Xây dựng bản đồ chỉ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu hiện nay đang là một vấn đề toàn cầu, những hệ quả từ biến đổi khí hậu đã và đang gây ra những xáo trộn không nhỏ như: hạn hán kéo dài, sự nóng lên của trái đất, băng tan ở 2 cực… gây nên thời tiết diễn biến thất thường không tuân theo các quy luật tự nhiên vốn có, đặc biệt là tình trạng hạn hán kéo dài đang gây ra những khó khăn rất lớn cho đời sống cũng như sản xuất nông nghiệp. Theo thống kê năm 2012, Đắk Lắk là tỉnh đứng đầu về chỉ số khô hạn ở nước ta, hạn hán kéo dài đã làm ảnh hưởng rất lớn đến năng suất các cây trồng như: cà phê, cao su, hồ tiêu,... Đặc biệt là đối với cây cà phê cây trồng chủ lực về kinh tế nông nghiệp của tỉnh. Chính vì vậy năng suất, sản lượng và chất lượng cà phê kém ổn định, ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sản xuất. Hiện nay, viễn thám và GIS là một trong những công nghệ hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là trong lĩnh vực sản xuất nông, lâm nghiệp và môi trường trong việc theo dõi, giám sát, hỗ trợ các giải pháp về quản lý sản xuất và đã đem lại hiệu quả rất lớn về kinh tế. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ hiện đại như viễn thám và GIS rất phù hợp để thành lập bản đồ chỉ số khô hạn tỉnh Đắk Lắk để ứng phó với biến đổi khí hậu trong sản xuất cà phê.

DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng Bảng 1.1 Các số khô hạn dựa liệu quan trắc Bảng 1.2 Các số khô hạn dựa liệu viễn thám Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật vệ tinh MODIS Bảng 1.4 Kênh phổ ứng dụng ảnh MODIS Bảng 1.5 Đặc điểm liệu ảnh thu thập Bảng 1.6 Các kênh phổ ảnh MOD09A1 Bảng 1.7 Kênh phổ ứng dụng ảnh Landsat Bảng 2.1 Tốc độ phát triển ngành kinh tế tỉnh Đắk Lắk Diện tích, suất sản lượng cà phê tỉnh Đắk Lắk từ 2000Bảng 2.2 2010 Bảng 2.3 Kết tính giá trị trung bình số NDVI Bảng 2.6 Tổng hợpchỉ số NDDI tháng mùa khô giai đoạn 2010 - 2013 Bảng 2.4 Kết tính số NDWI Bảng 2.5 Kết phân ngưỡng Bảng2.7 Giá trị trung bình NDDI tỉnh Đắk Lắk qua năm Bảng2.8 Nhiệt độ lượng mưa trung bình tháng qua năm Bảng2.9 Nhiệt độ lượng mưa trung bình tháng 11 qua năm Bảng2.10 Kí hiệu màu sắc đối tượng lớp phủ Bảng 2.11 Kết phân ngưỡng NDDI cho huyện Cư M'gar DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt MODIS NDVI NDWI NDDI GIS MODIS MOD09A1 LST SMI SPI PDSI AVHRR CSDL SWSI GDP BĐKH Sở NN&PTNT RED SWIR BLUE NIR LAI TVDI GCP Mô tả Vệ tinh sử dụng cảm Moderate‐resolution Imaging Spectroradiometer Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn (Normalized Difference Drought Index) Chỉ số khác biệt chuẩn hóa nước (Normalized Difference Water Index) Chỉ số khác biệt chuẩn hóa khơ hạn (Normalized Difference Drought Index) Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Infomation System) Sản phẩm ảnh MODIS Terra/Aqua Surface Reflectance 8-Day L3 Global 500m Nhiệt độ bề mặt đất (Land Surface Reflectance) Chỉ số độ ẩm đất (Soil Mosture Index) Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (Standardized Pricipitation Index) Chỉ số Palmer (Palmer Drought Severity Index) Ảnh NOAA độ phân giải cao (Advanced Very High Resolution Radiometer) Cơ sở liệu Chỉ số cấp nước mặt (Surface Water Supply Index) Thu nhập bình quân năm theo đầu người Biến đổi khí hậu Sở Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn phổ phản xạ kênh phổ nhìn thấy màu đỏ phổ phản xạ kênh hồng ngoại bước sóng ngắn (Short Waves Infrared) phổ phản xạ kênh phổ nhìn thấy màu xanh phổ phản xạ kênh hồng ngoại gần (Near Infrared) Chỉ số diện tích (Leaf Areas Index) Chỉ số mức khô hạn nhiệt độ - thực vật (TemperatureVegetation Drouht Index) Điểm