Nghiên Cứu Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn An Toàn, Bình Định

Rừng đóng vai trò quan trọng như "lá phổi xanh" của hành tinh, cung cấp tài nguyên vô giá và bảo vệ… 140 trang · Trường Đại Học Nông Lâm - Đại Học Huế · 2016.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Vũ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Lợi
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm - Đại Học Huế
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Tích Hợp Tư Liệu Viễn Thám Và GIS Để Giám Sát Biến Động Hiện Trạng Rừng Tại Khu Bảo Tồn Thiên Nhiên An Toàn, Huyện An Lão, Tỉnh Bình Định
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Khái niệm, phân loại viễn thám
• 1.1.1.1. Khái niệm viễn thám
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, kế thừa tài liệu
• 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu công nghệ tích hợp tư liệu ảnh viễn thám và GIS
• 2.4.3. Điều tra thực địa và phân tích, xử lý số liệu
• 2.4.4. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố tác động vào KBTTN An Toàn và xác định tác động vào KBTTN An Toàn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG RỪNG TẠI KBTTN AN TOÀN, HUYỆN AN LÃO, TỈNH BÌNH ĐỊNH
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.2. Tình hình kinh tế - xã hội
• 3.1.3. Hiện trạng rừng KBTTN An Toàn, huyện An Lão, tỉnh Bình Định năm 2014
• 3.1.4. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại KBTTN An Toàn, huyện An Lão, tỉnh Bình Định
• 3.2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TƯ LIỆU ẢNH LANDSAT VÀ CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG RỪNG TẠI KBTTN AN TOÀN NĂM 1989, 1995, 2001, 2005, 2010 VÀ 2014
• 3.2.1. Kết quả nắn ảnh LANDSAT
• 3.2.2. Kết quả cắt vùng nghiên cứu
• 3.2.3. Chọn vùng mẫu và xây dựng khóa giải đoán ảnh
• 3.2.4. Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng
• 3.2.5. Đánh giá biến động hiện trạng rừng KBTTN An Toàn giai đoạn 1989-2014
• 3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ TÁC ĐỘNG VÀO KBTTN AN TOÀN GIAI ĐOẠN 1989 - 2014
• 3.3.1. Ảnh hưởng của công tác giao đất, giao rừng
• 3.3.2. Ảnh hưởng của công tác bảo vệ rừng
• 3.3.3. Ảnh hưởng của công tác trồng rừng
• 3.3.4. Ảnh hưởng của công tác khoanh nuôi rừng
• 3.3.5. Ảnh hưởng của công tác khai thác lâm sản
• 3.3.6. Ảnh hưởng của hoạt động các dự án lâm nghiệp, dự án phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương
• 3.4. XÁC ĐỊNH TÁC ĐỘNG VÀO KBTTN AN TOÀN GIAI ĐOẠN 1989-2014
• 3.4.1. Khai thác gỗ rừng tự nhiên
• 3.4.2. Phá rừng làm nương rẫy và lấn, chiếm đất lâm nghiệp để canh tác nông nghiệp
• 3.4.3. Chuyển mục đích sử dụng rừng
• 3.4.4. Khoanh nuôi bảo vệ rừng
• 3.5. QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG RỪNG
• 3.6. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TẠI KBTTN AN TOÀN
• 3.6.1. Hoàn thiện thể chế chính sách
• 3.6.2. Tăng cường năng lực, hoàn thiện bộ máy của cơ quan quản lý nhà nước về rừng và đất lâm nghiệp
• 3.6.3. Nâng cao hiệu lực quản lý nhà nước trong công tác bảo vệ rừng và phát triển rừng
• 3.6.4. Phát triển nguồn nhân lực phục vụ công tác bảo vệ và phát triển rừng, bảo tồn thiên nhiên
• 3.6.5. Tăng cường ứng dụng khoa học và công nghệ
• 3.6.6. Thực hiện có hiệu quả công tác tuyên truyền
• 3.6.7. Quản lý có hiệu quả hoạt động sản xuất nương rẫy
• 3.6.8. Giải pháp về quan hệ và phối hợp trong quản lý, bảo vệ rừng và tổ chức sản xuất kinh doanh
• 3.6.9. Giải pháp về tài chính và tín dụng
• 3.6.10. Các giải pháp về bảo vệ môi trường và bảo vệ, cải tạo đất
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Biến Động Rừng An Toàn Bình Định 55

