Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào

Mục tiêu: Mục tiêu chung: Nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian phát hiện mất rừng, suy thoái và khu vực thêm mới rừng nhằm góp phần nâng cao hiệu quả của công tác quản lý và bảo vệ rừng, giám sát, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng tại khu vực Vườn Quốc Gia Nam Ka Đinh, nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào. Mục tiêu cụ thể: (1). Xác định được ngưỡng chỉ số tương đối với chỉ số thực vật kháng khí quyển (ARVI) trên ảnh vệ tỉnh Sentinal 2 để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng và các khu vực có thêm rừng mới tại khu vực nghiên cứu (2). Đề xuất được quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên rừng và một số giải pháp thúc đẩy quá trình ứng dụng công nghệ địa không gian trong quả lý tài nguyên rừng cho khu vực nghiên cứu. - Đối tượng: Ứng dụng CNĐKG trong giám sát và phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, khu vực có thêm rừng mới và các giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian, nâng cao hiệu quả quản lý bảo vệ rừng ở khu vực nghiên cứu. 2.2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng Luận án đã sử dụng các phương pháp điều tra lâm học truyền thống trên các ô tiêu chuẩn và các phương pháp tính toán các chỉ số viễn thám, phương pháp đánh giá và kiểm tra phát hiện mất rừng, suy thoái rừng và thêm rừng mới thông dụng, được nhiều tác giả ứng dụng hiện nay. Các phương pháp thống kê toán học để tính toán và xử lý số liệu được thực hiện trên các phần mềm ArcGis, Excel. 2.3. Các kết quả chính và kết luận - Trong tổng số 168.550 ha tài nguyên đất đai tự nhiên, tỷ lệ đất đai có nguồn tài nguyên rừng bao phủ khá cao, chiếm trên 90% tổng diện tích đất tự nhiện. Trong đó, kiểu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh bao gồm các trạng thái: (i).Trạng thái trung bình đạt 73.942,89ha, chiếm trên 43%; (ii). Trạng thái nghèo và nghèo kiệt đạt 39.777,80ha, chiếm trên 23%; (iii). Trạng thái giàu, đạt 18.198,42ha, chiếm trên 16%. Tổng diện tích rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy, sau cháy, cây bụi và trảng cỏ đạt 9.017,43ha, chiếm trên 5%. Tổng diện tích rừng trồng đạt 2.528ha, chiếm trên 1% ở khu vực VQGNKĐ. - Thực trạng hạ tầng ứng dụng công nghệ địa không gia chưa đáp ứng yêu cầu. Hạ tầng kỹ thuật đang ở giai đoạn sơ khai. - Có 2 nguyên nhân chủ yếu gây khó khăn trong quản lý bền vững nguồn tại nguyên ở khu vực VQGNKĐ là làm mất rừng, suy thoái rừng tăng thêm rừng mới. Trong đó nguyên nhân chủ yếu là do khai thác trái phép và do xâm lấn, lấn chiếm đất rừng và các hoạt động khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên và trồng rừng mới một số lài cây như Tếch, Bạch đàn và Cao su. - Ngưỡng chỉ số tương đối KB (ARVI) để phát hiện mất rừng từ -88,76 đến -65,77 ; để phát hiện suy thoái từ -29,83 đến -5,44. Với sai số phát hiện mất rừng, suy thoái rừng từ 2%-15,8%. - Ngưỡng chỉ số tương đối KB (ARVI) để phát hiện thêm rừng từ 173,93 đến 965,43. Với sai số phát hiện thêm rừng là 5%. - Đề xuất quy trình ứng dụng công nghệ địa không gian để phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng, thêm rừng mới ở khu vực VQGNKĐ. Quy trình gồm có 9 bước. Ngoài ra, thực hiện các biện pháp hoàn thiện cơ sở hạ tầng thông tin: máy tính cấu hình cao; mạng Internet tốc độ cao; xây dựng và hoàn thiện cơ sở dữ liệu nền về hiện trạng rừng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BAKHAM CHANTHAVONG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA NAM KA ĐINH, NƯỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BAKHAM CHANTHAVONG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG TẠI KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA NAM KA ĐINH, NƯỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG MÃ SỐ: 9620211 