Trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN LINH LAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LỚP PHỦ THỰC VẬT HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN KHU VỰC XÃ ĐỒNG
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN LINH LAN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LỚP PHỦ THỰC VẬT HỆ SINH THÁI RỪNG NGẬP MẶN KHU VỰC XÃ ĐỒNG RUI, HUYỆN TIÊN YÊN, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng Mã số: 8850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Cán bộ hƣớng dẫn: PGS TS Kiều Quốc Lập Chữ ký của học viên Chữ ký của GVHD Thái Nguyên - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của giảng viên hƣớng dẫn: PGS TS Kiều Quốc Lập Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Mọi trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ nguồn gốc Mọi sự giúp đỡ của các cá nhân và tập thể đều đƣợc ghi nhận trong lời cảm ơn Ngày tháng năm 2023 Học viên Trần Linh Lan i LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và chân thành, tôi xin cảm ơn: Quý thầy, cô Khoa Tài nguyên và Môi trƣờng, Trƣờng Đại học khoa học, Đại học Thái Nguyên đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt khóa học PGS TS Kiều Quốc Lập, Trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã tận tâm hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm luận văn Các thành viên trong đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám và thiết bị bay không ngƣời lái đánh giá sự biến đổi của các hệ sinh thái đất ngập nƣớc” của Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga - Viện Sinh thái Nhiệt đới; chính quyền địa phƣơng và các hộ dân sinh sống trên địa bàn xã Đồng Rui đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn Ban Giám đốc và đồng nghiệp tại Trung tâm quan trắc Tài nguyên và Môi trƣờng- Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Quảng Ninh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn Gia đình, ạn đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình tôi hoàn thành luận văn Tập thể các bạn lớp cao học K15A3 – Khoa Tài nguyên và Môi trƣờng, Trƣờng Đại học khoa học, Đại học Thái Nguyên đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học và làm luận văn Xin chân thành cảm ơn Học viên Trần Linh Lan ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Hà Nội, ngày 24 tháng 7 năm 2023 GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: Ngô Trung Dũng Cơ quan công tác: Viện Sinh thái Nhiệt đới, Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga, Bộ Quốc phòng Là chủ nhiệm đề tài: Ứng dụng công nghệ viễn thám (GIS) và thiết ị ay không ngƣời lái (UAV) đánh giá iến đổi hệ sinh thái đất ngập nƣớc Tôi xin xác nhận đề tài luận văn thạc sỹ “Ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu diễn biến lớp phủ thực vật hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh” của Học viên cao học Trần Linh Lan thuộc ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng, chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên là sản phẩm của đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám (GIS) và thiết ị ay không ngƣời lái (UAV) đánh giá iến đổi hệ sinh thái đất ngập nƣớc” CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Ngô Trung Dũng iii BTNMT DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐNN : Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng HST : Đất ngập nƣớc : Hệ sinh thái NDVI : (Normalized Difference Vegetation Index) – Chỉ số thực vật khác biệt quân bình MKA : Bộ mẫu khóa giải đoán ảnh KBTTN : Khu bảo tồn thiên nhiên RNM : Rừng ngập mặn : (Green Normalized Difference Vegetation Index) – Chỉ số thực vật GNDVI khác biệt quân ình “xanh” : (Geographic Information System) - Hệ thống thông tin địa lý GIS : (Unmanned Aerial Vehicle) – Thiết bị ay