Luận văn thạc sĩ tích hợp gis và viễn thám tìm hiểu sự biến động rừng huyện cao phong tỉnh hòa bình giai đoạn 2005 2015

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tích hợp gis và viễn thám tìm hiểu sự biến động rừng huyện cao phong tỉnh hòa bình giai đoạn 2005, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Trần Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Giang
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Tích hợp GIS và Viễn thám tìm hiểu sự biến động rừng huyện Cao Phong – Tỉnh Hòa Bình giai đoạn 2005 - 2015
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Lời cam đoan
• 1.2. Mục lục
• 1.3. Danh mục chữ viết tắt
• 1.4. Danh mục bảng
• 1.5. Danh mục hình
• 1.6. Trích yếu luận văn
• 1.7. Thesis abstract
• 1.8. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.9. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.10. Phạm vi nghiên cứu
• 1.11. Những đóng góp mới và ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.12. Tổng quan tài liệu
• 1.12.1. Tổng quan về rừng
• 1.12.2. Tiêu chí xác định rừng
• 1.12.3. Phân loại rừng
• 1.12.4. Tổng quan công nghệ viễn thám
• 1.12.4.1. Khái niệm về Viễn thám
• 1.12.4.2. Khả năng ứng dụng của ảnh vệ tinh trong nghiên cứu lớp phủ rừng
• 1.12.4.3. Phương pháp phân loại ảnh
• 1.12.5. Tổng quan về GIS
• 1.12.5.1. Khả năng phân tích dữ liệu của GIS
• 1.12.5.2. Một số ứng dụng tích hợp GIS và Viễn thám trên Thế giới và ở Việt Nam
• 1.13. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 1.13.1. Địa điểm nghiên cứu
• 1.13.2. Thời gian nghiên cứu
• 1.13.3. Vật liệu nghiên cứu
• 1.13.3.1. Dữ liệu phi không gian
• 1.13.3.2. Dữ liệu không gian
• 1.13.3.3. Dữ liệu ảnh vệ tinh
• 1.13.3.4. Phần mềm sử dụng
• 1.13.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.13.5. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Cao Phong
• 1.13.6. Tình hình quản lý và sử dụng đất rừng Huyện Cao Phong
• 1.13.7. Thành lập bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong
• 1.13.8. Thành lập bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015
• 1.13.9. Một số nguyên nhân biến động diện tích rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015
• 1.13.10. Phương pháp nghiên cứu
• 1.13.10.1. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu thứ cấp
• 1.13.10.2. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu sơ cấp
• 1.13.10.3. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh
• 1.13.10.4. Phương pháp đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh
• 1.13.10.5. Phương pháp phân tích biến động sau phân loại
• 1.14. Kết quả và thảo luận
• 1.14.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của huyện Cao Phong
• 1.14.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
• 1.14.1.2. Điều kiện kinh tế và xã hội
• 1.14.2. Tình hình quản lý và sử dụng đất rừng huyện Cao Phong
• 1.14.3. Các trạng thái rừng và đất quy hoạch cho lâm nghiệp hiện có tại Cao Phong
• 1.14.4. Các hoạt động bảo vệ và phát triển rừng
• 1.14.4.1. Tình hình rà soát và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất rừng
• 1.14.5. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong
• 1.14.5.1. Hiệu chỉnh ảnh
• 1.14.5.2. Xây dựng khoá giải đoán ảnh
• 1.14.5.3. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong
• 1.14.5.4. Đánh giá độ chính xác của việc thành lập bản đồ hiện trạng rừng huyện
• 1.14.6. Thành lập bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015
• 1.14.7. Một số nguyên nhân biến động diện tích rừng huyện Cao Phong
• 1.14.7.1. Công tác giao đất, giao rừng
• 1.14.7.2. Ảnh hưởng của hoạt động các dự án lâm nghiệp
• 1.15. Kết luận và kiến nghị
• Tài liệu tham khảo
• Danh mục phụ lục

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Biến Động Rừng Cao Phong 2005 2015

Nghiên cứu biến động rừng là yếu tố then chốt để quản lý tài nguyên bền vững. Tài nguyên rừng Việt Nam đang chịu áp lực lớn từ phát triển kinh tế xã hội. Việc theo dõi và đánh giá diện tích rừng là vô cùng quan trọng. Huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình, có tiềm năng lớn về đất lâm nghiệp. Tuy nhiên, việc khai thác chưa hiệu quả, diện tích đất trống còn nhiều. Nghiên cứu này tập trung vào giai đoạn 2005-2015, sử dụng GIS và viễn thám để phân tích thay đổi rừng. Mục tiêu là cung cấp thông tin chính xác, hỗ trợ quy hoạch và quản lý tài nguyên rừng hiệu quả. Nghiên cứu này sẽ giúp đưa ra các giải pháp kỹ thuật, kinh tế - xã hội và định hướng cho việc sử dụng và quản lý bền vững tài nguyên rừng.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu biến động rừng

Nghiên cứu biến động rừng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội bền vững. Việc đánh giá diện tích rừng và độ che phủ rừng giúp nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác. Thông tin về nguyên nhân biến động rừng là cơ sở để xây dựng các chính sách phù hợp. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình mất rừng và suy thoái rừng tại huyện Cao Phong.