khống chế THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung - Tên đề tài: Xây dựng đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu - Sinh viên thực hiện: - Lưu Thị Ngọc Diệu - Nguyễn Thị Mỹ Liêm - Mai Xuân Trạng - Phan Hữu Tùng - Lớp: Địa K33 Khoa: Địa lí – Địa - Người hướng dẫn: Thạc sĩ Nguyễn Trọng Đợi Năm thứ: Số năm đào tạo: Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu khả ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ số khô hạn - Thành lập đồ số khô hạn tỉnh Đắk Lắk dựa tư liệu ảnh viễn thám từ năm 2010 đến 2013 - Đề xuất giải pháp hỗ trợ sản xuất quản lý sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk Tính sáng tạo Các ứng dụng công nghệ viễn thám nước ta thời gian đầu tập trung vào lĩnh vực hiệu chỉnh đồ địa hình, thành lập đồ chuyên đề, gần công nghệ viễn thám bước đầu ứng dụng giám sát mơi trường biến đổi khí hậu Tuy nhiên việc ứng dụng viễn thám nghiên cứu giám sát hạn hán cịn Các đề tài nghiên cứu hạn hán đa số sử dụng phương pháp truyền thống dựa số liệu quan trắc trạm khí tượng thuỷ văn Phương pháp có nhiều hạn chế, khó khăn nhiều việc hỗ trợ định thường không đầy đủ, xác thời gian thực Thời gian gần nước có số đề tài nghiên cứu lĩnh vực như: "Ứng dụng ảnh MODIS theo dõi thay đổi nhiệt độ bề mặt đất tình hình khơ hạn vùng đồng sơng Cửu Long" (Huỳnh Thị Thu Hương, Trương Chí Quang Trần Thanh Dân, 2012); "Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên" (Nguyễn Thị Quỳnh Trang, 2013); Tuy nhiên, đề tài mang tính bao quát phạm vi rộng làm cho khả ứng dụng kết vào thực tế cho địa phương khó khăn Đồng thời, đề tài nghiên cứu chưa gắn với ứng dụng cụ thể đời sống thực Hơn nữa, theo báo cáo lần thứ BĐKH Ủy ban liên Chính phủ (IPCC), nước ta nước chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu, nguyên nhân lớn làm cho tình hình hạn hán diễn biến ngày thất thường, tác động lớn đến đời sống sản xuất Do đó, đề tài nghiên cứu giám sát hạn hán cần thiết phải gắn với nội dung biến đổi khí hậu quan trắc khí tượng để tăng tính khả dụng Chính vậy, đề tài tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS để "Xây dựng đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu" Các nội dung thực đề tài khắc phục điểm hạn chế đề tài trước, sản phẩm có khả áp dụng thực tế cao Bên cạnh đó, việc lựa chọn số NDDI để thành lập đồ số khô hạn điểm quan trọng đề tài So với số TVDI, NDVI số hạn chế nghiên cứu hạn hán số NDDI có tính ưu việt Kết nghiên cứu Qua trình nghiên cứu, tìm hiểu thu kết sau: - Chuỗi đồ số NDVI, NDWI cho tháng mùa khô từ năm 2010 đến 2013 tỉnh Đắk Lắk Từ tính tốn thành lập chuỗi đồ số khô hạn NDDI cho tháng - Bản đồ lớp phủ huyện Cư M'gar, tỉnh Đắk Lắk tháng 01/2014 - Bản đồ mức độ thích nghi cà phê huyện Cư M’gar theo số khơ hạn NDDI Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài - Kết nghiên cứu đề tài xem nguồn tài liệu tham khảo cho đề tài, dự án nghiên cứu nội dung liên quan làm tài liệu tahm khảo tin cậy cho nhóm nghiên cứu sau Qua tạo tiền đề cho xu hướng nghiên cứu sinh viên, phát huy khả sáng tạo, nghiên cứu khoa học sinh viên - Căn vào kết đạt góp phần đánh giá tình hình hạn hán tỉnh Đắk Lắk năm vừa qua, dự báo xu hướng cho giai đoạn để có giải pháp phù hợp ứng phó với hạn hán sản xuất cà phê lạo trồng khác tỉnh Đắk Lắk - Kết đề tài sở quan trọng cho việc quy hoạch phát triển cà phê địa bàn tỉnh Đắk Lắk, góp phần giải vấn đề lớn sản xuất cà phê tình hình hạn hán thiếu nước tưới cho cà phê - Kết nhân rộng sang địa phương khác cho nhiều loại trồng khác sản xuất nông nghiệp - Dựa kết đề tài phát triển, mở rộng để đánh giá nhiều yếu tố chịu tác động biến đổi khí hậu, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài Ngày tháng năm Người hướng dẫn Xác nhận Khoa PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám để quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường ngày cao trở thành nhiệm vụ chủ đạo ứng dụng phát triển công nghệ Bộ Tài nguyên Môi trường Các ứng dụng công nghệ viễn thám nước ta thời gian đầu tập trung vào lĩnh vực hiệu chỉnh đồ địa hình, thành lập đồ chuyên đề, gần công nghệ viễn thám bước đầu ứng dụng giám sát môi trường biến đổi khí hậu Một số quan ứng dụng viễn thám lĩnh vực lập đồ địa chất Cục Địa chất Việt Nam Viện nghiên cứu Địa chất Khoáng sản, sử dụng quản lý tổng hợp vùng bờ Cục Bảo vệ Mơi trường Tại quan ngồi Bộ, tư liệu viễn thám sử dụng viện nghiên cứu số trường đại học Tuy nhiên việc ứng dụng viễn thám nghiên cứu giám sát hạn hán cịn Các đề tài nghiên cứu hạn hán đa số sử dụng phương pháp truyền thống dựa số liệu quan trắc trạm khí tượng thuỷ văn Phương pháp có nhiều mặt hạn chế, khó khăn nhiều việc hỗ trợ định thường không đầy đủ, xác thời gian thực Một số đề tài thực theo phương pháp như: - Nghiên cứu xây dựng đồ phân vùng đẳng khô hạn tháng khu vực Ninh Thuận (GS.TS Lê Sâm, ThS.NCS Nguyễn Đình Vượng, 2008) - Dự tính biến đổi hạn hán Việt Nam từ sản phẩm mơ hình khí hậu khu vực (TS Vũ Thanh Hằng, 2011) - Những bất thường thời tiết tình hình hạn hán Tây Nguyên năm 2012 (Phạm Vũ Tuấn) Các ứng dụng công nghệ viễn thám khẳng định khả vượt trội phương pháp Các nghiên cứu ban đầu ứng dụng nghiên cứu giám sát hạn hán thời gian qua Việt Nam với kinh nghiệm sử dụng công nghệ viễn thám lĩnh vực nước sở để lựa chọn công nghệ viễn thám giải pháp ưu việt hàng đầu để giám sát hạn hán, xây dựng đồ số khô hạn cho tỉnh Đắk Lắk Một số đề tài nước nước làm sở cho lựa chọn như: A five-year analysis of MODIS NDVI and NDWI for grass-land drought assessment over the central Great Plains of the United States (Y.Gu, J.P.Verdin and others, 2007) Drought Estimation Maps by Means of Multidate Landsat Fused Images (Diego Renza and others, Polytechnic University of Madrid, Spain,2010) Ứng dụng ảnh MODIS theo dõi thay đổi nhiệt độ bề mặt đất tình hình khơ hạn vùng đồng sơng Cửu Long (Huỳnh Thị Thu Hương, Trương Chí Quang Trần Thanh Dân, 2012) Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt tư liệu ảnh MODIS phục vụ cảnh báo hạn hán khu vực Tây Nguyên (Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Nguyễn Hiệu 2013) Lý chọn đề tài Biến đổi khí hậu vấn đề tồn cầu, hệ từ biến đổi khí hậu gây xáo trộn không nhỏ như: hạn hán kéo dài, nóng lên trái đất, băng tan cực… gây nên thời tiết diễn biến thất thường không tuân theo quy luật tự nhiên vốn có, đặc biệt tình trạng hạn hán kéo dài gây khó khăn lớn cho đời sống sản xuất nông nghiệp Theo thống kê năm 2012, Đắk Lắk tỉnh đứng đầu số khô hạn nước ta, hạn hán kéo dài làm ảnh hưởng lớn đến suất trồng như: cà phê, cao su, hồ tiêu, Đặc biệt cà phê - trồng chủ lực kinh tế nơng nghiệp tỉnh Chính suất, sản lượng chất lượng cà phê ổn định, ảnh hưởng lớn đến hiệu sản xuất Hiện nay, viễn thám GIS công nghệ đại ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, lĩnh vực sản xuất nông, lâm nghiệp môi trường việc theo dõi, giám sát, hỗ trợ giải pháp quản lý sản xuất đem lại hiệu lớn kinh tế Vì vậy, việc ứng dụng cơng nghệ đại viễn thám GIS phù hợp để thành lập đồ số khô hạn tỉnh Đắk Lắk để ứng phó với biến đổi khí hậu sản xuất cà phê Mục tiêu - Nghiên cứu khả ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ số khô hạn - Nghiên cứu, giám sát tình hình hạn hán khu vực Đắk Lắk qua năm từ 2010 đến 2013 - Thành lập đồ số khô hạn tỉnh Đắk Lắk dựa tư liệu ảnh viễn thám - Đề xuất giải pháp hỗ trợ sản xuất quản lý sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk Phương pháp nghiên cứu Ngồi phương pháp phương pháp viễn thám sử dụng tư liệu ảnh MODIS MOD09A1 để tính tốn số khô hạn cho khu vực nghiên cứu, đề tài sử dụng phương pháp khác như: - Phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu: tổng hợp, phân tích tài liệu, số liệu thu thập được, làm sở so sánh, đối chứng kết tính tốn số khơ hạn - Phương pháp thống kê, so sánh, đánh giá tổng hợp: thống kê, đánh giá, phân tích để làm rõ xu hướng biến đổi tình hình hạn hán số khơ hạn theo khơng gian thời gian, từ đưa dự báo khô hạn cho khu vực nghiên cứu - Phương pháp đồ hệ thông tin địa lý: phương pháp chủ đạo sử dụng để phân tích kết nối liệu, xử lý bước trung gian, hiển thị kết phân tích từ phương pháp khác Đối tượng nghiên cứu - Khả ứng dụng viễn thám GIS giám sát hạn hán - Quy trình phân tích, xử lý liệu ảnh viễn thám, chiết suất số phục vụ cho đề tài nghiên cứu - Hạn hán số khô hạn - Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội tỉnh Đắk Lắk - Tình hình sản xuất cà phê địa bàn tỉnh - Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến sản xuất nơng nghiệp nói chung sản xuất cà phê nói riêng địa bàn tỉnh Đắk Lắk Phạm vi nghiên cứu - Tư liệu ảnh: Sử dụng ảnh vệ tinh MODIS MOD09A1 từ tháng năm 2010 đến tháng năm 2014 ảnh LANDSAT tháng 01/2014 - Phạm vi không gian: tỉnh Đắk Lắk - Phạm vi thời gian: tháng mùa khô từ năm 2010 đến năm 2013 - Nội dung: Đề tài ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lí để nghiên cứu tình hình hạn hán thành lập đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu Tuy nhiên, q trình đánh giá kết nghiên cứu chọn khu vực mẫu huyện Cư M'gar với tổng diện tích cà phê lớn tỉnh Đắk Lắk Đồng thời, để đánh giá độ xác kết nghiên cứu, đề tài sử dụng số liệu quan trắc khí tượng Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường từ năm 2010 đến 2013 Kết đánh giá thay đổi số NDDI từ năm 2010 đến 2013 theo số liệu khí tượng biểu biến đổi khí hậu Đắk Lắk mà không sâu vào kịch biến đổi khí hậu NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) 1.1.1 Viễn thám 1.1.1.1 Định nghĩa Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) - điều tra từ xa, xuất từ năm 1960 nhà địa lý người Mỹ E Pruit đặt (Thomas, 1999) Kỹ thuật viễn thám kỹ thuật đa ngành, liên kết nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác công đoạn khác như: - Thu nhận thông tin - Tiền xử lý thông tin - Phân tích giải đốn thơng tin - Đưa sản phẩm dạng đồ chuyên đề tổng hợp Vì vậy, định nghĩa Viễn thám thu nhận phân tích thơng tin đối tượng mà khơng có tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu Bằng công cụ kỹ thuật, viễn thám thu nhận thông tin, kiện vật thể, tượng tự nhiên vùng lãnh thổ khoảng cách định 1.1.1.2 Nguyên lý viễn thám Nguyên lý viễn thám đặc trưng phản xạ hay xạ đối tượng tự nhiên tương ứng với giải phổ khác Kết việc giải đoán lớp thông tin phụ thuộc nhiều vào hiểu biết mối tương quan đặc trưng phản xạ phổ với chất, trạng thái đối tượng tự nhiên Những thông tin đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên cho phép nhà chuyên môn chọn kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin đối tượng nghiên cứu, đồng thời sở để phân tích nghiên cứu tính chất đối tượng, tiến tới phân loại chúng Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể nguồn cung cấp thơng tin chủ yếu đặc tính đối tượng Ảnh viễn thám cung cấp thông tin vật thể tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng xác định Đo lường phân tích lượng phản xạ phổ ghi nhận ảnh viễn thám, cho phép tách thơng tin hữu ích lớp