Sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian trong đánh giá biến động diện tích rừng ngập mặn tại thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh

Bài viết tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian cho phép xác định nguyên nhân và xu hướng biến động không gian về diện tích sẽ góp phần làm cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp quản lý rừng hiệu quả hơn.

Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH RỪNG NGẬP MẶN TẠI THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH Mai Trọng Thịnh1, Nguyễn Hải Hòa2 Trường Cao đẳng Nông Lâm Đông Bắc Trường Đại học Lâm nghiệp TĨM TẮT Rừng ngập mặn có vai trò lớn bảo vệ đê biển trước thiên tai cung cấp nguồn lợi thủy sản cho người dân địa phương thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, song năm gần diện tích rừng ngập mặn suy giảm nghiêm trọng dẫn đến vai trò phòng hộ rừng bị suy giảm đáng kể Nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian cho phép xác định nguyên nhân xu hướng biến động không gian diện tích góp phần làm sở khoa học đề xuất giải pháp quản lý rừng hiệu cho khu vực nghiên cứu Kết xây dựng đồ trạng cho thấy việc sử dụng ảnh viễn thám Landsat để xây dựng đồ có độ xác cao, 82% với hệ số Kappa = 0,77 đảm bảo phù hợp với kết nghiên cứu khác Nhìn chung, kết nghiên cứu cho thấy khoảng 25 năm, từ năm1990 đến năm 2015 tổng diện tích rừng khu vực nghiên cứu bị 3585 (từ 8023 năm 1990 xuống cịn 4438 vào năm 2015), diện tích đất trống đất thổ cư tăng lên đáng kể giai đoạn Tuy nhiên, đánh giá biến động giai đoạn 1990 - 1995 lại cho thấy gia tăng diện tích rừng đáng kể, tăng thêm 5530 giai đoạn 1995 - 2000 diện tích rừng tăng thêm 1915 ha, song từ giai đoạn từ 2000 - 2005 trở diện tích rừng bị suy giảm nghiêm trọng Cụ thể giai đoạn 2000 - 2005 giai đoạn thấy rõ suy giảm diện tích rừng, giảm 8076 ha; giai đoạn 2005 2010, diện tích rừng tiếp tục bị thêm 382 ha; giai đoạn 2010 - 2015 diện tích rừng thêm 136 Nguyên nhân suy giảm diện tích rừng ngập mặn chủ yếu việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất Đây kết quan trọng để nghiên cứu sách quản lý, từ đưa biện pháp nâng cao hiệu quản lý rừng ngập mặn khu vực nghiên cứu Từ khóa: Biến động, diện tích rừng, NDVI, Quảng Ninh, Quảng Yên, rừng ngập mặn I ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam với bờ biển dài 3620 km, phù sa bồi đắp nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển rừng ngập mặn Rừng ngập mặn có vai trị quan trọng việc bảo vệ mơi trường sống cho lồi động thực vật cung cấp nguồn thức ăn cho người, bên cạnh rừng ngập mặn có vai trị chắn sóng, tăng lượng bồi đắp phù sa, điều hịa khơng khí, nhân tố góp phần chống lại biến đổi khí hậu Hiện nay, trình phát triển kinh tế xã hội với tốc độ thị hóa diễn ngày mạnh, với gia tăng dân số nên rừng ngập mặn người khai thác sử dụng vào nhiều mục đích khác làm cho diện tích rừng ngập mặn ngày bị thu hẹp, thành phần loài thực vật chất lượng rừng ngày bị suy giảm Với vị trí địa lý bán đảo, thị xã Quảng Yên khu vực có diện tích rừng ngập mặn lớn tỉnh Quảng Ninh Ở đây, rừng ngập mặn có vai trò lớn người dân địa phương bảo vệ đê biển, góp phần làm giảm biến đổi khí hậu, cung cấp nguồn lợi thủy sản Tuy nhiên, năm gần nhiều yếu tố khách quan, chủ quan làm diện tích rừng ngập mặn bị thay đổi đáng kể chủ yếu theo hướng tiêu cực dẫn đến vai trò rừng ngập mặn bị suy giảm đáng kể Ngoài ra, hệ thống sở liệu quản lý rừng ngập mặn nhiều hạn chế, chủ yếu dựa vào đồ trạng giấy quan sát thực tế, có sở liệu lưu trữ, chưa ứng dụng kỹ thuật theo dõi biến động tài nguyên rừng Trong đó, việc tìm kiếm giải pháp quản lý sử dụng hiệu rừng ngập mặn địa phương nhà khoa học, nhà quản TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 101 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường lý người dân địa phương quan tâm Để góp phần làm sở khoa học đề xuất giải pháp quản lý rừng ngập mặn có hiệu thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, nghiên cứu thực với ba điểm Một là, xây dựng khóa giải đốn ảnh phục vụ cơng tác xây dựng đồ theo dõi diễn biến rừng tỉnh Quảng Ninh Hai là, xây dựng đồ trạng biến động