nhiên để xác định các khu vực có điều kiện sinh thái phù hợp cho sự phát triển của các loài thực vật. Điều này bao gồm việc phân tích các yếu tố như độ cao, độ dốc và lượng mưa.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Mô Hình Hóa Sinh Cảnh

Mô hình hóa sinh cảnh đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn sinh thái. Nó giúp xác định các khu vực ưu tiên cho việc trồng và bảo tồn loài thông Pà Cò, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên thiên nhiên.

II. Vấn Đề Bảo Tồn Loài Thông Pà Cò Tại Khu Bảo Tồn

Loài thông Pà Cò (Pinus kwangtungensis) đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng do nhiều yếu tố tác động. Việc khai thác trái phép và sự thay đổi môi trường sống đã làm giảm đáng kể số lượng cây trưởng thành. Điều này đặt ra thách thức lớn cho công tác bảo tồn và phát triển loài này.

2.1. Nguyên Nhân Suy Giảm Số Lượng Thông Pà Cò

Sự suy giảm số lượng thông Pà Cò chủ yếu do hoạt động khai thác trái phép và áp lực từ các hoạt động kinh tế xã hội. Điều này đã dẫn đến việc mất đi môi trường sống tự nhiên của loài này.

2.2. Tác Động Của Mất Rừng Đến Đa Dạng Sinh Học

Mất rừng không chỉ ảnh hưởng đến loài thông Pà Cò mà còn làm suy giảm đa dạng sinh học trong khu vực. Các loài động thực vật khác cũng bị đe dọa do sự phân mảnh sinh cảnh.

III. Phương Pháp Mô Hình Hóa Sinh Cảnh Để Bảo Tồn Thông Pà Cò

Để bảo tồn loài thông Pà Cò, cần áp dụng các phương pháp mô hình hóa sinh cảnh hiệu quả. Việc sử dụng công nghệ GIS trong mô hình hóa giúp xác định các khu vực có điều kiện tự nhiên phù hợp cho sự phát triển của loài này.

3.1. Ứng Dụng Công Nghệ GIS Trong Mô Hình Hóa

Công nghệ GIS cho phép tích hợp nhiều lớp dữ liệu khác nhau, từ đó phân tích và đánh giá các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của thông Pà Cò.

3.2. Các Yếu Tố Tự Nhiên Ảnh Hưởng Đến Sinh Cảnh

Các yếu tố như độ cao, độ dốc, và lượng mưa là những yếu tố quan trọng trong việc xác định sinh cảnh phù hợp cho thông Pà Cò. Việc phân tích các yếu tố này giúp tối ưu hóa khu vực trồng và bảo tồn.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Khu Vực Bảo Tồn Thông Pà Cò

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khu vực bảo tồn thông Pà Cò tại Hang Kia – Pà Cò có tiềm năng lớn cho việc phục hồi và phát triển loài này. Các kết quả từ mô hình hóa sinh cảnh cho thấy những khu vực có điều kiện tự nhiên tốt nhất cho sự phát triển của thông Pà Cò.

4.1. Đánh Giá Tình Hình Phân Bố Thông Pà Cò

Kết quả nghiên cứu cho thấy thông Pà Cò phân bố chủ yếu ở các đỉnh núi cao, nơi có độ ẩm và ánh sáng phù hợp. Tuy nhiên, mật độ tái sinh của loài này vẫn còn thấp.

4.2. Đề Xuất Khu Vực Ưu Tiên Bảo Tồn

Dựa trên kết quả mô hình hóa, các khu vực ưu tiên cho việc trồng và bảo tồn thông Pà Cò đã được xác định. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển loài này trong tương lai.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Mô Hình Hóa Sinh Cảnh

Mô hình hóa sinh cảnh là một công cụ hữu ích trong việc bảo tồn loài thông Pà Cò và đa dạng sinh học tại khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò. Việc áp dụng các phương pháp hiện đại sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo tồn trong tương lai.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Bảo Tồn Đa Dạng Sinh Học

Bảo tồn đa dạng sinh học không chỉ giúp duy trì các loài thực vật mà còn bảo vệ các hệ sinh thái tự nhiên. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển bền vững.

5.2. Hướng Đi Tương Lai Trong Bảo Tồn Thông Pà Cò

Cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các phương pháp mới trong bảo tồn thông Pà Cò. Sự hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương là rất cần thiết để đạt được mục tiêu bảo tồn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam sở hữu mức độ đa dạng sinh học cao nhờ sự phân hóa phức tạp về địa hình và khí hậu nhiệt đới gió mùa. Tuy nhiên, sự suy giảm diện tích và chất lượng rừng do áp lực nhân sinh (khai thác trái phép, gia tăng dân số, chuyển đổi mục đích sử dụng đất) đã gây chia cắt sinh cảnh nghiêm trọng, đẩy nhiều loài sinh vật vào nguy cơ tuyệt chủng. Theo thống kê lịch sử được tác giả dẫn dụng, diện tích rừng của Việt Nam năm 1943 đạt 14,29 triệu ha (độ che phủ 43,8%), đến năm 1999 giảm xuống 10,9 triệu ha (độ che phủ 33,2%), năm 2005 đạt 10,28 triệu ha (độ che phủ 37%) và năm 2009 đạt 13,26 triệu ha (độ che phủ 39,1%). Để bảo tồn nguồn gen quý hiếm, hệ thống Rừng Đặc dụng cả nước đã được quy hoạch đạt 164 khu vào năm 2014 theo Quyết định số 1976/QĐ-TTg, bao gồm 30 vườn quốc gia, 69 khu bảo tồn thiên nhiên (trong đó có 11 khu bảo tồn loài/sinh cảnh), 45 khu bảo vệ cảnh quan và 20 khu nghiên cứu thực nghiệm khoa học.

Khu bảo tồn thiên nhiên (KBTTN) Hang Kia – Pà Cò được thành lập ban đầu theo Quyết định số 194/CT ngày 09/08/1986 của Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng và kiện toàn theo Quyết định số 453/QĐ-UBND ngày 23/05/2000 của Chủ tịch UBND tỉnh Hòa Bình. Nơi đây lưu giữ hệ sinh thái rừng núi đá vôi đặc trưng cùng các quần thể thực vật hạt trần cổ bản địa, tiêu biểu là loài Thông Pà Cò (Pinus kwangtungensis Chun ex Tsiang, 1948) thuộc họ Thông (Pinaceae). Loài thực vật này được xếp vào cấp Sẽ nguy cấp (VU) trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) và thuộc nhóm IA trong Danh mục thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm ban hành kèm Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ.

Hiện nay, Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng do mật độ cá thể thấp, khả năng tái sinh tự nhiên hạn chế và chịu tác động từ các hoạt động khai thác gỗ trái phép. Các nghiên cứu trước đây tại khu bảo tồn chủ yếu dừng lại ở việc thống kê danh lục thực vật hoặc thử nghiệm kỹ thuật nhân giống đơn lẻ, chưa giải quyết được bài toán phân tích không gian sinh cảnh và phân cấp lập địa phù hợp cho công tác gây trồng, phục hồi quần thể.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

1. Mục tiêu chung: Góp phần xây dựng cơ sở khoa học phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và phát triển loài Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò, huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình nói riêng và Việt Nam nói chung.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Mô tả đặc điểm sinh học, sinh thái học và sinh cảnh sống đặc trưng của loài Thông Pà Cò.
   • Đánh giá thực trạng công tác quản lý và các mối đe dọa đối với loài Thông Pà Cò tại khu vực nghiên cứu.
   • Ứng dụng công nghệ không gian để xác định và phân cấp các khu vực ưu tiên trồng bảo tồn loài Thông Pà Cò.
   • Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật, quản lý và xã hội nhằm bảo tồn bền vững loài Thông Pà Cò.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Loài Thông Pà Cò (Pinus kwangtungensis) cùng các biến số môi trường sinh cảnh liên quan.
• Phạm vi không gian: Địa bàn KBTTN Hang Kia – Pà Cò thuộc huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình.
• Phạm vi thời gian: Thực hiện trong đợt thực tập tốt nghiệp từ ngày 18/01/2021 đến ngày 07/05/2021.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và tiếp cận mô hình hóa sinh cảnh

Nghiên cứu tiếp cận sinh cảnh của loài sinh vật như một thực thể đa chiều được cấu thành bởi tập hợp các yếu tố môi trường (độ cao, độ dốc, hướng phơi, nhiệt độ, lượng mưa, độ che phủ thực vật). Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép biểu diễn các yếu tố này dưới dạng các lớp dữ liệu không gian dạng ô lưới (raster) liên tục.

Mô hình hóa sinh cảnh trong khóa luận sử dụng thuật toán Khoảng cách Mahalanobis ($D^2$) – một phương pháp phân tích thống kê đa biến thuộc nhóm mô hình dự báo chỉ dựa trên dữ liệu hiện diện của loài (presence-only model). Thuật toán này định lượng mức độ sai khác giữa vector giá trị môi trường tại từng điểm không gian so với vector giá trị trung bình của các điểm ghi nhận sự xuất hiện thực tế của loài:

$$D^2 = (x - m)^T C^{-1} (x - m)$$

Trong đó:

• $D^2$: Giá trị khoảng cách Mahalanobis tại ô lưới đánh giá.
• $x$: Vector dữ liệu từ các lớp biến môi trường của mô hình sinh cảnh.
• $m$: Vector chứa các giá trị trung bình của sinh cảnh thực tế trích xuất từ các điểm phát hiện loài.
• $C^{-1}$: Nghịch đảo ma trận hiệp phương sai của các biến môi trường độc lập.
• $T$: Ký hiệu phép chuyển vị ma trận.

