Luận văn thạc sĩ land cover change and the co2 stock in the palembang city indonesia a study using remote sensing gis technique and lumens

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biến đổi lớp phủ và trữ lượng CO2 tại TP Palembang, Indonesia, sử dụng kỹ thuật viễn thám, GIS và LUMENS.

• Tác giả: Thinh Duc Nguyen
• Người hướng dẫn: Dr. Iskhaq Iskandar
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Land Cover Change and The CO2 Stock in the Palembang City, Indonesia: A study using Remote Sensing, GIS technique and LUMENs
• Loại tài liệu: Bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• 1. PART I: PROBLEM STATEMENT
• 1.1. Objectives
• 1.2. Research questions
• 1.3. Limitations
• 2. THE NECESSARY OF LAND COVER CHANGE STUDY
• 2.1. Definition of land cover type
• 2.2. The top 10 countries with largest annual net loss of forest area 1990 – 2000
• 2.3. History of the Indonesian population 1990 – 2013
• 3. CO2 EMISSIONS FROM LAND COVER CHANGE
• 3.1. The carbon stock of the land cover in Palembang city
• 4. GIS, REMOTE SENSING AND LUMENS
• 4.1. GIS and Remote Sensing
• 4.2. LUMENS
• 5. LAND COVER CHANGE STUDY BY REMOTE SENSING DATA

Tóm tắt

I. Biến đổi lớp phủ đất

Nghiên cứu tập trung vào biến đổi lớp phủ đất tại thành phố Palembang, Indonesia, từ năm 1989 đến 2013. Sử dụng kỹ thuật viễn thám và GIS, nghiên cứu đã phân tích sự chuyển đổi từ đất trồng trọt sang khu định cư. Kết quả cho thấy tốc độ đô thị hóa tăng nhanh từ năm 2000 đến 2013, đặc biệt sau khi thành phố đăng cai Thế vận hội Quốc gia năm 2004. Phân tích lớp phủ đất cũng chỉ ra sự suy giảm đáng kể diện tích rừng và đất trồng trọt, gây ảnh hưởng đến môi trường và cộng đồng địa phương.

1.1. Phân tích lớp phủ đất

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Landsat để phân tích lớp phủ đất. Các loại lớp phủ bao gồm rừng thứ sinh, đất trồng trọt, khu định cư và đất ngập nước. Kết quả cho thấy sự gia tăng nhanh chóng của khu định cư từ năm 2000 đến 2013, trong khi diện tích rừng và đất trồng trọt giảm mạnh. Phân tích lớp phủ đất cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và quy hoạch đô thị.

1.2. Ảnh hưởng của biến đổi lớp phủ đất

Biến đổi lớp phủ đất không chỉ ảnh hưởng đến môi trường địa phương mà còn góp phần vào biến đổi khí hậu toàn cầu. Sự chuyển đổi từ rừng và đất trồng trọt sang khu định cư làm tăng lượng khí thải CO2. Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý tài nguyên bền vững để giảm thiểu tác động tiêu cực.

II. Dự trữ CO2

Nghiên cứu ước tính dự trữ CO2 từ biến đổi lớp phủ đất tại thành phố Palembang. Sử dụng phần mềm LUMENS, nghiên cứu đã tính toán lượng CO2 phát thải từ sự chuyển đổi đất trồng trọt và rừng sang khu định cư. Kết quả cho thấy lượng CO2 phát thải trong giai đoạn 2000-2013 cao hơn so với giai đoạn 1989-2000, do tốc độ đô thị hóa tăng nhanh.

2.1. Phương pháp ước tính CO2

Nghiên cứu sử dụng mô hình hóa dữ liệu để ước tính dự trữ CO2. Các loại lớp phủ đất được gán giá trị carbon tương ứng, ví dụ rừng thứ sinh có giá trị carbon cao hơn đất trống. Sự chuyển đổi lớp phủ đất dẫn đến sự thay đổi lượng carbon tích lũy, từ đó tính toán lượng CO2 phát thải.

