ứng dụng công nghệ gis trong điều chế rừng tại công ty lâm nghiệp nam tây nguyên, tỉnh đăk nông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN PHẠM NGỌC TÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐIỀU CHẾ RỪNG TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP NAM TÂY NGUYÊN, TỈNH ĐĂK NÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Bu ôn Ma Thu ột, tháng 10 / 2009 Tác giả: PHẠM NGỌC TÙNG *** LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP *** BMT, 2009 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN PHẠM NGỌC TÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐIỀU CHẾ RỪNG TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP NAM TÂY NGUYÊN, TỈNH ĐĂK NÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP Buôn Ma Thuột, năm 2009 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN PHẠM NGỌC TÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐIỀU CHẾ RỪNG TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP NAM TÂY NGUYÊN, TỈNH ĐĂK NÔNG CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bảo Huy Buôn Ma Thuột, năm 2009 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, ñược ñồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Họ tên tác giả Phạm Ngọc Tùng iii LỜI CẢM ƠN Đề tài này ñược hoàn thành tại Trường Đại học Tây Nguyên năm 2009, theo chương trình ñào tạo cao học khóa I. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tác giả ñược sự quan tâm, giúp ñỡ của Khoa sau ñại học - Đại học Tây Nguyên; Công ty Lâm nghiệp Nam Tây Nguyên. Đạt ñược kết quả này tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS. TS Bảo Huy, người thầy ñã truyền ñạt những kiến thức vô cùng quý báu trong suốt thời gian học tập, và tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong thời gian thực hiện ñề tài. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn Quản lý tài nguyên rừng, Trường Đại học Tây nguyên; cán bộ Xí nghiệp Khảo sát thiết kế - Công ty lâm ngiệp Nam tây Nguyên ñã tạo ñiều kiện, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thu thập và xử lý liệu số liệu phục vụ ñề tài nghiên cứu. iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Ngoài nước 4 1.1.1. Hệ thống thông tin ñịa lý 4 1.1.2. Điều chế rừng 8 1.2. Trong nước 9 1.2.1. Hệ thống thông tin ñịa lý: 9 1.2.2. Điều chế rừng 12 1.3. Thảo luận về vấn ñề nghiên cứu 13 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG - ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 15 2.1. Địa ñiểm, ñối tượng và phạm vi nghiên cứu 15 2.2. Đặc ñiểm khu vực nghiên cứu 15 2.2.1. Khu vực nghiên cứu 15 2.2.2. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 16 2.2.3. Điều kiện kinh tế xã hội, văn hóa khu vực nghiên cứu 20 Chương 3: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1. Mục tiêu nghiên cứu 23 3.2. Nội dung nghiên cứu 23 3.3. Phương pháp nghiên cứu 24 3.3.1. Phương pháp luận trong tiếp cận nghiên cứu 24 3.3.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể 25 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 4.1. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh viễn thám 33 4.1.1. Đăng ký tọa ñộ và tăng cường chất lượng ảnh 33 v 4.1.2. Chuyển ñổi ảnh 37 4.1.3. Phân loại trạng thái rừng trên ảnh 40 4.1.4. Xử lý sau phân loại trạng thái trên ảnh 44 4.2. Xây dựng mô hình cấu trúc, tăng trưởng và hồi quy ña biến quan hệ của các nhân tố ñiều tra lâm phần 47 4.2.1. Mô hình cấu trúc ñịnh hướng và các chỉ tiêu kỹ thuật trong khai thác và chặt nuôi dưỡng rừng 47 4.2.2. Mô hình xác ñịnh lượng tăng trưởng 56 4.2.3. Mô hình xác ñịnh giải pháp lâm sinh (GPLS) 62 4.3. Thiết lập bộ công cụ trong GIS ñể quản lý và tổ chức ñiều chế rừng 64 4.3.1. Tạo lập cơ sở dữ liệu trong GIS 64 4.3.2. Kết quả ñiều chế rừng ñược quản lý trong GIS 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Band: Kênh ảnh (Band). CSDL: Cơ sở dữ liệu FAO: Tổ chức Nông lương thế giới (Food and Agriculture Organization) GCP: Điểm khống chế mặt ñất (Ground Control Point) GIS: Hệ thống thông tin ñịa lý (Geographic Information System) GPS: Hệ thống ñịnh vị toàn cầu (Global Positioning System) NDVI: Chỉ số thực vật (Normalized Difference Vegetation Index) PCA: Phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis) UNDP: Chương trình phát triển Liên Hiệp quốc (United Nation Development Programme) UTM: Hệ lưới chiếu (Universal Transverse Mercator) WGS 84: Hệ tọa ñộ thế giới xây dựng năm 1984 (World Geodetic System) WRI (World Resouce Institute): Viện Tài nguyên Thế giới Ký hiệu D, D 1.3 (cm): Đường kính cây tại vị trí 1.3m N (cây), n: Số cây, dung lượng mẫu quan sát G (m 2 ): Tiết diện ngang tại vị trí 1.3m H vn (m): Chiều cao vút ngọn cây Ln(): Logarit tự nhiên (cơ số e) M (m 3 ): trữ lượng lâm phần R, R 2 Hệ số tương quan, Hệ số xác ñịnh Pm: Suất tăng trưởng χ 2 Tiêu chuẩn khi bình phương của Pearson V (m 3 ) Thể tích cây Zd, Zd 5 năm (mm/5 năm) Tăng trưởng ñường kính trong 5 năm Zm Lượng tăng trưởng thường xuyên hàng năm vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Thống kê diện tích theo trạng thái rừng Công ty LN Nam Tây Nguyên. 20 Bảng 3.1. Thông tin dữ liệu ảnh vệ tinh 25 Bảng 4.1. Tổng hợp diện tích theo trạng thái kết quả giải ñoán ảnh SPOT 5 44 Bảng 4.2. Kết quả kiểm tra sự thuần nhất 8 ô tiêu chuẩn ñưa vào xây dựng mô hình rừng ñịnh hướng theo tiêu chuẩn χ2 47 Bảng 4.3. Sắp xếp số cây theo cỡ kính 48 Bảng 4.4. Điều chỉnh cấu trúc N/D trong khai thác chọn rừng thường xanh, trạng thái rừng giàu (IIIb, IIIa 3 ) 50 Bảng 4.5. Điều chỉnh cấu trúc N/D trong khai thác chọn rừng thường xanh, trạng thái rừng trung bình (IIIa 2 ) 51 Bảng 4.6. Điều chỉnh cấu trúc N/D trong chặt nuôi dưỡng rừng thường xanh, trạng thái rừng nghèo (IIIa 1 ) 52 Bảng 4.7. Điều chỉnh cấu trúc N/D trong chặt nuôi dưỡng rừng thường xanh, trạng thái rừng non (IIb) 53 Bảng 4.8. Điều chỉnh cấu trúc N/D trong chặt nuôi dưỡng rừng thường xanh, trạng thái IIIa 2 hỗn giao tre nứa (IIIa 2 +L) 54 Bảng 4.9. Cự ly cấp kính thay ñổi theo Zd 5 năm ñể cây ở một cấp kính dưới có thể chuyển hết lên cấp kinh trên 58 Bảng 4.10. Tính toán lượng tăng trưởng lâm phần trong 5 năm cho trạng thái rừng giàu (IIIa 3 , IIIb) 59 Bảng 4.11. Tính lượng tăng trưởng lâm phần 5 năm cho các trạng thái 60 Bảng 4.12. Kết quả mô hình mã hóa biện pháp lâm sinh theo ñặc ñiểm ñiều tra lâm phần 63 Bảng 4.13. Công thức nhập các trường dữ liệu dự báo. 68 Bảng 4.14. Kế hoạch giải pháp lâm sinh theo không gian và thời gian. 74 Bảng 4.15. Cơ sở dữ liệu giải pháp khai thác theo thời gian. 77 Bảng 