Ưu điểm của mô hình Khoảng cách Mahalanobis là không đòi hỏi gán trọng số chủ quan cho các biến số độc lập và tự động loại trừ hiện tượng tự tương quan giữa các biến. Để chuẩn hóa kết quả về thang đo xác suất từ 0 đến 1, các giá trị $D^2$ được chuyển đổi thành phân phối Khi bình phương (Chi-square distribution, $p$-value) thông qua chức năng Chi-square Raster Transform trên công cụ mở rộng Land Facet Corridor Tools (Jenness et al., 2013) tích hợp trên phần mềm ArcGIS 10. Giá trị $p$-value càng cao (tương ứng với $D^2$ càng thấp) thể hiện điều kiện môi trường càng đồng nhất với sinh cảnh tiêu chuẩn, phản ánh khả năng thích nghi và tái sinh cao nhất của loài.

Hệ thống biến số môi trường và nguồn dữ liệu

Mọi lớp dữ liệu không gian được chuẩn hóa về hệ quy chiếu UTM_WGS_1984_zone_48N và định dạng raster có kích thước ô lưới $30\text{ m} \times 30\text{ m}$.

Tên biến	Mô tả đặc tính môi trường	Độ phân giải	Nguồn gốc dữ liệu
Elevation	Mô hình số độ cao (DEM)	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Trích xuất từ cơ sở dữ liệu USGS (usgs.gov)
Slope	Độ dốc địa hình (tính bằng độ)	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Tính toán từ lớp dữ liệu DEM
Rainfall	Lượng mưa trung bình năm	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Cơ sở dữ liệu khí hậu WorldClim (worldclim.org)
Solar Insolation	Chỉ số bức xạ/độ phơi sáng địa hình	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Tính toán từ lớp dữ liệu DEM
Temperature	Nhiệt độ trung bình năm (°C)	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Cơ sở dữ liệu khí hậu WorldClim (worldclim.org)
NDVI	Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa	$30\text{ m} \times 30\text{ m}$	Ảnh vệ tinh Landsat 8 (LC08_L1TP_127046_20200628_20200824_02_T1 ngày 28/06/2020)

Ngoài ra, các biến phụ trợ như hướng sườn dốc (Aspect) và chỉ số ẩm ướt địa hình (Topographic Wetness Index) cũng được trích xuất phục vụ kiểm tra đặc trưng địa hình.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

• Phương pháp kế thừa tài liệu: Kế thừa số liệu phân bố quốc tế từ hệ thống GBIF; các báo cáo thực vật tại khu bảo tồn của Phùng Văn Phê và cs. (2009), Nguyễn Đức Tố Lưu và cs. (2012), Phan Văn Thăng và cs. (2013), Trịnh Ngọc Bon (2016); dữ liệu quản lý loài của Phạm Quốc Hùng và cs. (2010); số liệu kinh tế - xã hội từ UBND huyện Mai Châu và UBND hai xã Hang Kia, Pà Cò.
• Phương pháp điều tra ngoại nghiệp:
  • Thiết lập tuyến điều tra dựa trên tiêu chí trạng thái rừng núi đá trung bình và đường đồng mức độ cao từ 1100 m trở lên. Tổng cộng 3 tuyến được khảo sát:
    • Tuyến 1: Khu vực đồi Hang Dơi.
    • Tuyến 2: Khu vực đỉnh Hang Kia (ghi nhận nhiều cá thể và có xuất hiện cây tái sinh).
    • Tuyến 3: Khu vực đồi sau bể nước xóm Hang Kia và đồi xóm Pà Cò (khu vực giáp ranh dân cư có dấu hiệu bị tác động).
  • Thu thập tọa độ xuất hiện của cây bằng máy định vị GPS cầm tay; đo khoảng cách và nhận diện các loài thực vật ưu thế đi kèm bằng thước dây chuyên dụng; khảo sát dấu vết khai thác gỗ cũ và mới.
  • Phỏng vấn bán cấu trúc bằng phiếu phỏng vấn đối với 3 nhóm đối tượng: cán bộ kiểm lâm quản bàn địa bàn, cán bộ UBND xã Hang Kia và xã Pà Cò, và các hộ dân sinh sống tại vùng lõi/vùng đệm.
• Phương pháp xử lý nội nghiệp: Xử lý ảnh vệ tinh, phân tích dữ liệu không gian, xây dựng ma trận hiệp phương sai, tính toán khoảng cách Mahalanobis, chuyển đổi phân phối Chi-square và thành lập bản đồ phân cấp ưu tiên trồng bảo tồn trên nền tảng ArcGIS.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương này tổng kết lịch sử hình thành và ứng dụng của công nghệ GIS cùng viễn thám trên thế giới và tại Việt Nam. GIS phát triển từ thập niên 1960 với các phần mềm chuyên dụng (ESRI ARC/INFO, QGIS, ERDAS) và đóng vai trò quan trọng trong phân tích tài nguyên - môi trường. Tại Việt Nam, GIS và viễn thám được triển khai từ sớm tại Viện Điều tra Quy hoạch Rừng và Cục Kiểm lâm, nhưng việc ứng dụng các thuật toán không gian phức tạp để mô hình hóa sinh cảnh vẫn còn mới mẻ.

