Ứng dụng công nghệ viễn thám và gis trong công tác điều tra theo dõi và quản lý thảm cây xanh cây cổ thụ góp phần bảo vệ cảnh quan môi trường tại quận ba đình hà nội

Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Cây xanh, bóng mát có vai trò quan trọng đời sống người Hệ thống xanh từ lâu coi phổi trái đất, có tác dụng bảo vệ cải thiện môi trường Tại thành phố lớn với mật độ dân số đông hoạt động công nghiệp phát triển Hà Nội, xanh lại trở nên quan trọng [1] Lễ kỷ niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội đến gần, việc thống kê di sản quý giá cuả thủ đô cần thiết Chính Liên Hiệp hội Khoa học Việt Nam giao cho Trung Tâm giáo dục Môi trường đề tài “Xây dựng ATLAS cổ thụ Hà Nội” Mục tiêu đề tài điều tra, lập lý lịch, xây dựng đồ phân bố đề xuất biện pháp bảo vệ cổ thụ thủ đô Thời gian thực đề tài từ năm 2007 đến năm 2009 Để tiết kiệm thời gian, tăng giá trị khoa học đề tài, thử áp dụng phương pháp GIS công tác điều tra, xây dựng đồ cổ thụ Phương pháp thành cơng áp dụng để điều tra quy hoạch hệ thống xanh phạm vi tồn quốc Vì tầm quan trọng triển vọng phương pháp trên, tiến hành xây dựng đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS công tác điều tra, theo dõi quản lý thảm xanh, cổ thụ góp phần bảo vệ cảnh quan mơi trường Quận Ba Đình - Hà Nội” 1.2 Mục đích yêu cầu nghiên cứu - Sử dụng viễn thám GIS để nâng cao tính khoa học quản lý cổ thụ Thử nghiệm phương pháp viễn thám GIS công tác điều tra, giám sát quản lý cổ thụ thành phố Hà Nội - Xây dựng đồ phân bố cổ thụ Quận Ba Đình tỷ lệ 1: 5000 Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - PHẦN 2: TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỂ NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở khoa học liên quan đến đề tài nghiên cứu 2.1.1 Khái quát cổ thụ Cổ thụ gỗ sống lâu năm Chúng có kích thước cao, to, dáng vẻ uy nghi Chúng thường vật thể mang đầy tính biểu tượng tâm linh, văn hóa lịch sử Giải thích từ ngữ: “Cây cổ thụ thân gỗ lâu năm trồng tự nhiên, có độ tuổi 50 năm” [16] Có nhiều quan niệm khác cổ thụ Tuy nhiên, cổ thụ đề tài nghiên cứu thống gỗ có độ tuổi 50 năm đường kính 50 cm 2.1.2 Vai trò cổ thụ Giá trị môi trường Cây cổ thụ không nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, tạo nên hài hoà thiên nhiên người Bảo vệ cổ thụ bảo vệ môi trường sinh thái, vấn đề vô to lớn mang ý nghĩa toàn cầu Giá trị bảo tồn nguồn gen Các cổ thụ nhìn chung quý hiếm, có giá trị kinh tế cao số nhập nội Trong điều kiện tự nhiên số loài quý bị săn lùng khai thác đến cạn kiệt, khả tái sinh tự nhiên khó khăn Bởi vậy, việc trồng loài quý việc bảo tồn nguồn gen có giá trị Giá trị văn hóa lịch sử Các cổ thụ mang truyền thống văn hóa dân tộc xem di sản văn hóa Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - 2.2 Tình hình nghiên cứu nhà khoa học nước cổ thụ 2.2.1 Tình hình quản lý chăm sóc bảo tồn cổ thụ giới Mặc dù nhiều cổ thụ coi "quốc bảo" bảo vệ nghiêm ngặt đứng trước nguy bị suy giảm nghiêm trọng Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên, nguyên nhân chủ yếu tàn phá người như: Các hoạt động khai thác chặt phá để lấy gỗ, sản phẩm gỗ để lấy địa điểm để xây dựng công trình… Ngồi tác động thiên tai gió bão, hạn hán cháy rừng xảy hàng năm làm hàng loạt cổ thụ quý Một nguyên nhân không phần quan trọng làm suy giảm chất lượng số lượng cổ thụ giới sâu bệnh hại Trong thân cổ thụ già cỗi, khả sinh trưởng, phát triển chống chịu điều kiện bất lợi môi