ĐỀ TÀI " ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG TỈNH KON TUM " doc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA NÔNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG TỈNH KON TUM Họ và tên tác giả: Chu Văn Chung Ngành học: Quản Lý Tài Nguyên Rừng và Môi Trường Khóa học: 2003 - 2007 Đăk Lăk, tháng 9 năm 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA NÔNG LÂM NGHIỆP ii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG TỈNH KON TUM Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Bảo Huy Họ và tên tác giả: Chu Văn Chung Ngành học: Quản Lý Tài Nguyên Rừng và Môi Trường Khóa học: 2003 - 2007 Đăk Lăk, tháng 9 năm 2007 iii Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này , tôi xin chân thành cảm ơn đến: Quý thầy cô giáo trường Đại Học Tây Nguyên đã tận tình dạy bảo tôi trong suốt bốn năm học. Các thầy cô trong Khoa Nông Lâm Nghiệp đã giúp cho tôi có được những kiến thức quý báu về nghành nghề của mình cũng như những bài học kinh nghiệm từ thực tế. Tập thể lớp Quản Lý Tài Nguyên Rừng và Môi Trường K2003 đã gắn bó và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học c ũng như trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Các cán bộ UBND xã Hiếu đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện trong thời gian tôi thu thập số liệu. Bà con trong thôn Vi Chring, đã giúp tôi trong quá trình điều tra rừng. Gia đình và những người thân của tôi đã giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi có được ngày hôm nay. Đặc biệt tôi xin chân thành cám ơn đến PGS.TS Bảo Huy là người đã tận tình quan tâm, giúp đỡ và hướng dẫn tôi hoàn thành luận vă n này. Xin chân thành cảm ơn Buôn Ma Thuôt, tháng 9 năm 2007 Sinh viên Chu Văn Chung iv Danh mục từ viết tắt: CGIS : Canadian Geographic Infomational System GIS : Geographical Information System HĐNN : Hội đồng nhân dân HTTTĐL : Hệ thống thông tin địa lý HXLA : Hệ xử lý ảnh UBNN : Ủy ban nhân dân Danh sách bảng biểu: Bảng 5.1. Bảng tổng hợp phân loại trạng thái thực địa và ảnh landsat. 25 Bảng 5.3: Kết quả phân tích hồi quy giữa xói mòn đất với các nhân tố tác động. 32 Bảng 5.4. Bảng tổng hợp diện tích các cấp xung yếu trong lưu vực 40 Biểu 5.5: Số liệu dự báo cấp xung yếu của lưu vực 44 Danh sách hình ảnh: Hình 5.1: Bản đồ UTM khu vực nghiên cứu 18 Hình 5.2: Bản đồ địa hình - thuỷ văn khu vực nghiên cứu 19 Hình 5.3: Ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực nghiên cứu 20 Hình 5.4: Bản đồ vector trạng thái giải đoán tự động từ ảnh vệ tinh 21 Hình 5.12.: Bảng vector và bảng tonghopca3trangthai trên một của sổ 22 Hình 5.13: Phép chọn SQL Select- chọn các điểm điều tra thực tế nằm trong vùng phân loại ảnh landsat 23  Hình 5.5: Bản đồ chồng ghép tọa độ trạng thái thực địa với phân loại ảnh vệ tinh 24 Hình 5.6: Bản đồ chuyên đề phân cấp trạng thái 26 Hình 5.7: Bản đồ trạng thái rừng và đất rừng của lưu vực 27 Hình 5.14: Hộp thoại Update Column 34 Hình 5.15: Hộp thoại Expression 35 Hình 5.16: Hộp thoại Create Thematic Map- Step 1 of 3 36 Hình 5.17: Hộp thoại Create Thematic Map- Step 2 of 3 36 Hình 5.18: Hộp thoại Create Thematic Map- Step 3 of 3 36 Hình 5.8: Bản đồ chuyên đề phân cấp xung yếu lưu vực 37 Hình 5.9: Bản đồ phân vùng xung yếu lưu vưc 39 Hình 5.19: Hộp thoại New Redistrict Window 40 Hình 5.10: Bản đồ cấp xung yếu hiện tại 42 Hình 5.11: Bản đồ dự báo sự thay đổi cấp xung yếu 45 v Mục lục 1 Đặt vấn đề 1 2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3 2.1 Khái niệm về GIS và viễn thám 3 2.1.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý 3 2.1.2 Khái niệm về viễn thám 4 2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên 4  2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước về ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên 6  3 Đối tượng nghiên cứu 8 3.1 Đối tượng nghiên cứu cụ thể 8 3.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 8 3.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 8 3.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 9 4 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 13 4.1 Mục tiêu nghiên cứu 13 4.1.1 Mục tiêu tổng quát 13 4.1.2 Mục tiêu cụ thể: 13 4.2 Nội dung nghiên cứu 13 4.3 Phương pháp nghiên cứu 13 4.3.1 Phương pháp luận và tiếp cận nghiên cứu 13 4.3.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 14 5 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 17 5.1 Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh Landsat và công nghệ GIS 17  5.2 Phát hiện mối quan hệ giữa mức độ xói mòn (y) và các nhân tố tác động (xi) 27  Bảng 5.2: Bảng mã hoá các nhân tố sinh thái, nhân tác trong lưu vực 31 5.3 Phân cấp xung yếu phục vụ quản lý lưu vực bằng GIS 33 5.4 Dự báo sự thay đổi cấp xung yếu 41 6 Kết luận và kiến nghị 46 6.1 Kết luận 46 6.2 Kiến nghị 47 Tài liệu tham khảo 48 Phụ lục 49 Phụ lục 1:Mẫu phiếu nghiên cứu các nhân tố tác động đến môi trường rừng (Xói mòn đất, dòng chảy trong lưu vực) 49  Phụ lục 2: Bảng tổng hợp số liệu điều tra các nhân tố tác động đến xói mòn đất 53  vi Phụ lục 3: Kết quả phân tích hàm quan hệ giữa xói mòn với các nhân tố sinh thái, nhân tác bằng phần mềm Stagraphich plus 56  Phụ lục 4: Bảng tổng hợp các điểm điều tra trạng thái trên thực địa 58 Phụ lục 5: Dữ liệu của lớp bản đồ vector giải đoán từ ảnh vệ tinh 62 Phụ lục 6: Dữ liệu đối chứng trạng thái hiện trường với phân loại trên ảnh landsat 70  1 1 Đặt vấn đề Giá trị nhiều mặt của rừng đã được đề cập một cách rõ ràng trong một vài thập kỷ qua, rừng không đơn thuần là cung cấp gỗ mà còn lâm sản ngoài gỗ và đặc biệt là các dịch vụ từ rừng như bảo vệ đầu nguồn , các nguồn nước, bảo vệ khí hậu thông qua hấp thụ CO 2 … Do vậy quy hoạch, quản lý tài nguyên rừng đòi hỏi phải xuất phát từ việc quản lý tổng hợp và phát huy một cách hài hòa giá trị to lớn, nhiều mặt mà không thể thay thế của rừng. Ngày nay quy hoạch cách quan rừng là một yêu cầu của bất kỳ quốc gia nào. ở cả đô thị lẫn vùng cao, vì để phát triển bền vững con người cần có đầy đủ kiến thức về quan hệ c ảch quan, sinh thái và quản lý sử dụng nó theo đúng quy luật [4] Một trong các dịch vụ quan trọng của rừng là bảo vệ đầu nguồn, nguồn nước. Trong mấy chục năm trở lại đây do nạn khai thác và chặt phá rừng bừa bãi, diện tích rừng của nước ta đã giảm sút một cách nghiêm trọng. Kéo theo đó là hàng loạt các nguy cơ về hạn hán, lũ lụt…. Tất cả đều do việc con người không biế t sử dụng và khai thác một cách không hợp lý tài nguyên rừng. Trên quan điểm hệ thống, một lưu vực có các thành phần sinh học và vô sinh tương tác nhau và thường gồm một số các hệ sinh thái hay các phần của hệ sinh thái liên kết với nhau thành