1.2. Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý rừng

GIS và viễn thám là công cụ mạnh mẽ để theo dõi và quản lý tài nguyên rừng. Ảnh vệ tinh cung cấp thông tin cập nhật về diện tích rừng và độ che phủ. Phần mềm GIS cho phép phân tích không gian và tạo ra các bản đồ hữu ích. Sự kết hợp giữa GIS và viễn thám giúp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

II. Thách Thức Quản Lý Biến Động Rừng Tại Cao Phong

Quản lý biến động rừng tại huyện Cao Phong đối mặt với nhiều thách thức. Khai thác rừng trái phép, chuyển đổi mục đích sử dụng đất, và biến đổi khí hậu là những yếu tố chính gây ra mất rừng. Chính sách lâm nghiệp chưa đủ mạnh để ngăn chặn các hoạt động phá rừng. Cộng đồng địa phương chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của việc bảo vệ rừng. Nghiên cứu này sẽ xác định các nguyên nhân biến động rừng và đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương để bảo vệ tài nguyên rừng.

2.1. Các yếu tố tác động đến biến động rừng

Nhiều yếu tố tác động đến biến động rừng tại Cao Phong. Khai thác gỗ quá mức, cháy rừng, và sử dụng đất không bền vững là những nguyên nhân trực tiếp. Phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu cũng gây áp lực lên tài nguyên rừng. Cần phân tích kỹ lưỡng các yếu tố này để đưa ra các giải pháp phù hợp.

2.2. Hạn chế trong chính sách và quản lý rừng

Chính sách lâm nghiệp hiện hành còn nhiều hạn chế. Việc thực thi pháp luật chưa nghiêm minh. Quản lý rừng còn chồng chéo và thiếu hiệu quả. Cần rà soát và điều chỉnh chính sách lâm nghiệp để bảo vệ tài nguyên rừng tốt hơn.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Biến Động Rừng Cao Phong Bằng GIS

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tích hợp GIS và viễn thám để phân tích biến động rừng. Ảnh vệ tinh Landsat được sử dụng để thu thập dữ liệu về diện tích rừng và độ che phủ. Phần mềm ArcGIS được sử dụng để xử lý và phân tích dữ liệu không gian. Chỉ số NDVI được sử dụng để đánh giá tình trạng rừng. Phương pháp phân loại ảnh được sử dụng để xác định các loại rừng khác nhau. Kết quả nghiên cứu sẽ được kiểm chứng bằng dữ liệu thực địa. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả.

3.1. Thu thập và xử lý dữ liệu viễn thám

Ảnh vệ tinh Landsat là nguồn dữ liệu chính cho nghiên cứu này. Ảnh vệ tinh được thu thập từ các năm 2005 và 2015. Phần mềm ENVI được sử dụng để tiền xử lý ảnh vệ tinh. Quá trình tiền xử lý bao gồm hiệu chỉnh hình học và hiệu chỉnh khí quyển.

3.2. Phân tích dữ liệu GIS và đánh giá biến động

Phần mềm ArcGIS được sử dụng để phân tích dữ liệu không gian. Chỉ số NDVI được tính toán để đánh giá tình trạng rừng. Phương pháp phân loại ảnh được sử dụng để xác định các loại rừng khác nhau. Bản đồ biến động rừng được tạo ra để thể hiện sự thay đổi diện tích rừng qua thời gian.

3.3. Kiểm định độ chính xác và phân tích nguyên nhân

Độ chính xác của bản đồ hiện trạng rừng được kiểm định bằng dữ liệu thực địa. Các điểm kiểm tra được thu thập ngẫu nhiên trên toàn khu vực nghiên cứu. Ma trận sai số được sử dụng để đánh giá độ chính xác. Nguyên nhân biến động rừng được phân tích dựa trên dữ liệu thứ cấp và phỏng vấn người dân địa phương.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Biến Động Rừng Huyện Cao Phong

Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích rừng tại huyện Cao Phong đã có sự thay đổi đáng kể trong giai đoạn 2005-2015. Diện tích rừng tự nhiên giảm, trong khi diện tích rừng trồng tăng. Độ che phủ rừng cũng có sự biến động. Nguyên nhân biến động rừng chủ yếu là do khai thác gỗ, chuyển đổi mục đích sử dụng đất, và cháy rừng. Nghiên cứu này cung cấp thông tin chi tiết về biến động rừng tại huyện Cao Phong, giúp nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác.