Rừng đóng vai trò quan trọng như "lá phổi xanh" của hành tinh, cung cấp tài nguyên vô giá và bảo vệ môi trường sinh thái. Tuy nhiên, tình trạng rừng đang bị tàn phá nghiêm trọng do áp lực từ phát triển kinh tế và xã hội. Điều này dẫn đến suy giảm diện tích, chất lượng rừng, tăng nguy cơ thiên tai như hạn hán và lũ lụt. Giám sát biến động rừng và đất rừng có ý nghĩa quan trọng trong quản lý tài nguyên và xây dựng kế hoạch phát triển lâm nghiệp bền vững. Công nghệ viễn thám và GIS ngày càng phát triển, cung cấp công cụ mạnh mẽ để giám sát biến động hiện trạng rừng, biến động sử dụng đất, hỗ trợ các nhà khoa học và hoạch định chính sách đưa ra quyết định chiến lược. Khu Bảo tồn Thiên nhiên (KBTTN) An Toàn, huyện An Lão, tỉnh Bình Định là một trong những khu vực còn giữ được đa dạng sinh học cao, nhưng cũng chịu nhiều áp lực, gây ra nhiều biến động về rừng và đất rừng.

1.1. Khái niệm và phân loại viễn thám trong nghiên cứu rừng

Viễn thám là khoa học và nghệ thuật thu thập thông tin về đối tượng từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Nó cho phép quan sát và phân tích các đặc điểm của rừng, như diện tích rừng, độ che phủ rừng, và biến động sinh khối rừng, thông qua dữ liệu thu thập từ vệ tinh hoặc máy bay. Các loại ảnh viễn thám khác nhau, như ảnh Landsat, cung cấp thông tin đa dạng về rừng, hỗ trợ giám sát và quản lý hiệu quả.

1.2. Ứng dụng GIS trong quản lý và bảo tồn rừng An Toàn

GIS (Hệ thống thông tin địa lý) là công cụ mạnh mẽ để quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian liên quan đến rừng. Trong bối cảnh khu bảo tồn An Toàn, GIS được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng, theo dõi biến động diện tích rừng, và đánh giá tác động của các hoạt động khai thác hoặc bảo tồn. GIS cũng hỗ trợ lập kế hoạch quản lý rừng bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học rừng An Toàn.

II. Thách Thức Quản Lý Biến Động Rừng Tại Khu Bảo Tồn 58

KBTTN An Toàn đối mặt với nhiều thách thức trong quản lý biến động rừng. Sức ép từ phát triển kinh tế - xã hội, khai thác lâm sản trái phép, và chuyển đổi mục đích sử dụng đất là những nguyên nhân chính gây ra mất rừng và suy thoái rừng. Biến đổi khí hậu cũng tác động tiêu cực đến thực trạng rừng Bình Định, làm tăng nguy cơ cháy rừng và dịch bệnh. Công tác quản lý, bảo vệ rừng gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn lực, nhân lực, và sự phối hợp chưa chặt chẽ giữa các bên liên quan. Việc giám sát biến động độ che phủ rừng An Toàn đòi hỏi công nghệ và phương pháp hiện đại để đảm bảo tính chính xác và kịp thời.

2.1. Tác động của con người đến biến động rừng An Toàn

Hoạt động của con người, bao gồm khai thác gỗ trái phép, mở rộng diện tích canh tác nông nghiệp, và xây dựng cơ sở hạ tầng, là nguyên nhân chính gây ra biến động rừng An Toàn. Việc thiếu kiểm soát và quản lý chặt chẽ các hoạt động này dẫn đến mất rừng và suy giảm chất lượng rừng. Cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để giảm thiểu ảnh hưởng của con người đến rừng An Toàn.

2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hệ sinh thái rừng

Biến đổi khí hậu gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái rừng, bao gồm tăng nhiệt độ, thay đổi lượng mưa, và gia tăng tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan. Điều này làm tăng nguy cơ cháy rừng, dịch bệnh, và suy thoái đa dạng sinh học rừng An Toàn. Cần có các biện pháp thích ứng và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu đến rừng Bình Định.

2.3. Khó khăn trong công tác quản lý và bảo vệ rừng

Công tác quản lý và bảo vệ rừng tại KBTTN An Toàn gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn lực, nhân lực, và sự phối hợp chưa chặt chẽ giữa các bên liên quan. Việc tuần tra, kiểm soát các hoạt động khai thác trái phép và phòng chống cháy rừng đòi hỏi sự đầu tư và nỗ lực lớn. Cần có các giải pháp tăng cường năng lực quản lý và bảo vệ rừng để đảm bảo quản lý rừng bền vững An Toàn.

