Đặt vấn đề Cây thuốc từ lâu đã đƣợc nhiều ngƣời quan tâm đến đây là nguồn tài nguyên thực vật có giá trị thiết thực cho các cộng đồng địa phƣơng trong việc phòng chữa bệnh, ngoài ra nó còn có giá trị trong việc bảo tồn nguồn gen, cung cấp cho lĩnh vực dƣợc học. Cho đến nay Việt Nam vẫn đƣợc đánh giá là nƣớc có nguồn tài nguyên sinh vật đa dạng và phong phú, trong đó có tài nguyên cây thuốc, đặc biệt là khu vực Trƣờng Sơn. Thêm vào đó với những kinh nghiệm đã đƣợc tích lũy qua 4000 năm lịch sử, đã sử dụng nguồn tài nguyên phục vụ cho nhu cầu cuộc sống từ ăn, mặc, ở, chăm sóc sức khỏe và chữa bệnh vv… của các cộng đồng dân tộc ngƣời Việt Nam. Đó là một ƣu thế lớn trong việc sử dụng nguồn tài nguyên thực vật trong đó có nguồn tài nguyên cây thuốc góp phần nâng cao đời sống và sức khỏe của mọi ngƣời đặc biệt là các đồng bào dân tộc thiểu số ở các vùng sâu, vùng xa nơi cuộc sống của họ gặp nhiều khó khăn phụ thuộc rất nhiều vào tài nguyên thiên nhiên trong đó có rừng.
Hiện nay, nguồn tài nguyên rừng của chúng ta đang bị suy giảm nghiêm trọng, kéo theo đa dạng sinh học cũng bị giảm trong đó có cả cây thuốc bản địa có giá trị chƣa kịp nghiên cứu cũng đã mất dần, việc nghiên cứu phát hiện và bảo tồn tiến đến sử dụng bền vững bền vững tài nguyên cây thuốc bản địa là một vấn đề rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Trƣớc tình hình kinh tế , xã hội của tỉnh đã và đang c ó nhiều thay đổi. Đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với những sự kiện về môi trƣờng , đặc biệt là biến đổi khí hậu đòi hỏi ngành Lâm nghiê ̣p nói chung và ngành Kiểm lâm tỉnh Thanh Hóa nói riêng phải nắ m bắ t đƣơ ̣c toàn diện về diện tích , trữ lƣợng, chất lƣợng của của cây dƣợc liệu trong rừng tự nhiên và rừng trồng. Để phục vụ cho công tác quản lý , chỉ đạo, kiể m tra, giám sát về quản lý bảo vệ , phát triển nguồn tài 2 nguyên cây dƣợc liệu và việc lập quy hoạch , kế hoạch bảo vệ và phát triển cây dƣợc liệu tƣ̀ cấp tỉnh đế n cấp xã để đáp ƣ́ng nhiê ̣m vu ̣ trong tin ̀ h hin ̀ h mới.
Việc theo dõi diễn biến tài nguyên cây dƣợc liệu là một phần quan trọng có ý nghĩa quyết định trong công tác quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên cây dƣợc liệu. Nội dung của nhiệm vụ theo dõi diễn biến tài nguyên cây dƣợc liệu là nắm vững hiện trạng, cập nhật thông tin diễn biến và phần nào là xác định các nhân tố gây diễn biến, xu thế diễn biến của tài nguyên cây dƣợc liệu. Trên cơ sở đó, ngƣời quản lý đƣa ra các giải pháp trong công tác quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên cây dƣợc liệu, giảm thiểu các tác động tiêu cực đến nguồn tài nguyên cây dƣợc liệu. Ngày nay, việc ứng dụng GIS ngày càng phát triển mạnh mẽ trên mọi ngành, mọi lĩnh vực nói chung và quản lý tài nguyên rừng nói riêng.
GIS ứng dụng trong lâm nghiệp có những ƣu điểm nổi bật so với các phƣơng pháp truyền thống đã từng sử dụng, giúp cho những nhà quản lý tiết kiệm đƣợc thời gian và chi phí, đặc biệt trong việc xây dựng bản đồ phân bố hiện trạng các nguồn tài nguyên thiên nhiên luôn biến động theo thời gian. Theo phƣơng pháp truyền thống chúng ta xây dựng bản đồ giấy mất rất nhiều thời gian và công sức sau một thời gian cập nhật trạng thái rừng có sự thay đổi lại phải thiết kế bản đồ mới và chỉnh sửa rất khó khăn. GIS ra đời đáp ứng đƣợc nhu cầu cần thiết. GIS có những ƣu điểm nổi bật trong việc chỉnh sửa và bổ sung mới các dạng địa hình, địa thế hay trạng thái biến đổi ngoài thực địa một cách nhanh chóng sau khi đi khảo sát thực địa có thể bổ sung ngay, rất thuận lợi cho việc quản lý.
Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: "Ứng dụng phần mềm mã nguồn mở QGIS quản lý tài nguyên cây thuốc trong rừng tự nhiên tại xã Tân Bình, huyện Như Xuân, tỉnh Thanh Hóa" đƣợc thực hiện nhằm tìm ra giải pháp để quản lý, bảo tồn và phát triển các loài thuốc có giá trị và kinh nghiệm sử dụng các bài thuốc của cộng đồng dân tộc.2 Mục đích nghiên cứu đề tài Kết quả đề tài góp phần đánh giá hiện trạng rừng và đề xuất những giải pháp từng bƣớc ứng dụng công nghệ GIS vào trong công tác quản lý tài nguyên rừng nói 3 chung và cây dƣợc liệu nói riêng. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xác định đƣợc cái loài cây thuốc có mặt tại khu vực nghiên cứu. Xây dựng đƣợc bản đồ phân bố của các loài cây thuốc có giá trị, để quản lý bảo vệ và phát triển nguồn cây thuốc tại địa phƣơng. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Kết quả đề tài là cơ sở khoa học và thực tiễn giúp các nhà quản lý trong lĩnh vực quản lý tài nguyên cây dƣợc liệu đƣa ra những chiến lƣợc ứng dụng công nghệ thông tin.
Đồng thời là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý tài nguyên rừng của tỉnh Thanh Hóa cũng nhƣ sinh viên, học viên trong lĩnh vực lâm nghiệp. Việc nghiên cứu đề tài là phƣơng pháp tốt để hệ thống và củng cố lại kiến thức đã đƣợc học, đồng thời bồi dƣỡng thêm về kiến thức, kỹ năng trong ứng dụng công nghệ thông tin. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về GIS 2.
Khái niệm QGIS Có rất nhiều khái niệm về GIS khác nhau trên Thế Giới do cách tiếp cận khác nhau. Tuy nhiên có một khái niệm chung nhất về GIS nhƣ sau: Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information Systems, GIS) đƣợc định nghĩa nhƣ là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa không gian (Geographically hay Geospatial), nhằm trợ giúp việc thu nhận, lƣu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con ngƣời đặt ra, chẳng hạn nhƣ: để hỗ trợ ra các quyết định cho việc quy hoạch (planning), và quản lý (management) sử dụng đất (land use), tài nguyên thiên nhiên (natural resources), môi trƣờng (environment), giao thông (transportation), dễ dàng trong quy hoạch phát triển đô thị và những việc lƣu trữ dữ liệu hành chính. Các thành phần của GIS GIS đƣợc kết hợp bởi 5 thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con ngƣời, chính sách và quản lý. Các thành phần của GIS 5 Phần cứng Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm.
Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) đƣợc liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet.2: Sơ đồ tổ chức một hệ “phần cứng GIS” - Bộ xử lý trung tâm (CPU). - Bộ nhớ trong (RAM). - Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM). - Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES).3: Bảng số hoá (digitizer) 6 Scanner: Máy ghi scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tƣơng xứng 1 cách tự động dƣới dạng hệ thống raster.
Một cách luân phiên nhau, bản đổ có thể đƣợc trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong 1 loạt đƣờng thẳng song song nhau. Các đƣờng quét (scan) phải đƣợc vector hoá trƣớc khi chúng đƣợc đƣa vào hệ thống cơ sở dữ liệu vector.4: Máy quét (Scanner) - Các bộ phận để in ấn (OUTPUT DEVICES) - Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đổ, dƣới nhiều kích thƣớc khác nhau tuỳ theo yêu cầu của ngƣời sử dụng, thông thƣờng máy in có khổ từ A3 đến A4. Máy in có thể là máy màu hoặc trắng đen, hoặc là máy in phun mực, Laser, hoặc máy in kim.6: Máy vẽ (plotter) Phần mềm. Có khả năng nhập, lƣu trữ, xử lý, phân tích, tính toán, hiển thị các dữ liệu theo yêu cầu của ngƣời sử dụng.
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây: - Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau. - Lƣu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính. - Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ƣu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian. - Hiển thị và trình bày thông tin dƣới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau.
Cơ sở dữ liệu Khái niệm dữ liệu địa lý: Đặc điểm dữ liệu trong các hệ thống thông tin địa lý khác biệt với dữ liệu ở các hệ thống thông tin khác (ngân hàng, thƣ viện, quản lý khách hàng hàng không, y tế…) ở chỗ chúng bao gồm cả thông tin về vị trí không gian (dữ liệu không gian), thậm chí cả các mối liên hệ topo không gian và các thông tin mô tả tính chất (dữ liệu thuộc tính) các vật thể trong hệ thống dữ liệu. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính đƣợc lƣu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu và có quan hệ chặt chẽ với nhau.7: Minh họa cấu trúc dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Dữ liệu địa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, do đó, một đối tƣợng của dữ liệu địa lý đƣợc coi là đã xác định khi trả lời đầy đủ thông tin về các các câu hỏi sau: Con ngƣời và tổ chức hệ thống. Các kỹ thuật viên am hiểu về máy tính và các phần mềm GIS có nhiệm vụ sử dụng thiết bị, nhập và xử lý dữ liệu. Các nhà phân tích và điều hành hệ thống.
Các nhà lãnh đạo sử dụng hệ thống làm công cụ trợ giúp để hoạch định các chủ trƣơng, kế hoạch trong quản lý và phát triển. Tuỳ theo tính chất quản lý, hệ thông tin địa lý có thể mở rộng thêm một số thành phần liên quan khác. - Phần chuyên gia: Trong GIS, phần con ngƣời còn đƣợc biết đến dƣới các tên gọi khác nhƣ phần não hay phần sống của hệ thống.