Chương 1 cũng phân tích các nghiên cứu điển hình về mô hình hóa sinh cảnh (mô hình MaxEnt của Phillips et al., 2006; mô hình Mahalanobis Distance của Browning et al., 2005; Van Manen et al., 2002; Lê Thái Sơn et al., 2019). Về loài Thông Pà Cò, các công trình trong nước (tại Pù Luông, Xuân Sơn, Hang Kia - Pà Cò) chủ yếu khảo sát danh mục, nhân giống sinh dưỡng mà chưa phân vùng không gian lập địa tối ưu. Trên thế giới, Trung Quốc là quốc gia đầu tiên phát hiện loài này tại tỉnh Quảng Đông, tuy nhiên các đặc trưng sinh thái có sự khác biệt về độ cao và điều kiện vi khí hậu so với vùng phân bố tại Việt Nam.

Chương 2: Đối tượng, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết khung phương pháp luận của đề tài, các căn cứ lựa chọn loài Pinus kwangtungensis, ranh giới địa lý KBTTN Hang Kia – Pà Cò, hệ thống 4 mục tiêu nghiên cứu và 4 nội dung triển khai. Chương này diễn giải chi tiết cơ sở toán học của thuật toán Mahalanobis Distance, quy trình chiết xuất 6 lớp biến raster $30\text{ m} \times 30\text{ m}$ từ DEM, ảnh Landsat 8 và dữ liệu WorldClim, cùng phương pháp lập 3 tuyến điều tra thực địa kết hợp điều tra phỏng vấn xã hội học.

Chương 3: Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

Tác giả tổng hợp toàn diện các chỉ số tự nhiên và xã hội của khu vực nghiên cứu:

• Điều kiện tự nhiên huyện Mai Châu và KBTTN Hang Kia – Pà Cò: Huyện Mai Châu có tổng diện tích tự nhiên 57.127,98 ha. KBTTN Hang Kia – Pà Cò được thành lập năm 2000, có tổng diện tích 5.252,98 ha nằm trên địa giới 8 xã (Hang Kia, Pà Cò, Tân Sơn, Bao La, Piềng Vế, Cun Pheo, Nà Mèo, Đồng Bảng). Cơ cấu phân khu chức năng gồm:
  • Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt: 2.251,96 ha.
  • Phân khu phục hồi sinh thái: 2.953,28 ha.
  • Phân khu hành chính dịch vụ: 47,74 ha.

Yếu tố tự nhiên / Đa dạng sinh học	Giá trị và đặc trưng ghi nhận
Địa hình và độ cao	Độ dốc trung bình 28–32°, độ cao tuyệt đối 900–1500 m (trung bình 800–900 m, đỉnh cao nhất 1.223 m). Hai dải núi chính: Xà Lĩnh và Lương Xa.
Địa chất và thổ nhưỡng	Đá vôi trầm tích hóa học hạt mịn và đá phiến sét; 2 nhóm đất chính: đất feralit màu nâu trên núi đá vôi (dày >120 cm) và đất feralit trên sa thạch màu sáng.
Khí hậu và thủy văn	Nhiệt độ bình quân 21°C (cao nhất 38°C, thấp nhất 4°C); độ ẩm trung bình 81% (thấp nhất 33%); lượng mưa tập trung 85% vào mùa mưa (tháng 5–10). Mạch nước ngầm sâu >12 m, mùa khô thiếu nước nghiêm trọng.
Tài nguyên thực vật	750 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 373 chi, 140 họ (trong đó họ Euphorbiaceae có 26 chi, 44 loài). Có 35 loài trong Sách Đỏ Việt Nam 2007 (1 CR, 14 EN, 20 VU); 16 loài thuộc Nghị định 32/2006/NĐ-CP (2 nhóm IA, 14 nhóm IIA); 12 loài trong Danh lục đỏ IUCN (1 CR, 2 EN).
Tài nguyên động vật	451 loài thuộc 94 họ, 25 bộ (45 loài thú, 154 loài chim, 28 loài bò sát, 24 loài ếch nhái). 11 loài đặc hữu, quý hiếm (Cu li nhỏ, Mèo rừng, Sơn dương, Gà lôi trắng, Hổ mang chúa...).

