PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ĐẤT LÂM NGHIỆP FOLES ppt

1 PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ĐẤT LÂM NGHIỆP FOLES Hoàng Việt Anh, Ngô Đình Quế Trung Tâm Nghiên cứu Sinh Thái và Môi trường rừng Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Phần mềm FOLES được xây dựng dựa trên phương pháp đánh giá lập địa và kết quả của đề tài “Phân hạng đất trồng rừng sản xuất một số loài cây chủ yếu ở các vùng trọng điểm” nhằm tự động hóa quá trình phân hạng đất và được phát triển trên nền ArcEngine có khả năng chạy độc lập. FOLES có 3 chức năng chính: đánh giá tiềm năng đất lâm nghiệp, đánh giá thích hợp cây trồng, phân hạng đất vi mô, dự đoán năng suất và phân tích hiệu quả kinh tế. Qua đánh giá và thử nghiệm tại một số địa bàn lâm nghiệp, phần mềm cho kết quả chính xác, dễ sử dụng, có khả năng chạy ổn định trên các máy cấu hình thấp Pentium II trở lên. Từ khoá: FOLES ĐẶT VẤN ĐỀ Chương trình 5 triệu ha rừng đang là một trong những nhiệm vụ quan trọng và sử dụng nhiều nguồn lực nhất của ngành lâm nghiệp với tổng số vốn lên đến hơn 3000 tỷ đồng. Thành công của chương trình sẽ có những ảnh hưởng sâu rộng tới nhiều ngành kinh tế khác bao gồm lĩnh vực bảo vệ môi trường sinh thái, xóa đói giảm nghèo, giảm phát thải khí nhà kính và những ngành công nghiệp khác có sử dụng tài nguyên rừng. Trên cơ sở đánh giá một cách khoa học sức sản xuất tiềm năng của đất, chúng ta có thể lựa chọn loài cây trồng phù hợp, dự đoán được năng suất của rừng trồng, cũng như đề xuất các biện pháp chuẩn bị và điều chế cần thiết. Trước yêu cầu cấp bách của thực tiễn về vấn đề trồng rừng sản xuất, Bộ Nông nghiệp & PTNT đã giao cho Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng thực hiện đề tài trọng điểm cấp Bộ “Phân hạng đất trồng rừng sản xuất một số loài cây chủ yếu ở các vùng trọng điểm”, 2006- 2009. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu mối quan hệ giữa điều kiện lập địa với sinh trưởng, xây dựng bảng phân đất cấp vi mô và dự báo năng suất rừng trồng của một số loài cây trồng rừng sản xuất chủ yếu hiện nay như: Keo lai, Keo lá tràm, Keo tai tượng, Thông nhựa, Thông mã vĩ, Thông 3 lá, Luồng, Bạch đàn urophylla, Sao đen, Dầu nước ở 5 vùng sinh thái khác nhau. Để ứng dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tiễn sản xuất một cách nhanh nhất và hiệu quả nhất, chúng tôi đã xây dựng phần mềm Đánh giá đất lâm nghiệp (FOLES) với sự hợp tác của Công ty VidaGIS (Việt Nam- Đan Mạch). Dưới đây là tóm tắt nội dung phầm mềm đã bước đầu được xây dựng và đang thử nghiệm để hoàn thiện PHƯƠNG PHÁP Về cơ sở khoa học, dựa trên nền tảng các quy trình đánh giá đất lâm nghiệp của quốc tế đã được cải tiển cho phù hợp với điều kiện Việt Nam và hoàn thiện qua nhiều công trình nghiên cứu của Viện KH Lâm Nghiệp Việt Nam, RCFEE, FAO. Phương pháp luận 2 Căn cứ vào các tiêu chí sau: - Xác định nhu cầu sử dụng đất: trong trường hợp cụ thể ở đây là đất phục vụ cho trồng rừng - Xác định và đánh giá/phân hạng các tính