Nghiên cứu phương pháp đánh giá khả năng chắn sóng của rừng ngập mặn bằng tư liệu viễn thám

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - LÊ SỸ DOANH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHẮN SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ SỸ DOANH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHẮN SÓNG CỦA RỪNG NGẬP MẶN BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VƯƠNG VĂN QUỲNH HÀ NỘI, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam quốc gia có tới ba phần tư diện tích đồi núi, với 3000 km bờ biển, nằm hoàn toàn vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa trải dài đường di chuyển phần lớn trận bão hình thành từ vùng Biển Philippin Biển Đông Dưới ảnh hưởng giải hội tụ nhiệt đới hàng chục trận bão năm, Việt Nam thường xuyên xuất thời tiết mưa to gió mạnh dội Đây nguyên nhân chủ yếu gây nên sóng mạnh ảnh hưởng lớn đến sản xuất đời sống vùng ven biển Việt Nam Do nóng lên khí biến đổi bất thường khí hậu toàn cầu mà tần suất cường độ trận bão Việt Nam dường tăng lên Hậu sóng biển tượng thiên tai liên quan khác ngày nghiêm trọng Để chắn sóng, giảm nhẹ tác hại sóng biển bão gây nên người ta sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, nhiên, sử dụng rừng để chắn sóng ven biển xem giải pháp có hiệu So với giải pháp khác thường đòi hỏi đầu tư thấp, rủi ro môi trường, hài hoà với thiên nhiên, bảo tồn nghề nghiệp truyền thống, lồng ghép với nhiều hoạt động sản xuất đời sống khác Tuy nhiên, thực tế nhiều nơi rừng ngập mặn ven biển lại không ngừng bị suy giảm diện tích trữ lượng, thiệt hại sóng biển dường ngày lớn Khi thảo luận tình trạng người ta cho nguyên nhân chủ yếu chưa đánh giá đầy đủ khả chắn sóng ven biển rừng, chưa xây dựng tiêu chuẩn cho rừng chắn sóng ven biển, chưa quy hoạch diện tích cụ thể cần thiết cho việc bảo vệ phát triển rừng chắn sóng ven biển chưa xây dựng giải pháp tổng thể cho quản lý sử dụng hiệu loại rừng phòng hộ Để góp phần xây dựng sở khoa học cho phương pháp đánh giá hiệu chắn sóng rừng ngập mặn, lựa chọn thực đề tài: “Nghiên cứu phương pháp đánh giá khả chắn sóng rừng ngập mặn tư liệu viễn thám” Nó hướng vào xây dựng phương pháp đánh giá nhanh quy mô rộng khả chắn sóng rừng ngập mặn Việt Nam Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu rừng ngập mặn khả chắn sóng rừng ngập mặn 1.1.1 Trên giới Nghiên cứu dải rừng ngập mặn: Rừng ngập mặn (RNM) tên chung dải rừng ven biển bị ngập thường xuyên định kỳ thuỷ triều Với diện tích rộng, sinh khối lớn, tổ thành đa dạng đặc biệt phân bố nơi “đầu sóng gió” rừng ngập mặn xem đối tượng có giá trị kinh tế sinh thái to lớn Nó có khả cung cấp gỗ củi nhiều loại hải sản giá trị, có khả cố định bùn cát, chắn gió, chắn sóng bảo vệ nhà cửa, đồng ruộng công trình kinh tế văn hoá ven bờ, góp phần quan trọng vào bảo vệ môi trường sống người thiên nhiên nói chung nhiều vùng duyên hải Với ý nghĩa kinh tế sinh thái to lớn, rừng ngập mặn trở thành đối tượng nghiên cứu nhiều tác giả Đến cuối kỷ XX nghiên cứu thực hầu hết quốc gia có RNM Chúng tập trung vào ba lĩnh vực chính: (1) - Sự hình thành, đặc điểm cấu trúc sinh thái RNM, (2)- Giá trị kinh tế sử dụng RNM, (3)- Vấn đề kinh tế xã hội sách cho quản lý RNM Các nghiên cứu RNM thường dành phần toàn vào hình thành, cấu trúc sinh thái rừng Những vấn đề hàng trăm tác giả quan tâm đến điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn, đặc điểm tổ thành, trình tái sinh, diễn thế, sinh trưởng, phát triển, suất sinh học v.v… Phân tích kết nghiên cứu tác giả cho phép đến số kết luận sau: - Rừng ngập mặn giới có khoảng 18.107.700 ha, phân bố phạm vi rộng vùng biển ấm Vị trí xa RNM Bắc bán cầu vịnh Agaba thuộc Hồng Hải Nam Nhật Bản; Nam bán cầu Nam Australia, đảo Chatham phía Tây New Zealand - Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu vùng có khí hậu ấm mưa nhiều Mặc dù tồn vùng nhiệt độ tháng lạnh xuống đến 10oC, song thuận lợi cho phát triển rừng ngập mặn vùng nhiệt độ trung bình từ 20oC trở lên lượng mưa 1000 mm/năm - Đất RNM có nguồn gốc phù sa lắng đọng nơi dòng nước yếu Lớp trầm tích bùn sét, phần bắt