(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu biến động hiện trạng lớp phủ thực vật và ảnh hưởng của nó tới quá trình xói mòn lưu vực sông trà khúc bằng phương pháp viễn thám và hệ thông tin địa lý

DANH MỤC BẢNG Bảng Ảnh vệ tinh sử dụng luận án Bảng Các đồ chuyên đề sử dụng Bảng 1.1 Điểm mạnh, yếu kỹ thuật thành lập đồ thực vật khác 24 Bảng 2.1 Các mức thông tin khai thác – giải đồ 49 Bảng 2.2 Ðộ phân tách mẫu 55 Bảng 2.3 Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc theo cấp độ cao 64 Bảng 2.4 Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc theo cấp độ dốc .64 Bảng 2.5 Hệ số chuẩn hóa ảnh 72 Bảng 2.6 Thống kê diện tích trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 73 Bảng 2.7 Chỉ số biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc .83 Bảng 3.1.So sánh mơ hình raster vector mơ hình hóa xói mịn GIS 98 Bảng 3.2 Bảng tra C theo Hội khoa học đất quốc tế 112 Bảng 3.4 Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế .114 Bảng 3.5 Phân cấp xói mịn tiềm lưu vực sơng Trà Khúc 115 Bảng 3.6 Phân cấp xói mịn lưu vực sông Trà Khúc 117 Bảng 4.1 Biến động xói mịn 1989-1997 .132 Bảng 4.2 Biến động xói mịn 1997-2001 .132 Bảng 4.3 Biến động lớp phủ thực vật biến động xói mịn năm 1989-1997 136 Bảng 4.4 Biến động lớp phủ thực vật biến động xói mịn năm 1997-2001 137 Bảng 4.5 Phân cấp xói mịn xói mịn tiềm .148 Bảng 4.6 Tính tốn mức độ ưu tiên cho vị trí qui hoạch 151 Bảng 4.7 Diện tích biện pháp qui hoạch lưu vực sơng Trà Khúc 154 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Qui hoạch vấn đề sử dụng hợp lí tài ngun đất tiếp cận qua q trình xói mòn Hình Phương pháp nghiên cứu Hình 1.1 Các xu hướng nghiên cứu xói mịn đại 15 Hình 1.2.Thành lập đồ thực vật ba thập niên gần 23 Hình 1.3 Vị trí lưu vực sơng Trà Khúc 35 Hình 1.4 Phân cấp độ cao mạng lưới dịng chảy lưu vựcsơng Trà Khúc 38 Hình 2.1 Phản xạ phổ đất, nước thực vật 42 Hình 2.2 Các Phương pháp đánh giá biến động lớp phủ thực vật từ ảnh viễn thám 45 Hình 2.3 Sơ đồ bước xử lý ảnh 50 Hình 2.4 a DEM; b Góc tới cục lưu vực sông Trà Khúc cho ảnh chụp năm 2001 53 Hình 2.5 a Ảnh chưa nắn chỉnh địa hình; b Ảnh hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình đến xạtheo mơ hình Lambert 54 Hình 2.6 Phân bố mẫu khơng gian kênh kênh 3, lưu vực sông Trà Khúc 55 Hình 2.7 Histogram ảnh số thực vật 57 Hình 2.8 Ảnh số thực vật 58 a Ảnh tổ hợp màu giả ; b NDVI; c SR; d SAVI ; e GEMI ; f ARVI 58 Hình 2.9 Phản xạ phổ đối tượng pixel 60 Hình 2.10 Pixel “pure” 61 Hình 2.11 Kết hợp thông tin thành lập đồ trạng lớp phủ thực vật 63 Hình 2.12 Bản đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc năm 2001 65 Hình 2.13 Phân bố lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc theo độ cao 66 Hình 2.14 Phân bố lớp phủ thực vật theo cấp độ dốc 66 Hình 2.15 Histogram ảnh tỷ số NDVI 69 Hình 2.16 Tính tốn biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc từ ảnh vệ tinh 70 Hình 2.17 Bản đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc năm 1989 74 Hình 2.18 Bản đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc năm 1997 75 Hình 2.19 Diện tích lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc năm 1989, 1997, 2001 76 Hình 2.20 Biến động rừng lưu vực sông Trà Khúc theo độ cao 79 Hình 2.21 Biến động rừng lưu vực sông Trà Khúc theo độ dốc 81 Hình 2.22 Chuyển đổi lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc thời điểm 1989-1997 1997-2001 82 Hình 3.1 Sử dụng mơ hình USLE tính tốn xói mịn GIS 96 Hình 3.2 Các bước tính tốn đồ hệ số R .100 Hình 3.3 Bản đồ hệ số R lưu vực sông Trà Khúc 102 Hình 3.4 Các bước thành lập đồ hệ số K 103 Hình 3.5 Bản đồ hệ số K lưu vực sông Trà Khúc 104 Hình 3.6 Các bước tính tốn đồ hệ số LS .109 Hình 3.7 Bản