4.16. Cơ sở dữ liệu giải pháp lâm sinh theo thời gian từ năm 2015 83 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Bản ñồ khu vực nghiên cứu 16 Hình 2.2: Bản ñồ hiện trạng rừng khu vực nghiên cứu 19 Hình 3.1: Sơ ñồ tiếp cận nghiên cứu 24 Hình 3.2: Sơ ñồ phương pháp phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh viễn thám 27 Hình 4.1: Ảnh SPOT 5 trước và sau ñăng ký tọa ñộ UTM WGS – 84 (tổ hợp màu 3:4:2) 33 Hình 4.2: Ảnh Landsat tổ hợp màu 3:2:1 khu vực nghiên cứu 34 Hình 4.3: Ảnh Landsat ñược tăng cường ñộ phân giải không gian bằng kênh toàn sắc khu vực nghiên cứu – Tổ hợp màu 3:2:1 35 Hình 4.4: Ảnh SPOT 5 thể hiện khu vực nghiên cứu – Tổ hợp màu 3:4:2 36 Hình 4.5: Ảnh NDVI SPOT 5 38 Hình 4.6: Ảnh NDVI Landsat ñộ phân giải 14.5m 39 Hình 4.7: Ảnh SPOT 5 tổ hợp màu kênh PCA 1-NDVI – Band 1(gốc) 41 Hình 4.8: Kết quả phân loại trạng thái trên ảnh SPOT 5 42 Hình 4.9: Gộp nhóm, phân tích ña số, thiểu số ảnh SPOT 5 ñã phân loại 45 Hình 4.10: Bản ñồ hiện trạng rừng trên cơ sở giải ñoán ảnh SPOT 5 46 Hình 4.11: Mô hình N/D ñịnh hướng theo hàm Mayer 49 Hình 4.12: So sánh cấu trúc trạng thái rừng giàu với cấu trúc ñịnh hướng 51 Hình 4.13: So sánh cấu trúc thực trạng thái IIIa 2 với cấu trúc ñịnh hướng 52 Hình 4.14: So sánh cấu trúc thực trạng thái IIIa 1 với cấu trúc ñịnh hướng 53 Hình 4.15: So sánh cấu trúc thực trạng thái IIb với cấu trúc ñịnh hướng 54 Hình 4.16:. So sánh cấu trúc thực trạng thái IIIa 2 +L với cấu trúc ñịnh hướng 55 Hình 4.17: So sánh cấu trúc thực trạng thái IIIa 1 +L với cấu trúc ñịnh hướng 56 Hình 4.18: Mô hình quan hệ Zd/D theo D 1.3 57 Hình 4.19: Mô hình quan hệ Pm theo M 61 Hình 4.20: Tạo các trường trong bảng cơ sở dữ liệu lớp trạng thái rừng 65 Hình 4.21: Nhập dữ liệu cho bảng CSDL trong ArcGIS. 66 [...]... i trong ngành lâm nghi p như trên, v i mong mu n óng góp m t ph n vi c ng d ng công ngh trong lâm nghi p, chúng tôi th c hi n tài này nh m xây d ng phương pháp thám vào công tác i u ch r ng ng d ng công ngh GIS và vi n 15 Chương 2: 2.1 a i m, - I TƯ NG - C I M KHU V C NGHIÊN C U i tư ng và ph m vi nghiên c u a i m nghiên c u: Công ty Lâm nghi p Nam Tây Nguyên, xã Qu ng Tr c, huy n Tuy - c, t nh ăk Nông. .. s d ng GIS như: D dàng lưu gi , b o qu n cơ s d li u; ch nh s a; c p nh t; tìm ki m và có kh năng phân tích chuyên s và trao , phân tích không gian; d chia i, Xu t phát t th c t trên, v i m c tiêu ng d ng các công ngh vào quá trình phân lo i tr ng thái r ng, qu n lý i u ch r ng, chúng tôi th c hi n tài “ ng d ng công ngh GIS trong i u ch r ng t i Công ty Lâm nghi p Nam Tây Nguyên, t nh ăk Nông nh... thu c Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam trong vài năm Vào nh ng năm 90, Vi t Nam ã thu hút m t s l n các d án qu c t trong lĩnh v c nâng cao năng l c qu n lý môi trư ng và tài nguyên trong ó GIS luôn là h p ph n quan tr ng Các d án GIS ã và ang phát tri n m nh v c khác nhau như: D án qu n lý nư c s ch các t nh trong nhi u lĩnh Hà Nam, D án qu n lý nư c Hoà Bình, D án th nghi m trong qu n lý khách du... h th ng thông tin Tàu, D án qu n lý t ai công ngh GIS trong qu n lý Ngoài các d án ư c ng Phong a lý t nh Bà R a – Vũng qu n Hai Bà Trưng – Hà N i, D án ng d ng t ai Lâm ng, u tư theo các chương trình d án, trong nh ng năm g n