phủ mặt đất khác tương tác xạ điện từ vật thể Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể gọi cảm biến.Bộ cảm biến máy quét Phương tiện mang cảm biến gọi vật mang (máy bay, khinh khí cầu, tàu thoi vệ tinh) Nguồn lượng thường sử dụng viễn thám xạ mặt trời, lượng sóng điện từ vật thể phản xạ hay xạ cảm biến đặt vật mang thu nhận Thông tin lượng phản xạ vật thể ảnh viễn thám thu nhận xử lí tự động máy giải đốn trực tiếp từ ảnh dựa kinh nghiệm chuyên gia.Cuối cùng, liệu thông tin liên quan đến vật thể thượng khác mặt đất ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như: nơng lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường… 1.1.1.3 Khả ứng dụng viễn thám nghiên cứu hạn hán Công nghệ viễn thám thành tựu khoa học vũ trụ đạt đến trình độ cao trở thành kỹ thuật phổ biến ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội nước ta giới Việc thu nhận thông tin phổ đối tượng từ xa liên tục cho phép theo dõi trình tự nhiên kinh tế xã hội cách khách quan xác Đặc điểm quan trọng ảnh vệ tinh có chu kỳ lặp lại nhanh chóng Vì phương pháp viễn thám ưu việt hẳn phương pháp cổ điển khác nghiên cứu diễn biến trình tự nhiên theo thời gian như: diễn biến rừng, trình xói mịn đất Sự đa dạng liệu viễn thám độ phân giải bước sóng cung cấp nhiều số liệu cho lĩnh vực như: thiên văn, khí tượng, địa chất, địa lý, hải dương, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, quân sự, thông tin, hàng không, vũ trụ Cùng với ấm lên khí hậu tồn cầu tượng thời tiết bất thường hạn hán, lũ lụt ngày gia tăng, mức độ tổn hại ngày lớn, nhiệt độ tăng cao kết hợp với hạn hán dẫn tới nguy cháy rừng, Vì việc sử dụng thơng tin viễn thám tích hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) hệ thống định vị toàn cầu (GPS) với quan trắc thu từ bề mặt đáp ứng khách quan đa dạng thông tin cần thiết phục vụ cơng tác nghiên cứu giám sát dự báo khí tượng thuỷ văn, khí tượng nơng nghiệp mơi trường mà đặc biệt phục vụ cho công tác giám sát cảnh báo tác hại thiên tai hạn hán để có biện pháp phịng tránh ứng cứu kịp thời Nghiên cứu tượng hạn hán sử dụng thơng tin từ vệ tinh đơn giản hóa thành nghiên cứu số số hạn hán thiên tai, sa mạc hóa biến đổi khí hậu Nó cho phép nhà khoa học xác định lượng bất thường khí hậu số lượng, cường độ, thời gian thông qua khả thu thập liệu không gian liên tục Ứng 10 Tháng Năm NDVI NDWI 2010 2011 2012 2013 42 NDDI Tháng Năm NDVI NDWI 2010 2011 2012 2013 43 NDDI Tháng 11 Năm NDVI NDWI 2010 2011 2012 2013 44 NDDI Tháng 12 Năm NDVI NDWI 2010 2011 2012 2013 45 NDDI 1.2.4 Thống kê phân tích số khô hạn tỉnh Đắk Lắk Từ đồ số khơ hạn trung bình tháng sử dụng cơng cụ “Band collection statistics” Arcmap thống kê giá trị trung bình NDDI, kết cụ thể qua bảng biểu đồ sau: Bảng2.7 Giá trị trung bình NDDI tỉnh Đắk Lắk qua năm 2010 0.000934 0.001469 0.001482 0.001462 0.001044 0.000428 0.000030 -0.000091 0.000195 -0.000605 -0.000960 0.000345 2011 -0.000064 0.001325 0.001275 0.001472 0.000506 -0.000020 -0.000137 -0.000007 -0.000806 -0.000096 0.000068 -0.000200 2012 2013 0.000401 0.001272 0.001361 0.001800 0.000977 0.001518 0.000565 0.000915 0.000294 0.000564 -0.000045 -0.000216 -0.000317 -0.000501 0.000017 0.000268 -0.000308 -0.000022 0.000397 0.000467 0.000539 0.000231 -0.000791 0.000432 NDDI năm 2010 NDDI 0.002 0.0015 0.001 0.0005 10 11 12 -0.0005 -0.001 Tháng -0.0015 Hình2.6 Biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk năm 2010 46 NDDI năm 2011 NDDI 0.0020 0.0015 0.0010 0.0005 0.0000 10 11 12 -0.0005 Tháng -0.0010 Hình2.7 Biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk năm 2011 NDDI năm 2012 NDDI 0.0015 0.001 0.0005 10 11 12 -0.0005 Tháng -0.001 Hình 2.8 Biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk năm 2012 NDDI năm 2013 NDDI 0.002 0.0015 0.001 0.0005 10 11 12 -0.0005 Tháng -0.001 Hình 2.9 Biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk năm 2013 47 NDDI giai đoạn 2010 - 2013 NDDI 0.002 0.0015 0.001 0.0005 10 11 12 -0.0005 -0.001 -0.0015 Tháng 2010 2011 2012 2013 Hình 2.10 Biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2010 - 2013 Nhận xét: Qua biểu đồ rút kết luận sau: - Chỉ số khô hạn NDDI tỉnh Đắk Lắk có biến động lớn, chia thành pha trùng với nhịp điệu mùa khu vực Pha thứ với giá trị cao tháng 11 đến tháng năm sau trùng với mùa khô, pha thứ với giá trị thấp từ tháng đến tháng 11 trùng vào mùa mưa - Qua năm biến thiên số NDDI có khác biệt tháng, có số tháng có biến động thể thay đổi khí hậu tồn cầu ảnh hưởng đến địa bàn tỉnh Đắk Lắk Cụ thể như: + Tháng 4: Đây tháng khởi đầu mùa mưa, theo năm 2012 2013 số NDDI giảm giảm mạnh, số vào năm 2010 2011 có giá trị cao Qua số liệu khí tượng quan trắc Trạm Khí tượng Bn Ma Thuột tháng năm cho thấy nhiệt độ lượng mưa có khác biệt chênh lệch lớn Bảng2.8 Nhiệt độ lượng mưa trung bình tháng qua năm Năm Nhiệt độ trung bình (0C) Lượng mưa trung bình (mm) 2010 2011 2012 24,9 27,2 25,4 77 25 203 2013 26,4 187 (Nguồn: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Mơi trường) 48 Từ bảng số liệu cho thấy kết tính tốn số NDDI tháng qua năm phù hợp, năm 2012 2013 thấp lượng mưa lớn, nhiệt độ trung bình khơng cao; Năm 2010 2011 cao lượng mưa thấp, nhiệt độ trung bình lại cao + Tháng 11: Trái lại với tháng 4, tháng 11 tháng kết thúc mùa mưa khởi đầu cho mùa khô Đắk Lắk Tuy nhiên biểu đồ biến thiên cho thấy số NDDI tháng 11 năm 2010 có giá trị thấp, thấp năm Bảng2.9 Nhiệt độ lượng mưa trung bình tháng 11 qua năm Năm Nhiệt độ trung bình (0C) Lượng mưa trung bình (mm) 2010 22,3 260 2011 23,2 106 2012 23,2 106 2013 23,2 106 (Nguồn: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường) Do tháng năm 2010 mùa mưa đến muộn nên kết thúc muộn, nên lượng mưa nhiệt độ trung bình tháng 11 năm 2010 thấp so với năm Vì số NDDI thấp – biểu biến đổi khí hậu Đắk Lắk 1.2.5 Sử dụng ảnh Landsat thành lập đồ lớp phủ Để thành lập đồ lớp phủ nhóm tác giả chọn đối tượng thể vùng trồng cà phê, vùng đất trồng hàng năm, đất nông thôn, đất đồi núi sông suối - Thu thập ảnh Landsat 8, ngày 30/01/2014, tiến hành xử lý ảnh thu thập + Sử dụng công cụ Dark Subtraction phần mềm Envi để hiệu chỉnh khí quyển, hiệu chỉnh phản xạ bề mặt + Phân tích thành phần chính, tăng cường chất lượng ảnh… - Tiến hành phân loại có kiểm định cho khu vực nghiên cứu Bảng2.10: Kí hiệu màu sắc đối tượng lớp phủ STT Loại đất Kí hiệu Đất trồng hàng năm khác Đất trồng lâu năm Đất chưa sử dụng Đất nông thôn Đất sông suối BHK LNC NCS ONT SON 49 Màu sắc Sau trình xử lý phân loại ảnh Landsat công Arcmap ta thu đồ khoanh vùng lớp phủ huyện Cư M’gar Hình 2.11 Bản đồ khoanh vùng lớp phủ huyện Cư M’gar 2.2.2 Thành lập đồ khoanh vùng thích nghi sản xuất cà phê cho huyện Cư M’gar - Lựa chọn vùng sản xuất cà phê để đối chiếu Nhóm nghiên cứu tiến hành chọn huyện Cư M’gar khu vực có diện tích trồng cà phê lớn tỉnh với tổng diện tích khoảng 36.000 chiếm 1/3 tổng diện tích cà phê tồn tỉnh, vừa khu vực có điều kiện thuận lợi đồng khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng mơ hình sản xuất đa phần theo quy mơ hộ gia đình cá nhân riêng rẽ nên vấn đề xử lý ảnh chiết tách vùng phân bố cà phê cách thuận lợi đạt độ tin cậy cao 50 - Thành lập đồ số NDDI tháng 2/2014 Hình 2.12 Bản đồ số NDDI tỉnh Đắk Lắk tháng 2/2014 51 - Chiết tách ranh giới NDDI tháng 2/2014 huyện Cư M’gar Hình 2.13 Bản đồ số