chất của đất theo mục đích sử dụng - Tổ hợp các nhu cầu sử dụng đất với tính chất của đất - Sơ bộ phân hạng đất và đánh giá thích hợp cây trồng - Kiểm tra trên thực địa và thực hiện những điều chỉnh cần thiết - Phân hạng đất và đánh giá thích hợp - Đưa ra các dự đoán về năng suất rừng trồng dựa trên hồi quy tuyến tính với số liệu điều tra thực địa Tiêu chí đánh giá đất Các tiêu chí đánh giá áp dụng cho điều kiện Việt Nam dựa vào bộ tiêu chí do RCFEE và FAO phát triển (RCFEE, 2005). Trong đó 6 tiêu chí quan trọng là: - Loại đất - Độ dầy tầng đất - Độ dốc - Thực bì chỉ thị - Lượng mưa bình quân năm - Độ cao tuyệt đối Thích hợp cây trồng Để đánh giá thích hợp cây trồng, chúng tôi dựa trên bộ tiêu chí lựa chọn 14 loài cây áp dụng cho trồng rừng Việt Nam, đã được văn bản hóa trong tài liệu “Cẩm nang ngành lâm nghiệp” Với từng vùng trồng rừng trọng điểm, sẽ tiến hành đánh giá độ thích hợp sinh thái của các loài cây dựa trên các số liệu về khí hậu. Kết quả là danh sách các loài cây thích hợp cho từng vùng trọng điểm và bản đồ phân bố vùng trồng. Trên cơ sở thích hợp khí hậu, chúng tôi tiến hành đánh giá tiềm năng sản xuất dựa trên các chỉ tiêu về đất, đưa ra dự báo về sản lượng (dựa trên biểu sản lượng), và gợi ý loài cây trồng phù hợp nhất, cũng như các biện pháp cải tạo đất phù hợp. Phân hạng đất cấp vi mô, dự báo năng suất và đánh giá hiệu quả kinh tế - Trên cơ sở điều tra, đo vẽ bản đồ năng suất rừng trồng khác nhau ở các vùng sinh thái. Nghiên cứu và đánh giá môi quan hệ giữa các yếu tố lập địa với sinh trưởng và năng suất của các loại rừng trồng, xây dựng các phương trình tương quan, xác định các tiêu chuẩn phân hạng đất. - Dự báo năng suất rừng trồng, tính hiệu quả kinh tế của từng loại rừng trên các hạng đất. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Ứng dụng GIS đánh giá tiềm năng đất cho 5 vùng trọng điểm - Thu thập dữ liệu về khí hậu, đất đai, địa hình cho 5 vùng trọng điểm tỷ lệ 1:250.000 và các tỉnh tỷ lệ 1:100.000 - Chuẩn hóa dữ liệu về mặt mã hóa, định dạng, tỷ lệ, hệ quy chiếu. - Xây dựng hệ cơ sở dữ liệu 2 phần mềm MapInfo và ArcGIS - Tiến hành chồng ghép các bản đồ chỉ tiêu thành phần và sử dụng phương pháp cho điểm có sử dụng trọng số để phân cấp tiềm năng sản xuất thành 3 cấp 3  Cấp 1: Đơn vị đất có tiềm năng sản xuất cao  Cấp 2: Đơn vị đất có tiềm năng sản xuất trung bình  Cấp 3: Đơn vị đất có tiềm năng sản xuất thấp - Tiến hành đánh giá mức độ thích hợp cây trồng theo các chỉ tiêu về điều kiện tự nhiên cho từng loài cây trồng cụ thể thành 4 mức độ (chi tiết các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn ngành 516/QĐ-BNN-KHCN)  Mức độ 1 (S1): rất thuận lợi, hầu như không có yếu tố hạn chế  Mức độ 2 (S2): thuận lợi, có ít yếu tố hạn chế  Mức độ 3 (S3): ít thuận lợi, có một số yếu tố hạn chế  Mức độ 4 (N): không thuận lợi, có nhiều hạn chế trong sử dụng - Xây dựng bản đồ phân hạng đất cấp vi mô cho từng loài cây trồng cụ thể tỷ lệ 1:25.000 cho xã và 1:10.000 cho thôn và lâm