Ứng dụng GIS phân tích tính phân mảnh của cảnh quan rừng tại tỉnh Quảng Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG GIS PHÂN TÍCH TÍNH PHÂN MẢNH CỦA CẢNH QUAN RỪNG TẠI TỈNH QUẢNG NAM Họ tên sinh viên: NGUYỄN THỊ DIỆU Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý Niên khóa: 2012 – 2016 Tháng 6/2016 ỨNG DỤNG GIS PHÂN TÍCH TÍNH PHÂN MẢNH CỦA CẢNH QUAN RỪNG TẠI TỈNH QUẢNG NAM Tác giả NGUYỄN THỊ DIỆU Giáo viên hướng dẫn: KS NGUYỄN DUY LIÊM Tháng năm 2016 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, toàn thể quý thầy cô Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh tận tình dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt bốn năm học vừa qua Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy KS Nguyễn Duy Liêm; người trực tiếp hướng dẫn góp ý cho suốt trình làm tiểu luận Cảm ơn thầy tận tình bảo, hỗ trợ động viên suốt thời gian qua Tôi xin cảm ơn giúp đỡ tập thể lớp DH12GI tất bạn bè ngày tháng ngồi giảng đường đại học Con bày tỏ lòng biết ơn thành kính ba mẹ chăm sóc, nuôi dạy thành người động viên, khích lệ tinh thần để yên tâm học tập xa nhà Nguyễn Thị Diệu Khoa Môi trường Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Số điện thoại: 01683642336 Email: nguyenthidieu200794@gmail.com i TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS phân tích tính phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam” thực khoảng thời gian từ tháng 3/2016 đến tháng 5/2016 Mục tiêu đề tài phân tích tính phân mảnh cảnh quan rừng địa bàn tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2005- 2010 Phương pháp tiếp cận đề tài ứng dụng GIS mô hình phân mảnh rừng Vogt cộng (2007) Kết đạt bao gồm đồ phân mảnh cảnh quan rừng năm 2005, năm 2010 thể bốn loại phân mảnh: rừng lõi, rừng khuyết lõi, rừng cạnh, rừng khoanh vi Dựa đồ phân mảnh rừng hai năm 2005, 2010, tiến hành đánh giá xu phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 cho thấy diện tích rừng có xu tăng tính phân mảnh cảnh quan rừng lại giảm (diện tích rừng lõi lớn tăng, diện tích loại rừng lại giảm) Phân tích nguyên nhân gây phân mảnh rừng giai đoạn 2005- 2010 cho thấy chủ yếu hoạt động người xây dựng thủy điện, phát triển sở hạ tầng, nhà ở, sản xuất nông nghiệp Với kết đạt được, cung cấp thông tin khoa học tính phân mảnh rừng, nhờ giúp nhà quản lý đưa biện pháp quản lý rừng cách phù hợp để đảm bảo trì tính đa dạng sinh học phát triển kinh tế- xã hội khu vực ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tính phân mảnh cảnh quan rừng 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Nguyên nhân 2.1.3 Hậu 2.1.4 Phương pháp phân tích tính phân mảnh 2.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 2.2.1 Vị trí địa lý 2.2.2 Điều kiện tự nhiên 10 2.2.3 Điều kiện kinh tế- xã hội 13 2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS phân tích tính phân mảnh rừng 14 2.3.1 Trên giới 14 2.3.2 Tại Việt Nam 15 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 3.1 Dữ liệu 16 3.2 Phương pháp 16 iii 3.3 Xử lý liệu 17 3.4 Phân tích tính phân mảnh rừng 19 3.5 Thống kê phân mảnh cảnh quan rừng 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 4.1 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng năm 2005, 2010 22 4.1.1 Năm 2005 22 4.1.2 Năm 2010 24 4.2 Xu phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 27 4.3 Nguyên nhân gây phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 28 4.4 Thảo luận 29 CHƯƠNG KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 30 5.1 Kết luận 30 5.2 Kiến nghị 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 iv DANH MỤC VIẾT TẮT GDP Tổng sản phẩm nội địa GIS Hệ thống thông tin địa lý UBND Ủy ban nhân dân USD Đô la Mỹ v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các nhóm đất tỉnh Quảng Nam 12 Bảng 3.1 Dữ liệu sử dụng nghiên cứu 16 Bảng 4.1 Diện tích, tỷ lệ loại rừng bị phân mảnh năm 2005 22 Bảng 4.2 Diện tích, tỷ lệ loại rừng bị phân mảnh năm 2010 25 Bảng 4.3 So sánh diện tích, tỷ lệ rừng bị phân mảnh năm 2005 2010 27 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Rừng lõi Hình 2.2 Rừng khoanh vi Hình 2.3 Rừng cạnh Hình 2.4 Rừng khuyết lõi Hình 2.5 Phân loại cảnh quan rừng Hình 2.6 Bản đồ rừng Hình 2.7 Bản đồ rừng lõi Hình 2.8 Bản đồ khoanh vi Hình 2.9 Bản đồ rừng Hình 2.10 Bản đồ rừng cạnh Hình 2.11 Bốn lớp mô hình không gian rừng Hình 2.12 Ranh giới hành tỉnh Quảng Nam 10 Hình 3.1 Tiến trình thực 17 Hình 3.2 Cửa sổ hộp thoạiSelect by Attributes 18 Hình 3.3 Bảng thuộc tính giá trị sử dụng đất năm 2005 18 Hình 3.4 Bảng thuộc tính giá trị sử dụng đất năm 2010 19 Hình 3.5 Hộp thoại Add Toolbox 19 Hình 3.6 Hộp thoại Arc Toolbox 20 Hình 3.7 Hộp thoại Landscape Fragmentation Tool 20 Hình 3.8 Hộp thoại Field Calculator 21 Hình 3.9 Diện tích phân mảnh rừng 2010 21 Hình 4.1 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2005 23 Hình 4.2 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Tây tỉnh Quảng Nam 2005 23 Hình 4.3 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Nam tỉnh Quảng Nam 2005 23 Hình 4.4 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng vùng ven biển tỉnh Quảng Nam 2005 24 vii Hình 4.5 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2010 25 Hình 4.6 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Tây tỉnh Quảng Nam 2010 26 Hình 4.7 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Nam tỉnh Quảng Nam 2010 27 Hình 4.8 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng vùng ven biển tỉnh Quảng Nam 2010 28 Hình 4.9 Bản đồ nguyên nhân phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2005 28 Hình 4.10 Bản đồ nguyên nhân phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2010 28 viii Hình 3.2 Cửa sổ hộp thoại Select by Attributes Tiếp theo, gán giá trị cho đối tượng rừng rừng cho năm 2005 2010 (hình 3.3, hình 3.4) Hình 3.3 Bảng thuộc tính giá trị sử dụng đất năm 2005 18 Hình 3.4 Bảng thuộc tính giá trị sử dụng đất năm 2010 3.4 Phân tích tính phân mảnh rừng Để phân tích tính phân mảnh rừng, đề tài sử dụng công cụ Landscape Fragmentation Analysis ArcGIS Quy trình thực sau:  Khởi động ArcMap mở ArcToolbox  Trong ArcToolbox, nhấp chuột phải ArcToolbox, chọn Add Toolbox Trong hộp thoại xuất hiện, chọn Landscape Fragmentation Analysis.tbx phù hợp với phiên ArcGIS dùng (ArcGIS10), chọn Open (hình 3.5)  Hộp thoại Landscape Fragmentation Tools xuất hình 3.6 Hình 3.5 Hộp thoại Add Toolbox 19 Hình 3.6 Hộp thoại ArcToolbox  Khai báo giá trị hộp thoại hình 3.7, cho kết phân tích phân mảnh rừng theo năm Hình 3.7 Hộp thoại Landscape Fragmentation Tool 3.5 Thống kê phân