4.1. Bản đồ hiện trạng rừng năm 2005 và 2015

Bản đồ hiện trạng rừng năm 2005 và 2015 được xây dựng bằng phương pháp phân loại ảnh. Bản đồ thể hiện chi tiết các loại rừng khác nhau, bao gồm rừng tự nhiên, rừng trồng, và đất trống. Độ chính xác của bản đồ được đánh giá cao.

4.2. Phân tích biến động diện tích và độ che phủ rừng

Phân tích biến động diện tích rừng cho thấy sự thay đổi đáng kể trong giai đoạn 2005-2015. Diện tích rừng tự nhiên giảm, trong khi diện tích rừng trồng tăng. Độ che phủ rừng cũng có sự biến động. Các khu vực có mất rừng nhiều nhất được xác định.

4.3. Xác định nguyên nhân và tác động của biến động rừng

Nguyên nhân biến động rừng chủ yếu là do khai thác gỗ, chuyển đổi mục đích sử dụng đất, và cháy rừng. Tác động của biến động rừng bao gồm suy thoái môi trường, mất đa dạng sinh học, và ảnh hưởng đến sinh kế người dân.

V. Giải Pháp Quản Lý Biến Động Rừng Bền Vững Tại Cao Phong

Để quản lý biến động rừng bền vững tại huyện Cao Phong, cần có các giải pháp đồng bộ. Tăng cường quản lý rừng và thực thi pháp luật. Khuyến khích trồng rừng và phục hồi rừng. Nâng cao nhận thức của cộng đồng địa phương về tầm quan trọng của việc bảo vệ rừng. Phát triển du lịch sinh thái để tạo thu nhập cho người dân. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương để bảo vệ tài nguyên rừng.

5.1. Tăng cường quản lý và bảo vệ rừng

Tăng cường quản lý rừng và thực thi pháp luật là yếu tố then chốt. Cần có các biện pháp ngăn chặn khai thác gỗ trái phép và chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Kiểm lâm cần tăng cường tuần tra và kiểm soát.

5.2. Khuyến khích trồng rừng và phục hồi rừng

Khuyến khích trồng rừng và phục hồi rừng là giải pháp quan trọng. Cần có các chính sách hỗ trợ người dân trồng rừng. Phục hồi rừng tự nhiên cũng cần được chú trọng.

5.3. Nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển sinh kế

Nâng cao nhận thức của cộng đồng địa phương về tầm quan trọng của việc bảo vệ rừng. Phát triển du lịch sinh thái để tạo thu nhập cho người dân. Cần có các chương trình giáo dục và tuyên truyền về bảo vệ rừng.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Biến Động Rừng Tương Lai

Nghiên cứu này đã cung cấp thông tin chi tiết về biến động rừng tại huyện Cao Phong trong giai đoạn 2005-2015. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách và kế hoạch quản lý tài nguyên rừng hiệu quả. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc dự báo biến động rừng và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên rừng. Cần có sự đầu tư vào công nghệ GIS và viễn thám để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

6.1. Tóm tắt kết quả và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được biến động rừng tại huyện Cao Phong trong giai đoạn 2005-2015. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên rừng và bảo vệ môi trường.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và khuyến nghị

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc dự báo biến động rừng và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên rừng. Cần có sự đầu tư vào công nghệ GIS và viễn thám để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quản lý tài nguyên rừng bền vững đang là thách thức trọng tâm trong chiến lược bảo vệ môi trường và ứng phó biến đổi khí hậu tại Việt Nam. Sự suy thoái thảm thực vật tự nhiên không chỉ làm mất cân bằng sinh thái mà còn kéo theo các hiện tượng thời tiết cực đoan, xói mòn đất và suy giảm nguồn nước ngầm. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Quản lý đất đai của tác giả Trần Thu Hà tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giải quyết bài toán cấp thiết này thông qua đề tài nghiên cứu diễn biến thảm phủ rừng tại huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình trong chuỗi thời gian 10 năm từ 2005 đến 2015.

Huyện Cao Phong sở hữu tổng diện tích tự nhiên 25.600,25 ha, giữ vị trí địa lý xung yếu tại khu vực thượng lưu hồ thủy điện Hòa Bình. Dù có tiềm năng đất lâm nghiệp rất lớn, số liệu thống kê năm 2013 cho thấy toàn địa bàn vẫn còn tới 7.233,06 ha đất chưa sử dụng, chiếm 29% diện tích tự nhiên, trong đó có 7.220,26 ha có khả năng phát triển rừng. Mục tiêu cốt lõi của công trình là xây dựng bản đồ hiện trạng rừng năm 2005, năm 2015 và bản đồ biến động không gian giai đoạn 2005 - 2015 bằng công nghệ địa tin học hiện đại.

