Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý khai thác rừng tại Quảng Bình

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa, Quảng Bình.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Nam
• Người hướng dẫn: PGS. Phùng Văn Khoa
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Quản Lý Tài Nguyên Rừng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Địa Không Gian Trong Quản Lý Khai Thác Rừng Tại Chi Nhánh Lâm Trƣờng Khe Giữa, Quảng Bình
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Công nghệ địa không gian (RS, GIS và GPS)
• 1.2. Công nghệ viễn thám (RS)
• 1.3. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 1.4. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
• 1.5. Tổng quan về diễn biến rừng ở Việt Nam
• 2. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp nội dung 1: Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng và diện tích rừng được khai thác hàng năm tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 3.3.2. Phương pháp nội dung 2: Nghiên cứu đặc điểm khai thác rừng và ảnh hưởng của các yếu tố đến khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 3.3.3. Phương pháp nội dung 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 3.3.4. Phương pháp nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác quản lý khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 4. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 4.1. Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên
• 4.2. Khái quát điều kiện tự nhiên
• 4.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội
• 4.3.1. Dân số, dân tộc, lao động
• 4.3.2. Kết cấu hạ tầng
• 4.3.3. Đánh giá chung về tình hình kinh tế xã hội
• 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 5.1. Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng và diện tích rừng được khai thác hàng năm tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.1.1. Đặc điểm hiện trạng rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.1.2. Diện tích rừng khai thác tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.2. Nghiên cứu đặc điểm khai thác rừng và ảnh hưởng của các yếu tố đến khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.2.1. Đặc điểm khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.3. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong giám sát khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.3.1. Hiện trạng ảnh Landsat 8 khu vực chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.3.2. Xác định ngưỡng phát hiện mất rừng
• 5.3.3. Đánh giá độ chính xác của phương pháp phát hiện mất rừng
• 5.4. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác quản lý khai thác rừng tại chi nhánh lâm trường Khe Giữa
• 5.4.1. Giải pháp về tổ chức quản lý
• 5.4.2. Giải pháp về khoa học kỹ thuật
• 6. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý rừng

Công nghệ địa không gian đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc quản lý tài nguyên rừng tại Quảng Bình. Với sự phát triển của các hệ thống như Hệ thống thông tin địa lý (GIS), công nghệ viễn thám (RS) và Hệ thống định vị toàn cầu (GPS), việc giám sát và quản lý rừng trở nên hiệu quả hơn. Những công nghệ này không chỉ giúp theo dõi tình trạng rừng mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên.

1.1. Công nghệ địa không gian và vai trò trong quản lý rừng

Công nghệ địa không gian bao gồm các công cụ như GIS, RS và GPS, giúp thu thập và phân tích dữ liệu không gian. Những công nghệ này hỗ trợ trong việc theo dõi biến động rừng, đánh giá tác động môi trường và lập kế hoạch sử dụng đất hiệu quả.

1.2. Lợi ích của công nghệ địa không gian trong quản lý rừng

Việc ứng dụng công nghệ địa không gian giúp nâng cao độ chính xác trong việc giám sát rừng, giảm thiểu chi phí và thời gian cho các hoạt động quản lý. Đồng thời, nó cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện và ngăn chặn các hành vi khai thác rừng trái phép.

II. Thách thức trong quản lý rừng tại Quảng Bình hiện nay

Mặc dù Quảng Bình có nhiều lợi thế về tài nguyên rừng, nhưng vẫn đối mặt với nhiều thách thức trong quản lý. Các vấn đề như khai thác rừng trái phép, biến đổi khí hậu và sự phát triển kinh tế không bền vững đang gây áp lực lên tài nguyên rừng. Việc thiếu thông tin kịp thời và chính xác cũng là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

2.1. Khai thác rừng trái phép và tác động

Khai thác rừng trái phép đang diễn ra phổ biến tại Quảng Bình, gây ra nhiều hệ lụy cho môi trường và đa dạng sinh học. Việc này không chỉ làm giảm diện tích rừng mà còn ảnh hưởng đến sinh kế của người dân địa phương.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến rừng

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi điều kiện khí hậu tại Quảng Bình, ảnh hưởng đến sự phát triển của rừng. Những hiện tượng như hạn hán, lũ lụt ngày càng trở nên phổ biến, đe dọa đến sự tồn tại của nhiều loài thực vật và động vật.