đồ hệ số LS lưu vực sông Trà Khúc 108 Hình 3.8 Bản đồ hệ số C lưu vực sông Trà Khúc năm 2001 113 Hình 3.9 Bản đồ xói mịn tiềm lưu vực sơng Trà Khúc 116 Hình 3.10 Bản đồ xói mịn lưu vực sông Trà Khúc năm 2001 118 Hình 3.11 Bản đồ phân cấp xói mịn lưu vực sông Trà Khúc 119 Hình 3.12 Diện tích xói mịn xói mịn tiềm lưu vực sơng Trà Khúc 120 Hình 4.1 Tiếp cận ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn phục vụ mục đích sử dụng hợp lý tài nguyên đất lưu vực sông Trà Khúc 123 Hình 4.2 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới q trình xói mịn .127 Hình 4.3 Bản đồ biến động xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 1989-1997 .130 Hình 4.4 Bản đồ biến động xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 1997-2001 .131 Hình 4.5 So sánh biến động xói mịn hai thời kỳ 1989-1997 134 Hình 4.6 Biến động xói mịn 1989-1997 134 Hình 4.7 Biến động xói mịn 1997-2001 135 Hình 4.8 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn thời kỳ 1989-1997 .138 Hình 4.9 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn thời kỳ 1997-2001138 Hình 4.10 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới biến động xói mịn lưu vực sông Trà Khúc năm 1989-1997 140 Hình 4.11 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới biến động xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc năm 1997-2001 141 Hình 4.12 Qui hoạch – công cụ giúp sử dụng hợp lý tài ngun đất 144 Hình 4.13 Phân tích mối quan hệ lớp phủ thực vật-xói mịn để đưa thông tin phục vụ qui hoạch 147 Hình 4.14 Các bước tính tốn khu vực tác động 149 Hình 4.15 Các bước tính tốn khu vực ưu tiên .150 Hình 4.16 Các bước tính tốn biện pháp tác động 151 Hình 4.17 Bản đồ qui hoạch giảm thiểu xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc 152 Hình 4.18 Bản đồ qui hoạch giảm thiểu xói mịn huyện Sơn Tây 153 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 10 Tính cấp bách vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu .3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu Quan điểm phương pháp nghiên cứu Các giả thiết nghiên cứu (luận điểm bảo vệ) Những điểm luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu thực luận án .8 Khối lượng cấu trúc luận án .9 Chương TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XĨI MÒN VÀ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI………………………………… 10 1.1 Tổng quan nghiên cứu xói mịn .10 1.1.1.Vấn đề xói mịn .10 1.1.2 Mơ hình mơ hình hóa xói mịn 13 1.1.3 Các xu hướng nghiên cứu xói mịn .14 1.1.4 Vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên đất biện pháp hạn chế xói mịn 16 1.2 Ðánh giá biến động lớp phủ thực vật ảnh vệ tinh 21 1.2.1 Ảnh vệ tinh thông tin phản ánh trạng lớp phủ 21 1.2.2 Nghiên cứu lập đồ trạng lớp phủ từ ảnh vệ tinh .24 1.2.3 Nghiên cứu theo dõi biến động lớp phủ thực vật từ ảnh vệ tinh .26 1.3 Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Trà Khúc 35 Chương ÁP DỤNG TIẾP CẬN ĐA QUY MÔ TRONG XỬ LÝ SỐ ẢNH VIỄN THÁM ĐỂ THEO DÕI BIẾN ÐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC 41 2.1 Thông tin ảnh viễn thám tiếp cận đa quy mô chiết xuất thông tin .41 2.1.1 Thông tin ảnh viễn thám 41 2.1.2 Chiết xuất thông tin tiếp cận đa quy mô 44 2.2 Các phương pháp đánh giá biến động 45 2.3 Hệ thống phân loại lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 47 2.4 Thành lập đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 49 2.4.1 Nắn chỉnh hình học 50 2.4.2 Hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình đến xạ 52 2.4.3 Phân loại có kiểm định: 54 2.4.4 Tính số thực vật 56 2.4.5 Phân loại pixel .60 2.4.6 Kết hợp thông tin .62 2.4.7 Bản đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 63 2.5.Theo dõi biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 