NDDI huyện Cư M'gar - Phân ngưỡng lại NDDI cho huyện Cư M’gar Bảng 2.11 Kết phân ngưỡng NDDI cho huyện Cư M'gar Ngưỡng giá trị Mức độ khô hạn ≤0 Nước → 0,0003 Ẩm ướt 0,0003 → 0,0009 Bình thường 0,0009 → 0,0015 Khơ hạn nhẹ 0,0015 → 0,0021 Khơ hạn trung bình ≥ 0,021 Khơ hạn nặng 52 - Căn vào đồ lớp phủ đồ số NDDI huyện Cư M’gar thành lập, tiến hành chồng xếp đồ để thành lập đồ khoanh vùng thích nghi cà phê cho huyện Cư M’gar: Hìn 2.14 Bản đồ khoanh vùng thích nghi cà phê huyện Cư M‘gar Nhận xét: - Căn vào đặc điểm thích nghi cà phê nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa cao, độ ẩm lớn nên vùng thích nghi cà phê phải vùng ẩm ướt mức độ khơ hạn bình thường để đảm bảo cho cà phê sinh trưởng, phát triển tốt đồng thời cho xuất cao - Những vùng có số NDDI nằm khoảng giá trị ≤ vùng nước, có lượng nước mặt lớn, phần lớn sơng suối, ao hồ có độ ẩm q lớn khơng thích hợp cho phát triển sản xuất cà phê, khu vực hồ Ea Nhái thuộc xã Cuôr Đăng 53 - Khoảng giá trị NDDI từ đến 0,0009 khoảng có giá trị NDDI phù hợp cho phát triển cà phê khu vực nghiên cứu Đây khu vực có độ ẩm cao lượng mưa trung bình tháng mùa khơ cao, nhiệt cao, điều kiện thuận lợi, thích nghi cao với phát triển sản xuất cà phê Những khu vực có mức độ thích nghi cao chủ yếu thuộc phần địa bàn xã: Cư Suê, Quảng Hiệp, Cư M’gar, Ea H’đing, Ea Tar, Cư Dlie M’nông, - Giá trị NDDI nằm khoảng từ 0,0009 đến 0,0021 vùng thích nghi trung bình thích nghi với phát triển cà phê Khi số NDDI lớn nghĩa độ ẩm giảm mức độ khô hạn cao, điều kiện không thuận lợi cho sinh trưởng, phát triển cà phê, phần địa bàn xã: Ea Drơng, Ea Kiết, Ea Kpam, Ea M’năng thị trấn Quảng Phú, - Những khu vực có số NDDI lớn 0,021 khu vực không thích nghi vói cà phê Những khu vực có mức độ khơ hạn cao diễn liên tục lại có chìu hướng gia tăng, khơng thể điều kiện thích hợp để sản xuất cà phê Những vùng tập trung chủ yếu xã: Quảng Tiến, Quảng Hiệp, Ea Drơng, Ea M’Droh, Ea Kiết, Như nhìn chung huyện Cư M’gar thích hợp với sản xuất cà phê, hầu hết xã có số NDDI nằm ngưỡng thích hợp, điều kiện tiền đề để tổng diện tích sản lượng cà phê hàng năm huyện Cư M’gar ln đứng đầu tồn tỉnh Trên địa bàn huyện có xã Quảng Tiến, Quảng Hiệp, Ea Drơng, Ea M’Droh, Ea Kiết có phần diện tích có mức độ khơ hạn cao, gây khó khăn cho q trình phát triển, sản xuất cà phê Trong tình hình diễn biến bất thường thời tiết ảnh hưởng biến đổi khí hậu nay, thời gian tới số NDDI có xu hướng thay đổi theo chiều hướng tăng lên, huyện Cư M’gar nói riêng tỉnh Đắk Lắk nói chung cần có phương hướng cụ thể giải pháp thích hợp nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng, phát triển cà phê đảm bảo suất chất lượng cà phê thời gian tới 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Hiện nay, viễn thám GIS công nghệ đại ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, lĩnh vực sản xuất nông, lâm nghiệp môi trường việc theo dõi, giám sát, hỗ trợ giải pháp quản lý sản xuất đem lại hiệu lớn kinh tế Trong phạm vi nghiên cứu đề tài ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lí để nghiên cứu tình hình hạn hán thành lập đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu Thơng qua việc thu thập xử lí chuỗi ảnh MOD09A1, đề tài tính tốn thành lập đồ số NDVI, NDWI NDDI cho tháng mùa khô từ năm 2010 đến 2013 Để đánh giá mức độ biến động số NDDI năm gần nhóm nghiên cứu tạo biểu đồ biến thiên giá trị số NDDI tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2010 – 2013 Qua năm biến thiên số NDDI có khác biệt tháng, có số tháng có biến động thể thay đổi khí hậu tồn cầu ảnh hưởng đến địa bàn tỉnh Đắk Lắk Ngoài đề tài thành lập đồ số NDDI cho tháng 02/2014 