rừng giai đoạn 1990 - 2015 góp phần làm sở khoa học đưa giải pháp quản lý rừng ngập mặn hiệu tương lai Ba là, đánh giá xu hướng biến động rừng ngập mặn giai đoạn 2015 - 2025 thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng điều tra khảo sát đề tài dải đất ngập nước ven biển thuộc khu vực thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, bao gồm diện tích rừng, đất ngập mặn từ năm 1990 đến 2015 làm sở xác định biến động tài nguyên rừng đất ngập mặn 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp kế thừa tài liệu Nghiên cứu tiến hành thu thập tài liệu liên quan đến vùng nghiên cứu phòng kinh tế hạt kiểm lâm thị xã Quảng Yên Các tài liệu thu thập chủ yếu liên quan đến biến động, trạng diện tích rừng, đất ngập mặn khu vực nghiên cứu Ngoài ra, liệu ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian sử dụng (bảng 01), liệu hiệu chỉnh cung cấp Trung tâm Khoa học Quan sát Trái đất, Cục Địa chất Hoa Kỳ (USGS) Các loại liệu thu thập gồm có: - Số liệu khơng gian: Ảnh vệ tinh Landsat TM tổ hợp màu tự nhiên khu vực thị xã Quảng Yên chụp từ năm 1990 - 2015 độ phân giải không gian 30 x 30 m (bảng 01) - Số liệu phi không gian: Đây loại số liệu thuộc tính khu vực đối tượng nghiên cứu Các báo cáo, văn bản, luận văn, tạp chí khoa học có liên quan tới vùng nghiên cứu tham khảo để hình thành lên nhìn tổng quan khu vực nghiên cứu Bảng 01 Thông tin ảnh Landsat sử dụng nghiên cứu TT Mã số ảnh Thời gian Path Row Mức độ xử lý Độ phân giải (m) LT51260451990234BKT01 22/08/1990 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 LT51260451995248BKT00 05/09/1995 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 LE71260452000222SGS00 09/08/2000 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 LE71260452005283EDC00 10/10/2005 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 LE71260452010057EDC00 26/02/2010 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 LC81260452015015LGN00 15/01/2015 126 45, 46 L1T/GEOTIFF 30 Nguồn: http://earthexplorer.usgs.gov 2.2.2 Phương pháp viễn thám Phương pháp viễn thám phương pháp sử dụng xạ điện từ để điều tra đo đạc đặc tính đối tượng Mỗi đối tượng bề mặt trái đất có đặc trưng riêng xạ, phản xạ hay hấp thu tia sóng điện từ Các đặc trưng ghi chụp thể dạng ảnh Từ nguồn liệu 102 ảnh chuyên gia phân loại, đối tượng khác dựa vào đặc trưng nêu kết hợp với quan hệ không gian gữa đối tượng với Đây q trình giải đốn ảnh viễn thám, phương pháp thực mắt hay giải đoán tự động phần mềm máy tính chuyên dụng Phương pháp phân loại giải đốn ảnh TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường mô tả sơ đồ 01 Phương pháp tiền xử lý ảnh Landsat: Hiệu chỉnh xạ: Do ảnh hưởng cảm biến ảnh hưởng địa hình góc chiếu mặt trời ảnh hưởng khí làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng ảnh thu Để đảm bảo nhận giá trị xác lượng xạ phản xạ vật thể ảnh vệ tinh, cần phải thực việc hiệu chỉnh xạ nhằm loại trừ nhiễu trước sử dụng ảnh Hiệu chỉnh hình học ảnh: Bản chất biến dạng hình học ảnh hiểu sai lệch vị trí tọa độ ảnh thực tế tọa độ ảnh lý tưởng tạo cảm biến có thiết kế hình học xác điều kiện thu nhận lý tưởng, nhằm loại trừ sai số tọa độ ảnh thực tế tọa độ ảnh lý tưởng cần phải tiến hành hiệu chỉnh hình học Tăng cường độ phân giải: Tăng cường chất lượng ảnh định nghĩa thao tác làm bật hình ảnh cho người giải đoán ảnh dễ đọc, dễ nhận biết nội dung ảnh so với ảnh gốc Phương pháp thường sử dụng biến đổi cấp độ xám, biến đổi histogram, biến đổi độ tương phản, lọc ảnh, tổ hợp màu Thu thập liệu ảnh Landsat Dữ liệu GIS, số liệu Đánh giá độ xác đồ Điều tra thực địa Xử lý ảnh Phân loại có kiểm định Xây dựng khóa giải đốn Khóa NDVI Bản đồ trạng Bản đồ biến động Hình 01 Phương pháp giải đốn ảnh viễn thám, thành lập đồ trạng rừng ảnh Landsat Phương pháp xây dựng khóa giải đốn giải đốn ảnh viễn thám: Khóa giải đốn thực qua việc xác định phân tích hình ảnh theo cấp phổ màu khu vực nghiên cứu khoảng thời gian khác trạng thái khác Để thành lập khóa giải đốn cần áp dụng nghiêm ngặt phương pháp lựa chọn khóa đặc trưng cho đối tượng theo nguyên tắc khác “tone” màu Mỗi đối tượng khác có phản xạ bước sóng ánh sáng khác nhau, chúng