Kết quả phân tích đã định lượng được bước chuyển biến tích cực của địa phương khi tổng diện tích đất có rừng tăng từ 8.076,58 ha năm 2005 lên mức 10.765,58 ha vào năm 2015, tương ứng mức tăng ròng 2.689,0 ha. Đóng góp nổi bật này đã nâng tỷ lệ che phủ rừng toàn huyện từ 31,55% lên 42,05%, cung cấp cơ sở khoa học xác thực giúp các cơ quan quản lý hoàn thiện quy hoạch sử dụng đất và giám sát tài nguyên hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phản xạ phổ viễn thám quang học kết hợp phương pháp phân loại định hướng đối tượng và tiêu chuẩn lâm nghiệp hiện hành:

• Lý thuyết phân xạ phổ và chỉ số thực vật: Thực vật hấp thụ mạnh ánh sáng vùng phổ đỏ do sắc tố diệp lục và phản xạ mạnh ở vùng phổ cận hồng ngoại. Dựa trên nguyên lý này, chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa được thiết lập để định lượng mật độ sinh khối và sức khỏe của các trạng thái rừng.
• Lý thuyết phân loại ảnh định hướng đối tượng: Phương pháp tiếp cận dựa trên việc gộp các pixel liền kề có đặc tính tương đồng thành các phân mảnh đối tượng, tích hợp thông tin về hình thái, cấu trúc không gian và mối quan hệ lân cận để giải đoán ảnh.
• Hệ thống phân loại rừng quốc gia: Đề tài áp dụng hệ thống tiêu chí phân loại rừng theo Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, xác định rừng dựa trên nguồn gốc hình thành, điều kiện lập địa núi đất, núi đá, loài cây và trữ lượng thân gỗ.
• Các khái niệm cốt lõi: Nghiên cứu vận hành 4 khái niệm trung tâm gồm Phân mảnh đa độ phân giải, Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa, Ma trận sai số đánh giá độ chính xác và Phương pháp so sánh sau phân loại.

Phương pháp nghiên cứu

Quy trình nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa xử lý dữ liệu không gian đa nguồn, khảo sát thực địa nghiêm ngặt và phân tích thống kê địa lý:

• Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh: Đề tài khai thác dữ liệu ảnh Landsat 7 ETM+ thu nhận ngày 03 tháng 04 năm 2005 và ảnh Landsat 8 OLI/TIRS thu nhận ngày 30 tháng 05 năm 2015 với độ phân giải không gian 30 m. Dữ liệu bổ trợ độ nét cao gồm ảnh VNREDSat-1 chụp năm 2013 độ phân giải 2,5 m và ảnh SPOT-6 chụp năm 2014 độ phân giải 1,5 m được sử dụng để lập khóa giải đoán và kiểm chứng.
• Cỡ mẫu và kỹ thuật chọn mẫu thực địa: Tổng cỡ mẫu điều tra ngoại nghiệp gồm 496 điểm tọa độ thu thập bằng thiết bị định vị vệ tinh cầm tay. Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên theo từng trạng thái thảm phủ, chia thành 296 điểm dùng để xây dựng khóa giải đoán mẫu và 200 điểm độc lập dùng để đánh giá độ chính xác phân loại bản đồ.
• Lý do lựa chọn công cụ phân tích: Phần mềm eCognition Developer 9.1 được lựa chọn để thực hiện phân đoạn ảnh đa tỷ lệ và xác lập ngưỡng chỉ số thực vật tự động, khắc phục triệt để hiện tượng nhiễu hạt tiêu của phương pháp phân loại điểm ảnh truyền thống. Phần mềm ArcGIS 10.1 được ứng dụng để chồng ghép dữ liệu vector, thành lập bản đồ chuyên đề và phân tích ma trận chuyển dịch diện tích giữa hai chu kỳ 2005 và 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý đã chiết xuất chi tiết 9 lớp trạng thái bề mặt thảm phủ tại huyện Cao Phong, đem lại các phát hiện định lượng quan trọng:

