Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ về đặc điểm và biến đổi một số yếu tố địa lý phục vụ đề xuất định hướng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước thị xã quảng yên, tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH Hà Nội - 2013 Lê Thị Lan Anh LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Lan Anh ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NHỮ THỊ XUÂN Hà Nội - 2013 Chuyênngành: Bảnđồviễnthámvàhệthông tin địalý Mãsố: 60442014 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới PGS.TS Nhữ Thị Xuân, người đã định hướng cho tôi trong lựa chọn đề tài, đưa ra những nhận xét quý giá và trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới các thầy cô trong khoa Địa lý – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội đã dạy bảo tận tình cho tôi trong thời gian học tập tại trường. Tôi xin cảm ơn tập thể lớp cao học K11- Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2013 Lê Thị Lan Anh 1 MỤC LỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT 4 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU 5 MỞ ĐẦU 6 1. Tính cấp thiết của đề tài 6 2. Mục tiêu của đề tài 7 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 7 4. Phương pháp nghiên cứu 8 5. Các kết quả đạt được 8 6. Cấu trúc luận văn 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƢỚC VÀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ 9 1.1. Tổng quan về đất ngập nước 9 1.1.1. Định nghĩa đất ngập nước 9 1.1.2. Vai trò của đất ngập nước 9 1.1.3. Các đặc điểm tự nhiên chủ yếu hình thành đất ngập nước ở Việt Nam 11 1.1.4. Phân bố đất ngập nước ở Việt Nam 12 1.1.5. Các lợi ích của đất ngập nước 13 1.2. Quản lý và phát triển bền vững đất ngập nước 14 1.2.1. Các mục đích của việc quản lý đất ngập nước 14 1.2.2. Các yếu tố tác động đến quản lý và sử dụng đất ngập nước 15 1.2.3. Quản lý và phát triển bền vững đất ngập nước ở Việt Nam 16 1.3. Khái niệm về các yếu tố địa lý và biến đổi yếu tố địa lý 19 2 1.3.1. Các yếu tố địa lý tự nhiên 19 1.3.2. Các yếu tố địa lý kinh tế - xã hội 22 1.3.3. Khái niệm về biến đổi yếu tố địa lý 23 1.4. Ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ 24 1.4.1. Khái quát viễn thám 24 1.4.2. Khả năng ứng dụng GIS trong nghiên cứu biến đổi yếu tố địa lý 25 1.5. Tổng quan các công trình nghiên cứu 31 1.5.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu về biến đổi yếu tố địa lý trên cơ sở GIS 31 1.5.2.Tổng quan các công trình nghiên cứu về đất ngập nước 33 1.5.3. Các công trình nghiên cứu về khu vực 34 1.6. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 35 1.6.1. Cách tiếp cận 35 1.6.2. Phương pháp nghiên cứu 37 CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH VÀ ẢNH HƢỞNG TỚI ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN - TỈNH QUẢNG NINH 41 2.1. Đặc điểm các yếu tố hình thành đất ngập nước khu vực nghiên cứu 41 2.1.1. Vị trí địa lý 41 2.1.2. Điều kiện tự nhiên 41 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới đất ngập nước khu vực nghiên cứu 45 2.2.1. Dân số và lao động 45 2.2.2. Tình hình phát triển kinh tế 47 2.2.3. Các hoạt động phát triển chính liên quan đến việc sử dụng và quản lý đất ngập nước ở địa phương 50 3 2.3. Nhận xét chung về các yếu tố hình thành và ảnh hưởng tới đất ngập nước thị xã Quảng Yên 51 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH 53 3.1. Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến động lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu 53 3.1.1. Khái quát các phần mềm sử dụng 53 3.1.2. Quy trình thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất thị xã Quảng Yên tỉnh Quảng Ninh 56 3.2. Thành lập bản đồ mô phỏng nước biển dâng khu vực thị xã Quảng Yên 71 3.2.1. Lựa chọn kịch bản để thành lập bản đồ mô phỏng nước biển dâng 71 3.2.2. Thành lập bản đồ mô phỏng nước biển dâng 74 3.3. Tình hình biến đổi dân số giai đoạn 2000-2010 thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh 78 3.4. Đề xuất định hướng phát triển bền vững đất ngập nước thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh 83 3.4.1. Quan điểm đề xuất định hướng 83 3.4.2. Một số định hướng sử dụng và quản lý hợp lý đất ngập nước 83 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 4 CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Digital evaluation model – Mô hình số độ cao ĐNN Đất ngập nước GIS Geographic Information System – Hệ thông tin địa lý IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change - Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu NBD Nước biển dâng PTBV Phát triển bền vững 5 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Diện tích một số loại hình sử dụng đất qua các năm…… ……………47 Bảng 3.1: Các thông số ảnh của vệ tinh SPOT-5…………………………… … 56 Hình 3.1: Đặt hệ tọa độ địa lý trong ArcCatalog………………… …………… 59 Hình 3.2: Công cụ Georeferencing nắn ảnh vệ tinh trong ArcMap……………….59 Bảng 3.2: Một số mẫu giải đoán ảnh vệ tinh bằng mắt……………………………61 Hình 3.3: Kết quả phân mảnh đối tượng……………………… ……………… 63 Hình 3.4: Tạo lớp chú giải để phân loại………………………… ………………63 Hình 3.5: Chọn mẫu phân loại……………………………………… ………… 64 Hình 3.6: Hiển thị kết quả phân loại………………………………………………65 Hình 3.7: Bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất năm 2004………………………… 66 Hình 3.8: Bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất năm 2010………………………… 67 Hình 3.9: Bản đồ biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 2004-2010…………… 69 Bảng 3.3: Diện tích biến động các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2004-2010… 70 Hình 3.10: Bản đồ ngập lụt khi nước biển dâng 1M………………………………75 Hình 3.11: Bản đồ ngập lụt khi nước biển dâng 2M………………………………76 Bảng 3.4: Dân số năm 2000-2010 phân theo xã, phường trong thị xã…………….78 Hình 3.12: Bản đồ dân số giai đoạn 2000-2010…………………………… ……79 Bảng 3.5: Dân số trung bình năm 2000-2010 phân theo giới tính và phân theo thành thị, nông thôn……………………………………………………………… ……80 Hình 3.13: Biểu đồ dân số trung bình toàn thị xã năm 2000-2010 phân theo giới tính và theo thành thị, nông thôn………………………………………… …… 80 Bảng 3.6: Dân số và lao động toàn thị xã năm 2000-2010……………………… 81 Hình 3.14: Biểu đồ dân số và lao động toàn thị xã năm 2000-2010………………81 Bảng 3.7: Định hướng sử dụng và quản lý một số khu vực ĐNN……………… 86 6 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có đường bờ biển dài 3260km với các đặc điểm địa lý, địa hình khác nhau giữa các vùng đã góp phần làm cho nguồn tài nguyên đất ngập nước trở nên phong phú và đa dạng. Đất ngập nước có vai trò quan trọng như các bể chứa nước ngọt tại các vùng khi xảy ra hạn hán nghiêm trọng: bảo vệ hệ sinh thái và cộng đồng ven biển khỏi thiệt hại do bão, lũ và nước biến dâng gây ra bởi biến đổi khí hậu; và đống vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã. Hiện nay, Việt Nam cũng như các nước trên thế giới diện tích đất ngập nước đang bị suy giảm và suy thoái ở mức độ nghiêm trọng. Quảng Yên là khu vực ven biển nằm ở phía Tây Nam của tỉnh Quảng Ninh, nằm trong dải hành lang kinh tế biển Quảng Ninh – Hải Phòng. Thị xã có diện tích tự nhiên: 31.919,34 ha, chiếm 5,3% diện tích toàn tỉnh. Địa hình khu vực tương đối đa dạng gồm các kiểu địa hình đồi núi, đồng bằng, ven biển. Dân số năm 2009 là 129.504 người, chiếm 12,7% dân số toàn tỉnh, là nơi có địa hình thấp trũng hơn mực nước biển, với nền kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp, nên mức sống của người dân còn thấp. Với đặc điểm địa hình và đất đai của một đồng bằng cửa sông ven biển tạo cho Quảng Yên có tiềm năng lớn về phát triển nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, trong những năm qua việc sử dụng tài nguyên đất nói chung, đất ngập nước nói riêng của huyện nhiều nơi chưa hợp lý, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống kinh tế, hiệu quả sản xuất nông nghiệp không cao, đồng thời có nguy cơ làm suy thoái tài nguyên và ô nhiễm môi trường đất. Việc nghiên cứu biến đổi yếu tố địa lý, đánh giá tài nguyên, bảo vệ môi trường và xây dựng các giải pháp đa lợi ích sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước là rất cần thiết. GIS là công cụ hiện đại trong phân tích, xử lý, mô hình hóa thế giới thực, được sử dụng một cách hiệu quả trong trong các lĩnh vực nghiên cứu, quản lý, quy hoạch, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Cơ sở dữ liệu bản đồ trong GIS 7 là cơ sở khoa học, tài liệu trực quan rất có giá trị khoa học đối với các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý, quy hoạch, hoạch định các chính sách và chiến lược phát triển kinh tế - xã hội phù hợp với đặc trưng của khu vực nghiên cứu. Trong xây dựng các giải pháp đa lợi ích sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước, GIS được sử dụng trong suốt cả quá trình nghiên cứu – từ điều tra khảo sát, nghiên cứu, hệ thống hóa và phân tích các tài liệu, phân tích, đánh giá, xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đề xuất các giải pháp đa lợi ích sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước, thể hiện kết quả nghiên cứu, theo dõi, kiểm tra thực hiện các phương án Vì vậy, học viên chọn đề tài “ Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ về đặc điểm và biến đổi một số yếu tố địa lý phục vụ đề xuất định hƣớng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nƣớc thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh”. Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần tích cực cho công tác quy hoạch sử dụng đất khu vực ven biển thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh. 2. Mục tiêu của đề tài Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ số về đặc điểm và biến đổi một số yếu tố địa lý, xây dựng bản đồ ngập lụt khi nước biển dâng theo kịch bản của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Đề xuất định hướng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước và ứng phó với biến đổi khí hậu, nước biển dâng khu vực nghiên cứu. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài Để đạt được mục tiêu trên, luận văn đã giải quyết các nhiệm vụ sau: - Thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan đến vấn đề biến đổi khí hậu, biến đổi yếu tố địa lý và khu vực ven biển Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh. - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới đặc điểm địa lý khu vực nghiên cứu. Phân tích hiện trạng tài nguyên đất ngập nước khu vực nghiên cứu. - Phân tích các nguyên nhân gây biến đổi một số yếu tố địa lý ảnh hưởng tới tài nguyên đất ngập nước khu vực nghiên cứu. [...]... Tổng quan về đất ngập nước và ứng dụng viễn thám trong xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ Chương 2 Đặc điểm các yếu tố hình thành và ảnh hưởng tới đất ngập nước thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh Chương 3 Ứng dụng viễn thám và GIS xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ về đặc điểm và biến đổi một số yếu tố địa lý phục vụ đề xuất định hướng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh 8... không gian và thuộc tính của các đối tượng địa lý dưới dạng bản đồ trong máy tính về một khu vực địa lý cùng với các phần mềm máy tính được dùng để thao tác và phục hồi các số liệu đó, được gọi là cơ sở dữ liệu bản đồ Cơ sở dữ liệu bản đồ được lựa chọn và phân chia bởi người sử dụng Trên bản đồ số, mỗi yếu tố nội dung được thể hiện dưới dạng các ký hiệu