tạo độ sắc nét, độ đậm nhạt khác loại màu sắc Đây sở quan trọng để thành lập khóa giải đốn Trong nghiên cứu này, việc giải đoán ảnh viễn thám thực phần mềm Erdas Image với phương pháp phân loại có kiểm định Nghiên cứu thực phân loại ảnh viễn thám cho năm 2015 với mẫu khóa xác định Từ kết đánh giá độ xác việc giải đốn thơng qua ma trận sai số (Confussion matrix) để xác định số Kappa (K) Tính tốn số NDVI cho năm giải đốn 2015, xác định mẫu khóa cho năm khơng có số liệu GPS thực địa Chỉ số NDVI thực với công thức sau: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 103 Quản lý Tài nguyên rừng & Mơi trường NDVI = (1) Trong đó: NIR băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared); Red băng phổ thuộc bước sóng đỏ (Red) * Phương pháp thành lập đồ biến động rừng: Hệ thống thông tin địa lý với khả phân tích khơng gian, sử dụng để phân tích thành lập đồ biến động tài nguyên rừng đất ngập mặn nhờ việc chồng xếp đồ trạng rừng ngập mặn thời gian khác Các liệu ảnh có toạ độ chuyển vào mơi trường hệ thông tin địa lý liệu phụ trợ khác Kết giải đoán thời điểm phân tích phương pháp tính bảng chéo (Crossing Table) để tính biến động Tích hợp thơng tin viễn thám với thông tin kinh tế xã hội khác giúp cho việc đánh giá mối liên quan biến động tài nguyên rừng, đất ngập mặn với yếu tố thời gian kinh tế xã hội mà ta quan tâm - Xây dựng khoá giải đoán: Bảng 02 Khoá giải đoán đối tượng ảnh vệ tinh TT Đối tượng Khoá giải đoán ảnh Màu xanh da trời đậm, tông ảnh sẫm, hoa văn mịn, chiếm vùng rộng lớn Biển ảnh Màu xanh da trời nhạt, tông ảnh sẫm đến sáng, hoa văn mịn, cấu trúc dải, Sông, kênh mương thường cắt qua đồng Màu xanh đậm, tông ảnh sáng vừa, cấu trúc bất định, vị trí thường Rừng ngập mặn (RNM) cồn cát hay bãi bồi phía ngồi đê Khu ni trồng thuỷ sản Màu xanh nhạt, hoa văn mịn, cấu trúc dạng mảnh hay có bờ bao (KNTTS) quanh KNTTS + RNM Sù xen kẽ hai đối tượng, hoa văn chấm thô Màu trắng (cát bồi) xám (cát phù sa) Tông ảnh sáng sẫm, Đất trống hoa văn mịn Màu trắng đục đậm, đen xám hoa văn mịn, tông ảnh sáng vừa Bãi bùn, cát ngập triều đến xám, hình dạng khơng cố định Đường, đê sông đê Màu nâu trắng Cấu trúc dạng dải kéo dài chạy dọc theo ranh giới biển nước bờ Màu trắng đốm đỏ, hoa văn chấm đốm, tôn ảnh sáng Khu dân cư Dựa đặc điểm xạ yếu tố địa kỹ thuật thể ảnh tác giả xây dựng chìa khố giải đốn thời kỳ bảng Ngoài ra, số đối tượng đặc biệt khơng thể giải đốn từ ảnh sau trình thực địa bổ sung vào phần kết nghiên cứu đồ trạng - Số hoá đối tượng nghiên cứu: Sử dụng phần mềm ArcGIS 10.2 Trước hết gán cho ảnh vùng nghiên cứu điểm toạ độ khống chế, sau dựa chìa khóa giải đốn xây dựng để số hoá đối tượng không gian ảnh, lập lên đồ vector trạng 104 sử dụng đất khu vực nghiên cứu thời kỳ thời kỳ thuộc giai đoạn 1990 - 2015 Trong q trình số hố, liệu thuộc tính liên quan diện tích, chu vi đối tượng vùng, độ dài đối tượng thường tính tốn tự động máy liên kết với đối tượng Đồng thời đối tượng không gian phân loại gán cho mã số riêng (ID) Chỉ số ID trường đặc biệt lớp (layer) thông tin ArcGIS phần mềm GIS khác Nó dùng để liên kết liệu thuộc tính liệu khơng gian loại với TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường (+) Chồng lớp phân tích liệu Các đối tượng không gian ảnh vùng nghiên cứu năm khác sau số hoá gán thơng tin thuộc tính chuyển sang phần mềm ArcGIS để xử lý Phần mềm ArcGIS với khả phân tích khơng gian (Spatial Analyst) mạnh chức chồng lớp (Overlayer) đưa kết biến động sử dụng đất hai thời điểm 1990 2015: - Các lớp thông tin không gian đối tượng vùng nghiên cứu hai thời kỳ chồng lên chức overlay để tìm quy luật biến đổi đối tượng không gian sang đối tượng không gian khác hai thời kỳ - So sánh số liệu thuộc tính diện tích, tên, ID đối tượng không gian hai thời điểm 1990 2015 Thành lập bảng số liệu biến đổi đồ biểu thị biến động III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Xây dựng khóa giải đốn ảnh viễn thám Khóa giải đốn ảnh có giá trị quan trọng việc định kết giải đoán ảnh vệ tinh Đây sở để phần mềm chuyên ngành giải đốn, so sánh mẫu khóa với vị TT trí pixel để chạy đồ Các loại mẫu khóa viễn thám dạng ASCII dạng ảnh Khóa giải đốn bao gồm đối