Giáo trình Phương pháp nghiên cứu khoa học (Tập 2): Phần 1 - GS.TSKH. Lê Huy Bá (chủ biên)

GS - TSKH LÊ HUY BÁ (Chủ biên) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (Tập 2) (Dành cho sinh viên ngành Môi trường, Sinh học ngành liên quan) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH – 2006 Những người biên soạn: GS TSKH LÊ HUY BÁ ThS NGUYỄN TRỌNG HÙNG ThS THÁI LÊ NGUYÊN ThS HUỲNH LƯU TRÙNG PHÙNG ThS NGUYỄN THỊ TRỐN ThS LÊ ĐỨC TUẤN TS NGUYỄN ðINH TUẤN Phương pháp nghiên cứu khoa học PHẦN V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 20 GIỚI THIỆU VÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ðIỀU TRA MÔI TRƯỜNG 20.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ðIỀU TRA ðA DẠNG SINH HỌC (ÁP DỤNG CHO ðỘNG VẬT CÓ VÚ) ðây nhiệm vụ nhà mơi trường học nói chung ngành sinh thái mơi trường nói riêng ðiều tra ña dạng sinh học phải tuân theo phương pháp ñặc thù Riêng lồi động vật có vú có nhiều dạng khác biệt ðể xác định tính đa dạng lồi có vú cần phải có điều tra khảo sát cơng phu theo phương pháp có sở khoa học Thơng thường để tiến hành điều tra thế, ta cần phải xác ñịnh cụ thể: Mục tiêu khảo sát nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Chọn lọc phương nghiên cứu Kết hợp lý thuyết với thực hành Phần hướng dẫn ñây minh họa cho phần trình bày 20.1.1 Lời giới thiệu Trước tiến hành ñiều tra ña dạng sinh học ñộng vật có vú, người điều tra phải xác định rõ mục tiêu ñiều tra Mục tiêu ñiều tra ñược sử dụng ñể hướng dẫn ñiều tra thông qua tất giai đoạn việc GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ bieân) lên kế hoạch thực Ngay mục tiêu thiết lập, kế hoạch điều tra ñược bắt ñầu Không nên ñánh giá thấp tầm quan trọng việc lập kế hoạch, tăng cường hữu hiệu cho việc thu thập số liệu, hoàn thiện chất lượng thơng tin thu thập cho phép phân bổ nguồn lực có hiệu Việc ước tính nguồn kinh phí cho kế hoạch điều tra yếu tố quan trọng Các báo cáo nghiên cứu đệ trình lên tổ chức có liên quan để từ chấp nhận tài trợ kinh phí cho điều tra nghiên cứu sinh thái mơi trường học Việc hướng dẫn chuẩn bị báo cáo khơng đề cập đây, u cầu nguồn kinh phí để tiến hành điều tra ña dạng sinh học ñều phải xác ñịnh rõ mục đích, địa điểm, thời gian nghiên cứu nên mơ tả khía cạnh khác điều tra để giúp đảm bảo cho việc hỗ trợ tài Chỉ nhận nguồn kinh phí cần thiết nên tiến hành ñiều tra Một ñiều tra ña dạng sinh học động vật có vú chia làm ba giai ñoạn:
Giai ñoạn thứ nhất: ðiều tra viên phải xác ñịnh phạm vi ñiều tra, tức lồi lựa chọn cho việc nghiên cứu Sự lựa chọn tùy thuộc vào mục ñích, thời gian nghiên cứu khả tài cho điều tra, đặc biệt kích thước vùng Mặc dù ñiều tra ña dạng sinh học thường liên quan ñến việc nghiên cứu nhiều lồi biết đến, quan trọng để xem xét lại thơng tin có giá trị từ sử dụng móng kế hoạch điều tra
Giai đoạn thứ hai: ðiều tra viên phải lựa chọn kỹ thuật phù hợp việc ñánh giá mức ñộ phong phú hay đa dạng lồi nghiên cứu từ nhiều phương pháp ñã ñược bàn ñến Việc chọn lựa kỹ thuật phụ thuộc vào nhân tố ñã ñược ñề cập ñến phần dựa vào ñặc ñiểm biến ñộng khác