các dòng vật chất và năng lượng. Trong đó chu trình nước là sự liên kết chính chi phối đến các chức năng của lưu vực. Lưu vực có một số vai trò quan trọng sau: + Cung cấp nướ c: Đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của con người và phục vụ phát triển kinh tế và xã hội. + Cải thiện chất lượng nước. + Kiểm soát lũ lụt. + Kiểm soát bồi lắng. + Phát triển kinh tế với các công trình thuỷ điện thuỷ lợi. + Bảo tồn đa dạng sinh học. + Bảo tồn sinh cảnh. + Giải trí và du lịch. 2 Rừng được coi là trái tim của các lưu vực vùng cao. Vì thế, quản lý lưu vực cũng đồng nghĩa với việc quản lý tài nguyên rừng đầu nguồn. Do vậy, cần có các biện pháp quản lý rừng tổng hợp và bền vững. Trong mấy năm trở lại đây hạn hán và lũ lụt đã mang đến cho con người biết bao khó khăn. Chúng ta có thể thấy được điều này thông qua các các hiện tượng về bão lũ, mùa khô thiếu nước… mà các phương tiện thông tin đại chúng vẫn đưa tin hàng ngày. Con người vẫn chưa tìm ra được nguyên nhân chính xác gây ra các hiện tượng trên. Nhưng qua nghiên cứu của các nhà khoa học thì nguyên nhân chủ yếu là do sự mất rừng một cách nhanh chóng (cả về số lượng và chất lượng rừng), nhất là các khu rừng đầu nguồn. Để rừng là nơi giữ nước và cung cấp nước cho đời sống và các hoạt động khác củ a con người. Chúng ta không thể biết bảo vệ mà còn phải biết phát huy, quy hoạch cảnh quan và lưu vực của tài nguyên rừng. Các lưu vực cần được điều tra, khảo sát để tìm ra các nhân tố tác động đến chất lượng của lưu vực. Mặt khác trong việc sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và quản lý xã hội, mỗi phương pháp áp dụng đòi hỏi phải có sự phân tích các nhân tố tự nhiên và kinh tế xã hội. Các s ố liệu này nhìn chung thường ở dạng bản đồ, ảnh các văn bản lưu trữ, các số liệu thống kê hay là sự kết hợp giữa chúng. [6] Việc phân tích các số liệu này nhằm mục đích trả lời cho một số câu hỏi như: Cần phải xác định vị trí một khu rừng cần được bảo vệ nghiêm ngặt, một công trình thuỷ lợi ở vị trí nào cho thích hợp… Nhiề u câu hỏi được phát sinh trong quá trình làm việc. Để trả lời câu hỏi này, nếu sử dụng các phương pháp tra cưú thông thường thì sẽ mất rất nhiều thời gian và công sức. Nó đòi hỏi phải tra cứu nhiều loại tài liệu, bản đồ khác nhau cũng như các tài liệu thống kê khác. Hiện nay với sự phát triển vược bậc của tiến bộ khoa học kỹ thuật đặc biệt là tiến bộ của công nghệ thông tin và công nghệ thông tin địa lý - GIS, đã mở ra một hướng mới cho việc quản lý tài nguyên thiên nhiên nói chung và quản lý lưu vực nói riêng. 3 Để góp phần vào việc quản lý lưu vực, phân cấp lưu vực bằng các biện pháp kỹ thuật và công nghệ mới, chúng tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG- KON TUM” 2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Khái niệm về GIS và viễn thám 2.1.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý - Dữ liệu địa lý: Các công cụ của máy tính làm việc với dữ liệu của các hiện tượng tự nhiên trên bề mặt của trái đất được gọi là hệ thống thông tin không gian. Nó có thể làm việc với đủ loại thông tin như bản đồ, ảnh vệ tinh… Hệ thống thông tin là một hệ thống thu thập, lưu trữ và điều hành các thông tin dướ i dạng giấy, ảnh và số về các hiện tượng tự nhiên trong thế giới thực. Do vậy dữ liệu là rất đa dạng, chúng mang tính không gian và