trường. - Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính giữa năng suất rừng với các yếu tố đất đai, đánh giá hiệu quả kinh tế cho từng loài cây. Hình 1. Sơ đồ các bước tiến hành đánh giá tiềm năng đất, thích hợp cây trồng và dự đoán năng suất rừng trồng Xây dựng phần mềm FOLES (Forest Land Evaluation) Yêu cầu: Cơ sở dữ liệu đất đai và khí hậu cho 5 vùng trọng điểm Dữ liệu khí tượng | Dữ liệu thổ nhưỡng | Dữ liệu địa hình | Dữ liệu thảm thực vật | Chồng nghép tạo bản đồ đơn vị đất đai Bản đồ tiềm năng đất đai Cấp 1, cấp 2, cấp 3 Đánh giá thích hợp cây trồng Bản đồ phân hạng đất cấp vi mô tỷ lệ 1:10.000 - 1:25.000 Thư viện đặc tính cây trồng Dự báo năng suất và phân tích hiệu quả kinh tế 4 - Đơn giản, dễ sử dụng, có giao diện người dùng thân thiện - Có khả năng chạy trên nền phần mềm GIS thông dụng như ArcGIS - Có tính mở, cho phép người dùng định nghĩa các tiêu chí mới, và sửa đổi hệ thống phân hạng - Tự động tạo bản đồ thành quả, và các báo cáo về đề xuất loài cây, dự báo năng suất - Cho phép kết xuất kết quả ra các định dạng GIS thông dụng: MapInfo, ArcGIS Công nghệ: - Về thư viện GIS, chúng tôi sử dụng ArcEngine. Phần mềm này cung cấp bộ thư viện đầy đủ nhất về các thuật toán GIS, cho phép tạo phần mềm đóng gói chạy độc lập, có nhà phân phối chính thức tại Việt Nam, có hỗ trợ kỹ thuật tốt. - Về ngôn ngữ lập trình, chúng tôi sử dụng MicroSoft .NET. Đây là một trong các ngôn ngữ phổ biến nhất hiện nay, được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ ngành công nghiệp phần mềm. Ngoài ra .NET cũng tương thích tốt với các máy tính chạy hệ điều hành MS. Window. Cấu trúc: phần mềm FOLES gồm 4 modules: - Module định nghĩa các tiêu chí đánh giá: Module này là một hệ thống mở cho phép người dùng tự định nghĩa các tiêu chí sử dụng cho việc đánh giá. Các tiêu chí sau khi khai báo sẽ được đưa vào 1 CSDL cho phép trao đổi và sử dụng chung. - Module thư viện cây trồng: Cho phép người dùng định nghĩa đặc điểm thích hợp cây trồng với các điều kiện khí hậu và đất đai - Module nhập dữ liệu và tính toán: Cho phép đọc dữ liệu dạng GIS vào phần mềm, chuẩn hóa dữ liệu, tiến hành chồng ghép bản đồ - Module tạo kết quả: Tạo bản đồ thành quả, báo cáo thành quả, dự đoán năng suất, thích hợp cây trồng Hình 2. Mô hình GIS chương trình FOLES GIỚI THIỆU GIAO DIỆN VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM Giao diện chung 5 Chương trình gồm 4 module chính, chi tiết cụ thể của từng Module sẽ được trình bàu trong các mục tiếp theo. - Thiết lập chỉ số - Nhập liệu tính toán - Xử lý bản đồ - Lập báo cáo và tính toán kinh tế Ngoài ra, FOLES có thêm một số module phụ: i) phân cấp quản lý người dùng, tùy theo từng đối tượng mà phân quyền truy cập đến các chức năng cụ thể, đơn giản hóa việc sử dụng với người sử dụng đầu cuối; ii) quản lý CSDL giúp tổ chức hệ thống dữ liệu một cách khoa học theo từng vùng địa lý, tạo thuận lợi cho lưu trữ và truy cập dữ liệu; iii) module trợ giúp: giải thích các khái niệm về thổ nhưỡng, sinh thái cây trồng, hệ thống