Giai ñoạn thứ ba: Liên quan ñến kết hợp lý thuyết thực hành, có nghĩa kỹ thuật ñược chọn phải phù hợp với vùng hành động Phương pháp nghiên cứu khoa học Việc tuyển dụng nhân mua sắm trang thiết bị nên ñược bàn ñến nhu cầu chúng ñược xác ñịnh suốt giai ñoạn lên kế hoạch Nhân viên tiến hành điều tra sơ bộ, hữu ích cho việc xác định vị trí thích hợp để dựng trại vùng nghiên cứu Khi trại ñã dụng xong trang thiết bị ñược ñưa vào hoạt ñộng, ñiều tra viên bắt ñầu tiến hành ñiều tra 20.1.2 Mục tiêu ñiều tra Mục tiêu điều tra tính đa dạng sinh học lồi động vật có vú đánh giá phong phú số lượng lồi đa dạng loài (số lượng loài khác hay số lượng cá thể loài) vùng định Mục tiêu thứ hai khơng phần quan trọng so với mục tiêu ñầu điều tra Thơng thường, điều tra ñược tiến hành ñể thu nhận thông tin cho mục đích cụ thể, so sánh tính đa dạng sinh học vùng, thiết lập vùng ñược bảo vệ hay ñể bảo tồn kiểm soát dân số lồi Những điều tra với vấn ñề ñã nêu cần ñược xem xét từ giai ñoạn ñầu Các kế hoạch nên ñược tiến hành ñể thu thập bảo tồn mẫu phiên ñộng vật Các lồi suy đốn vùng ñịnh, xác nhận cuối diện loài phải dựa việc kiểm tra chi tiết mẫu thu ñược từ vùng ñiều tra 20.1.3 Xác ñịnh phạm vi ñiều tra 20.1.3.1 Danh sách lồi Giai đoạn đầu việc chuẩn bị ñiều tra xem xét lại tài liệu khoa học điều tra lồi động vật có vú ñược tiến hành vùng nghiên cứu hay nơi gần Các thơng tin sau thu nhận ñược dùng ñể mở rộng danh sách sơ lồi dự kiến gặp lại nghiên cứu Như vậy, danh sách góp phần quan trọng ñể xác ñịnh phạm vi ñiều tra không nên xem yếu tố chủ yếu ðiều tra viên nên dự đốn trước xuất lồi “mới” vùng ñiều tra, ñặc biệt vùng có mức độ đa dạng phong phú rừng nhiệt đới Một cách khác, điều tra viên tiến hành ñiều tra sơ nơi nghiên cứu để mở GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) rộng danh sách lồi Thật vậy, điều tra cho ta đáng kể số lượng thơng tin thu lượm ñược từ tài liệu khoa học Tuy điều tra sơ khơng cho kết ñầy ñủ nên tiến hành ñể xác nhận diện nhiều loài hữu nhũ khoảng thời gian ngắn Một số kỹ thuật mơ tả chương sau ñược dùng ñiều tra sơ hay chương trình cần đánh giá cách nhanh chóng 20.1.3.2 Chọn lọc lồi mục tiêu Với danh sách lồi sơ có sẵn, điều tra viên định nên đưa lồi vào mục tiêu ñiều tra Trong trường hợp thời gian, tiền bạc đặc tính vùng điều tra khơng bị giới hạn, điều tra viên định tính đến lồi xuất vùng nghiên cứu ñiều tra ña dạng phong phú loài Tuy nhiên, thực tế, thời gian tiền bạc thường bị giới hạn, cho dù đặc tính vùng nghiên cứu tốt Do đó, điều tra viên buộc phải chọn lựa loài theo mục tiêu Một số tiêu chuẩn đặt để chọn lồi theo mục tiêu Tiêu chuẩn ñầu tiên tần số xuất hiện, tiêu chuẩn ñược áp dụng ñiều tra viên có số kiến thức đa dạng lồi Nếu thơng tin có giá trị, lồi mục tiêu chọn mức độ đa dạng hồn tồn chúng hay đa dạng lồi động vật hữu nhũ lối sống khác chúng Vì vậy, lồi ăn thịt sống vùng điều tra khơng nhiều, số đơng lồi chọn làm lồi mục tiêu với hầu hết lồi động vật ăn cỏ, loài sống hay loài sống đêm thơng