đầu cứng chặt Đất RNM thường chứa nhiều chất dinh dưỡng nước triều mang đến thiếu oxy Dưới rừng ngập mặn có trình tích lũy liên tục thực vật gẫy đổ già cỗi nhiều hệ Chúng lẫn đất tạo nên tầng sinh phèn mặt đất làm cho lượng phèn tiềm tàng mức cao Hoạt động thủy triều hàng ngày làm cho đất có độ mặn trung bình khoảng 15/oo - 25/oo Tính chất lý, hóa học đất phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc phù sa trầm tích (Sammut J R.B., Callinan G.C Fraser, 1996b; Hutchings P Saenger P., 1987; Lugo A.E Snedaker S.C., 1974)[48] - Nước triều nhân tố tác động lớn đến phân bố RNM Ở đâu có nước triều vào sâu cửa sông RNM phân bố sâu nội địa Dòng nước sông, rạch đổ làm loãng độ mặn nước biển, phù hợp với phát triển nhiều loài giai đoạn sống định RNM - Danh lục thực vật RNM giới với số loài dao động từ 50 đến 75 loài (Lugo Snedaker, 1974; Saenger cộng sự, 1983; Blasco, 1984)[47] Các chi thực vật phổ biến RNM thuộc chi mắm, đước, vẹt, dà, giá bần RNM nơi cư trú hàng chục loài thú, 200 loài chim, nhiều loài cá tôm động vật nhuyễn thể Tuy nhiên, điều kiện ngập nước độ mặn cao nên tổ thành RNM thường đơn giản, tượng ưu loài thường rõ với cấu trúc phổ biến tầng gỗ Có loài bụi thân cỏ rừng ngập mặn - Quá trình tái sinh RNM tái sinh lỗ trống tái sinh vệt Phần lớn RNM loài ưa sáng mạnh, nên chúng thực tái sinh ô trống rừng gãy đổ tạo nơi bãi bồi bên (Phan Nguyên Hồng, 1995; Turner, R.E R.R Lewis III., 1997)[10] - Phù hợp với trình biến đổi bãi bồi chuỗi gần có thứ tự quần xã RNM thay nhau, quần xã tiên phong mắm loại, mắm đước, đước chiếm ưu đến quần xã ổn định đước loài, đước hỗn giao với đưng vẹt, đước hỗn giao với vẹt, vẹt loại, hỗn giao giá, bần, cóc, chà là, hỗn giao RNM xâm nhập v.v - Ở vùng nhiệt đới nóng ẩm phù sa màu mỡ RNM thường lớn nhanh đạt kích thước to lớn tới vài chục mét, trữ lượng rừng lên tới hàng trăm m3/ha Ngược lại vùng Á nhiệt đới, đất xấu RNM thường có dạng trảng bụi với chiều cao rừng giới hạn mức vài mét tổng sinh khối không vượt 50 tấn/ha Tốc độ sinh trưởng rừng ngập mặn năm đầu thường tăng lên, đến khoảng năm thứ 10 - 15 tăng trưởng ổn định lại bắt đầu giảm dần Vào khoảng 35 - 40 tuổi rừng chuyển sang tuổi thành thục tự nhiên, kích thước rừng không tăng bắt đầu già cỗi, gẫy đổ (Phan Nguyên Hồng, 1987; Lee,S.Y., 1999; Đỗ Đình Sâm, 2005)[25] Nghiên cứu khả chắn sóng rừng ngập mặn: Trong hầu hết công trình nghiên cứu RNM đề cập tới vai trò phòng hộ bảo vệ môi trường, có vai trò chắn sóng biển RNM Gayathri Sriskanthan (1994) khẳng định giống bãi trầm tích, RNM có vai trò đê chắn sóng rạn san hô làm phân tán lượng độ lớn sóng biển Chúng góp phần quan trọng việc trì tính toàn vẹn dải ven biển (Phan Nguyên Hồng, 2004)[9] Bretchneider Reid nghiên cứu giảm sóng ma sát đáy vùng thảm thực vật ngập mặn nhận thấy vùng nước sâu thảm thực vật rừng ma sát không làm giảm chiều cao sóng (Herbich, 2000)[44] Trước nghiên cứu tập trung chủ yếu vào khả rừng ngập mặn chắn sóng tạo gió thủy triều Còn khả chắn sóng thần chủ yếu tiến hành năm gần sau trận sóng thần gây thiệt hại kinh hoàng Ấn Độ nhiều nước Đông nam Á năm 2003 (Latief H & Hadi S 2007)[46] Yoshihiro Mazda cộng (1997)[49] nghiên cứu tác dụng làm giảm chiều cao sóng biển sâu vào đai rừng Tác giả với RNM năm tuổi với chiều rộng đai rừng 1,5 km làm giảm chiều cao sóng từ 1m biển 0,05m vào đến bờ Còn nghiên cứu tác dụng rừng ngập mặn việc chống lại sóng thần, tác giả đưa kết luận tác động thủy lực sóng thần lên khu rừng ngập mặn tính toán phương pháp nội suy từ thủy triều sóng biển (Yoshihiro Mazda cộng sự, 2005)[50] Các tác giả đưa yêu cầu đường kính bình quân rừng vị trí ngang ngực (D1.3) chiều rộng đai rừng W sóng thần có độ cao H khác Chiều cao sóng thần (H), m Đường kính tối thiểu (D1.3), cm Bề rộng tối thiểu đai rừng, m 4.5 10 20 10 35 100 100 Việc nghiên cứu mô hình lý thuyết cho thấy tham số độ nhám bề mặt rừng dùng để tạo mô hình hoá tác dụng rừng ước lượng từ khảo sát hình ảnh số lớp thảm thực vật Thông tin sau sử dụng để tạo mô hình dự báo tác động đợt sóng thần tương lai Các kết nghiên cứu cho thấy sóng thần ngập úng giảm