điểm, đường và vùng Từ ba yếu tố cơ bản đó có... thành nó Ví dụ: Biến đổi về diện tích của yếu tố địa lý là biến đổi về số lượng Biến đổi về loại hình sử dụng đất là biến đổi về chất Phép phân tích các bản đồ khác thời điểm cho phép xác định được không những độ lớn của sự biến đổi, mà cả phương hướng của nó, bằng vectơ và tốc độ trung bình 23 1.4 Ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ 1.4.1 Khái quát viễn thám 1.4.1.1 Khái... động lớp phủ mặt đất giai đoạn 2004 -2010 - Xây dựng Bản đồ ngập lụt khi mực nước biển dâng 0,8m; 1m - Đánh giá tình hình dân số giai đoạn 2000-2010 thị xã Quảng Yên tỉnh Quảng Ninh - Đề xuất một số định hướng sử dụng và quản lý hợp lý đất ngập nước, các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng khu vực nghiên cứu 6 Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo,... quốc tế và quốc gia Bảo tồn và phát triển bền vững ĐNN cần có sự tham gia của các ngành, các cấp, cần có chiến lược quản lý tổng hợp lâu dài Việc bảo tồn và phát triển bền vững ĐNN ở Việt Nam mới chỉ bắt đầu và rất cần sự hỗ trợ của các tổ chức quốc tế và trong nước 1.3 Khái niệm về các yếu tố địa lý và biến đổi yếu tố địa lý 1.3.1 Các yếu tố địa lý tự nhiên 1.3.1.1 Yếu tố địa hình Địa hình là một trong... hành a) Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi): Phần cứng của một GIS bao gồm các hợp phần sau: Bộ xử lý trung tấm (CPU), thiết bị nhập dữ liệu, lưu dữ liệu và thiết bị xuất dữ liệu b) Phần mềm Một hệ thống phần mềm xử lý GIS yêu cầu phải có hai chức năng sau: tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu Tự động hóa bản đồ: bản đồ học là môn khoa học, nghệ thuật và kỹ thuật thành lập bản đồ Do đó, tự... biến đổi yếu tố địa lý Biến đổi yếu tố địa lý là thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác của các yếu tố địa lý trong môi trường tự nhiên và xã hội theo không gian và thời gian Có thể là biến đổi về chất dẫn đến biến đổi về lượng và ngược lại Trong triết học duy vật biện chứng: chất là tính quy định vốn có của các sự vật hiện tượng, là sự thông nhất hữu cơ ủa các thuộc tính, các yếu tố. .. quy định vốn có của sự vật hiện tượng về quy mô, trình độ phát triển, biểu thị con số các thuộc tính, các yếu tố cấu thành nó Trong các yếu tố địa lý, chất là các thuộc tính, các yếu tố cấu thành của yếu tố địa lý, nói lên yếu tố địa lý đó là gì, phân biệt nó với các yếu tố địa lý khác Lượng là quy mô, trình độ phát triển, biểu thị con số các thuộc tính, các yếu tố cấu thành nó Ví dụ: Biến đổi về diện...- Đề xuất các định hướng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nước và ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng khu vực nghiên cứu 4 Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu và phân tích các tài liệu: được sử dụng để thu thập những tài liệu, số liệu, phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đó về khu vực, lãnh thổ để nắm rõ hơn thực trạng của khu vực Phương pháp điều tra và khảo... Quảng Ninh 8 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƢỚC VÀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ 1.1 Tổng quan về đất ngập nƣớc 1.1.1 Định nghĩa đất ngập nước Hiện nay, trên thế giới, có nhiều định nghĩa khác nhau về ĐNN, tùy theo mỗi quốc gia và mục đích quản lý, sử dụng ĐNN Định nghĩa về ĐNN ghi tại Điều 1 của Công ước Ramsar (năm 1971), được nhiều người sử dụng trong các hoạt động liên quan . ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH. chọn đề tài “ Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ về đặc điểm và biến đổi một số yếu tố địa lý phục vụ đề xuất định hƣớng sử dụng bền vững tài nguyên đất ngập nƣớc thị xã Quảng Yên, tỉnh. DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƢỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH 53 3.1. Ứng dụng