Ứng dụng GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn tỉnh gia lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG GIS PHÂN CẤP RỪNG PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN TỈNH GIA LAI Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG Ngành: Hệ thống Thông tin Địa Lý Niên khóa: 2009 – 2013 Tháng 6/2014 ii ỨNG DỤNG GIS PHÂN CẤP RỪNG PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN TỈNH GIA LAI Tác giả NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Kim Lợi KS. Nguyễn Duy Liêm Tháng 6 năm 2014 iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian làm tiểu luận tốt nghiệp em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của quí thầy cô tại Bộ môn Tài nguyên & GIS, Khoa Môi trường & Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh để em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Qua đây, em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: - PGS.TS Nguyễn Kim Lợi, Tổ trưởng Bộ môn Tài nguyên & GIS, Khoa Môi trường & Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, người đã tận tình chỉ dạy cho em kiến thức trong suốt quá trình học tập và đặc biệt là KS.Nguyễn Duy Liêm người trực tiếp hướng dẫn và góp ý cho em trong suốt quá trình làm khóa luận. - Tập thể cán bộ, đội ngũ giảng viên thuộc môn Tài nguyên & GIS, Khoa Môi trường & Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh. iv TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng webgis GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn tỉnh Gia Lai” được làm và hoàn thành tại Bộ môn Tài nguyên & GIS, Khoa Môi trường & Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2014. Nội dung nghiên cứu: - Tính toán giá trị của các tiêu chí phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn bao gồm: lượng mưa, độ dốc, độ cao tương đối và thành phần cơ giới trên khu vực nghiên cứu, - Dựa vào bảng tra cấp xung yếu rừng phòng hộ đầu nguồn, tiến hành phân cấp xung yếu cho từng khu vực, - Phân vùng, thành lập bản đồ thể hiện các khu vực xung yếu khác nhau trên địa bàn nghiên cứu. Kết quả thu được: - Ứng dụng công nghệ của GIS tính toán giá trị của các tiêu chí phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn bao gồm: lượng mưa, độ dốc, độ cao tương đối và thành phần cơ giới trên khu vực nghiên cứu. - Dựa vào bảng phân cấp xung yếu rừng phòng hộ đầu nguồn, tiến hành phân cấp xung yếu cho khu vực nghiên cứu với từng cấp: ít xung yếu, xung yếu, rất xung yếu cho khu vực tỉnh Gia Lai. v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG viii CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1 1.3. Phạm vi nghiên cứu 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Khu vực nghiên cứu 3 2.1.1. Vị trí địa lý 3 2.1.2. Điều kiện tự nhiên 3 2.1.3. Điều kiện kinh tế - xã hội 4 2.2. Tổng quan về GIS 5 2.2.1. Định nghĩa GIS 5 2.2.2. Chức năng của GIS 6 2.2.3. Phân tích không gian trong GIS 6 2.3. Phương pháp phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn 9 2.4. Tình hình nghiên cứu liên quan đến phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn 10 CHƯƠNG 3. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 12 3.1. Thu thập dữ liệu 12 3.2. Phương pháp nghiên cứu 12 3.2.1. Sơ đồ, tiến trình thực hiện 12 vi 3.2.2. Tính toán và phân cấp độ dốc 13 3.2.3. Tính toán phân cắt sâu 15 3.2.4. Phân cấp thành phần cơ giới, tầng dày của thành phần cơ giới 17 3.2.5. Tính toán và phân cấp lượng mưa 18 3.2.6. Phân cấp vùng xung yếu 22 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23 4.1. Chồng lớp các bản đồ yếu tố 23 4.2. Bản đồ phân vùng xung yếu 24 4.2.1. Phân vùng xung yếu cho vùng có độ chia cắt sâu > 50 m 25 4.2.2. Phân vùng xung yếu cho vùng có độ chia cắt sâu từ 25 – 50 m 27 4.2.3. Phân vùng xung yếu cho vùng có độ chia cắt sâu < 25 m 27 4.3. Thảo luận 27 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29 5.1. Kết luận 29 5.2. Kiến nghị 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 PHỤ LỤC 31 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Vị trí địa lý tính Gia Lai 3 Hình 2.2: Hình minh họa thuật toán Union 7 Hình 2.3: Hình minh họa thuật toán Intersect 8 Hình 3.1: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 13 Hình 3.2: Công cụ tính độ dốc 13 Hình 3.3: Bản đồ phân cấp độ dốc 14 Hình 3.4: Công cụ tính phân cắt sâu 15 Hình 3.5: Bản đồ phân cấp phân cắt sâu 16 Hình 3.6: Bản đồ phân cấp tầng dày 17 Hình 3.7: Bản đồ phân cấp thành phần cơ giới 18 Hình 3.8: Công cụ nhập thông số trạm đo 19 Hình 3.9: Bản đồ phân bố trạm đo khí tượng 20 Hình 3.10: Công cụ nội suy Kriging 21 Hình 3.11: Bản đồ phân cấp lượng mưa 21 Hình 3.12: Công cụ chồng lớp 22 Hình 4.1: Bản đồ phân cấp xung yếu 25 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Mô tả dữ liệu thu thập 12 Bảng 3.2: Thống kê theo độ dốc 14 Bảng 3.3: Thống kê theo phân cắt sâu 16 Bảng 3.4: Thống kê theo tầng dày 17 Bảng 3.5: Thống kê theo thành phần cơ giới 18 Bảng 3.6: Dữ liệu trạm đo 19 Bảng 3.7: Thống kê theo lượng mưa 22 Bảng 4.1: Thống kê kết quả chồng lớp 23 Bảng 4.2: Thống kê phân cấp xung yếu 25 Bảng 4.3: Thống kê vùng địa hình phân cắt sâu > 50 m 26 Bảng 4.4: Thống kê vùng địa hình phân cắt sâu 25 – 50 m 27 Bảng 4.5: Thống kê vùng địa hình phân cắt sâu < 25 m 27 1 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Rừng phòng hộ đầu nguồn là rừng được xác lập nhằm tăng cường khả năng điều tiết nguồn nước của các dòng chảy, hồ chứa nước để hạn chế lũ lụt, giảm xói mòn, bảo vệ đất, hạn chế bồi lấp các lòng sông, lòng hồ (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2005). Nó đóng vai trò quan trọng như bảo vệ nguồn nước, chống xói mòn, chống xa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu góp phần bảo vệ môi trường. Rừng phòng hộ đầu nguồn được xác lập dựa trên các tiêu chí và chỉ số về diện tích, lượng mưa, độ dốc, độ cao, đất. Quy mô của rừng phòng hộ đầu nguồn phù hợp với quy mô của lưu vực sông và việc quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn gắn với việc quản lý tổng hợp lưu vực sông. Do đó, việc nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn thường gắn liền với các nghiên cứu về xói mòn đất, thủy văn rừng, phương pháp phân cấp đầu nguồn…Tuy nhiên với phương pháp nghiên cứu truyền thống, những người nghiên cứu phải mất rất nhiều thời gian và công sức để đi lấy mẫu, đo đạc, giám sác thực địa. Thêm vào đó, nó còn đòi hỏi phải nghiên cứu nhiều tài liệu, bản đồ cũng như các tài liệu thống kê khác nhau. Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật đặc biệt là tiến bộ của công nghệ thông tin và GIS, đã mở ra một hướng mới cho việc quản lý tài nguyên thiên nhiên. Xuất phát từ các lý do trên, đề tài “Ứng dụng GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn tỉnh Gia Lai” đã được thực hiện. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung của nghiên cứu là ứng dụng GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn trên địa bàn tỉnh Gia Lai theo 3 cấp ít xung yếu, xung yếu, rất xung yếu nhằm cung cấp thông tin hỗ trợ cơ quan quản lý trong công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Mục tiêu chi tiết của nghiên cứu: - Tính toán giá trị của các tiêu chí phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn bao gồm: lượng mưa, độ dốc, độ cao tương đối và thành phần cơ giới trên khu vực nghiên cứu, - Dựa vào bảng tra cấp xung yếu rừng phòng hộ đầu nguồn, tiến hành phân cấp xung yếu cho từng khu vực, - Phân vùng, thành lập bản đồ thể hiện các khu vực xung yếu khác nhau trên địa bàn nghiên cứu. 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện trên địa bàn tỉnh Gia Lai trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2014. [...]... quan đến phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn Vũ Anh Tuân (2006) đã ứng dụng GIS và mô hình hàm y = a/x thành lập bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn cho các xã thuộc 4 tỉnh Gia Lai, Thanh Hóa, Quảng Trị, Phú Yên Kết quả cho thấy phân tích địa hình bằng GIS cho phép tính toán thành lập bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn khá nhanh, áp dụng được cho nhiều vùng Tuy nhiên cần thấy bản đồ phân cấp phòng hộ thành... phủ, mưa) được phân tích bằng kinh nghiệm chuyên gia Cụ thể hơn, việc phân cấp phòng hộ đầu nguồn được thành lập dựa trên kinh nghiệm nhận dạng địa hình để phân chia đối tượng một vùng tương đối hẹp theo các mức độ xói mòn và chuyển chúng sang thành các cấp phòng hộ (rất xung yếu, xung yếu và ít xung