mật độ rừng tăng lên Kandasamy Kathiresan, Narayanasamy Rajendran (2005) nghiên cứu "Vai trò rừng ngập mặn ven biển việc giảm tác hại sóng thần" dọc bờ biển Parangippettai, bang Tamil Nadu, Ấn Độ khẳng định sóng thần gây tổn hại tài sản sinh mạng cho vùng có RNM Harada cộng (2000) làm thí nghiệm thủy lực nghiên cứu khả làm giảm tác động sóng thần nhiều mô hình khác nhau: rừng ngập mặn, rừng ven biển, khối chắn sóng, đá, nhà chắn sóng kết luận rừng ngập mặn có tác dụng tường bê tông việc làm giảm tác động sóng thần, ngăn chặn phá hủy nhà cửa phía sau rừng Latief H & Hadi S (2007)[46], cho thấy có cách thức mà rừng ngập mặn làm giảm thiệt hại sóng thần (1)- Ngăn giữ trôi dạt loại gỗ củi, thuyền bè vật nổi, thứ gây tổn hại tới công trình trình trôi dạt (2)- Giảm vận tốc dòng chảy và, vậy, giảm độ sâu mực nước ngập sóng gây lên (3)- Cung cấp mạng lưới che đỡ cho người bị sóng thần trôi (4)- Tích luỹ cát tạo đụn cát có tác dụng vật cản trở sóng thần Tuy nhiên, khả bảo vệ rừng ngập mặn biến đổi nhiều phụ thuộc vào kích thước cây, mật độ chiều sâu rừng, số mảnh rừng nhỏ có tác dụng thấp tác dụng phòng hộ Trong trường hợp sóng thần lớn rừng tác dụng gì, chí tăng tổn hại rừng bị đổ bật rễ lên, sau bị trôi vào phía lục địa Fritz H.M & Blount C Thematic paper (2007)[44], tổng kết nghiên cứu khả rừng ngập mặn chắn sóng biển bão Các tác giả nhận thấy để có tác dụng phòng hộ chắn sóng bão rừng phải có bề dày hàng km Rừng ngập mặn có khả giảm sóng lực ma sát cản trở vùng đáy, thân rễ rừng Khả chắn sóng giảm nước lên Khi sóng lớn, tác động thời gian dài mực nước dâng cao tác dụng phòng hộ rừng ngập mặn ven biển bị giảm thấp Đối với đợt bão, rừng ngập mặn giảm độ cao sóng vào mức 0.5m 1km bề dày rừng Kết qủa nghiên cứu tác hại bão làng Ấn Độ cho thấy làng có rừng bị ảnh hưởng có sản lượng mùa màng cao Các tác giả cho thấy sử dụng rừng ngập mặn để chắn sóng biện pháp rẻ tiền hiệu Nó vừa có khả làm giảm cường độ lượng sóng biển vừa nước rút nhanh không gây tổn hại ngập nước sau bão đê nhân tạo Các tác giả nhấn mạnh công trình nhân tạo vừa đắt đỏ việc xây dựng bảo dưỡng, vừa tác dụng chí gây nguy hại gió bão Một số nghiên cứu khẳng định rừng ven biển tác dụng giảm tổn hại gió bão, bụi muối, xói mòn, trận lốc cứu số người sóng thần mà làm tăng khả hệ thống ven biển việc cung cấp dịch vụ cho người, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường cho nhiều loài tôm cá Tuy nhiên, khu rừng ngập mặn “lá chắn sinh học” có tác dụng phòng hộ hoàn hảo không xem xét kỹ lưỡng việc quy hoạch sử dụng tài nguyên ven biển (Wolanski E 2007)[51] Phân tích kết nghiên cứu giới khả chắn sóng rừng ngập mặn cho phép đến nhận xét sau: - Nghiên cứu khả chắn sóng gió mạnh thực sớm đạt nhiều thành tựu nghiên cứu khả chắn sóng thần Phương pháp nghiên cứu khả chắn sóng thần rừng ngập mặn thực chủ yếu qua mô hình thí nghiệm thống kê thiệt hại sóng thần gây nên mà chưa có nghiên cứu thực trực tiếp đợt sóng thần thực tế - Các nghiên cứu khẳng định hiệu chắn sóng rừng ngập mặn Tuy nhiên, chưa xây dựng tài liệu hướng dẫn cho việc quy hoạch quản lý cách hiệu dải rừng chắn sóng phù hợp với hoàn cảnh cụ thể địa phương - Các tài liệu công bố chủ yếu phản ảnh hiệu lực chắn sóng tổng hợp đai rừng ngập mặn, khả làm suy yếu sóng biển sau đai rừng thí nghiệm Những liên hệ chủ yếu mức giảm chiều cao sóng biển theo bề rộng đai rừng phòng hộ Còn tài liệu công bố liên hệ khả làm suy yếu sóng biển với yếu tố cấu trúc rừng ngập mặn Trong thực tế khả chắn sóng rừng ngập mặn phụ thuộc nhiều vào yếu tố cấu trúc rừng mật độ, chiều cao, đường kính thân, đường kính tán rừng bề rộng đai rừng Đây sở khoa học để thiết lập khu rừng ngập mặn có hiệu chắn sóng cao phù hợp với địa phương 1.1.2 Trong nước Những nghiên cứu sinh thái rừng ngập mặn: Với tổng diện tích hàng triệu ý nghĩa kinh tế môi trường quan trọng rừng ngập mặn Việt Nam nghiên cứu từ sớm Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu công bố sau: Công trình nghiên cứu có hệ thống RNM Việt Nam luận án tiến sĩ Vũ Văn Cương (1964)[3], "Hệ sinh thái thực vật thảm thực vật khu vực Sài Gòn – Vũng Tàu miền Nam Việt Nam" Tác giả mô tả quần xã thực vật nước mặn, nước lợ vùng Sài Gòn, Vũng Tàu yếu tố đất Nguyễn Văn Thôn Lâm Bỉnh Lợi (1972)[39] xuất "Rừng ngập mặn Việt Nam" Các tác giả nghiên cứu số đặc điểm sinh học, phân loại lâm học rừng ngập mặn miền Nam Việt Nam Thái Văn Trừng (1978)[40], "Thảm thực vật rừng Việt Nam quan điểm hệ sinh thái" phân loại kiểu rừng ngập mặn tương ứng với kiểu thổ nhưỡng thống kê loài thực vật tham gia tổ thành rừng ngập mặn miền Nam, Trung Bắc Bộ Việt Nam Phan Nguyên Hồng (1970)[8] đề tài luận án phó tiến sĩ trình bày "Đặc điểm sinh thái, phân bố hệ thực vật thảm thực vật rừng ven biển miền Bắc Việt Nam" Nghiên cứu sinh trưởng sinh khối rừng ngập mặn vùng đồng sông Cửu Long, đặc biệt rừng đước tác giả nước Barry Clough (1996), Ong (1985), Phan Nguyên Hồng Nguyễn Hoàng Trí (1985), Viên Ngọc Nam (1996), Đặng Trung Tấn (1999)[12], [35], kết luận yếu tố độ triều nhân tố định kết cấu rừng ngập mặn, điều kiện đất đai loại đất, độ ngập nước, độ mặn hàm lượng chất hữu yếu tố ảnh huởng đến sinh trưởng sinh khối rừng ngập mặn Ngô Đình Quế (2002) )[22], [23], dựa vào khác điều kiện địa lý tự nhiên để phân chia thảm thực vật rừng ngập mặn đất ngập mặn ven biển nước ta theo miền: Bắc Bộ, Trung Bộ, Nam Bộ thành vùng 12 tiểu vùng Đào Văn Tấn (2003)[36], công trình "Nghiên cứu độ mặn thời gian trồng đến sinh trưởng tỷ lệ sống Bần chua giai đoạn sau vườn ươm" trình bày ảnh hưởng độ mặn nước biển đến sinh trưởng Bần chua 70 Mặt khác đề tài sử dụng số liệu điều tra tiêu cấu trúc rừng để xác định cấp chắn sóng theo tiêu C thực tế cho rừng ngập mặn ô tiêu chuẩn kết ghi bảng sau Bảng 3.21 Kết xác định hệ số khả chắn sóng C thực tế (Cthucte) rừng ngập mặn ô tiêu chuẩn Địa điểm Tuyến Otc Loài TC (%) Hvn (m) N (cây/ha) QN 1 Mấm Vẹt Sú 60.00 1.56 2370 QN Mấm Vẹt Sú 63.33 1.29 2260 QN Mấm Vẹt Sú 40.00 1.13 1630 QN Mấm Vẹt Sú 33.33 1.12 2840 QN 2 Mấm Vẹt Sú 56.67 1.06 2910 QN Mấm Vẹt Sú 66.67 1.27 2920 QN Mấm Vẹt Sú 32.22 1.12 4050 QN Mấm Vẹt Sú 66.67 1.26 3650 QN Mấm Vẹt Sú 45.56 1.00 4110 QN Mấm Vẹt Sú 72.22 1.21 3490 QN Mấm Vẹt Sú 82.22 1.27 3380 HP 1 Bần chua 55.56 5.40 1020 HP Bần chua 66.67 7.04 1130 HP Bần chua 65.56 7.24 1070 HP Bần chua 46.67 6.26 1290 HP 2 Bần chua 54.44 6.32 1340 HP Bần chua 54.44 7.36 1120 HP Bần chua 44.44 6.17 1100 HP Bần chua 51.11 6.86 980 HP 3 Bần chua 55.56 6.94 900 HP Bần chua 31.11 5.98 270 HP Bần chua 35.56 5.71 350 HP Bần chua 42.22 5.79 380 HP Bần chua 41.11 5.65 460 HP Bần chua 54.44 6.62 600 HP Bần chua 52.22 6.14 400 HP Bần chua 27.78 1.99 950 HP Bần chua 31.11 2.45 1050 HP Bần chua 34.44 2.56 980 NĐ 1 Vẹt 96.70 2.40 19920 NĐ Vẹt 100.00 9.30 19440 NĐ Vẹt 93.30 2.10 19920 Cthucte 0.02203 0.02318 0.01506 0.01407 0.02283 0.02510 0.01546 0.02629 0.02134 0.02740 0.02921 0.01207 0.01238 0.01168 0.00823 0.01069 0.00856 0.00730 0.00817 0.00925 0.00055 0.00329 0.00597 0.00591 0.00899 0.00882 0.00663 0.00783 0.00917 0.05635 0.04434 0.05629 Cgd 0.01163 0.02699 0.02712 0.01250 0.02610 0.01271 0.01022 0.03714 0.01619 0.02261 0.02117 0.00363 0.01705 0.01619 0.01675 0.01726 0.01645 0.01053 0.01493 0.01372 0.00294 0.00630 0.00959 0.00656 0.00830 0.01055 0.00874 0.01102 0.00731 0.04757 0.04937 0.06711 71 Địa điểm Tuyến Otc Loài NĐ 2 Vẹt NĐ Vẹt NĐ Vẹt NĐ 3 Vẹt NĐ Vẹt NĐ Vẹt NĐ Vẹt TC (%) Hvn (m) N (cây/ha) 98.90 2.40 22000 96.70 2.60 22000 96.70 2.20 20320 95.60 2.40 20240 97.80 1.90 20080 92.20 2.30 21280 96.70 2.80 22400 Cthucte 0.06004 0.05934 0.05733 0.05668 0.05765 0.05793 0.05964 Cgd 0.06442 0.06186 0.03570 0.04690 0.04458 0.05193 0.06127 Từ số liệu bảng đề tài xây dựng biểu đồ liên hệ số Cgd với số C thực tế xác định ô tiêu chuẩn kết thể biểu đồ sau Biểu đồ 3.32 Liên hệ số phản ảnh khả chắn sóng rừng ngập mặn giải đoán từ ảnh (Cgd) tính từ số liệu điều tra ô tiêu chuẩn (Cthucte) Như kết giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn từ ảnh Lansat TM có sai số khoảng 14% 72 Từ kết nghiên cứu đề tài xây dựng phương pháp giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn từ ảnh Lansat TM sau Bước 1: Chuẩn bị tư liệu viễn thám (ảnh