thường… Các lồi ñược chọn cho mục tiêu ñiều tra sở kích thước, phát âm, tín hiệu rời khỏi nơi cư trú hay đặc tính khác để phát chúng cách dễ dàng Các lồi ý đặc biệt dùng làm tiêu chuẩn cho việc lựa chọn Sự ý liên quan đến việc tập hợp mẫu cho nghiên cứu phân loại chi tiết Nó liên quan đến bảo tồn lồi ñang có nguy tiệt chủng vùng khác hay số lồi tìm thấy vùng ñiều tra Bên cạnh ñó, ta cần phải ý đến việc làm suy giảm số lượng lồi trùng sâu bệnh hay số lồi chống chịu vụ thu hoạch Phương pháp nghiên cứu khoa học 20.1.4 Chọn phương pháp nghiên cứu ñiều tra ða số phương pháp kỹ thuật ñều có giá trị việc ñiều tra mức ñộ phong phú đa dạng lồi động vật có vú Những kỹ thuật ñược phân loại chung kỹ thuật quan sát, kỹ thuật bắt giữ, kỹ thuật dựa tín hiệu lồi Trong phần này, xem xét ñến số nhân tố ảnh hưởng ñến việc chọn lựa phương pháp kỹ thuật 20.1.4.1 Tính thích nghi Một số kỹ thuật dùng điều tra lồi ñộng vật hữu nhũ Sau xem xét ñến khả ứng dụng tính thích nghi chúng cho lồi mục tiêu kỹ thuật chọn sở đặc trưng lồi Cả hai loại kỹ thuật tín kỹ thuật quan sát ñều giống việc ño lường ña dạng lồi sống hang, ví dụ như: Nếu kỹ thuật sau cung cấp thơng tin đáng tin cậy trở thành kỹ thuật chọn lựa Kỹ thuật chuyên môn kỹ thuật ước lượng phải tạo thông tin phù hợp việc tiếp cận mục tiêu điều tra 20.1.4.2 ðặc tính vật lý hành vi lồi Người điều tra phải hiểu biết hành vi đặc tính vật lý lồi mục tiêu ñể áp dụng biện pháp kỹ thuật thích hợp Một khía cạnh quan trọng hành vi lồi ảnh hưởng đến việc chọn lựa kỹ thuật kiểu hoạt động thường ngày lồi Các kỹ thuật quan sát dùng thích hợp lồi sống vào ban ngày đơi ñược áp dụng ñối với loài sống vào ban ñêm ñược trang bị thêm phương tiện quan sát vào ban đêm Thơng thường, để điều tra lồi sống vào ban đêm, ta thường dùng kỹ thuật bắt giữ hay cách phát dấu hiệu chúng Tương tự vậy, kỹ thuật quan sát áp dụng rộng rãi lồi sống thành bầy có tính chất thường xuyên hay tạm thời ðối với loài sống nước, việc dùng kỹ thuật quan sát khơng thích hợp lồi cá voi hà mã chúng lặn nước thời gian dài Kích thước thể bé nhỏ màu sắc khơng bật gây khó khăn cho việc phát lồi từ loại bỏ kỹ thuật quan sát Hoạt động theo mùa (như di trú) ảnh hưởng ñến việc chọn lựa phương pháp kỹ thuật GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) 20.1.4.3 Kích thước vùng ñiều tra Các kỹ thuật ước lượng ñược sử dụng yếu tố quan trọng để từ rút kích thước vùng điều tra Nếu quần thể loài mục tiêu cư trú vùng tương đối nhỏ bảo vệ cho toàn vùng áp dụng vùng rộng lớn (ví dụ phân bố tồn vùng hay quốc gia) phương pháp lấy mẫu theo khơng gian cần đến Trong phương pháp lấy mẫu theo khơng gian, kỹ thuật ước lượng áp dụng ñể lựa chọn ñơn vị mẫu từ tồn vùng quan tâm phương pháp ước lượng tổng thể dựa ước lượng từ ñơn vị Kích thước vùng ñiều tra ảnh hưởng đến việc chọn lựa phương pháp mẫu Ví dụ: điều tra khơng đặc biệt hữu dụng vùng rộng lớn ñược bảo vệ 20.1.4.4 Xét yếu tố mơi trường sống khí hậu ðặc tính mơi trường thiên nhiên lồi động vật ảnh hưởng đến lựa chọn kỹ thuật chun mơn Ví dụ mức độ cối mức độ khơng đồng mơi trường sống ảnh hưởng trực tiếp đến quan sát lồi động vật Trong mơi trường sống khơng đồng dày đặc, việc tính tốn khoảng khơng thường khơng thích hợp Mây, sương mù, mưa gió, nóng ảnh hưởng giống việc điều tra không kỹ thuật quan sát khác viễn thám(RS) Các ñiều kiện lượng mưa, lượng tuyết rơi, ñất ñai diện lồi động vật sống xác thối hay chất cặn bã (ví dụ bọ phân) ảnh hưởng ñến việc chọn lựa kỹ thuật ñiều tra dựa dấu hiệu lồi động vật ðộ dốc địa hình làm cho số khu vực khơng thể đến từ loại trừ việc áp dụng kỹ thuật dựa bắt giữ dấu hiệu loài Trong vùng vậy, việc điều tra khơng mang lại tính khả thi 20.1.5 Kết hợp lý thuyết thực hành Sau hồn tất hai giai đoạn lên kế hoạch đầu tiên, người điều tra viên ñịnh thực ñiều tra chọn lọc kỹ thuật ước lượng để đưa xác vị trí vùng nghiên cứu Những dẫn tổng quát cho việc thực ñã ñược nêu chương ba 10 Phương pháp nghiên cứu khoa học chương mười Ở đây, mơ tả vài kỹ thuật thực tiễn tiện lợi cho việc thực 20.1.5.1 Sử dụng ñồ Bản ñồ vùng điều tra chìa khố để xác định ño lường ñơn vị mẫu, nơi kỹ thuật chun mơn chọn thực Trước xác ñịnh ño lường ñơn vị mẫu ñồ, ñiều tra viên nên biết số kiến thức thống kê mô tả kỹ thuật thích hợp cho việc sử dụng ñồ với la bàn Một ñặc ñiểm quan trọng đồ tỉ lệ Tỉ lệ cho phép liên hệ kích thước thực thể đồ với kích thước thực tế Ví dụ, đường thẳng dài 1cm nối hai ñiểm thực ñịa có khoảng cách 2,5km vùng ñiều tra tương ứng với 2,5cm ñồ Cũng vậy, 1cm ñồ có tỉ lệ 1:250000 tương ứng với khoảng cách 2,5cm thực ñịa 20.1.5.2 ðo lường kích thước ñơn vị mẫu Bản đồ thường nguồn thơng tin cung ấp cho việc ño lường khu vực hay ñịa phương tiến hành nghiên cứu Do đó, vùng điều tra thường tính tốn từ đồ ðiều ñược thực dụng cụ dùng ñể biến ñổi phép ño tuyến tính chu vi ñơn vị mẫu, kích thước vùng biết thành tỉ lệ tương ứng đồ vùng điều tra Ví dụ: vng có cạnh dài 2cm đồ có tỉ lệ 1:1000000 tương ứng với khu vực có diện tích 4km2 Một phép đo chu vi hình vng ñược tiến hành với công cụ ño ñể xác ñịnh kích cỡ dụng cụ Mức trung bình phép ño A tương ứng với dụng cụ ño ñược 4km2 vùng ñiều tra Tiếp theo, chu vi ñơn vị mẫu ñồ ñược ño lại nhiều lần với cơng cụ đo từ tính trung bình phép đo B Vì 4km2 khu vực nghiên cứu biểu thị A cơng cụ đo vùng S đơn vị mẫu tính tốn theo cơng thức sau: S = 4B/A Nếu cơng cụ đo khơng có sẵn hệ thống đường kẻ dùng để ước lượng kích cỡ đơn vị mẫu vùng điều tra Hệ thống đường kẻ tờ giấy rõ ràng với dẫy chấm (ñiểm) ñen phân bố ñều ñặn Tờ giấy trước hết phải ñược ñặt khu vực ñã biết có 11 GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) kích thước xác định đồ (ví dụ vng) số điểm rơi khu vực biết phải tính tốn nhiều lần để tìm số điểm rơi trung bình Q trình sau lặp lại cách thay hệ thống ñường kẻ đơn vị mẫu tính tốn số điểm rơi trung bình Thơng tin với tỉ lệ đồ sau dùng trước xác định kích thước đơn vị mẫu 20.1.5.3 Chọn mẫu ngẫu nhiên Dưới số cách bố trí mẫu (xem “cách lựa chọn đơn vị mẫu” – chương 14 ), ñơn vị mẫu ñược chọn cách ngẫu nhiên từ vùng nghiên cứu tổng