yếu) Vùng phòng hộ đầu nguồn được chia thành 3 cấp theo mức độ xung yếu về phòng hộ - Cấp I: Gọi là... không gian Kriging là phương pháp nội suy thường cho kết quả tốt nhất nhưng cũng đòi hỏi nhiều thời gian tính toán Chất lượng nội suy phụ thuộc vào số lượng và sự phân bố các điểm đã biết 2.3 Phương pháp phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn Theo phân loại của Bộ Lâm nghiệp (1991), Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn – Viện Điều tra Quy hoạch rừng (1999), có 5 phương pháp được áp dụng trong phân cấp phòng. .. đất cao, cần xây dựng rừng phòng hộ kết hợp sản xuất, đảm bảo tỷ lệ che phủ rừng tối thiểu 50% - Cấp III: Gọi là ít xung yếu: Bao gồm những nơi có mức độ xói mòn thấp, có khả năng và nhu cầu phát triển sản xuất nông lâm nghiệp, có yêu cầu về sử dụng và bảo vệ đất hợp lý; đảm bảo tỷ lệ che phủ rừng tối thiểu 30% Trong nghiên cứu này, sử dụng phương pháp phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn dựa trên Quyết... trạng thái rừng, độ tàn che, độ dốc, mức độ tác động ảnh hưởng đến nhân tố xói mòn đất của lưu vực thông qua phương trình hồi qui Và xây dựng bản đồ chuyên đề phân cấp xung yếu lưu vực từ số liệu điều tra và công nghệ GIS Hồ Đắc Thái Hoàng (2013) phân cấp phòng hộ đầu nguồn và phân tích biến động rừng tại lưu vực hồ Truồi - tỉnh Thừa Thiên – Huế giai đoạn 1989 – 2010 Nghiên cứu tích hợp GIS và AHP... nghiệp) nên tỉnh Gia Lai có tiềm năng lớn phát triển lâm nghiệp Hàng năm, các sản phẩm gỗ khai thác từ rừng (kể cả rừng tự nhiên và rừng trồng) làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ, bột giấy với quy mô lớn và chất lượng cao Gia Lai còn có quỹ đất lớn để phát triển rừng trồng, rừng nguyên liệu giấy (Ban Thường vụ Tỉnh ủy Gia Lai, 2005) c Công nghiệp Trong sản xuất vật liệu xây dựng, có nguồn đá... thập dữ liệu: dữ liệu sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khác nhau và GIS cung cấp công cụ để tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sánh và phân tích - Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liêu được thu thập và tích hợp, GIS cung cấp các chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu - Phân tích không gian: là chức năng quan trọng nhất của GIS nó cung cấp các chức năng như nội suy không gian, tạo vùng đệm, chồng... bản đồ phân cấp vùng xung yếu, có thể nhận thấy rằng toàn bộ tỉnh Gia Lai nằm trong khu vực xung yếu có mức độ xói mòn và điều tiết nguồn 27 nước trung bình, có điều kiện kết hợp phát triển sản xuất lâm nghiệp, có yêu cầu về sử dụng và bảo vệ đất cao, cần xây dựng rừng phòng hộ kết hợp sản xuất, đảm bảo tỷ lệ che phủ rừng tối thiểu 50% Một số nơi là hạ lưu sông có độ dốc thấp < 80 được phân cấp ít... kích cỡ, phân bố mẫu, sự tiếp giáp hay gần kề nhau,… - Bằng cách nào có thể so sánh các phân bố không gian với những phân bố không gian khác? - Bằng cách nào thể hiện những biến động trong thuộc tính địa lý trong suốt khu vực hoặc dữ liêu không gian được mô tả và hoặc phân tích? - Bằng cách nào có thể sử dụng kết quả của quá trình phân tích để dự đoán những phân bố không gian trong tương lai? 6 b Chồng... 38,268.28 3,584.65 14 3.2.3 Tính toán phân cắt sâu Để tính toán độ phân cắt sâu, tính toán dùng bản đồ địa hình (DEM) và sử dụng công cụ Focal Statistics thực hiện bước như hình 3.4 Hình 3.4: Công cụ tính phân cắt sâu Kết quả thành lập bản đồ phân cấp phân cắt sâu được thể hiện như hình 3.5 với các mức phân cấp < 25 , 26-50, > 50 Nhìn chung độ phân cắt sâu của Gia Lai chiếm đa số là > 50 m, tuy nhiên . liên quan đến phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn Vũ Anh Tuân (2006) đã ứng dụng GIS và mô hình hàm y = a/x thành lập bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn cho các xã thuộc 4 tỉnh Gia Lai, Thanh Hóa,. rừng phòng hộ đầu nguồn phù hợp với quy mô của lưu vực sông và việc quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn gắn với việc quản lý tổng hợp lưu vực sông. Do đó, việc nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn. Mục tiêu chung của nghiên cứu là ứng dụng GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn trên địa bàn tỉnh Gia Lai theo 3 cấp ít xung yếu, xung yếu, rất xung yếu nhằm cung cấp thông tin hỗ trợ cơ quan quản