(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng công nghệ viễn thám và gis tính toán khả năng tích trữ carbon trong chi trả dịch vụ môi trường rừng vườn quốc gia núi chúa, tỉnh ninh thuận

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  - TRÌNH XN HỒNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TÍNH TỐN KHẢ NĂNG TÍCH TRỮ CARBON TRONG CHI TRẢ DỊCH VỤ MÔI TRƯỜNG RỪNG VƯỜN QUỐC GIA NÚI CHÚA, TỈNH NINH THUẬN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên – 2022 ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TRÌNH XN HỒNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VIẾN THÁM VÀ GIS TÍNH TỐN KHẢ NĂNG TÍCH TRỮ CARBON TRONG CHI TRẢ DỊCH VỤ MƠI TRƯỜNG RỪNG VƯỜN QUỐC GIA NÚI CHÚA, TỈNH NINH THUẬN Ngành: Khoa học môi trường Mã số ngành: 8.44.03.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Thị Lan TS Nguyễn Viết Lương Thái Nguyên – 2022 I LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp :“Ứng dụng cơng nghệ viễn thám GIS tính tốn khả tích trữ carbon chi trả dịch vụ mơi trường rừng Vườn quốc gia Núi Chúa, tỉnh Ninh Thuận” cơng trình nghiên cứu riêng tơi khơng trùng lặp với cơng trình khoa học khác Tất số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực, khách quan chưa công bố tạp chí đến thời điểm ngồi cơng trình tác giả Học viên Trình Xuân Hồng II LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Đỗ Thị Lan thầy giáo TS Nguyễn Viết Lương, người truyền cho tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất thời gian để tơi hồn thành chương trình học trường Đồng thời xin chân thành cảm ơn tài trợ từ quỹ học bổng Nagao giúp tơi có thêm kinh phí để hồn thiện luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn cô chú, anh chị đồng nghiệp Phịng Viễn thám ứng dụng, Viện Cơng nghệ vũ trụ, Ban quản lý Vườn quốc gia Núi Chúa anh chị kiểm lâm địa bàn đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian tham gia học tập nghiên cứu luận văn Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, động viên tiếp sức cho tơi có thêm động lực để tơi hồn thành luận văn Thái Nguyên, ngày tháng năm 2022 Học viên Trình Xuân Hồng III MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG .vii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Khái niệm GIS 1.1.2 Khái niệm Viễn thám a) Ảnh quang học .5 b) Ảnh radar 1.1.3 Dịch vụ môi trường: 1.2 Cơ sở pháp lý .7 1.3 Cơ sở thực tiễn 1.3.1 Cơ sở thực tiễn nghiên cứu GIS viễn thám a) Lược sử hình thành phát triển GIS viễn thám b) Tổng quan tình hình nghiên cứu phát triển GIS viễn thám Việt Nam 11 1.3.2 Cơ sở thực tiễn nghiên cứu chi trả dịch vụ môi trường rừng 14 IV a) Nghiên cứu chi trả dịch vụ môi trường rừng giới 14 b) Chi trả dịch vụ môi trường rừng Việt Nam .18 Chương ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG 25 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .25 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .25 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 25 2.2 Địa điểm thời gian tiến hành 25 2.3 Nội dung nghiên cứu: 25 2.4 Phương pháp nghiên cứu .25 2.4.