Nghiên cứu hoang mạc hóa tỉnh bình thuận trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ N ỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN THANH LONG NGHIÊN C ỨU HOANG MẠC HĨA TỈNH BÌNH THUẬN TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ N ỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN THANH LONG NGHIÊN CỨU HOANG MẠC HÓA TỈNH BÌNH THUẬN TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Thị Thu Hiền Hà Nội - Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành lu ận văn này, tác gi ả nh ận nhiều giúp đỡ thầy, cô giáo, nhà khoa học, bạn đồng nghiệp tập thể nghiên cứu Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng bi ết ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Thu Hiền, người t ận tình hướng dẫn tơi hồn thành lu ận văn Xin chân thành c ảm ơn thầy cô giáo khoa Địa lý, phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà N ội quan tâm giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên c ứu Khi thực luận văn có hỗ trợ to lớn tư liệu, phương tiện kỹ thuật với dẫn tận tình thành viên viện Địa lý, Viện Hàn lâm khoa học công ngh ệ Việt Nam Xin cảm ơn gia đình tồn th ể bè bạn hỗ trợ giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành lu ận văn Học viên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.1 Khái niệm hoang mạc hóa 1.2 Tổng quan nghiên cứu HMH ứng dụng công ngh ệ viễn thám h ệ thông tin địa lý Th ế giới 10 1.3 Tổng quan nghiên cứu HMH ứng dụng công ngh ệ viễn thám h ệ thông tin địa lý Việt Nam 13 1.4 Phương pháp nghiên cứu hoang mạc hóa 19 1.5 Quy trình thành lập đồ nguy hoang mạc hóa b ằng tư liệu viễn thám 23 1.6 Cơ sở liệu 24 CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ H ỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOANG MẠC HĨA TỈNH BÌNH THUẬN 27 2.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Bình Thuận 27 2.1.1 Vị trí địa lý 27 2.1.2 Khái quát điều kiện tự nhiên 28 2.1.3 Một số đặc điểm kinh tế xã hội 35 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hoang mạc hố tỉnh Bình Thuận 37 2.2.1 Tác động yếu tố địa chất địa mạo đến việc hình thành loại hình HMH tỉnh bình thuận điều kiện khí hậu bán khơ h ạn 37 2.2.2 Tác động yếu tố tài nguyên nước đất 45 2.2.3 Tác động yếu tố tai biến thiên nhiên đến nguồn nước Bình Thuận 45 2.2.4 Tác động yếu tố hải văn vùng biển ven bờ 46 2.2.5 Tác động yếu tố nhân sinh, địa lý t ộc người 47 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HOANG MẠC HĨA T ỈNH BÌNH THUẬN BẰNG TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM 49 3.1 Hiện trạng hoang mạc hóa t ỉnh Bình Thuận 49 3.1.1 Bán hoang mạc cát 49 3.1.2 Bán hoang mạc đá 49 3.1.3 Bán hoang mạc đất khô c ằn 50 3.1.4 Bán hoang mạc nhiễm mặn (muối) 51 3.2 Phân tích đánh giá nguy hoang mạc hóa năm 2014 tỉnh Bình Thuận 52 3.2.1 Phân tích ảnh viễn thám Landsat-8 thành lập đồ lớp phủ mặt đất số khô h ạn nhiệt độ - thực vật tỉnh Bình Thuận 52 3.2.2 Các số chất lượng đánh giá nguy hoang mạc hóa t ỉnh Bình Thuận 59 3.2.3 Phân tích đánh giá nguy hoang mạc hóa t ỉnh Bình Thuận 79 3.3 Phân tích mối liên hệ trạng nguy hoang mạc hóa 81 3.3.1 Ảnh hưởng nguy hoang mạc hóa v ới khu dân cư năm 2014 .81 3.3.2 Ảnh hưởng nguy hoang mạc hóa v ới trồng ngắn ngày năm 2014 82 KẾT LUẬN 84 TÀI LI ỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 93 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hoang mạc đất khơ c ằn xã Hịa Th ắng, Bắc Bình 20 Hoang mạc cát xã Hồng Thái, Bắc Bình 20 Hiện tượng cát bay xã Hòa Th ắng, Bắc Bình 20 Hoang mạc đá Núi Tàu, xã Ph ước Thể, Tuy Phong 20 Chăn thả gia súc t ại xã Hịa Th ắng, Bắc Bình 20 Suối khô t ại Suối Tre, TP Phan Thiết 20 Sơ đồ quy trình thành lập đồ nguy hoang mạc hóa 23 Sơ đồ ảnh Landsat-8 khu vực tỉnh Bình Thuận 25 Vị trí địa lý t ỉnh Bình Thuận 27 Bề mặt pedimen trước núi khu v ực xã Phong Phú – Tuy Phong 41 Bề mặt pedimen chân núi Maviec chuyển tiếp xuống bề mặt tích tụ cát đỏ hệ tầng Phan Thiết 41 Hình 2.4 Vai trò c lớp phủ thực vật việc tạo đụn cát sơ sinh ban đầu ven biển Tuy Phong - Bình Thuận43 Hình 2.5 Dãy cồn cát hình dạng Backhan hình thành gió ven biển Tuy Phong - Bình Thuận 43 Hình 3.1 Bán hoang mạc cát xã Hòa Th ắng, huyện Bắc Bình 49 Hình 3.2 Bán hoang mạc đá Núi Tàu, xã Ph ước Thể, Tuy Phong 50 Hình 3.3 Bán hoang mạc đất khô c ằn xã Vĩnh Hảo, huyện Tuy Phong 51 Hình 3.4 Bán hoang mạc muối Vĩnh Hảo, huyện Tuy Phong 51 Hình 3.5 Ảnh Landsat-8 khu vực tỉnh Bình Thuận (tổ hợp màu 543) 52 Hình 3.6 Lựa chọn vùng m ẫu Rừng thường xanh ảnh 54 Hình 3.7 Bản đồ phân loại lớp phủ mặt đất năm 2014 tỉnh Bình Thuận 55 Hình 3.8 Quan hệ NDVI nhiệt độ bề mặt (T) 58 Hình 3.9 Bản đồ trạng chất lượng mức độ khô h ạn nhiệt độ - thực vật năm 2014 tỉnh Bình Thuận 58 Hình 3.10 Bản đồ trạng chất lượng thảm thực vật 2014 tỉnh Bình Thuận 62 Hình 3.11 Bản đồ trạng chất lượng khí hậu năm 2014 tỉnh Bình Thuận 63 Hình 3.12 Bản đồ trạng chất lượng đất tỉnh Bình Thuận 71 Hình 3.13 Bản đồ trạng chất lượng cung cấp tài nguyên nước Bình Thuận 74 Hình 3.14 Bản đồ trạng chất lượng sức ép người tỉnh Bình Thuận 78 Hình 3.15 Bản đồ nguy hoang mạc hóa năm 2014 tỉnh Bình Thuận 79 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách ảnh landsat-8 khu vực tỉnh Bình Thuận 25 Bảng 2.1 Tổng hợp kết nghiên cứu tầng chứa nước Pleistocen vùng ven bi ển Bình Thuận 29 Bảng 2.2 Kết nghiên cứu tầng chứa nước trần tích Jura (J) 30 Bảng 2.3 Lượng mưa trung bình tháng năm số trạm 32 Bảng 2.4 Đặc trưng hình thái sơng tỉnh Bình Thuận 34 Bảng 2.5 Phân phối dịng ch ảy trung bình tháng trạm quan trắc 35 Bảng 2.6 Dân số trung bình phân theo thành thị nông thôn qua năm 36 Bảng 2.7 Tổng sản phẩm theo giá hành theo khu vực kinh tế (triệu đồng) 37 Bảng 3.1 Hệ thống bảng gi ải lớp phủ mặt đất 53 Bảng 3.2 Phân lớp trọng số số mức độ bao phủ thực vật 60 Bảng 3.3 Phân lớp trọng số số chống xói mịn 60 Bảng 3.4 Phân lớp trọng số số chống khô h ạn 61 Bảng 3.5 Phân lớp ngưỡng giá trị số chất lượng thảm thực vật 62 Bảng 3.6 Phân lớp trọng số chất lượng khí hậu 63 Bảng 3.7 Phân lớp trọng số số chất lượng tầng dầy đất 64 Bảng 3.8 Bảng phân lớp ngưỡng giá trị trọng số theo Ahmed A Afifi 65 Bảng 3.9 Bảng phân lớp ngưỡng giá trị trọng số theo Hội đồng Châu Âu .65 Bảng 3.10 Phân lớp trọng số số chất lượng thành phần vật chất gốc 65 Bảng 3.11 Sức chứa ẩm cực đại loại đất 67 Bảng 3.12 Phân lớp trọng số số chất lượng khả giữ ẩm thành phần giới đất 68 Bảng 3.13 Phân lớp trọng số số chất lượng độ dốc 70 Bảng 3.14 Phân lớp ngưỡng giá trị số chất lượng đất 70 Bảng 3.15 Phân lớp trọng số số chất lượng mật độ sông su ối 72 Bảng 3.16 Phân