không ngƣời lái UAV : Phát triển bền vững PTBV : Vƣờn Quốc gia VQG iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 2 3 Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu .2 4 Những đóng góp mới của đề tài 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1 Những khái niệm cơ ản 4 1.1.2 Đất ngập nƣớc ven biển .4 1.1.3 Rừng ngập mặn 5 1.1.4 Công nghệ địa không gian .6 1.2 Cơ sở thực tiễn 6 1.2.1 Tổng quan về hệ thống phân loại đất ngập nƣớc 6 1.2.2 Tổng quan về đặc điểm các hệ sinh thái đất ngập nƣớc, rừng ngập mặn 10 1.2.3 Tổng quan nghiên cứu và phân loại đất ngập nƣớc, rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu 15 1.2.4 Tổng quan về ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu, đánh giá, giám sát biến động các hệ sinh thái đất ngập nƣớc, rừng ngập mặn .17 1.2.5 Tổng quan về ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu đất ngập nƣớc, rừng ngập mặn tại khu vực nghiên cứu 21 1.3 Cơ sở lý luận 21 1.4 Tổng quan về vùng nghiên cứu 22 1.4.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 22 1.4.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 26 1.4.3 Đặc điểm hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu 28 1.5 Cơ sở pháp lý 29 1.5.1 Tỉnh Quảng Ninh 29 1.5.2 Huyện Tiên Yên 30 1.5.3 Xã Đồng Rui 31 CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 32 v 2.2 Phạm vi nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.4 Phƣơng pháp tiếp cận .32 2.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.5.1 Phƣơng pháp điều tra thực địa 34 2.5.2 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu thứ cấp 36 2.5.3 Phƣơng pháp ản đồ, hệ thông tin địa lý (GIS) 36 2.5.4 Phƣơng pháp kỹ thuật bay chụp và xử lý ảnh UAV 41 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Đặc điểm hiện trạng và biến động các chỉ số thực vật dựa trên dữ liệu ảnh UAV 44 3.1.1 Giá trị NDVI 44 3.1.2 Giá trị GNDVI .45 3.2 Đánh giá hiện trạng lớp phủ thực vật của hệ sinh thái rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh .47 3.2.1 Kết quả kiểm định phân loại và giải đoán ảnh 47 3.2.2 Đánh giá hiện trạng lớp phủ thực vật hệ sinh thái rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên 48 3.3 Đánh giá iến động lớp phủ thực vật của hệ sinh thái rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh .54 3.4 Các hoạt động phục hồi và phát triển Hệ sinh thái rừng ngập mặn tại khu vực xã Đồng Rui 61 3.5 Đề xuất các giải pháp phục vụ bảo tồn và phát triển hệ sinh thái rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu 63 3.5.1 Giải pháp về quản lý 63 3.5.2 Giải pháp về cơ chế, chính sách 63 3.5.3 Giải pháp về sinh kế bền vững và tham gia của cộng đồng 64 3.5.4 Giải pháp về giám sát bằng công nghệ địa không gian .64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .66 1.Kết luận 66 2.Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH 72 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nhiệt độ, độ ẩm và lƣợng mƣa trung ình các tháng trong năm 2017 và 202023 Bảng 1.2 Dân số xã Đồng Rui giai đoạn 2015 - 2020 26 Bảng 1.3 Cơ cấu kinh tế xã Đồng Rui giai đoạn 2016-2020 26 Bảng 1.4 Hiện trạng sử dụng đất xã Đồng Rui năm 2019 27 Bảng 1.5 Tình hình sử dụng đất xã Đồng Rui qua các năm (ha) 28 Bảng 2.1 Thông số ảnh viễn thám đa thời gian giai đoạn 1990 - 2022 37 Bảng 3.1 Ma trận sai số giải đoán ảnh lớp phủ đất ngập nƣớc năm 2022 47 Bảng 3.2 Diện tích lớp phủ trong giai đoạn 1990 – 2022 xã Đồng Rui (đơn vị: ha) 48 Bảng 3.3 Diện tích lớp phủ xã Đồng Rui thời kỳ 1990–2000 (đơn vị: ha) 54 Bảng 3.4 Diện tích lớp phủ xã Đồng Rui thời kỳ 2000–2010 (đơn vị: ha) 56 Bảng 3.5 Diện tích lớp phủ xã Đồng Rui thời kỳ 2010 - 2022 (đơn vị: ha) .58 Bảng 3.6 Thống kê diện tích các giai đoạn trồng rừng ngập mặn tại xã Đồng Rui .62 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Một