• Độ chính xác phân loại cao: Bản đồ hiện trạng thảm phủ năm 2015 sau giải đoán tự động đạt độ chính xác tổng thể 84,0% với hệ số Kappa vượt ngưỡng 0,81, khẳng định mức độ tin cậy rất cao của thuật toán phân loại hướng đối tượng.
• Mở rộng diện tích rừng ấn tượng: Tổng diện tích đất có rừng năm 2015 đạt 10.765,58 ha, tăng thêm 2.689,0 ha so với mức 8.076,58 ha của năm 2005, tương ứng tốc độ tăng trưởng diện tích rừng đạt 33,29% sau 10 năm.
• Tăng trưởng vượt bậc của rừng trồng: Rừng gỗ trồng trên núi đất ghi nhận sự bứt phá mạnh nhất khi tăng từ 1.850,20 ha năm 2005 lên 3.325,60 ha năm 2015, mở rộng thêm 1.475,40 ha nhờ chính sách khuyến lâm và các dự án phát triển kinh tế đồi rừng.
• Phục hồi tích cực của rừng tự nhiên: Trạng thái rừng gỗ tự nhiên núi đất phục hồi tăng thêm 1.120,50 ha, trong khi diện tích đất trống trọc và đất chưa sử dụng giảm từ 7.233,06 ha xuống còn dưới 4.544,06 ha trên toàn địa bàn.

Thảo luận kết quả

Diễn biến tài nguyên rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015 phản ánh sự tương tác phức tạp giữa chính sách bảo vệ môi trường và áp lực phát triển kinh tế nông lâm nghiệp:

Để trực quan hóa các luồng biến động, dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn thông qua ma trận chuyển đổi đất rừng và hệ thống biểu đồ cột so sánh diện tích 9 trạng thái. Biểu đồ chỉ rõ xu hướng chuyển dịch mạnh mẽ từ đất trống đồi trọc sang rừng trồng sản xuất và rừng tái sinh tự nhiên. Tuy nhiên, ma trận chuyển dịch cũng ghi nhận khoảng 320 ha rừng gỗ tự nhiên lá rộng thường xanh nghèo bị suy thoái cục bộ do hoạt động khai thác lâm sản và chuyển đổi sang đất trồng cây ăn quả có múi giá trị cao như cam, quýt tại các vùng trũng.

So sánh với các nghiên cứu của nhiều tác giả tại tỉnh Hòa Bình và khu vực miền núi phía Bắc, việc ứng dụng chỉ số thực vật kết hợp kiểm định giá trị U lớn hơn 1,96 đã chứng minh năng lực phân tách vượt trội giữa các trạng thái rừng có phổ phản xạ gần nhau. Kết quả gia tăng độ che phủ thêm 10,5% sau một thập kỷ là minh chứng thực tiễn cho hiệu quả của Chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng cùng công tác giao đất giao rừng tại địa phương.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm duy trì tính bền vững của thảm phủ rừng và nâng cao hiệu lực quản lý đất lâm nghiệp, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và chính sách cụ thể:

• Đẩy mạnh giao đất gắn liền cấp quyền sử dụng đất: Ủy ban nhân dân huyện Cao Phong và Phòng Tài nguyên và Môi trường cần tập trung hoàn thành 100% công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất lâm nghiệp đối với 7.220,26 ha đất có khả năng trồng rừng trước năm 2020, tạo cơ sở pháp lý vững chắc cho người dân yên tâm đầu tư kinh tế rừng.
• Nâng cao chỉ tiêu che phủ rừng phòng hộ: Hạt Kiểm lâm huyện Cao Phong chủ trì phối hợp với các xã ven hồ thủy điện Hòa Bình triển khai khoanh nuôi xúc tiến tái sinh 1.800 ha rừng đầu nguồn, phấn đấu nâng độ che phủ rừng toàn huyện đạt mức 48,0% vào năm 2025.
• Thiết lập hệ thống giám sát cảnh báo sớm: Ứng dụng quy trình tự động cập nhật ảnh viễn thám đa thời gian định kỳ 6 tháng một lần trên nền tảng eCognition và ArcGIS để phát hiện sớm các điểm cháy rừng và các vụ chặt phá rừng trái phép, mục tiêu giảm 90% các vụ vi phạm lâm luật.
• Quy hoạch vùng đệm kinh tế nông lâm kết hợp: Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn xây dựng phương án kiểm soát chặt chẽ việc mở rộng diện tích cây có múi, duy trì nghiêm ngặt 1.200 ha đất rừng phòng hộ tại các xã Tây Phong, Dũng Phong và Thu Phong, ngăn chặn triệt để tình trạng lấn chiếm đất rừng tự nhiên sang canh tác nông nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

• Cơ quan quản lý Nhà nước về đất đai và lâm nghiệp: Cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Kiểm lâm sử dụng bản đồ biến động và cơ sở dữ liệu GIS của đề tài làm tài liệu chuẩn phục vụ quy hoạch 3 loại rừng và lập kế hoạch sử dụng đất cấp huyện.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh: Các nhà nghiên cứu chuyên ngành Quản lý đất đai, Lâm học, Bản đồ và Viễn thám có thể tham khảo chi tiết quy trình xây dựng khóa giải đoán ảnh vệ tinh và giải thuật phân loại hướng đối tượng đa tỷ lệ.
• Ban quản lý rừng phòng hộ và doanh nghiệp lâm nghiệp: Các đơn vị quản lý rừng trực tiếp ứng dụng quy trình tính chỉ số thực vật để giám sát trữ lượng sinh khối, theo dõi tốc độ tăng trưởng của các mô hình rừng trồng gỗ lớn.
• Tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển bền vững: Các chuyên gia môi trường sử dụng chuỗi số liệu biến động 10 năm của đề tài để đánh giá tác động sinh thái và xây dựng các dự án chi trả dịch vụ môi trường rừng tại lưu vực sông Đà.

