Cháy rừng và sự suy giảm tài nguyên rừng không chỉ là vấn đề bức xúc của riêng Việt Nam mà là vấn đề chung của toàn cầu. Cháy rừng là hiểm hoạ thường xuyên xảy ra gây thiệt hại nặng nề cả về mặt kinh tế xã hội và mặt chất lượng cuộc sống con người. Vì vậy, vấn đề đặt ra cho mỗi địa phương có rừng là phải tiến hành những biện pháp thích hợp, trong đó có việc lập bản đồ cảnh báo nguy cơ và xây dựng kế hoạch phòng chống cháy rừng
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI THAM GIÁ XÉT GIẢI THƯỞNG “SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC” NĂM 2019 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ CHÁY RỪNG HUYỆN HẬU LỘC, TỈNH THANH HÓA Thuộc lĩnh vực khoa học công nghệ: KHOA HỌC TỰ NHIÊN I MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC BẢNG III DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ IV DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam 1.2 Khái quát nguy cháy rừng 1.2.1 Khái niệm rừng, cháy rừng .7 1.2.2 Nguy cháy rừng 1.2.3 Các yếu tố gây ảnh hưởng tới cháy rừng .10 1.3 Bản đồ nguy cháy rừng phương pháp thành lập .12 1.3.1 Khái niệm đồ nguy cháy rừng .12 1.3.2 Phương pháp thành lập đồ nguy cháy rừng .12 1.4 Tổng quan viễn thám .14 1.4.1 Khái niệm viễn thám .14 1.4.2 Ảnh vệ tinh Landsat đặc điểm ảnh vệ tinh Landsat 16 1.4.3 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên .17 1.5 Tổng quan hệ thống thông tin địa lý 21 1.5.1 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý 21 1.5.2 Các thành phần hệ thống thông tin địa lý 22 1.5.3 Chức GIS 23 1.5.4 Kết hợp viễn thám GIS thành lập đồ nguy cháy rừng 24 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS .26 2.1 Sơ đồ bước thành lập đồ nguy cháy rừng công nghệ viễn thám GIS 26 2.2 Phân cấp nguy cháy rừng phương pháp lựa chọn yếu tố cho phân vùng nguy cháy rừng 26 2.2.1 Phân cấp nguy cháy rừng 26 2.2.2 Lựa chọn yếu tố cho phân vùng nguy cháy rừng .27 II 2.3 Xác định ảnh hưởng yếu tố thành phần .28 2.3.1 Yếu tố ảnh hưởng độ dốc đến nguy cháy rừng 28 2.3.2 Yếu tố ảnh hưởng hướng dốc đến nguy cháy rừng 28 2.3.3 Yếu tố ảnh hưởng mật độ lớp phủ thực vật với nguy cháy rừng 29 2.3.4 Yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ với nguy cháy rừng 30 2.4 Thành lập đồ cảnh báo nguy cháy rừng 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .34 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu .34 3.1.1 Vị trí địa lý 34 3.1.2 Điều kiện tự nhiên .34 3.1.3 Đặc điểm kinh tế xã hội 35 3.2 Dữ liệu thu thập 35 3.2.1 Tư liệu đồ 35 3.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh .36 3.3 Lựa chọn nhân tố tác động gây nên nguy cháy rừng 36 3.4 Thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng nhân tố đến nguy cháy rừng .38 3.4.1 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng độ dốc 38 3.4.2 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng hướng dốc 41 3.4.3 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng nhiệt độ .44 3.4.4 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng mật độ thực phủ 46 3.5 Thành lập đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 48 3.5.1 Chồng xếp đồ thành phần để thành lập đồ nguy cháy rừng khu vực nghiên cứu 48 3.5.2 Đánh giá nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 III DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các hệ vệ tinh landsat .17 Bảng 1.2 Đặc trưng Bộ cảm ảnh vệ tinh Landsat Landsat (LDCM) 17 Bảng 2.1: Phân cấp nguy cháy rừng 27 Bảng 2.1 Ma trận so sánh cặp đôi tầm quan trọng yếu tố tác động .32 Bảng 3.1 Dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng 36 Bảng 3.2 Bảng ưu tiên nhân tố ảnh hướng nguy cháy rừng 37 Bảng 3.3 Ma trận so sánh tiêu phân vùng trọng điểm nguy cháy rừng 37 Bảng 3.4 Ma trận tính trọng số tiêu phân vùng trọng điểm .38 nguy cháy rừng 38 Bảng 3.5 Đánh giá ảnh hưởng độ dốc với nguy cháy rừng 39 Bảng 3.6 Đánh giá ảnh hưởng hướng dốc với nguy cháy rừng 42 Bảng 3.7 Đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ với nguy cháy rừng 44 Bảng 3.8 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố thực vật thông qua số NDVI 47 Bảng 3.9 Phân cấp diện tích lãnh thổ huyện Hậu Lộc theo nguy cháy rừng 49 Bảng 3.10 Thống kê diện tích phân vùng ảnh hưởng cháy rừng 51 số xã, huyện Hậu Lộc tỉnh Thanh Hóa .51 IV DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Hình ảnh cháy rừng Hình 1.1a Các kênh sử dụng viễn thám 15 Hình 1.2 Nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 16 Hình 1.3 Đặc điểm phản xạ phổ kênh ảnh 18 Hình 1.4 Khả phản xạ hấp thụ nước 19 Hình 1.5 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 20 Hình 1.6 Một đồ GIS tổng hợp nhiều lớp thông tin khác 22 Hình 1.7 Các thành phần GIS 22 Hình 2.1 Sơ đồ bước thành thành lập đồ nguy cháy rừng 26 Hình 3.1 Bản đồ hành huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 34 Hình 3.2 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 36 Hinhg 3.3 (a) Dữ liệu điểm độ cao lấy từ đồ địa hình 38 (b) Mơ hình số độ cao (DEM) huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 38 Hình 3.4 Ngưỡng dốc khu vực nghiên cứu 39 Hình.3.5 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng 40 yếu tố độ dốc với nguy cháy rừng 40 Hình 3.6 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng 40 dựa ảnh hưởng độ dốc 40 Hình 3.7 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng yếu tố hướng dốc nguy cháy rừng 41 Hình 3.8.Mơ hình hướng dốc 42 Hình 3.9 Phân ngưỡng hướng dốc 43 Hình 3.10 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng hướng dốc 43 Hình 3.11 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ nguy cháy rừng 44 hình 3.12 đồ cảnh báo nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng nhiệt độ 45 Hình 3.13 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ thực phủ nguy cháy rừng 46 Hình 3.14 Ảnh số thực vật (NDVI) khu vực nghiên cứu 47 Hình 3.15 Bản đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng mật độ thực phủ 48 Hình 3.16 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 50 Hình 3.17 Biểu đồ thể tỷ lệ cảnh báo cháy rừng theo mức 50 V Hình 3.18 Biểu đồ thống kê diện tích (ha) phân bố phân vùng cảnh báo nguy cháy số xã, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 52 VI DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa từ viết tắt STT Từ viết tắt AHP Phương pháp phân tích thứ bậc DEM Mơ hình số độ cao ENVI GIS MODIS Thiết bị đo quang phổ NASA Cơ quan hàng không vũ trụ Hoa Kỳ NDVI Chỉ số thực vật Landsat UTM Phần mềm để phân tích trực quan hóa liệu khoa học hình ảnh Hệ thống thơng tin địa lý Ảnh vệ tinh quan trắc Trái