tượng sau: - Khu vực đất có rừng: Khu vực đất rừng ngập mặn - Khu vực đất trống: Bao gồm khu vực đất khơng có nhiều thảm thực vật, đất trống khơng có thực vật, đất cát - Khu vực đất dân cư: Bao gồm khu vực cơng trình xây dựng, khu thị, khu công nghiệp - Khu vực đất mặt nước: Bao gồm đất mặt nước, ao hồ, sông suối - Khu vực đất khác: Các loại đất khác đối tượng Đánh giá mẫu khóa giải đốn Mẫu khóa giải đốn ảnh sau phân tích chiết tách từ ảnh gốc, cần phải xem xét đánh giá độ chuẩn xác mẫu khóa ảnh Sử dụng phương pháp dùng hàm khoảng cách để đánh giá cách biệt thống kê giá trị phổ mẫu lựa chọn Đề tài xây dựng mẫu khóa giải đốn dựa ảnh vệ tinh Landsat năm 2015 với năm mẫu khóa gồm: mặt nước, dân cư, đất trống, đất khác rừng Bảng 03 Phân loại để đánh giá chất lượng Cấp giá trị Chất lượng 1900 – 2000 Các mẫu lựa chọn có khác biệt rõ 1700 – 1900 Các mẫu chọn có khác biệt trung bình < 1700 Các mẫu chọn có khác biệt Thực đánh giá mẫu thông qua phần mềm Erdas Image với bước sau: Trong hộp thoại Signature Editor chọn Evaluate\Separability\Signature Separability Kết bảng chứa giá trị phổ mẫu có biệt rõ, ngưỡng cách biệt từ 1994 đến 2000 Kết cho thấy bảng phân ngưỡng giá trị cách biệt kết lấy mẫu để giải đoán ảnh Quảng Yên đạt tiêu chuẩn Các mẫu có khác biệt lớn mẫu khóa xác, điều có nghĩa trạng thái lấy mẫu đặc trưng nó, khơng có nhầm lẫn hay mẫu khơng chứa vùng “mờ” Thực giải đoán ảnh viễn thám theo mẫu khóa giải đốn Xác định mẫu khóa chuẩn giúp cho nhận định thành lập đồ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 105 Quản lý Tài nguyên rừng & Mơi trường trạng xác (hình 02) Phương pháp giải đoán ảnh với tham gia tri thức người mức độ đầy đủ, độ xác kết phụ thuộc nhiều vào khả người giải đoán, hiệu kinh tế thấp tốn nhiều chi phí điều tra ngoại nghiệp Hình 02 Bản đồ giải đốn ảnh thị xã Quảng Yên năm 2015 Phân loại có giám định hình thức phân loại mà tiêu phân loại xác lập dựa vùng mẫu - khu vực mà ảnh người giải đoán biết chắn thuộc vào lớp cần tìm Dựa vào vùng mẫu, tham số thống kê xác định Đây tiêu thống kê sử dụng trình phân loại sau Như vậy, phân loại giám định đòi hỏi trình chọn mẫu đặc trưng cho đối tượng ảnh dựa kết khảo sát thực địa từ thông tin liên quan khác khơng khảo sát, có nghĩa phải biết trước đặc điểm số vùng thực tế tương ứng với vùng ảnh loại mà ta cần xác định (hình 02) Đánh giá độ xác kết sau phân loại Phân loại ảnh viễn thám trình phân định Pixel hình ảnh thành lớp nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất Để thực cần có khóa giải đốn khóa đánh giá độ xác Việc chọn mẫu để đánh giá độ xác thực qua xác định vị trí điểm mẫu thực địa để so sánh đánh giá với kết giải đoán ảnh Để 106 thực cần phải khu vực thực tế xác định trạng thái địa điểm sau ghi lại tọa độ xác định GPS Thực với dung lượng mẫu tương đối phù hợp với diện tích giải đốn để có tổng quát khách quan bao quát đối tượng cần đánh giá sau chồng xếp lên lớp đồ đồ giải đoán để kiểm tra độ xác kết Thực so sánh kết giải đoán kết thực địa để thành lập bảng ma trận sai số (Confusion Matrix) Ma trận sai số ma trận thể sai khác trùng khớp kết kiểm tra thực địa kết giải đốn Từ tính số Kappa (K) để đánh giá độ xác kết giải đoán Hệ số Kappa sử dụng thước đo đánh giá độ xác phân loại Đây hệ số tiện ích tất nguyên tố từ ma trận sai số Nó khác có thực sai số độ lệch ma trận tổng số thay đổi hàng cột Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh năm 2015, đề tài thực đánh giá độ xác kết giải đoán ảnh viễn thám năm 2015 với TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường điểm mẫu xác định GPS Tổng số điểm lấy mẫu 250 mẫu Các đối tượng thu thập gồm: Mặt nước, đất trống, rừng, dân cư đất khác Công thức xác định số Kappa sau: ∑ − ∑ ( − ) − ∑ ( − ) Trong đó: r = Số lượng cột ma trận ảnh, Xii = Số lượng Pixel quan sát hàng i cột i (trên đường chéo chính), Xi+ = Tổng pixel quan sát hàng i, X+I = Tổng pixel quan sát cột I, N = Tổng số pixel quan sát ma trận ảnh Hệ số Kappa thường nằm 1, giá trị nằm khoảng độ xác phân loại chấp nhận Theo Cục Địa chất Mỹ, Kappa có nhóm giá trị: K > 0,8: độ xác cao, 0,4 < K < 0,8: độ xác vừa phải, K < 0,4: độ xác thấp Bảng 04 Ma trận sai