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHÙNG VĂN KHOA PGS TS SITHONG THONGMANIVONG HÀ NỘI - 2022 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tư - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tn thủ kết luận đánh giá Luận án Hội đồng khoa học Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Người cam đoan BAKHAM CHANTHAVONG ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài luận án này, tơi nhận giúp đỡ tận tình quan, ban, ngành, đoàn thể cá nhân, người thân gia đình Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn tới tập thể, cá nhân người thân gia đình tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu vừa qua Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới PGS.TS Phùng Văn Khoa, PGS TS Sithong Thongmanivong người trực tiếp hướng dẫn suốt trình viết đề cương, thu thập số liệu hoàn thành luận án Xin cảm ơn phủ Việt Nam phủ Lào, Đại sứ quán Lào Việt Nam tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu Việt Nam Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Lâm nghiệp, phòng sau Đại học, thầy, cô giáo thuộc khoa QLTNR &MT, người trang bị cho kiến thức quý báu giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cám ơn giúp đỡ đồng chí lãnh đạo Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thu thập số liệu Mặc dù cố gắng thời gian, kinh nghiệm trình độ thân cịn hạn chế, nên đề tài luận án không tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận ý kiến góp ý nhà khoa học bạn đồng nghiệp để luận án hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả BAKHAM CHANTHAVONG iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Định nghĩa Vườn quốc gia, rừng, rừng, thêm rừng suy thoái rừng 1.1.1 Rừng 1.1.2 Mất rừng 1.1.3 Suy thoái rừng 1.1.4 Thêm rừng 10 1.1.5 Phát “sớm” rừng, suy thoái rừng thêm rừng 10 1.2 Cơ sở khoa học Công nghệ địa không gian 12 1.3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian quản lý tài nguyên rừng giới Lào 13 1.3.1 Sử dụng kỹ thuật phép so sánh sau phân loại để xác định thay đổi tài nguyên rừng theo thời gian 14 1.3.2 Sử dụng thuật toán phát thay đổi để xác định thay đổi tài nguyên rừng theo thời gian 24 1.4 Thảo luận xác định hướng nghiên cứu đề tài luận án 33 1.4.1 Về giám sát thay đổi rừng (mất, suy thối rừng, có thêm rừng mới) 33 1.4.2 Về thành tựu nghiên cứu ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám công nghệ địa không gia quản lý tài nguyên rừng 34 iv 1.4.3 Về tồn nghiên cứu trước 34 1.4.4 Xác định vấn đề nghiên cứu cho đề tài luận án 35 Chương 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 37 2.1 Nội dung nghiên cứu 37 2.1.1 Nghiên cứu đặc điểm trạng tài nguyên rừng yếu tố ảnh hưởng đến công tác quản lý tài nguyên rừng khu vực VQGNKĐ 37 2.1.2 Nghiên cứu ứng dụng ngưỡng số viễn thám phát sớm rừng, suy thoái rừng khu vực VQGNKĐ 37 2.1.3 Nghiên cứu ứng dụng ngưỡng số viễn thám phát khu vực có thêm rừng khu vực VQGNKĐ 37 2.1.4 Nghiên cứu đề xuất số giải pháp đẩy mạnh ứng dụng công nghệ địa không gian quản lý tài nguyên rừng VQGNKĐ 37 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1 Phương pháp luận 38 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 43 2.3 Đặc điểm khu vực VQGNKĐ 56 2.3.1 Điều kiện tự nhiên 56 2.3.2 Điều kiện kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu 60 Chương 3L: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 62 3.1 Đặc điểm trạng tài nguyên rừng, thực trạng hạ tầng ứng dụng công nghệ địa không gian, yếu tố ảnh hưởng đến công tác quản lý tài nguyên rừng khu vực VQGNKĐ 62 3.1.1 Đặc điểm trạng tài nguyên rừng khu vực Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh 62 3.1.2 Đặc trưng số trạng thái rừng tự nhiên rộng thường xanh rừng trồng 64 v 3.1.3 Thực trạng sở hạ tầng ứng dụng công nghệ địa không gian VQGNKĐ 67 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cơng tác quản lý tài nguyên