số hình ảnh thực tế kiểm chứng bộ mẫu khóa giải đoán ảnh tại Đồng Rui .35 Hình 2.2 Sơ đồ 02 tuyến bay chụp UAV tại xã Đồng Rui 36 Hình 2.3 Ảnh viễn thám đa thời gian giai đoạn 1990 - 2022 RNM xã Đồng Rui .37 Hình 2.4 Sơ đồ chồng xếp các lớp bản đồ phục vụ thành lập bản đồ biến động lớp phủ thực vật HST RNM 41 Hình 3.1 Giá trị NDVI thời điểm chân triều tại 2 khu vực bay UAV tháng 07/2022 44 Hình 3.2 Giá trị NDVI thời điểm giữa triều tại khu vực bay chụp UAV-02 tháng 07 và tháng 11/2022 45 Hình 3.3 Giá trị GNDVI thời điểm chân triều tại 2 khu vực bay UAV tháng 7/2022 46 Hình 3.4 Giá trị GNDVI thời điểm giữa triều tại khu vực bay chụp UAV-02 tháng 7/ và tháng 11/2022 47 Hình 3.5 Bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui năm 1990 50 Hình 3.6 Bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui năm 2000 51 Hình 3.7 Bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui năm 2010 52 Hình 3.8 Bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui năm 2022 53 Hình 3.9 Bản đồ biến động lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui giai đoạn 1990 – 2000 55 Hình 3.10 Bản đồ biến động lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui giai đoạn 2000 - 2010 57 Hình 3.11 Bản đồ biến động lớp phủ thực vật rừng ngập mặn xã Đồng Rui giai đoạn 2010 - 2022 59 Một số hình ảnh điều tra thực địa tại xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên 72 viii MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Đất ngập nƣớc (ĐNN) có nhiều tài nguyên quí giá và có vai trò quan trọng đối với đời sống con ngƣời, đặc biệt là cƣ dân vùng cửa sông, ven biển Tuy nhiên, ĐNN đang ngày càng ị tác động mạnh mẽ bởi các hoạt động phát triển kinh tế của con ngƣời và ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu Nhiều vùng ĐNN đã ị biến mất và diện tích các vùng ĐNN ị thu hẹp do sức ép khai thác, sử dụng ĐNN và các nguồn tài nguyên thiên nhiên trên các vùng ĐNN gia tăng Những vấn đề nhƣ khai thác quá mức, ô nhiễm môi trƣờng, khai hoang…đều có mối liên kết và đang diễn ra tại tất cả các khu ĐNN mà chƣa đƣợc quản lý chặt chẽ Trong các loại hình ĐNN, rừng ngập mặn (RNM) là môi trƣờng sống quan trọng của nhiều loài cá, giáp xác, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển và chất lƣợng nƣớc HST RNM là một trong những HST chính ở vùng ven biển có năng suất cao, phục vụ và hỗ trợ sản xuất nguồn lợi thủy sản Các vùng ĐNN ở Việt Nam nói chung và khu vực Đồng Rui - Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh nói riêng cũng không nằm ngoài xu thế trên Với diện tích khoảng 2.800ha, vùng ĐNN xã Đồng Rui có điều kiện tự nhiên, môi trƣờng sinh thái thích hợp cho phát triển rừng ngập mặn HST RNM ở đây đƣợc đánh giá là đa dạng và phong phú về hệ động, thực vật Tuy nhiên, dƣới tác động mạnh mẽ của sức ép dân số, các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, khai thác các nguồn lợi hải sản không kiểm soát, xây dựng các đầm nuôi thủy sản không hợp lý làm cho RNM Đồng Rui bị suy giảm về chất lƣợng cũng nhƣ diện tích Ngoài ra, nó còn chịu tác động mạnh của thiên nhiên nhƣ sự di chuyển của dòng chảy tác động của sóng, gió, độ mặn… Việc xác định mức độ, nguyên nhân gây biến động lớp phủ thực vật HST RNM là cơ sở để xác định các giải pháp phục hồi HST rất nhạy cảm này Nghiên cứu sự biến động lớp phủ thực vật HST RNM đƣợc hiện theo nhiều phƣơng pháp khác nhau Trong đó, ứng dụng công nghệ địa không gian làm một công cụ hiện đại, hiệu quả và có độ chính xác cao Ảnh viễn thám đa thời gian là một công cụ phù hợp để theo dõi và đánh giá các iến động ở vùng ĐNN (Ahmad & Erum, 2012; Pompapathi và cộng sự, 2021; Wang và cộng sự, 2022) Đây là cơ sở cho việc quản lý, giám sát, bảo tồn hệ sinh thái ĐNN của các nhà quản lý và chính quyền địa phƣơng 1