số trạng thái giải đoán Đánh giá Điều tra GPS Tổng Tỷ lệ 65 0,26 2 42 0,17 31 40 0,16 0 43 48 0,19 45 55 0,22 Tổng 71 37 33 58 51 250 Tỷ lệ 0,28 0,15 0,13 0,23 0,2 Đất khác Đất trống Dân cư Mặt nước Rừng Đất khác 54 Đất trống 32 Dân cư Mặt nước Rừng Kết đánh giá mức độ xác sau phân loại lớp thảm phủ phương pháp phân loại có kiểm định độ xác tồn cục phân loại (Overall Accuracy) = 82% hệ số thống kê Kappa = 0,77 Như vậy, độ xác đạt độ chuẩn xác mức tốt, với nghiên cứu khoa học chấp nhận Nguyên nhân việc giải đoán có độ xác phần liệu ảnh có độ phân giải thấp, chưa cao, dẫn tới đối tượng bị nhầm lẫn với Với kết đề tài xác định ngưỡng giá trị NDVI để thành lập khóa giải đốn cho năm q khứ, khơng có số liệu điều tra thực địa Thành lập mẫu khóa giải đoán NDVI NDVI (Nomarlized Difference Vegetation Index – số khác biệt thực vật chuẩn hóa) dùng để xác định độ che phủ thực vật bề mặt trái đất diện rộng Nó tính dựa khác biệt phản xạ ánh sáng cận hồng ngoại ánh sáng đỏ NDVI = (NIR-R)/(NIR+R) Trong đó: NIR băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared); R băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ (Red) Thực tính tốn số NDVI ảnh vệ tinh năm 2015 phần mềm ArcGIS: ArctoolBox/Spatial Analyst tools/Map Algebra/Raster Calculator Kết thống kê giá trị NDVI trạng thái rừng tổng hợp bảng 05 Bảng 05 Khóa giải đốn NDVI thị xã Quảng n TT Trạng thái Khoảng giá trị Mặt nước Đất trống < 0.05 0.05 ÷ 0.12 Đất khác 0.12 ÷0.31 Dân cư Rừng 0.31 ÷ 0.38 > 0.38 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 107 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 3.2 Thành lập đồ trạng biến động rừng giai đoạn từ 1990 đến năm 2015 3.2.1 Bản đồ trạng thời kỳ nghiên cứu Trên kết khóa giải đốn ảnh số Hình 03 Hiện trạng rừng thị xã Quảng Yên năm 1990 Từ kết đồ năm nghiên cứu, đề tài thống kê diện tích theo đối tượng thị NDVI, nghiên cứu tiến hành xây dựng đồ trạng rừng ngập mặn năm nghiên cứu, gồm năm 1990, 1995, 2000, 2005, 2010 năm 2015 (hình 03, hình 04) Hình 04 Hiện trạng rừng thị xã Quảng Yên năm 2010 xã Quảng Yên năm nghiên cứu bảng 06 Bảng 06 Diện tích đối tượng năm nghiên cứu thị xã Quảng Yên (ha) TT Đối tượng 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Mặt nước 10534 14361 13555 13256 12680 8421 Rừng 8023 11117 13032 4956 4574 4438 Dân cư 176 299 334 410 505 682 Đất trống 102 73.0 41 45 117 419 Đất khác 14576 7561 6449 14744 15535 19451 Tổng 33411 33411 33411 33411 33411 33411 Từ kết bảng 06, nghiên cứu đến số nhận xét sau: Năm 1990: Diện tích chiếm nhiều thị xã Quảng Yên đối tượng đất khác với 14,576 ha, chiếm 43,6% Tiếp theo đối tượng mặt nước với diện tích đạt 10534 ha, tỷ lệ 31,5% Trong diện tích trạng thái rừng 24,0% có 8023 Các diện tích dân cư đất trống 176 102 ha.Như vậy, năm 1990 diện tích chủ yếu khu vực xã Quảng Yên đối tượng đất khác chiếm gần 50% diện tích tồn thị xã Tiếp theo diện tích mặt nước, rừng, dân cư đất trống thấp chiếm 0,31% diện tích Năm 1995: Diện tích đất rừng ngập mặn 108 khu vực xã Quảng Yên 11,117 đạt 33,3% Diện tích mặt nước khu vực 14,361ha chiếm tỷ lệ 42,98% Trong diện tích đất khác 7561ha chiếm 22,6% diện tích khu vực Cịn lại diện tích đất trống 73 chiếm 0,22% dân cư 299 chiếm 0,89% diện tích Như vậy, so với năm 1990 diện tích đất rừng tăng lên 11,117 ha, tăng 3000 đạt gần 9,0% diện tích khu vực Bên cạnh đó, diện tích đất dân cư tăng từ 176 lên 299 ha, tăng 123 Diện tích đất trống giảm từ 0,31% xuống cịn 0,22% Năm 2000: Diện tích rừng khu vực thị xã Quảng Yên đạt 13,032 ha, chiếm tỷ lệ 39,01% diện tích khu vực Diện tích mặt nước TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 13,555 ha, chiếm 40,6% Trạng thái đất trống đất khác có tỷ lệ 0,12% 19,3% chiếm 41 6449 tổng diện tích tồn vùng Trong diện tích dân cư 334 đạt 1% diện tích.So sánh khoảng thời gian từ 1995 đến năm 2000 ta thấy rằng, diện tích đất dân cư tăng từ 299 lên 334 ha, tăng thêm 35 (0,1%) Tuy nhiên, diện tích đất khác đất trống giảm Đất trống giảm từ 0,22% xuống 0,12%; đất khác từ 22,6% xuống 19,3% Diện tích đất có rừng tăng lên từ 11,117 lên 13,032 Năm 2005: Từ bảng thống kê đối tượng thị xã Quảng Yên, ta thấy năm 2005 diện tích đất mặt