mảnh cảnh quan rừng Tính toán diện tích phân mảnh loại rừng năm 2005, 2010 sử dụng công cụ Field Calculator hình 3.8 3.9 20 Hình 3.8 Hộp thoại Field Calculator Hình 3.9 Diện tích phân mảnh rừng 2010 21 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng năm 2005, 2010 4.1.1 Năm 2005 Nhìn tổng thể, thấy diện tích rừng bị phân mảnh tỉnh Quảng Nam năm 2005 có phân bố rõ rệt theo vùng Diện tích rừng bị phân mảnh lớn phía Tây, nhỏ vùng ven biển Diện tích rừng lõi khoảng 436.328 (chiếm 81,27% diện tích rừng tỉnh), tiếp đến rừng cạnh (13,3%), rừng khuyết lõi (1,31%) rừng khoanh vi (0,7%) (hình 4.1, bảng 4.1) Hình 4.1 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam năm 2005 Bảng 4.1 Diện tích, tỷ lệ loại rừng bị phân mảnh năm 2005 STT Loại rừng Rừng khoanh vi Rừng cạnh Rừng khuyết lõi Rừng lõi nhỏ Rừng lõi trung bình Rừng lõi lớn Tổng Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 3.726,54 0,70 71.416,80 13,30 7.035,39 1,31 12.095,40 2,25 6.269,40 1,17 436.328,00 81,27 536.871,53 100,00 22 Diện tích rừng bị phân mảnh chủ yếu tập trung phía Tây tỉnh thuộc huyện Đông Giang Tây Giang với kiểu rừng lõi lớn, rừng cạnh rừng khuyết lõi (hình 4.2) Hình 4.2 Bản đồ phân mảnh rừng phía Tây tỉnh Quảng Nam 2005 Tại huyện Bắc Trà My, Nam Trà My Phước Sơn phía Nam, diện tích rừng lõi lớn, rừng lõi nhỏ rừng cạnh chiếm tỉ lệ lớn (hình 4.3) Hình 4.3 Bản đồ phân mảnh rừng phía Nam tỉnh Quảng Nam 2005 23 Diện tích rừng khoanh vi rừng lõi nhỏ bị phân mảnh tập trung vùng ven biển tỉnh Quảng Nam, thuộc huyện Thăng Bình, Núi Thành, Điện Bàn, Tp Hội An (hình 4.4) Hình 4.4 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng vùng ven biển tỉnh Quảng Nam 2005 4.1.2 Năm 2010 Diện tích rừng bị phân mảnh tỉnh Quảng Nam năm 2010 có phân bố rõ rệt theo vùng, diện tích rừng bị phân mảnh lớn phía Tây, diện tích rừng phân mảnh nhỏ vùng ven biển Diện tích rừng lõi chiếm tỉ lệ lớn với 549.986 chiếm 90,93% diện tích rừng toàn tỉnh Diện tích rừng cạnh (7,58%), rừng khuyết lõi (0,2%) rừng khoanh vi (0,03%) phân mảnh chiếm diện tích nhỏ (hình 4.5, bảng 4.2) 24 Hình 4.5 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam năm 2010 Bảng 4.2 Diện tích, tỷ lệ loại rừng bị phân mảnh năm 2010 STT Loại rừng Rừng khoanh vi Rừng cạnh Rừng khuyết lõi Rừng lõi nhỏ Rừng lõi trung bình Rừng lõi lớn Tổng Diện tích (ha) 204,30 45.856,30 1.184,13 4.293,36 3.324,06 549.986,00 604.848,15 Tỷ lệ (%) 0,03 7,58 0,20 0,71 0,55 90,93 100,00 Rừng lõi lớn chiếm diện tích lớn huyện Nam Giang, Tây Giang Đông Giang hình 4.6 25 Hình 4.6 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Tây tỉnh Quảng Nam 2010 Các huyện thuộc phía Nam tỉnh huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Phước sơn có diện tích bị phân mảnh chủ yếu rừng lõi lớn rừng cạnh (hình 4.7) Hình 4.7 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng phía Nam tỉnh Quảng Nam 26 Cảnh quan rừng bị phân mảnh chủ yếu vùng ven biển tỉnh rừng lõi nhỏ rừng lõi lớn (hình 4.8) Hình 4.8 Bản đồ phân mảnh cảnh quan rừng vùng ven biển tỉnh Quảng Nam 2010 4.2 Xu phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 Kết thống kê cho thấy trình phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 có thay đổi rõ rệt Tuy diện tích rừng năm 2010 tăng so với năm 2005 phân mảnh