Ứng dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong đánh giá các điều kiện sinh cảnh sống của loài cò Thìa (Platalea minor) tại vườn quốc gia Xuân Thủy – Nam Định

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội thì sự suy giảm đang dạng sinh học đang là mối quan tâm đặc biệt đối với nhân loại. Đặc biệt các loài chim có giá trị về nguồn gen quý hiếm đang đứng trước nguy cơ đó. Trong tiến trình tiếp theo đòi hỏi chúng ta phải có nhận thức và hành động đầy đủ hơn để đạt được sự bền vững, trong đó nhu cầu nghiên cứu để bảo tồn các loài đặc hữu, quý hiếm có nguy cơ truyệt chủng có nhiều giá trị không chỉ về sinh học mà còn về sinh thái môi trường (Đặng Hùng Phi, 2010) [7]. Khu đất ngập nước Xuân Thủy thuộc tỉnh Nam Định là khu ngập nước đầu tiên ở Việt Nam đăng ký tham gia Công ước quốc tế về Bảo tồn đất ngập nước (Công ước Ramsar). Ngày 2-1-2003, TT Chính phủ đã ra quyết định số 01/2003 QĐ-TTg, về việc chuyển Khu bảo tồn đất ngập nước Xuân Thủy thành Vườn quốc gia Xuân Thủy. Nhiệm vụ của VQG Xuân Thuỷ Nam Định là bảo tồn hệ sinh thái đất ngập nước điển hình của vùng cửa sông Hồng, các loài động, thực vật đặc trưng của hệ sinh thái đất ngập nước, đặc biệt là các loài thuỷ sinh và chim di trú, chim nước. Tại đây có 14 kiểu sinh cảnh chính, 116 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 99 chi, 12 họ. Thực vật nổi được công bố có 64 loài, chỉ có 2 ngành thực vật là hạt kín và hạt trần. Rừng có 2 hệ sinh thái chính là rừng ngập mặn trên đất lầy thụt (gồm các loài cây trang, sú, bần chua, mắm, ô rô, cóc kèn,v.v ) và rừng phi lao trên giồng cát. Lúc đầu chỉ có rừng Trang trồng thuần loại, sau đó có các loài cây khác phát tán tự nhiên hình thành rừng hỗn loại có độ che phủ lên tới 80-90%. (Pedersen và Nguyjn Huy Thắng, 1996). Đây là vùng đất có sự đa dạng sinh học cao và là nơi trú ngụ tránh rét về mùa 1 Đông của nhiều loài chim di cư, trong đó có loài cò Thìa (Platalea minor) một loài chim được xếp tại mức EN (nguy cấp) theo thang đánh giá của IUCN. Cò Thìa là một loài quý hiếm có tên trong sách đỏ Việt Nam đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng cao. Mỗi năm tại VQG Xuân Thủy phát hiện trên dưới 50 cá thể. Trước thực trạng đó, đã có nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện các khảo sát, đánh giá về môi trường thích nghi của loài chim đang dần tuyệt chủng này. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu tiền lệ đều chưa đi sâu vào mối tương quan giữa đặc tính sinh lý của loài cò Thìa với sự đa dạng của sinh cảnh sống, cùng với mối liên hệ chặt chẽ giữa bảo tồn đa dạng sinh học trong đó có mục tiêu bảo tồn loài đặc hữu của VQG Xuân thủy hiện nay. Với ý nghĩa đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Ứng dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong đánh giá các điều kiện sinh cảnh sống của loài cò Thìa (Platalea minor) tại vườn quốc gia Xuân Thủy – Nam Định”. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu tổng quá - Góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học để bảo tồn loài cò Thìa (Platalea minor) (Temmink and schlegel, 1849). 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu điều kiện sinh cảnh sống và các yếu tố thích nghi với loài cò Thìa (Platalea minor) (Temmink and schlegel, 1849). - Đề xuất giải pháp bảo tồn loài cò Thìa (Platalea minor) tại vườn quốc gia Xuân Thuỷ - Nam Định. 1.3. Mục đích nghiên cứu - Phân tích các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến phân bố loài cò Thìa (Platalea minor) trong Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ. 