Tổng quan nghiên cứu
Việt Nam hiện có 164 khu bảo tồn rừng đặc dụng với tổng diện tích gần 2,2 triệu ha. Trong hệ thống bảo tồn thiên nhiên quốc gia, Vườn Quốc gia Xuân Thủy (tỉnh Nam Định) giữ vị thế chiến lược đặc biệt quan trọng khi được công nhận là khu Ramsar đầu tiên của khu vực Đông Nam Á vào năm 1989 với 12.000 ha đất ngập nước và trở thành vùng lõi Khu dự trữ sinh quyển thế giới châu thổ sông Hồng từ tháng 10/2004. Vườn có tổng diện tích tự nhiên là 15.100 ha, bao gồm 7.100 ha vùng lõi và 8.000 ha vùng đệm thuộc địa bàn 5 xã ven biển huyện Giao Thủy. Nơi đây sở hữu hệ sinh thái đất ngập nước cửa sông phong phú nhưng đang phải đối mặt với áp lực gia tăng từ mật độ dân số đông, sinh kế khai thác tự nhiên thiếu bền vững và các hoạt động nuôi trồng thủy sản làm suy thoái môi trường sống.
Nhằm giải quyết bài toán cân bằng giữa bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển kinh tế xã hội, luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học để xây dựng cơ sở dữ liệu Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đồng bộ. Phạm vi nghiên cứu bao trùm toàn bộ diện tích 15.100 ha (gồm Cồn Lu, Cồn Ngạn, Cồn Xanh và Bãi Trong), kết hợp dữ liệu điều tra thực địa giai đoạn tháng 8/2017. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chuẩn hóa 100% cấu trúc dữ liệu không gian, số hóa 9 đơn vị hệ sinh thái và hỗ trợ giảm thiểu sai số quản lý tài nguyên xuống dưới 5%, tạo lập nền tảng khoa học vững chắc phục vụ việc ra quyết định quy hoạch của Ban quản lý Vườn Quốc gia và các cấp chính quyền.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu vận dụng lý thuyết Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) theo chuẩn của Viện Nghiên cứu Môi trường Mỹ (ESRI, 1994) với cấu trúc 4 hợp phần cốt lõi: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và chuyên gia điều hành. Mô hình quản trị Geodatabase được ứng dụng để liên kết chặt chẽ dữ liệu không gian dạng Vector, dữ liệu Raster và dữ liệu thuộc tính dạng bảng (Attribute Table), bảo toàn trọn vẹn quan hệ hình học topo (Topology) giữa các đối tượng địa lý. Bên cạnh đó, luận văn áp dụng lý thuyết sinh thái học cảnh quan và đất ngập nước theo phân loại của Công ước Ramsar cùng nguyên tắc phối màu hệ sinh thái của UNESCO (1973). Khung kỹ thuật của đề tài tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống 32 tiêu chuẩn quốc tế ISO/TC211 và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chuẩn thông tin địa lý cơ sở QCVN 42:2012/BTNMT ban hành kèm Thông tư số 02/2012/TT-BTNMT, kết hợp Quyết định số 70/2000/QĐ-ĐC của Tổng cục Địa chính.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu đầu vào của đề tài bao gồm 3 mảnh bản đồ địa hình số (*.DGN) tỷ lệ 1:25.000 thành lập năm 2002 của Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ thuộc hệ tọa độ VN-2000 (kinh tuyến trục 105°00', múi chiếu 3°), tích hợp tư liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 độ phân giải 10 m đa phổ và 2,5 m toàn sắc. Nghiên cứu phối hợp phương pháp giải đoán ảnh viễn thám có giám sát với điều tra thực địa liên tục từ ngày 10/8/2017 đến ngày 20/8/2017. Cỡ mẫu điều tra tập trung vào 5 nhóm chỉ thị sinh thái chính trên toàn bộ vùng lõi 7.100 ha và vùng đệm 8.000 ha.
Phương pháp chọn mẫu tuyến khảo sát được áp dụng nhằm thu thập chính xác các điểm kiểm chứng thực địa, làm sáng tỏ ranh giới phân bố thực vật và các dạng sử dụng đất. Phương pháp phân tích không gian chồng xếp đa lớp (Overlay Analysis) trên phần mềm MapInfo 15.0 và MicroStation được lựa chọn nhờ khả năng xử lý đồng bộ 7 nhóm lớp đối tượng nền, giúp trích xuất ma trận biến động sinh thái với độ tin cậy đạt trên 90%.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Thứ nhất, nghiên cứu đã thống kê và chuẩn hóa danh lục sinh vật tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy gồm 115 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 101 chi, 41 họ (trong đó dạng sống thân cỏ chiếm 56,8% với 109 loài, thân gỗ chiếm 11,5% với 22 loài, 7 loài cây ngập mặn cốt lõi như Trang, Sú, Bần chua, Đước). Thứ hai, khu hệ động vật đáy đạt 350 loài thuộc 106 họ, ưu thế tuyệt đối là ngành Chân khớp (153 loài, chiếm 43,7%) và ngành Thân mềm (147 loài, chiếm 42,0%), trong đó Ngao Bến Tre là đối tượng nuôi thủy sản chủ lực.
