Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên

Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện BiênNghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN XUÂN LINH

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN TRONG QUẢN LÝ LỬA RỪNG TẠI HUYỆN MƯỜNG NHÉ, TỈNH ĐIỆN BIÊN

Ngành: Quản lý tài nguyên rừng

Mã số: 9620211

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI, 2023

Công trình được hoàn thành tại:

Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: 1: PGS.TS PHÙNG VĂN KHOA

2: PGS.TS NGUYỄN TUẤN ANH

Vào hồi giờ , ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu Luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1 Lê Thái Sơn, Nguyễn Xuân Linh, Nguyễn Tuấn Anh “Hiệu chỉnh dữ liệu khí

tượng thu thập từ viễn thám tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên” đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp ISSN 1859 - 3828, Số 2 - 2022 Trang: 48

- 56

2 Nguyễn Xuân Linh, Phùng Văn Khoa, Lê Thái Sơn: “Tổng quan về các công

nghệ áp dụng trong quản lý lửa rừng hiện nay” đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp ISSN 1859 - 3828, Số 2 - 2022 Trang: 63 – 72

3 Nguyễn Xuân Linh, Phùng Văn Khoa, Lê Thái Sơn: “Sử dụng công nghệ viễn

thám để xây dựng bản đồ cháy rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên” đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp ISSN 1859 - 3828, Số 3 - 2022 Trang: 94 – 101

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết

Rừng đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của con người, là “lá phổi xanh” hấp thụ khí cacbonic và làm tăng lượng oxi, là nơi cung cấp nguyên, nhiên, dược liệu; nơi bảo tồn các loài gen quý hiếm; cải tạo môi trường sống chống lại sự gia tăng nhiệt độ của trái đất việc bảo vệ rừng là yêu cầu và trách nhiệm lớn của mỗi quốc gia Tuy nhiên thực tế việc suy thoái rừng vẫn đang diễn ra do nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó tại Việt Nam nguyên nhân trực tiếp dẫn đến suy thoái rừng có thể do việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất; do khai thác lâm sản; do cháy rừng

Cháy rừng là một trong những thảm hoạ gây ra nhiều thiệt hại đối với tài nguyên rừng và môi trường sinh thái Ảnh hưởng của nó không những tác động đến một quốc gia mà còn ảnh hưởng đến cả khu vực lân cận Các vụ cháy rừng sinh ra nhiều nhiệt lượng, khói và sol khí,

do đó, có ảnh hưởng lớn đến khí hậu và sức khỏe con người Có thể nói rằng dự báo, phát hiện và theo dõi cháy rừng là rất cần thiết cho nghiên cứu về thiệt hại sinh thái, kinh tế và xã hội do cháy rừng gây ra

Việc dự báo, cảnh báo sớm cháy rừng, đánh giá và giám sát được quá trình phục hồi rừng sau cháy là hết sức cần thiết hiện nay Do thực tế địa hình rừng rộng lớn, giao thông không thuận lợi nên việc thực hiện công tác này còn hạn chế và tốn kém Công nghệ địa không gian (Geotechnology) đã được ứng dụng nhiều lĩnh vực ở nhiều quốc gia trên thế giới từ trên 20 năm trở lại đây Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian trong dự báo, cảnh báo sớm cháy rừng, đánh giá và giám sát được quá trình phục hồi rừng sau cháy ở Việt Nam là việc làm hết sức cần thiết, giúp cho các chủ thể quản lý rừng và đất rừng có các giải pháp phòng và chữa cháy rừng thích hợp để giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra Tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên qua tìm hiểu các tài liệu, tôi cũng nhận thấy ứng dụng công nghệ địa không gian trong dự báo, cảnh báo sớm cháy rừng, đánh giá và giám sát quá trình phục hồi và rừng sau cháy chưa được nghiên cứu nhiều và chưa được áp dụng rộng rãi

Xuất phát từ những lý do trên, đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng công

nghệ địa không gian trong quản lý lửa rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên” được

lựa chọn làm luận án Tiến sĩ ngành Quản lý tài nguyên rừng

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

2.1 Mục tiêu tổng quát

Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian nhằm nâng cao hiệu quả công tác phòng chống cháy rừng ở huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên và khu vực có điều kiện tương tự

2.2 Mục tiêu cụ thể

Mục tiêu cụ thể cần đạt được như sau:

- Xây dựng được cơ sở dữ liệu địa không gian phục vụ dự báo cháy rừng cho huyện Mường Nhé;

- Xác định được mùa cháy và mô hình hóa được ảnh hưởng của các yếu tố đến cháy rừng, thành lập được bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng cho huyện Mường Nhé;

- Đề xuất được 01 Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh và 01 Quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tới

3 Ý nghĩa về khoa học và thực tiễn

3.1 Về khoa học

Góp phần cung cấp cơ sở khoa học, nguyên lý, quy trình kỹ thuật ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản lý cháy rừng làm cơ sở để nhân rộng các ứng dụng này ở quy mô toàn quốc

3.2 Về thực tiễn

Góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ địa không gian trong thực tiễn quản lý cháy rừng

từ các bước xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác PCCCR, dự báo, cảnh báo cháy rừng, lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy, xây dựng quy trình kỹ thuật khoanh vẽ và xác định các khu vực bị cháy rừng làm cơ sở phục vụ quá trình phục hồi rừng sau cháy

4 Những đóng góp mới của đề tài

4.1 Về khoa học

- Đã xác định được các nguyên lý cơ bản ứng dụng công nghệ địa không gian trong quản

lý cháy rừng cho khu vực nghiên cứu từ các bước thiết lập cơ sở dữ liệu không gian, cảnh báo, dự báo đến lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy, bản đồ các khu vực cháy rừng;

- Đã xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến nguy cơ cháy rừng (có cháy hay không

có cháy) theo phương pháp binary logistic regrssion và theo AHP

4.2 Về thực tiễn

- Xác định thời gian cao điểm cháy rừng trong ngày (đã có lúc 15h chứ không phải 13h);

- Lập cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng (bản đồ các lớp: nhiệt độ lúc 15h:00, lượng mưa trung bình ngày, độ thiếu hụt bão hòa ngày );

- Xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái của từng lô rừng (AHP chia 3 nhóm: Khó cháy hệ số 1; TB hệ số 2; Dễ cháy hệ số 3), sau đó xác định trọng số hiệu chỉnh cấp cháy

đã tính được theo chỉ tiêu P;

- Đã xác định được thời kỹ cháy cao điểm và lập được bản đồ phân vùng trọng điểm cháy (vùng cháy cao điểm) dựa vào yếu tố lịch sử và điều kiện lập địa của lô rừng;

- Đã xây dựng được quy trình kỹ thuật khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh; tính sự khác biệt ngưỡng về NBR theo KB giữa khu vực cháy và khu vực mất rừng;

- Đã xây dựng được quy trình dự báo cháy khả năng cháy rừng trong 10 ngày tới

5 Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu

5.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ diện tích rừng tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên

- Phạm vi nghiên cứu: huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên,

5.2 Giới hạn nghiên cứu:

- Về nội dung: Tập trung chủ yếu vào ứng dụng công nghệ địa không gian trong xây dựng

cơ sở dữ liệu phục vụ công tác PCCCR, dự báo, cảnh báo cháy rừng, lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy, xây dựng quy trình kỹ thuật khoanh vẽ và xác định các khu vực bị cháy rừng làm cơ sở phục vụ quá trình phục hồi rừng sau cháy

- Về không gian: Các loại rừng trong huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên

- Về thời gian: Tập trung phân tích các yếu tố lịch sử liên quan đến cháy rừng từ năm

2001 đến năm 2022

6 Kết cấu của luận án

Phần chính của luận án có kết cấu như sau:

- Mở đầu

- Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

- Chương 2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

- Kết luận, tồn tại và kiến nghị

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về cháy rừng và quản lý lửa rừng

- Chủ yếu đưa ra các khái niệm về cháy, cháy rừng, mùa cháy rừng và quản lý lửa rừng

1.2 Các vấn đề liên quan đến công nghệ địa không gian

- Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS)

- Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS)

- Công nghệ viễn thám (Remote Sensing)

1.3 Tổng quan các công nghệ được áp dụng trong quản lý lửa rừng

1.3.1 Sử dụng cảm biến kết nối mạng không dây

Gồm các nghiên cứu của Schroeder (2004), Hartung và cộng sự (2006); Zhu và cộng sự, 2012; Hongye và cộng sự (2009); Kose và cộng sự, 2010…

1.3.2 Sử dụng hệ thống cảm biến quang học và máy ảnh kỹ thuật số

Trong các hệ thống đã giới thiệu thì hai hệ thống được coi là phù hợp cho việc cảnh báo cháy rừng, phát hiện sớm cháy rừng là FireWatch và ForestWatch

1.3.3 Sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với công nghệ không gian địa lý

Công nghệ không gian địa lý đã hỗ trợ rất nhiều trong quản lý lửa rừng như lập bản đồ rủi ro cháy rừng, bản đồ VLC, hệ thống phát hiện cháy,

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về quản lý lửa rừng

1.4.1 Nghiên cứu về quản lý lửa rừng trên thế giới

Các nghiên cứu về quản lý lửa rừng trên thế giới chủ yếu tập trung vào các lĩnh vực: dự báo và cảnh báo cháy rừng, các biện pháp PCCCR, theo dõi phục hồi rừng sau cháy Các nghiên cứu điển hình tại các nước Mỹ, Thụy Điển, Pháp, Nga,…

1.4.1.1 Nghiên cứu về dự báo và cảnh báo cháy rừng

Về phương pháp dự báo cháy rừng

Các nghiên cứu tại Trung Quốc [Jude, 1992]; Hàn Quốc [Joo-Hoon Lim, 2002]; Mỹ [C Chandler và cộng sự, 1983]; Đức: Waymann [Dẫn theo Phạm Ngọc Hưng, 1988]

Phương pháp của V.G Nesterop đề xuất năm 1939 là phương pháp vẫn được áp dụng rộng rãi hiện nay

1.4.1.2 Nghiên cứu các biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng

- Biện pháp đốt trước có điều kiện và có kiểm soát cũng đã được ứng dụng rộng rãi tại các nước như Nga, Mỹ, Úc, Trung Quốc từ những năm 1970s

- Kỹ thuật dùng các chất dập lửa như nước, đất, cát,…để giảm nhiệt lượng của đám cháy

và ngăn vật liệu cháy tiếp xúc với oxy [Brown và cộng sự 1979]

- Tại Đức, Voigt đã đề xuất xây dựng băng xanh trồng các loài cây như: Sồi, Hoa mộc…

để cản lửa vào năm 1922

- Năm 1930, tại Nga nghiên cứu các đai trồng rừng hỗn giao cây lá rộng và cây lá kim để phòng cháy cho những khu rừng lá kim với các loài như: Sồi, Dẻ

- Tại Trung Quốc, tới những năm 1980s vấn đề lựa chọn các loại cây trồng chống cháy rừng càng được quan tâm và nghiên cứu cụ thể hơn

- Tại Châu Âu: tập trung nghiên cứu trồng rừng hỗn hợp nhiều loài cây đồng thời áp dụng

kỹ thuật lâm sinh để tăng cường khả năng chống cháy [Laslo, 1993]

- Tại Malaysia: Đã áp dụng trồng rừng hỗn giao nhiều tầng trên 3 đối tượng là rừng tự nhiên, rừng Keo tai tượng và rừng Tếch

Các nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp như: dọn vật liệu cháy, đào rãnh, chặt cây theo dải; đốt trước vật liệu cháy có kiểm soát Ngoài ra, sử dụng máy thổi gió, máy bơm nước, máy đào rãnh, dao phát, máy bay trong chữa cháy,

1.4.2 Nghiên cứu về quản lý lửa rừng ở Việt Nam

1.4.2.1 Nghiên cứu về dự báo và cảnh báo cháy rừng

Về phương pháp dự báo cháy rừng tại Việt Nam chủ yếu dựa theo hướng nghiên cứu của

V G Nesterop của những năm đầu 1980s

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý trong dự báo và phát hiện sớm cháy rừng

GS TS Vương Văn Quỳnh cùng cộng sự đã thực hiện đề tài cấp Nhà nước KC.08.24 về

“Nghiên cứu giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên”, từ năm 2003 đến 2005 [Vương Văn Quỳnh và cộng sự, 2005]

PGS TS Bế Minh Châu đã phát triển thành phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng trên

cơ sở tính đến cả điều kiện thời tiết và kiểu trạng thái rừng [Bế Minh Châu, Vương Văn Quỳnh, 2008]

Công trình nghiên cứu của Trần Quang Bảo và các cộng sự [Trần Quang Bảo, 2017] Sử dụng bốn kênh phổ 21, 22, 31 và 32 của ảnh MODIS trong phát hiện sớm cháy rừng Năm 2018, NCS Lê Ngọc Hoàn “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (Viễn thám, GIS, GPS) trong phát hiện cháy rừng ở Việt Nam”

Năm 2019, “Nghiên cứu xây dựng các giải pháp quản lý lửa rừng cho Vườn Quốc gia Hoàng Liên” của NCS Trần Minh Cảnh, nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào đánh giá đặc điểm rừng và xây dựng các giải pháp quản lý lửa rừng

1.4.2.2 Nghiên cứu về các biện pháp PCCCR

Do hạn chế về kinh phí nên những nghiên cứu chỉ ở mức độ thử nghiệm, phần lớn đều tham khảo các quy trình, cách thức có sẵn từ các nước tiên tiến

Các loài cây có khả năng chống chịu lửa và phù hợp với trồng băng xanh như Tống quá

sủ, Vối thuốc, [Bế Minh Châu, 2012], [Phạm Ngọc Hưng, 1994]

Về nghiên cứu biện pháp đốt VLC đối với rừng Thông 8 tuổi của Phan Thanh Ngọ [Nguyễn Văn Hạnh, 2010] Rừng Thông từ 1 đến 2 tuổi và Keo 1 tuổi [Phạm Bá Giao, 2007] Một số nghiên cứu về áp dụng các biện pháp lâm sinh, xây dựng đường băng cản lửa như của Nguyền Đình Thành, 2009 và của Vũ Việt Trung, 2010

Năm 2012, GS TS Vương Văn Quỳnh đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp PCCCR cho các trạng thái rừng ở thành phố Hà Nội” trong đó đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm nâng cao khả năng phòng cháy rừng và hoàn thiện phần mềm dự báo nguy cơ cháy rừng cho TP Hà Nội

Trần Văn Thắng, 2017 nghiên cứu và chỉ ra rằng có thể quản lý chế độ thủy văn để phòng cháy rừng VQG U Minh Thượng

Một số tác giả khác đề cập đến giải pháp xã hội trong PCCCR như: Tuyên truyền về tác hại của cháy rừng, quy vùng sản xuất nương rẫy, hướng dẫn về phương pháp dự báo cảnh báo, xây dựng các công trình PCCC, tổ chức lực lượng PCCCR

Đối với huyện Mường Nhé, hiện có 127.211,54 ha rừng và đất lâm nghiệp; trong đó diện tích đất có rừng 86.100,86 ha Diện tích rừng phân bố không tập trung; dân cư sống đan xen trong rừng, gần rừng Cuối năm 2021 đơn vị đã được trang bị và sử dụng biển báo hiệu cấp

dự báo cháy rừng tự động Để thu thập các biến động về rừng, lực lượng kiểm lâm sử dụng máy định vị cầm tay GPS hoặc một số phần mềm phổ biến, như: FRMS mobie (sử dụng trên máy tính bảng, điện thoại thông minh), Mapinfo (sử dụng trên máy vi tính) và đặc biệt là sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian trên các website trực tuyến để phát hiện, khoanh vẽ diện tích đồng bộ hoặc xuất dữ liệu cập nhật vào phần mềm theo dõi diễn biến rừng FRMS của Tổng cục Lâm nghiệp, làm cơ sở tham mưu cấp có thẩm quyền công bố hiện trạng rừng hàng năm Theo tìm hiểu của tác giả, những nghiên cứu liên quan đến ứng dụng công nghệ địa không gian, hệ thống dự báo và cảnh báo sớm cháy rừng chưa được nghiên cứu nhiều và chưa được

áp dụng rộng rãi Từ thực tế cho thấy, việc theo dõi qua vệ tinh, các phần mềm công nghệ thông tin nhằm dự báo, cảnh báo hoặc phát hiện sớm, kịp thời các điểm cháy, phá rừng có ý nghĩa rất lớn trong việc giúp ngăn ngừa, huy động lực lượng chữa cháy rừng kịp thời, không

để cháy lớn xảy ra Căn cứ vào vị trí, toạ độ điểm cháy từ vệ tinh nhằm dự báo được điểm cháy thuộc tiểu khu, khoảnh, lô theo thời gian thực hoặc ý tưởng tích hợp thông tin về cấp dự báo cháy rừng được chuyển qua SMS cho lực lượng kiểm lâm, không cần phải tính toán, xác định cấp dự báo cháy rừng là đặc biệt có ý nghĩa trong việc quản lý lửa rừng ở huyện Mường Nhé nói riêng và cho cả nước nói chung

Mặc dù công nghệ quản lý lửa rừng ngày càng phát triển với sự hỗ trợ của trang thiết bị hiện đại, nhiều nghiên cứu về quản lý lửa rừng cũng đã được triển khai trên thế giới và Việt Nam Tuy nhiên, việc áp dụng kỹ thuật tiên tiến rất tốn kém và khó triển khai ở các cùng sâu, vùng xa như huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên; Đồng thời mỗi khu vực địa lý khác nhau sẽ

áp dụng kỹ thuật quản lý lửa rừng khác nhau Do vậy, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ địa không gian tại huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên rất có ý nghĩa và có thể mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong:

- Giám sát lửa rừng hiệu quả

- Dự báo nguy cơ cháy rừng

- Quản lý tài nguyên rừng

- Tăng cường quản lý rừng và phòng cháy chữa cháy

CHƯƠNG 2

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng;

- Nghiên cứu xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu;

- Nghiên cứu đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố đến cháy rừng;

- Tính toán cấp cháy và xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái của từng lô rừng;

- Nghiên cứu lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng;

- Đề xuất Quy trình khoanh vẽ, giám sát khu vực cháy bằng ảnh vệ tinh và Quy trình dự báo cháy rừng cho khu vực trong 10 ngày tới

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp này không chỉ cung cấp cái nhìn toàn diện về tình hình lửa rừng mà còn tạo

ra cơ hội để xây dựng những chiến lược quản lý chặt chẽ và hiệu quả, đồng thời góp phần bảo

vệ môi trường và đời sống cho cộng đồng

2.2.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng

- Bản đồ hiện trạng rừng khu vực nghiên cứu được kế thừa dữ liệu điều tra, kiểm kê rừng, bản đồ cập nhật diễn biến rừng của Hạt kiểm lâm Mường Nhé đến hết năm 2022

- Phương pháp xây dựng dữ liệu địa hình từ mô hình số độ cao (DEM):

+ Mô hình số độ cao (DEM) có độ phân giải 30 m (1 arc), phiên bản V3, được khai thác

từ máy chủ của NASA thông qua trang web https://earthexplorer.usgs.gov

+ Xây dựng mô hình số độ dốc bằng công cụ Slope trên phần mềm ArcGIS

+ Xây dựng mô hình số hướng dốc bằng công cụ Aspect

+ Tính toán chỉ số TWI bằng công cụ Topographic Wetness Index trong hộp công cụ Hydrology trên phần mềm SAGA-GIS

- Phương pháp xây dựng dữ liệu thời tiết: Sử dụng dữ liệu khí tượng để hiệu chỉnh dữ liệu ERA-5 từ các trạm khí tượng mặt đất ở các huyện lân cận tại hai tỉnh Lai Châu và Điện Biên (nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia, 2019):

+ Trạm Điện Biên (21o22'B/103o00'Đ, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên);

+ Trạm Lai Châu (22o04'B/103o09'Đ, thị xã Mường Lay, tỉnh Điện Biên);

+ Trạm Mường Tè (22o22'B/102o50'Đ, huyện Mường Tè, tỉnh Lai Châu);

+ Trạm Pha Đin (21o34'B/103o31'Đ, huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên);

+ Trạm Sìn Hồ (22o22'B/103o14'Đ, huyện Sìn Hồ, tỉnh Lai Châu)

Các yếu tố khí tượng (lượng mưa và nhiệt độ) của huyện Mường Nhé được xây dựng dựa trên kỹ thuật phân tích hồi quy (regression analysis) và phân tích sai lệch địa lý (geographical differential analysis)

Đối với cả hai kỹ thuật, dữ liệu tại trạm Mường Tè, có vị trí gần nhất với huyện Mường Nhé, sẽ được sử dụng cho mục đích đánh giá, so sánh độ chính xác Tổng số phép đo mưa (120 tháng) tại 04 trạm đo còn lại được sử dụng quy trình hiệu chuẩn giữa lượng mưa vệ tinh

và lượng mưa đo được bằng máy đo mưa

2.2.3 Phương pháp xác định mùa cháy cho khu vực nghiên cứu

Mùa cháy rừng được xác định dựa vào lượng mưa, nhiệt độ trung bình của từng tháng trong nhiều năm, áp dụng chỉ số khô hạn của Thái Văn Trừng (1974): X: S; A; D

Để sử dụng chỉ số khô hạn, luận án đã sử dụng số liệu lượng mưa theo tháng từ vệ tinh ERA5 sau khi đã được hiệu chỉnh theo trạm khí tượng mặt đất Bên cạnh đó, căn cứ vào số

vụ cháy rừng xuất hiện ở các tháng trong năm để xác định mùa cháy rừng

2.2.4 Phương pháp đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố đến cháy rừng

Để đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố đến cháy rừng, luận án áp dụng phương pháp phân tích AHP (Analytic Hierarchy Process) [Thomas L Saaty, 1970]

Quy trình thực hiện phân tích AHP như sau:

Bước 1: Xác định các tiêu chí đánh giá

Bước 2: Xây dựng ma trận so sánh các tiêu chí

Bước 3: Tính toán trọng số của các chỉ tiêu

Bước 4: Kiểm tra tính nhất quán

2.2.5 Phương pháp lập bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng

Phương pháp xây dựng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng tại huyện Mường Nhé căn cứ vào các nhân tố ảnh hưởng đến cháy rừng và lịch sử cháy rừng

Luận án sử dụng Phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process - AHP) [Saaty 1982] để đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố trong xây dựng bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng

* Đánh giá độ chính xác của bản đồ phân vùng trọng điểm cháy rừng

2.2.6 Phương pháp tính toán cấp cháy và xác định hệ số hiệu chỉnh cấp cháy theo trạng thái của từng lô rừng

Cấp cháy rừng được tính toán theo phương pháp Nesterop và được hiệu chỉnh theo Phạm Ngọc Hưng như sau:

𝑃 = 𝐾 ∗ ∑ 𝑇 ∗ 𝐷

𝑛

𝑖÷1

Hệ số hiệu chỉnh cấp cháy: Cấp cháy rừng được hiệu chỉnh cho các trạng thái rừng khác nhau trên địa bàn huyện Mường Nhé

Sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) tương tự như phương pháp đánh giá mức

độ quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng để xác định hệ số (w) hiệu chỉnh cấp cháy rừng đối với từng trạng thái rừng Sau đó, cấp cháy rừng được hiệu chỉnh theo công thức: Phc = P*(1 + w)

Toàn bộ quá trình nghiên cứu được mô tả bằng sơ đồ sau:

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ dự báo cháy rừng

3.1.1 Dữ liệu tài nguyên rừng

Theo kết quả cập nhật diễn biến rừng năm 2022, huyện Mường Nhé có: 127.211,54 ha rừng và đất quy hoạch cho Lâm nghiệp Trong đó diện tích có rừng: 86.100,86 ha (Rừng tự nhiên: 85.084,22 ha; Rừng trồng: 1.016,64 ha) Diện tích chưa có rừng: 41.110,68 ha Kết quả kiểm kê cho thấy:

- Diện tích quy hoạch đặc dụng: 47.225,47 ha (Có rừng: 36.454,95 ha; Chưa có rừng: 10.770,52 ha), chiếm 37,55% tổng diện tích đất lâm nghiệp Diện tích rừng đặc dụng của huyện nằm hầu hết trên diện tích thuộc khu rừng bảo tồn thiên nhiên Mường Nhé

- Diện tích quy hoạch phòng hộ: 39.798,62 ha (Có rừng: 27.640,02 ha; Chưa có rừng: 12.158,60 ha), chiếm 31,64% tổng diện tích đất lâm nghiệp của huyện, toàn bộ là rừng phòng

hộ đầu nguồn

- Diện tích quy hoạch sản xuất: 38.745,03 ha (Có rừng: 20.563,47 ha; Chưa có rừng: 18.181,56 ha), chiếm 30,81% tổng diện tích đất lâm nghiệp toàn huyện, phần lớn diện tích quy hoạch rừng sản xuất được quy hoạch ở những khu vực có điều kiện giao thông thuận lợi,

có địa hình thấp, điều kiện lập địa còn tốt, thích hợp để phát triển trồng rừng sản xuất Kết quả cho thấy: Diện tích rừng và đất lâm nghiệp phân bố trên cả 11 xã của huyện Trong đó: Xã có diện tích rừng và đất lâm nghiệp lớn nhất là Mường Nhé (17.579,77 ha); Xã

có diện tích rừng và đất lâm nghiệp nhỏ nhất là xã Nậm Vì (3.320,36 ha)

Biểu đồ phân bố diện tích rừng và đất lâm nghiệp của huyện Mường Nhé phân theo đơn

Xã có diện tích rừng lớn nhất là xã Sen Thượng (13.305,16 ha), xã có diện tích rừng và đất lâm nghiệp nhỏ nhất là xã Pá Mỳ (1.848,24 ha)

3.1.3 Khoảng cách từ các lô rừng đến khu dân cư

Phân khoảng cách ngắn nhất từ lô rừng đến khu dân cư, khu sản xuất nông nghiệp thành các cấp: (1) nhỏ hơn 200m; (2) từ 200-500m; (3) từ 500-800m; (4) từ 800-1.000m và (5) trên 1.000m

Kết quả cho thấy: phần lớn diện tích rừng và đất lâm nghiệp huyện Mường Nhé (chiếm 60,5%) nằm cách khu dân cư hoặc khu vực sản xuất nông nghiệp trên 1000m Có đến 88,10% diện tích rừng và đất lâm nghiệp nằm cách khu dân cư và đất sản xuất nông nghiệp của người dân trên 500m

3.1.4 Dữ liệu thời tiết

3.1.4.1 Xác định thời gian cao điểm cháy rừng theo yếu tố nhiệt độ

Nghiên cứu về thời gian cao điểm cháy rừng trong ngày, luận án sử dụng số liệu quan trắc mặt đất về nhiệt độ không khí từ 0 giờ đến 24 giờ hằng ngày từ 01/01/2019 đến 30/04/2019 do trạm quan trắc thực mặt đất thực nghiệm của Cục Kiểm lâm đặt tại huyện Mường Nhé

Bảng 3.1 Nhiệt độ trung bình theo giờ trong ngày tại huyện Mường Nhé

Kết quả ở bảng 3.1 được minh họa bằng biểu đồ ở hình 3.3

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh nhiệt độ trung bình theo giờ trong ngày

Theo số liệu tổng hợp cho thấy rằng, nhiệt độ bình quân theo giờ ở khu vực huyện Mường Nhé trong khoảng thời gian từ 01/01-30/04/2019 ở mức trung bình, dao động từ khoảng 15,6oC đến 29,9oC Khoảng thời gian nhiệt độ thấp nhất trong ngày là từ 0 đến 7 giờ sáng, thấp nhất là lúc khoảng từ 4-6 giờ sáng Khoảng thời gian nhiệt độ cao trong ngày là từ 11-17 giờ, cao điểm là khoảng thời gian từ 13-16 giờ, đặc biệt lúc 15 giờ là khoảng thời gian

có nhiệt độ cao nhất trong ngày

So sánh số liệu khí tượng và thực tiễn cháy rừng ở huyện Mường Nhé cho thấy tại khu vực nghiên cứu đã có lúc thời gian cao điểm cháy trong ngày là lúc 15 giờ chứ không phải 13h như quy luật thông thường ở nhiều vùng của Việt Nam

3.1.4.2 Kết quả hiệu chỉnh dữ liệu lượng mưa từ vệ tinh

a Phân tích hồi quy

Mối quan hệ của lượng mưa cung cấp bởi dữ liệu vệ tinh và trạm mặt đất có dạng:

𝑅1 = −0,00363R𝐸𝑅𝐴2 + 1,816286𝑅𝐸𝑅𝐴Kết quả cụ thể được thể hiện ở Bảng 3.2

Bảng 3.2 Kết quả kỹ thuật phân tích hồi quy

Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện tương quan của dữ liệu lượng mưa từ ERA-5 và trạm mặt đất

Với kết quả có hệ số tương quan R = 0,89, mô hình hồi quy thể hiện tương quan rất chặt Hình 3.4 thể hiện rõ dữ liệu lượng mưa từ vệ tinh có xu hướng nhỏ hơn dữ liệu thực tế

từ trạm mặt đất trong khoảng quan sát phổ biến (<150 mm/tháng)

b Phân tích sai lệch địa lý

Kết quả của kỹ thuật Phân tích sai lệch địa lý trong giai đoạn 2007-2016 tại 04 trạm khí tượng như trong Bảng 3.3

Bảng 3.3 Dữ liệu sử dụng trong Phân tích sai lệch địa lý

Trạm Sai lệch bình quân ∆R i Min Max Độ lệch chuẩn