Đất Hệ tọa độ địa lý Mercator MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Với việc phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt thời đại cơng nghệ 4.0 nay, kéo theo phát triển ngành nghề điều tất yếu Điều giúp người tiện lợi cơng việc phát triển Khơng nằm ngồi xu hướng đó, khoa học viễn thám GIS có phát triển mạnh mẽ ứng dụng rộng rãi việc nghiên cứu giám sát tài nguyên, môi trường giới Việt Nam Sự kết hợp công nghệ viễn thám GIS với phương pháp phân tích đánh giá đa tiêu trở thành lựa chọn quốc gia, có nước phát triển Việt Nam Rừng tài nguyên vô quý báu nhiều mặt kinh tế - xã hội đất nước Việc bảo vệ rừng phát triển nghĩa vụ cấp quyền tồn thể xã hội Nhưng năm gần diện tích rừng khơng suy giảm số lượng mà cịn chất lượng q trình hoang mạc hóa, cháy rừng nhiều nơi, trình khai thác, phá hoại người trình dân cư mở rộng Gây hậu nghiêm trọng cho người môi trường thiên nhiên Một thủ phạm thường xun làm diện tích rừng cháy rừng Cháy rừng không gây tác hại nghiêm trọng cho mơi trường mà cịn ảnh hưởng đến kinh tế, đời sống an toàn người Theo kết nghiên cứu Tổ chức Lương Nông Liên hợp quốc (FAO) trạng rừng toàn cầu năm 2010, giới 13 triệu rừng, rừng cịn 31 % diện tích tồn cầu với tổng diện tích chưa đầy tỷ ha; đầu kỷ XX diện tích rừng giới tỷ Số liệu thống kê cho thấy tốc độ rừng hàng năm giới 20 triệu ha, nguyên nhân rừng cháy rừng: Trung bình có khoảng 10 – 15 triệu rừng bị cháy/năm Thanh Hố tỉnh có tài ngun rừng lớn với diện tích đất có rừng 484.246 Kết hợp với điều kiện khí hậu khắc nghiệt thường nắng nóng nhiệt độ cao nên có nguy cháy rừng lớn Theo thống kê Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thanh Hóa, tính đến tháng 12/2018, diện tích rừng trọng điểm cháy tồn tỉnh 48.000 (cấp cháy nguy hiểm gần 14.000ha) Trong đó, huyện trung du đồng ven biển Thạch Thành, Tĩnh Gia, Hà Trung, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Đơng Sơn, TP Thanh Hóa số xã khu vực núi Nưa thuộc huyện Triệu Sơn Nông Cống, với gần 10.000ha rừng trọng điểm cháy, phần lớn rừng thông Cụ thể: Khoảng 13 ngày 6/7/2018, vụ cháy rừng phát sinh khu vực đền Hàn Sơn, xã Châu Lộc, huyện Hậu Lộc Huyện Hậu Lộc huy động khoảng 500 người gồm lực lượng dân quân, kiểm lâm, cảnh sát phòng cháy chữa mang theo thiết bị, phương tiện tham gia cháy rừng Riêng phòng cảnh sát phòng cháy chữa cháy số điều động ba xe chữa cháy chuyên nghiệp hàng chục cán bộ, chiến sĩ nhanh chóng tiếp cận trường, tổ chức chữa cháy rừng Cháy rừng suy giảm tài nguyên rừng không vấn đề xúc riêng Việt Nam mà vấn đề chung toàn cầu Cháy rừng hiểm hoạ thường xuyên xảy gây thiệt hại nặng nề mặt kinh tế xã hội mặt chất lượng sống người Vì vậy, vấn đề đặt cho địa phương có rừng phải tiến hành biện pháp thích hợp, có việc lập đồ cảnh báo nguy xây dựng kế hoạch phòng chống cháy rừng Trước lập luận chúng em định chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS thành lập đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa” để tiến hành nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS thành lập đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa năm 2018 dựa vào yếu tố (nhiệt độ, mật độ thực phủ, độ dốc hướng sườn) Địa điểm, thời gian đối tượng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: khu vực huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa tháng năm 2018 - Thời gian thực đề tài: tháng 09/2018 – tháng 04/2019 - Đối Tượng Nghiên Cứu: nguy cháy rừng Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ viễn thám, GIS khả ứng dụng thành lập đồ nguy cháy rừng - Nghiên cứu lựa chọn phương pháp xác định yếu tố ảnh hưởng tới nguy cháy rừng khu vực huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa - Thành lập đồ thành phần ảnh hưởng đến nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa - Thành lập đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa - Đánh giá nguy cháy rừng khu vực nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp tổng hợp, thu thập xử lý thông tin, tài liệu liên quan tới cháy rừng: tài liệu thống kê cháy rừng, tài liệu khí hậu, tài liệu rừng,… 41 Biên tập lớp liệu thành lập đồ đánh giá nguy cháy rừng ảnh hưởng độ dốc địa hình Bản đồ phân vùng ảnh hưởng độ dóc địa hình đến nguy cháy rừng thể hình (3.6) 3.4.2 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng hướng dốc Giống độ dốc, hướng dốc nguyên nhân dẫn đến cháy rừng Hướng dốc chịu ảnh hưởng điều kiện thời tiết mưa, gió tác động đến mức độ lan rộng đám cháy Hướng dốc ảnh hưởng tới hướng lan truyền đám cháy Ở phía bắc bán cầu, hướng dốc nam, tây nam thuận lợi để bắt cháy lan rộng hướng nhận nhiều ánh nắng mặt trời có độ ẩm thấp nhiệt độ nhiên liệu cao hướng bắc hướng đông Ban ngày gió mạnh hướng sườn nam tây Tiến hành phân ngưỡng hướng dốc theo cấp, kết phân ngưỡng hướng dốc minh họa hình (3.8): Hình 3.7 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng yếu tố hướng dốc nguy cháy rừng Từ mơ hình DEM huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa lập từ trước đó, tiến hành thành lập hướng dốc (sử dụng công cụ Spatial Analyst \ Surface Analyst \ Aspect 42 ArcMap) Hình 3.8.Mơ hình hướng dốc Mức độ ảnh hưởng hướng dốc, ta thấy : + Hướng dốc Tây có 31921,096 diện tích (chiếm 23,1%) + Hướng Tây Bắc, Tây Nam có 33759,827 (chiếm 24,4%) + Hướng Đơng, Đơng Nam có 37371,563 (chiếm 27,1%) + Hướng Đơng Bắc có 17310,601 (chiếm 12,5 %) + Hướng Bắc có 17829,882 diện tích (chiếm 12,9%) Chi tiết phân ngưỡng hướng dốc ta bảng thống kê diện tích hướng ảnh hưởng bảng (3.6): Bảng 3.6 Đánh giá ảnh hưởng hướng dốc với nguy cháy rừng Cấp ảnh hưởng Hướng dốc Nguy Cháy rừng Diện tích (ha) Diện tích ( %) Cấp Bắc Rất thấp 17829,882 12.9 Cấp Đông Bắc Thấp 17310,601 12.5 Trung bình 37371,563 27.1 Cao 33759,827 24.4 Rất cao 31921,096 23.1 138192,959 100 Cấp Cấp Cấp Tổng Đông, Đông Nam Tây Bắc, Tây Nam Tây 43 Hình 3.9 Phân ngưỡng hướng dốc Và đồ cảnh báo nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng hướng dốc đươc chia theo cấp, tiến hành biên tập đồ hướng dốc kết minh họa hình (3.9) Hình 3.10 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng hướng dốc 44 Sau thành lập xong đồ độ dốc hướng dốc ta tiếp tục thành lập đồ yếu tố nhiệt độ 3.4.3 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng yếu tố gây cháy rừng Từ nhiệt độ bề mặt đất nhiệt độ phát từ vật khác Nhiệt độ gây ảnh hưởng đến mức độ cháy, nguy lan truyền đám cháy Nhiệt độ bề mặt thường nhiều yếu tố gây như: hấp thụ lượng nhiệt mặt trời, thân lòng đất tâm trái đất hoạt động bề mặt gây Lượng nhiệt sinh cảm biến vệ tinh tiếp nhận lại thông quan lớp ảnh vệ tinh Hình 3.11 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ nguy cháy rừng Trên sở phân tích tính tốn nhiệt độ qua ảnh vệ tinh landsat, tiến hành phân ngưỡng phân cấp mức độ theo nguy cháy rừng khác Từ tạo lên đồ thành phần nhiệt độ Bản đồ cho ta thông tin nhiệt độ, mức độ lớp thông tin cần thiết cho công việc chồng lớp đồ nguy cháy Bảng 3.7 Đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ với nguy cháy rừng Cấp ảnh hưởng Cấp Ngưỡng nhiệt độ 270-300 Nguy Cháy rừng Rất thấp Diện tích (ha) 35,100 Diện tích ( %) 45 300-340 340-380 380-410 410-440 Cấp Cấp Cấp Cấp Tổng Thấp Trung bình Cao Rất cao 1378,800 79308,900 54789,300 2725,200 138237,3 57 40 100 Hình 3.12 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng cuả nhiệt độ Từ kết bảng ta thấy ngưỡng nhiệt độ nằm khoảng 270- 440 + Ngưỡng nhiệt độ từ 270-300 có nguy cháy thấp chiếm 35,100 ( khoảng xấp xỉ % diện tích) + Ngưỡng nhiệt độ từ 300-340 có nguy cháy thấp có 1378,8 (chiếm 1%) + Ngưỡng nhiệt độ từ 340-380 có nguy cháy trung bình có 79308,9 (chiếm khoảng 57%) + Ngưỡng nhiệt độ từ 380-410 có nguy cháy cao có 54789,3 (chiếm 40%) + Ngưỡng nhiệt độ từ 410-440 có nguy cháy cao có 2725,2 (chiếm khoảng 2%) Sau tiến hành tính tốn, phân tập biên loại chi tiết ta có đồ ảnh hưởng nhiệt dộ tới nguy cháy rừng 46 3.4.4 Thành lập đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng mật độ thực phủ Mật độ thực phủ tiến hành thành lập hình (3.13) sau : Hình 3.13 Sơ đồ thành lập đồ đánh giá ảnh hưởng mật độ thực phủ nguy cháy rừng Mật độ thực phủ ảnh hưởng lớn đến khả tập trung loại nhiên liệu gây cháy Đối với thảm thực vật rêu, địa y ,… loại gỗ già, mục dễ cháy non thảm thực vật khác Mật độ thực phủ định mức độ thời gian lan tỏa đám cháy Trong đề tài đồ trạng lớp phủ đất thành lập dựa vào liệu ảnh vệ tinh Landsat 8_OLI, tiến hành sử dụng kênh đỏ kênh cận hồng ngoại để tính số thực vật NDVI NDVI thuật toán tiêu chuẩn thiết kế để ước tính chất lượng thảm thực vật màu xanh mặt đất phép đo phản xạ bước sóng màu đỏ cận hồng ngoại NDVI xác định tỉ số hiệu số giá trị phổ kênh cận hồng ngoại kênh đỏ tổng chúng Sự phân bố bảng tổng hợp kết NDVI thể bảng (3.8) sau: 47 Bảng 3.8 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố thực vật thông qua số NDVI Cấp ảnh Nguy Diện tích Diện tích Ngưỡng NDVI hưởng cháy rừng (m) ( %) Cấp -0.19 - 0.0024 Rất thấp 5470,810 4.0 Cấp 0.0024 - 0.1024 Thấp 4764,300 3.4 Cấp 0.1024 - 0.3026 Trung bình 29975,200 21.7 Cấp 0.3026 - 0.5027 Cao 89553,600 64.8 Cấp 0.5027 - 0.6028 Rất cao 8384,820 6.1 Tổng 138148,730 100 Trong giá trị NDVI nhỏ lớn tương ứng là: - 0.19 0.6 Theo nghiên cứu tác giả tham khảo, ngưỡng số thực vật (NDVI) tương ứng với loại lớp phủ, đồng thời tiến hành tính tốn diện tích cho ngưỡng Tiến hành thống kê tính tốn ảnh NDVI sau: + Pixel có – 0.19 ≤ NDVI ≤ 0.0024 có diện tích 5470,810 (chiếm 4,0%) chủ yếu thủy hệ, khu vực cằn cỗi đá, cát, bê tông; + Pixel 0.0024 < NDVI ≤ 0.1024 có diện tích 4764,300 (chiếm 3,4%) coi vùng đất đá cằn cỗi, bụi; + Pixel 0.1024 < NDVI ≤ 0.3026 có diện tích 29975,200 (21,7%) coi vùng bụi trảm cỏ, đất nông nghiệp để trống; + Pixel 0.3026 < NDVI ≤ 0.5027 có diện tích 89553,600 (chiếm 64,8 %) chủ yếu trảm cỏ, trồng nông nghiệp, rừng thưa; + Pixel 0.5027 < NDVI ≤ 0.6028 có diện tích 