thể hay từ tầng đất Bảng số ngẫu nhiên ñược dùng cho lựa chọn cho nhiều loại mục đích khác suốt q trình nghiên cứu ña dạng sinh học Bảng số ngẫu nhiên bao gồm hàng cột Nó thực chất danh sách chữ số từ – 9, mẫu chữ số có xác suất xẩy giống chỗ hàng cột bảng Vì thế, đặc tính quan trọng bảng số ngẫu nhiên chữ số xuất với chung tần số bảng Một đặc tính khác bảng xuất chữ số bên cạnh Do đó, chữ số xuất bên cạnh chữ số khác kết hợp lại để tạo thành số ngẫu nhiên gồm vài chữ số Khơng có hạn chế cách kết hợp chữ số liền kề bảng Một chữ số kết hợp với chữ số từ phía bên phải bảng sang bên trái hay ngược lại dọc theo hàng nào, từ ñỉnh bảng xuống ñáy ngược lại dọc theo cột ðiều quy ñịnh việc sử dụng bảng cách kết hợp chữ số liền kề phải ñược ñịnh trước nhìn vào bảng Giả ñịnh người điều tra viên muốn chọn hình tứ giác cách ngẫu nhiên từ tổng thể 50 lớp bao phủ tồn vùng điều tra ðầu tiên, 50 hình tứ giác đánh số từ đến 50 đồ Sau đó, bảng số ngẫu nhiên ñược ñọc ñôi áp dụng cách kết hợp ñã xác ñịnh trước ðọc chữ số đơi từ tham khảo tất 50 tứ giác với xác suất chọn mẫu ngẫu ngẫu nhiên Tuy nhiên, cho phép số gồm chữ số lớn 50 (như từ 51 – 99) ñược chọn từ bảng Khi ñiều xảy ra, số lớn 50 bị loại bỏ, người ñiều tra viên tiếp tục tra bảng cho ñến mẫu gồm tứ giác lựa chọn cách ngẫu nhiên 12 Phương pháp nghiên cứu khoa học Như vậy, qua việc đánh giá thơng số LS ta xác định nguy xói mịn cho vị trí Khu vực có chiều dài sườn lớn ñộ dốc cao (giá trị LS lớn) xói mịn mạnh khu vực có chiều dài sườn ngắn ñộ dốc thấp Bảng 22.2: Kết phân tích histogram diện tích phân bố hệ số hình thái lưu vực Giá trị LS Diện tích (ha) Giá trị LS Diện tích (ha) 316.740,00 14 8.535,27 319.333,53 15 11.173,34 122.939,60 16 8.816,39 51.550,93 17 5.616,46 48.563,53 18 4.974,94 44.755,73 19 6.470,43 55.244,80 20 4.409,46 43.877,63 21 3.644,03 25.868,60 22 3.544,77 10 16.691,35 23 1.742,87 11 22.011,12 24 4.091,71 12 13.125,70 25 39.274,25 13 13.612,17 187 GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) Hình 22.4: Biểu đồ histogram mơ hình hệ số hình thái lưu vực sơng ðồng Nai Biểu đồ histogram hệ số hình thái biểu diễn tần suất (trục thẳng ñứng) phân bố giá trị hình thái (LS – trục ngang) lưu vực Biểu đồ phân bố chủ yếu phần diện tích phẳng vùng trũng, ñồng bằng, ñỉnh ñồi hay ñáy thung lũng hệ thống tiểu lưu vực Giá trị LS thấp (LS=1-10) phổ biến nơi ðịnh Quán, Tân Hưng, ðồng Phú, Lộc Ninh, Nam Phước Long, Tân Phú Giá trị LS cao (LS = 1025) Tánh Linh, Di Linh, Bắc Phước Long, ðông Nam ða Hoai, Bảo Lâm, Bắc ðơn Dương nơi có giá trị LS cao tương ứng với bề mặt ñịa hình dốc chiều dài sườn lớn làm tăng khối lượng dịng nước động dịng chảy lớn, kéo theo hệ q trình xói mòn khe rãnh (Gully Erosion) xảy mạnh mẽ e Bản ñồ hệ số lớp phủ e.1 Sơ lược vài nét sở phương pháp Bề mặt trái ñất ñược phủ nhiều chủng loại thực vật khác nhau, rừng tự nhiên, rừng trồng hay nơng nghiệp Dữ liệu thực vật quan tâm nhiều từ ảnh vệ tinh nằm kênh thấy được, cận hồng 188 Phương pháp nghiên cứu khoa hoïc ngoại hồng ngoại Những áp