III. Phương pháp ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý rừng

Để nâng cao hiệu quả quản lý rừng, việc ứng dụng công nghệ địa không gian là rất cần thiết. Các phương pháp như phân tích ảnh vệ tinh, sử dụng GIS để lập bản đồ và theo dõi biến động rừng đã được triển khai tại Quảng Bình. Những phương pháp này giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho các nhà quản lý.

3.1. Phân tích ảnh vệ tinh trong giám sát rừng

Phân tích ảnh vệ tinh giúp phát hiện nhanh chóng các thay đổi trong diện tích rừng. Công nghệ này cho phép theo dõi tình trạng rừng theo thời gian thực, từ đó đưa ra các biện pháp kịp thời để bảo vệ tài nguyên.

3.2. Sử dụng GIS trong quản lý tài nguyên rừng

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu không gian, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn. GIS cũng hỗ trợ trong việc lập kế hoạch sử dụng đất và quản lý tài nguyên thiên nhiên hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian tại Quảng Bình

Nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng công nghệ địa không gian đã mang lại nhiều kết quả tích cực trong quản lý rừng tại Quảng Bình. Các dữ liệu thu thập được từ công nghệ viễn thám và GIS đã giúp cải thiện khả năng giám sát và quản lý tài nguyên rừng, đồng thời nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ rừng.

4.1. Đánh giá hiệu quả giám sát rừng

Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy việc giám sát rừng bằng công nghệ địa không gian đã giúp phát hiện kịp thời các hành vi khai thác trái phép, từ đó giảm thiểu thiệt hại cho tài nguyên rừng.

4.2. Tác động đến cộng đồng địa phương

Việc ứng dụng công nghệ địa không gian không chỉ giúp cải thiện quản lý rừng mà còn nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Người dân đã tham gia tích cực vào các hoạt động bảo vệ rừng, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong quản lý rừng

Việc ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý rừng tại Quảng Bình đã chứng minh được tính hiệu quả và cần thiết. Trong tương lai, cần tiếp tục đầu tư vào công nghệ này để nâng cao khả năng giám sát và bảo vệ tài nguyên rừng. Đồng thời, việc tăng cường hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương cũng là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững.

5.1. Định hướng phát triển công nghệ địa không gian

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của công nghệ địa không gian trong quản lý rừng. Việc này sẽ giúp nâng cao hiệu quả giám sát và bảo vệ tài nguyên rừng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.2. Tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan

Hợp tác giữa các cơ quan chức năng, tổ chức phi chính phủ và cộng đồng địa phương là rất cần thiết để đảm bảo sự thành công trong quản lý rừng. Sự tham gia của cộng đồng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quảng Bình sở hữu diện tích rừng và đất lâm nghiệp lên tới 615.530,15 ha với độ che phủ đạt 67%, thuộc nhóm địa phương dẫn đầu cả nước về tài nguyên rừng. Trong đó, Chi nhánh Lâm trường Khe Giữa trực thuộc Công ty TNHH Một thành viên Lâm Công nghiệp Long Đại được giao nhiệm vụ quản lý 41.670,5 ha đất tự nhiên, duy trì tỷ lệ che phủ rừng ở mức ấn tượng 96,5%. Tuy nhiên, công tác bảo vệ và quản lý khai thác tại đây đang gặp nhiều trở ngại do lâm phận trải dài trên địa hình chia cắt phức tạp, độ dốc dao động từ 15 đến trên 45 độ, trong khi lực lượng cán bộ chuyên trách tương đối mỏng. Hoạt động theo dõi biến động rừng trước đây chủ yếu dựa vào phương pháp đo vẽ thực địa truyền thống, gây tốn kém thời gian, chi phí và khó phát hiện kịp thời các biến động tại những khu vực xa xôi.

Trước yêu cầu cấp thiết về quản trị rừng bền vững, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian phục vụ giám sát khai thác rừng tại Chi nhánh Lâm trường Khe Giữa giai đoạn 2014 - 2018. Mục tiêu trọng tâm là xây dựng quy trình phát hiện mất rừng tự động dựa trên tư liệu viễn thám đa thời gian và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nâng cao năng lực quản lý. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc rút ngắn hơn 50% thời gian thực địa, nâng độ chính xác xác định ranh giới khai thác lên trên 88%, đồng thời tạo lập nền tảng dữ liệu số hóa tin cậy cho doanh nghiệp lâm nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết viễn thám quang học, lý thuyết phân tích chuỗi thời gian không gian và mô hình cấu trúc phân loại thảm thực vật nhiệt đới. Các khái niệm cốt lõi bao gồm: Công nghệ Viễn thám (Remote Sensing) thu nhận dữ liệu phản xạ phổ bề mặt tán rừng; Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) lưu trữ, tích hợp và phân tích dữ liệu không gian; Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) phục vụ định vị tọa độ thực địa; Chỉ số Thực vật Khác biệt Chuẩn hóa (NDVI) phản ánh mật độ sinh khối qua kênh cận hồng ngoại và kênh đỏ; cùng nền tảng điện toán đám mây Google Earth Engine (GEE). Mô hình nghiên cứu vận hành dựa trên nguyên lý định lượng độ lệch chỉ số thực vật giữa thời điểm trước và sau khai thác để nhận diện chính xác các vị trí có sự suy giảm đột ngột về tán rừng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là chuỗi ảnh vệ tinh Landsat 8 Surface Reflectance từ ngày 01/01/2014 đến 31/12/2018 trên nền tảng Google Earth Engine, kết hợp cơ sở dữ liệu kiểm kê rừng năm 2015 của Chi cục Kiểm lâm tỉnh Quảng Bình. Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, đề tài áp dụng kỹ thuật chọn mẫu phân tầng có chủ đích với 34 vùng mẫu đại diện để tính toán ngưỡng biến động chỉ số thực vật, cùng 240 mẫu kiểm chứng thực địa độc lập phân bố tại các tiểu khu để đánh giá độ chính xác phân loại. Ngoài ra, tác giả phỏng vấn sâu 30 cán bộ quản lý và kỹ thuật viên lâm trường nhằm làm rõ quy trình khai thác.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích chỉ số biến động kết hợp thuật toán lọc mây trên Google Earth Engine và phần mềm ArcGIS 10.1 là khả năng xử lý song song khối lượng lớn dữ liệu đa phổ mà không bị hạn chế bởi cấu hình phần cứng. Quy trình tự động loại bỏ các pixel nhiễu mây và thảm thực vật có NDVI nhỏ hơn hoặc bằng 0,2, cho phép bóc tách chuẩn xác các khu vực rừng bị tác động có diện tích từ 0,3 ha trở lên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, phân tích hiện trạng cho thấy tổng diện tích đất có rừng của lâm trường đạt 36.736,5 ha, trong đó rừng tự nhiên chiếm ưu thế tuyệt đối với 35.625,7 ha (chiếm 97,98%), còn rừng trồng là 1.110,8 ha (chiếm 3,02%). Cấu trúc rừng tự nhiên duy trì chất lượng khá cao với diện tích rừng trung bình chiếm 20.074,0 ha (56,35%), rừng giàu chiếm 7.239,4 ha (20,32%) và rừng nghèo chiếm 6.491,6 ha (18,22%), tạo nên tổng trữ lượng gỗ trên 4.036.000 m3 trong quy hoạch lâm nghiệp.

Thứ hai, trong chu kỳ 2014 - 2018, tổng diện tích rừng đưa vào hồ sơ thiết kế khai thác đạt 1.071,0 ha, trong đó năm 2015 ghi nhận sản lượng và diện tích khai thác tăng vọt theo kế hoạch điều chế lâm sản của đơn vị.

Thứ ba, việc ứng dụng chỉ số biến động NDVI trên ảnh Landsat 8 SR đã nhận dạng thành công các vùng khai thác rừng từ 0,3 ha trở lên. Kết quả đối soát 240 điểm mẫu thực tế khẳng định phương pháp đạt độ chính xác phát hiện trên 88%, mức sai lệch diện tích giữa giải đoán ảnh vệ tinh và hồ sơ nghiệm thu thực tế luôn duy trì dưới 12%.