68 2.5.1 Ðịnh chuẩn tương đối 71 2.5.2 Thành lập đồ khu vực biến động 72 2.5.3 Biến động lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc .72 2.6 Phân tích đặc trưng biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 76 2.6.1 Biến động theo thời gian 77 2.6.2 Biến động theo không gian 78 2.6.3 Cấu trúc (pattern) biến động 81 2.7 Hạn chế việc sử dụng ảnh viễn thám đánh giá biến động lớp phủ thực vật lưu vực lưu vực sông Trà Khúc cách khắc phục 84 Chương MƠ HÌNH HĨA XĨI MỊN LƯU VỰC SƠNG TRÀ KHÚC BẰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ .87 3.1 Phương pháp mơ hình đánh giá xói mòn đất 87 3.2 Các mơ hình đánh giá lượng đất xói mịn 88 3.2.1.Mơ hình kinh nghiệm .88 3.2.2 Mơ hình nhận thức 93 3.3 Áp dụng GIS mơ hình hóa đánh giá xói mịn đất lưu vực sông Trà Khúc 95 3.3.1 Lựa chọn mơ hình 95 3.3.2 Xây dựng sở liệu 97 3.4 Thành lập đồ xói mịn xói mịn tiềm lưu vực sơng Trà Khúc 99 3.4.1 Bản đồ hệ số R .99 3.4.2 Bản đồ hệ số K .101 3.4.3 Bản đồ hệ số LS 103 3.4.4 Bản đồ hệ số C .109 3.4.5 Bản đồ hệ số P .114 3.4.6 Bản đồ xói mịn tiềm lưu vực sông Trà Khúc .114 3.4.7 Bản đồ xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc .117 3.5 Một số ưu điểm phương pháp mơ hình hố xói mịn hệ thống thông tin địa lý so với phương pháp truyền thống 120 Chương ẢNH HƯỞNG BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT TỚI XĨI MỊN VÀ SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUN ĐẤT LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC 122 4.1 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc 122 4.1.1 Tiếp cận theo mơ hình tốn 124 4.1.2 Tiếp cận theo phân tích khơng gian .126 4.2 Sử dụng hợp lý tài nguyên đất lưu vực sông Trà Khúc 142 4.2.1 Xói mịn vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên đất .142 4.2.2 Sử dụng quan hệ lớp phủ thực vật xói mịn qui hoạch 145 4.3 Một số nhận xét đồ qui hoạch giảm thiểu xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc 154 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .157 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .160 TÀI LIỆU THAM KHẢO .161 Phụ lục Ðiểm khống chế sai số nắn chỉnh hình học .172 Phụ lục 2a Báo cáo phân loại có kiểm định cửa sổ khảo sát 175 Phụ lục 2b Phân loại pixel 177 Phụ lục Thư viện số end-member (theo John Hopkins University USGS) 186 Phụ lục Bảng ma trận biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc .188 Phụ lục Giới thiệu số phần mềm tính tốn xói mịn .191 Phụ lục Thông tin thực địa kiểm tra độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật ……………………………………………………………………… ….195 MỞ ĐẦU Tính cấp bách vấn đề Xói mịn từ lâu coi ngun nhân gây thối hóa tài ngun đất nghiêm trọng Vấn đề bảo vệ đất xói mịn đề cập đến cơng trình tác giả Hy Lạp La Mã cổ đại Trong nhiều trường hợp, văn minh đất đai bị khai thác cạn kiệt [31] Vì vậy, với thối hố đất, xói mịn tồn vấn đề suốt trình phát triển tồn nhân loại Có thể nói xói mịn đất coi nguyên nhân hàng đầu gây thoái hóa tài nguyên đất vùng miền núi Nguyên nhân xói mịn đất có nhiều, lại thành hai nguyên nhân tự nhiên hoạt động người Nguyên nhân người, theo nhiều nhà nghiên cứu thể quản lý (đất) dường giá phải trả cho phát triển kinh tế, xã hội Các giải pháp đưa ra, phân tích khả thi nhất, biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt hiệu tốt việc chống xói mịn [41] Xói mịn có nguồn gốc tự nhiên q trình diễn liên tục tự nhiên thứ yếu so với xói mịn ngun nhân người Trong nguyên nhân người, việc phá hoại thảm (lớp phủ) thực vật, áo che chắn cho đất khỏi bị xói mịn ngun nhân trực tiếp khiến cho xói mịn gia tăng vùng miền núi Ðể giảm thiểu xói mịn khu vực miền núi, hai vấn đề cần song song nghiên cứu: thân q trình xói mịn, ngun nhân yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên hai vấn đề có mối liên quan hữu Các nghiên cứu q trình xói mịn nhiều tác giả tổng kết có kết luận chung lớp phủ thực vật nơi người tác động để giảm thiểu xói mịn Sử dụng hợp lý tài nguyên vốn toán tổng hợp, yêu cầu thông tin hiểu biết nhiều mặt khác nhau: điều kiện tự nhiên, xã hội, kinh tế sử dụng hợp lý biện pháp làm cân nhu cầu phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường bối cảnh xã hội cụ thể Vì thế, nghiên cứu theo hướng cần gắn với khu vực có đặc trưng địa lý xã hội cụ thể, hay nói rõ hơn, lưu vực cụ thể Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mịn quan hệ với khơng gian, tỷ lệ thích hợp, lưu vực coi đơn vị khơng gian nghiên cứu xói mịn, đặc biệt nghiên cứu phục vụ công tác qui hoạch Hạn chế việc giải toán nay, theo số tác giả [56,39], việc thiếu thông tin cần thiết để tiến hành qui hoạch Vì việc tiến hành nghiên cứu nhằm trả lời câu hỏi liên quan đến q trình xói mịn mối quan hệ với lớp phủ thực vật thiết Lưu vực sông Trà Khúc nơi có xói mịn tương đối mạnh Theo số liệu đồ Atlats Việt Nam (Bộ Khoa học Công nghệ Mơi trường – 1996), hầu hết diện tích lưu vực sơng Trà Khúc có mức độ xói mịn rửa trôi bề mặt từ 200 đến 300 T/năm Lưu vực sơng Trà Khúc nơi có lớp phủ thực vật thay đổi mạnh thời gian năm 90 đến nay, điểm nóng rừng Việt Nam [85,86] Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật lưu vực sơng Trà Khúc mang tính cấp thiết cao Có nhiều phương pháp khác nhiều cách tiếp cận khác lựa chon để nghiên cứu lớp phủ thực vật, q trình xói mịn quan hệ chúng Trong phương pháp nghiên cứu, phương pháp viễn thám GIS phương pháp đại, công cụ mạnh có khả giúp giải vấn đề tầm vĩ mô (về không gian) thời gian ngắn Ðể theo dõi lớp phủ thực vật, nghĩa đánh giá khơng biến động mặt diện tích mà không gian diễn biến động này, việc tận dụng công nghệ viễn thám GIS điều nhiều tác giả đề cập [3,5,25] Tuy nhiên việc áp dụng chúng vào hoàn cảnh cụ thể cần nghiên cứu để tìm cách tiếp cận hợp lý đánh giá khả chúng cách đắn Với lý nêu trên, việc áp dụng phương pháp viễn thám GIS nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật ảnh hưởng tới trình xói mịn, góp phần sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên đất lưu vực sông Trà Khúc cấp thiết 2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu nhằm mục tiêu sau đây: • Nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh số với tiếp cận đa qui mô (nhằm chiết xuất thông tin thu nhận từ ảnh viễn thám nhiều mức độ; đa dạng hóa thơng tin giúp cho việc khai thác ảnh viễn thám triệt để hơn, xác hơn) thành lập đồ lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc đánh giá biến động lớp phủ thực vật tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao • Nghiên cứu phương pháp mơ hình hóa q trình xói mịn tính tốn thơng tin định lượng lưu vực sông Trà Khúc công cụ phân tích khơng gian GIS • Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới trình xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc cơng cụ phân tích khơng gian GIS theo hướng tiếp cận quan hệ biến động lớp phủ thực vật q trình xói mịn tỷ lệ lưu vực sử dụng mối quan hệ để lượng hóa khơng gian hóa thơng tin phục vụ cho việc qui hoạch sử dụng đất chống xói mịn Nhiệm vụ nghiên cứu Ðể giải mục tiêu trên, nghiên cứu có nhiệm vụ sau: • Tổng quan văn liệu nguyên tắc, phương pháp chiết xuất thông tin từ ảnh vệ tinh, theo dõi lớp phủ thực vật từ ảnh vệ tinh, mơ hình hóa xói mịn tiếp cận sinh thái qui hoạch • Sử dụng tiếp cận đa qui mô xử lý ảnh số thành lập đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc từ ảnh vệ tinh đa phổ • Thành lập đồ biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc phương pháp xử lý ảnh số; đánh