dụng viễn thám nghiên cứu thực vật ñể theo dõi phân bố chủng lồi điều kiện phát triển chúng Phổ thực vật gồm hai dạng thông thường: thực vật phát triển khô Phổ hai dạng ñược so sánh với phổ ñất (hình 22.5) Hình cho thấy tất cối ñược tạo nên thành phần giống nhau, phổ chúng xuất tương tự nhau, thực vật phát triển có chiều dài sóng 800nm có phản xạ thấp Tán có độ phản xạ thấp phần thấy ñược phổ ñiện từ Trong phần cận hồng ngoại, tán có phản xạ cao, với chuyển tiếp nhanh vùng màu ñỏ cận hồng ngoại (750nm ðiều cho thấy khác hoàn toàn từ phản xạ vật chất trái ñất (Chiều dài sóng (nm)) Hình 22.5: Phổ phản xạ đất, thực vật phát triển khơ Chỉ dẫn: đất thực vật phát triển khơ 189 GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) Như vậy, hấp thu cao kênh phổ xanh dương (0,43(m) kênh phổ ñỏ (0,6(m), phản xạ cao kênh phổ cận hồng ngoại (0,751,1(m) ñánh dấu khác phổ thực vật Theo Tucker 1979, Jackson 1983 kênh phổ thấy có chiều dài sóng (0,58-0,68 (m)) phản xạ thấp, nguyên nhân ñáng kể chất diệp lục tố hấp thụ xạ đến, cịn kênh phổ cận hồng ngoại có chiều dài sóng (0,725-1,1(m)) phản xạ cao cấu trúc e.2 Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Dựa phản xạ khác mà màu xanh thực vật ñược thể kênh phổ thấy ñược kênh phổ cận hồng ngoại Chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) tính tốn theo cơng thức NDVI = (NIR-Vi)/(NIR+Vi) NIR : kênh cận hồng ngoại Vi : kênh thấy ñược ñây thường kênh ñỏ (Red) Bảng 22.3: Chi tiết số kênh, chiều dài sóng, vùng điện từ ứng dụng khái quát ảnh vệ tinh Landsat TM (Landsat Thematic Mapper) Landsat ETM + (Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus) Số kênh Dải phổ (µm) Vùng ñiện từ 0,45 – 0,52 Xanh 0,52 – 0,60 Lục ðánh giá lớp phủ thực vật 0,63 – 0,69 ðỏ Hấp thụ chất diệp lục ñể phân biệt thực vật 0,76 – 0,90 Cận hồng ngoại ðiều tra sinh khối phác thảo dòng chảy 1,55 – 1,75 Giữa hồng ngoại Xác ñịnh thực vật ñộ ẩm ñất 190 Ứng dụng khái quát Lập ñồ nước biển, Phân biệt thực vật với đất Phương pháp nghiên cứu khoa học 10,40 – 12,50 Hồng ngoại nhiệt Lập ñồ nhiệt, nghiên cứu ñộ ấm ñất ño sức nóng thực vật 2,08 – 2,35 Giữa hồng ngoại Lập ñồ thủy nhiệt 0,52 – 0,90 Lục, ñỏ, cận hồng (panchromatic) ngoại Lập đồ diện tích lớn, nghiên cứu thay đổi thị Tùy theo tư liệu ảnh vệ tinh, mà ta sử dụng kênh khác Thí dụ:
Ảnh vệ tinh Landsat TM: NDVI = (band4 – band3)/(band4 + band3)
Ảnh vệ tinh Landsat MSS 1-3: NDVI = (band6 – band5/(band6 + band5)
Ảnh vệ tinh Landsat MSS 4&5: NDVI = (band3 – band2/(band3 + band2)
Ảnh vệ tinh SPOT XS: NDVI = (XS3 – XS2)/(XS3 + XS2)
Ảnh vệ tinh NOAA: NDVI = (Ch2 - Ch1)/(Ch2 + Ch1) Như vậy, tùy tư liệu vệ tinh sử dụng kênh thích hợp ta nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật theo không gian thời gian Bảng 22.4: Chi tiết số kênh, chiều dài sóng, vùng ñiện từ ứng dụng khái quát ảnh vệ tinh Landsat MSS (The Landsat Multispectral Scanner) Số kênh Landsat 1-3 Số kênh Landsat 4-5 0,5 – 0,6 Lục ðánh giá thực vật, lập ñồ nước biển 0,6 – 0,7 ðỏ Hấp thụ chất diệp lục ñể phân biệt thực