thời gian chúng được gọi là dữ liệu địa lý. Vậy dữ liệu địa lý là các dữ liệu số mô tả các đối tượng trong thế giới thực. Dữ liệu địa lý được tổ chức thành hai nhóm thông tin chính đó là: + Nhóm thông tin về phân bố không gian. + Nhóm thông tin về thuộ c tính của đối tượng. - Mô hình dữ liệu: 4 Có những khuôn mẫu căn bản cho dữ liệu địa lý và có những nguyên lý, hình thức hướng dẫn chúng ta mô hình hoá và tổ chức dữ liệu. Mô hình hoá tổ chức dữ liệu thông dụng nhất hiện nay là mô hình bản đồ chồng xếp, trong đó đối tựng tự nhiên được thể hiện như một tập hợp các lớp thông tin riêng rẽ. Một trong những phương pháp chung nhất của tổ chức dữ liệu địa lý là tổ chức theo các bản đồ và các lớp thông tin. Mỗi lớp thông tin là một biểu diễn của dữ liệu theo một mục tiêu nhất định. Mỗi lớp thông tin lại có mô hình cấu trúc dữ liệu chi tiết hơn. Về nguyên lý, lớp thông tin là tấp hợp các dữ liệu địa lý về một khía cạnh nào đó của một đối tượng địa lý thực tế không giống như các dạng dữ li ệu thông dụng khác, dữ liệu địa lý phức tạp hơn nó bao gồm các thông tin về vị trí và các thuộc tính phi không gian. Tổng hợp dữ liệu địa lý và mô hình địa lý ta có được khái niệm về hệ thống thông tin địa lý như sau: Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống quản lý thông tin không gian được phát triển dựa trên cơ sở máy tính với mục đích lưu trữ, quản lý, hợp nhất, mô hình hoá, phân tích và mô tả được nhiề u loại dữ liệu. 2.1.2 Khái niệm về viễn thám Viễn thám được định nghĩa như một khoa học và công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định đo đạc hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tư li ệu chủ yếu trong viễn thám. Tuy nhiên các dạng năng lượng khác như trọng trường, từ trường cũng được sử dụng để khai thác thông tin. 2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) đầu tiên trên thế giới được xây dựng vào đầu những năm 60 của thế kỷ XX tại Canada với tên gọi CGIS (Canadian Geographic Infomational System). Song song với Canada hàng loạt các trường đại học Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng các HTTTĐL của mình. Tuy nhiên rất nhiều trong số đó đã không tồn tại được lâu. [...]... - Tỉnh Kon Tum Cho đến năm 2002 sau khi được chia tách thành 2 Huyện Kon Plong và Kon Rẫy thì địa phận Xã Hiếu thuộc địa phận huyện Kon Plong Địa bàn Xã nằm cách Trung Tâm Huyện KonPlong 28 Km ( Theo quốc lộ 24) Xã có địa giới hành chính như sau: + Phía Bắc giáp Xã Pờ Ê và Xã N gọc Tem - Huyện KonPlong + Phía Đông giáp Tỉnh Quảng N gãi + Phía N am giáp Tỉnh Gia Lai + Phía Tây Giáp Xã Măng Cành - Huyện. .. phần ứng dụng và phát triển phương pháp quy hoạch trạng thái rừng bằng ảnh vệ tinh và phân cấp yếu lưu vực bằng công nghệ GIS làm cơ sở cho việc quản lý lưu vực và tài nguyên lưu vực 4.1.2 Mục tiêu cụ thể: i Xây dựng phương pháp quy hoạch trạng thái của lưu vực bằng ảnh vệ tinh và công nghệ GIS ii Xây dựng phương pháp phân cấp xung yếu của một lưu vực iii Đề xuất phương pháp quản lý lưu vực và tài nguyên... động đến cấp xung yếu của lưu vực Các nhân tố được chọn để điều tra ở trên là những nhân tố dễ điều tra trong thực tế, không tốn kém nhiều về chi phí và thời gian trong điều tra và quản lý Các nhân tố được phân cấp để tìm ra các tổ hợp 28 Phân cấp xung yếu: Trong thực tể nếu phân thành nhiều cấp xói mòn