ây các nhà khoa h c Vi t Nam cũng ã có nh ng tài nghiên c u ng d ng GIS: Bùi Quang Trung (2007) nghiên c u tích h p công ngh GIS và công ngh GPS thành l p b n a chính cơ s... tre n a Ghi chú 9 883,68 126,41 2.064,34 t không có r ng, t khác 1.017,66 T ng c ng (Ngu n: Báo cáo 2.2.3 801,69 22.368,4 án 200 c a Công ty Lâm ngi p Nam Tây Nguyên) i u ki n kinh t xã h i, văn hóa khu v c nghiên c u 2.2.3.1 Ho t ng i u ch r ng c a công ty lâm nghi p Nam Tây nguyên Khai thác: Căn c vào k ho ch hàng năm trên cơ s hi n tr ng tài nguyên r ng, nhu c u th trư ng và năng l c c a ơn v , t năm... công c qu n lý d li u và ưa ra các gi i pháp ph c v cho công tác i u ch r ng phù h p v i khu v c nghiên c u 4 Chương 1: T NG QUAN V N NGHIÊN C U Nghiên c u ng d ng công ngh GIS xây d ng b công c là xem xét m t cách có h th ng các v n th ng thông tin i u ch r ng : Quan i m, khái ni m v h a lý (GIS) ; các ng d ng c a GIS trong lĩnh v c qu n lý tài nguyên môi trư ng; kh năng ng d ng nh vi n thám cho GIS; ... tăng trư ng nh nh các ch tiêu k thu t trong qu n lý r ng + Nghiên c u kh năng ng d ng l ng ghép các mô hình h i quy a bi n v c u trúc, s n lư ng r ng v i h th ng phân tích trong GIS xây d ng gi i pháp i u ch r ng 2.2 c i m khu v c nghiên c u 2.2.1 Khu v c nghiên c u Công ty Lâm nghi p Nam Tây Nguyên n m trên Qu ng Tr c, huy n Tuy c, t nh a ph n hành chính xã ăk Nông Có t ng di n tích là 22.368,4 ha,... sau khi có ư c nh ng k t qu chương trình GIS qu c gia bư c u phát tri n T n u tiên v vi c t ng k t Vi t Nam, GIS m i th c s ư c chú ý n và ó có nh ng quan i m v GIS như sau: B o Huy (2009) H th ng thông tin a lý (Geographic Information System - GIS) là m t nhánh c a công ngh thông tin và ngày càng ư c phát tri n r ng r i GIS ngày nay là công c tr giúp quy t nh trong nhi u ho t ng kinh t - xã h i, qu... pháp lu t hi n hành Nuôi dư ng, làm giàu r ng r ng: Trong nh ng năm qua công ty không áp d ng gi i pháp nuôi dư ng r ng cho các non, ho t i tư ng sau khai thác hay r ng ng ch y u c a công ty là qu n lý b o v r ng t p trung trên toàn b di n tích ư c giao Tr ng r ng, Nông lâm k t h p: Không có gi i pháp 21 Như v y các ho t ng i u ch r ng c a công ty ch y u t p trung vào qu n lý b o v r ng t p trung... Búk So; - Phía tây giáp t nh Bình Phư c; - Phía B c giáp Ban Qu n lý r ng phòng h Thác Mơ; - Phía nam giáp t nh Bình Phư c N m phía Tây Nam c a t nh k Nông, cách th xã Gia Nghĩa kho ng 80 km v phía nam theo hư ng t nh l 14B và cách trung tâm huy n Tuy kho ng 16 km c 16 Hình 2.1: B n 2.2.2 • i u ki n t nhiên khu v c nghiên c u Khí h u, th y văn: Khu v c nghiên c u n m trong cao nguyên Nông v i nh ng . HỌC TÂY NGUYÊN PHẠM NGỌC TÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐIỀU CHẾ RỪNG TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP NAM TÂY NGUYÊN, TỈNH ĐĂK NÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN PHẠM NGỌC TÙNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐIỀU CHẾ RỪNG TẠI CÔNG TY LÂM NGHIỆP NAM TÂY NGUYÊN, TỈNH ĐĂK NÔNG CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC Mã số:. tiêu ứng dụng các công nghệ vào quá trình phân loại trạng thái rừng, quản lý ñiều chế rừng, chúng tôi thực hiện ñề tài Ứng dụng công nghệ GIS trong ñiều chế rừng tại Công ty Lâm nghiệp Nam Tây