Thảo luận kết quả

Biến động suy giảm diện tích rừng cục bộ xuất phát từ hai nguyên nhân chính: hoạt động khai thác gỗ có tổ chức theo thiết kế luân kỳ và tác động xâm lấn nương rẫy vùng giáp ranh của 436 hộ dân địa phương. So với các nghiên cứu truyền thống sử dụng ảnh vệ tinh đơn lẻ, việc khai thác chuỗi ảnh đa thời gian trên Google Earth Engine khắc phục hoàn toàn nhược điểm mây mù đặc trưng của miền Trung, giúp cập nhật trạng thái tán rừng liên tục.

Về phương thức biểu diễn dữ liệu, toàn bộ diễn biến được mô hình hóa qua bảng tổng hợp trữ lượng theo từng trạng thái và biểu đồ phân tích biến thiên NDVI đa thời gian chi tiết theo từng lô rừng tại tiểu khu 408 và 447. Bản đồ số phân bố điểm mất rừng tỷ lệ 1:25.000 cùng các biểu đồ so sánh tương quan giữa diện tích thiết kế và diện tích phát hiện ảnh vệ tinh minh chứng tính hiệu quả và minh bạch của công nghệ địa không gian trong giám sát lâm nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Một là, chuẩn hóa quy trình cập nhật biến động rừng trên nền tảng số: Chi nhánh Lâm trường Khe Giữa chủ trì tích hợp toàn diện hệ thống thông tin địa lý và cơ sở dữ liệu viễn thám, phấn đấu giảm 70% thời gian xử lý hồ sơ báo cáo định kỳ vào quý 4 năm 2020.

Hai là, vận hành hệ thống cảnh báo sớm mất rừng tự động: Bộ phận kỹ thuật lâm trường xây dựng thuật toán theo dõi chỉ số NDVI hàng tháng trên Google Earth Engine, duy trì giám sát liên tục 41.670,5 ha diện tích tự nhiên để phát hiện biến động từ 0,3 ha trở lên trong vòng 15 ngày kể từ khi vệ tinh quét qua, áp dụng xuyên suốt giai đoạn 2020 - 2022.

Ba là, nâng cao năng lực công nghệ cho cán bộ cơ sở: Ban Giám đốc Công ty TNHH MTV Lâm Công nghiệp Long Đại tổ chức định kỳ 02 khóa đào tạo chuyên sâu mỗi năm về giải đoán viễn thám và sử dụng GPS/GIS cho 100% nhân viên tại 7 trạm quản lý bảo vệ rừng, hoàn thành trước tháng 12 năm 2021.

Bốn là, đẩy mạnh phối hợp liên ngành và giao khoán bảo vệ rừng: Đơn vị phối hợp với chính quyền 4 xã sở tại triển khai khoán quản lý rừng cho 436 hộ dân vùng đệm, đặt mục tiêu giảm trên 85% tình trạng chặt phá trái phép và bảo vệ an toàn 35.625,7 ha rừng tự nhiên đến năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất, các nhà quản lý và cán bộ kỹ thuật tại các công ty lâm nghiệp, ban quản lý rừng: Nắm bắt quy trình công nghệ phát hiện nhanh các vị trí khai thác từ 0,3 ha trở lên trên diện tích rộng hơn 41.670 ha mà không cần mở rộng biên chế tuần tra.

Nhóm thứ hai, cơ quan kiểm lâm và tổ chức quản lý nhà nước: Tham khảo phương pháp cập nhật diễn biến rừng lấy bản đồ số làm trung tâm, thay thế phương thức thống kê thủ công và hỗ trợ quản lý hiệu quả độ che phủ rừng trên 67% của địa phương.

Nhóm thứ ba, giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Lâm nghiệp, Quản lý tài nguyên, Viễn thám và GIS: Tiếp cận khung phương pháp luận kết hợp lập trình Google Earth Engine và ArcGIS 10.1 ứng dụng vào xử lý dữ liệu không gian thực tế.

