Ứng dụng công nghệ gis trong công tác theo dõi diễn biến rừng tại tỉnh cao bằng giai đoạn 2012 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM BẾ VĂN HIẾU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG CÔNG TÁC THEO DÕI DIỄN BIẾN RỪNG TẠI TỈNH CAO BẰNG GIAI ĐOẠN 2012-2014 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM BẾ VĂN HIẾU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG CÔNG TÁC THEO DÕI DIỄN BIẾN RỪNG TẠI TỈNH CAO BẰNG GIAI ĐOẠN 2012-2014 Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THANH TIẾN CHỮ KÝ PHÒNG ĐT CHỮ KÝ KHOA CHUYÊN MÔN CHỮ KÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết luận nghiên cứu trình bày luận văn chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Thái Nguyên, tháng 11 năm 2015 Tác giả Bế Văn Hiếu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ khóa 2013 - 2015 Được trí, phân công khoa Lâm Nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đồng ý giáo hướng dẫn TS Nguyễn Thanh Tiến thực đề tài: “Ứng dụng công nghệ GIS công tác theo dõi diễn biến rừng tỉnh Cao Bằng giai đoạn 2012-2014” Trong q trình học tập hồn thành khóa luận, tơi nhận quan tâm giúp đỡ Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, thầy khoa Lâm Nghiệp, đồng chí lãnh đạo cán Chi cục Kiểm lâm tỉnh Cao Bằng, hạt kiểm lâm huyện, thành phố, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ q báu Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Thanh Tiến tận tình, quan tâm, bảo, giúp đỡ để tơi hồn thành khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song làm quen với công tác nghiên cứu hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót mà thân chưa nhận thấy Tơi mong góp ý Q thầy giáo, giáo để khóa luận hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 11 năm 2015 Tác giả Bế Văn Hiếu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu 3 Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa nghiên cứu Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 10 1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 24 1.2.1 Địa lý 24 1.2.2 Môi trường 24 1.2.3 Khí hậu 25 1.2.4 Kinh tế 25 1.2.5 Văn hoá - Xã hội 26 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 28 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 28 2.2 Nội dung nghiên cứu 28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu trường việc đánh giá ứng dựng công nghệ GIS 29 2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 29 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv 2.3.4 Phương pháp điều tra ngoại nghiệp để xây dựng đồ trạng rừng cập nhập số liệu theo dõi diễn biến rừng 30 2.3.5 Phương pháp xây dựng sở liệu phần mềm DBR 31 2.3.6 Phương pháp xây dựng đồ cập nhật số liệu 33 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Đánh giá thực trạng việc ứng dụng công nghệ GIS Chi cục kiểm lâm tỉnh Cao Bằng 34 3.1.1 Ứng dụng công nghệ GIS Chi cục kiểm lâm tỉnh Cao Bằng 35 3.2 Kết kiểm tra thực địa cập nhập số liệu DBR 39 3.2.1 Kết kiểm tra thay đổi trạng thực địa 39 3.2.2 Kết thành cập nhập số liệu diễn biến rừng năm 2014 46 3.3 Đánh giá biến động rừng giai đoạn 2012 - 2014 sở đồ trạng rừng 49 3.3.1 Biến động diện tích loại rừng 50 3.3.2 Biến động độ che phủ rừng 52 3.3.3 Nguyên nhân gây biến động rừng quản lý bảo vệ phát triển rừng 55 3.4 Kết thiết lập hồ sơ quản lý rừng địa phương 61 3.4.1 Hồ sơ quản lý rừng xã 61 3.4.2 Hồ sơ quản lý rừng huyện 62 3.4.3 Hồ sơ quản lý rừng tỉnh 63 3.4.4 Kết xây dựng đồ trạng rừng tỉnh, huyện 63 3.5 Đề xuất số biện pháp nhằm nâng cao hiệu công tác theo dõi diễn biến rừng địa bàn nghiên cứu 64 3.5.1 Về nhân lực, chuyên môn 64 3.5.2 Trang thiết bị 65 3.5.3 Cơ sở hạ tầng 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Tồn 66 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADEOS : Advanced Earth Observation Satellite ASTER : The Advanced Spaceborne Thermal Emission and AVNIR : Advanced Visible and Near Infrared Radiometer) BNN&PTNT: Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn BQL : Ban quản lý DBR : Diễn biến rừng GIS : Geographic Information System Ha : Hecta HRVIR : High Resolution Visible and Infrared HVR : High Resolution Visible KBT : Khu bảo tồn KBTL&SC : Khu bảo tồn loài sinh cảnh KBTTN : Khu bảo tồn thiên nhiên LISS : Linear Imaging Scanner System LS : Lâm sản NĐ-CP : Nghị định - Chính phủ OCTS : Ocean Colour & Temperature Scanner QĐ-BNN- KL: Quyết đinh - Bộ nông nghiệp - Kiểm lâm QĐ-UB : Quyết định uỷ ban Reflection Radiometer SAR : Synthetic Aperture Rada SWIR : Short Wavelength Infrared Radiometer TL : Trữ lượng TT : Thông tư VNIR : Visible and Near Infrared Radiometer Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Các phần mềm áp dụng Chi cục Kiểm lâm tỉnh Cao Bằng 35 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp mức độ ứng dụng công nghệ GIS quản lý tài nguyên rừng Chi cục Kiểm lâm Cao Bằng 37 Bảng 3.3 Kết kiểm tra trường huyện Trùng Khánh 40 Bảng 3.4 Trữ lượng trung bình điểm lập OTC xã Đình Phong 41 Bảng 3.5 Trữ lượng trung bình điểm lập OTC xã Đình Phong 41 Bảng 3.6 Kết kiểm tra trường huyện Thạch An 43 Bảng 3.7 Trữ lượng trung bình điểm lập OTC xã Canh Tân 44 Bảng 3.8 Kết kiểm tra trường huyện Phục Hòa 45 Bảng 3.9 Trữ lượng trung bình điểm lập OTC xã Tiên Thành 46 Bảng 3.10 Kết tổng hợp diện tích rừng độ che phủ rừng theo huyện, thành phố tỉnh Cao Bằng 47 Bảng 3.11 Kết tổng hợi diện tích loại rừng theo chức 48 Bảng 3.12 Tổng hợp diện tích loại rừng năm 2012 - 2014 50 Bảng 3.13 So sánh biến động độ che phủ theo đơn vị hành 53 Bảng 3.14 Số vụ diện tích cháy rừng tỉnh Cao Bằng từ năm 2012-2014 56 Bảng 3.15 Số lần khối lượng gỗ khai thác, vận chuyển tàng trữ trái phép 58 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Biểu đồ thể mức độ ứng dụng công nghệ GIS Chi cục Kiểm lâm Cao Bằng 36 Hình 3.2 Biểu đồ mức độ ứng dụng công nghệ GIS đơn vị trực thuộc Chi cục Kiểm lâm 39 Hình 3.3 Biểu đồ so sánh biến động loại đất năm 2012 so 2014 51 Hình 3.4 Đồ thị so sánh độ che phủ rừng đơn vị hành tỉnh Cao Bằng năm 2012 2014 .54 Hình 3.5 Biểu đồ diện tích rừng bị thiệt hại cháy rừng từ 2012-2015 57 Hình 4.1 Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất tỉnh Cao Bằng năm 2014 64 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong năm qua, công tác quản lý bảo vệ phát triển rừng địa bàn tỉnh Cao Bằng đặc biệt quan tâm, thể nhiều chương trình, kế hoạch ban hành triển khai, nâng cao hiệu công tác quản lý bảo vệ phát triển rừng Tỉnh Cao Bằng đã quy hoạch đươ ̣c các khu rừng phòng hộ, rừng đặc dụng bảo đảm đươ ̣c chức phòng hô ̣ và bảo tồ n thiên nhiên, bảo tồ n đa da ̣ng sinh ho ̣c, góp phầ n bảo vệ môi trường phát triể n kinh tế - xã hơ ̣i tỉnh Chính năm qua diện tích rừng, độ che phủ rừng địa bàn tỉnh ngày tăng từ năm 2008 độ che phủ rừng đạt 49,8% đến năm 2014 độ che phủ rừng đạt 50,57% Trước tình hình kinh tế, xã hội tỉnh và có nhiều thay đổi Đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa với kiện mơi trường, đặc biệt biến đổi khí hậu đòi hỏi ngành Lâm nghiê ̣p nói chung ngành Kiểm lâm tỉnh Cao Bằng nói riêng phải nắ m bắ t đươ ̣c tồn diện diện tích, trữ lượng, chất lượng rừng diện tích đất chưa có rừng quy hoa ̣ch cho mục đích Lâm nghiệp gắn với chủ quản lý cu ̣ thể pha ̣m vi tỉnh Để phục vụ cho công tác quản lý, chỉ đa ̣o, kiể m tra, giám sát về quản lý bảo vê ̣, phát triể n rừng và việc lập quy hoạch, kế hoạch bảo vệ phát triển rừng từ cấp tỉnh đế n cấp xã để đáp ứng nhiê ̣m vu ̣ tình hiǹ h mới Việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng phần quan trọng có ý nghĩa định công tác quản lý, bảo vệ phát triển tài nguyên rừng Nội dung nhiệm vụ theo dõi diễn biến tài nguyên rừng nắm vững trạng, cập nhật thông tin diễn biến phần xác định nhân tố gây diễn biến, xu diễn biến tài nguyên rừng Trên sở đó, người quản lý đưa giải pháp công tác quản lý, bảo vệ sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên rừng, giảm thiểu tác động tiêu cực đến nguồn tài nguyên rừng Trước năm 2011 hàng năm có báo cáo trạng tình hình diễn biến tài nguyên rừng địa bàn tỉnh Cao Bằng, Bấm Open Sau bấm open Phần mềm Mapinfo tự truyền liệu sang hiển thị cửa sổ mới: (Nếu Mapinfo ko tự hiển thị cửa sổ ta chọn File/ Open Mở file Waypoint.tab Track.tab từ thư mục lưu file *.txt.) 2.3.6.2 Cập nhập số liệu vào phần mềm theo dõi diến biến rừng Trước cập nhật DBR xã phải tạo thêm trường để sử dụng tool “Cập nhật DBR” phần mềm mapinfo: - Trường: n_ha - Trường: truluong1 để sử dụng tool “Cập nhật DBR” - Mở lớp r.tab/Table/ Maintenance/ Table Structure thực bước hình sau: Chọn Add Field Name: n_ha Type: Decimal Width: Decimals: Ấn Add Field (1) Name: truluong1 Type: Decimal Width: 12 Decimals: Sau thực xong thao tác ấn ok để lưu bước thực thiện Sau ta tạo trường liệu ta tiếp tục chia cắt lơ, diện tích thay đổi lô phần mềm mapinfo, theo bước sau: Bước 1: Chia tách tính tốn lơ cập nhật: - Mở Phần mềm Mapinfo - Mở lớp rừng: ***_r.tab (3 chữ ký hiệu xã, phường, thị trấn) - Chọn File/ Save Copy As Mục File: ***_r1.tab/ Save - File/ Close All - Mở lớp rừng vừa tạo (***_r1.tab) File/ Open - Chỉnh ranh giới: chọn Editing layer ***_r1 - Chọn query/ Select Sau thực bước ấn OK phần mềm tự tách lô để cập nhập thay đổi Tiếp tục cơng cụ chọn Region Style Sau chọn hình: Chọn none Chọn màu đỏ Chọn đường line 2px Chọn ok Sau thực xong bước ta vào File chọn Save Table chọn Save để lưu bước thực xong - Tạo thêm dòng nhập liệu (Field) Trên công cụ phần mềm mapinfo ta chọn Table chọn Maintenance tiếp tục chọn Table Structure thực bước hình vẽ sau: Chọn Add Field Name: nntd Type: Character Width: 12 Ấn UP xếp lo Ấn Add Field (1) Name: lo_moi Type: Character Width: Sau thực thao tác Ấn UP xếp nntd để trường nằm gần thuận tiện cho trình chỉnh sửa cập nhật số liệu ấn OK - Mở lớp rừng lớp trạng: ***_r1.tab ***_trt.tab Chọn Editing lớp rừng1 - Ấn vào biểu tượng Select/ chọn lô cần tách - Sau bấm Split Region - Khoanh vẽ lô thay đổi (vẽ trở lại đến điểm đầu kích đúp chuột trái để hồn tất chia tách lô) - Bấm Info/ click chuột vào ô tách Cửa sổ Info ra/ bấm F8 chọn font chữ.vnArial/ OK - Nhập nguyên nhân thay đổi vào ô nntd: (ví dụ: Khai thác) - Nhập tên lơ vào ô lo_moi (VD: 2a) - Nhập trạng thái (VD Ia) - Nhập mã loại đất loại rừng (2020 (tương ứng trạng thái Ia)) + Tiếp theo ấn vào biểu tượng Calculate Area phần mềm tự động chuyển đổi màu tính tốn diện tích, trạng thái lơ tách lơ cũ còn lại (như hình vẽ trên) + Sau hoàn thiện thao tác bấm save Bước 2: chuyển liệu vào phần mềm DBR Trước tiên cần xoá liệu rác (các dòng liệu trống bảng liệu F2) - Trên công cụ ta bấm vào Table chọn maintenance chọn Pack Table chọn tiếp phần dha_r1 tiếp tục ấn ok Sau Pack Table lớp r1 ẩn Để tiếp tục phần mềm lại lớp r1ta tiến hành click chuột phải chọn Layer Control/ Add/ chọn lớp r1/ Add/ OK - Tiếp theo ấn biểu tượng Export Data - Chọn tệp.upd xã tương ứng phần mềm DBR (Mặc địnhlà: C:\Dbr2011\Solieu\2012) VD xã Đức Hạnh (Bảo Lâm) : Sau thực xong bước hình máy tính thông báo chuyển xong số liệu tiếp tục ta chọn ok Sau thực xong ta mở phần mềm DBR để kiểm tra kết số liệu chuyển xong ta tiếp tục thực bước (nếu