vệ tinh Lansat TM) Tư liệu viễn thám (Ảnh Lansat TM) Giãn ảnh, Biến đổi Histogram Hiệu chỉnh ảnh (Ảnh Lansat TM) Nắn chỉnh hình học Ảnh thành phục vụ nghiên cứu Hiệu chỉnh phổ Tăng cường chất lượng ảnh Bước 2: Chuyển thông tin giá trị kênh phổ pixel ảnh Lansat TM chứa tệp tin * TFF sang thông tin chứa tệp tin dạng *.DBF Ảnh phục vụ nghiên cứu Winasean Khuôn dạng GIH BSQ Chuyendbf.bat Gih2dbf.exe Khuôn dạng DBF Bước 3: Ứng dụng khóa ảnh với hỗ trợ phần mềm Mapinfor 10.5 Foxpro 9.0 hệ thống thông tin GIS bổ trợ để xây dựng biên tập đồ phân bố rừng ngập mặn theo khả chắn sóng Tư liệu viễn thám Lansat TM (Ảnh Lansat TM) Hệ thống thông tin GIS Khóa giải đoán ảnh Bản đồ thành quả: “Phân bố trạng thái rừng ngập mặn theo khả chắn sóng” Hình 3.8 Sơ đồ phương pháp giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn từ ảnh Lansat TM 73 3.5 Xây dựng đồ phân bố trạng thái rừng theo khả chắn sóng 3.5.1 Xây dựng đồ phân bố rừng ngập mặn Để xây dựng đồ phân bố rừng ngập mặn đề tài áp dụng phương pháp giải đoán mắt khoanh vẽ trực tiếp đối tượng ảnh Lansat TM Trước hết nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm Envi 4.5 để mở ảnh khu vực nghiên cứu Sau tổ hợp kênh ảnh để thể mầu thật trạng thái thực vật nhóm nghiên cứu quan sát đặc điểm điểm vị trí phân bố rừng ngập mặn Sau đề tài sử dụng phần mềm Mapinfo để mở lúc ảnh Lansat TM lớp thông tin đồ Tiếp theo tiến hành khoanh vẽ trực tiếp diện tích phân bố rừng ngập mặn Kiểm tra lại diện tích khoanh vẽ với thực tế phân bố ảnh để điều chỉnh hoàn thiện đồ phân bố rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu Kết thử nghiệm xây dựng đồ phân bố rừng ngập mặn cho xã Hoàng Tân huyện Yên Hưng tỉnh Quảng Ninh minh hoạ hình sau Hình 3.9 Vị trí khu vực nghiên cứu (trong khung màu đỏ) 74 Hình 3.10 Bản đồ phân bố trạng thái rừng ngập mặn xã Hoàng Tân – huyện Yên Hưng – tỉnh Quảng Ninh Kết thống kê từ đồ phân bố rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu cho thấy tổng diện tích rừng ngập mặn có xã Hoàng Tân 491.4 75 3.5.2 Xây dựng đồ phân bố trạng thái rừng ngập mặn theo khả chắn sóng Áp dụng kết nghiên cứu nội dung 3.4 đề tài vận dụng khoá ảnh phương pháp giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn với đồ thành “Phân bố trạng thái rừng ngập mặn xã Hoàng Tân – huyện Yên Hưng – tỉnh Quảng Ninh” xây dựng theo nội dung 3.5.1 Kết xây dựng đồ thành phân bố trạng thái rừng ngập mặn theo khả chắn sóng hình: Hình 4.11 Phân bố trạng thái rừng ngập mặn theo khả chắn sóng xã Hoàng Tân – huyện Yên Hưng – tỉnh Quảng Ninh 76 Kết thống kê diện tích rừng ngập mặn theo khả chắn sóng xã Hoàng Tân ghi bảng sau Bảng 3.22 Thống kê diện tích trạng thái rừng ngập mặn theo cấp chắn sóng TT Cấp chắn sóng rừng ngập mặn I II III IV V Tổng Chỉ số B 28 Cấp chắn sóng Chắn sóng Chắn sóng Chắn sóng trung bình Chắn sóng tốt Chắn sóng tốt Số Diện tích Tỷ lệ % pixel (ha) 123 896 1455 2758 226 11.07 80.64 130.95 248.22 20.34 491.21 16 27 51 100 Như tổng diện tích rừng ngập mặn xã Hoàng Tân 491.4 ha; diện tích rừng có khả chăn sóng cấp I 11.7 cấp II 80.64 cấp III 130.95 cấp IV 248.22 cấp V 20.34 Vậy phần lớn diện tích rừng ngập mặn Xã Hoàng Tân thuộc cấp có khả chắn sóng trung bình tốt Có 16 % diện tích rừng ngập mặn có khả chắn sóng theo kết xác định bề rộng cần thiết đai rừng chắn sóng ứng với hệ số cấu trúc tổng hợp khác vị trí cần có bề rộng tối thiểu 230 m 77 Chương KẾT LUẬN TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu đề tài đưa số kết luận sau: Tổ thành tầng cao rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu tương đối đơn giản số loài phát chủ yếu gồm loài là: Mấm Vẹt Bần chua Sú Kích thước rừng khu vực có khác biệt tương đối rõ rệt Kích thước rừng lâm phần Bần chua lớn có đường kính đạt 25 cm Sú Mấm hai loài nhỏ phần lớn trạng thái rừng lúp xúp dạng bụi thấp Mật độ có xu hướng biến đổi ngược với chiều cao đường kính hay kích thước rừng Các lâm phần Vẹt Mấm Sú có mật độ rừng lớn trung bình mật độ rừng lâm phần Vẹt xấp xỉ 2.0542 cây/ha lâm phần Mấm Sú 3.079 /ha Độ tàn che rừng lâm phần có khác biệt không lớn Ở lâm phần lớn Bần chua