2 - Đánh giá về thực trạng phân bố, phát triển tự nhiên của loài cò Thìa (Platalea minor) ở Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ. - Lập cơ sở dữ liệu (CSDL) sinh thái bằng GIS về phân bố loài cò Thìa (Platalea minor) trong Vườn Quốc gia Xuân Thuỷ. - Đề xuất các giải pháp nhằm phục hồi và phát triển đàn cò đáp ứng mục tiêu bảo tồn. 1.4. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp cho sinh viên có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tế. - Ý nghĩa trong thực tijn: Đề tài trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về môi trường và hệ sinh thái rừng ngập mặn, hiểu thêm về đa dạng sinh học của nước nước ta. Từ đó giúp cho địa phương định hướng được biện pháp bảo tồn và duy trì loài cò Thìa quý hiếm trong thời gian tới. 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học 2.1.1. Cơ sở lý luận 2.1.1.1. Một số khái niệm * Khái niệm môi trường Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2005 môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”. * Hệ sinh thái là hệ thống các quần thể sinh vật sống chung và phát triển trong một môi trường nhất định, quan hệ tương tác với nhau và với môi trường đó. * Ða dạng sinh học là sự phong phú về nguồn gen, về giống, loài sinh vật và hệ sinh thái trong tự nhiên. * Theo Công ước Ramsar, vùng đất ngập nước được bảo vệ bởi Công ước này được hiểu một cách rất rộng. Theo văn kiện của Công ước này (Điều 1.1), đất ngập nước được xác định là: “Những vùng đầm lầy, miền đầm lầy, vùng đất than bùn, vùng đất tự nhiên hoặc nhân tạo, có thể tồn tại lâu dài hay tạm thời, có nước tĩnh hoặc nước chảy, là nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gồm cả những vùng nước biển có độ sâu không quá 6 mét khi triều kiệt”. 2.1.1.2. Các công ước quốc tế - Việt Nam đã tham gia nhiều chương trình như chương trình con người và sinh quyển (MAB - Man and Biosphere Programme) của UNESCO. - Công ước CITES (Công ước về buôn bán quốc tế các loài động thực vật hoang dã nguy cấp) vào năm 1994. 4 - Công ước về biến đổi khí hậu (Climate Change): thỏa thuận này đòi hỏi các nước công nghiệp phải giảm đến mức tới hạn các chất gây ô nhijm như dioxit cacbon và các khí nhà kính khác do họ ngây ra và phải thường xuyên làm báo cáo về kết quả của tiến trình này. Công ước nêu rõ các khí nhà kính phải được duy trì ổn định ở mức không làm ảnh hưởng đến khí hậu trên trái đất. - Công ước về đa dạng sinh học (Convention on Biological Diversity): Công ước đa dạng sinh học được UNEP khởi thảo từ năm 1988, trải qua nhiều lần gặp gỡ và bàn bạc giữa các quốc gia đến ngày 5/6/1992 tại hội nghị quốc tế về môi trường và phát triển Rio, 168 nước đã ký vào bản công ước và được thực thi vào ngày 28/11/1994. Công ước về đa dạng sinh học gồm có phần mở đầu, 42 điều, 2 bản phụ lục. Việt Nam đã ký công ước đa dạng sinh học vào tháng 10/1994 và đã trở thành thành viên thứ 99 của công ước này. Tất cả nội dung của công ước đưa ra 3 mục tiêu chính. - Công ước Ramsar thông qua ngày 02 tháng 02 năm 1971 tại thành phố Ramsar, Iran. Là một công ước quốc tế về bảo tồn và sử dụng một cách hợp lý và thích đáng các vùng đất ngập nước, với mục đích ngăn chặn quá trình xâm lấn ngày càng gia tăng vào các vùng đất ngập nước cũng như sự mất đi của chúng ở thời điểm hiện nay cũng như trong tương lai, công nhận các chức năng sinh thái học nền tảng của các vùng đất ngập nước và các giá trị giải trí, khoa học, văn hóa và kinh tế của chúng. 