• Đặc điểm kinh tế - xã hội và áp lực:
  • Dân số trong khu bảo tồn là 12.207 nhân khẩu (người Mường chiếm 45,9%, còn lại là dân tộc Thái, Hmông, Kinh, Tày). Tổng số 3.935 lao động, trong đó 3.420 người (86,9%) làm nông nghiệp.
  • Bình quân lương thực đạt 360 kg/người/năm (lúa 310 ha, sản lượng 1.302 tấn; ngô 200 ha, sản lượng 620 tấn). Đàn trâu bò có 4.299 con.
  • Các áp lực chính lên tài nguyên: Khai thác gỗ trái phép phục vụ dựng nhà và đóng đồ gia dụng; khai thác lâm sản ngoài gỗ (phong lan, cây thuốc, mật ong) quá mức làm phá vỡ tán rừng; săn bắn chim thú hoang dã.
  • Khó khăn quản lý: Ranh giới và quyền sử dụng đất chưa thống nhất giữa ngành Tài nguyên Môi trường và Kiểm lâm; địa hình hiểm trở; lực lượng kiểm lâm mỏng và thiếu trang thiết bị.

Chương 4: Kết quả phân tích và thảo luận

• Đặc tính sinh học và sinh thái học của Thông Pà Cò:
  • Hình thái: Cây gỗ lớn thường xanh, cao tới 15 m, đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) đạt tới 80 cm, thân thẳng, tán hình dù, cành nằm ngang, vỏ màu xám nứt dọc, nhựa màu trắng đục. Lá kim luôn xếp 5 lá trong 1 bó, dài 5–7 cm, mặt dưới có dải lỗ khí màu trắng rõ rệt. Nón cái hình trụ thuôn hoặc trụ trứng dài 6–9 cm, rộng 4–7 cm, có cuống dài 0,7–2 cm, chuyển sang màu nâu đỏ khi chín; hạt hình bầu dục hoặc trứng ngược dài 2,8–3 cm (tính cả cánh).
  • Tập tính sinh thái: Loài ưa sáng mạnh, mọc trên đỉnh núi hoặc mọc xiên ở các vách đá vôi hiểm trở ở độ cao từ 1100 m trở lên. Rễ bám chắc vào các khe nứt đá vôi. Tái sinh tự nhiên kém do dưới tán rừng kín thường xanh thiếu hụt ánh sáng cho cây con phát triển.
  • Quần xã đi kèm: Các loài cây gỗ thường xuất hiện cùng sinh cảnh gồm: Dẻ, Re hương, Thông tre lá ngắn, Thông tre lá dài, Pơ mu, Cọ, Trai đỏ, Đáng chân chim, cùng các loài biểu sinh (phong lan, tầm gửi) và các loài chim như Khướu, Gõ kiến.
• Thực trạng quản lý và phân bố quần thể:
  • Kết quả khảo sát ghi nhận toàn bộ quần thể Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò chỉ còn khoảng 166 cá thể trưởng thành, phân bố rải rác trên các sống núi thuộc xã Hang Kia và Pà Cò (nằm trong cả phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và phục hồi sinh thái).
  • Cây con tái sinh cực kỳ hiếm gặp, chỉ quan sát thấy tại Tuyến 2 (Đỉnh Hang Kia). Khảo sát phát hiện dấu vết 2 cây Thông Pà Cò đã bị đốn hạ trái phép tại đỉnh Hang Kia.
• Kết quả mô hình hóa sinh cảnh và phân cấp ưu tiên:
  • Kết hợp 6 lớp biến số môi trường raster với các điểm phát hiện loài thực tế, thuật toán Mahalanobis Distance tính toán mức độ phù hợp sinh thái của từng pixel không gian.
  • Qua phép biến đổi Chi-square, nghiên cứu xây dựng bản đồ phân cấp xác suất thích hợp sinh cảnh và khoanh định các vùng ưu tiên cao nhất cho việc trồng dặm, phục hồi quần thể Thông Pà Cò.
• Đề xuất 4 nhóm giải pháp bảo tồn:
  1. Giải pháp kỹ thuật và phục hồi sinh thái: Áp dụng bản đồ mô hình hóa để chọn đúng lập địa trồng bảo tồn; áp dụng biện pháp mở tán cục bộ tại các vị trí trồng để đảm bảo ánh sáng cho cây con ưa sáng; thử nghiệm giâm hom và nhân giống nhân tạo.
  2. Phát triển kinh tế - xã hội: Tạo sinh kế bền vững, hỗ trợ sản xuất nông nghiệp nhằm giảm sự phụ thuộc của 86,9% lao động vào rừng tự nhiên.
  3. Tăng cường thực thi pháp luật và giáo dục môi trường: Tăng cường tuần tra tại 3 tuyến trọng điểm; tuyên truyền quy chế bảo vệ loài thuộc nhóm IA cho đồng bào Hmông, Mường, Thái; xử lý dứt điểm tranh chấp đất đai.
  4. Hợp tác quốc tế: Mở rộng trao đổi khoa học, kỹ thuật nhân giống và bảo tồn nguồn gen với các viện nghiên cứu quốc tế và các khu bảo tồn có loài Pinus kwangtungensis phân bố (như Trung Quốc).