trường quan chức đa số người dân lại chưa có giải pháp hữu hiệu việc quản lý Sớm nhận thấy tình trạng nhiều tổ chức quốc tế nhiều quốc gia có nhiều chương trình hành động nhằm bảo tồn nguồn di sản quý giá Hàng năm tổ chức Môi trường Liên hiệp quốc UNEP có chương trình hành động bảo tồn đa dạng sinh học, có việc bảo tồn cổ thụ toàn giới Tại nhiều nước giới Trung Quốc, Nhật Bản cổ thụ đánh số nhằm mục đích kiểm sốt số lượng cây, dễ dàng việc quản lý Ở Mexico, đất nước có nhiều cổ thụ tiếng giới nhà quản lý nơi có chương trình chăm sóc bảo vệ cổ thụ cách chu đáo Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - Một báo gần cho biết ‘ Thế giới cần 10-15 tỷ USD đề bảo vệ rừng năm’ Các nhà khoa học Panama nghiên cứu rừng nhiệt đới Amazon cho biết nạn phá rừng đến mức báo động Rừng bị tàn phá bị chia cắt đưa luồng gió nóng đến, làm cho nhiều lớn bị chết sớm Nhiều loài lấy gỗ, thảm thực vật nhiều loài động vật sống dựa vào cổ thụ biến khỏi khu rừng rậm nhiệt đới, tốc độ nhanh so với dự báo trước William Laurance thuộc Viện nghiên cứu nhiệt đới Smitsonit Panama cho biết nhiều lồi rừng nhiệt đới Amazon sống hàng trăm năm chí hàng ngàn năm…Qua nghiên cứu 32.000 rừng nhiệt đới Amazon suốt 32 năm cho thấy thập kỷ, loài cổ thụ hàng nghìn năm tuổi bị hủy hoại nghiêm trọng [24] Như vậy, giới vấn đề cổ thụ nhiều nước quan tâm, bên cạnh số nước cịn thờ vấn đề 2.2.2 Tình hình quản lý chăm sóc bảo tồn cổ thụ Việt Nam Ở nước ta có nhiều chương trình hành động bảo vệ hệ thống xanh cổ thụ Ví dụ : Chương trình quản lý xanh đường phố thủ đô Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Nha Trang Tổ chức Cộng đồng châu Âu tài trợ Cơng ty cơng trình đô thị Trà Vinh 237.000 euro thực dự án bảo vệ xanh trồng 20.000 xanh địa bàn thị xã Trà Vinh Thị xã Trà Vinh có 9.600 xanh với nhiều chủng loại, có 650 cổ thụ gồm: sao, dâu, me… 100 năm tuổi Đây thị có nhiều cổ thụ tỉnh đồng sơng Cửu Long [25] Chương trình quản lý xanh khu Đại Nội cung đình Huế Có nhiều viết phản ánh tình trạng xuống cấp cổ thụ nhiều nơi cần thiết phải có dự án bảo tồn chúng Tuy nhiên thực tế nước ta chưa có dự án bảo tồn thụ lớn mà hầu hết Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - chương trình quản lý cổ thụ riêng lẻ địa điểm đặc biệt di tích lịch sử quan trọng Một vấn đề nữa, xanh thị nói chung cổ thụ nói riêng quan quản lý Cơng ty cơng viên xanh, cần có phối hợp nhiều ban ngành liên quan, đặc biệt cổ thụ phải bảo vệ theo cách riêng - khơng đơn giản bảo vệ xanh thị chung nói chung 2.2.3 Kết nghiên cứu ứng dụng tin học để quản lý xanh đô thị 2.2.3.1 Nghiên cứu ứng dụng tin học để quản lý xanh đô thị giới Những ứng dụng máy tính quản lý xanh đường phố đã xuất từ năm 1970 nhờ việc sử dụng máy tính lớn Mainframe Hoa kỳ Ứng dụng máy tính cho phép người quản lý thành phố có thể truy nhập liệu hiệu cung cấp cách nhanh chóng tóm tắt liệu thông số cho quản lý xanh theo Miller 1997 [21] Tuy vậy, sau người ta nhận thấy hệ thống đòi hỏi cường độ lao động cao và chúng yêu cầu phải bảo trì thường xun tớn thời gian Mợt khó khăn máy tính này phải dùng chung với ban ngành khác phủ địa phương Vào năm 1980 nhờ phát triển mạnh mẽ tin học nên tăng nhanh số người sử dụng số đợt truy nhập vào liệu xanh Máy tính ngày đã có bợ nhớ lớn tốc độ xử lý nhanh với giá thành hạ Máy vi tính sử dụng cho công việc khác như: soạn thảo văn bản, xử lý liệu quản lý tài nên việc trang bị máy tính trở nên phổ biến Những quan quản lý xanh