lớp trọng số số chất lượng mức độ chứa nước ngầm 72 Bảng 3.17 Phân lớp trọng số số chất lượng vùng tưới tiêu 73 Bảng 3.18 Phân lớp trọng số số chất lượng quản lý tài nguyên n ước 73 Bảng 3.19 Số liệu thống kê số hộ dân nông thôn 75 Bảng 3.20 Phân lớp trọng số số chất lượng mật độ hộ dân cư nông thôn 75 Bảng 3.21 Số liệu thống kê số hộ dân cư nông thôn chăn thả gia súc 76 Bảng 3.22 Phân lớp trọng số số chất lượng hộ chăn thả gia súc .76 Bảng 3.23 Phân lớp trọng số số chất lượng thối hóa đất 77 Bảng 3.24 Phân lớp ngưỡng giá trị số chất lượng sức ép người .78 Bảng 3.25 Cấp độ nguy hoang mạc hóa ngưỡng giá trị số RDI 79 Bảng 3.26 Ảnh hưởng RDI năm 2014 theo huyện đơn vị (ha) Bảng 3.27 Ảnh hưởng RDI đến dân cư năm 2014 đơn vị (ha) Bảng 3.28 Ảnh hưởng RDI đến trồng ngắn ngày năm 2014 đơn vị (ha) CQI CSDL DCNT ĐN FAO-UNEF GIS HMH HPI MWQI NDVI RDI SQI TDVI TN UNCCD VQI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hoang mạc hóa gia tăng với tốc độ ngày nhanh, phần nguyên nhân lý giải vùng đất cát hình thành từ nhiều thời kỳ, bị thối hóa nặng trở thành “đất chết” gió khai thác nước ngầm để sinh hoạt, sản xuất Độ che phủ nghèo nàn b ề mặt bãi cát, điều vào mùa khơ tình tr ạng cát bay xuất tạo thành đồi cát di động Những đồi cát hình thành tác động từ gió đạt đến hàng nghìn hécta cao đến 40-50m, sau lượng cát dể dàng sụt xuống phía sườn dốc chuyển dịch Bên cạnh đó, việc chăn ni dê, bị theo hình thức thả tự làm suy giảm đồng cỏ tăng nhanh q trình xói mịn Với vùng đất bị hoang mạc, gió m ạnh tác động thường xuyên tạo nên bão cát dội, di chuyển cát đe dọa ruộng đồng phạm vi rộng Nghiêm trọng khu vực cát di động đe dọa hủy diệt tiềm to lớn sản xuất khu vực, đặc biệt sản xuất nông nghiệp ăn giá trị bơng vải, mía đường, nho… Sự phát triển công nghệ viễn thám mang lại nhiều hiệu ứng dụng vào đời sống người mô tả không gian trạng dự báo tượng tự nhiên, tài nguyên môi trường Đối với hoang mạc hóa, cơng ngh ệ viễn thám xác định xác khơng gian loại hình hoang mạc hóa để từ xác định nguyên nhân c ảnh bảo nguy gây tổn hại cho người mơi trường tự nhiên Trên sở đó, luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận sở ứng dụng công nghệ viễn thám” lựa chọn Nội dung luận văn nghiên cứu trạng trình hoang mạc hóa cơng nghệ viễn thám kết hợp với phân tích GIS Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu a Mục tiêu Xác lập sở khoa học công ngh ệ viễn thám cho nghiên c ứu hoang mạc hóa, làm sở cho đề xuất giải pháp tiến tới sử dụng hợp lý tài nguyên đất cho tỉnh Bình Thuận b Nhiệm vụ - Thu thập tài liệu, số liệu liệu nghiên cứu hoang mạc hóa ; - Tổng quan hoang mạc hóa th ế giới, nước khu vực nghiên cứu tỉnh Bình Thuận; - Phân tích đánh giá yếu tố tác động tới trình hoang mạc hóa loại hình hoang mạc Bình Thuận; - Ứng dụng công ngh ệ viễn thám hệ thông tin địa lý xây dựng số số HMH thành lập đồ nguy hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận - Đánh giá nguy hoang mạc hóa ảnh hưởng hoang mạc hóa t ới sử dụng hợp lý tài nguyên đất tỉnh Bình Thuận sở phân tích ảnh viễn thám kết hợp với hệ thống thống tin địa lý Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: Nghiên cứu lãnh th ổ tỉnh Bình Thuận - Phạm vi khoa học: + Phân tích sở khoa học thực tiễn trạng hoang mạc hóa khu vực nghiên cứu + Xác