2.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu về dự trữ CO2 cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên và quy hoạch đô thị bền vững. Công cụ tìm kiếm như LUMENS giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu chính xác.

III. Kỹ thuật viễn thám và GIS

Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật viễn thám và GIS để phân tích biến đổi lớp phủ đất và dự trữ CO2 tại thành phố Palembang. Kỹ thuật viễn thám cung cấp dữ liệu vệ tinh chi tiết, trong khi GIS hỗ trợ phân tích không gian và mô hình hóa dữ liệu. Sự kết hợp này giúp nghiên cứu đạt được độ chính xác cao và tiết kiệm thời gian.

3.1. Ứng dụng viễn thám

Kỹ thuật viễn thám được sử dụng để thu thập dữ liệu từ vệ tinh Landsat, bao gồm các bức ảnh chụp từ năm 1989 đến 2013. Dữ liệu này được xử lý để tạo bản đồ lớp phủ đất và theo dõi sự thay đổi theo thời gian.

3.2. Phân tích GIS

GIS được sử dụng để phân tích không gian và mô hình hóa dữ liệu. Các công cụ GIS giúp xác định các khu vực có sự thay đổi lớp phủ đất lớn và ước tính lượng CO2 phát thải. Tối ưu hóa nội dung dữ liệu giúp nghiên cứu đạt hiệu quả cao.

IV. Quản lý tài nguyên và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của quản lý tài nguyên bền vững tại thành phố Palembang. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch đô thị và giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Công cụ tìm kiếm như LUMENS và GIS giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu chính xác.

4.1. Quản lý tài nguyên bền vững

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý tài nguyên bền vững, bao gồm bảo vệ rừng và hạn chế chuyển đổi đất trồng trọt sang khu định cư. Từ khóa ngữ nghĩa như 'bền vững' và 'quản lý tài nguyên' được nhấn mạnh trong phần này.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong quy hoạch đô thị và chính sách môi trường tại thành phố Palembang. Công cụ tìm kiếm và mô hình hóa dữ liệu giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn từ 1989 đến 2013, thành phố Palembang, Indonesia, đã trải qua những biến đổi đáng kể về sử dụng đất và phát thải khí CO2. Với diện tích khoảng 400,61 km² và mật độ dân số 3.758 người/km², Palembang là trung tâm kinh tế và hành chính của tỉnh Nam Sumatra. Sự phát triển nhanh chóng sau khi đăng cai Đại hội Thể thao Quốc gia năm 2004 đã thúc đẩy quá trình đô thị hóa mạnh mẽ, dẫn đến sự chuyển đổi diện tích đất trồng trọt và đầm lầy thành khu dân cư. Nghiên cứu nhằm mục tiêu đánh giá mức độ thay đổi sử dụng đất trong hai giai đoạn 1989-2000 và 2000-2013, đồng thời ước tính lượng phát thải CO2 liên quan đến sự biến đổi này. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học hỗ trợ quản lý quy hoạch đô thị bền vững và giảm thiểu tác động môi trường, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

• Thuyết biến đổi sử dụng đất (Land Use Change Theory): Giải thích nguyên nhân và hậu quả của sự chuyển đổi giữa các loại sử dụng đất, đặc biệt là từ đất nông nghiệp và đầm lầy sang khu dân cư.
• Mô hình lưu trữ carbon (Carbon Stock Model): Dựa trên dữ liệu lưu trữ carbon của từng loại lớp phủ đất để tính toán lượng CO2 phát thải khi có sự chuyển đổi giữa các loại lớp phủ.
• Kỹ thuật viễn thám và GIS: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat và hệ thống thông tin địa lý để phân tích không gian và thời gian của sự thay đổi lớp phủ đất.
• Phần mềm LUMENS: Công cụ hỗ trợ phân tích thay đổi sử dụng đất và ước tính phát thải carbon, giúp mô phỏng các kịch bản phát triển bền vững.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Ảnh vệ tinh Landsat 5 TM (1989), Landsat 7 SLC-on (2000), Landsat 8 OLI (2013) với độ phân giải 15-30m, dữ liệu GIS về ranh giới hành chính và địa hình.
• Phân tích dữ liệu:
  • Tiến hành hiệu chỉnh địa lý (geo-referencing) và cắt ảnh theo ranh giới thành phố.
  • Phân loại lớp phủ đất bằng phương pháp giải thích trực quan kết hợp xác minh thực địa (ground truthing) sử dụng GPS và Google Earth.
  • Sử dụng phần mềm LUMENS để phân tích biến đổi lớp phủ đất và ước tính phát thải CO2 dựa trên dữ liệu lưu trữ carbon của từng loại lớp phủ.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu ảnh vệ tinh toàn bộ diện tích thành phố Palembang, kết hợp với điểm kiểm tra thực địa tại các vị trí đại diện cho từng loại lớp phủ.
• Thời gian nghiên cứu: Tập trung phân tích hai giai đoạn 1989-2000 và 2000-2013 nhằm so sánh tốc độ và mức độ biến đổi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Biến đổi lớp phủ đất:
  • Diện tích khu dân cư tăng 6.899 ha trong 24 năm, trong đó 77% diện tích mở rộng từ đất trồng trọt (5.332 ha) và 1.256 ha từ đầm lầy.
  • Diện tích đất trồng trọt giảm 5.069 ha, đầm lầy giảm 3.128 ha.
  • Tốc độ tăng diện tích khu dân cư trong giai đoạn 2000-2013 nhanh hơn giai đoạn 1989-2000, với mức tăng 4.368 ha so với 2.531 ha.
• Phát thải CO2:
  • Tổng phát thải CO2 trong 24 năm đạt khoảng 1.463.125 tấn CO2eq, với tỷ lệ phát thải trung bình 53.095 tấn CO2eq/năm.
  • Tỷ lệ phát thải CO2 trên mỗi ha tăng từ 1,258 tấn CO2eq/ha/năm (1989-2000) lên 1,599 tấn CO2eq/ha/năm (2000-2013).
  • Sự mất mát diện tích rừng thứ cấp khoảng 10 ha trong giai đoạn 2000-2013 góp phần làm giảm khả năng hấp thụ CO2.
• Phân bố không gian: Các khu vực phát thải CO2 tập trung chủ yếu quanh khu vực Bukit Besar và dọc theo sông Musi, nơi có sự chuyển đổi mạnh mẽ từ đất trồng trọt và đầm lầy sang khu dân cư.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng nhanh chóng diện tích khu dân cư sau năm 2004 có liên quan trực tiếp đến sự kiện Đại hội Thể thao Quốc gia, thúc đẩy phát triển hạ tầng và nhu cầu nhà ở. Việc chuyển đổi diện tích lớn từ đất trồng trọt và đầm lầy sang khu dân cư không chỉ làm giảm diện tích đất nông nghiệp mà còn làm tăng phát thải khí nhà kính, góp phần vào biến đổi khí hậu. So với các nghiên cứu tương tự tại các đô thị đang phát triển, kết quả cho thấy mức độ phát thải CO2 tại Palembang có xu hướng tăng cao hơn trong giai đoạn phát triển nhanh, phản ánh áp lực đô thị hóa lên môi trường. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thay đổi diện tích lớp phủ đất theo từng loại và bản đồ phân bố phát thải CO2 để minh họa rõ ràng xu hướng và khu vực ảnh hưởng.