vật 0,7 – 0,8 Cận hồng ngoại Phác thảo dịng chảy, điều tra sinh khối 0,8 – 1,1 Cận hồng ngoại Phác thảo dịng chảy, điều tra sinh khối Dải phổ Vùng điện từ (µm) Ứng dụng khái qt 191 GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) Bảng 22.5: Chi tiết số kênh, chiều dài sóng, vùng điện từ ứng dụng khái quát ảnh vệ tinh SPOT (Satellite Pour l'Observation de la Terre) gồm SPOT XS (multispectral) SPOT PAN (panchromatic) Kênh Dải phổ (µm) Vùng điện từ Ứng dụng khái quát XS1 0,50 – 0,59 Lục Phản xạ màu lục thực vật phát triển, thông tin chi tiết nước vùng ven bờ XS2 0,61 – 0,68 ðỏ Hấp thụ chất diệp lục XS3 0,79 – 0,89 Cận hồng ngoại Phản xạ thực vật, nghiên cứu sinh khối, phác thảo dòng chảy PA 0,51 – 0,73 Vùng nhìn thấy Dữ liệu tone kiến trúc, sử dụng đặc biệt nghiên cứu thị Giá trị NDVI dãy số –1 ñến +1 Giá trị NDVI thấp thể nơi NIR (near infrared) Vi (visible) có độ phản xạ gần nhau, cho thấy khu vực có độ phủ thực vật thấp, khu vực có giá trị NDVI cao nơi NIR có độ phản xạ cao ñộ phản xạ Vi cho thấy khu vực có độ phủ thực vật tốt Cịn NDVI có giá trị âm cho thấy Vi có ñộ phản xạ cao ñộ phản xạ NIR, nơi khơng có thực vật Tóm lại, có giá trị dương phù hợp với khu vực có thực vật Cịn giá trị âm mây, nước, tuyết, đất khơ cằn đá Bản đồ hệ số lớp lớp phủ (C): Thể thay ñổi ñộ che phủ thực vật mặt ñất qua ñó xác định mức độ ảnh hưởng khác diện tích q trình xói mịn đất Thực vật dày, độ che phủ cao có hệ số xói mịn thấp, ngược lại thực vật thưa với độ che phủ thấp có hệ số xói mịn lớn Diện tích khơng có lớp phủ chóng xói mịn xảy lớn nhất, hệ số C 192 Phương pháp nghiên cứu khoa học ðể xác định xác hệ số C cho diện tích cụ thể cần có quan trắc lâu dài, số thơng số tham khảo từ cơng trình khác Lớp phủ thực vật lưu vực sơng ðồng Nai nhận từ ảnh vệ tinh landsat TM Dựa khác phản xạ vùng nhìn thấy sóng điện từ vùng cận hồng ngoại, ñộ xanh thực vật hiển thị khác nhau, ảnh TM (Thematic Mapper) khác ñộ phủ thực vật ñược ghi lại hai kênh ảnh: kênh kênh 3, số khác thực vật ñược xác ñịnh sau: Keânh - keânh NDVI = Keânh + kênh Ứng dụng xử lý lưu vực sơng ðồng Nai: Xử lý ảnh vệ tinh landsat ETM + năm 2002
Nắn chỉnh ảnh: gán tọa ñộ cho ảnh
Nắn chỉnh kênh kênh ảnh lưu vực sông ðồng Nai Chọn ñộ phân giải ảnh: sau cân nhắc, chúng tơi chọn độ phân giải 30m tương ứng với ñộ phân giải DEM
Tính số NDVI cho lưu vực sông ðồng Nai Trong phần mềm IDRISI xử lý theo trình tự: Analysis → Image Processing → VEGINDEX → NDVI
Phân loại số thực vật theo loại trồng như: - Diện tích nước, ao, hồ - Rừng tái sinh, rừng trồng (cao su, tràm, bạch đàn ) - Cây cơng nghiệp lâu năm (điều, cà phê ) - Cây công nghiệp trồng (1-2năm), ngắn ngày (mì, đậu phộng, ngơ ) - ðất trống 193 GS-TSKH Lê Huy Bá (Chủ biên) Tìm hệ số C tương ứng cho ñối tượng ảnh phân loại: Kết hợp nghiên cứu ngồi thực địa, kiểm chứng tìm mã khóa tham khảo số cơng trình khác tương ứng hệ số C lưu vực sơng ðồng Nai sau: Loại đối tượng Chỉ số NDVI Hệ số C Rừng tái sinh, rừng trồng > 0.4 0,008 Cây công nghiệp lâu năm 0.3-0.4 0.08 Cây công