giá, phân tích biến động lớp phủ thực vật theo khơng gian thời gian • Thành lập đồ xói mịn xói mịn tiềm lưu vực sơng Trà Khúc GIS • Phân tích ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới q trình xói mịn, đưa biện pháp sử dụng đất hợp lý nhằm giảm thiểu xói mịn dựa quan hệ lớp phủ thực vật xói mịn Giới hạn phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu giới hạn phạm vi sau đây: • Về không gian nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu lưu vực sông Trà Khúc1 Nghĩa là, qui mô nghiên cứu luận án để phục vụ nghiên cứu cấp độ lưu vực • Về đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu chủ yếu luận án biến động lớp phủ thực vật (tập trung vào số liệu biến động thấy mà khơng vào giải thích ngun nhân biến động đó) ảnh vệ tinh, cụ thể ảnh vệ tinh Landsat TM ETM Nghiên cứu xói mịn phạm vi lưu vực sơng Trà Khúc đề cập nhằm làm rõ ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn sở áp dụng phương pháp mơ hình hóa vào nghiên cứu điều kiện xói mịn lưu vực • Về phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng phương pháp viễn thám phân tích khơng gian hệ thống thông tin địa lý (GIS) Các kết thu nhận luận án qua q trình phân tích ảnh số phân tích khơng gian máy tính cần có kiểm chứng thực địa đáng tin cậy trước sử dụng vào mục đích cụ thể Quan điểm phương pháp nghiên cứu Quan điểm nghiên cứu Ðể giải mục tiêu cụ thể trên, nghiên cứu tiến hành dựa quan điểm nghiên cứu chủ đạo quan điểm hệ thống (xem hình 1) coi trạng sử dụng đất, lớp phủ thực vật tài nguyên đất hợp phần tương tác với Hoạt động sử dụng đất người tác động tới bền vững tài nguyên đất (có thể bảo vệ gây thối hóa) thơng qua lớp phủ thực vật Do địa hình lưu vực sông Trà Khúc địa phận tỉnh Quảng Nam liệu chi tiết phần có diện tích nhỏ (chỉ chiếm 4% tổng diện tích lưu vực) nên lưu vực sông Trà Khúc luận án không bao gồm phần trình sử dụng mơ hình RUSLE vì, theo lời tự giới thiệu chương trình này, “các tham số (gần đúng) tham khảo từ văn liệu cho nhiều vùng khác nhau”1 Chương trình dùng để tính tốn/ đánh giá • Tỷ lệ xói mịn/lắng đọng nước đặc tính phân bố khơng gian (pattern) • Tỷ lệ xói mịn/lắng đọng luống cày (tillage) đặc tính phân bố khơng gian • Tác động tổng hợp xói mịn nước luống cày • Tác động thay đổi cấu trúc sử dụng đất tới xói mịn nước tillage Chương trình download miễn phí địa chỉ:http://www.kuleuven.ac.be/facdep/geo/fgk/pages/expgeom.htm Chương trình SCUAF Thực chương trình khơng phải chương trình để tính tốn đánh giá xói mịn chương trình kể Mơ hình SCUAF (Soil Change Under AgroForestry) thiết kế để đánh giá thay đổi tính chất đất hệ thống nông lâm kết hợp cụ thể mơi trường cụ thể nhằm so sánh với hệ thống nông nghiệp lâm nghiệp Các đánh giá bao gồm lượng đất xói mịn, vật chất hữu đất, chu trình nitơ chu trình phốt (phiên 3) Với thiết kế trên, mơ hình có nhiều ứng dụng rộng rãi, khơng đánh giá xói mịn mà cịn giúp mơ tác dụng hệ thống sử dụng đất: nông nghiệp, lâm nghiệp nông lâm kết hợp – thông tin hữu ích cho nhà khoa học Mơ hình sử dụng rộng rãi để phân tích hệ thống nông lâm kết hợp châu Á châu Phi Chương trình viết nhỏ gọn, chạy hệ điều hành DOS nên khơng địi hỏi máy tính có cấu hình mạnh, đại Bui Dung The2 (Trường Đại học Huế) sử dụng mơ hình để nghiên cứu xói mịn lựa chọn hệ thống sử dụng đất thích hợp cho vùng miền Trung Việt Nam Chương trình download từ địa http://www.une.edu.au/febl/Economics/carbon/software.htm http://www.kuleuven.ac.be/facdep/geo/fgk/pages/expgeom.htm Bui Dung The Erosion and choice of land use systems by upland in the central coast, Viet Nam http://128.100.163/ncpd/buiDung/methods.html 193 Chương trình USLE Chương trình công ty Techtools Inc phát triển Thực khơng phải phần mềm tính tốn xói mịn