Chương 5: Kết luận, tồn tại và khuyến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả nghiên cứu về tính hiệu quả của mô hình GIS - Mahalanobis Distance, nhấn mạnh tính cấp thiết của việc bảo vệ 166 cá thể Thông Pà Cò còn sót lại, đồng thời kiến nghị các cấp quản lý đầu tư trang thiết bị, hoàn thiện quy hoạch ranh giới đất lâm nghiệp cho khu bảo tồn.

---

Kết quả nghiên cứu và đóng góp khoa học

Kết quả chính

1. Dữ liệu phân bố và hiện trạng loài: Định vị và xác định hiện trạng quần thể Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò gồm 166 cá thể trưởng thành, tập trung tại các đỉnh núi đá vôi độ cao trên 1100 m thuộc địa bàn hai xã Hang Kia và Pà Cò; ghi nhận 2 cá thể bị khai thác trái phép và hiện tượng tái sinh tự nhiên rất thấp.
2. Đặc trưng sinh học và sinh thái: Hệ thống hóa các chỉ số hình thái (lá 5 kim dài 5–7 cm, nón cái 6–9 cm, thân cao tới 15 m) và xác lập danh mục các loài thực vật cộng sinh chỉ thị (Dẻ, Re hương, Thông tre lá ngắn, Thông tre lá dài, Pơ mu, Cọ, Trai đỏ, Đáng chân chim).
3. Mô hình hóa không gian: Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu GIS chuẩn hóa ($30\text{ m} \times 30\text{ m}$) gồm 6 biến môi trường (DEM, độ dốc, lượng mưa, độ phơi sáng, nhiệt độ, NDVI) và áp dụng thuật toán Mahalanobis Distance chuyển đổi Chi-square để xuất bản đồ phân cấp khu vực ưu tiên trồng bảo tồn.
4. Hệ thống giải pháp đồng bộ: Đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể (kỹ thuật lâm sinh mở tán, chuyển đổi sinh kế vùng đệm, thực thi pháp luật kiểm lâm và hợp tác quốc tế).

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

• Khắc phục hạn chế của các đề tài trước đây vốn chỉ dừng lại ở khảo sát danh lục thực vật chung hoặc nhân giống sinh dưỡng rời rạc. Nghiên cứu đã tích hợp thành công dữ liệu điều tra thực địa với thuật toán thống kê đa biến $D^2$ trên môi trường GIS, lượng hóa được không gian lập địa tối ưu.
• Cung cấp cơ sở khoa học trực quan giúp Ban quản lý khu bảo tồn chọn đúng vị trí trồng phục hồi loài Thông Pà Cò, hạn chế rủi ro thất thoát kinh phí và nâng cao tỷ lệ sống của cây con trồng dặm.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

Hạn chế được ghi nhận trong văn bản

• Nguồn số liệu về các điểm xuất hiện loài còn phụ thuộc vào khả năng tiếp cận địa hình thực tế; địa hình núi đá chia cắt mạnh và vách đá dốc hiểm trở gây cản trở việc khảo sát toàn diện mọi dông núi.
• Thiếu các trạm quan trắc vi khí hậu cục bộ tại các đỉnh núi cao, các biến khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa) phải sử dụng qua nội suy từ cơ sở dữ liệu WorldClim quy mô toàn cầu.
• Tồn tại bất cập trong công tác quản lý đất đai giữa ngành Tài nguyên Môi trường và Kiểm lâm, ảnh hưởng đến việc phân định ranh giới cắm mốc thực địa cho các khu vực ưu tiên bảo tồn.
• Nguồn nhân lực kiểm lâm còn mỏng, thiếu hụt trang thiết bị công nghệ hỗ trợ tuần tra chuyên sâu.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Ứng dụng thiết bị bay không người lái (UAV) độ phân giải cao để giải đoán và kiểm kê tán cây Thông Pà Cò tại các vách đá không thể tiếp cận bằng đường bộ.
• Thiết lập các ô tiêu chuẩn định vị lâu dài nhằm theo dõi động thái tái sinh, sinh trưởng của cây con và các yếu tố che bóng của tầng cây bụi.
• Triển khai các mô hình trồng thử nghiệm bảo tồn chuyển chỗ (ex-situ) và trồng bổ sung (in-situ) tại các vùng đã được mô hình phân cấp ưu tiên cao nhất để kiểm chứng thực tế.