nước 13,256 chiếm tỷ lệ 39,7% Đối tượng rừng đạt 4956 chiếm 14,8% diện tích tồn xã Diện tích dân cư 410 chiếm 1,23% diện tích Tiếp theo diện tích đất trống 45 ha, chiếm 0,13% Diện tích đất khác chiếm diện tích nhiều đạt 44.1% với diện tích 14,744 ha.Ta thấy diện tích dân cư năm 2005 tăng 76 so với năm 2000, tăng 22,75% so với năm 2000 Diện tích mặt nước giữ gần ổn định với năm 2000 40,6% năm 2005 đạt 39,7% Diện tích đất trống tăng từ 41 lên 45 ha, song giữ mức thấp 0,13% diện tích tồn khu vực Trong diện tích đất khác tăng mạnh với diện tích năm 2000 6449 tăng lên năm 2005 đạt 14,744 Năm 2010: Diện tích mặt nước có khu vực xã Quảng Yên 12,680 chiếm tỷ lệ 37,95% diện tích khu vực Diện tích đạt tỷ lệ cao đối tượng đất khác, tỷ lệ năm 2010 46,5% có diện tích 15,535 Ở vị trí thứ đất rừng 4574 đạt tỷ lệ 13,69% diện tích tồn vùng Các đối tượng dân cư 505 đất trống 117 chiếm tổng số 1,86 Đánh giá năm 2010 so với năm 2005, thấy rõ gia tăng dân số Năm 2005 tỷ lệ dân số có 1,23%, song năm 2010 tăng lên 1,51% diện tích, từ 410 lên 505 năm 2010 Diện tích mặt nước giữ ổn định gần 13,000 Tuy nhiên, diện tích đất trống tăng lên rõ rệt từ 45 năm 2005 tăng lên 117 năm 2010 Tỷ lệ diện tích đất khác tăng nhẹ thêm 2,37% lên 46,5% Năm 2015: Diện tích chủ yếu Thị xã Quảng Yên trạng thái đất khác, với diện tích 19,451 chiếm tỷ lệ 58,2% Tiếp theo đối tượng mặt nước có diện tích 8421 ha, chiếm 25,2% diện tích tồn vùng Đối tượng,đất rừng có diện tích 4438 đạt 13,3% tổng diện tích Khu vực đất dân cư có diện tích 682 ha, chiếm 2,04% Và xếp cuối, trạng thái có diện tích thấp đất trống chiếm tỷ lệ 1,25% với diện tích 419 ha.So sánh giai đoạn năm 2010 2015 ta thấy diện tích đất rừng giảm nhẹ từ 4574 xuống 4438 Diện tích đất dân cư tăng lên từ 505 lên 682 ha, tăng từ 1,51% lên 2,04% Tiếp nối năm 2010, năm 2015 điện tích đất khu vực tiếp tục tăng mạnh từ 117 lên 419 ha, vượt 302 so với năm 2010 Đây điều đáng báo động, cần phải hạn chế việc gia tăng diện tích đất trống, chuyển đổi mục đích quy hoạch để sử dụng đất hiệu Như vậy, qua đồ trạng rừng thành lập qua năm, đánh giá q trình diễn biến thay đổi lớp phủ bề mặt trạng sử dụng đất qua giai đoạn thời kỳ, từ khứ đến 3.2.2 Biến động diện tích rừng giai đoạn 1990 đến năm 2015 Bản đồ biến động diện tích rừng xây dựng dựa đồ trạng năm khứ Các đồ trạng phân tích thuật tốn “change detection” liệu raster Chồng xếp hai lớp đồ trạng cần xác định biến động sau thực tính toán cho kết với bốn khu vực: Khu vực không rừng ổn định, khu vực đất rừng, khu vực đất có rừng tăng thêm khu vực có rừng ổn định Các đồ trạng đơn cho biết trạng sử dụng đất phân TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 109 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường vùng tương đối đối tượng khu vực nghiên cứu Thế lại không so sánh thay đổi trạng thái, trạng sử dụng năm năm khác Đó nhược điểm đồ trạng rừng qua năm Bản đồ biến động xây dựng nhằm cho ta thấy tương đối khu vực có thay đổi trạng sử dụng đất, đặc biệt biến đổi diện tích rừng, tăng lên giảm Khu vực suy giảm liên tục Từ có biện pháp quy hoạch dài hạn nhằm bảo vệ diện tích rừng phát triển rừng bền vững Từ kết đồ biến động sử dụng đất, nghiên cứu tổng hợp biến động diện tích đối tượng thị xã Quảng Yên (bảng 07) Bảng 07 Tổng hợp biến động diện tích rừng giai đoạn 1990 - 1995 (ha) Khu vực 1990-1995 1995-2000 2000-2005 2005-2010 2010-2015 Đất không rừng ổn định 19858 17090 19398 26173 27187 Đất có rừng tăng thêm 5530 5203 981 2282 1653 Đất rừng 2435 3288 9057 2668 1787 Đất có rừng ổn định 5588 7830 3975 2288 2784 Qua kết bảng 07, nghiên cứu đến số nhận xét sau: Giai đoạn 1990 - 1995: Ở giai đoạn thấy rõ nét gia tăng diện tích rừng, diện tích tăng thêm 5530 chiếm tỷ lệ 16,6% diện tích tồn khu vực Tuy nhiên, diện tích rừng bị lớn, với diện tích 2435 ha, chiếm tỷ lệ 7,3% Diện tích đất khơng rừng ổn định 19,858 đất có rừng ổn định 5588 chiếm diện tích 59,4% 16,7% diện tích tồn khu vực Giai đoạn 1995 - 2005: Giai đoạn cho thấy diện tích đất rừng tăng thêm 5203 chiếm 15,6% tổng diện tích xã Quảng Yên Tuy nhiên, diện tích rừng cao với 3288 chiếm tỷ lệ 9,8% diện tích Diện tích đất khơng rừng ổn định 17,090 