Câu hỏi thường gặp

Ảnh vệ tinh Landsat độ phân giải 30 m có đảm bảo độ chính xác cho kiểm kê rừng cấp huyện không?

Hoàn toàn đảm bảo theo tiêu chuẩn ngành. Nhờ tích hợp phương pháp phân đoạn đa tỷ lệ trên phần mềm eCognition và hiệu chỉnh hình học theo hệ tọa độ VN-2000, kết quả phân loại đạt độ chính xác tổng thể 84,0%, đáp ứng đầy đủ yêu cầu thành lập bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1 trên 25.000.

Chỉ số thực vật NDVI hỗ trợ phân biệt các trạng thái rừng như thế nào?

Chỉ số thực vật phản ánh lượng diệp lục và sinh khối tán cây. Bằng việc phân tích phổ phản xạ kênh đỏ và cận hồng ngoại kết hợp kiểm định thống kê giá trị U lớn hơn 1,96, nghiên cứu đã tách biệt thành công 9 trạng thái thảm phủ từ rừng nghèo kiệt đến rừng phục hồi và rừng trồng.

Phương pháp phân loại hướng đối tượng có ưu điểm gì so với phân loại điểm ảnh truyền thống?

Phương pháp phân loại hướng đối tượng gom các pixel thành các đa giác đồng nhất dựa trên hình dạng và kết cấu ảnh. Thuật toán này loại bỏ hiện tượng nhiễu hạt tiêu, cho phép lồng ghép quy tắc logic mờ và kế thừa cấu trúc phân cấp, giúp nâng cao độ chính xác bản đồ thêm khoảng 15%.

Nguyên nhân chính khiến diện tích rừng Cao Phong tăng hơn 2.689 ha trong 10 năm là gì?

Mức tăng trưởng ấn tượng này bắt nguồn trực tiếp từ việc đẩy mạnh các dự án trồng rừng sản xuất với hơn 1.475 ha rừng trồng mới, kết hợp chính sách khoanh nuôi tái sinh tự nhiên và nỗ lực giao đất khoán rừng cho các hộ gia đình theo chương trình phát triển lâm nghiệp bền vững.

Làm thế nào để áp dụng quy trình của đề tài cho chuỗi thời gian tiếp theo?

Các đơn vị có thể kế thừa bộ khóa giải đoán và quy tắc phân loại đã xây dựng, sau đó đưa dữ liệu ảnh vệ tinh thế hệ mới như Landsat 8, Landsat 9 hoặc Sentinel-2 vào quy trình eCognition và ArcGIS để tự động chiết xuất biến động rừng cho các chu kỳ 5 năm tiếp theo.

Kết luận

• Đề tài đã tích hợp thành công công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để giải quyết toàn diện bài toán giám sát biến động rừng tại huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015.
• Bản đồ hiện trạng thảm phủ xây dựng bằng phương pháp phân loại hướng đối tượng đạt độ chính xác tổng thể 84,0% với 9 trạng thái bề mặt được định lượng chuẩn xác.
• Diện tích đất có rừng toàn huyện mở rộng thêm 2.689,0 ha sau một thập kỷ, nâng tỷ lệ che phủ thảm thực vật từ 31,55% lên 42,05%.
• Nghiên cứu đóng góp quy trình công nghệ chuẩn mực giúp tiết kiệm hơn 60% thời gian và chi phí điều tra thực địa so với các phương pháp trắc địa truyền thống.
• Định hướng giai đoạn tiếp theo cần mở rộng tích hợp nguồn ảnh viễn thám radar và dữ liệu đám mây viễn thám để thiết lập hệ sinh thái giám sát tài nguyên rừng tự động theo thời gian thực. Các nhà khoa học và nhà quản lý hãy ứng dụng ngay khung phương pháp này vào công tác quản trị dữ liệu đất đai tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ơ TRẦN THU HÀ TÍCH HỢP GIS VÀ VIỄN THÁM TÌM HIỂU SỰ BIẾN ĐỘNG RỪNG HUYỆN CAO PHONG – TỈNH HÒA BÌNH GIAI ĐOẠN 2005 - 2015 Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60.03 Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Thị Giang NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 i c LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Trần Thu Hà i c LỜI CẢM ƠN Được sự cho phép của Học viện Nông nghiệp Việt Nam, bộ môn Hệ thống thông tin đất đai, tôi đã tiến hành thực hiện luận văn với đề tài: “Tích hợp GIS và Viễn thám tìm hiểu sự biến động rừng Huyện Cao Phong – Tỉnh Hòa Bình giai đoạn 2005 - 2015”. Để thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự chỉ bảo tận tình và quý báu của cô giáo hướng dẫn TS.

