Nghiên Cứu Phân Vùng Ưu Tiên Bảo Vệ Hệ Sinh Thái Đất Ngập Nước Dựa Trên Công Nghệ GIS và Viễn Thám

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU

0.1. Mục tiêu của luận án

0.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.3. Phương pháp nghiên cứu

0.4. Điểm mới của luận án

0.5. Các luận điểm bảo vệ

0.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1. CHƯƠNG 1: XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH CẢNH QUAN, CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM, GIS, ĐÁNH GIÁ ĐA TIÊU CHÍ PHÂN VÙNG ƯU TIÊN BẢO VỆ, PHỤC HỒI HỆ SINH THÁI ĐẤT NGẬP NƯỚC

1.1. Quy trình ứng dụng phân tích cảnh quan, công nghệ viễn thám, GIS, đánh giá đa tiêu chí phân vùng ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

1.2. Xây dựng bộ tiêu chí xác định mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước Việt Nam

1.3. Nguyên tắc, phương pháp xác định mục tiêu, tiêu chí, chỉ tiêu đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

1.4. Xác định mục tiêu ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

1.5. Đề xuất bộ tiêu chí xác định mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước ở Việt Nam

1.6. Xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước dựa trên phân tích cảnh quan, công nghệ viễn thám và GIS

1.7. Cơ sở lý luận về cảnh quan xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước

1.8. Quy trình và phương pháp xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước

1.9. Xây dựng dữ liệu theo các tiêu chí lựa chọn đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước bằng công nghệ viễn thám và GIS

1.10. Xây dựng dữ liệu dịch vụ hệ sinh thái đất ngập nước bằng công nghệ viễn thám và GIS

1.11. Xây dựng dữ liệu áp lực rủi ro lên hệ sinh thái bằng công nghệ viễn thám và GIS

1.12. Xây dựng dữ liệu tình trạng suy thoái của hệ sinh thái bằng công nghệ viễn thám và GIS

1.13. Xếp hạng ưu tiên bảo vệ, phục hồi các hệ sinh thái đất ngập nước

1.14. Xác định trọng số các tiêu chí đánh giá bằng AHP

1.15. Xếp hạng mức độ ưu tiên bằng phương pháp TOPSIS

1.16. Phân vùng ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

1.17. Tiểu kết

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM PHÂN VÙNG ƯU TIÊN BẢO VỆ, PHỤC HỒI HỆ SINH THÁI ĐẤT NGẬP NƯỚC KHU VỰC ĐỒNG THÁP MƯỜI

2.1. Tổng quan về khu vực Đồng Tháp Mười

2.2. Đặc điểm tự nhiên

2.3. Điều kiện kinh tế - xã hội

2.4. Áp lực tác động lên các vùng đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.5. Tổng quan về dữ liệu nghiên cứu

2.6. Xác định các mục tiêu, tiêu chí và chỉ tiêu đánh giá phục vụ phân vùng ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.7. Xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười bằng công nghệ GIS, viễn thám

2.8. Xử lý, ghép cắt ảnh vệ tinh

2.9. Xây dựng, chuẩn hóa dữ liệu thành phần cảnh quan Đồng Tháp Mười

2.10. Chồng xếp, chuẩn hóa dữ liệu tích hợp

2.11. Phân loại cảnh quan

2.12. Xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước khu vực Đồng Tháp Mười

2.13. Xây dựng dữ liệu theo các tiêu chí lựa chọn đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.14. Xây dựng dữ liệu dịch vụ hệ sinh thái đất ngập nước bằng công nghệ viễn thám và GIS

2.15. Xây dựng các lớp dữ liệu áp lực rủi ro lên hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.16. Xây dựng các lớp dữ liệu tình trạng suy thoái của hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.17. Tích hợp dữ liệu phục vụ đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước khu vực Đồng Tháp Mười

2.18. Phân vùng ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước khu vực Đồng Tháp Mười

2.19. Phân vùng ưu tiên bảo vệ hệ sinh thái đất ngập nước

2.20. Phân vùng ưu tiên phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

2.21. Kiểm chứng kết quả thành lập bản đồ phân vùng ưu tiên bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.22. Đề xuất giải pháp bảo vệ, phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước Đồng Tháp Mười

2.23. Tiểu kết

3. CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH

CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phân Vùng Đất Ngập Nước GIS Viễn Thám

Đất ngập nước đóng vai trò then chốt trong việc duy trì đa dạng sinh học, cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái thiết yếu và bảo vệ môi trường. Chúng là nơi cư trú của nhiều loài chim, động vật có vú, bò sát, lưỡng cư, cá và động vật không xương sống, đồng thời là kho lưu trữ vật liệu gen thực vật quan trọng. Đất ngập nước còn đóng vai trò như một "cơ sở hạ tầng tự nhiên", thực hiện các chức năng quan trọng như trữ nước, chắn bão, giảm nhẹ lũ lụt, ổn định đới bờ, cung cấp và dự trữ nước ngầm, lọc nước, giữ lại các chất dinh dưỡng và điều hòa khí hậu. Tại Việt Nam, với khoảng 12 triệu ha đất ngập nước, việc bảo vệ và quản lý hiệu quả các hệ sinh thái này là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, các hoạt động kinh tế - xã hội đang gây ra những tác động tiêu cực, dẫn đến suy thoái hệ sinh thái đất ngập nước.