độ tàn che xấp xỉ 50% lâm phần Mấm Sú xấp xỉ 60% lâm phần Vẹt xấp xỉ 96% Chiều cao sóng biển vào sâu đai rừng giảm rõ rệt Quy luật giảm chiều cao sóng tính cho tất đai rừng tất lần đo khu vực nghiên cứu theo quy luật hàm số mũ với dạng Hs=a*e(b*d) Tham số a phương trình liên hệ chiều cao sóng với khoảng cách vào sâu đai rừng phụ thuộc vào chiều cao sóng đai rừng Tham số b phương trình liên hệ chiều cao sóng với khoảng cách vào sâu đai rừng phụ thuộc vào chiều cao sóng biển phía trước đai rừng mà phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm cấu trúc lâm phần trước hết chiều cao rừng mật độ rừng độ tàn che Chiều cao sóng biển cực đại khu vực Việt Nam dao động phạm vi rộng từ 1.25 m đến xấp xỉ mét phụ thuộc nhiều vào đặc điểm hoạt động bão hàng năm 78 Khả chắn sóng rừng ngập mặn phản ảnh qua tiêu cấu trúc tổng hợp C Một rừng ngập mặn có tiêu C lớn khả chắn sóng cao mức suy giảm chiều cao sóng vào rừng nhiều bề rộng giải rừng đảm bảo giảm chiều cao sóng đến mức cần thiết nhỏ Hệ số cấu trúc tổng hợp C phản ảnh khả chắn sóng rừng ngập mặn có liên hệ rõ rệt với giá trị kênh phổ số số C = 0.0985056 + 0.0017212*Band4 + 0.0012511*Band5 0.0264415*LN(Band4*Band5) với hệ số tương quan R = 0.93 Vì sử dụng giá trị kênh phổ ảnh Lansat TM để xác định hệ số cấu trúc tổng hợp C hay số phản ảnh khả chắn sóng rừng ngập mặn Có thể vào phương trình thực nghiệm cho phép xác định hệ số tổng hợp cấu trúc rừng ngập mặn từ ảnh Cgd = 0.0985056 + 0.0017212*Band4 + 0.0012511*Band5 0.0264415*LN(Band4*Band5) bảng phân cấp khả chắn sóng rừng ngập mặn theo hệ số C (Bảng 3.19.) để thiết lập khóa giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn từ ảnh Lansat TM với sai số khoảng 14% Sử dụng khoá giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn đề tài xây dựng phương pháp giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn qua ba bước kết hợp tư liệu ảnh Lansat TM với hệ thống thông tin đồ Có thể xây dựng đồ phân bố rừng ngập mặn cho khu vực nghiên cứu phương pháp giải đoán mắt với tư liệu ảnh viễn thám Lansat TM Áp dụng kết nghiên cứu khoá ảnh phương pháp giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn đề tài xây dựng đồ phân bố trạng thái rừng ngập mặn theo khả chắn sóng rừng ngập mặn xã Hoàng Tân huyện Yên Hưng tỉnh Quảng Ninh 4.2 Tồn Bên cạnh kết đạt đề tài số tồn sau: Chưa xây dựng khóa giải đoán trạng thái rừng ngập mặn tư liệu ảnh Lansat TM xây dựng đồ phân bố rừng ngập mặn cho 79 khu vực nghiên cứu đề tài phải sử dụng phương pháp giải đoán mắt với hỗ trợ phần mềm Envi Mapinfo Độ xác khóa giải đoán khả chắn sóng trạng thái rừng ngập mặn đạt khoảng 86% chưa cao Chưa xây dựng mẫu riêng phục vụ công tác đánh giá độ xác khóa giải đoán 4.3 Khuyến nghị Từ tồn nêu đề tài có khuyến nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện khóa giải đoán trạng thái rừng khả chắn sóng rừng ngập mặn tư liệu viễn thám để tiến tới tự động hóa toàn trình đánh giá khả chắn sóng trạng thái rừng ngập mặn tư liệu viễn thám - Nghiên cứu mở rộng nguồn tư liệu viễn thám có chất lượng cao như: ảnh Spot5 ảnh Ikonos.… để nâng cao độ xác khả áp dụng thực tế khóa giải đoán 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Ngọc Bình (chủ biên) (2006) Cẩm nang ngành lâm nghiệp – Công tác điều tra rừng Việt Nam Bộ NN&PTNT Chương trình hỗ trợ ngành lâm nghiệp đối tác Chu Thị Bình (2001) Ứng dụng công nghệ tin học để khai thác thông tin tư liệu viễn thám nhằm phục vụ việc nghiên cứu số đặc điểm rừng Việt Nam Luận án tiến sĩ Trường ĐH Mỏ Điạ chất Hà Nội Vũ Văn Cương (1964) Hệ sinh thái thực vật thảm thực vật khu vực Sài Gòn – Vũng Tàu miền Nam Việt Nam Nguyễn Xuân Đài (2002) Cơ sở viễn thám Đa ̣i ho ̣c Khoa ho ̣c Tự nhiên ĐHQG Hà Nô ̣i Trần Tuấn Đạt (2008) Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thống thông tin địa lý quản lý tổng hợp lưu vực sông Ta ̣p chí Viễn thám và Điạ tin ho ̣c số 8/2008 Trung tâm Viễn thám quố c gia Bô ̣ Tài nguyên và Môi trường Nguyễn Đình Dương (2006) Phân loại lớp phủ Việt Nam tư liệu MODIS đa thời gian thuật toán phân tích đồ thị đường cong phổ phản xạ Tuyển tập công