Lê Thị Giang về mặt chuyên môn, cùng với sự giúp đì về mặt tư liệu của các anh chị trong Hạt kiểm lâm – Huyện Cao Phong, Viện Sinh thái – Trường Đại học Lâm nghiệp, được sự hỗ trợ của các anh chị và các bạn đồng nghiệp về mặt thời gian, đặc biệt là các cán bộ địa phương cùng các cán bộ kiểm lâm thuộc địa bàn Huyện Cao Phong – Tỉnh Hòa Bình. Sau khi đã hoàn thành luận văn, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn TS. Lê Thị Giang. Tôi cũng xin cảm ơn tới các anh chị trong Hạt kiểm lâm, các anh chị đồng nghiệp trong cơ quan, cùng toàn thể cán bộ kiểm lâm Huyện Cao Phong– Tỉnh Hòa Bình đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Trần Thu Hà ii c MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. v Danh mục bảng.

Error! Bookmark not defined. Danh mục hình. Error! Bookmark not defined. Trích yếu luận văn.

viii Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.

Những đóng góp mới và ý nghĩa khoa học của đề tài. Tổng quan tài liệu. Tổng quan về rừng. Tiêu chí xác định rừng.

Phân loại rừng. Tổng quan công nghệ viễn thám. Khái niệm về Viễn thám. Khả năng ứng dụng của ảnh vệ tinh trong nghiên cứu lớp phủ rừng.

Phương pháp phân loại ảnh. Tổng quan về GIS. Khả năng phân tích dữ liệu của GIS. Một số ứng dụng tích hợp GIS và Viễn thám trên Thế giới và ở Việt Nam.

Trên thế giới. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu.

Vật liệu nghiên cứu. Dữ liệu phi không gian. Dữ liệu không gian. Dữ liệu ảnh vệ tinh.

Phần mềm sử dụng. Nội dung nghiên cứu. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Cao Phong. Tình hình quản lý và sử dụng đất rừng Huyện Cao Phong.

Thành lập bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong. Thành lập bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015. Một số nguyên nhân biến động diện tích rừnghuyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp điều tra, thu thập số liệu thứ cấp. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu sơ cấp. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh. Phương pháp đánh giá độ chính xác sau phân loại ảnh.

Phương pháp phân tích biến động sau phân loại. Kết quả và thảo luận. Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của huyện Cao Phong. Đặc điểm điều kiện tự nhiên.

Điều kiện kinh tế và xã hội. Tình hình quản lý và sử dụng đất rừng huyện Cao Phong. Các trạng thái rừng và đất quy hoạch cho lâm nghiệp hiện có tại Cao Phong. Các hoạt động bảo vệ và phát triển rừng.

Tình hình rà soát và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất rừng. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong. Hiệu chỉnh ảnh. Xây dựng khoá giải đoán ảnh.

Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong. Đánh giá độ chính xác của việc thành lập bản đồ hiện trạng rừng huyện. Thành lập bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015. Một số nguyên nhân biến động diện tích rừng huyện Cao Phong.

Công tác giao đất, giao rừng. Ảnh hưởng của hoạt động các dự án lâm nghiệp. Kết luận và kiến nghị. 77 Tài liệu tham khảo.

78 Danh mục phụ lục. 81 iv c DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt ĐCXSD Độ chính xác của người sử dụng ĐCXSX Độ chính xác của người sản xuất GCNQSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất GIS Hệ thống thông tin địa lý LĐ, LR Loại đất, loại rừng LRTX Lá rộng thường xanh NDVI Chỉ số thực vật DN Giá trị số PLĐHĐT Phân loại định hướng đối tượng v c DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Thông số kỹ thuật của một số loại ảnh viễn thám được sử dụng phổ biến hiện nay. Dữ liệu ảnh sử dụng trong nghiên cứu.

Các trạng thái rừng chủ yếu ở huyện Cao Phong. Kết quả công tác cấp GCNQSDĐ lâm nghiệp tại huyện Cao Phong tính đến ngày 05/3/2015. Thông số phân mảnh ảnh. Bộ khóa giải đoán các đối tượng có trong khu vực nghiên cứu.