nghiệp trồng (1-2 năm), ngắn ngày (mì, đậu phộng, ngơ ) 0.2-0.3 0.5 ðất trống < 0.2 0.8 Nước, ao, hồ 200 Nguy hiểm 373.784,844 9.88 Trong tồn lưu vực, xói mịn yếu (cấp 1, 0-20t/ha/năm) chiếm đa phần diện tích (78,8%) Diện phân bố cấp xói mịn chủ yếu phần hạ lưu lưu vực Thành phố Hồ Chí Minh, Tây Ninh ðồng Nai phần giáp Long An phân bố nơi có điều kiện bề mặt địa hình phẳng bao gồm đỉnh đồi, ñáy thung lũng tiểu lưu vực ðồng Phú, Bình Dương, tây bắc ðắc Nơng Bình Long Các khu vực ñộ ñộ dốc thấp, ñịa hình tương đối phẳng phân bố nơi thấp trũng Do đó, động dịng nước gây xói mịn giảm đáng kể ảnh hưởng yếu tố địa hình Diện tích phân bố dạng xói mịn từ trung bình yếu đến mạnh, từ cấp ñến cấp (20-200 tấn/ha/năm) chiếm diện tích thấp, khoảng 11% tổng diện tích lưu vực Loại xói mịn phân bố chủ yếu phần trung lưu lưu vực, nơi có điều kiện địa hình tương ñối thoải, ñộ dốc từ ñến 100, với ñiều kiện lượng mưa tương ñối lớn (>1500mm) ñiều kiện thảm phủ thay ñổi từ dạng rừng tái sinh, rừng trồng (cây cơng nghiệp ngắn ngày đến loại cơng nghiệp dài ngày) Xói mịn 20-50t/ha/năm (cấp 2) phân bố chủ yếu ða Hoai (kéo dài từ ðơng sang Tây), vùng giáp ranh 200 Phương pháp nghiên cứu khoa học ðồng Phú (Bình Phước) Tân Phú (ðồng Nai), ðắc Rlap, xói mịn 100-200t/ha/năm phân bố rải rác số nơi Vĩnh Cửu, Bù ðăng Diện tích phân bố mức xói mịn nguy hiểm lớn (xói mịn cấp 6), chiếm 9,88% tổng diện tích lưu vực, phân bố chủ yếu phần thượng lưu lưu vực Loại xói mịn phân bố chủ yếu vùng ða Hoai, ðức Linh (Bình Thuận); Di Linh, ðơn Dương, ðà Lạt (Lâm ðồng); Tân Phú (ðồng Nai); ðồng Phú, Phước Long, Bù ðăng (Bình Phước) phần thuộc ðắc Lắc núi Bà ðen (Tây Ninh) Mức xói mịn chủ yếu xảy khu vực có địa hình phân cắt sâu lớn, vùng có độ dốc lớn (>120) với ñiều kiện lượng mưa khu vực lớn (>1.800mm) ðặc biệt, khu vực ñiều kiện thảm phủ số khu vực ñất trống ñồi núi trọc ðồng Phú, Bù ðăng, Phước Long Bình Phước; Tân Phú (ðồng Nai); ðức Linh (Bình Thuận); ðức Trọng, ðơn Dương (Lâm ðồng) Nhìn chung, xét từ phía Nam (gần biển) lên phía Bắc (thượng nguồn) ta thấy cường độ xói mịn tăng dần Các vùng phía hạ lưu, địa hình phẳng lượng mưa có mức xói mịn thấp; chuyển lên phía thượng nguồn, độ dốc tăng dần, độ cao địa hình nâng cao lượng mưa lớn nên xói mịn tiềm tăng, xói mịn cao vùng thượng lưu có địa hình dốc điều kiện thảm phủ giảm sút ñáng kể Với kết ñánh giá mức độ xói mịn qua mơ hình nêu cho thấy phù hợp với ñiều kiện nghiên cứu khảo sát thực tế lưu vực Các khu vực có mức độ xói mịn mạnh nguy hiểm (>150 tấn/ha/năm) cần có sách quản lý khai thác tài ngun đất thích hợp ðặc biệt, khu vực phát triển nơng nghiệp cần tiến hành biện pháp kỹ thuật chống xói mịn bảo vệ đất Các khu vực có độ dốc lớn (>250) định phải trì rừng ngun sinh (nếu có), ni trồng rừng bảo vệ cách nghiêm ngặt Cần ngăn chặn việc chuyển mục đích sử dụng đất từ đất lâm nghiệp sang đất nơng nghiệp từ lâm nghiệp sang nuôi trồng thuỷ sản phổ biến ðà Lạt, Bảo Lộc, Cần Giờ,… chúng ngun nhân thúc đẩy q trình xói mịn thối hố mơi trường đất ngày trầm trọng 201