III. Phương Pháp Giám Sát Biến Động Rừng Bằng Viễn Thám 59

Nghiên cứu này sử dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng giai đoạn 1989 – 2014 tại KBTTN An Toàn và giám sát biến động hiện trạng rừng. Ảnh LANDSAT được sử dụng để phân loại các loại đất và rừng. Kết quả phân loại ảnh đạt độ chính xác cao, với chỉ số Kappa từ 0,90 đến 0,99. Phân tích biến động các LĐLR (Loại đất loại rừng) cho thấy sự biến động lớn về diện tích các loại đất, loại rừng. Diện tích rừng giàu và rừng trung bình giảm mạnh, trong khi diện tích rừng nghèo, rừng phục hồi và đất trống tăng lên.

3.1. Thu thập và xử lý dữ liệu viễn thám Landsat

Dữ liệu viễn thám Landsat được thu thập từ các năm 1989, 1995, 2001, 2005, 2010 và 2014. Quá trình xử lý bao gồm nắn chỉnh ảnh, cắt vùng nghiên cứu, và hiệu chỉnh khí quyển để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu. Dữ liệu Landsat cung cấp thông tin quan trọng về phân bố rừng An Toàn và biến động độ che phủ rừng An Toàn.

3.2. Phân loại ảnh và xây dựng bản đồ hiện trạng rừng

Ảnh Landsat được phân loại bằng phương pháp supervised classification để xác định các loại đất và rừng khác nhau. Các loại đất và rừng được phân loại bao gồm rừng giàu, rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi, đất trống, và mặt nước. Kết quả phân loại được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cho từng năm. Bản đồ hiện trạng rừng cho phép theo dõi biến động diện tích rừng An Toàn theo thời gian.

3.3. Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại ảnh

Độ chính xác của kết quả phân loại ảnh được đánh giá bằng cách so sánh kết quả phân loại với dữ liệu thực địa. Các chỉ số đánh giá độ chính xác bao gồm overall accuracy và Kappa coefficient. Kết quả đánh giá cho thấy độ chính xác của kết quả phân loại đạt được dao động từ 91,75% đến 98,98%, với chỉ số Kappa từ 0,90 đến 0,99. Điều này cho thấy kết quả đạt được ở mức độ chính xác cao.

IV. Phân Tích Biến Động Rừng An Toàn Giai Đoạn 1989 2014 57

Phân tích biến động rừng An Toàn giai đoạn 1989-2014 cho thấy sự thay đổi đáng kể về diện tích các loại đất và rừng. Diện tích rừng giàu và rừng trung bình giảm mạnh, trong khi diện tích rừng nghèo, rừng phục hồi và đất trống tăng lên. Các nguyên nhân chính gây ra biến động rừng bao gồm khai thác lâm sản, chuyển đổi mục đích sử dụng rừng, và phá rừng. Kết quả phân tích cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá thực trạng rừng Bình Định và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững.

4.1. Biến động diện tích rừng giàu và rừng trung bình

Diện tích rừng giàu và rừng trung bình giảm mạnh qua các năm, tính trung bình cả giai đoạn 1989-2014 giảm 3.083,13 ha. Điều này cho thấy sự suy thoái chất lượng rừng do khai thác quá mức và các hoạt động tác động tiêu cực khác. Cần có các biện pháp bảo vệ và phục hồi rừng giàu và rừng trung bình để duy trì đa dạng sinh học rừng An Toàn.

4.2. Gia tăng diện tích rừng nghèo và rừng phục hồi

Diện tích rừng nghèo và rừng phục hồi có sự gia tăng, tính trung bình cả giai đoạn 1989-2014 tăng 1.506,15 ha. Điều này có thể là do quá trình phục hồi tự nhiên hoặc do các hoạt động trồng rừng và khoanh nuôi bảo vệ rừng. Tuy nhiên, chất lượng rừng nghèo và rừng phục hồi còn thấp, cần có các biện pháp cải tạo để nâng cao giá trị kinh tế và sinh thái.

4.3. Mở rộng diện tích đất trống và tác động

Đất trống có sự gia tăng, tính trung bình cả giai đoạn 1989-2014 tăng 1. Điều này cho thấy tình trạng mất rừng và suy thoái đất. Đất trống có thể gây ra các vấn đề như xói mòn, rửa trôi, và giảm khả năng giữ nước. Cần có các biện pháp phục hồi đất trống và ngăn chặn quá trình mất rừng.