Nhóm thứ tư, các tổ chức chứng chỉ rừng và đơn vị phát triển dự án carbon: Sử dụng tài liệu làm cơ sở kỹ thuật minh bạch để đánh giá biến động sinh khối và trữ lượng hơn 4.036.000 m3 gỗ phục vụ cấp chứng chỉ quản lý rừng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu sử dụng ảnh Landsat 8 thay vì ảnh vệ tinh thương mại độ phân giải cao?
   Ảnh Landsat 8 hoàn toàn miễn phí, có chu kỳ chụp lặp lại 16 ngày và tích hợp sẵn trên Google Earth Engine. Mặc dù độ phân giải 30m, ảnh vẫn đáp ứng tốt yêu cầu nhận diện mất rừng quy mô từ 0,3 ha, giúp tiết kiệm hàng trăm triệu đồng chi phí tư liệu cho diện tích 41.670,5 ha.

2. Chỉ số biến động KB được tính toán và ứng dụng như thế nào?
   Chỉ số KB phản ánh mức độ suy giảm phần trăm của NDVI trước và sau khai thác. Khi lớp phủ tán cây bị dỡ bỏ, NDVI giảm mạnh khiến KB tăng cao, giúp thuật toán bóc tách tự động các vùng khai thác một cách chuẩn xác trên 34 vùng mẫu thử nghiệm.

3. Làm thế nào để loại bỏ sai số do mây mù tại vùng núi Quảng Bình?
   Nghiên cứu sử dụng thuật toán lọc mây tự động trên Google Earth Engine, tổng hợp các điểm ảnh quang học sạch từ chuỗi ảnh 5 năm (2014 - 2018). Kỹ thuật này loại bỏ hoàn toàn các khu vực nhiễu mây để tính toán chính xác trên 35.625 ha rừng tự nhiên.

4. Độ chính xác phát hiện mất rừng của mô hình đạt mức bao nhiêu?
   Qua đối soát với 240 mẫu kiểm chứng thực địa giai đoạn 2014 - 2018, phương pháp đạt độ chính xác không gian trên 88%. Chênh lệch diện tích giữa giải đoán viễn thám và số liệu hồ sơ thực tế của 1.071,0 ha rừng khai thác duy trì ở mức dưới 12%.

5. Lâm trường có cần đầu tư máy chủ chuyên dụng để vận hành phương pháp này không?
   Đơn vị chỉ cần máy tính thông thường kết nối internet để thao tác trên nền tảng web Google Earth Engine, kết hợp phần mềm ArcGIS 10.1 và GPS cầm tay. Cán bộ tại 7 trạm bảo vệ rừng hoàn toàn có thể làm chủ công nghệ mà không phát sinh chi phí hạ tầng lớn.

Kết luận

• Đã số hóa và đánh giá chi tiết hiện trạng 36.736,5 ha đất có rừng với tổng trữ lượng trên 4.036.000 m3 tại Chi nhánh Lâm trường Khe Giữa.
• Xây dựng thành công quy trình ứng dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 SR và Google Earth Engine giám sát mất rừng với độ chính xác trên 88%.
• Xác định và kiểm chứng chuẩn xác 1.071,0 ha rừng khai thác giai đoạn 2014 - 2018, vượt trội về thời gian và chi phí so với phương pháp đo vẽ thủ công.
• Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, tổ chức và xã hội nhằm quản trị bền vững 41.670,5 ha diện tích lâm phận.
• Tạo lập mô hình tham chiếu khoa học có tính ứng dụng cao, dễ dàng chuyển giao cho các đơn vị chủ rừng trên toàn quốc.

Đóng góp cốt lõi của luận văn là cung cấp giải pháp công nghệ địa không gian chi phí thấp nhưng mang lại hiệu quả giám sát tài nguyên rừng minh bạch, kịp thời và chính xác cao. Định hướng tiếp theo trong giai đoạn 2020 - 2025 là mở rộng tích hợp ảnh Sentinel-2 độ phân giải 10m và tự động hóa cảnh báo qua thiết bị di động. Các nhà quản lý và đơn vị lâm nghiệp nên chủ động triển khai ngay giải pháp này để tối ưu hóa công tác quản lý rừng trong kỷ nguyên số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Tài nguyên rừng là yếu tố quan trọng đóng vai trò to lớn trong hệ sinh thái, môi trường, sự sống của con người và sự phát triển của nền kinh tế xã hội. Quảng Bình là tỉnh có nguồn tài nguyên rừng đa dạng, phong phú, độ che phủ rừng được xếp vào hàng đầu cả nước với 67%. Tính đến thời điểm giữa năm 2019, tổng diện tích rừng và đất lâm nghiệp của tỉnh là 615.530,15 ha; trong đó đất rừng đặc dụng 144.310,83 ha; đất rừng phòng hộ 151.888,88 ha; rừng sản xuất 319. Đã và đang góp phần giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường sinh thái, ứng phó với biến đổi khí hậu, tạo việc làm, tăng thu nhập, góp phần xóa đói giảm nghèo, cải thiện sinh kế cho người dân làm nghề rừng.

Chi nhánh lâm trường Khe Giữa là đơn vị trực thuộc Công ty TNHH một thành viên LCN Long Đại tỉnh Quảng Bình. Được đánh giá là một trong những đơn vị thực hiện tốt công tác quản lý và sử dụng rừng hiệu quả của tỉnh Quảng Bình. Hiện nay chi nhánh lâm trường đang quản lý 41.670,5 ha diện tích tự nhiên. Nhiệm vụ chủ yếu là quản lý bảo vệ, xây dựng phát triển rừng, khai thác, tận thu các loại lâm sản theo chỉ tiêu được giao và các hoạt động dịch vụ khác.

Công tác quản lý bảo vệ rừng của chi nhánh lâm trường được đầu tư thích đáng và rất có hiệu quả, rừng cơ bản được giữ vững, độ che phủ trên toàn chi nhánh lâm trường đạt 96.5%, đảm bảo tính đa dạng sinh học. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế gắn với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường phục vụ phát triển bền vững đang là vấn đề hết sức cấp thiết được đặt ra. Để làm tốt công việc này, công tác điều tra, theo dõi và đánh giá biến động rừng là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Trong khi diện tích rừng thuộc chi nhánh lâm trường Khe Giữa lại phân bố trên diện rộng, điều kiện đi lại khó khăn, lực lượng cán bộ chuyên trách mỏng.

Hàng năm đều có các báo cáo về hiện trạng và tình hình biến động rừng, LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 hầu hết chủ yếu dựa trên việc đo vẽ, thành lập bản đồ cập nhật hiện trạng diện tích rừng bằng phương pháp truyền thống, đó là một công việc phức tạp, mất nhiều công sức và đòi hỏi nhiều thời gian. Quá trình thực hiện kế hoạch khai thác có những thay đổi do nhiều nguyên nhân khác nhau, chưa được giám sát, đánh giá thường xuyên và liên tục. Do đó, cần phải có phương pháp khắc phục những nhược điểm của phương pháp truyền thống. Hiện nay, tư liệu viễn thám với những ưu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thông tin, khái quát hóa tự nhiên các đối tượng và khả năng phủ trùm rộng, độ chính xác cao, đã đem lại giá trị trong nghiên cứu các đối tượng biến động thảm thực vật, tài nguyên rừng,.

đem lại khả năng thực tiễn cho quản lý rừng tại lâm trường.Hệ thống thông tin địa lý có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý phục vụ các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Để chủ động trong công tác quản lý khai thác rừng, bảo vệ tài nguyên rừng và giữ vững cân bằng sinh thái. Với sự giúp đỡ của nền khoa học công nghệ phát triển mạnh như hiện nay việc quản lý khai thác rừng đảm bảo tính cập nhật, tính minh bạch và tính chính xác tại tỉnh Quảng Bình nói chung và Chi nhanh lâm trường Khe Giữa nói riêng có tính cấp thiết và tính thực tế hơn bao giờ hết. Chính vì vậy, tôi chọn tiến hành đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý khai thác rừng tại chi nhánh lâm trƣờng Khe Giữa, Quảng Bình” góp phần tích cực nâng cao hiệu quả các hoạt động giám sát, cảnh báo sự thay đổi rừng phục vụ công tác quản lý khai thác rừng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Công nghệ địa không gian (RS, GIS và GPS) Công nghệ địa không gian có thể được hiểu là công nghệ thu thập, tổng hợp, phân tích, trình diễn, diễn giải, chia sẻ và quản lý các dữ liệu không gian và các các dữ liệu thuộc tính có liên quan. Công nghệ không gian địa lý bao gồm 3 hệ thống cơ bản đó là Hệ thống định vị toàn cầu (GPS), Hệ thống viễn thám (RS) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS). Xét về bản chất ứng dụng thực tiễn, ba hệ thống cơ bản đó có tính độc lập tương đối nhưng chúng có mối liên hệ chặt chẽ và bổ sung cho nhau, tuỳ theo từng ứng dụng trong mỗi trường hợp nhất định [10].