trình khoa học Hội nghị khoa học Địa Lý Địa Chính Hà Nội 9/2006 Nguyễn Đình Dương nnk (2000) Nghiên cứu biến động rừng tự nhiên khu vực Tánh Linh tỉnh Bình Thuận tư liệu landsat TM đa thời gian Ứng dụng viễn thám quản lý môi trường Việt Nam Cục môi trường Bộ KHCN&MT Hà Nội Phan Nguyên Hồng (1970) Đặc điểm sinh thái phân bố hệ thực vật thảm thực vật rừng ven biển miền Bắc Việt Nam Luận án phó tiến sĩ sinh học Phan Nguyên Hồng (2004) Hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển đồng sông Hồng Hà Nội 81 10 Phan Nguyên Hồng Hoàng Thị Sản Nguyễn Hoàng Trí Trần Văn Ba (1995) Rừng ngập mặn Nxb Giáo dục Hà Nội: 44 trang 11 Phan Nguyên Hồng cộng (2005) Vai trò rừng ngập mặn việc bảo vệ vùng ven biển 12 Hà Văn Hải (2002) Giáo trình phương pháp viễn thám Đa ̣i ho ̣c Mỏ điạ chấ t 13 Vũ Tiến Hinh Phạm Ngọc Giao (1997) Giáo trình điều tra rừng NXB Nông nghiệp 14 Phạm Quốc Hùng Jeffrey Greg Lindsey (2006) Ứng dụng GIS công nghệ viễn thám phân tích độ che phủ thảm thực vật cho đường xanh đô thị 15 Trần Hùng (2005) Sử dụng tư liệu MODIS theo dõi độ ẩm đất/thực vật bề mặt; thử nghiệm với số mức độ khô hạn nhiệt độ thực vật (TVDI – Temperature Vegetation Dryness Index) 16 Dương Văn Khảm Chu Minh Thu (2007) Ứng dụng ảnh vệ tinh Terra – aquar (MODIS) việc tính toán độ ẩm không khí độ phân giải cao 17 Nguyễn Thanh Minh (2006) Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám có độ phân giải siêu cao (Quickbrid) việc xác định đối tượng đường giao thông đô thị 18 Nguyễn Thanh Minh Pha ̣m Bách Viê ̣t (2007) Xác ̣nh khu vực xanh đô thi ̣ bằ ng ảnh viễn thám có độ phân giải siêu cao – Quickbrid 19 Võ Quang Minh Nguyễn Thị Hồng Điệp Huỳnh Thị Thu Hương (2008) Ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao (ảnh nhìn nhanh Quicklook) theo dõi diễn biến trạng rừng khu vực rừng đặc dụng Vồ Dơi Cà Mau 20 Lâm Đa ̣o Nguyên (2006) Ứng dụng tư liê ̣u viễn thám vê ̣ tinh để giám sát sự sinh trưởng của lúa Phòng Điạ tin ho ̣c Vâ ̣t lý PV Vâ ̣t lý ta ̣i Tp Hồ Chí Minh 21 Nguyễn Xuân Ngoãn (2007) Nghiên cứu tác dụng chắn sóng số trạng thái rừng ngập mặn xã Hoàng Tân huyện Yên Hưng tỉnh Quảng Ninh Luận văn thạc sỹ Đại học Lâm nghiệp 82 22 Ngô Đình Quế (2002) Đánh giá trạng sử dụng đất ngập mặn tỉnh ven biển phía Bắc 23 Đỗ Đình Sâm Ngô Đình Quế Vũ Tấn Phương (2002) Mối quan hệ sử dụng đất phòng hộ đầu nguồn Báo cáo hội thảo Mối liên hệ sử dụng đất phòng hộ đầu nguồn Hà Nội tháng 5/2002 FSIV IIED 24 Vương Văn Quỳnh (2007) Nghiên cứu xác định diện tích rừng cần thiết cho địa phương Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ NN&PTNT 25 Đỗ Đình Sâm Nguyễn Ngọc Bình Ngô Đình Quế Vũ Tấn Phương (2005) Tổng quan rừng ngập mặn Việt Nam Nxb Nông nghiệp Hà Nội 136 trang 26 Lê Minh Sơn Lương Chính Kế Doãn Hà Phong (2008) Thành lập đồ nhiệt độ bề mặt nước biển hàm lượng Chlorophyll A khu vực biển đông từ ảnh MODIS Ta ̣p chí Viễn thám và Điạ tin ho ̣c số 8/2008 Trung tâm Viễn thám quố c gia Bô ̣ Tài nguyên và Môi trường 27 Nguyễn Trường Sơn (2008) Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh công nghệ GIS việc giám sát trạng tài nguyên rừng Báo cáo khoa học Trung tâm viễn thám quốc gia Bộ TN&MT 28 Pha ̣m Quang Sơn (2008) Ứng dụng thông tin viễn thám và GIS nghiên cứu quản lý tổ ng hợp tài nguyên và môi trường vùng ven bờ và hải đảo 29 Nguyễn Ngọc Thạch Nguyễn Đình Hòe (1999) Áp dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý để nghiên cứu trạng biến động môi trường tỉnh Ninh thuận Hội thảo ứng dụng viễn thám quản lý môi trường Việt Nam Hà Nội 30 Nguyễn Ngo ̣c Tha ̣ch (2005) Cơ sở viễn thám Đa ̣i ho ̣c Khoa ho ̣c Tự nhiên ĐHQG Hà Nô ̣i 31 Trầ n Anh Tú Hà Quang Hải (2007) Ứng dụng GIS và viễn thám nghiên cứu ̣a mạo vùng Tri ̣ An Tánh Linh Hô ̣i nghi ̣ khoa ho ̣c và công nghê ̣ lầ n thứ Đại ho ̣c Bách khoa Tp Hồ Chí Minh tháng 10/2005 32 Chu Hải Tùng Đặng Trường Giang Phạm Văn Mạnh Nguyễn Minh Ngọc (2008) Ứng dụng kết hợp ảnh vệ tinh radar quang học để thành lập số 83 lớp thông tin lớp phủ mặt đất Ta ̣p chí Viễn thám và Điạ tin ho ̣c số 8/2008 Trung tâm Viễn thám quố c gia Bô ̣ Tài nguyên và