8384,820 (chiếm 6,1%) chủ yếu rừng nhiệt đới Hình 3.14 Ảnh số thực vật (NDVI) khu vực nghiên cứu Từ bảng (3.8) tiến hành thành lập đồ nguy cháy rừng ảnh hưởng yếu tố thực vật dựa vào số thực vất NDVI, đồ nguy cháy rừng thể gồm mức nguy cháy rừng: nguy cao, nguy cao, nguy trung bình, nguy thấp nguy thấp Tiến hành biên tập đồ đánh giá thông qua mức 48 nguy ta đồ hình (3.15) Hình 3.15 Bản đồ nguy cháy rừng dựa ảnh hưởng mật độ thực phủ 3.5 Thành lập đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 3.5.1 Chồng xếp đồ thành phần để thành lập đồ nguy cháy rừng khu vực nghiên cứu Những liệu GIS, tư liệu ảnh vệ tinh, số liệu khảo sát nguồn thông tin, tài liệu khác sử dụng làm liệu đầu vào cho nghiên cứu, yếu tố độ dốc địa hình, thực phủ, nhiệt độ, hướng dốc yếu tố gây cháy rừng khu vực, xác định tương ứng với lớp liệu chuyên đề Mô hình phân tích cháy rừng xây dựng dựa kết tổ hợp tất lớp chuyên đề trọng số chúng Kết tạo đồ cảnh báo nguy cháy rừng với năm mức độ khác nhau: Rất cao, cao, trung bình, thấp thấp Mỗi lớp liệu phân cấp cụ thể tùy theo mức độ tác động đến trình cháy rừng thông qua xác định thứ tự ưu tiên trọng số tính Điểm cho vùng điểm trọng số lớp liệu nhân với điểm số tương ứng vùng phân cấp Thao tác phần mềm ArcMap 10.3 thực sau: - Sử dụng lệnh Overlay ArcToolbox 49 - Lựa chọn Intersect - Sau load tất liệu chuyên đề gán giá trị trọng số cho chúng Các đồ nhân tố thành phần sau phân cấp ảnh hưởng đến cháy rừng, xác định trọng số tương ứng, tích hợp tuyến tính theo cơng thức (3.1): NCR = 0,46*A + 0,24*B + 0.15*C + 0.15*D Trong đó:NCR: số nhạy cảm cháy rừng (3.1) A: Nhân tố mật độ thực phủ có điểm tương ứng với cấp ảnh hưởng B: Nhân tố nhiệt độ có điểm tương ứng với cấp ảnh hưởng C: Nhân tố độ dốc có điểm tương ứng với cấp ảnh hưởng D: Nhân tố hướng dốc có điểm tương ứng với cấp ảnh hưởng Kết thu đồ nguy cháy rừng với giá trị khác pixel Lớp đồ phân vùng cảnh báo nguy cháy rừng phân chia thành cấp nguy tương ứng với mức nhạy cảm với cháy rừng khác Vì vậy, dạng nguyên thủy chưa đặc trưng cho đồ cảnh báo nguy cháy rừng Để hình thành đồ cảnh báo nguy cháy rừng tiến hành phân cấp lại thành cấp nguy tương ứng: thấp, thấp, trung bình, cao cao Ngưỡng giá trị phân cấp đồ nguy cháy rừng lựa chọn sau thực xử lý thống kê giá trị phần mềm ArcGIS, kết cho đường cong tích lũy xác suất với thông số sau: Giá trị điểm nhỏ (NCRmin) = 1.24 Giá trị điểm lớn (NCRmax) = 4.76 Khoảng cách điểm cấp xác định theo công thức: (3.2) Kết phân cấp đồ nguy cháy rừng giá trị số phân cấp nguy cháy rừng: nguy thấp, nguy thấp, nguy trung bình, nguy cao cao với diệứu thể bảng (3.9) Bảng 3.9 Phân cấp diện tích lãnh thổ huyện Hậu Lộc theo nguy cháy rừng Cấp ảnh hưởng Nguy cháy rừng Khoảng cách điểm Diện tích (ha) Diện tích ( %) Cấp Rất thấp 1.24 – 1.94 37310,342 27.0 Cấp Thấp 1.95 – 2.64 33998,322 24.6 Cấp Trung bình 2.65 – 3.34 39806,675 28.8 Cấp Cao 3.35 – 4.04 25871,885 18.7 Cấp Rất cao 4.05 – 4.76 1195,497 0.9 138182,721 100 Tổng 50 Kết trình chồng xếp, gán trọng số đánh giá nguy cháy rừng theo cấp Tiến hành biên tập đồ kết đồ cảnh báo nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa thể minh họa hình (3.16) sau : Hình 3.16 Bản đồ cảnh báo nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa Từ bảng (3.9), vào diện tích