chiếm tỷ lệ 51,2% Diện tích đất có rừng ổn định 7830 với 23,4% diện tích khu vực Giai đoạn 2000 - 2005:Giai đoạn thấy rõ suy giảm diện tích giảm gần 10,000 ha, chiếm 27% diện tích tồn Thị xã Trong đó, diện tích rừng tăng thêm chưa đầy 1000 chiếm tỷ lệ gần 3% diện tích khu vực Diện tích đất có rừng ổn định đạt 11,9% với diện tích 3975 Diện tích đất khơng rừng ổn định tăng lên 19,398 chiếm 58,1% diện tích 110 1990-2015 23600 1789 5372 2650 Giai đoạn 2005 - 2010: Giai đoạn có 2282 đất rừng trồng phục hồi, chiếm 6,8% Diện tích đất rừng ổn định 2288 chiếm 6,9% tổng diện tích Khu vực đất rừng chiếm tỷ lệ 7,99% với 2668 Trong đất khơng rừng ổn định chiếm tỷ lệ cao 78,3% với 26173 Nhìn chung, so với giai đoạn năm 2000 đến 2005 diện tích rừng tăng lên đáng kể Giai đoạn 2000 – 2005 trồng 981 đến giai đoạn 2005 – 2010 diện tích tăng lên 2282 tổng diện tích thị xã Khơng diện tích đất rừng giảm nhiều từ 9057 xuống 2668 Với xu diện tích rừng giảm xuống rừng trồng thêm, giai đoạn 2005 – 2010 đánh giá quản lý phát triển rừng đạt hiệu tốt Giai đoạn 2010 - 2015: Giai đoạn diện tích đất khơng rừng giữ ổn định mức cao 27,187 ha, chiếm tỷ lệ 81,4% Diện tích đất có rừng tăng thêm 1653 ha, chiếm tỷ lệ 4,95 Diện tích đất có rừng ổn định khu vực 2784 chiếm tỷ lệ 8,3% Diện tích đất rừng có giảm so với giai đoạn 2005 – 2010, song mức 5,4% với diện tích 1787 Biến động diện tích rừng giai đoạn 2010 – 2015 xem biến động so với TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường giai đoạn khác Diện tích đất rừng 1787 diện tích đất trồng 1653, gần diện tích bù đắp diện tích trồng thêm rừng phục hồi Mặc dù chưa mục tiêu phải tăng diện tích rừng nhiều diện tích rừng bị mất, song giai đoạn 2010 - 2015 giảm diện tích rừng suy giảm trồng bù đắp lượng rừng bị Để đánh giá cách tổng quát, biến động diện tích rừng từ năm 1990 đến năm 2015, đề tài thực thành lập đồ biến động giai đoạn 1990 - 2015 Khoảng thời gian từ năm 1990 đến năm 2015 25 năm Các đồ biến động giai đoạn năm đồ diễn biến khoảng 25 năm sở quan trọng để dự báo biến động rừng năm khu vực xã Quảng Yên Qua bảng thống kê (bảng 07) cho thấy với diện tích 23600 ha, khu vực đất không rừng ổn định giữ mức cao, chiếm tỷ lệ 70,6% Diện tích đất có rừng tăng thêm rừng phục hồi trồng 1789 ha, đạt 5,4% Trong diện tích rừng cao 5372 ha, chiếm 16% diện tích khu vực Diện tích đất có rừng ổn định giai đoạn 2650 chiếm tỷ lệ 7,9% Qua giai đoạn 1990 - 2015 cho thấy rừng trồng thêm, song diện tích rừng so với năm khứ thường có xu hướng suy giảm Mặc dù diện tích rừng trồng phục hồi tăng, song diện tích đất rừng cao, cao diện tích rừng phát triển Với thực trạng này, khoảng thời gian dài diện tích rừng suy giảm gần xuống mức cao Do vậy, cần có biện pháp kế hoạch bổ sung thêm diện tích rừng để bảo vệ tài nguyên rừng bền vững IV KẾT LUẬN Kết cho thấy giai đoạn 1990 - 1995 rõ nét gia tăng diện tích rừng, diện tích tăng thêm 5530 chiếm tỷ lệ 16,6% diện tích tồn khu vực Tuy nhiên, diện tích rừng bị lớn, với diện tích 2435 ha, chiếm tỷ lệ 7,3% Diện tích đất khơng rừng ổn định 19,858 đất có rừng ổn định 5588 chiếm diện tích 59,4% 16,7% diện tích tồn khu vực.Giai đoạn năm 1995 - 2000 diện tích đất rừng tăng thêm 5203 chiếm 15,6% tổng diện tích xã Quảng Yên Diện tích rừng cao với 3288 chiếm tỷ lệ 9,8% diện tích Diện tích đất khơng rừng ổn định 17,090 chiếm tỷ lệ 51,2% Diện tích đất có rừng ổn định 7830 với 23,4% diện tích khu vực Giai đoạn từ năm 2000 - 2005 giai đoạn thấy rõ suy giảm rừng, diện tích giảm gần 10,000 ha, chiếm 27% diện tích tồn Thị xã Trong đó, diện tích rừng tăng thêm chưa đầy 1000 chiếm tỷ lệ gần 3% diện tích khu vực Diện tích đất có rừng ổn định đạt 11,9% với diện tích 3975 Diện tích đất khơng rừng ổn định tăng lên 19,398 chiếm 58,1% diện tích.Giai đoạn 2005 - 2010 có 2282 đất rừng trồng phục hồi, chiếm 6,8% Diện tích đất rừng ổn định 2288 chiếm 6,9% tổng diện tích Khu vực đất rừng chiếm tỷ lệ 7,99% với 2668 Trong đất khơng rừng ổn định chiếm tỷ lệ cao 78,3% với 26,173 Giai đoạn 2010 – 2015 diện tích đất khơng rừng giữ ổn định mức cao 27,187ha, chiếm tỷ lệ 81,4% Diện tích đất có rừng tăng thêm 1653 ha, chiếm tỷ lệ 4,95 Diện tích đất