cảnh quan rừng năm 2010 lại so với năm 2005 Cụ, diện tích rừng lõi lớn tăng khoảng 26%; diện tích loại rừng lại giảm cách rõ rệt, nhiều rừng khoanh vi (95%), rừng cạnh (36%) (bảng 4.3) Bảng 4.3 So sánh diện tích, tỷ lệ phân mảnh rừng hai năm 2005 và 2010 Năm 2005 STT Loại rừng Rừng khoanh vi Rừng cạnh Rừng khuyết lõi Rừng lõi nhỏ Rừng lõi trung bình Rừng lõi lớn Tổng Diện tích (ha) 3.726,54 71.416,80 7.035,39 12.095,40 6.269,40 436.328,00 536.871,53 Năm 2010 Tỷ lệ (%) 0,70 13,30 1,31 2,25 1,17 81,27 100,00 27 Diện tích (ha) 204,30 45.856,30 1.184,13 4.293,36 3.324,06 549.986,00 604.848,15 Tỷ lệ (%) 0,03 7,58 0,20 0,71 0,55 90,93 100,00 So sánh Diện tích (ha) -3.522,24 -25.560,50 -5.851,26 -7.802,04 -2.945,34 113.658,00 67.976,62 Tỷ lệ (%) -94,52 -35,79 -83,17 -64,50 -46,98 26,05 12,66 4.3 Nguyên nhân gây phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 Trong giai đoạn 2005- 2010, cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam có chuyển biến rõ nét, trình phân mảnh cảnh quan rừng 2010 giảm so với năm 2005 Nguyên nhân gây tính phân mảnh chủ yếu hoạt động người Năm 2005, cảnh quan rừng bị phân mảnh phần lớn hoạt động sản xuất nông nghiệp phá rừng làm nương rẫy, trồng trọt, chăn nuôi, hoạt động công nghiệp phát triển sở hạ tầng, đất ở, xây dựng thủy điện A Vương, Đăk Mi 4, Sông Tranh 2, phát triển nông thôn đô thị Hoạt động giao thông yếu tố nhân sinh quan trọng gây phân mảnh cảnh quan, dẫn đến ảnh hưởng bất lợi đến quần thể sinh vật tự nhiên (hình 4.9) Hình 4.9 Bản đồ nguyên nhân phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2005 Năm 2010, diện tích rừng lõi lớn tăng diện tích loại rừng khác bị phân mảnh Nguyên nhân cấp quyền địa phương địa bàn tỉnh Quảng Nam kịp thời đưa sách khắc phục tình trạng cảnh quan rừng bị phân mảnh bảo vệ phát triển diện tích rừng toàn tỉnh Cụ thể, UBND tỉnh Quảng Nam đẩy mạnh công tác phát triển rừng khoanh nuôi tái sinh rừng, trồng rừng tập trung, 28 trồng rừng, đồng thời tuyên truyền, kiểm tra, hướng dẫn hoạt động tổ quản lý, bảo vệ rừng địa phương, kết hợp kiểm tra, tuần rừng với kiểm soát chặt khâu lưu thông kiểm tra, giám sát sở kinh doanh, chế biến lâm sản địa bàn Bên cạnh đó, quy hoạch tập trung vùng sản xuất công nghiệp Để hạn chế nạn phá rừng, Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn tỉnh Quảng Nam xây dựng dự thảo Nghị định sách bảo vệ phát triển rừng gắn với sách xóa đói, giảm nghèo, hỗ trợ đồng bào dân tộc miền núi (hình 4.10) Hình 4.10 Bản đồ nguyên nhân phân mảnh cảnh quan rừng tỉnh Quảng Nam 2010 4.4 Thảo luận Nền nông nghiệp đời làm cải biến mạnh mẽ lớp vỏ cảnh quan rừng với hoạt động công nghiệp, phát triển kinh tế- xã hội để nâng cao đời sống người tác động mạnh mẽ đến cảnh quan rừng Mức độ ảnh hưởng trình phân mảnh rừng phụ thuộc nhiều vào vị trí diễn hoạt động phát triển Vì để bảo vệ phát triển cảnh quan rừng, hạn chế tính phân mảnh rừng địa bàn tỉnh Quảng Nam cần phải thực đồng mặt từ tổ chức, quản lý đến định hướng tương lai để góp phần bảo vệ môi trường sống phát triển kinh tế- xã hội vùng 29 CHƯƠNG KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau trình nghiên cứu, đề tài đạt kết sau:  Thành lập đồ phân mảnh cảnh quan rừng năm 2005, 2010 tỉnh Quảng Nam với loại: rừng lõi, rừng khuyết lõi, rừng