V. Giải Pháp Phát Triển Bền Vững Rừng Khu Bảo Tồn An Toàn 59

Để phát triển bền vững KBTTN An Toàn, cần có các giải pháp đồng bộ về thể chế chính sách, tăng cường năng lực quản lý, nâng cao hiệu lực quản lý nhà nước, phát triển nguồn nhân lực, tăng cường ứng dụng khoa học và công nghệ, thực hiện công tác tuyên truyền, quản lý hoạt động sản xuất nương rẫy, và tăng cường quan hệ phối hợp trong quản lý, bảo vệ rừng. Các giải pháp về tài chính, tín dụng, bảo vệ môi trường và cải tạo đất cũng đóng vai trò quan trọng.

5.1. Hoàn thiện thể chế chính sách về quản lý rừng

Cần hoàn thiện thể chế chính sách về quản lý rừng, bao gồm xây dựng và sửa đổi các văn bản pháp luật, quy định, và hướng dẫn liên quan đến quản lý, bảo vệ và phát triển rừng. Các chính sách cần khuyến khích sự tham gia của cộng đồng địa phương và các tổ chức xã hội vào công tác quản lý rừng.

5.2. Tăng cường năng lực quản lý và bảo vệ rừng

Cần tăng cường năng lực quản lý và bảo vệ rừng cho các cơ quan nhà nước, bao gồm đào tạo và bồi dưỡng cán bộ, trang bị phương tiện và thiết bị, và xây dựng hệ thống thông tin quản lý rừng. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan nhà nước, cộng đồng địa phương, và các tổ chức xã hội trong công tác quản lý rừng.

5.3. Ứng dụng khoa học công nghệ trong giám sát rừng

Cần tăng cường ứng dụng khoa học và công nghệ trong giám sát rừng, bao gồm sử dụng ảnh viễn thám, GIS, và các công nghệ khác để theo dõi biến động rừng, phát hiện các hành vi vi phạm pháp luật, và đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý rừng. Cần xây dựng cơ sở dữ liệu về rừng và chia sẻ thông tin cho các bên liên quan.

VI. Kết Luận Và Đề Xuất Nghiên Cứu Biến Động Rừng 55

Nghiên cứu đã chứng minh rằng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS là công cụ hiệu quả để giám sát biến động rừng và đất rừng. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng bền vững tại KBTTN An Toàn. Cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này để nâng cao hiệu quả quản lý rừng trên địa bàn tỉnh Bình Định.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu chính về biến động rừng

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố tác động chính gây ra biến động rừng An Toàn giai đoạn 1989-2014, bao gồm khai thác lâm sản, chuyển đổi mục đích sử dụng rừng, và phá rừng. Nghiên cứu cũng đã xây dựng được quy trình ứng dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và GIS để giám sát biến động hiện trạng rừng.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về rừng An Toàn

Cần tiếp tục nghiên cứu về biến động rừng An Toàn trong tương lai, đặc biệt là tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội. Cần nghiên cứu sâu hơn về đa dạng sinh học rừng An Toàn và các biện pháp bảo tồn. Cần nghiên cứu về quản lý rừng bền vững An Toàn và các mô hình kinh tế lâm nghiệp phù hợp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn thuộc địa bàn huyện An Lão, tỉnh Bình Định được thành lập chính thức theo Quyết định số 580/QĐ-UBND ngày 11/3/2013 của Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định. Nơi đây được đánh giá là một trong những trung tâm đa dạng sinh học rừng trọng yếu nhất của tỉnh Bình Định và khu vực miền Trung, sở hữu hệ sinh thái tự nhiên phong phú với nhiều loài động, thực vật quý hiếm. Mặc dù vậy, tài nguyên rừng tại khu bảo tồn phải đối mặt với sức ép rất lớn từ các hoạt động nhân sinh như khai thác lâm sản, chuyển đổi mục đích sử dụng đất lâm nghiệp và tập quán phát dọn đất làm nương rẫy. Trong vòng 25 năm từ năm 1989 đến năm 2014, diện tích rừng giàu và rừng trung bình tại khu bảo tồn đã bị suy giảm nghiêm trọng tới 3.083,13 ha.

Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc xây dựng một công cụ theo dõi, giám sát biến động tài nguyên rừng vừa chuẩn xác vừa tiết kiệm nguồn lực. Luận văn thạc sĩ ngành Lâm học của tác giả Nguyễn Xuân Vũ tập trung giải quyết bài toán ứng dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm đánh giá định lượng hiện trạng và diễn biến rừng qua 6 thời điểm: năm 1989, năm 1995, năm 2001, năm 2005, năm 2010 và năm 2014. Kết quả phân loại ảnh số đạt độ chính xác toàn cục ấn tượng từ 91,75% đến 98,98% cùng chỉ số Kappa dao động từ 0,90 đến 0,99. Công trình nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn khi thiết lập quy trình giám sát hiện đại, hỗ trợ đắc lực cho Chi cục Kiểm lâm và các cơ quan quản lý nhà nước trong công tác quy hoạch, bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển lâm nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết viễn thám quang học và nguyên lý phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên trên bề mặt Trái Đất. Về mặt vật lý, thảm thực vật rừng có đặc tính hấp thụ mạnh bức xạ ánh sáng nhìn thấy ở dải sóng đỏ (Red, bước sóng 0,63 - 0,69 µm) phục vụ quá trình quang hợp, đồng thời phản xạ cực mạnh ở dải sóng cận hồng ngoại (NIR, bước sóng 0,76 - 0,90 µm) do cấu trúc tế bào xốp của tầng tán lá. Sự chênh lệch năng lượng phản xạ giữa hai dải phổ này là cơ sở khoa học để tính toán chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI), có giá trị biến thiên từ -1 đến +1, giúp phân tách rõ nét các trạng thái rừng.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng lý thuyết biến động lớp phủ mặt đất (Land Cover Change) thông qua mô hình phân loại có kiểm định (Supervised Classification) với thuật toán Xác suất cực đại (Maximum Likelihood). Thuật toán này phân tích các pixel dựa trên quy luật phân bố xác suất để gán điểm ảnh vào trạng thái rừng có độ tương đồng phổ cao nhất. Hệ số kiểm định Kappa và ma trận nhầm lẫn (Error Matrix) được sử dụng làm thước đo chuẩn mực để đánh giá độ tin cậy của kết quả giải đoán ảnh, đảm bảo độ chính xác vượt trội khi xử lý dữ liệu vệ tinh có độ phân giải không gian 30m x 30m.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu viễn thám đầu vào của luận văn gồm chuỗi 6 cảnh ảnh vệ tinh Landsat mang số hiệu quỹ đạo 124-050 thu thập qua 25 năm, bao gồm ảnh Landsat 4-5 TM (các năm 1989, 1995, 2005, 2010), Landsat 7 ETM+ (năm 2001) và Landsat 8 OLI (năm 2014). Toàn bộ dữ liệu ảnh được hiệu chỉnh bức xạ, loại bỏ nhiễu khí quyển bằng phần mềm chuyên dụng ENVI và nắn chỉnh hình học chuyển về hệ tọa độ chuẩn quốc gia VN2000.

Phương pháp phân tích trọng tâm là kỹ thuật so sánh sau phân loại (Post-Classification Comparison). Lý do lựa chọn phương pháp này là vì ảnh vệ tinh tại mỗi thời điểm được phân loại hoàn toàn độc lập, giúp loại trừ triệt để các sai số do biến động thời tiết, độ ẩm đất và góc chiếu mặt trời giữa các năm. Kết quả phân loại từng năm sau đó được tích hợp vào môi trường MapInfo để thực hiện các phép toán chồng lớp không gian và trích xuất ma trận biến động chi tiết. Nhằm kiểm chứng tính xác thực, tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng để thiết lập các ô tiêu chuẩn thực địa và khóa giải đoán ảnh. Đồng thời, nghiên cứu tiến hành phỏng vấn đánh giá nhanh nông thôn (RRA/PRA) có sự tham gia của 28 cán bộ lâm nghiệp, kiểm lâm và 50 hộ dân địa phương sinh sống tại xã An Toàn để làm rõ nguyên nhân nhân sinh tác động đến rừng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh đa thời gian đã mang lại những phát hiện then chốt về sự chuyển dịch thảm phủ thực vật tại Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn trong giai đoạn 1989 - 2014:

Thứ nhất, quy trình phân loại ảnh Landsat đa phổ đạt độ chính xác rất cao. Độ chính xác tổng thể qua 6 giai đoạn dao động từ 91,75% đến 98,98%, tương ứng với chỉ số thống kê Kappa đạt từ 0,90 đến 0,99, khẳng định chất lượng giải đoán hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn điều tra quy hoạch rừng cấp quốc gia.