có rừng ổn định khu vực 2784 chiếm tỷ lệ 8,3% Diện tích đất rừng có giảm so với giai đoạn 2005 – 2010, nhiên mức 5,4% với diện tích 1787 ha.Từ thấy với diện tích 23,600 ha, khu vực đất không rừng ổn định giữ mức cao, chiếm tỷ lệ 70,6% Diện tích đất có rừng tăng thêm rừng phục hồi trồng 1789 ha, đạt 5,4% Trong diện tích rừng cao 5372 ha, chiếm 16% diện tích khu vực Diện tích đất có rừng ổn định TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 111 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường giai đoạn 2650 chiếm tỷ lệ 7,9% Như vậy, giai đoạn 1990 – 2015, xu rừng bị suy giảm mặt diện tích thể rõ rệt Diện tích rừng tăng lên giai đoạn 1990 – 2015, thị xã Quảng Yên thực số dự án trồng rừng TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 Phùng Văn Khoa (2013) Ứng dụng công nghệ không gian địa lý quản lý tài nguyên môi trường lưu vực NXB Nông nghiệp, Hà Nội Phùng Văn Khoa cộng (2015) Phân tích thay đổi lớp phủ bề mặt quy mô lưu vực dựa vào số thực vật ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian Tạp chí Khoa học Công nghệ Lâm nghiệp số Đặc biệt – kỷ niệm 20 năm ngày thành lập Khoa Quản lý tài nguyên rừng Môi trường, năm 2015 4.Thomas M Lilleran and Ralphw Kiefer (1994) Remote sensing and Image Intergration Third edition John Wiley & sons Ex USING MULTI-SPECTRAL LANDSAT IMAGERIES TO QUANTIFY CHANGES IN THE EXTENTS OF MANGROVES IN QUANG YEN TOWNSHIP, QUANG NINH PROVINCE Mai Trong Thinh1, Nguyen Hai Hoa2 North East College of Agriculture and Forestry Vietnam National University SUMMARY Mangroves play a significant role for local people in protecting dykes against natural disasters and offering aquatic resources to local people in Quang Yen township, Quang Ninh province However, recent mangrove areas have significantly reduced leading to severely weaken coastal protection functions of mangroves Using geospatial technology to identify the drivers and trends of spatial changes in extents of mangroves will provide a scientific basis for proposing effective forest management solutions As a result, using Landsat imagery to produce current mangrove extents has provided a high accuracy, 82% with Kappa coefficient of 0.77 This finding is consistent with other studies In general, the findings show that the total mangrove extents lost are 3585 haduring the period of 1990 - 2015, within 25 years, estimated at 8023 in 1990 and 4438 in 2015, whereas other land covers, including bare land and residential land have increased considerably at the same period However, as assessing the duration of 1990 - 1995, it shows that there is a significant increase in mangrove extents, around 5,530 ha, and an increase of 1915 in the period 1995 - 2000, but from 2000 and up to the studied time, mangrove extents have significantly decreased In particular, during the period of 2000 2005 mangrove extents have remarkably decreased with 8076 The mangrove extents continued to reduce from 2005 to 2010 and 2010 - 2015, with further additional areas of 382 and 136 ha, respectively The main driver of loss of mangrove extentshas defined asa conversion of mangrove areas to other land use purposes This finding is important to propose measures with how to improve mangrove forest management in Quang Yen, Quang Ninh provinnce Keywords: Forest areas, forest changes, mangroves, NDVI, Quang Ninh, Quang Yen Ngày nhận Ngày phản biện Ngày định đăng 112 : 13/4/2017 : 20/4/2017 : 25/4/2017 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 3-2017 ... dải đất ngập nước ven biển thuộc khu vực thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh, bao gồm diện tích rừng, đất ngập mặn từ năm 1990 đến 2015 làm sở xác định biến động tài nguyên rừng đất ngập mặn 2.2... kiểm lâm thị xã Quảng Yên Các tài liệu thu thập chủ yếu liên quan đến biến động, trạng diện tích rừng, đất ngập mặn khu vực nghiên cứu Ngoài ra, liệu ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian sử dụng (bảng... địa lý với khả phân tích khơng gian, sử dụng để phân tích thành lập đồ biến động tài nguyên rừng đất ngập mặn nhờ việc chồng xếp đồ trạng rừng ngập mặn thời gian khác Các liệu ảnh có toạ độ chuyển