2.1.2. Cơ sở thực tiễn - VQG Xuân Thuỷ nằm trong khu vực bờ biển thuộc lưu vực sông Hồng, ngay tại cửa sông Hồng đổ ra biển, hay còn gọi là cửa Ba Lạt. Xuân Thuỷ có 14 kiểu sinh cảnh, bao gồm các sinh cảnh tự nhiên và sinh cảnh nhân tạo (Pedersen và Nguyjn Huy Thắng, 1996). Sinh cảnh có giá trị đa dạng sinh học cao nhất là các bãi bồi và rừng ngập mặn tự nhiên. 5 - VQG là nơi thường xuyên ghi nhận 14 loài chim bị đe doạ và sắp bị đe doạ ở mức toàn cầu, đó là: Cò thìa Platalea minor, Cò trắng Trung Quốc Egretta eulophotes, Choắt lớn mỏ vàng Tringa guttifer, Mòng bể mỏ ngắn Larus saudersi, Bồ nông chân xám Pelecanus philippensis, Rẽ mỏ thìa Calidris pygmeus, Giang sen Mycteria leucocephala, Choắt chân màng lớn Limnodromus semipalmatus (Birdlife , 2012). Ghi nhận đáng chú ý nhất ở VQG Xuân Thuỷ là tồn tại quần thể loài cò Thìa (Platalea minor) lớn nhất tại Việt Nam, trong một vài năm gần đây, số lượng lớn nhất được chính thức ghi nhận tại khu vực là 65 cá thể (Nguyjn Đức Tú, 2003). Ngoài ra, VQG Xuân Thuỷ là nơi tập hợp, trú chân quan trọng của nhiều loài chim nước phổ biến di cư trong mùa đông như Choắt mỏ th‚ng đuôi đen Limosa limosa, Choắt chân đỏ Tringa erythropus và Choắt mỏ cong lớn Numenius arquata. Do có tầm quan trọng quốc tế trong công tác bảo tồn các loài chim, VQG Xuân Thuỷ đã được công nhận là một trong số các vùng chim quan trọng tại Việt Nam. 2.1.3. Cở sở pháp lý - Luật bảo vệ và phát triển rừng (có hiệu lực từ 1/4/2005). - Luật bảo vệ môi trường 29/11/2005 - Luật Đa dạng sinh học 13/11/2008. - Nghị định 18/HĐBT ngày 17/01/1992 của hội đồng bộ trưởng quy định danh mục thực vật rừng, động vật rừng quý, hiếm và chế độ quản lý, bảo vệ. - Nghị định 48/2002/NĐ-CP ngày 22/4/2002 sửa đổi bổ sung danh mục thực vật, động vật hoang dã quý hiếm. - Nghị định số 32/2006/NĐ-CP ngày 30/3/2006 của chính phủ về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm. - Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường. 6 - Nghị định 81/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của chính phủ về việc xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. - Nghị định 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của chính phủ sửa đổi Nghị định 80/2006/NĐ-CP Hướng dẫn một số điều của luật bảo vệ môi trường. - Nghị định 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của chính phủ thay thế Nghị định 81/2006/NĐ-CP về việc xử lý vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. - Quyết định 01/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ về việc chuyển Khu bảo tồn đất ngập nước Xuân Thủy thành Vườn quốc gia Xuân Thủy, tỉnh Nam Định. - Quyết định 04/2004 của Bộ Tài Nguyên và Môi trường phê duyệt kế hoạch hành động về bảo tồn và phát triển bền vững các vùng đất ngập nước giai đoạn 2004 - 2010. - Quyết định 126/QĐ-TTg ngày 2/2/2012 của Thủ tướng chính phủ về việc thực hiện thí điểm chia sẻ lợi ích trong quản lý bảo vệ và phát triển bền vững rừng đặc dụng. - Thông tư 18/2004/TT-Bộ Tài Nguyên và Môi trường của Bộ Tài Nguyên và Môi trường về việc bảo tồn và phát triển bền vững đất ngập nước Việt Nam. - Thông tư 18/2010/TT-BKHCN của Bộ Khoa học và Công nghệ quy định về quản lý nhiệm vụ khoa học và