theo khơng gian GIS hay chương trình dựa GIS Phần mềm cho phép tính tốn xói mòn đất cụ thể với số liệu, số đo cụ thể cho vùng Kansas, nước Mỹ Phần mềm có thư viện phong phú (hơn 200 loại) số K loại đất, số C số loại trồng Ưu điểm chương trình nhỏ gọn, tính tốn nhanh lượng đất hàng năm đất dựa vào số liệu đo thơng thường Trên sở đó, phần mềm cịn so sánh xem mức độ xói mịn cao hay thấp khuyến cáo biện pháp giảm thiểu xói mịn thơng qua hệ số C hệ số P Phần mềm có tính chất giảng dạy công cụ dùng để qui hoạch đất đai Phần mềm download miễn phí địa http://www.nrcs.usda.gov/technical/techtools 194 Phụ lục Thơng tin thực địa kiểm tra độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật Trong ngày thực địa từ 23/2 đến 28/2 năm 2000, nghiên cứu sinh tiến hành thực địa thu thập thông tin trạng lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu số điểm lân cận nằm cảnh ảnh Thông tin thu thập thực địa từ điểm quan sát (bán kính 100m) với hướng nhìn khác Nếu khơng có ghi đặc biệt, khoảng cách nhìn ngầm định vòng 100m đến 500m Cách quan sát cho phép thu nhận nhiều thông tin điểm (có thể có tới thơng tin) thông tin tổ chức thành hệ thống tránh gây nhầm lẫn Tổng cộng 67 điểm quan sát tiến hành Dưới phần mẫu báo cáo thực địa – ngày thực địa thứ (do khuôn khổ luận án khơng cho phép trình bày tồn 67 điểm quan sát này) Thông tin từ thực địa sau sử dụng để lấy mẫu ảnh phân loại kiểm tra kết phân loại Phần kiểm tra kết phân loại trình bày phần sau phụ lục Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X Địa danh: Quang Ngai town Thời tiết: Trời nắng Y Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Khu dân cư (đơ thị) Phía Bắc Khu dân cư (đơ thị) Phía Nam Khu dân cư (đơ thị) Phía Đơng Khu dân cư (đơ thị) Phía Tây Khu dân cư (đơ thị) Phía Đơng Bắc Khu dân cư (đơ thị) Phía Tây Bắc Khu dân cư (đơ thị) Phía Đơng Nam Khu dân cư (đơ thị) Phía Tây Nam Khu dân cư (đơ thị) 195 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ điểm quan sát (UTM zone 49): Địa danh: Son Tinh X 260641 Thời tiết: Trời nắng Y 1676257 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Đất nơng nghiệp (nương rẫy) Phía Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Ảnh chụp : 196 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 254682 Địa danh: Son Tinh Thời tiết: Trời nắng Y 1676697 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Bắc Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Nam Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Đơng Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Tây Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Đơng Bắc Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Tây Bắc Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Đơng Nam Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Phía Tây Nam Đất nơng nghiệp (có hệ thống tưới), trồng lúa Ảnh chụp : Khơng có 197 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 251360 Địa danh: Son Bac - Son Tinh Thời tiết: Trời nắng Y 1677578 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Bắc Đất trống Phía Nam Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Đơng Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Đơng Bắc Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Bắc Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Đơng Nam Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Nam Đất nông nghiệp (trồng lúa) Ảnh chụp : Đất nông nghiệp (trồng lúa)+Đất trống 198 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 242131 Địa danh: Son Giang – Son Ha Thời tiết: Trời nắng Y 1674235 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Rừng trồng bạch đàn, tán thưa Phía