Thứ ba, quần thể chim ghi nhận 219 loài thuộc 13 bộ, 41 họ (bộ Sẻ chiếm ưu thế với 40%), trong đó có 150 loài chim di cư với tổng số lượng cá thể đạt từ 30.000 đến 40.000 cá thể vào mùa cao điểm, đặc biệt loài Cò mỏ thìa mặt đen (Platalea minor) quý hiếm từng chiếm tới 20% tổng quần thể thế giới. Thứ tư, hệ thống đã số hóa thành công cơ sở dữ liệu nền gồm 5 nhóm lớp (XUANTHUY_Ranhgioi, XUANTHUY_Diahinh, XUANTHUY_Giaothong, XUANTHUY_Thuyhe, XUANTHUY_Dancu) và phân lập 9 đơn vị hệ sinh thái chuyên đề, thành lập bản đồ hiện trạng và bản đồ định hướng sử dụng bền vững tỷ lệ 1:25.000.
Thảo luận kết quả
Động lực bồi tụ tại cửa Ba Lạt diễn ra mạnh mẽ với tốc độ tiến ra biển bình quân từ 17 m đến 83 m/năm, cục bộ đạt 100 m/năm nhờ lượng phù sa sông Hồng bồi đắp ước tính khoảng 115 triệu tấn/năm trên tổng lưu lượng nước 114 tỷ m3/năm. Kết quả này giải thích sự mở rộng nhanh chóng của các cồn cát Cồn Lu và Cồn Xanh. Tuy nhiên, sự gia tăng diện tích các đầm nuôi trồng thủy sản tại 5 xã vùng đệm (diện tích 3.641,6 ha) đang gây ô nhiễm nguồn nước cục bộ và làm phân mảnh sinh cảnh rừng ngập mặn.
Khi so sánh với các báo cáo điều tra trước năm 2012, cơ sở dữ liệu GIS mới đã cập nhật thêm loài chim Diều trắng (Elanus caeruleus) và xác định rõ xu thế biến động đường bờ. Toàn bộ cấu trúc phân bố không gian và dữ liệu thuộc tính được quản lý trực quan qua hệ cơ sở dữ liệu Geodatabase với 6 trường thông tin chuẩn hóa, giúp rút ngắn 70% thời gian tra cứu và trích xuất dữ liệu sinh thái so với phương pháp lưu trữ hồ sơ giấy tờ truyền thống.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, Ban quản lý Vườn Quốc gia Xuân Thủy cần triển khai vận hành phần mềm GIS MapInfo để số hóa toàn diện quy trình tuần tra, kiểm soát biến động tài nguyên rừng với chu kỳ cập nhật dữ liệu định kỳ 6 tháng/lần, hoàn thành tích hợp hệ thống trong giai đoạn 2018 - 2020.
Thứ hai, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nam Định cùng chính quyền 5 xã vùng đệm cần quy hoạch lại 100% diện tích các vùng nuôi ngao và nuôi tôm công nghiệp, đặt mục tiêu giảm 30% lượng chất thải hữu cơ xả thẳng ra các lạch triều tự nhiên trước năm 2023.
Thứ ba, Chi cục Kiểm lâm địa phương phối hợp với cộng đồng dân cư tổ chức trồng phục hồi khoảng 200 ha đến 300 ha rừng ngập mặn tại các bãi bồi Cồn Ngạn và Cồn Lu, phấn đấu nâng tỷ lệ che phủ thực vật ngập mặn lên thêm 15% vào năm 2025.
Thứ tư, Ủy ban nhân dân huyện Giao Thủy cần xây dựng cơ chế chia sẻ lợi ích kinh tế từ mô hình du lịch sinh thái đất ngập nước, cam kết trích tối thiểu 10% doanh thu dịch vụ để tái đầu tư cho các dự án bảo tồn đa dạng sinh học và hoàn thành đào tạo ứng dụng công nghệ GIS cho 100% cán bộ kiểm lâm địa bàn trước năm 2022.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nhóm 1: Cán bộ quản trị tại Ban quản lý Vườn Quốc gia và các Khu bảo tồn thiên nhiên trên toàn quốc. Luận văn cung cấp mô hình chuyển đổi số thực tế trong quản lý 15.100 ha đất ngập nước, hỗ trợ thiết lập cơ sở dữ liệu không gian chuẩn mực để giám sát suy thoái sinh cảnh.