định vị trí có nguy hoang mạc hóa từ ảnh viễn thám sở liệu GIS sở số: số chất lượng thực vật, số chất lượng đất, số chất lượng quản lý tài nguyên nước, số chất lượng sức ép người số k hí hậu (khơ hạn nhiệt độ - thực vật) Ý ngh ĩa khoa học thực tiễn - Ý ngh ĩa khoa học: Công ngh ệ viễn thám phân tích dấu hiệu hoang mạc hóa nhiều phương pháp kết hợp với thơng qua tiêu chí để từ xác định khu vực bị ảnh hưởng hoang mạc hóa - Ý ngh ĩa thực tiễn: Khai thác thông tin hi ện trạng nguy hoang mạc hóa từ tư liệu ảnh viễn thám giúp cho nhà qu ản lý nhanh chóng nắm bắt thơng tin diễn biến hoang mạc hóa, từ có giải pháp hợp lý bảo vệ tài nguy ên ổn định sản xuất Cơ sở tài liệu nghiên cứu - Cơ sở tài li ệu nghiên cứu: tài liệu liệu thu thập quan nghiên cứu quản lý địa phương trung ương Các liệu gồm: + Các đồ chuyên đề: Bản đồ trạng sử dụng đất tỉnh Bình Thuận năm 2010; đồ đất; đồ thảm thực vật; đồ địa chất; đồ địa chất thủy văn; đồ thủy hệ (các đồ thu phóng tỷ lệ 1:100.000) , đồ hành tỉnh Bình Thuận cập nhật đến năm 2015 , đồ địa hình tỉnh Bình Thuận (điểm độ cao) tỷ lệ 1:10.000, v.v… (xem phụ lục 1); + Tư liệu ảnh viễn thám Landsat-8 thu nhận khu vực tỉnh Bình Thuận năm 2014 (mùa khơ) ; + Số liệu thống kê năm 2013 (niên giám thống kê tỉnh Bình Thuận năm 2013) : hộ dân cư nông thôn năm 2013, mật độ hộ dân cư nông thôn năm 2013, hộ dân cư nông thôn chăn thả gia súc năm 2013,…; + Các liệu thu thập khảo sát thực địa loại hình hoang mạc hóa; + Các cơng trình nghiên c ứu hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận vùng Nam Trung công bố (được th ống kê tài li ệu tham khảo); 53 Faiza Khebour Allouche (2014), A Comparison of Methods for Mapping the Environmental Sensitivity Areas for Desertification of a Mediterranean Landscape Using Remote Sensing and GIS Applications, European academic research, Vol II, Issue 54 FAO-UNEP (1978), The application of landsat imagery to soil degradation mapping at 1:5.000.000 Rome - Italy 55 FAO-UNESCO (1988), Soil map of the world, FAO-UNESCO, 1988, Soil map of the world 56 FAO-UNEP (1982), Provisional methodology for assessment and mapping of desertification at 1:25.000.000, FAO-1982 57 Kusuma Prabhakara, W Dean Hively, Gregory W McCarty (2015), Evaluating the relationship between biomass, percent groundcover and remote sensing indices across six winter cover crop fields in Maryland, United States, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 39 (2015) 88–102 58 L Giordano, F Giordano and ate (2002), Identification of areas sensitive to desertification in Sicily Region 59 Le Trinh Hai, Anne Gobin and Luc Hen (2013), Risk Assessment of Desertification for Binh Thuan Province, Vietnam, Human and Ecological Risk Assessment, vol 19, pp.1544 – 1556 60 Luc Gnacadja.Desertifiation (1996), United Nations Convention to Combat Desertifiation (UNCCD) 61 Meredith Williams, David Manning, Hoang Viet Anh (2005), Remote-sensing monitoring of desertification using ASTER and ENVISAT-ASAR: case study at semi-arid area of Vietnam 62 Natural resouces conservation service (NRCS) (2003), Global desertification vulnerability map, Department of Agriculture, United States http://soils.usda.gov/use/worldsoils/mapindex/desert.html 63 Piers Blaikie and Harold Brookfield (1987), Land degradation and