Công nghệ địa không gian đã và đang là một trong những công nghệ thu hút sự quan tâm lớn nhất trên thế giới, bởi những công dụng và tính năng vượt trội của nó phục vụ quá trình phát triển kinh tế - xã hội, nhất là lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên[10]. Công nghệ viễn thám (RS) Viễn thám là sự kết hợp khoa học và kỹ 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 dù không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu.Công nghệ viễn thám là một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng caotrên phạm vi quốc tế. Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường [1].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Hiện nay, viễn thám được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó bao gồm: địa chất, môi trường, khí hậu và quyển khí (đặc điểm tầng ozon, mây, mưa, nhiệt độ, quyển khí), dự báo bão và nghiên cứu khí hậu qua dữ liệu thu từ vệ tinh khí tượng, thực vật, rừng, thủy văn,. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây. Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định. GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.

GIS là CSDL số chuyên dụng trong đó hệ trục tạo độ không gian là phương tiện tham chiếu chính. GIS bao gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau đây: Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác; Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn CSDL; Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hóa, bao gồm các dữ liệu thống kê và dữ liệu không gian; Lập báo cáo, bao gồm các bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ và kế hoạch [1]. Mục tiêu của GIS là cung cấp cấu trúc một cách hệ thống để quản lý các thông tin địa lý khác nhau và phức tạp, đồng thời cung cấp các công cụ, các thao tác hiển thị, truy vấn, mô phỏng. Cái GIS cung cấp là cách thức suy nghĩ mới về không gian.

Phân tích không gian không chỉ là truy cập mà còn cho phép khai thác các quan hệ và tiến trình biến đổi của chúng. GIS lưu trữ thông tin thế giới thực thành các tầng bản đồ chuyên đề mà chúng có khả năng liên kết địa lý với nhau [1]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý.

Trong cùng một thời điểm, ở cùng một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó [4],[16]. Ngày nay, hệ thống định vị toàn cầu được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như điều tra nguồn tài nguyên, lập các loại bản đồ, giao thông, xây dựng.Đặc biệt từ sau khi Bộ quốc phòng Mỹ bỏ sai số cố ý gây nhiễu thì độ chính xác của các dữ liệu thu thập được là rất cao, đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng. Dựa trên các nguyên lý hoạt động và các chức năng cơ bản của hệ thống GPS cho thấy khả năng ứng dụng thiết bị GPS ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều mục đích khác nhau:lĩnh vực quân sự; lĩnh vực giao thông, dịch vụ, thương mại, nghiên cứu khoa học; giải trí. Đối với lĩnh vực Quản lý tài nguyên thiên nhiên, công nghệ GPS chứng tỏ được tính cần thiết và hữu hiệu nhờ vào khả năng định vị tọa độ các điểm, dẫn đường.tăng hiệu suất lao động, giảm chi phí, nâng cao chất lượng sản phẩm.

Theo Phùng Văn Khoa và Đỗ Xuân Lân (2013) [10] ứng dụng của GPS trong quản lý tài nguyên và môi trường lưu vực, chẳng hạn như có thể dung thiết bị này để: + Xác định vị trí và độ cao tuyệt đối của điểm đầu ra của lưu vực, các khu vực xảy ra biến động tài nguyên rừng, cháy rừng. + Xác định các điểm điều tra mẫu, xây dựng khóa giải đoán ảnh viễn thám phục vụ công tác phân loại bề mặt thảm phủ. + Khoanh vẽ và xây dựng bản đồ dưới dạng điểm, đường và vùng cho các đối tượng quan tâm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.