cho điểm trong chương trình, giúp người dùng hiểu được cơ sở khoa học của quá trình phân hạng đất. Module thiết lập chỉ tiêu Chức năng: • Định nghĩa các tiêu chí và chỉ tiêu phân cấp • Thành lập thư viện loài cây trồng • Định nghĩa thang điểm và trọng số cho các chỉ tiêu • Định nghĩa vùng làm việc cho chương trình Module nhập liệu, tính toán Chức năng: • Import dữ liệu vào chương trình • Chuẩn hóa dữ liệu từ cách mã hóa tự do về mã thống nhất của chương trình 6 Module bản đồ Nạp các bản đồ thành phần Chức năng: • Cho phép nạp các bản đồ thành phần • Hiển thị hình ảnh và thuộc tính các bản đồ thành phần • In ấn các bản đồ thành phần Chồng ghép bản đồ tạo đơn vị đất đai Chức năng: Chồng ghép các bản đồ thành phần, tạo đơn vị đất đai. Mỗi đơn vị đất đai là một một lô đất có đặc trưng đồng nhất về các yếu tố thành phần. Cho phép xem bảng dữ liệu các yếu tố thành phần cho toàn bộ vùng nghiên cứu, hoặc cho từng đơn vị đất đai. Tạo đơn vị đất đai là bước cơ bản cho việc tính toán phân hạng đất Đánh giá tiềm năng đất 7 Bản đồ tiềm năng đất thị xã Hà Giang Tính toán mức tiềm năng sản xuất của đất theo bộ tiêu chí định trước. Xuất kết quả ra dạng bản đồ chuyên đề. Cho phép xem bảng dữ liệu tổng hợp của bản đồ. Thích hợp cây trồng Bản đồ thích hợp cây trồng cho cây Keo tai tượng, thị xã Hà Giang Tính toán độ thích hợp cây trồng của vùng nghiên cứu. Cho phép chọn lựa từ 30 loài cây có sẵn trong thư viện. Ngoài ra, người dùng có thể tự định nghĩa các loài cây mới trong module “Thiết lập chỉ tiêu”. Bản đồ phân hạng đất cấp vi mô Trên cơ sở bản đồ thích hợp cây trồng, bổ sung bảng tiêu chuẩn phân hạng đất vi mô tiến hành xây dựng bản đồ phân hạng đất cấp vi mô cho từng cây trồng cụ thể. Chức năng này hiện đang phát triển và sẽ hoàn thiện trong phiên bản tiếp theo. Module báo cáo 8 Cho phép lập 6 loại báo cáo thống kê và tổng hợp về yếu tố tự nhiên, đơn vị đất đai, thích hợp cây trồng, dự báo năng suất, và phân tích chi phí. Các báo cáo có thể xuất ra các format thông dụng như PDF, Excel, Ms. Word, hoặc CVS. Phân tích kinh tế Module phân tích kinh tế cho phép tính toán: - Lợi nhuận ròng tại thời điểm khai thác (FNV: Future Net Value). - Tỷ lệ hoàn vốn nội bộ (IRR: internal return rate). - Lợi nhuận thuần tại thời điểm khai thác (FGV: future gross value). - Dự báo mức đầu tư dựa trên mức doanh thu kỳ vọng. Dựa trên kịch bản phân tích kinh tế của các loài cây, người sản xuất có thể lựa chọn mô hình kinh doanh rừng hiệu quả nhất Mô hình kinh doanh lựa chọn có thể tối ưu hóa không những về loài cây trồng mà còn về vốn đầu tư và chu kỳ kinh doanh. KẾT LUẬN Quá trình thử nghiệm phần mềm FOLES và kiểm tra trên thực địa cho thấy, phần mềm đạt độ chính xác cao trong phân hạng đất trồng rừng và đánh giá thích hợp cây trồng. Phần mềm có khả năng cài độc lập, chạy nhanh, ổn định trên máy tính cấu hình thấp. Cấu hình tối thiểu Pentim II 500, 128 M RAM là đủ chạy FOLES, rất phù hợp để chuyển giao về các địa phương. Phần mềm đạt các tiêu chuẩn về bản quyền, có