society 91 64 Sandholt I., Rasmussen K & Andersen J (2002), A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status, Remote Sensing of Environment, vol 79, pp 213-224 65 UNEP (1992) World Atlas of Desertification Edward Arnold London 66 United Nations (1994), Elaboration of an international convention to combat desertification in countries experiencing serious drought and/or desertification,particularly in Africa 67 United Nations (1994), United Nations Convetion to Combat Desertification 92 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số đồ chuyên đề tỉnh Bình Thuận : Phụ lục 1.1 Bản đồ địa chất tỉnh Bình Thuận Phụ lục 1.2 Bản đồ địa chất thủy văn tỉnh Bình Thuận 93 Phụ lục 1.3 Bản đồ đất tỉnh Bình Thuận Phụ lục 1.4 Bản đồ mơ hình số độ cao (DEM) tỉnh Bình Thuận 94 Phụ lục 2: Các đồ số chất lượng : Phụ lục 2.1 Bản đồ trạng số thực vật năm 2014 tỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.2 Bản đồ trạng mức độ bao phủ thực vật năm 2014 tỉnh Bình Thuận 95 Phụ lục 2.3 Bản đồ trạng khả chống xói mịn 2014 t ỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.4 Bản đồ trạng khả chống khơ hạn năm 2014 tỉnh Bình Thuận 96 Phụ lục 2.5 Bản đồ trạng chất lượng tầng dày đất tỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.6 Bản đồ trạng chất lượng thành phần vật chất gốc tỉnh Bình Thuận 97 Phụ lục 2.7 Bản đồ trạng chất lượng khả giữ ẩm thành phần giới đất tỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.8 Bản đồ trạng chất lượng độ dốc tỉnh Bình Thuận 98 Phụ lục 2.9 Bản đồ trạng chất lượng mật độ sơng suối tỉnh Bình Thuận Phụ lục 10 Bản đồ trạng chất lượng mức độ chứa nước ngầm Bình Thuận 99 Phụ lục 2.11 Bản đồ trạng phát tri ển thủy lợi 2009 Phụ lục 2.12 Bản đồ trạng chất lượng vùng tưới tiêu tỉnh Bình Thuận 100 Phụ lục 2.13 Bản đồ trạng chất lượng mật độ hộ dân cư nông thôn tỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.14 Bản đồ trạng chất lượng mật độ hộ dân cư nông thôn chăn thả gia súc B ình Thuận 101 Phụ lục 2.15 Bản đồ trạng thối hóa đất tỉnh Bình Thuận Phụ lục 2.16 Bản đồ trạng khả thối hóa đất năm 2010 tỉnh Bình Thuận 102 Phụ lục 3: Mức độ tách biệt mẫu: Đối tượng NCCT DCGT NNCT RRLA DCGT RRLA DCGT DCGT RRLA DCGT RRLA NNNN NNNN DNTr DCGT DNTr DCGT NNNN DNTr NNNN NNNN RRLA DCGT NNCT DNTr NNCT MATN 103 MATN NNNN NNNN NCCT RTXa MATN MATN MATN MATN 104 Phụ lục 4: Ma trận sai lẫn độ xác kết phân loại: Lớp (%) Cát + Đất trống Cát + Đất trống Đất nông nghiệp canh tác Đất nông nghiệp chưa canh tác Đất nông nghiệp ngập nước Đồi núi trọc Mặt nước Rừng rụng Rừng thường xanh Dân cư + giao thông Tổng 105 ... hoang mạc hóa ; - Tổng quan hoang mạc hóa th ế giới, nước khu vực nghiên cứu tỉnh Bình Thuận; - Phân tích đánh giá yếu tố tác động tới q trình hoang mạc hóa loại hình hoang mạc Bình Thuận; - Ứng dụng. .. pháp nghiên cứu sở liệu Chương 2: Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội ảnh hưởng đến hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận Chương 3: Nghiên cứu đánh giá hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận tư liệu ảnh viễn thám. .. hoang mạc hóa để từ xác định nguyên nhân c ảnh bảo nguy gây tổn hại cho người môi trường tự nhiên Trên sở đó, luận văn tốt nghiệp: ? ?Nghiên cứu hoang mạc hóa tỉnh Bình Thuận sở ứng dụng cơng nghệ