MỞ ĐẦU Công nghệ GIS và viễn thám đã và đang phát triển như vũ bão với các ứng dụng khoa học vào rất nhiều ngành thuộc các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là khoa học vũ trụ. Nếu thế kỷ XX được gọi là thế kỷ bùng nổ thông tin thì có thể nói thế kỷ XXI được nhận định là thế kỷ của công nghệ vũ trụ, công nghệ khai thác thông tin vệ tinh đang thực sự phục vụ con người, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học-công nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất và kiểm soát tài nguyên - môi trường. Công nghệ GIS và viễn thám là những công nghệ tích hợp các phần mềm tin rất mạnh, nó có khả năng ứng dụng đa ngành cao và phục vụ đắc lực cho công tác quản lý xây dựng và sử dụng các nguồn tài nguyên quốc gia và trên thế giới một cách bền vững. Trong công tác xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ thì đây là những công cụ ưu việt để xây dựng được các bản đồ, đặc biệt là những vùng mà con người không do vẽ được bằng phương pháp thông thường.
Vườn Quốc Gia Ba Bể thuộc huyện Ba Bể tỉnh Bắc Kạn là nơi dự trữ sinh quyển lớn của quốc gia, nơi đây có khoảng 1.281 loài thực vật thuộc 162 họ, 672 chi, trong đó có nhiều loài thực vật quí hiếm có giá trị được ghi vào Sách Đỏ của Việt Nam và Thế giới, vườn Quốc Gia Ba Bể đang được sự quan tâm của hàng triệu du khách trong và ngoài nước tới thăm quan. Do vậy việc quản lý và bảo vệ khu bảo tồn này là vô cùng quan trọng, để làm tốt việc đó thì công cụ quan trọng nhất là cơ sở dữ liệu bản đồ. Chính vì vậy, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu về “ Ứng dụng GIS và viễn thám trong việc xây dựng bản đồ trạng thái rừng tại Vườn Quốc gia Ba Bể” với mục đích nghiên cứu ứng dụng của GIS và viễn thám trong công tác quản lý và xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ nhằm phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và sử dụng hợp lý tài nguyên rừng cho Ban quản lý vườn quốc gia Ba Bể và chính quyền địa phương. Mục tiêu của luận văn: Sử dụng các phần mềm GIS như ARCGIS và phần mềm giải đoán ảnh vệ tinh ENVI, nguồn dữ liệu là ảnh vệ tinh và các loại bản đồ khu vực vườn Quốc Gia Ba Bể để xây dựng được cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính về trạng thái rừng cho vườn Quốc gia Ba Bể một cách chính xác và dễ quản lí.
tạo dựng được hệ CSDL phục vụ công tác bảo tồn và phát triển tài nguyên bền vững, cụ thể bản đồ kết quả sẽ là cơ sở để tìm ra các vùng ưu thế phục vụ phát triển sản xuất nông lâm ngư nghiệp và xây dựng các phương án quy hoạch chiến lược từ tổng thể tới chi tiết, tìm ra được các điểm mạnh và hạn chế của việc tích hợp GIS và LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 viễn thám trong thành lập bản đồ trạng thái rừng, tiết kiệm thời gian và sức người trong việc khai thác và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Luận văn được tổ chức thành 3 chương chính như sau: Chƣơng 1: Tổng quan về bản đồ, công nghệ GIS và viễn thám. Chương này cung cấp cách nhìn tổng quát nhất về bản đồ, viễn thám, các dạng dữ liệu GIS trong biểu diễn bản đồ, đồng thời giới thiệu về ưu điểm của công nghệ ảnh viễn thám và các vệ tinh quan sát trái đất Chƣơng 2: Khảo sát bài toán xây dựng bản đồ trạng thái rừng. Chương này trình bày về bài toán xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính về trạng thái rừng cho vườn Quốc gia Ba Bể, khảo sát bài toán và đưa ra các phương pháp giải quyết Chƣơng 3: Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để thành lập bản đồ trạng thái rừng.
Chương này trình bày về công nghệ giải đoán ảnh viễn thám, cụ thể là giải đoán ảnh viễn thám của khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể bằng phần mềm ENVI 4.5, sau đó sử dụng phần mềm ArcGIS 9.2 và Map Info để thống kê và biên tập bản đồ. Cuối cùng là xây dựng website bản đồ các trạng thái rừng của khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể thuộc tỉnh Bắc Kạn. Kết luận: Đánh giá kết quả đạt được LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ, CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM 1. Giới thiệu về bản đồ Bản đồ là một mô hình các thực thể và hiện tượng trên trái đất, trong đó thực thể được thu nhỏ, các hiện tượng được khái quát hóa để thể hiện được trên mặt phẳng vẽ.
Bản đồ chứa các thông tin về vị trí và các tính chất của vật thể, hiện tượng mà nó trình bày. Thế giới thực rất rộng lớn và phức tạp để chúng ta có thể bao quát được. Nếu một phần không gian được chọn với một tỉ lệ nhỏ hơn thực tế thì chúng ta có thể thấy được cấu trúc và dạng của phần không gian đó dễ hơn nhiều và từ đó có thể thấy thấu đáo được khu vực nghiên cứu và đưa ra quyết định đúng đắn. Thông thường bản đồ là một mô hình theo tỉ lệ, nghĩa là tỉ lệ của khoảng cách trên tỉ lệ với khoảng cách trên thực tế sẽ bằng nhau với mọi vị trí trên bản đồ, trong một khu vực rộng lớn được chiếu trên bản đồ với một tỉ lệ nhỏ thì tỉ lệ này cũng có một sai số nhỏ.