số liệu chưa chuyển sang trình thực ta bị lỗi nên số liệu không chuyển sang ta phải thực bước lại từ đầu) - Tạo số hiệu lô trạng : - Editing lớp trạng xố số hiệu lơ cũ (click chuột vào lơ/ diện tích cần xố bấm Delete) - Editing lớp r1 chọn lô ấn biểu tượng Select Same Type Obiects ấn tiếp Create Forest Status Layer Phần mềm tự động tạo lớp tạm: - Bấm chuột vào biểu tượng Text Style chọn cỡ chữ 10 bấm ok hình sau: Chỉnh số hiệu lơ cho cân đồ theo bước sau:  Chọn File/ Save/ tam/ OK  Chọn Query/ Select  Select Records from Table: tam  Bỏ tick Browse Results  OK Sau thực bước ta copy tất phần thực lớp tạm (bấm Ctrl + C) chọn Editting lớp trạng ***_trt.tab tiếp tục bấm Ctrl + V sau thực xong thao tác ta lưu tất bước thực chọn File phần Save Table ta chọn ***_trt.tab tiếp tục bấm Save Xoá lớp tạm: Table/ Maintenance/ Delete Table/ chọn lớp tạm/ Delete/ OK Bước 3: Chuyển Bản đồ sang năm sau: - Copy sang thư mục năm 2013 (trừ lớp ***_r.tab) - Mở Mapinfo - Mở lớp rừng1 - Chọn Table/ Maintenance/ Rename Table/ chọn ***_r1/ Rename Đổi tên lớp***_r1.tab thành ***_r.tab Sau thực xong ta lưu bước thực bấm Save + Cập nhật liệu (update) theo hình bước sau:  Chọn Query/ Select  Select Records from Table: ***_r  That Satisfy: lo_moi””  Tick Browse Results  OK Sau thực bước hình bảng liệu ta thực theo bước sau:  Chọn Table/ Update Column  Table to Update: Query1  Column to Update: lo  Get Value From Table: Query1  Value: lo_moi  Bỏ tick Browse Results  Tiếp tục bấm ok - Bấm Close để tắt bảng liệu - Sau tắt bảng liệu hình vẽ ta tiếp tục lưu thao tác thự bấm File chọn Save Table tiếp tục chọn Save Thao tác cuối xố dịng nhập số liệu ngun nhân thay đổi lô mà ta thực hiện:  Chọn Table/ Maitenance/ Table Structure  Chọn dòng nntd/ Remove Field  Chọn dòng lo_moi/ Remove Field Thực xong thao tác ta ấn ok Màn hình lên bẳng sau: Ta tiếp tục ấn ok kết thúc trình chỉnh sửa số liệu biên tập đồ, cập nhập số liệu diến biến rừng Hình 1.1 Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất tỉnh Cao Bằng năm 2014 2.3.6.3 Hình ảnh đồ trạng rừng huyện năm 2014 Dựa vào kết điều tra trạng rừng huyện, thành phố, tiến hành biên tập đồ trạng rừng sử dụng đất năm 2014 cho 13 huyện, thành phố có hình ảnh sau: Hình 1.2: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất thành phố Cao Bằng năm 2014 Hình 1.3: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Trùng Khánh năm 2014 Hình 1.4: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Thạch An năm 2014 Hình 1.5: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Hồ An năm 2014 Hình 1.6: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Hà Quảng năm 2014 Hình 1.8: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Hạ Lang năm 2014 Hình 1.7: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Nguyên Bình năm 2014 Hình 1.9: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Trà Lĩnh năm 2014 Hình 1.10: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Phục Hồ năm 2014 Hình 1.11: Hình ảnh đồ trạng rừng sử dụng đất huyện Thông Nông năm 2014 ... cơng tác theo dõi diễn biến rừng nói riêng tỉnh Cao Bằng - Cập nhật thay đổi trạng rừng phạm vi toàn tỉnh Cao Bằng - Phân tích nguyên nhân biến động rừng giai đoạn 2012 - 2014 tỉnh Cao Bằng -... THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM BẾ VĂN HIẾU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG CÔNG TÁC THEO DÕI DIỄN BIẾN RỪNG TẠI TỈNH CAO BẰNG GIAI ĐOẠN 2012- 2014 Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.02.01 LUẬN... Đối tượng nghiên cứu Công nghệ GIS ứng dụng quản lý, theo dõi diễn biến rừng Chi cục Kiểm lâm Cao Bằng hạt Kiểm lâm thuộc tỉnh Cao Bằng Diện tích rừng năm 2012 2014 tỉnh Cao Bằng 2.1.2 Phạm vi