đô thị có thê ̉ thiết kế chương trình quản lý mua chương trình thương mại để tăng cường hiệu công việc Việc lựa chọn phần mềm thích hợp yêu cầu người quản lý phải hểu rõ mục tiêu quản lý biết phần mềm nào sẽ đáp ứng mục tiêu Phần mềm chọn lựa Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - không chỉ đáp ứng yêu cầu mà phải cho phép bạn mở rộng khả cần thiết và phải bao gồm cả chức chưa xuất có vai trò quan trọng tương lai Tuy nhiên, đối với quan quản lý khả phát triển phần mềm việc mua chương trình thương mại kinh tế là phát triển phần mềm Tuy vậy tự phát triển phần mềm khả lập trình sẽ dễ dàng đáp ứng kịp thời nhu cầu công việc quản lý xanh tương lai Thông thường phần mềm quản lý xanh đô thị theo Smiley cần có sáu chức sau [22]: Lưu trữ hồ sơ liệu xanh: Lưu trữ liệu xanh tạo điều kiện dễ dàng để thơng tin truy cập, cập nhật, bổ sung mới, hay xóa bỏ chúng Lưu trữ q trình cơng việc: Ghi nhận lưu trữ liệu hoạt động kể số lượng, thời gian yêu cầu và thực tế để hồn thành cơng việc, thiết bị sử dụng, ngày tháng, thông tin về cá nhân thực cơng việc quản lý Lưu trữ kiến nghị, yêu cầu của cộng đồng: đề nghị, yêu cầu của người dân về dịch vụ xanh, ngày tháng kiến nghị phản hồi từ quan quản lý, kể biện pháp liên quan Tổng kết kế hoạch công tác quản lý: ba chức về hồ sơ liệu sẽ phân tích, tóm tắt để lập báo cáo đặt kế hoạch biện pháp quản lý, kể dự toán ngân sách Những danh sách xanh cần xử lý: bao gồm cần phải áp dụng biện pháp chăm sóc hay xử lý thành lập bảng thứ tự công việc, bao gồm cần loại bỏ lập tức, cần phải gia cố dây cáp, cần bảo trì chăm sóc đặc biệt Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - Bản đồ vi tính: sẵn sàng hệ thống máy tính định, cho phép sản xuất đồ vị trí của xanh và thể đặc tính xanh Gần hơn, Wagar Smiley (1990) mơ tả hệ thống máy tính có khả hỗ trợ quản lý xanh đô thị kể số phần mềm thương mại Các chức của hệ thống mô tả theo thứ tự tầm quan trọng sau [22] Truy xuất, trình bày, kiểm tra liệu Chức này nhằm tạo nên câu trả lời nhanh chóng cho yêu cầu về code địa vị trí nhằm thực công việc kiểm kê cung cấp thông tin tức thời Đồng thời, đối với nhiều nhu cầu quản lý thì thông tin giống cây, ngày tháng, cá nhân sở hữu hay quản lý cây, biện pháp áp dụng nhiều quan trọng Thiết lập thứ tự cơng việc Cần có danh sách cơng việc và biện pháp lựa chọn để áp dụng cho xanh định vùng định hay dựa yêu cầu, kiến nghị hay phản hồi cộng đồng Tất nhiên liệu thời điểm có nhu cầu, thời gian áp dụng biện pháp hồn thành cơng việc cần lưu trữ Tính tốn giá trị của xanh Qua việc áp dụng phương pháp tính giá trị để lưu trữ liệu về giống lồi, đường kính, đánh giá tình trạng vị trí, giá trị bất kỳ xanh cũng xác định Thơng tin thường rất hữu ích viết báo cáo ước tính kinh phí quản lý bảo trì Tổng kết thơng tin Tóm tắt cung cấp thơng tin nhóm hay vùng định Thơng tin tóm lược rất hữu ích bao gồm giống lồi, kích thước, giá trị tình trạng, cơng việc cần Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - thiết để để áp dụng biện pháp bảo trì, số kinh phí để thực các nhiệm vụ Bản đồ vị trí xanh Việc sử dụng kỹ thuật đo vẽ đồ cho phép tạo đồ thể vị trí xanh Tạo đồ thị Thể thông số đồ thị tính đa dạng giớng lồi, phân bớ có đường kính khác nhau, tình trạng xanh dạng đồ thị sẽ làm thông tin trở nên dễ hiểu, khả truyền cảm nhanh chóng thơng tin sẽ có tính thuyết phục cao Theo dõi chi phí bảo quản tình trạng sinh trưởng loài khác Khả xác định kinh phí thích hợp