thể triển khai trên diển rộng với giá thành hợp lý. Phần mềm có thiết kế giao diện thân thiện, dễ sử dụng, dễ chuyển giao. Người dùng không cần có kiến thức về GIS vẫn dễ dàng sử dụng chương trình thông qua các bước hướng dẫn đơn giản được thiết kế theo dạng vòng khép kín. Toàn bộ hệ thống tính toán bản đồ, xây dựng báo cáo, tạo bản in đều được tự động hóa, từ đó tạo ra hai lợi ích cho người dùng: i) giảm thiểu công sức để tạo các bản đồ / báo cáo thành quả, vốn là phần rất tốn thời gian trong các dự án quy hoạch, qua đó người dùng có thể tập trung hơn vào việc nghiên cứu kết quả đầu ra, xem xét và lựa chọn các mô hình canh tác, kinh doanh rừng hiệu quả; ii) có được bộ kết quả bản đồ, báo cáo theo tiêu chuẩn tránh được các nhầm lẫn không đáng có về bản đồ học, về địa danh, về chính tả. 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH Ngô Đình Quế, Vũ Tấn Phương, Hoàng Sỹ Động, Lê Sỹ Việt và Đoàn Văn Tuấn, 2005. Phân loại, quy hoạch sử dụng đất và giao đất Lâm nghiệp- Cẩm nang ngành Lâm nghiệp. NXB Giao thông vận tải, Hà Nội. Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế và Vũ Tấn Phương, 2005. Cẩm nang đánh giá đất Lâm nghiệp. NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. Hoàng Xuân Tý, 1997. Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ phân cấp vùng phòng hộ đầu nguồn tỉnh Bắc Thái. Viện KH Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. ESRI, 2005. ArcEngine Developer Guide. FAO, 1992. Land evaluation and farming system analysis for land use planning. FAO- Rome. FOREST LAND EVALUATION SYSTEM FOLES Hoang Viet Anh, Ngo Dinh Que Research Center for Forest Ecology and Environment Forest Science Institute of Vietnam SUMMARY FOLES (Forest Land Evaluation System) was developed based on the site mapping method as the result of the project "Forest land classification of important plantation species". The software was developed on AcrEngine ESRI technology. Three main groups of function are: forest land evaluation; tree suitability assessment & yield estimation; and cost/benefit prediction. FOLES have been tested with field data for several ecological zone in Vietnam. The result show that: FOLES give high accuracy in land valuation and yield prediction; user friendly interface; can run stably in low configuration computer Pentium II and above. Keywords: FOLES . 1 PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ĐẤT LÂM NGHIỆP FOLES Hoàng Việt Anh, Ngô Đình Quế Trung Tâm Nghiên cứu Sinh Thái và Môi trường rừng Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Phần mềm FOLES được. độc lập. FOLES có 3 chức năng chính: đánh giá tiềm năng đất lâm nghiệp, đánh giá thích hợp cây trồng, phân hạng đất vi mô, dự đoán năng suất và phân tích hiệu quả kinh tế. Qua đánh giá và thử. hoạch sử dụng đất và giao đất Lâm nghiệp- Cẩm nang ngành Lâm nghiệp. NXB Giao thông vận tải, Hà Nội. Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế và Vũ Tấn Phương, 2005. Cẩm nang đánh giá đất Lâm nghiệp. NXB Khoa