1.1. Tầm quan trọng của hệ sinh thái đất ngập nước Việt Nam

Hệ sinh thái đất ngập nước Việt Nam có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và bảo tồn đa dạng sinh học. Chúng cung cấp các dịch vụ sinh thái có giá trị cao về mặt kinh tế, đáp ứng nhiều giá trị về mặt xã hội như giải trí, tinh thần, thẩm mỹ và nghiên cứu khoa học. Theo [142], đất ngập nước bao gồm các vùng đầm lầy, than bùn, và các vùng nước tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên hoặc tạm thời, với nước tĩnh hoặc chảy, nước ngọt, lợ hoặc mặn.

1.2. Thách thức và áp lực lên hệ sinh thái đất ngập nước

Mức độ đa dạng sinh học và các chức năng của nhiều hệ sinh thái đất ngập nước đang bị suy thoái nghiêm trọng do các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội. Các hoạt động này bao gồm thay đổi chế độ canh tác, chặt phá rừng ngập mặn, đốt rừng, khai thác thủy sản bằng phương pháp hủy diệt và sự khai thác quá mức tài nguyên. Cần có các giải pháp hiệu quả để giảm thiểu những tác động tiêu cực này.

II. Vấn Đề Cấp Bách Suy Thoái Đất Ngập Nước Giải Pháp GIS

Sự suy thoái hệ sinh thái đất ngập nước đang diễn ra với tốc độ đáng báo động, đe dọa nghiêm trọng đến đa dạng sinh học, nguồn tài nguyên thiên nhiên và sinh kế của cộng đồng địa phương. Các nguyên nhân chính bao gồm ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu, khai thác quá mức tài nguyên và chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Để giải quyết vấn đề này, việc áp dụng các công cụ và phương pháp hiện đại như Công nghệ GIS và Viễn thám là vô cùng cần thiết. Công nghệ GIS cho phép phân tích không gian, mô hình hóa và quản lý dữ liệu hiệu quả, trong khi Viễn thám cung cấp thông tin cập nhật về tình trạng hệ sinh thái từ xa.

2.1. Nguyên nhân chính gây suy thoái hệ sinh thái đất ngập nước

Các nguyên nhân chính bao gồm ô nhiễm môi trường từ các hoạt động nông nghiệp và công nghiệp, biến đổi khí hậu gây ra sự thay đổi mực nước biển và tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan, khai thác quá mức tài nguyên như khai thác cát và đánh bắt cá quá mức, và chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho các mục đích phát triển kinh tế.

2.2. Vai trò của công nghệ GIS và viễn thám trong quản lý đất ngập nước

Công nghệ GIS cho phép phân tích không gian, mô hình hóa và quản lý dữ liệu hiệu quả, giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách đưa ra các quyết định dựa trên cơ sở khoa học. Viễn thám cung cấp thông tin cập nhật về tình trạng hệ sinh thái từ xa, giúp theo dõi sự thay đổi và đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo tồn.

2.3. Ứng dụng phân tích không gian trong nghiên cứu đất ngập nước

Phân tích không gian trong GIS cho phép xác định các khu vực đất ngập nước có giá trị cao về đa dạng sinh học, đánh giá mức độ áp lực lên hệ sinh thái từ các hoạt động kinh tế - xã hội, và xác định các khu vực ưu tiên cho bảo tồn và phục hồi. Các mô hình hóa trong GIS cũng giúp dự đoán tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động phát triển lên hệ sinh thái đất ngập nước.

III. Phương Pháp Phân Vùng Ưu Tiên GIS Viễn Thám Đa Tiêu Chí

Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng một phương pháp phân vùng ưu tiên bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước dựa trên sự kết hợp giữa Công nghệ GIS, Viễn thám và đánh giá đa tiêu chí. Phương pháp này bao gồm các bước chính: (1) Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ và phục hồi; (2) Xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước bằng phân tích cảnh quan và dữ liệu viễn thám; (3) Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ sinh thái; (4) Xếp hạng mức độ ưu tiên bằng phương pháp TOPSIS; (5) Phân vùng ưu tiên bảo vệ và phục hồi.

3.1. Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá mức độ ưu tiên bảo vệ và phục hồi

Bộ tiêu chí được xây dựng dựa trên các nguyên tắc khoa học và thực tiễn, bao gồm các yếu tố như đa dạng sinh học, dịch vụ hệ sinh thái, áp lực lên hệ sinh thái, và tình trạng suy thoái. Các tiêu chí này được lượng hóa bằng các chỉ số có thể đo lường được từ dữ liệu viễn thám và GIS.

3.2. Xác định ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước bằng phân tích cảnh quan

Ranh giới hệ sinh thái đất ngập nước được xác định bằng cách kết hợp phân tích cảnh quan và dữ liệu viễn thám. Phân tích cảnh quan giúp xác định các đơn vị cảnh quan có liên quan đến đất ngập nước, trong khi dữ liệu viễn thám cung cấp thông tin chi tiết về thảm thực vật, độ ẩm và các đặc điểm khác của hệ sinh thái.

3.3. Xếp hạng mức độ ưu tiên bằng phương pháp TOPSIS

Phương pháp TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) là một phương pháp đánh giá đa tiêu chí được sử dụng để xếp hạng các khu vực đất ngập nước dựa trên mức độ ưu tiên bảo vệ và phục hồi. Phương pháp này so sánh các khu vực với một giải pháp lý tưởng và một giải pháp tồi tệ nhất, và xếp hạng các khu vực dựa trên khoảng cách của chúng đến các giải pháp này.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Phân Vùng Ưu Tiên Tại Đồng Tháp Mười

Phương pháp phân vùng ưu tiên đã được áp dụng thử nghiệm tại khu vực Đồng Tháp Mười, một trong những vùng đất ngập nước quan trọng nhất của Việt Nam. Kết quả cho thấy phương pháp này có khả năng xác định các khu vực ưu tiên bảo vệ và phục hồi một cách hiệu quả. Bản đồ phân vùng ưu tiên cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong việc đưa ra các quyết định về quản lý và bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước.

4.1. Tổng quan về khu vực Đồng Tháp Mười và tầm quan trọng

Đồng Tháp Mười là một vùng đất ngập nước rộng lớn nằm ở đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Vùng này có vai trò quan trọng trong việc điều tiết lũ, cung cấp nước cho nông nghiệp, và là nơi cư trú của nhiều loài động thực vật quý hiếm. Tuy nhiên, Đồng Tháp Mười đang phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường và khai thác quá mức tài nguyên.

4.2. Kết quả phân vùng ưu tiên bảo vệ và phục hồi tại Đồng Tháp Mười

Kết quả phân vùng ưu tiên cho thấy có sự khác biệt đáng kể về mức độ ưu tiên bảo vệ và phục hồi giữa các khu vực khác nhau trong Đồng Tháp Mười. Các khu vực có đa dạng sinh học cao và ít bị tác động bởi các hoạt động kinh tế - xã hội được xếp hạng ưu tiên bảo vệ, trong khi các khu vực bị suy thoái nghiêm trọng được xếp hạng ưu tiên phục hồi.

4.3. Đề xuất giải pháp bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước

Dựa trên kết quả phân vùng ưu tiên, nghiên cứu đề xuất một số giải pháp bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước tại Đồng Tháp Mười, bao gồm: (1) Thiết lập các khu bảo tồn; (2) Kiểm soát ô nhiễm môi trường; (3) Quản lý khai thác tài nguyên bền vững; (4) Phục hồi các khu vực bị suy thoái; (5) Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của đất ngập nước.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Đất Ngập Nước Tương Lai

Nghiên cứu này đã chứng minh tính hiệu quả của việc áp dụng Công nghệ GIS và Viễn thám trong việc phân vùng ưu tiên bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước. Phương pháp này có thể được áp dụng cho các khu vực đất ngập nước khác ở Việt Nam và trên thế giới. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp đánh giá và quản lý hệ sinh thái đất ngập nước hiệu quả hơn, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế - xã hội ngày càng gia tăng.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và đóng góp khoa học

Nghiên cứu đã xây dựng và thử nghiệm thành công một phương pháp phân vùng ưu tiên bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước dựa trên sự kết hợp giữa Công nghệ GIS, Viễn thám và đánh giá đa tiêu chí. Phương pháp này cung cấp một công cụ hữu ích cho các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong việc đưa ra các quyết định về quản lý và bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và ứng dụng mở rộng

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp đánh giá và quản lý hệ sinh thái đất ngập nước hiệu quả hơn, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế - xã hội ngày càng gia tăng. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm: (1) Phát triển các mô hình dự báo tác động của biến đổi khí hậu lên hệ sinh thái đất ngập nước; (2) Nghiên cứu các giải pháp phục hồi hệ sinh thái đất ngập nước hiệu quả; (3) Xây dựng các hệ thống giám sát hệ sinh thái đất ngập nước dựa trên dữ liệu viễn thám.

Nghiên Cứu Xác Lập Cơ Sở Khoa Học Phân Vùng Ưu Tiên Bảo Vệ Hệ Sinh Thái Đất Ngập Nước