Thứ hai, diện tích rừng tự nhiên chất lượng cao bị suy thoái mạnh mẽ. Trạng thái rừng giàu và rừng trung bình giảm liên tục từ năm 1989 đến năm 2014 với tổng diện tích suy giảm lên tới 3.083,13 ha. Sự sụt giảm này xảy ra mạnh nhất vào giai đoạn 1989 - 2001 khi các hoạt động khai thác lâm sản và chuyển đổi đất lâm nghiệp diễn ra phổ biến.

Thứ ba, diện tích rừng nghèo và rừng phục hồi có xu thế gia tăng tương ứng. Trong cùng giai đoạn 25 năm, diện tích hai kiểu trạng thái này tăng thêm 1.506,15 ha. Đây là kết quả trực tiếp của quá trình thoái hóa từ rừng giàu, rừng trung bình sau khi bị tác động khai thác, kết hợp với hiệu quả bước đầu của công tác khoanh nuôi tái sinh tự nhiên.

Thứ tư, diện tích đất trống và đất sản xuất nương rẫy có sự biến động phức tạp và gia tăng cục bộ quanh các thung lũng, ven sông suối và các trục đường giao thông, tạo ra những mảng sinh cảnh bị phân mảnh nghiêm trọng.

Thảo luận kết quả

Diễn biến tài nguyên rừng tại Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn có thể được mô hình hóa trực quan thông qua bảng ma trận chuyển hóa loại đất loại rừng và biểu đồ cột biểu diễn biến động diện tích qua 6 mốc thời gian. Các dữ liệu này phản ánh rõ nét mối quan hệ chuyển dịch giữa các trạng thái rừng: rừng giàu và trung bình suy thoái thành rừng nghèo, rừng nghèo bị phát dọn biến thành đất nương rẫy, sau đó một phần đất nương rẫy bỏ hoang lại phục hồi thành trảng cây bụi tái sinh.

Nguyên nhân cốt lõi của sự suy giảm 3.083,13 ha rừng giàu và trung bình xuất phát từ cả yếu tố lịch sử và kinh tế xã hội. Trước khi khu bảo tồn được chính thức xác lập vào năm 2013, vùng đất này từng chịu tác động khai thác gỗ tự nhiên theo chỉ tiêu của các lâm trường quốc doanh. Thêm vào đó, đời sống của đồng bào dân tộc thiểu số tại địa phương còn nhiều khó khăn, tập quán du canh du cư và nhu cầu mở rộng đất trồng cây công nghiệp, nương rẫy là động lực chính thúc đẩy phá rừng. Việc xây dựng các công trình hạ tầng giao thông và hồ đập thủy điện cũng góp phần làm chuyển đổi một phần diện tích đất lâm nghiệp.

So với các nghiên cứu viễn thám trước đây tại Cần Giờ đạt độ chính xác 80 - 90% hay tại Nghệ An, nghiên cứu này đạt độ chính xác vượt trội trên 91% nhờ kết hợp linh hoạt giữa phân loại có kiểm định, chỉ số NDVI và nắn chỉnh hình học chi tiết trên hệ tọa độ VN2000. Điều này chứng minh công nghệ viễn thám hoàn toàn có thể thay thế các đợt kiểm kê thủ công tốn kém.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phát triển bền vững Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn trong các giai đoạn tiếp theo, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

Thứ nhất, hoàn thiện phân định ranh giới và cắm mốc thực địa. Ủy ban nhân dân huyện An Lão và Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn cần tiến hành rà soát 100% ranh giới phân khu bảo vệ nghiêm ngặt và phân khu phục hồi sinh thái, hoàn thành cắm 150 cột mốc ranh giới kiên cố trên thực địa trong giai đoạn 2016 - 2018 nhằm ngăn chặn triệt để hành vi lấn chiếm đất rừng.

Thứ hai, chuẩn hóa và số hóa quy trình giám sát biến động rừng bằng công nghệ viễn thám. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bình Định cần áp dụng quy trình xử lý ảnh vệ tinh định kỳ 6 tháng một lần, hướng tới mục tiêu phát hiện sớm trên 95% các điểm biến động và cháy rừng trong giai đoạn 2017 - 2020 để xử lý kịp thời.