lưu vực thì sẽ rất khó cho việc áp dụng và quản lý trong thực tế Vì vậy, đề tài chọn cách phân cấp mức... chuyên đề, kết quả phân tích bản đồ chuyên đề được thể hiện qua dạng bản đồ sau: 25 Hình 5.6: Bản đồ chuyên đề phân cấp trạng thái (Tỷ lệ 1: 50 000) 26 Kết hợp quá trình giải đoán ảnh, điều tra thực tế trên khu vực nghiên cứu và bản đồ chuyên đề phân cấp trạng thái có được bản đồ trạng thái rừng của lưu vực thuộc xã Hiếu huyện KonPlong tỉnh Kon Tum Hình 5.7: Bản đồ trạng thái rừng và đất rừng của lưu vực. .. chất lượng của lưu vực, phân cấp xung yếu lưu vực vẫn đang còn là vấn đề bỏ ngỏ N hất là việc ứng dụng công nghệ viễn thám và HTTTĐL vào quản lý lưu vực vẫn đang còn là vấn đề hạn chế và chưa được triển khai 7 3 Đối tượng nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu cụ thể + N ghiên cứu trên một khu vực của lưu vực nằm trong địa phận của xã Hiếu có diện tích là 2254,35 ha Giới hạn nghiên cứu trong một phạm... hành xây dựng bản đồ chuyên đề về cấp xung yếu lưu vực bằng dữ liệu y thông qua hệ thống thông tin địa lý 16 5 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 5.1 Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh Landsat và công nghệ GIS Phân loại trạng thái rừng là cơ sở dữ liệu đầu tiên và quan trọng để phân cấp xung yếu của lưu vực, vì lớp thảm phủ thực vật rừng đóng vai trò quan trọng trong điều tiết nguồn nước, hạn... Việt N am Việc quản lý và phân cấp lưu vực ở nước ta đang là một vấn đề được bàn tán nhiều trong mấy năm trở lại đây Các lưu vưc sông nhất là các lưu vực đầu nguồn vẫn chưa được khảo sát, đánh giá và phân cấp một cách hợp lý Các biện pháp quản lý và bảo vệ lưu vực thường chỉ tập trung ở các phần của lưu vực nơi mà sự xói mòn đã xấy ra ở mức cao và sự can thiệp được xem là cấp bách, hay ở những nơi... các nhân tố tác động (xi) Để quản lý lưu vực một cách bền vững trước tiên phải biết được tình hình của lưu vực và các nhân tố tác động đến lưu vực Từ đó mới có thể có các cơ sở khoa học cho các hoạt động quản lý, bảo vệ và phát triển lưu vực một cách bền vững 27 Mỗi một lưu vực đều có các chỉ tiêu đặc trưng riêng về các nhân tố tác động đến cấp xung yếu của lưu vực, các chỉ tiêu phản ánh sự khác biệt... áp dụng công nghệ GIS trong quản lý lưu vực + N ghiên cứu các nhân tố nhân tác, sinh thái tác động đến xói mòn đất và khả năng điều hoà dòng chảy của lưu vực 3.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 3.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 3.2.1.1Vị trí địa lý Xã Hiếu nằm ở tọa độ địa lý 108o22’ 44’’ đến 108o31’11’’ kinh độ Đông và từ 14o32’29’’ đến 14o41’15’’vĩ độ Bắc Trước đây Xã Hiếu thuộc Huyện Kon Plong. .. độc lập, lớp bản đồ này chứa các điểm điều tra và thông tin về các điểm điều tra Trong Mapinfo Professional sử dụng hàm y = f(xi) đã phân tích trong phần mềm Statgraphic Plus để xác định cấp xói mòn thông qua các biến xi đã phát hiện có ảnh hưởng đến cấp xung yếu 4.3.2.4 Xây dựng bản đồ chuyên đề về cấp xung yếu trong lưu vực và dự báo sự thay đổi Sau khi đưa hàm y = f(xi) vào Mapinfo Professional, có . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG TỈNH KON TUM Họ và tên tác. ii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ỨNG DỤNG GIS TRONG PHÂN CẤP XUNG YẾU LƯU VỰC TẠI XÃ HIẾU HUYỆN KON PLONG TỈNH KON TUM Giảng viên hướng dẫn: