Tiểu luận: Ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS để đánh giá sự biến đổi của thảm thực vật vùng Tây Nam tỉnh Lâm Đồng từ năm 1989 đến 2003

Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 MỞ ĐẦU Thảm thực vật có tầm quan trọng to lớn đời sống người Một mặt, cung cấp cho ta loại nguyên liệu sản phẩm khác như: gỗ, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu làm thuốc, cơng nghiệp, hạt Mặt khác, có vai trị to lớn chu trình vật chất tự nhiên, việc bảo vệ người tránh thiên tai xảy như: lũ lụt, gió bão; bảo vệ đất khỏi bị rửa trơi, điều hồ khí hậu chế độ nước mặt đất Tuy nhiên, q trình gia tăng dân số, thị hố q nhanh đòi hỏi người phải khai thác tự nhiên nhiều để phục vụ cho nhu cầu phát triển đó; điều làm thay đổi nhanh chóng trạng thái lớp phủ thực vật Hiện giới nước ta ứng dụng thành công công nghệ viễn thám Hệ thống thông tin địa lý vào nghiên cứu, thành lập đồ trạng thảm thực vật phục vụ cho công tác quản lý rừng bảo vệ tài nguyên sinh vật Mục tiêu đề tài: Ứng dụng phương pháp viễn thám GIS để đánh giá biến đổi thảm thực vật vùng Tây Nam tỉnh Lâm Đồng từ năm 1989 đến 2003, thông qua đồ trạng thảm thực vật biết trạng phân bố xu hướng biến đổi theo thời gian khơng gian cụ thể Từ kết hợp với thơng tin thu thập từ thực tế tìm nguyên nhân gây biến đổi theo hướng tích cực hay tiêu cực vùng để đưa kế hoạch quy hoạch, khai thác bảo vệ hợp lý Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Giới thiệu khái quát khu vực nghiên cứu 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Lâm Đồng có 12 đơn vị hành chính, có thành phố Đà Lạt, Bảo Lộc 10 huyện Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận thành phố Bảo Lộc, huyện Bảo Lâm, Đạ Huoai Đạ Tẻh 1.1.2 Đặc điểm địa hình Đây vùng chuyển tiếp cao nguyên Di Linh – Bảo Lộc bán bình ngun Đơng Nam Bộ Các dạng địa hình phức tạp: địa hình núi cao bị chia cắt mạnh, độ dốc lớn, địa hình núi thấp xen kẽ với thung lũng hẹp Địa hình thấp dần từ Đông Bắc xuống tây nam, cao nguyên Bảo Lộc độ cao trungn bình 800m so với mực nước biển, khu vực Đạ Huoai, Đạ Tẻh độ co trung bình 300m 1.1.3 Khí hậu thủy văn Nằm khu vực chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa biến thiên theo độ cao, năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau Nhiệt độ trung bình từ 18 – 250C, thời tiết ơn hồ mát mẻ quanh năm Lượng mưa trung bình 1.750 – 3.150 mm/năm, mưa có cường độ lớn tập trung vào tháng đến tháng 9, độ ẩm tương đối trung bình năm 85 – 87%, số nắng trung bình năm 1.890 – 2.500 Phần lớn sông suối chảy từ hướng đơng bắc xuống tây nam.Do đặc điểm địa hình đồi núi chia cắt mà hầu hết sông suối có lưu vực nhỏ có nhiều ghềnh thác thượng nguồn Hệ thống sông suối thuộc lưu vực sơng Đồng Nai, khe suối tích tụ từ trận mưa trước chảy chậm quanh năm, nước có độ khống hóa cao, điều tiết nước mùa khơ Trong vùng có hệ thống sơng suối sơng Dar’Nga, hệ thống suối Đại Bình ĐamBri, hệ thống suối Đạ Quay Hệ thống sông, suối, hồ, đập… có tiềm lớn để phát triển dự án thủy điện từ qui mô nhỏ đến qui mô lớn, đủ khả đáp ứng nguồn lượng điện chỗ Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 1.2 Tài nguyên thiên nhiên 1.2.1 Tài nguyên đất Gồm nhóm đất đất đỏ bazan, đất phù sa, đất xám, Chất lượng đất đai tốt, mầu mỡ, có khả sản xuất nơng nghiệp, đất bazan tập trung cao nguyên Bảo Lộc – Di Linh thích hợp cho việc trồng cơng nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao cà phê, chè, dâu tằm 1.2.2 Tài nguyên rừng Đặc điểm rừng rừng đặc dụng rừng phòng hộ Tập trung nguồn tre, nứa, lồ ô dồi dào, trữ lượng lớn Do mưa nhiều, khí hậu ẩm ướt, đất đai phù hợp nên loại tre, nứa, lồ có tốc độ tái sinh nhanh sau khai thác Diện tích tre, nứa có đủ khả đáp ứng yêu cầu chế biến khoảng 50.000 bột giấy hàng năm Rừng đa dạng loài, có 400 gỗ, có số loài gỗ quý như: pơmu xanh, cẩm lai, giỏ, sao, thơng lá, lá, ngồi cịn có nhiều loại lâm sản có giá trị khác 1.2.3 Tài nguyên khoáng sản Khoáng sản phong phú, đa dạng, nhiều loại khoáng sản chưa khai thác Một số loại khoáng sản có trữ lượng lớn chất lượng tốt đủ điều kiện để khai thác qui mô công nghiệp đá xây dựng, bauxit, bentonit, than nâu, than bùn diamite Nổi bật quặng bauxit khu vực nghiên cứu trữ lượng quặng 130 triệu Ngồi cịn có số mỏ nước khống huyện Đạ Huoai 1.3 Đặc điểm kinh tế 1.3.1 Nơng nghiệp Tài ngun đất đai vùng thích hợp để phát triển loại công nghiệp dài ngày chè, cà phê, dâu tằm, tiêu điều Ngoài sản phẩm dâu tằm tơ, thịt bò sữa, mía đường, hạt điều dược liệu chiếm tỉ trọng đáng kể Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 1.3.2 Công nghiệp Chủ yếu công nghiệp chế biến: sản phẩm sữa, nông sản, công nghiệp khai khoáng trọng năm gần Tiểu thủ công nghiệp: sản phẩm phục vụ du lịch ngày phát triển mạnh mẽ sở thừa hưởng nét truyền thống địa phương, nguồn nguyên liệu dồi mạnh tay nghề người lao động Các sản phẩm bao gồm: mây tre đan, dệt thổ cẩm, chạm khắc, đồ mỹ nghệ… 1.3.3 Du lịch, dịch vụ Tiềm du lịch vùng lớn, mạnh vùng với ưu vè khí hậu, cảnh quan thiên nhiên tài nguyên rừng Rừng nơi lưu giữ nguồn gen động thực vật quý hiếm, với sông suối hồ đập, thác nước tạo nên quần thể có sức thu hút khách du lịch nước Du lịch gồm nhiều loại hình phong phú du lịch tham quan, nghiên cứu, giải trí, nghỉ dưỡng, đặc biệt du lịch sinh thái, du lịch tán rừng 1.3.4 Giao thông vận tải Quốc lộ 20 vùng kinh tế phía Nam, quốc lộ 27 gắn với tỉnh Tây Nguyên duyên hải Nam Trung Bộ, rút ngắn khoảng cách kinh tế- xã hội vùng 1.4 Đặc điểm dân cư, văn hóa, xã hội Dân cư tập trung đô thị, lộ giao thơng chính, vùng đất tương đối phẳng, người Kinh sinh sống khắp xã phường vùng cso vai trò tương trợ giúp đỡ dân tộc thiểu số khác địa phương dân tộc Mạ, K’ho…Đời sống tinh thần, giáo dục y tế đồng bào ngày nâng cao Xã hội ngày tiến giữ nét văn hóa riêng dân tộc Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến đổi diện tích thực vật 2.1 Cơ sở khoa học viễn thám hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu biến đổi diện tích thực vật Cơ sở khoa học: đối tượng mặt đất xạ lại quang phổ theo nhiều cách khác nhau, thảm thực vật xạ cao vùng cận hồng ngoại Viễn thám cho phép nghiên cứu kỹ nhiều lần đối tượng diện rộng; có tính đa thời, khả cập nhật thơng tin tài liệu phục vụ cho đánh giá, nhận định nhanh đối tượng nghiên cứu Hệ thông tin địa lý (GIS): Hệ thống thông tin cung cấp khả truy nhập, phục hồi, xử lý, phân tích đưa liệu có liên quan tới liệu không gian nhằm hỗ trợ việc định công tác lập kế hoạch quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý thành lập liệu diện tích đất rừng giai đoạn xử lý thơng tin, sửa đổi số liệu từ ảnh viễn thám phân loại, số hóa tạo đồ (chuyển từ dạng raster sang dạng vector) từ suy diện tích loại hình sử dụng đất vùng nghiên cứu Việc chuyển từ ảnh viễn thám sang hệ thống thơng tin địa lý cần phải khái qt hóa, xây dựng lớp liệu thành lập sở liệu 2.2 Phương pháp thực 2.2.1 Thông tin liệu ảnh  ẢNH TM NĂM 1989 Nguồn liệu : Lấy từ trang web : http://glcfapp.umiacs.umd.edu mang tên Global Land Cover Facility – EARTH SCIENCE DATA INTERFACE Thông tin ảnh :  Data set: TM, Path 125, Row 53  Location: Vietnam  Output Type: GeoTIFF  Vật mang : vệ tinh Landsat 4-7 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010  Ngày chụp : 6-03-1989  Tên sensor : TM  Phép chiếu đồ : UTM  Khu vực : +48  Reference Datum = "WGS84"  Reference Ellipsoid = "WGS84" ẢNH ETM+ NĂM 2003 Nguồn liệu : Lấy từ trang web : http://glcfapp.umiacs.umd.edu mang tên Global Land Cover Facility – EARTH SCIENCE DATA INTERFACE Thông tin ảnh :  Data set: ETM+, Path 125, Row 53  Location: Vietnam  Output Type: GeoTIFF  Vật mang : vệ tinh Landsat  Ngày chụp :24-01- 2003  Tên sensor : ETM+  Phép chiếu đồ : UTM  Khu vực : +48  Reference Datum = "WGS84"  Reference Ellipsoid = "WGS84" 3.1.1 Thông tin đồ khu vực nghiên cứu Tên mảnh phiên hiệu: Tỷ lệ 1:50 000 Thôn ( Triệu Hải) C-48-12- C (6532 III) Lưới chiếu : UTM Kinh tuyến TW: 1050 Múi chiếu : 60 Hệ tọa độ độ cao Quốc Gia VN 2000 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Các file gồm có 1.Cơ sở tốn học: C4812B-cs.dgn Thủy hệ: C4812B -th.dgn Địa hình: C4812B -dh.dgn Giao thông: C4812B -gt.dgn Dân cư: C4812B-dc.dgn Ranh giới: C4812B-rg.dgn Thực vật: C4812B-tv.dgn Tên mảnh phiên hiệu: Tỷ lệ: 1:50 000 Kinh tuyến TW: 1050 Bảo Lộc C-48-12- D (6532 II) Múi chiếu: 60 Lưới chiếu: UTM Hệ tọa độ độ cao Quốc Gia VN 2000 Các file gồm có: 1.Cơ sở tốn học: C4812D-cs.dgn Thủy hệ: C4812D -th.dgn Địa hình: C4812D -dh.dgn Giao thông: C4812D -gt.dgn Dân cư: C4812D-dc.dgn Ranh giới: C4812D-rg.dgn Thực vật: C4812D-tv.dgn Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 3.1.2 Quy trình nghiên cứu Thu thập ảnh viễn thám Cắt vùng nghiên cứu tăng cường chất lượng ảnh Phân loại có kiểm định vùng thực vật Tích hợp với GIS, lập đồ thảm thực vật Nhận xét thay đổi thảm thực vật 3.1.3 Xử lý ảnh viễn thám ẢNH TM VÀ ETM+ Tiến hành giải nén, Import tất ảnh dạng file *.tif tải vào phần mềm IDRISI ANDES Cắt ảnh vùng nghiên cứu  Để cắt ảnh vùng cần nghiên cứu, ta thực thao tác sau đây:  Mở phần mềm IDRISI, vào File/Export/Geotiff/tiff chọn idrisi to Geotiff/ tiff để chuyển file ảnh kênh sang dạng Geotiff/tiff để đưa vào chương trình MapInfo  Mở chương trình MapInfo , mở file ảnh chuyển sang dạng Geotiff/tiff Sau mở file Sodoghep50vn2000 file VN_RG_TINH chồng lớp vào để dễ dàng chọn vùng nghiên cứu mà ta mong muốn Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010   Sau chọn vùng nghiên cứu chương trình mapinfo ta biết tọa độ vùng nghiên cứu vào phần mềm IDRISI thực cắt ảnh RERFORMAT/ WINDOW chọn kiểu cắt Geographical positions Ảnh trước cắt ( TM, band5, 1989) Ảnh sau chọn vùng nghiên cứu cắt (TM, band 5, 1989) Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Giãn ảnh (STRETCH), lọc ảnh (FILTER), nắn chỉnh ảnh tổ hợp ảnh (COMPOSITE) phục vụ cho cơng tác giải đốn ảnh Sau có ảnh cắt vùng nghiên cứu, ta tiến hành sử dụng chức ImageProcessing/Enhancement/STRETCH Image Processing/Enhancement/ FILTER (với kiểu lọc trung bình - Mean) để giãn ảnh loại nhiễu cho ảnh nhằm làm ảnh rõ hơn, sáng dễ phân biệt đối tượng Sau tiến hành nắn chỉnh ảnh, Trong Idrisi, việc nắn chỉnh thực lệnh RESAMPLE dựa file text có phần mở rộng *.cor chứa tọa độ 10 điểm khống chế Chọn điểm khống chế phần mềm IDRISI , đồng thời chọn song song chương trình MapInfo Các điểm khống chế năm 1989 2003 10 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Sau bước tăng cường chất lượng ảnh, ta tiến hành tổ hợp màu cho ảnh với chức Image Processing/Enhancement/COMPOSITE Để phục vụ cho mục đích khảo sát thực vật, trạng sử dụng đất địa hình địa mạo khu vực, ta tiến hành tổ hợp theo kiểu: 123 (tổ hợp màu tự nhiên), 234 (tổ hợp màu giả hồngvngoại),345,457 732(tổ hợp màu) Ảnh tổ hợp màu giả hồng ngoại 234(năm1989) Ảnh tổ hợp màu 234 năm 2003 11 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010  Phân loại có kiểm định:  Cách thức làm: dựa vào ảnh tổ hợp màu giả 432 google earth để phân loại  Các bước thực hiện:  Chọn vùng mẫu: dùng digitize chọn vùng khống chế polygon  save vector Năm1989 12 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010      Năm 2003  Tạo chìa khóa – signature files: image processing  signature development  makesig nhập file vector trên, nhập kênh ảnh tổ hợp  gán tên vùng mẫu Enter signature file names  ok  Kiểm tra vùng mẫu: Image processing  signature development  sigcom  đưa lớp vào ok 13 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010  Phân loại ảnh: Image processing  Hard classifiers  piped khai báo file vùng mẫu output filenameok 14 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Năm 1989 Năm 2003  Histogram ảnh phân loại có kiểm định năm thời kì 15 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 6.1.1 Chồng lớp đồ Lớp thực vật năm 1989 2003 16 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Sự biến động diện tích thực vật qua 14 năm 6.1.2 Nhận xét  Qua ảnh phân loại histogram ta thấy rừng thảm thực vật chiếm diện tích tương đối lớn vùng Tuy nhiên độ phân giải chưa đủ để nghiên cứu phân loại chi tiết hơn, nhiều vùng bị mây che phủ nên khó phân loại xác 17 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010  Năm 1989 diện tích thảm thực vật 956844*30*30=861.2*106 m2 (956844 số điểm ảnh vùng thực vật, 30*30 kích thước ảnh) Phần cịn lại khu thị, cụm dân cư, mặt nước, đất trống đồi trọc yếu tố khác  Năm 2003 diện tích 776237*30*30=698.6*106 m2  Sự biến động 14 năm (1989-2003) diện tích thảm thực vật theo thời điểm xác định rõ ràng mặt không gian Do tăng nhanh diện tích đất thị, đất trống đất rừng dần thay khu dân cư, đô thị Bản đồ biến động kết hợp thông tin thu thập cho thấy phạm vi khu đô thị Bảo Lộc chủ yếu phát triển phía Bắc thị xã  Nguyên nhân làm giảm diện tích thảm phủ thực vật tốc độ thị hóa khu vực Có thể xét theo nguyên nhân trực tiếp gián tiếp:  Nguyên nhân trực tiếp bao gồm: khai thác gỗ lâm sản khác gỗ như động thực vật hoang dã, song mây tre nứa,lồ ô, thuốc…; di dân tự xâm chiếm đất rừng , cháy rừng  Nguyên nhân gián tiếp: ô nhiễm môi trường, xâm nhập động thực vật ngoại lai xâm hại (cây mai dương), phát triển du lịch, chuyển mục đích sử dụng đất rừng để xây dựng sở hạ tầng khai thác khoáng sản (khai thác đá xây dựng bauxite Bảo Lộc, Bảo Lâm), mở rộng đường giao thơng ; chế quản lý,chính sách pháp luật nhiều bất cập; gia tăng dân số kéo theo nhu cầu sử dụng tài nguyên khai thác đất phục vụ nông nghiệp tăng nhanh Chỉ số NDVI gì? 18 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) xác định dựa phản xạ khác thực vật thể kênh phổ thấy kênh phổ cận hồng ngoại Dùng để biểu thị mức độ tập trung thực vật mặt đất Chỉ số thực vật NDVI tính tốn theo cơng thức NDVI = (NIR-RED) / (NIR+RED) NIR : kênh cận hồng ngoại (kênh 4) RED :kênh đỏ (kênh 3) Giá trị NDVI dãy số –1 đến +1:  Giá trị NDVI thấp thể nơi NIR (near infrared) RED có độ phản xạ gần nhau, cho thấy khu vực độ phủ thực vật thấp  Giá trị NDVI cao nơi NIR có độ phản xạ cao độ phản xạ RED cho thấy khu vực có độ phủ thực vật tốt  Giá trị NDVI có giá trị âm cho thấy Vi có độ phản xạ cao độ phản xạ NIR (near infrared), nơi khơng có thực vật, thể mặt nước hay mây phủ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ THỰC VẬT Chỉnh lại user preference : + “ Automatically display the output of analytical modules”: bật + Chọn Display tab , chỉnh lại quantative paletete: NDVI + Show titles: tắt Sử dụng module Vegindex (Image processing/transformation) tạo ảnh NDVI năm 1989, 2003 dựa ảnh kênh 19 Gis viễn thám ứng dụng_Nhóm 7_2010 Ảnh NDVI năm 1989 Ảnh NDVI năm 2003 Nhận xét: + Những vùng có màu xanh ảnh có giá trị NDVI>0 xem diện tích thực vật + Diện tích nước năm 2003 phân bố rộng so với 1989 20