rừng khu vực VQGNKĐ 70 3.2 Ứng dụng ngưỡng số viễn thám phát sớm rừng, suy thoái rừng khu vực VQGNKĐ 78 3.2.1 Khoanh vẽ vùng mẫu ảnh 78 3.2.2 Xác định ngưỡng số viễn thám kiểm chứng kết 79 3.2.3 Đánh giá độ xác 81 3.2.4 Xây dựng đồ phân bố khu rừng suy thoái rừng 83 3.2.5 Thảo luận 85 3.3 Ứng dụng ngưỡng số viễn thám phát khu vực có thêm rừng khu vực VQGNKĐ 88 3.3.1 Khoanh vẽ vùng mẫu ảnh 88 3.3.2 Xác định ngưỡng số viễn thám kiểm chứng kết 89 3.3.3 Đánh giá độ xác 91 3.3.4 Xây dựng đồ phân bố diện tích thêm rừng 92 3.3.5 Thảo luận thay đổi số viễn thám theo thời gian ngưỡng số tương đối phát thêm rừng 93 3.4 Đề xuất số giải pháp đẩy mạnh ứng dụng công nghệ địa không gian quản lý tài nguyên rừng khu vực VQGNKĐ 94 3.4.1 Đề xuất quy trình ứng dụng cơng nghệ địa khơng gian phát sớm rừng, suy thoái rừng, khu vực thêm rừng 94 3.4.2 Giải pháp thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian 106 3.4.3 Giải pháp nâng cao hiệu công tác quản lý bảo vệ rừng khu vực nghiên cứu 111 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 114 Kết luận 114 vi Tồn 115 Kiến nghị 115 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ ARVI Chỉ số thực vật kháng khí BNN&PTNT VN Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Việt Nam CHDCND Lao Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, hay Lào DFL- MAFL Cục Lâm nghiệp Lào - Bộ Nông Lâm nghiệp Lào DAFB Sở Nông Lâm nghiệp tỉnh Bolikhamsay FAO Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hợp Quốc FCCC Cơng ước khung biến đổi khí hậu GIS Hệ thống thông tin địa lý GT Công nghệ địa khơng gian GPS Hệ thống định vị tồn cầu HG Hỗn giao Hdc Chiều cao cành điều tra (m) Hvn Chiều cao vút điều tra (m) ICRAF Trung tâm Nông lâm nghiệp giới ITTO Tổ chức gỗ nhiệt đới giới IUCN Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên Tài nguyên LRRL M Lá rộng rụng Thiên nhiên Trữ lượng rừng (m3/ha) MAFLL Bộ Nông Lâm Nghiệp Lào MR Mất rừng MAFL Bộ Nông Lâm nghiệp Lào NDVI Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa NBR Chỉ số cháy chuẩn hóa NA Khơng phát OTC Ơ tiêu chuẩn RS RTSPHSKT,C RTSPHSNR, TC Viễn thám Rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác, sau cháy Rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy, trảng cỏ UNFCCC (Công ước khung Liên hợp quốc biến đổi khí hậu) viii S2 Ảnh Sentinel SR STR TSPHR TR VQGNKĐ VQGNKĐ V Phản xạ phổ bề mặt Suy thoai rừng Tái sinh phục hồi rừng Thêm rừng Vườn Quốc gia Vườn Quốc gia Nam Ka Đinh Thể tích thân (m3) UNEF Công ước Liên hợp quốc Đa dạng sinh học rừng UNEP Chương trình mơi trường Liên hợp quốc Tọa độ STT X Y 39 752.584 1.803.049 40 750.298 1.802.875 41 750.330 1.803.871 42 765.966 1.818.076 43 772.698 1.816.656 44 777.220 1.804.293 45 766.411 1.813.255 46 760.863 1.811.191 47 760.837 1.818.046 48 763.163 1.818.010 49 758.823 1.817.225 50 776.484 1.813.804 51 772.586 1.812.269 52 768.740 1.807.508 53 765.289 1.806.976 54 789.368 1.805.583 55 788.690 1.804.760 56 791.445 1.807.089 57 791.018 1.808.686 Tọa độ STT X Y 58 750.915 1.779.060 59 751.835 1.778.900 60 745.923 1.798.681 61 745.072 1.798.893 62 742.996 1.797.850 63 737.028 1.796.540 64 747.029 1.803.401 65 746.415 1.802.644 66 746.956 1.802.923 67 747.312 1.802.914 68 745.941 1.803.801 69 752.048 1.804.160 70 761.615 1.816.810 71 761.748 1.817.454 72 761.913 1.815.265 73 762.864 1.814.312 74 763.239 1.816.048 75 763.499 1.814.269 76 765.236 1.817.194 Tọa độ STT X Y 77 765.363 1.814.951 78 766.430 1.813.882 79 758.651 1.808.325 80 756.016 1.803.660 81 755.830 1.801.889 82 745.832 1.792.628 83 746.267 1.791.940 84 745.473 1.792.560 85 757.714 1.827.564 86 719.226 1.807.177 87 717.537 1.807.125 88 718.374 1.807.655 89 718.121 1.808.392 90 719.226 1.807.177 91 721.637 1.806.616 92 720.484 1.807.036 93 722.415 1.806.016 94 721.166 1.806.597 95 720.762 1.807.170 Tọa độ STT X Y 96 758.860 1.783.100 