Nhóm 2: Chuyên gia quy hoạch môi trường và các nhà nghiên cứu sinh thái học cảnh quan. Tài liệu cung cấp hệ thống phân loại 9 đơn vị sinh thái cùng dữ liệu kiểm kê chi tiết về 350 loài động vật đáy và 219 loài chim, phục vụ trực tiếp cho các báo cáo đánh giá môi trường chiến lược.
Nhóm 3: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Thiên nhiên, Địa lý và Trắc địa Bản đồ. Luận văn là tài liệu hướng dẫn chuẩn xác về quy trình tích hợp ảnh viễn thám Landsat 8 với Geodatabase theo tiêu chuẩn ISO/TC211 và Thông tư 02/2012/TT-BTNMT.
Nhóm 4: Các tổ chức phi chính phủ và các quỹ bảo tồn quốc tế hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ chim di cư và các vùng đất ngập nước Ramsar. Công trình cung cấp nguồn số liệu khoa học xác thực, hỗ trợ xây dựng các dự án tài trợ phát triển sinh kế bền vững tại dải ven biển châu thổ sông Hồng.
Câu hỏi thường gặp
-
Cơ sở dữ liệu GIS trong luận văn được thiết kế theo tiêu chuẩn kỹ thuật nào?
Hệ thống được thiết kế theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/TC211 với 32 chuẩn thành phần và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 42:2012/BTNMT. Dữ liệu sử dụng hệ quy chiếu VN-2000 kinh tuyến trục 105°00', múi chiếu 3°, đảm bảo tính liên thông và chuẩn hóa topology giữa các lớp.
-
Vườn Quốc gia Xuân Thủy có vị trí và quy mô diện tích như thế nào?
Vườn tọa lạc tại cửa Ba Lạt thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, có tổng diện tích tự nhiên 15.100 ha (7.100 ha vùng lõi và 8.000 ha vùng đệm). Khu vực có 12.000 ha đất ngập nước được công nhận là khu Ramsar quốc tế từ năm 1989.
-
Độ phân giải của tư liệu ảnh vệ tinh được sử dụng trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 với kênh ảnh toàn sắc đạt độ phân giải không gian 2,5 m và các kênh ảnh đa phổ đạt độ phân giải 10 m, kết hợp cùng 3 mảnh bản đồ địa hình số tỷ lệ 1:25.000 để cập nhật các đối tượng địa lý.
-
Khu hệ chim tại Vườn Quốc gia Xuân Thủy có giá trị bảo tồn ra sao?
Khu hệ chim sở hữu 219 loài thuộc 13 bộ, trong đó có 150 loài chim di cư với số lượng đạt từ 30.000 đến 40.000 cá thể vào mùa trú đông. Đây là điểm dừng chân quan trọng của loài Cò mỏ thìa mặt đen, từng ghi nhận chiếm tới 20% cá thể toàn cầu.
-
Ứng dụng của cơ sở dữ liệu GIS mang lại lợi ích gì cho công tác quản trị Vườn?
Hệ thống phân tách 5 nhóm lớp nền và 2 nhóm chuyên đề, hỗ trợ phân loại 9 đơn vị hệ sinh thái và thành lập bản đồ định hướng sử dụng đất, giúp cán bộ quản lý giám sát không gian nhanh chóng và giảm 70% thời gian tổng hợp dữ liệu thủ công.
Kết luận
- Chuẩn hóa thành công hệ thống cơ sở dữ liệu Geodatabase trên phần mềm MapInfo 15.0 cho toàn bộ 15.100 ha diện tích Vườn Quốc gia Xuân Thủy.
- Tổng hợp và cấu trúc hóa bộ dữ liệu sinh thái phong phú gồm 115 loài thực vật có mạch, 350 loài động vật đáy, 245 loài côn trùng và 219 loài chim di cư quý hiếm.
- Xây dựng bản đồ chuyên đề hiện trạng phân lập 9 đơn vị hệ sinh thái đất ngập nước cửa sông Ba Lạt với độ chính xác cao.
- Thành lập bản đồ định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên, cung cấp cơ sở khoa học để giảm tải áp lực khai thác từ 5 xã vùng đệm.
- Kế hoạch tiếp theo cần nâng cấp hệ thống lên nền tảng WebGIS và cập nhật dữ liệu viễn thám định kỳ 12 tháng/lần; bạn đọc quan tâm có thể liên hệ thư viện học thuật để tiếp cận toàn văn công trình nghiên cứu giá trị này.