cho nhiệm vụ bảo trì quản lý khác cần thiết quan trọng Lưu trữ đầy đủ thông tin về công việc đã thực hiện, giá thành, nhân cơng sẽ cho phép dễ dàng ước tính thơng số sau: kinh phí thực loại cơng việc, mà nhu cầu cơng việc bảo trì giá thành cho giống loài khác nhau, biện pháp phải thực thời điểm và loại công việc nào, cho phép biết giá thành bảo trì sẽ vượt giá thành thay Dữ liệu lưu trữ trình sinh trưởng giúp cho ta đánh giá mức độ thích hợp với loại cảnh quan giống Dự báo khối lượng cơng việc tương lai Việc dự báo công việc tương lai cho phép lập kế hoạch về nhân thiết bị, chuẩn bị tìm nguồn ngân quỹ định kế hoạch thay hay trồng xanh Những hệ thống máy tính quản lý xanh cần phải có tính "dễ sử dụng" đồng thời phải kèm tài liệu hướng dẫn tham khảo đầy đủ để người sử dụng tự giải vấn đề cần thiết Những công cụ trợ giúp cùng với thiết kế giao diện hợp lý hệ thống tài liệu hướng dẫn, Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - tham khảo kèm theo có thể giúp người sử dụng tự hỗ trợ Tuy nhiên, nhà phát triển phần mềm cần bảo đảm với người sử dụng họ sẵn lòng đáp ứng câu hỏi tương lai người sử dụng cần giúp đỡ Chi phí hỗ trợ kỹ thuật thường biến động lớn phụ thuộc vào hệ thống phần mềm Một số phần mềm chỉ hỗ trợ năm sau mua phần mềm khác địi hỏi người dùng phải trả khoản phí hỗ trợ hàng năm Có thể thấy việc ứng dụng GIS công tác điều tra công cụ hữu ích Tác dụng bật GIS giúp quản lý tất khía cạnh hệ thống sinh thái tập trung vào phận riêng biệt 2.2.3.2 Nghiên cứu ứng dụng tin học để quản lý xanh đô thị Việt Nam Hệ quản trị sở liệu Hệ thống xanh thành phố Hà Nội xây dựng phát triển ngôn ngữ Microsoft FOXPRO phiên Verison3.0 Đây phần mềm chuyên quản trị sở liệu với khả tính tốn nhanh phổ biến Việt Nam, đặc biệt Bắc Việt Nam Phần mềm cho phép phát triển ứng dụng quản trị sở liệu, đặc biệt làm việc tốt với tệp tin có nhiều ghi [1] Phần mềm quản lý xanh đô thị Việt Nam cần có chức sau: Truy xuất, trình bày, kiểm tra liệu Đặc biệt quan trọng cơng tác quản lý thơng tin loài cây: tên Việt Nam tên khoa học, cá nhân sở hữu quản lý biện pháp áp dụng từ năm trước Thứ tự cơng việc cần thực Phải có danh sách cơng việc biện pháp để áp dụng cho việc quản lý xanh việc cần lưu trữ Tính tốn giá trị xanh qua việc áp dụng công thức giá trị để lưu trữ liệu giống lồi, đường kính, đánh giá tình trạng, vị Khóa luận tốt nghiệp K49 Vũ thị Phương Thủy MTB - trí, giá trị bất kỳ xanh xác định Thơng tin thường hữu ích viết báo cáo ước tính kinh phí quản lý bảo trì Bản đồ vị trí xanh: Qua việc sử dụng GPS sẽ xác định tọa độ từ tạo đồ phân bố xanh Cần có liệu lưu trữ trình sinh trưởng qua năm để tìm mơi trường thích hợp cho loại Dự báo tương lai Khả dự báo tương lai cho phép nhà quản lý đưa kế hoạch dài hạn cho người thiết bị, chuẩn bị ngân sách định kế hoạch cách cụ thể 2.2.4 Cơ sở lý thuyết hệ thống thông tin địa lý 2.2.4.1 Cơ sở liệu Khái niệm sở liệu [19] Từ lâu giới, tồn sở liệu Xbase, Dbase, Foxpro, Ca – Cliper - Cơ sở liệu sử dụng công cụ để lưu trữ diễn giải trường thuộc tính mẩu tin - Dữ liệu thường lưu trữ bảng sở liệu môi trường Client/ Server - Ngồi bảng liệu cịn có nhiều khái niệm khác tương quan với table liệu (Data), ràng buộc (Constraint), mục (Indexs), tiêu chuẩn (Rules), Trigger thủ tục (Stored Proceduer) - Trong sở liệu Mapinfo, ngồi bảng liệu cịn có đối tượng khác truy vấn (Query), biểu mẫu (Form), báo cáo (Report), Macro, data access page module (lập trình VBA) 10