---

Giá trị tham khảo và đối tượng thụ hưởng

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Ban quản lý KBTTN Hang Kia – Pà Cò, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hòa Bình và chính quyền địa phương huyện Mai Châu sử dụng làm tài liệu căn cứ trong công tác quy hoạch bảo tồn loài nguy cấp nhóm IA.
  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Quản lý môi trường, Lâm học, Sinh thái học, Bảo tồn đa dạng sinh học và Ứng dụng GIS/Viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên.
• Giá trị khoa học và thực tiễn:
  • Cung cấp quy trình ứng dụng thuật toán Mahalanobis Distance trên phần mềm ArcGIS (kết hợp công cụ Land Facet Corridor Tools) để mô hình hóa sinh cảnh cho các loài thực vật có dữ liệu phân bố hạn chế (presence-only data).
  • Cung cấp bộ số liệu thực địa chi tiết về phân bố, sinh trắc học và cấu trúc loài đi kèm của loài Thông Pà Cò tại miền Bắc Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Loài Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò có vị trí phân loại và tình trạng bảo tồn pháp lý như thế nào?
Thông Pà Cò có tên khoa học là Pinus kwangtungensis Chun ex Tsiang (1948), thuộc chi Thông (Pinus), họ Thông (Pinaceae). Loài này được xếp vào cấp Sẽ nguy cấp (VU) trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) và thuộc nhóm IA (nghiêm cấm khai thác, sử dụng vì mục đích thương mại) theo Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ.

2. Quần thể Thông Pà Cò tại khu vực nghiên cứu hiện có bao nhiêu cá thể và tình trạng tái sinh ra sao?
Kết quả điều tra thực địa xác định toàn bộ khu bảo tồn chỉ còn khoảng 166 cá thể trưởng thành, mọc rải rác trên các đỉnh núi đá vôi độ cao trên 1100 m tại xã Hang Kia và Pà Cò. Tỷ lệ tái sinh tự nhiên rất thấp, tác giả chỉ phát hiện một số ít cây con tại Tuyến 2 (Đỉnh Hang Kia) và ghi nhận 2 cây bị chặt hạ trái phép.

3. Mô hình sinh cảnh trong khóa luận sử dụng thuật toán nào và bao gồm những biến số môi trường nào?
Mô hình sử dụng thuật toán Khoảng cách Mahalanobis ($D^2$) kết hợp chuyển đổi phân phối Khi bình phương ($p$-value) trên công cụ Land Facet Corridor Tools của ArcGIS 10. Hệ thống biến số đầu vào gồm 6 lớp raster ($30\text{ m} \times 30\text{ m}$): Độ cao (DEM), Độ dốc (Slope), Lượng mưa (Rainfall), Độ phơi sáng (Solar Insolation), Nhiệt độ (Temperature) và Chỉ số che phủ thực vật (NDVI từ ảnh vệ tinh Landsat 8 ngày 28/06/2020).

4. Những loài thực vật nào thường phân bố cùng sinh cảnh với Thông Pà Cò tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò?
Các loài cây gỗ thường xuất hiện phổ biến cùng vị trí với Thông Pà Cò gồm có: Dẻ, Re hương, Thông tre lá ngắn, Thông tre lá dài, Pơ mu, Cọ, Trai đỏ, Đáng chân chim cùng các loài phong lan và tầm gửi biểu sinh.

5. KBTTN Hang Kia – Pà Cò có quy mô diện tích và phân khu chức năng như thế nào theo số liệu trong khóa luận?
Khu bảo tồn có tổng diện tích 5.252,98 ha nằm trên địa bàn huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình. Cơ cấu quy hoạch gồm 3 phân khu: Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt (2.251,96 ha), Phân khu phục hồi sinh thái (2.953,28 ha) và Phân khu hành chính dịch vụ (47,74 ha).

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Đức Vinh đã ứng dụng thành công phương pháp mô hình hóa sinh cảnh dựa trên thuật toán Khoảng cách Mahalanobis và công nghệ GIS nhằm phân cấp vùng ưu tiên trồng bảo tồn loài Thông Pà Cò (Pinus kwangtungensis) tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò. Nghiên cứu đã xác định được hiện trạng quần thể chỉ còn 166 cá thể trưởng thành, làm rõ đặc tính sinh học, sinh thái và quần xã thực vật cộng sinh ở độ cao trên 1100 m. Các kết quả phân tích không gian và hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật - quản lý đề xuất trong công trình là tài liệu khoa học có giá trị thực tiễn cao phục vụ trực tiếp cho chiến lược bảo tồn nguồn gen thực vật nguy cấp, quý hiếm tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm về GIS “Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống các thông tin được sử dụng để thu thập, lưu trữ, xây dựng lại, thao tác, phân tích, biểu diễn các dữ liệu địa lý phục vụ công tác quy hoạch hoặc lập các quyết định sử dụng đất, các nguồn tài nguyên thiên nhiên môi trường, giao thông, đô thị và nhiều thủ tục hành chính”. Hệ thống thông tin địa lý có thể hiểu một cách đơn giản là tập hợp các thông tin có liên quan đến yếu tố địa lý một cách đồng bộ và logic; là công cụ được dùng để tập hợp, lưu trữ, xử lý và phân tích thông tin (không gian và phi không gian) thông qua các thiết bị máy tính và tin học; cho phép đánh giá tổng thể với nhiều yếu tố theo không gian và thời gian. Như vậy, về ý tưởng nó được xuất hiện rất sớm cùng với sự phát minh ra bản đồ.