Bắc Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Nam Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Đơng Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Rừng trồng bạch đàn, tán thưa Phía Đơng Bắc Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Bắc Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Đơng Nam Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Nam Đất cỏ, bụi+Đất nương rẫy Ảnh chụp : Rừng trồng bạch đàn, tán thưa 199 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 237163 Địa danh: Son Ha Thời tiết: Trời nắng Y 1661912 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định+Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Nam Cây trồng (nông nghiệp) không xác định+Đất nông nghiệp (trồng lúa) Phía Đơng Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định+Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định+Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Đơng Bắc Cây trồng (nông nghiệp) không xác định+Đất nông nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Bắc Đất trống+Cây bụi (thường xanh) Phía Đơng Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định+Đất nơng nghiệp (trồng lúa) Phía Tây Nam Cây trồng (nơng nghiệp) không xác định+Đất nông nghiệp (trồng lúa) Ảnh chụp : Đất nông nghiệp (trồng lúa)+Cây bụi (thường xanh) 200 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 233315 Địa danh: Son Ha Thời tiết: Trời nắng Y 1667639 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Đất nơng nghiệp (trồng lúa)+Đất nương rẫy Phía Bắc Phía Nam (>300m) Đất nương rẫy Rừng trồng khơng xác định lồi, tán thưa Phía Đơng Đất nương rẫy Phía Tây Cây bụi Phía Đơng Bắc Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Bắc Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Đơng Nam Rừng trồng khơng xác định lồi, tán thưa Phía Tây Nam Cây bụi Ảnh chụp : Đất nông nghiệp (trồng lúa)+Rừng trồng khơng xác định lồi, tán thưa 201 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 231638 Địa danh: Son Ha Thời tiết: Trời nắng Y 1667513 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Bắc Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Nam Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Đơng Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Tây Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Đơng Bắc Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Tây Bắc Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Đơng Nam Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Phía Tây Nam Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình Ảnh chụp : Rừng trồng bạch đàn, tán trung bình 202 Điểm quan sát số: Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 229216 Địa danh: Son Ha town Thời tiết: Trời nắng Y 1666675 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Bắc Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Nam Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Đơng Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Tây Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Đơng Bắc (>300m) Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Tây Bắc (>300m) Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Đơng Nam Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Phía Tây Nam Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình Ảnh chụp : Rừng trồng thơng, tán rậm đến trung bình 203 Điểm quan sát số: 10 Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 222561 Địa danh: Son Tay Thời tiết: Trời nắng Y 1661134 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Cây bụi Phía Bắc Rừng tự nhiên thường xanh, tán trung bình Phía Nam Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Đơng Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Đơng Bắc Cây bụi+Đất nương rẫy Phía Tây Bắc Cây bụi Phía Đơng Nam Cây bụi Phía Tây Nam