Đề xuất và khuyến nghị

• Tăng cường quản lý quy hoạch đô thị: Áp dụng các quy định hạn chế chuyển đổi đất trồng trọt và đầm lầy sang khu dân cư, ưu tiên phát triển theo chiều cao và tái cấu trúc đô thị để giảm áp lực mở rộng diện tích.
• Phát triển các khu vực xanh và rừng đô thị: Trồng mới và bảo vệ rừng thứ cấp, khu vực đầm lầy nhằm tăng khả năng hấp thụ CO2, giảm thiểu tác động môi trường.
• Ứng dụng công nghệ GIS và LUMENS trong quản lý: Sử dụng thường xuyên các công cụ viễn thám và phần mềm phân tích để giám sát biến đổi sử dụng đất và phát thải khí nhà kính, hỗ trợ ra quyết định kịp thời.
• Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Khuyến khích người dân và doanh nghiệp tham gia bảo vệ môi trường, sử dụng đất hiệu quả, giảm phát thải khí nhà kính.
• Thời gian thực hiện: Các giải pháp cần được triển khai ngay trong vòng 5 năm tới, với sự phối hợp của chính quyền địa phương, các tổ chức môi trường và cộng đồng dân cư.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Nhà quản lý đô thị và quy hoạch: Hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển bền vững, kiểm soát biến đổi sử dụng đất.
• Các nhà nghiên cứu môi trường và khí hậu: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về tác động của đô thị hóa đến phát thải CO2 và biến đổi lớp phủ đất.
• Tổ chức phi chính phủ và các cơ quan quốc tế: Làm cơ sở cho các chương trình hỗ trợ phát triển bền vững và giảm phát thải khí nhà kính.
• Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực bất động sản và nông nghiệp: Hiểu rõ tác động môi trường để điều chỉnh chiến lược phát triển phù hợp với xu hướng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn Palembang làm khu vực nghiên cứu?
   Palembang là thành phố lớn thứ hai trên đảo Sumatra với tốc độ đô thị hóa nhanh, có sự biến đổi rõ rệt về sử dụng đất và phát thải CO2, phù hợp để nghiên cứu tác động của đô thị hóa đến môi trường.

2. Phương pháp phân tích sử dụng dữ liệu nào?
   Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat các năm 1989, 2000 và 2013 kết hợp GIS và phần mềm LUMENS để phân tích biến đổi lớp phủ đất và ước tính phát thải CO2.

3. LUMENS có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   LUMENS là phần mềm mã nguồn mở, hỗ trợ phân tích đa dạng dịch vụ môi trường, giúp mô phỏng kịch bản sử dụng đất và tính toán phát thải carbon một cách hiệu quả và minh bạch.

4. Tác động chính của biến đổi lớp phủ đất là gì?
   Chuyển đổi đất trồng trọt và đầm lầy thành khu dân cư làm giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng phát thải CO2, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và khả năng hấp thụ khí nhà kính.

5. Làm thế nào để giảm thiểu phát thải CO2 từ đô thị hóa?
   Thông qua quy hoạch đô thị bền vững, bảo vệ và phát triển các khu vực xanh, ứng dụng công nghệ giám sát và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định rõ sự biến đổi lớp phủ đất tại Palembang trong 24 năm, với sự gia tăng mạnh mẽ diện tích khu dân cư và giảm diện tích đất trồng trọt, đầm lầy.
• Phát thải CO2 liên quan đến biến đổi sử dụng đất tăng đáng kể trong giai đoạn 2000-2013, phản ánh áp lực đô thị hóa sau sự kiện thể thao quốc gia.
• Phần mềm LUMENS chứng minh hiệu quả trong việc phân tích biến đổi lớp phủ đất và ước tính phát thải carbon, hỗ trợ quản lý và quy hoạch bền vững.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho các chính sách giảm phát thải và phát triển đô thị bền vững tại Palembang và các đô thị tương tự.
• Các bước tiếp theo cần tập trung vào triển khai các giải pháp quản lý, giám sát liên tục và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm hướng tới phát triển bền vững.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và phát triển bền vững cho tương lai của Palembang và các thành phố đang phát triển khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY THINH DUC NGUYEN TOPIC TITLE: LAND COVER CHANGE AND THE CO2 STOCK IN THE PALEMBANG CITY, INDONESIA: A STUDY USING REMOTE SENSING, GIS TECHNIQUE AND LUMENS. BACHELOR THESIS Study mode: Full-time Major: Environmental Science and Management Faculty: International Training and Development Center Batch: 2010 – 2015 Thai Nguyen, 22/01/2015 n DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry (TUAF) Degree Program Bachelor of Environmental Science and Management Student name Thinh Duc Nguyen Student ID DTN1053110183 Thesis Title Land Cover Change and The CO2 Stock in the Palembang City, Indonesia: A study using Remote Sensing, GIS technique and LUMENs. Ho Ngoc Son2 ABSTRACT A study of the land cover change and the CO2 stock in the Palembang City, Indonesia was conducted by using remote sensing and GIS data and processed by the LUMENs software. The study has successfully compared the land transformation during period of 1989 – 2000 and 2000 – 2013.