Nhưng sự hình thành rõ nét của hệ thống thông tin địa lý một cách hoàn chỉnh và đưa vào ứng dụng có hiệu quả thì cũng chỉ được nghiên cứu phát triển trong một số năm gần đây. Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ.

Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác. Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường. Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS. GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách.

Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc. Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số. Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích 4 sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS.

Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn. GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường. GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ. Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai,.

GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân,. đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu bản đồ đầu vào. Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định. Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể.

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS. Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý. Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia.

Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin địa lý 1. Trên thế giới Trong khoảng 3 thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ đã cho ra đời các ảnh số thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất viễn thám đã thực sự phát triển mạnh mẽ. Nhưng thực ra viễn thám đã có lịch sử lâu đời. Ảnh chụp (film) được sử dụng cho nghiên cứu mặt đất đã xuất hiện từ thế kỷ 19.

Năm 1839, Louis Daguere (1789-1881) đưa ra báo cáo về thí nghiệm hoá ảnh của mình khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Ảnh chụp về bề mặt trái đất từ khinh khí cầu bắt đầu sử dụng từ năm 1858. Bức ảnh chụp đầu tiên về Trái đất từ khinh khí cầu chụp vùng Bostom vào năm 1860 bởi James Wallace Black, 1860. Giai đoạn phát triển ngành chụp ảnh photo từ xa đánh dấu bằng sự ra đời của ngành hàng không.

Chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho việc chồng phủ ảnh, chỉnh lý ảnh và chiết suất thông tin từ ảnh nổi. Ảnh chụp từ máy bay đầu tiên mà lịch sử ghi nhận được thực hiện vào năm 1910 bởi Wilbur Wright bằng việc chụp ảnh di động trên vùng gần Centoceli tại Italia. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu trái đất bằng công nghệ viễn thám đã ra đời, như cơ quan vũ trụ châu Âu ESA (European Space Agency), chương trình vũ trụ của Mỹ NASA (National Aeronautics and Space Administration).

Ngoài ra có thể kể đến các chương trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc. Kết quả theo dõi từ năm 1972 đến năm 1991 nhờ ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động rừng và độ che phủ rừng cho thấy diện tích rừng của Ấn Độ giảm từ 14,12 triệu ha xuống còn 11,72 triệu ha giảm mất 2,4 triệu ha. Từ kết quả đó Ấn Độ đã xây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng với chu kỳ 2 năm để quản lý, bảo vệ và phát triển rừng hiệu quả. Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại 6 đây.

GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân,. đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào. GIS ra đời chính là sự kế tục các ý tưởng trong ngành địa lý mà nhất là ngành địa lý bản đồ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh để tạo ra các công cụ định lượng mới và có khả năng thực thi hầu hết các phép phân tích bản đồ bằng công cụ định lượng mới Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trường và phát triển GIS.

Thời kỳ này, hàng loạt thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt là sự gia tăng ứng dụng của máy tính với kích thước bộ nhớ và tốc độ lớn. Chính những thuận lợi này mà GIS dần dần được thương mại hóa. Vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS-1(Earth Reosourcer Technology Satellite) được phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972. Sau vệ tinh này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5.

Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm MSS (máy quét đa phổ) với bốn kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài Landsat 2, Landsat3 còn có các vệ tinh khác như SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Vào cuối những năm 1970, kích thước bộ nhớ và khả năng đồ họa đã được cải thiện. Các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới bao gồm GIMMS (Geographic Information Making and Management Systems), MAPICS, SURFACE, GRID, IMGRID, GEOMAP và MAP.

Năm 1977 đã có nhiều hệ thống thông tin địa lý khác nhau trên thế giới. Bên cạnh GIS, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh Viễn Thám, một hướng nghiên cứu kết hợp giữa GIS và Viễn Thám được đặt ra. Một số nước đã có những đầu tư đáng kể cho việc phát triển 7 ứng dụng làm bản đồ, hay quản lý dữ liệu có sự trợ giúp của máy tính là Canada và Mỹ sau đó đến các nước Thuỵ Điển, Đan Mạch, Pháp… Đầu những năm 1980 M&S Computer (mà sau này trở thành Intergraph) cùng với Bentley Systems Incorporated xây dựng nền tảng CAD, (Environmental Systems Research Institute) ESRI, (Computer Aided Resource Information System) CARIS, (Earth Resource Data Analysis System) ERDAS nổi lên như những phần mềm thương mại GIS, đã thành công trong việc kết hợp nhiều đặc trưng của CGIS, kết hợp phương pháp thời kỳ đầu là tách thông tin không gian và thuộc tính với phương pháp thời kỳ thứ hai là sắp xếp thuộc tính vào trong những cấu trúc CSDL. Song song đó, sự phát triển của hai hệ thống công cộng (MOSS và GRASS GIS) bắt đầu từ những năm 1970 đến đầu những năm 1980.