Về thực chất bản đồ là một hệ thống về không gian. Chúng ta có thể xem bản đồ và tìm thấy các thông tin trên bản đồ. Các phƣơng pháp biểu diễn bản đồ 1. Phân loại bản đồ Bản đồ có 2 dạng chính Dạng đường nét Hình 1.1: Bản đồ dạng đường nét LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Dạng ảnh Hình 1.2: Bản đồ dạng ảnh Bản đồ đường nét dùng các kí hiệu, nét vẽ để thể hiện thông tin một cách tóm lược về khu vực thể hiện, chủ yếu được vẽ bằng thủ công với sự trợ giúp của máy tính.
Bản đồ ảnh thường là những hình chụp ngoài thực địa từ trên cao, người ta thường vẽ thêm đường nét để nhấn mạnh các thực thể vào trong bản đồ ảnh. Bản đồ dạng này có ưu điểm là vẽ nhanh, miêu tả được những địa hình mà dùng nét vẽ thì khó thể hiện được (Ví dụ ao hồ, sa mạc ). Tuy nhiên bản đồ này thường gặp khó khăn trong việc giải đoán các thực thể trên bản đồ. Các thành phần của bản đồ Thành phần của bản đồ liên quan đến mục đích sử dụng của nó.
Các thành phần của bản đồ là: – Thành phần chính: Là phần chủ đề của bản đồ, ví dụ như địa lý, địa chất, dân số. Đối với bản đồ địa hình, thành phần chính là tất cả thông tin được vẽ bao gồm cả tên của các vùng. – Thành phần thứ hai (Bản đồ nền): Đối với bản đồ chủ đề, thành phần này này là phần địa hình, bao gồm lưới tọa độ. – Thành phần phụ trợ (Thông tin chú thích, tỉ lệ): Là các thông tin như chú thích, tỉ lệ, tiêu đề.
Độ chính xác của bản đồ Ba vấn đề của độ chính xác được đặt ra là: – Chính xác về vị trí: Độ chính xác về vị trí trong bản đồ liên quan đến vị trí thực tế của nó trên thực tế. Độ chính xác này được xác định bởi: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 Phép chiếu Độ chính xác của việc thu thập dữ liệu và việc vẽ bản đồ. Tỉ lệ của bản đồ. Công cụ và độ ổn định của vật liệu được sử dụng trong việc vẽ bản đồ.
– Chính xác về chủ đề: Độ chính xác về chủ đề liên quan đến thông tin chủ đề được thể hiện, độ chính xác này ảnh hưởng bởi: Thu thập thông tin thuộc tính: chất lượng của dữ liệu thống kê và phương pháp thống kê. Việc chuyển đổi dữ liệu: Một phần của vùng đôi khi được thể hiện cho toàn vùng – Chính xác về cách thể hiện: Sự xuất hiện của các biểu tượng trên bản đồ rất quan trọng, nếu dùng sai biểu tượng thì có thể đánh lạc hướng của người sử dụng hay làm mờ ranh giới giữa các vùng. Các chú giải trên bản đồ Ngôn ngữ bản đồ cũng là một loại ngôn ngữ, nó có các chức năng chính sau: – Dạng có cấu trúc gợi nhớ đối tượng. – Kí hiệu chứa một nội dung về số lượng, chất lượng, cấu trúc của đối tượng cần thể hiện trên bản đồ.
– Kí hiệu trên bản đồ phản ánh vai trò của đối tượng trong không gian và vị trí tương quan của nó với yếu tố khác. Hệ thống kí hiệu quy ước bản đồ: Trên bản đồ ta sử dụng các dạng đồ họa, mầu sắc, các loại chữ và con số. Các kí hiệu trên bản đồ thường được thể hiện dưới dạng: Kí hiệu điểm (Point). Kí hiệu diện tích(Polygon).
Kí hiệu tượng hình. Kí hiệu hình học. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phƣơng pháp thể hiện thông tin trên bản đồ Bảng 1.1: Các phương pháp thể hiện bản đồ Đối tƣợng Thông tin Phƣơng pháp Cách thể hiện dùng thể hiện Đặt biểu đồ thể hiện mối liên quan của các đặc Cartogram Dạng vùng trưng của hiện tượng vào Số lượng, cấu trúc trong biên của hiện tượng đó.
Thể hiện các hiện Dùng mầu sắc, mẫu tô tượng phân bố liên tục Nền chất lượng Dạng vùng hay đánh số. trên mặt đất, hay các hiện tượng. Nối các điểm có cùng chỉ Các đối tượng có cùng Đường đẳng trị Dạng điểm số về số lượng của hiện số lượng của hiện tượng trên bản đồ. Dạng tuyến Thể hiện sự di chuyển Kí hiệu đường chuyển Vẽ các mũi tên để thể hoặc dạng của các đối.
tượng động hiện sự di chuyển. vector trên bản đồ Thể hiện sự phân tán Chấm điểm cho vùng Chấm điểm Dạng vùng của hiện tượng trên hiện tượng một vùng Tạo biểu đồ tương quan Các hiện tượng phân Biểu đồ định vị Dạng điểm (dạng tròn, dạng cột) bố liên tục giữa các đặc trưng đo đạc Dùng các kí hiệu (hình Đặc điểm phân bố, số Kí hiệu Dạng điểm vẽ, chữ số) đặt vào vị trí lượng, chất lượng, cấu đối tượng trúc 1.