cạnh, rừng khoanh vi  Đánh giá xu phân mảnh cảnh quan rừng giai đoạn 2005- 2010 cho thấy diện tích rừng có xu tăng tính phân mảnh cảnh quan rừng lại giảm (diện tích rừng lõi lớn tăng, diện tích loại rừng lại giảm)  Phân tích nguyên nhân gây phân mảnh rừng giai đoạn 2005- 2010 cho thấy chủ yếu hoạt động người xây dựng thủy điện, phát triển sở hạ tầng, nhà ở, sản xuất nông nghiệp 5.2 Kiến nghị Nghiên cứu tảng cho nghiên cứu phân mảnh rừng Dựa kết đạt được, hướng nghiên cứu cần thực bao gồm:  Tiến hành khảo sát thực địa vùng nghiên cứu nhằm đánh giá cụ thể, toàn diện nguyên nhân tác động chúng đến tính phân mảnh rừng  Cập nhật liệu sử dụng đất năm 2015 để đánh giá tính phân mảnh rừng thời điểm  Dựa kết phân tích xu phân mảnh rừng, tiến hành mô phỏng, dự báo cảnh quan rừng năm 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Brian M Holdt, Daniel L Civco and James D Hurd, 2004 Forest Fragmentation due to land Parcelization and Subdivision: A remote sensing and GIS analysis In ASPRS Annual Conference Proceedings, Denver, Colorado Cục thống kê tỉnh Quảng Nam, 2015 Niên giám thống kê 2014 Ha Van Tiep, 2015 Forest fragmentation in Vietnam: Effects on tree diversity, populations and genetics Wohrmann Print Service B.V ISBN: 978-90-393-6351-5 Jason Parent, Daniel Civco, and James Hurd, 2007 Simulating Futurre Forest Fragmentation In a connecticut region undergoing suburbanization ASPRS 2007 Annual Conference.Tampa, Florida Nguyễn An Thịnh, 2013 Sinh thái cảnh quan: Lý luận ứng dụng thực tiễn môi trường nhiệt đới gió mùa NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Ánh Hoàng, Lê Thị Bích Ngọc Phạm Hoàng Hải, 2013 Ứng dụng ArcGIS Patch Analyst phân tích định lượng cấu trúc cảnh quan trường hợp nghiên cứu huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái Trong: Kỷ yếu Hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc 2013 (Nguyễn Kim Lợi ctv), NXB Đại học Nông nghiệp Peter Vogt, Kurt H Riitters, Christine Estreguil, Jacek Kozak, Timothy G Wade and James D Wickham, 2007 Mapping spatial patterns with morphological image processing Landscape Ecol 22:171–177 Phạm Hoài Nam, 2015 Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tuyến đường tuần tra biên giới tới hệ sinh thái – xã hội khu vực Tây Nguyên Luận án Tiến sĩ, Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Môi trường- Đại học Quốc gia Hà Nội Riitters K., Wickham J., O'Neill R., Jones B., and Smith E., 2000 Global-scale patterns of forest fragmentation Conservation Ecology 4(2): 3-7 Romesh Singh Kh, Aparajita De and Sudhakar Reddy C., 2013 Spatial Patterns of Forest Fragmentation in Manipur, North East India: A Case Study Using RS and GIS Technique International Journal of Earth Sciences and Engineering ISSN 09745904, Vol 06, No 06(02), pp 1713-1717 31 Sở Ngoại vụ tỉnh Quảng Nam, 2004 Giới thiệu Quảng Nam Địa truy cập: http://www.ngoaivuquangnam.gov.vn/Default.aspx?tabid=227&New=2959, ngày truy cập: 10/05/2016 Trần Văn Ý, 2014 Nghiên cứu xây dựng tiêu phát triển bền vững lĩnh vực kinh tế, xã hội môi trường tỉnh Tây Nguyên Đề tài TN3/T08 UBND tỉnh Quảng Nam, 2014 Báo cáo số 194/BC-UBND v/v tình hình kinh tế xã hội năm 2014 nhiệm vụ năm 2015 Địa truy cập: http://baochinhphu.vn/Uploaded/tkts/2014_12_24/bc194._KTXH_2014.doc 32