phục vụ cho việc ứng dụng kết đề tài đánh giá diện tích sản xuất cà phê tương ứng với số khơ hạn Từ nhận diện khu vực có nguy ảnh hưởng cao đề xuất giải pháp ứng phó Để đánh giá khả ứng dụng, đề tài chọn huyện Cư M'gar làm vùng mẫu lập đồ lớp phủ sử dụng đồ số NDDI để thành lập đồ phân vùng thích nghi cà phê cho huyện, phục vụ sản xuất cà phê ứng phó với biến đổi khí hậu Để đảm bảo yêu cầu độ xác sản phẩm nghiên cứu khả ứng dụng kết nghiên cứu đề tài cần thiết phải có q trình kiểm tra, khảo sát thực địa, so sánh đối chiếu kết tính tốn với tình hình thực tế địa phương, tạo mẫu khóa ảnh, đảm bảo độ xác cho q trình phân loại ảnh Tuy nhiên, nguồn kinh phí hạn hẹp thời gian khơng cho phép nên nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát thực địa tỉnh Đắk Lắk kết nghiên cứu có số hạn chế Mặc dù khơng có nghĩa kết nghiên cứu khơng có sở không kiểm chứng Để đánh giá độ xác kết nhóm nghiên cứu tiến hành kiểm chứng kết số NDDI dựa vào số liệu quan trắc khí tượng Viện Khoa học công nghệ Môi trường sử dụng ảnh GoogleEarth chất lượng cao thành lập đồ lớp phủ cho huyện thí điểm khu vực để kiểm chứng 55 3.2 KIẾN NGHỊ 3.2.1 Giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu Thực tế cho thấy biến đổi khí hậu gây nhiều tác động có hại sản xuất nơng, lâm nghiệp Để giảm thiểu tác hại cần phải có giải pháp đồng bộ, toàn diện tất ngành, lĩnh vực để đối phó thích ứng với biến đổi khí hậu Để hạn chế tác động xấu biến đổi khí hậu sản xuất nơng nghiệp cần có giải pháp siết chặt cơng tác quản lý, bảo vệ rừng đẩy mạnh công tác trồng rừng; xây dựng cấu trồng phù hợp mùa vụ; thực tốt biện pháp canh tác, chuyển đổi cấu trồng theo hướng sử dụng nước hơn, chịu hạn tốt hơn; xen canh, luân canh với trồng có khả che phủ đất cải tạo đất Khuyến khích nơng dân trồng che bóng, ăn quả, đai rừng vườn cà phê để hạn chế thoát nước, xói mịn rửa trơi đất giúp sản xuất cà phê bền vững … Ngoài giải pháp việc tăng cường cơng tác tun truyền nâng cao nhận thức cho cán người dân biến đổi khí hậu tác hại đời sống kinh tế xã hội điều mà ngành nơng nghiệp hướng tới, để từ thay đổi thái độ, hành vi ứng xử hoạt động lao động sản xuất, sử dụng tài nguyên theo hướng thích ứng Đó hành động thiết thực góp phần vào việc phịng ngừa ứng phó với biến đổi khí hậu tồn cầu 3.2.2 Đề xuất cho đề tài nghiên cứu Đề tài thành lập đồ số khô hạn cho địa bàn tỉnh Đắk Lắk, nhiên trình nghiên cứu cịn gặp nhiều khó khăn Trong trình nghiên cứu, hạn chế kinh phí thời gian mà kết nghiên cứu khơng đối sốt thực địa, làm giảm mức độ tin cậy tính xác kết nghiên cứu Nếu có điều kiện tiếp tục phát triển đề tài cần tiến hành kiểm tra, khảo soát thực địa để đối chứng kết nghiên cứu, nâng cao mức độ tin độ xác kết Quá trình nghiên cứu thực phạm vi rộng, nên sử dụng ảnh MOD09, nhiên nhược điểm liệu độ xác khơng cao khó khăn tiến hành thành lập đánh giá số khô hạn riêng cho khu vực cụ thể với quy mơ nhỏ Vì vậy, triển khai thực nội dung đề tài phạm vi nhỏ nên sử dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao để đánh giá mức độ khô hạn cách đầy đủ, chi tiết xác 56 ... cứu ứng dụng công nghệ viễn thám GIS để "Xây dựng đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu" Các nội dung thực đề tài khắc phục điểm hạn chế đề tài trước, sản. .. lập đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu Tuy nhiên, trình đánh giá kết nghiên cứu chọn khu vực mẫu huyện Cư M''gar với tổng diện tích cà phê lớn tỉnh Đắk. .. QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung - Tên đề tài: Xây dựng đồ số khô hạn phục vụ sản xuất cà phê tỉnh Đắk Lắk ứng phó với biến đổi khí hậu - Sinh viên thực hiện: - Lưu Thị Ngọc Diệu - Nguyễn