công nghệ về quỹ gen. - Thông tư 78/TT-BNN ngày 11/11/2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Quy định chi tiết thi hành Nghị định số 117/2010/NĐ- CP ngày 31/12/2009 của Chính phủ về tổ chức và quản lý hệ thống rừng đặc dụng. 7 2.2. Tổng quan về Viễn thám 2.2.1. Viễn thám là gì? Ở Việt Nam, vijn thám là một ngành còn chưa phổ biến, chúng ta vẫn thường nghe rất nhiều người hỏi vijn thám là gì. Nói một cách nôm na trong “vijn thám” có hai từ “vijn” và “thám”. “Vijn” có nghĩa là xa, từ xa, không tiếp xúc với đối tượng. “Thám” có nghĩa là tìm hiểu, lấy thông tin về đối tượng. Ta có thể hiểu một cách đơn giản vijn thám là một ngành khoa học nghiên cứu đối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng. Trong tiếng Anh, vijn thám là “remote sensing”, thường được viết tắt là RS (Nguyjn Ngọc Thạch, 2009) [10]. Nếu nói một cách khoa học thì chúng ta có thể dùng định nghĩa sau: “ Vijn thám là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt trái đất mà không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ấy. Điều này được thực hiện nhờ vào việc quan sát và thu nhận năng lượng phản xạ, bức xạ từ đối tượng và sau đó phân tích, xử lý, ứng dụng những thông tin nói trên (theo CCRS) ” 2.2.2. Thành phần cơ bản và nguyên lý làm việc của viễn thám Hệ thống vijn thám thường bao gồm bảy phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau (Nguyjn Ngọc Thạch, 2009) [10]. Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có: 8 Hình 2.1: Nguyên lý thu nhận ảnh vệ tinh - Nguồn năng lượng: Thành phần đầu tiên của một hệ thống vijn thám là nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm. Có loại vijn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng. Thông tin vijn thám thu thập được là dựa vào năng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nếu không có nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng sẽ không có năng lượng đi từ đối tượng đến thiết bị nhận. - Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tác qua lại với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua. Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm. - Sự tương tác với đối tượng: Một khi được truyền qua không khí đến đối tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm của cả đối tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển. - Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng. - Sự truyền tải, thu nhận và xử lý. Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận-xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô. - Giải đoán và phân tích ảnh: Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào. Công đoạn để có thể “nhận 9 biết” này gọi là giải đoán ảnh. Ảnh được giải đoán bằng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Các phương pháp này là giải đoán thủ công bằng mắt, giải đoán bằng kỹ thuật số hay các công cụ điện tử để lấy được thông tin về các đối tượng của khu vực đã chụp ảnh. - Ứng dụng: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình vijn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể. Như vậy, hệ thống vijn thám bao gồm bẩy phần tử có quan hệ chặt trẽ với nhau và hoạt động theo nguyên lý sau: - Nguồn năng lượng chính thường sử dụng cho các bộ cảm thụ động đó là bức xạ mặt trời (quang học), các bộ cảm chủ động tự tạo ra nguồn năng lượng nhân tạo như song rada, tia laze. - Các nguồn năng lượng này tương tác với khí quyển và tương tác