Cây bụi Ảnh chụp : Rừng tự nhiên thường xanh, tán trung bình+Cây bụi+Đất nương rẫy 204 Điểm quan sát số: 11 Ngày quan sát 23/2/2000 Tọa độ quan sát (UTM zone 49): X 247327 Địa danh: Tu Nghia Thời tiết: Trời nắng Y 1675656 Hiện trạng lớp phủ thực vật Tại vị trí quan sát Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Bắc Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Đơng Nam Cây trồng (nơng nghiệp) khơng xác định Phía Tây Nam Cây trồng (nơng nghiệp) không xác định Ảnh chụp : Cây trồng (nông nghiệp) không xác định 205 Sử dụng số liệu thực địa kiểm tra độ xác phân loại ảnh Phương pháp tiến hành Như miêu tả trên, điểm thực địa bao gồm thông tin quan sát khơng điểm quan sát mà cịn theo hướng nhìn khác Thơng tin thu thập điểm thực địa, đó, có khơng gian rộng lớn thể GIS Các điểm thực địa nhập vào máy tính dạng điểm đồ với thuộc tính trạng lớp phủ thực vật quan sát Sau đó, điểm chuyển thành polygon phù hợp với quan sát ghi nhận thực địa (gồm polygon với điểm quan sát, tương ứng với hướng vị trí điểm quan sát) Khoảng cách quan sát chuyển đổi thành kích thước polygon Thuộc tính polygon trạng lớp phủ thực vật quan sát thực địa theo hướng tương ứng Hình thể q trình polygon hóa điểm quan sát thực địa phục vụ cho việc so sánh kiểm tra độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật từ tiếp cận đa quy mô Hướng Bắc Hướng Đông Bắc Điểm quan sát (tọa độ X, Y) Bảng thuộc tính Hướng Đơng Hướng Đơng Nam Tính buffer, chia polygon GIS Điểm quan sát Hướng Nam Hướng Tây Nam Hướng Tây Thuộc tính polygon Hướng Tây Bắc Chuyển đổi điểm thực địa thành polygon phạm vi quan sát Các nhóm polygon phạm vi quan sát (mỗi điểm thực địa chuyển thành nhóm polygon với polygon) chồng xếp đồ trạng lớp phủ thực vật để đánh giá độ xác đồ Do đợt thực địa tiến hành vào 206 năm 2000 nên số liệu thực địa sử dụng để đánh giá cho đồ trạng lớp phủ thực vật năm 2001 Mỗi polygon phạm vi quan sát coi số liệu kiểm tra Lớp phủ thực vật coi xác có số phần trăm diện tích lớp phủ giống với lớp phủ quan sát thực địa lớn 50% Kết kiểm tra độ xác Dưới bảng tổng hợp đánh giá độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật năm 2001 Bảng tổng hợp đánh giá độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật năm 2001 Số polygon Số polygon quan Lớp phủ thực vật Tỷ lệ phần trăm quan sát sát xác Rừng rậm 30 26 86.67 Rừng trung bình 66 55 83.33 Rừng thưa 36 24 66.67 Cây bụi rậm 72 61 84.72 Cây bụi trung bình 85 71 83.53 Cây bụi thưa 42 36 85.71 Cỏ rậm 16 50.00 Cỏ thưa 33.33 Đất nông nghiệp 57 42 73.68 Nương rẫy 93 75 80.65 Dân cư 19 18 94.74 Đất trống 78 59 75.64 0 Nước Không xác định 0 Không xác định Không phân loại 603 478 79.27 Tổng số Cũng cần nói thêm kết có ý nghĩa tham khảo chưa phải khẳng định độ xác đồ trạng lớp phủ thực vật năm 2001 thời điểm thực địa thời điểm chụp ảnh khơng trùng khít lý tưởng Dù với độ xác chung đạt 79.67%, kết cho thấy tin cậy đáng kể tiếp cận đa quy mô phân loại trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc 207 ... theo dõi biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc • Chương 3: Mơ hình hố xói mịn lưu vực sông Trà Khúc hệ thống thông tin địa lý • Chương 4: Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn... đồ trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc từ ảnh vệ tinh đa phổ • Thành lập đồ biến động lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc phương pháp xử lý ảnh số; đánh giá, phân tích biến động lớp. .. Chương ẢNH HƯỞNG BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT TỚI XĨI MỊN VÀ SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN ĐẤT LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC 122 4.1 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mịn lưu vực sơng Trà