Môi trường 33 Trần Thanh Tùng (2006) Phân tích diễn biến hình thái sông Trà Khúc tỉnh Quảng Ngãi Tạp chí khoa học Kỹ thuật Thủy lợi môi trường số 14 tháng 8/2006 34 Phạm Hữu Tỵ Hồ Kiệt (2008) Xác định rủi ro xói mòn vùng cảnh quan đồi núi sở sử dụng số liệu viễn thám mô hình đất phổ quát hiệu chỉnh Tạp chí khoa học Đại học Huế số 48 35 Đặng Trung Tấn (1998) Mô hình lâm – ngư kết hợp rừng ngập mặn Cà Mau 36 Đào Văn Tấn (2003) Nghiên cứu độ mặn thời gian trồng đến sinh trưởng tỷ lệ sống Bần chua giai đoạn sau vườn ươm 37 Vũ Đoàn Thái (2005) Bước đầu nghiên cứu khả chắn sóng bảo vệ bờ biển bão qua số kiểu cấu trúc rừng ngập mặn trồng ven biển Hải Phòng 38 Nguyễn Danh Tĩnh (2007) “Khả chắn sóng rừng ngập mặn số vùng ven biển Thành phố Hải Phòng” Luận văn thạc sỹ Đại học Lâm nghiệp 39 Nguyễn Văn Thôn Lâm Bỉnh Lợi (1972) Rừng ngập mặn Việt Nam 40 Thái Văn Trừng (1978) Thảm thực vật rừng Việt Nam quan điểm hệ sinh thái 41 Viê ̣n Vâ ̣t lý và Điê ̣n tử – Viê ̣n Khoa ho ̣c Công nghê ̣ Viê ̣t Nam (2007) Báo cáo sử dụng ảnh viễn thám MODIS quan trắ c sự cố tràn dầ u tại Quảng Nam 42 Lương Văn Viê ̣t (2007) Sự phát triể n đô thi ̣ và xu thế biế n đổ i khí hậu tại Tp Hồ Chí Minh Phân Viê ̣n thủy và môi trường phiá Nam 43 Trần Minh Ý Trương Thị Hòa Bình Đặng Ngọc Dung (1999) Sử dụng tư liệu viễn thám công nghệ hệ thống thông tin địa lý để theo dõi đường bờ biển Bắc Trung Bộ Hội thảo ứng dụng viễn thám quản lý môi trường Việt Nam Hà Nội 84 B Tài liệu tiếng Anh 44 Fritz H.M & Blount C Thematic paper ( 2007) Thematic paper: Role of forests and trees in protecting coastal areas against cyclones In: Coastal protection in the aftermath of the Indian Ocean tsunami: what role for forests and trees? Proceedings of the Regional Technical Workshop Khao Lak Thailand 2831 August 2006 Food and Agriculture Organization of the United Nations Bangkok RAP Publication Issue No 45 Geerken R Zaitchik B Evans JP (2005) Classifying rangeland vegetation type and coverage from NDVI time series using Fourier Filtered Cycle Similarity International Journal Remote Sensing 26:5535–54 46 Latief H & Hadi S ( 2007) Thematic paper: The role of forests and trees in protecting coastal areas from tsunamis In: Coastal protection in the aftermath of the Indian Ocean tsunami: what role for forests and trees? Proceedings of the Regional Technical Workshop Khao Lak Thailand 2831 August 2006 Food and Agriculture Organization of the United Nations Bangkok RAP Publication Issue No 47 Lugo A.E Snedaker S.C (1974) Global status of mangrove ecosystems Environmentalist 3(Supp.3):188 48 Sammut J R.B Callinan G.C Fraser (1996) An overview of the ecological impacts of acid sulfate soils in Australia' In: Proceedings of the 2nd National Conference of Acid Sulfate Soils Robert J Smith and Associates and ASSMAC Australia 49 Yoshihiro Mazda cộng (1997) Mangroves as coastal protection from waves in the Tong King delta Vietnam Mangroves and Salt Marshes 1(2):127135 50 Yoshihiro Mazda cộng (2005) Tidalscale hydrodynamics within mangrove swamps Wetlands Ecology and Management 13(6):647655 51 Wolanski E (2007) Thematic paper: Synthesis of the protective functions of coastal forests and trees against natural hazards In: Coastal protection in the aftermath of the Indian Ocean tsunami: what role for forests and trees? Proceedings of the Regional Technical Workshop Khao Lak Thailand 2831 August 2006 Food and Agriculture Organization of the United Nations Bangkok RAP Publication Issue No ... thực đề tài: Nghiên cứu phương pháp đánh giá khả chắn sóng rừng ngập mặn tư liệu viễn thám Nó hướng vào xây dựng phương pháp đánh giá nhanh quy mô rộng khả chắn sóng rừng ngập mặn Việt Nam 2... thái rừng ngập mặn có khả chắn sóng khác 2.4.3.3 Xây dựng khoá ảnh giải đoán khả chắn sóng rừng ngập mặn - Xác định tiêu phản ảnh khả chắn sóng rừng ngập mặn Khả chắn sóng rừng ngập mặn khả làm... sóng rừng ngập mặn cho phép đến nhận xét sau: - Nghiên cứu khả chắn sóng gió mạnh thực sớm đạt nhiều thành tựu nghiên cứu khả chắn sóng thần Phương pháp nghiên cứu khả chắn sóng thần rừng ngập mặn