với các đối tượng được quan tâm trên bề mặt trái đất. Năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi bộ cảm biến được đặt trên vật mang. - Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ghi nhận bởi ảnh vijn thám và thông qua phân tích tự động trên phần mềm hoặc giải đoán trực tiếp dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia. - Cuối cùng các dữ liệu và các thông tin liên quan đến các vật thể và các hiện tượng khác nhau trên măt đất sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nông lâm nghiệp, khí tượng, môi trường, thủy sản. 2.2.3. Các ngành khoa học liên quan GIS được xây dựng trên cơ sở tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau và GIS có mối liên quan mật thiết với một số ngành chính sau: 10 [...]... Ảnh viễn thám vườn quốc gia Xuân Thủy – Nam Định 3.2.2 Thời gian thực hiện Tuần từ ngày 9/1/2012 đến ngày 30/5 năm 2012 3.3 Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi - Điều kiện tự nhiên VQG Xuân Thủy – Nam Định - Đặc điểm hình thái của loài cò Thìa (Platalea minor) - Tình trạng của loài cò Thìa tại VQG Xuân Thủy 22 - Đặc điểm sinh cảnh sống của loài cò Thìa (Platalea minor) tại VQG Xuân Thủy - Các. .. và khách quan làm ảnh hưởng tới sự suy giảm về số lượng loài cò Thìa (Platalea minor) tại VQG Xuân Thủy - Ứng dung công nghệ Viễn Thám và GIS để xây dựng bản đồ phân cấp thích nghi đối với sinh cảnh sống cho loài cò Thìa (Platalea minor) tại VQG Xuân Thủy 3.4 Phương pháp nghiên cứu 3.4.1 Phương pháp luận nghiên cứu - Phân bố vùng sinh thái loài cò Thìa (Platalea minor) phụ thuộc vào sự ảnh hưởng của. .. trọng nhất Về bảo tồn loài: Đề tài đề xuất một số giải pháp, biện pháp kỹ thuật sinh thái học nhằm đánh giá hiện trạng sinh cảnh sống loài cò Thìa (Platalea minor) tại VQG Xuân Thủy 3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 3.2.1 Địa điểm: 21 Địa điểm nghiên cứu tại VQG Xuân Thủy - Nam Định Vườn quốc gia Xuân Thuỷ nằm phía Đông - Nam huyện Giao Thuỷ, tỉnh Nam Định, bao gồm phần Bãi Trong , Cồn Ngạn, Cồn... thuật toán Định nghĩa theo mô hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter) Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình bày các thông tin không gian và thông tin phi không gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối... con người tại khu vực và thay đổi cảnh quan, sinh cảnh cò Thìa (Platalea minor) làm cho chúng di chuyển và tránh xa khu dân cư, dẫn đến mất sinh cảnh sống của cò Bảng 3.5: Biểu phân cấp tác động của con người theo khoảng cách đến đường mòn gần nhất để phân vùng sinh thái cò Thìa (Platalea minor) Mức độ Tác động Khoảng cách đến đường mòn gần nhất (m) 1 Cao 70 % 5) Sinh cảnh: Ta nghiên cứu chuỗi thức ăn của loài cò Thìa (Platalea minor) với các loài khác trong cùng sinh cảnh . hành thực hiện đề tài: Ứng dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong đánh giá các điều kiện sinh cảnh sống của loài cò Thìa (Platalea minor) tại vườn quốc gia Xuân Thủy – Nam Định . 1.2. Mục tiêu nghiên. tồn loài cò Thìa (Platalea minor) tại vườn quốc gia Xuân Thuỷ - Nam Định. 1.3. Mục đích nghiên cứu - Phân tích các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến phân bố loài cò Thìa (Platalea minor) trong Vườn. sử dụng đất và che phủ thực vật bằng công nghệ vijn thám và GIS vườn Quốc gia Ba Bể - Bắc Kạn ” . Ứng dụng công nghệ vijn thám và GIS hợp với hai ảnh Landsat ETM + trong các năm 2000 và 2007 tạo