Thứ ba, đổi mới chính sách giao khoán quản lý bảo vệ rừng gắn với sinh kế bền vững. Ban Quản lý khu bảo tồn phối hợp với Ủy ban nhân dân xã An Toàn thực hiện giao khoán bảo vệ trên 15.000 ha rừng tự nhiên cho 100% các hộ dân bản địa, chi trả đầy đủ tiền dịch vụ môi trường rừng để tăng thu nhập của người dân thêm 20 - 30% trong giai đoạn 2017 - 2022, từ đó xóa bỏ tình trạng phá rừng làm nương rẫy.

Thứ tư, đào tạo nguồn nhân lực và nâng cao năng lực thực thi pháp luật. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bình Định cần tổ chức các lớp tập huấn kỹ năng định vị GPS, biên tập bản đồ số trên MapInfo và ENVI cho 28 cán bộ kiểm lâm và lực lượng chuyên trách bảo vệ rừng, đồng thời duy trì tần suất tuần tra thực địa tối thiểu 4 lần mỗi tháng tại các tiểu khu trọng điểm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng sau:

Thứ nhất, các cơ quan quản lý nhà nước về lâm nghiệp và Chi cục Kiểm lâm các tỉnh. Luận văn cung cấp quy trình công nghệ chuẩn mực để xây dựng cơ sở dữ liệu không gian, theo dõi diễn biến rừng hàng năm và hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng trong công tác quy hoạch 3 loại rừng.

Thứ hai, Ban Quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên trên toàn quốc. Các nhà quản lý khu bảo tồn có thể áp dụng trực tiếp giải pháp tích hợp ảnh viễn thám và GIS để giám sát các điểm nóng suy thoái rừng, quản lý tài nguyên đa dạng sinh học với chi phí thấp và hiệu quả cao.

Thứ ba, giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Lâm nghiệp, Quản lý tài nguyên môi trường, Trắc địa - Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp xử lý dữ liệu viễn thám chuỗi thời gian 25 năm, cách thiết lập khóa giải đoán và tính toán chỉ số NDVI.

Thứ tư, các tổ chức phi chính phủ và đơn vị bảo tồn thiên nhiên quốc tế. Nguồn dữ liệu lịch sử và phương pháp phân tích trong đề tài là nguồn tài liệu hữu ích để xây dựng các đề án phục hồi cảnh quan rừng, đánh giá trữ lượng các-bon và thực hiện các chương trình chi trả dịch vụ môi trường rừng (REDD+).

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lựa chọn tư liệu ảnh Landsat thay vì các loại ảnh thương mại có độ phân giải siêu cao như SPOT hay QuickBird?

Mặc dù ảnh QuickBird hay SPOT có độ phân giải dưới 2,5m, nhưng chi phí bản quyền ảnh thương mại rất cao và không có chuỗi dữ liệu lưu trữ liên tục từ năm 1989. Ảnh Landsat được cung cấp hoàn toàn miễn phí từ cơ quan USGS, độ phân giải 30m phù hợp với cấp vùng, tần suất chụp 16 ngày và có dữ liệu lịch sử xuyên suốt 25 năm, đáp ứng hoàn hảo mục tiêu giám sát dài hạn.

Độ tin cậy của kết quả phân loại hiện trạng rừng trong luận văn được đánh giá dựa trên tiêu chí nào?

Độ tin cậy được kiểm định thông qua ma trận sai số nhầm lẫn giữa kết quả giải đoán ảnh và số liệu kiểm chứng thực địa tại các ô tiêu chuẩn. Chỉ số chính xác toàn cục đạt từ 91,75% đến 98,98% và hệ số thống kê Kappa đạt từ 0,90 đến 0,99. Theo thang đánh giá quốc tế, giá trị Kappa lớn hơn 0,80 biểu thị mức độ phù hợp và chính xác rất cao.

Phương pháp so sánh sau phân loại có ưu điểm nổi bật gì so với phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian?

Phương pháp so sánh sau phân loại tiến hành phân loại độc lập ảnh của từng năm, do đó không đòi hỏi phải chuẩn hóa ảnh hưởng khí quyển phức tạp giữa các thời điểm chụp khác nhau. Đặc biệt, phương pháp này cho phép xuất ma trận chi tiết chỉ rõ từng diện tích rừng chuyển đổi từ trạng thái nào sang trạng thái nào trong từng giai đoạn 5 năm.

Các nhân tố chính nào dẫn đến sự suy giảm 3.083,13 ha diện tích rừng giàu và rừng trung bình tại Khu bảo tồn An Toàn?