97 788.748 1.792.935 98 787.537 1.791.425 99 778.960 1.808.183 100 773.322 1.813.684 101 764.140 1.820.536 102 763.271 1.819.008 103 763.218 1.817.559 104 764.232 1.816.504 105 760.761 1.815.213 106 766.461 1.813.782 107 769.147 1.807.568 108 763.756 1.818.504 109 763.271 1.819.008 110 763.271 1.819.008 111 747.480 1.830.298 112 747.456 1.832.735 113 769.147 1.807.568 114 745.894 1.833.179 Tọa độ STT X Y 115 746.073 1.832.975 116 740.817 1.827.613 117 740.122 1.827.469 118 740.027 1.829.374 119 748.590 1.829.707 120 745.019 1.794.643 121 744.920 1.794.385 122 747.155 1.788.522 123 747.912 1.787.150 124 748.601 1.785.360 125 750.381 1.781.134 126 749.239 1.781.901 127 755.271 1.778.564 128 755.493 1.778.447 129 759.433 1.781.646 130 782.486 1.788.816 131 782.040 1.789.470 132 785.852 1.787.272 133 783.157 1.785.437 Tọa độ STT X Y 134 780.790 1.785.452 135 778.639 1.783.047 136 778.602 1.783.285 137 778.869 1.783.242 138 779.159 1.781.279 139 778.737 1.781.285 140 788.492 1.781.558 141 787.844 1.782.147 142 787.507 1.782.702 143 788.729 1.788.102 144 787.856 1.786.506 145 788.529 1.788.805 146 788.977 1.789.655 147 789.494 1.794.369 148 789.993 1.793.408 149 788.541 1.792.750 150 786.082 1.791.173 151 785.547 1.791.542 152 787.265 1.791.520 Tọa độ STT X Y 153 789.474 1.793.783 154 788.035 1.792.979 155 789.073 1.797.052 156 788.865 1.796.896 157 788.993 1.802.438 158 789.033 1.801.214 159 787.536 1.801.505 160 787.539 1.804.128 161 782.306 1.807.270 162 785.503 1.808.247 Phụ biểu 80 Điểm mẫu đánh giá thêm rừng Tọa độ STT X Y 750.873 1.804.020 750.554 1.802.628 749.525 1.804.492 746.828 1.803.376 743.421 1.795.859 741.064 1.793.582 741.106 1.794.075 737.457 1.793.915 738.395 1.794.795 10 737.722 1.793.616 11 737.302 1.793.088 12 736.054 1.795.055 13 733.339 1.792.751 14 733.614 1.792.868 15 746.795 1.834.670 16 739.789 1.793.473 17 749.782 1.832.077 18 745.426 1.833.844 19 723.811 1.815.664 Tọa độ STT X Y 20 758.786 1.823.914 21 762.673 1.820.166 22 745.535 1.833.374 23 761.675 1.821.666 24 758.199 1.817.917 25 768.093 1.812.676 26 757.236 1.821.429 27 734.966 1.794.508 28 762.913 1.817.772 29 763.703 1.808.507 30 762.884 1.816.689 31 740.132 1.833.798 32 737.795 1.834.283 33 740.329 1.793.445 34 721.998 1.810.966 35 758.752 1.810.149 36 758.654 1.817.466 37 767.413 1.811.541 38 761.572 1.820.064 Tọa độ STT X Y 39 766.298 1.813.843 40 759.321 1.814.778 41 721.305 1.811.229 42 740.317 1.794.142 43 744.624 1.833.867 44 746.767 1.825.303 45 743.014 1.792.358 46 753.703 1.800.105 47 741.918 1.832.856 48 756.470 1.822.588 49 749.278 1.836.100 50 740.878 1.829.195 51 756.333 1.822.143 52 763.077 1.816.264 53 723.354 1.814.382 54 721.885 1.814.563 55 762.426 1.815.673 56 739.914 1.792.325 57 732.050 1.793.194 Tọa độ STT X Y 58 749.245 1.836.427 59 760.867 1.811.492 60 723.713 1.815.323 61 763.133 1.817.111 62 760.474 1.815.992 63 760.036 1.808.983 64 760.528 1.818.174 65 720.877 1.814.194 66 750.170 1.835.295 67 747.055 1.833.953 68 764.425 1.809.212 69 748.606 1.834.386 70 761.364 1.817.111 71 738.745 1.793.443 72 747.321 1.830.329 73 758.447 1.818.616 74 752.213 1.802.063 75 751.651 1.802.445 76 743.730 1.832.676 Tọa độ STT X Y 77 752.234 1.802.773 78 767.603 1.811.894 79 759.670 1.813.197 80 746.687 1.830.145 Phụ biểu var table = ee.FeatureCollection("users/NamKading/NamKading"), table2 = ee.FeatureCollection("users/NamKading/Study_area"); var tools = require('users/fitoprincipe/geetools:tools'); var Don_vi_hanh_chinh = table2; var rung = table // Chọn thời gian quan tâm: var startdate = '2016-01-01'; var enddate = '2019-12-31'; var start1 = '2016-01-29'; var end1 = '2016-01-31'; var start2 = '2019-12-29'; var end2 = '2019-12-31' function maskS2clouds(image) { var qa = image.select('QA60'); // Bits 10 and 11 are clouds and cirrus, respectively var cloudBitMask =