It reveals that the settlement area increased much faster during 2000 – 2013 compared to that of 1989 – 2000. During 2000 – 2013, a rapid development of the Palembang City after hosting the National Olympic Games in 2004 has a significant impact on the land cover change mainly from the plantation area into the settlement area. In addition, the rate of CO2 emission per unit-area during the 2000 – 2013 period is also higher than that of the 1989 - 2000 period due to the increase of transformation of plantation into settlement. Keywords Land Cover Change, Carbon Stock, LUMENs, Remote Sensing, GIS Number of pages 40 Date of Submission 22/01/2015 1 Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Science, University of Sriwijaya, Palembang, Indonesia 2 Faculty of Forestry, Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry, Thai Nguyen, Viet Nam i n ACKNOWLEDGEMENT In order to complete this research, first, I am thankful to the corporation between the Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry (TUAF) and the University of Sriwijaya (UNSRI), Palembang, Indonesia.

I appreciate the hospitality of the University of Sriwijaya, which provided a suitable environment for my research and also an accommodation during my stay in UNSRI from September 2014 to January 2015. Second, I would like to express my deep gratitude to my warm-hearted supervisors, Dr. Iskhaq Iskandar and Dr. Ho Ngoc Son.

It is clearly that I could never complete my research without the whole-hearted supervision of my supervisors. In addition, I want to express my special thanks to Dr. Iskhaq Iskandar for sharing and helping me to overcome difficulties in life during my stay in UNSRI. Last, I would like to thank all friends who have supported me to overcome my difficulties while I was conducting my research in Palembang, Indonesia.

Thai Nguyen, 22/01/2015 Author Thinh Duc Nguyen ii n TABLE OF CONTENT LIST OF FIGURES. iv LIST OF TABLES. v LIST OF ABBREVIATIONS. The necessary of land cover change study.

CO2 emissions from land cover change. GIS, Remote sensing and LUMENS. GIS and Remote Sensing. Land cover change study by remote sensing data.

Geo-referencing and visual interpretation classification. Ground Truthing Verification. Land cover change analysis and carbon stock. The land cover change in the Palembang city.

DISCUSSION AND CONCLUSION. 40 iii n LIST OF FIGURES Figure 1. Map of the study area .1 Map of the Waypoints of the ground truthing in the Palembang city. The flow chart of methodology.

Map of the land cover change during 1989 – 2013 .2 Map of the land cover change during 1989 – 2000 .3 Map of the land cover change during 2000 – 2013. Map of the CO2 emission during 1989 - 2013. Map of the CO2 emission during 1989 – 2000. Map of the CO2 emission during 2000 – 2013.

37 iv n LIST OF TABLES Table 2. Definition of land cover type (Ministry of Forestry of the Republic of Indonesia). The top 10 countries with largest annual net loss of forest area 1990 – 2000 (U. Food and Agriculture Organization.

Global Forest Resources Assessment 2010).