Sự suy giảm diện tích rừng chất lượng cao chủ yếu do hoạt động khai thác gỗ trước năm 2000, áp lực mở rộng nương rẫy canh tác nông nghiệp của người dân bản địa, cùng với việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất để xây dựng các công trình hạ tầng. Ngoài ra, nguồn lực tuần tra bảo vệ rừng còn mỏng cũng là nguyên nhân khiến rừng bị xâm hại.

Quy trình tích hợp viễn thám và GIS trong nghiên cứu có thể chuyển giao áp dụng cho các khu bảo tồn thiên nhiên khác được không?

Quy trình này hoàn toàn có thể nhân rộng tại mọi khu bảo tồn thiên nhiên tại Việt Nam. Toàn bộ quy trình từ tiền xử lý nắn chỉnh tọa độ VN2000, chọn mẫu phổ, tính toán NDVI đến phân tích không gian trên phần mềm ENVI và MapInfo đều được chuẩn hóa rõ ràng, dễ dàng thao tác trên các nguồn dữ liệu viễn thám miễn phí hiện đại như Sentinel-2 và Landsat 8.

Kết luận

Luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Xuân Vũ đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với 5 kết quả đóng góp nổi bật:

• Xây dựng thành công chuỗi bản đồ hiện trạng rừng và bản đồ biến động tài nguyên rừng qua 6 thời điểm lịch sử trong giai đoạn 1989 - 2014 trên hệ tọa độ chuẩn VN2000.
• Lượng hóa chính xác sự sụt giảm 3.083,13 ha rừng giàu và trung bình, đồng thời ghi nhận mức gia tăng 1.506,15 ha rừng nghèo và rừng phục hồi tại Khu bảo tồn thiên nhiên An Toàn.
• Đạt độ chính xác phân loại ảnh vệ tinh Landsat vượt trội từ 91,75% đến 98,98% cùng chỉ số kiểm định Kappa từ 0,90 đến 0,99.
• Xác định rõ ràng các nguyên nhân nhân sinh và tự nhiên chi phối diễn biến tài nguyên rừng, đặc biệt là hoạt động khai thác lâm sản và canh tác nương rẫy.
• Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, quản lý, giao khoán và nâng cao năng lực cộng đồng có tính khả thi cao.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp cơ sở khoa học xác thực và quy trình công nghệ viễn thám tin cậy phục vụ công tác bảo tồn đa dạng sinh học. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2016 đến năm 2025, các cơ quan chuyên môn cần tiếp tục khai thác các thế hệ vệ tinh phân giải cao hơn như Sentinel-2 và Landsat 9 để cập nhật diễn biến rừng thường niên. Hãy áp dụng ngay quy trình tích hợp viễn thám và GIS để tối ưu hóa hiệu quả quản lý và bảo vệ rừng bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm, phân loại viễn thám 1. Khái niệm viễn thám Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện.

Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám - hay hiểu đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó. Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất” [35]. Dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau: - Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó (Ficher và cs, 1976).

- Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976). - Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm (D. - Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B.

- Viễn thám là “khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát” (Lillesand và Kiefer, 1986). PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 1. Phân loại ảnh viễn thám Theo Phó Giáo sư Bảo Huy (2009) [19], ảnh viễn thám chia làm các loại sau: - Ảnh quang học: Được tạo ra nhờ thu nhận và phân tích các bước sóng ánh sáng nhìn thấy. - Ảnh hồng ngoại: Được thiết lập nhờ thu nhận các bước sóng hồng ngoại phát ra từ vật thể, đối tượng quan sát.

- Ảnh radar: Được xây dựng trên cơ sở thu nhận các bước sóng trong dải sóng siêu cao tần. Phân loại ảnh còn dựa vào độ phân giải không gian (resolution) của ảnh, nó xuất phát từ nguồn vệ tinh cung cấp ảnh phân giải thấp, ảnh phân giải trung bình, hay phân giải cao hoặc rất cao,… 1. Định nghĩa GIS Hiện nay có khá nhiều định nghĩa GIS [7], như: Định nghĩa 1: GIS là một hộp công cụ “Một bộ công cụ mạnh mẽ để thu thập, lưu trữ, tổng hợp, chuyển đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho một tập hợp các mục đích” (Burrough và McDonnell, 1998). Định nghĩa 2: GIS là một hệ thống thông tin “Hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu được tham chiếu bởi không gian địa lý tọa độ.

Nói cách khác, GIS là một hệ thống cơ sở dữ liệu với khả năng cụ thể cho không gian tham chiếu dữ liệu, cũng như thiết lập một hoạt động để làm việc, phân tích với các dữ liệu” (Star và Estes, 1989).