tương ứng với mức cháy rừng tỷ lệ mức cháy rừng thể biểu đồ đây: Hình 3.17 Biểu đồ thể tỷ lệ cảnh báo cháy rừng theo mức 51 3.5.2 Đánh giá nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa Từ đồ cảnh báo nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc,tỉnh Thanh Hóa tỷ lệ :100.000 cho ta thấy đồ thành lập từ mức độ nguy cơ: thấp, thấp, trung bình, cao, cao Trong từ kết bảng thống kê (3.8) cho ta thấy : + Có 37310,342 chiếm 27 % diện tích khu vực có nguy cháy thấp + Khu vực nguy cháy thấp chiếm 33998,322 tương ứng 24,6 % diện tích + Khu vực cháy trung bình chiếm 39806,675 tương ứng với 28,8 % diện tích + Khu vực cháy cao chiếm 25871,885 diện tích tương ứng với 18,7 % + Khu vực có nguy cháy cao chiếm 1195,497 tương ứng 0,9 % diện tích Kết phân vùng cho thấy có xã mức nguy cháy cao, đặc biệt xã Thành Lộc (0,804 ha), Hưng Lộc (4,270 ha), Minh Lộc (7,061 ha),…Đa số 26 xã thị trấn Hậu Lộc có nguy cháy trung bình cao Thống kê số xã có diện tích cháy rừng cao: Châu Lộc (126,469 ha), Hịa Lộc (197,059 ha), Hoa Lộc ( 178,617 ha), Đại Lộc ( 98,428 ), Đa Lộc (116,150 ha), Phú Lộc (298,941 ha), Phong Lộc (137,678 ), Thành Lộc (266,087 ) Bảng 3.10 Thống kê diện tích phân vùng ảnh hưởng cháy rừng số xã, huyện Hậu Lộc tỉnh Thanh Hóa Diện tích phân vùng nguy cháy rừng (ha), (%) Các xã Châu Lộc Hưng Lộc Hòa Lộc Hoa Lộc Minh Lộc Đại Lộc Đa Lộc Đồng Lộc Phú Lộc Phong Lộc Rất thấp Thấp Trung bình Cao Rất cao 0,001 3,942 0 17,729 19,971 0 7,427 2,651 0,329 5,226 3,969 1,5 7,667 2,023 48,926 13 28,494 11 4,819 2,4 9,546 3,552 9,372 2,039 136,665 51 137,191 50 210,194 51,4 136,956 36 112,209 41 95,912 48 78,788 37 122,778 51 224,879 42 128,528 47 126,469 47 123,603 45 197,509 48,6 178,617 47 103,596 38 98,429 49,6 116,150 55 110,157 46 298,941 56 137,678 50 0,005 0,5 4,270 0 0,978 7,016 0,452 0 0,080 0,977 0,028 Tổng diện tích 267,109 100 276,675 100 409,728 100 382,208 100 271,289 100 199,614 100 211,913 100 239,219 100 534,499 100 273,502 100 52 Quang Lộc Thành Lộc Tiến Lộc Triệu Lộc 8,065 0,022 0,022 0 6,203 3,738 7,540 0,586 106,957 35 232,790 46 231,131 52 145,606 45 182,488 60 266,087 53 203,162 46 178,218 55 0,338 0,804 2,910 0,959 304,053 100 503,444 100 444,757 100 325,371 100 Căn vào vùng có nguy cháy rừng cao ta có biểu đồ thống kê số xã sau: Hình 3.18 Biểu đồ thống kê diện tích (ha) phân bố phân vùng cảnh báo nguy cháy số xã, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kết nghiên cứu đề tài cho thấy việc sử dụng công nghệ viễn thám GIS phục vụ đánh giá thảm họa thiên nhiên nhu cầu thiết yếu sống Với tiến khoa học ngày độ xác sử dụng phương pháp cao Sử dụng công nghệ viễn thám GIS để thành lập đồ cảnh báo nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa tỷ lệ 1:100.000 phương pháp (AHP) sử dụng cặp quan hệ yếu tố ảnh hưởng chạy môi trường GIS đồng nội dung tỷ lệ đồ cho phép đảm bảo độ tin cậy Sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) với cặp quan hệ yếu tố ảnh hưởng đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố: độ dốc, hướng dốc, nhiệt độ, mật độ thực phủ với trọng số tương ứng là: 0,15; 0,15; 0,24; 0,46 Từ trọng số cho ta thấy mức độ ảnh hưởng yếu tố tác động đến nguy cháy rừng Nếu xác định tốt yếu tố gây cháy rừng khả kiểm sốt tình hình tốt Với đồ nguy cháy rừng huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa chia thành cấp độ nguy cơ: Rất thấp, 1,24 < NCR < 1,94 chiếm 27 %; thấp, 1,95 < NCR < 2,64 chiếm 24,6 %; Trung bình, 2,56 < NCR < 3,34 chiếm 28,8 %; Cao, 3,35 < NCR < 4,04 chiếm 18,7 %; Rất cao, 4,05 < NCR < 4,76 chiếm 0,9 % Theo kết đánh giá kết hợp với phân tích thấy rừng xã Thành Lộc, Châu Lộc, Tiến Lộc, Triệu Lộc, Đại Lộc có diện tích lớn nằm sát hướng Tây, có địa hình lớn nên có nguy cháy cao Kiến nghị Sử dụng công nghệ viễn thám GIS để thành lập đồ nguy cháy rừng nhóm thực đề tài có số kiến nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu tổng hợp nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nguy xảy cháy rừng khu vực nghiên cứu - Kết hợp đồng thời số tư liệu ảnh viễn thám khác có độ phân giải cao để nâng cao hiệu giám sát khu vực có nguy cháy rừng mức nguy hiểm cao - Tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm phạm vi rộng cho toàn tỉnh số tỉnh có nguy cháy rừng cao nước 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Tuấn Anh (2006) , Nghiên cứu phân loại rừng theo nguy cháy huyện Hoàn Bồ Tiên Yên tỉnh Quảng Ninh Trần Quang Bảo cộng (2017), Nghiên cứu sử dụng công nghệ không gian địa lý (RS, GIS, GPS) phát cháy rừng giám sát tài nguyên rừng, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Hà Nội Trần Văn Hùng, Võ Quang Minh Võ Thị Gương (2010), Xây dựng phương pháp cảnh báo cháy rừng khu vực vườn quốc gia U Minh Hạ, Cà Mau, hỗ trợ hệ thống thông tin địa lý (GIS) 4.Trịnh Lê Hùng, Vũ Danh Tuyên (2014), Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu, giám sát tài nguyên môi trường, Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Vũ Danh Tuyên, Trịnh Lê Hùng, Phạm Thị Thương Huyền (2013), Cơ sở viễn thám,Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Vũ Danh Tuyên (2017), Nghiên cứu ảnh viễn thám hồng ngoại nhiệt Landsat xác định nhiệt độ bề mặt độ ẩm phục vụ công tác giám sát hạn hán, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Nguyễn Xuân Thanh (2009), Nghiên cứu xây dựng biện pháp phịng chống cháy rừng trồng thơng ba huyện Lăk-tỉnh Đăk Lăk Nguyễn Ngọc Thạch, Đặng Ngô Bảo Toàn, Phạm Xuân Cảnh (2017), Ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ nguy cháy rừng phục vụ phòng chống, giảm thiểu thiệt hại cháy rừng tỉnh Sơn La, Việt Nam, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQGHN Nguyễn Đức Thuận, Phạm Văn Vân (2016), Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt 12 quận nội thành, thành phố Hà Nội giai đoạn 2005 – 2015, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 10 S C Bhatia (2008), Fundamentals of Remote Sensing 11 Sunil Chandra (2005), Application of Remote Sensing and GIS Technology in Forest Fire Risk Modeling and Management of Forest Fires: A Case Study in the Garhwal Himalayan Region, Forest Survey of India, Kaulagarh Road, P O -IPE, Dehra Dun Uttaranchal, India 12 Sharma N, Boon D (2000), Modelling Forest Fire Hazard using RS and GIS-a case study in Kali Konto, Indonesia Nov, ITC, the Netherlands Hussin YA 55 13 W Ruguman (1996), The use of remote sensing technology in the combating forest fire, Department of Geography University of Dar-es-Salaam Dar-es-Salaam, Tanzania 14 Earthexplorer, Ảnh landsat 5, 8: http://earthexplorer.usgs.gov/