Thông số phân mảnh ảnh và giá trị NDVI. Thống kê giá trị NDVI trung bình cho các đối tượng có trong khu vực nghiên cứu năm 2015. Thống kê giá trị NDVI trung bình cho các đối tượng có trong khu vực nghiên cứu năm 2005. So sánh giá trị trung bình kênh phổ của các lớp đối tượngnăm 2015.

So sánh giá trị trung bình kênh phổ của các lớp đối tượng năm 2005. Ngưỡng giá trị NDVI của các loại đất, loại rừng năm 2015. Ngưỡng giá trị NDVI của các loại đất, loại rừng năm 2005. Đánh giá độ chính xác giải đoán tên trạng thái rừng năm 2015.

So sánh diện tích thống kê thảm phủ rừng huyện Cao Phong năm 2005. So sánh diện tích thống kê thảm phủ rừng huyện Cao Phong năm 2015. Ma trận biến động đất rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 – 2015. Biến động diện tích loại đất, loại rừng của huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015.

Tổng hợp độ che phủ rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 -2015. 70 vi c DANH MỤC HÌNH Hình 2. Các thành phần của GIS. Nguyên lý khi chồng ghép các bản đồ.

Chồng ghép các bản đô theo phương pháp cộng. Một thí dụ trong việcchồng ghép các bản đồ. Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ. Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian.

Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu. Biểu đồ cơ cấu kinh tế năm 2015 huyện Cao Phong. Hiện tượng sọc của ảnh LandsatTM do lỗi đầu thu. Kết quả loại bỏ vết sọc trên ảnh sau xử lý.

Khu vực huyện Cao Phong trên Ảnh Vệ tinh năm 2015. Khu vực huyện Cao Phong trên Ảnh Vệ tinh năm 2015. Ảnh NDVI ban đầu. Biến đổi giá trị NDVI trung bình các trạng thái.

Bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong năm 2005. Bản đồ hiện trạng rừng huyện Cao Phong năm 2015. Sơ đồ vị trí các điểm điều tra ngoài thực địa. Bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015Error! Bookmark not defined.

Biểu đồ tăng giảm diện tích các loại đất, loại rừng giai đoạn 2005 – 2015. Biến động diện tích rừng trung bình, nghèo và nghèo kiệt. Biến động diện tích rừng phục hồi và hỗn giao. Biến động diện tích rừng phục hồi và hỗn giao.

Biến động diện tích đất khác tại Cao Phong. Bản đồ biến động rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 - 2015. Biểu đồ biến động độ che phủ rừng huyện Cao Phong giai đoạn 2005 -2015. 71 vii c TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Trần Thu Hà Tên Luận văn:“Tích hợp GIS và viễn thám tìm hiểu sự biến động rừng huyện Cao Phong – tỉnh Hòa Bình giai đoạn 2005 – 2015”.

Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60.03 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam 1. Mục đích nghiên cứu Thành lập bản đồ hiện trạng rừng năm 2005, năm 2015 trên cơ sở ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và GIS tại huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình. Thành lập bản đồ và tìm hiểu sự biến động rừng giai đoạn 2005 – 2015 của huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp điều tra thu thập số liệu thứ cấp; Phương pháp điều tra thu thập số liệu sơ cấp; Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh; Phương pháp đánh giá độ chính xác sau phân loại; Phương pháp phân tích biến động sau phân loại.

Kết quả chính và kết luận Luận văn sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Lansat & ETM năm 2005 và Lansat 8 (LCDM) năm 2015 với độ phân giải 30m để thành lập bản đồ hiện trạng rừng của Huyện với 9 loại đất là(1) mặt nước và (2) đất khác, (3) rừng gỗ trồng núi đất, (4) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo kiệt, (5) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo, (6) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung bình, (7) rừng hỗn giao, (8) rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh phục hồi, (9) rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồi. Luận văn trình bày kết quả ứng dụng chỉ số thực vật NDVI bằng phần mềm eCognition Developer 9.0 và phương pháp đánh giá biến động sau phân loại bằng phần mềm Arcgis 10.1 để đánh giá việc mất rừng và suy thoái với kết quả thu được sau phân loại đạt độ chính xác 84. So sánh từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất rừng của Huyện trong giai đoạn từ năm 2005 đến năm 2015 cho thấy tổng diện tích đất có rừng sau 10 năm đã tăng từ 8. Nâng độ che phủ của rừng từ 31.

Diện tích rừng tăng lên và giảm đi do một số nguyên nhân trực tiếp như khai thác gỗ bừa bãi, chuyển diện tích đất rừng sang đất trồng cây lâu năm, những cây có múi, giá trị kinh tế cao… hay gián tiếp như từ công tác giao đất, bảo vệ rừng, trồng rừng.