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu 25 2.4.2 Phương pháp nội nghiệp .26 2.4.2.1 Phương pháp xây dựng mơ hình tính tốn lượng sinh khối sử dụng liệu viễn thám 26 2.4.2.2 Chuyển đổi giá trị số (DN) sang giá trị tán xạ ngược (dB) .29 2.4.2.3 Phương pháp phân tích kết cấu (texture) từ ảnh radar 30 2.4.2.4 Tạo ảnh NDVI từ vệ tinh Landsat OLI 31 2.4.2.5 Phương pháp tính trữ lượng carbon ước tính chi trả dịch vụ môi trường rừng 33 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .37 3.1 Hiện trạng tình hình quản lý tài nguyên rừng VQG Núi Chúa, Ninh Thuận 37 3.1.1 Điều kiện tự nhiên đa dạng sinh học VQG Núi Chúa .37 a) Vị trí địa lý 37 b) Địa hình 37 V c) Thổ nhưỡng 38 d) Khí hậu – thuỷ văn 39 e) Đa dạng sinh học VQG Núi Chúa 40 3.1.2 Hiện trạng tình hình quản lý tài nguyên rừng VQG Núi Chúa, Ninh Thuận 41 3.2 Bản đồ sinh khối hệ sinh thái rừng VQG Núi Chúa, Ninh Thuận 44 3.2.1 Xây dựng mơ hình 47 a) Các mơ hình đơn biến 47 b) Các mơ hình đa biến .49 3.2.2 Thử nghiệm kiểm chứng mơ hình 54 3.2.3 Xây dựng đồ sinh khối dựa mô hình tối ưu 60 3.2.4 Xây dựng đồ sinh khối rừng VQG Núi Chúa năm 2022 .63 3.3 Tính tốn chi trả dịch vụ môi trường rừng cho VQG Núi Chúa, Ninh Thuận đề xuất hướng quản lý hiệu .66 3.3.1 Mức chi trả xác định số tiền chi trả dịch vụ môi trường rừng .66 3.3.2 Đề xuất hướng quản lý dựa khả tích trữ carbon mức chi trả xác định 69 3.3.2.1 Những bất cập chi trả DVMTR 69 3.3.2.2 Tiềm CO2 biện pháp quản lý chi trả DVMTR 70 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .73 Kết luận 73 Đề nghị .73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ/Cụm từ viết tắt Giải thích BNNPTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn BQL Ban quản lý BTC Bộ tài BTNMT Bộ Tài ngun mơi trường BVMT Bảo vệ môi trường BVPTR Bảo vệ Phát triển rừng CSSX Cơ sở sản xuất ĐB Đông bắc DLST Du lịch sinh thái DVMTR Dịch vụ môi trường rừng GIS Hệ thống thông tin địa lý KHQT Kí hiệu quan trắc KNK Khí nhà kính NDVI Chỉ số thực vật OTC Ơ tiêu chuẩn PTTQ Phương trình tương quan TN Tây nam UBND Ủy ban nhân dân VBHN Văn hợp VQG Vườn quốc gia VII DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tóm tắt lược sử phát triển Viễn thám Bảng 1.2 Các hình thức mức chi trả dịch vụ môi trường .18 theo kinh nghiệm quốc tế 18 Bảng 2.1: Thông số ảnh vệ tinh sử dụng để nghiên cứu đề tài .26 Bảng 2.3: Phân loại tương quan liệu mơ hình theo hệ số R 33 Bảng 2.4 Mức chi trả DVMTR 35 Bảng 2.5: Giá trị hệ số K theo nội dung điều chỉnh mức chi trả DVMTR 36 Bảng 3.1: Bộ số liệu thực địa dùng xây dựng mơ hình tính tốn sinh khối rừng khu vực Vườn quốc gia Núi Chúa 44 Bảng 3.2: Các thông số tán xạ ngược chiết suất từ ảnh vệ tinh radar ALOS-2 PALSAR -2 sử dụng xây dựng mơ hình sinh khối 45 Bảng 3.3: Các thông số cấu trúc chiết suất từ ảnh vệ tinh radar ALOS-2 PALSAR-2 sử dụng xây dựng mơ hình sinh khối .45 Bảng 3.4: Giá trị số khác biệt thực vật NDVI chiết suất từ ảnh vệ tinh quang học Landsat Sentinel-2 sử dụng xây dựng mơ hình 46 Bảng 3.5: Các mơ hình đơn biến xây dựng 48 Bảng 3.6: Quy ước viết tắt cơng thức xây dựng mơ hình .49 Bảng 3.7: Tổng hợp mô hình đa biến xây dựng 51 Bảng 3.8: Số liệu điều tra từ thực địa sử dụng cho mơ hình kiểm định .54 Bảng 3.9: Các thông số tán xạ ngược chiết suất từ ảnh vệ tinh radar ALOS-2 PALSAR -2 sử dụng cho mơ hình kiểm định 55 TT 55 Bảng 3.10: Các thông số cấu trúc chiết suất từ ảnh vệ tinh radar ALOS-2 PALSAR2 sử dụng cho mô hình kiểm định 56 VIII Bảng 3.11: Giá trị số khác biệt thực vật NDVI chiết suất từ ảnh vệ tinh quang học Landsat Sentinel-2 sử dụng mơ hình kiểm định .57 Bảng 3.12: Tổng hợp kết thử nghiệm mơ hình .59 Bảng 3.13: Kết kiểm chứng mơ hình 60 Bảng 3.14: Kết thống kê trữ lượng sinh khối phân bố theo diện tích 61 Bảng 3.15: Trữ lượng Cacbon CO2 hấp thụ khu vực VQG Núi Chúa .62 Bảng 3.16: Thống kê trữ lượng Cacbon CO2 hấp thụ khu vực VQG Núi Chúa, ảnh vệ tinh Landsat 8,9 năm 2022 65 Bảng 3.17 Bảng giá trị hệ số K1 khu vực VQG Núi Chúa 67 Bảng 3.18: Thống kê khả chi trả dịch vụ môi trường rừng VQG Núi Chúa 68