Ứng dụng viễn thám và gis thành lập bản đồ nguy cơ thoái hóa đất tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT - - PHAN THỊ CẨM VÂN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ THOÁI HOÁ ĐẤT TỈNH NINH THUẬN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT - - PHAN THỊ CẨM VÂN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ THOÁI HOÁ ĐẤT TỈNH NINH THUẬN Ngành: Bản đồ viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Quang Vinh HÀ NỘI, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng thân Tồn trình nghiên cứu tiến hành cách khoa học, số liệu, kết trình bày luận văn xác, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 08 tháng năm 2014 Tác giả luận văn Phan Thị Cẩm Vân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết Luận văn Mục tiêu Luận văn 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Nội dung Luận văn .4 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc Luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỐI HĨA ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan Viễn thám GIS 1.1.1 Tổng quan Viễn thám 1.1.1.1 Định nghĩa phân loại viễn thám 1.1.1.2 Lý thuyết phản xạ phổ đối tượng tự nhiên a Một số khái niệm đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên b Đặc tính phản xạ phổ thực vật: 10 c Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng 13 d Khả phản xạ phổ nước 15 e Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 17 1.1.1.3 Xử lý ảnh số 22 1.1.2 Hệ thống thông tin địa lý GIS .28 1.1.2.1 Khái niệm 28 1.1.2.2 Các thành phần GIS 28 1.1.2.3 Cơ sở liệu GIS .28 a Cơ sở liệu không gian: 29 b Cơ sở liệu thuộc tính .30 1.1.2.4 Các phép phân tích khơng gian .30 a Tìm kiếm truy vấn liệu khơng gian 31 b Chồng chập liệu, tạo vùng đệm với liệu vector 31 c Chồng chập liệu raster 31 d Tạo vùng đệm liệu raster 31 1.2 Tổng quan thoái hoá đất 31 1.2.1 Khái niệm thoái hoá đất .31 1.2.2 Tính cấp thiết việc đánh giá nguy thoái hoá đất 31 1.2.3 Các yếu tố gây thoái hoá đất 32 1.2.3.1 Độ dốc .32 1.2.3.2 Hướng sườn .32 1.2.3.3 Lượng mưa 32 1.2.3.4 Thảm thực vật 32 1.2.3.5 Vỏ phong hoá 33 1.2.3.6 Hiện trạng sử dụng đất 33 1.2.3.7 Dạng địa hình 34 1.2.3.8 Các yếu tố khí hậu – thuỷ văn 34 1.3 Các phương pháp nghiên cứu thoái hoá đất 35 1.3.1 Phương pháp truyền thống .35 1.3.2 Các phương pháp tổng hợp 35 1.3.2.1 Các mơ hình đánh giá xói mịn đất 36 1.3.2.2 Phương pháp thị thực vật cho thoái hoá đất 36 1.3.2.3 Đánh giá tổng hợp thoái hoá đất ma trận tương quan 36 1.3.2.4 Phương pháp xác định yếu tố giới hạn vật lý hoá học đất 36 1.3.2.5 Ứng dụng viễn thám GIS xây dựng đồ thoái hoá đất 37 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH NINH THUẬN .40 2.1 Vị trí địa lý .40 2.2 Điều kiện tự nhiên 41 2.3 Đặc điểm địa chất địa hình 42 2.3.1 Địa chất 42 2.3.2 Địa hình 43 2.4 Khí hậu - Thuỷ văn 44 2.4.1 Chế độ gió: .44 2.4.2 Chế độ mưa - ẩm: 45 2.4.3 Các tượng thời tiết đặc biệt: 48 2.5 Thổ nhưỡng 48 2.6 Thảm thực vật 50 2.7 Tài nguyên thiên nhiên 52 2.7.1 Hiện trạng sử dụng đất 52 2.7.2 Tài nguyên rừng đa dạng sinh học .53 2.7.3 Tài nguyên nước .55 2.7.3.1 Nước mưa 55 2.7.3.2 Tài nguyên nước mặt .56 2.7.3.3 Tài nguyên nước đất .58 2.7.4 Tài nguyên biển 58 2.7.5 Tài nguyên khoáng sản 59 CHƯƠNG 3: THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NGUY CƠ THỐI HĨA ĐẤT 61 3.1 Các yếu tố tiềm ảnh hưởng đến thối hóa đất .61 3.1.1 Nhóm yếu tố địa hình .61 3.1.1.1 Độ dốc địa hình .61 3.1.1.2 Phân cắt sâu .64 3.1.1.3 Dạng địa hình 67 3.1.2 Nhóm yếu tố khí hậu thuỷ văn 70 3.1.2.1 Mật độ sông suối – phân cắt ngang 70 3.1.2.2 Yếu tố lượng mưa 73 3.1.3 Yếu tố lớp phủ thực vật 75 3.2 Xây dựng đồ tổng hợp yếu tố tiềm gây thoái hoá đồ nguy thoái hoá đất khu vực tỉnh Ninh Thuận 79 3.2.1 Phương pháp thành lập đồ tổng hợp yếu tố tiềm gây thoái hoá 79 3.2.1.1 Phương pháp viễn thám Hệ thống thông tin địa lý 79 3.2.1.2 Phương pháp xây dựng sở liệu 80 3.2.1.3 Phương pháp phân tích khơng gian 80 3.2.1.4 Các phương pháp khác 80 3.2.2 Quy trình thành lập 81 3.3 Xây dựng đồ nguy thoái hoá đất tỉnh Ninh Thuận 84 3.3.1 Phân cấp thoái hoá đất .84 3.3.2 Xây dựng đồ nguy thoái hoá đất tỉnh Ninh Thuận .84 KẾT LUẬN .88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Độ thấu quang nước phụ thuộc vào bước sóng 16 Bảng 1.2: Cửa sổ khí xạ mặt trời 22 Bảng 1.3: Quan hệ độ che phủ lượng đất bị xói mịn 33 Bảng 1.4: Ảnh hưởng lượng mưa đến xói mịn 35 Bảng 2.1: Lượng mưa tháng, năm trung bình nhiều năm vùng Ninh Thuận 47 Bảng 2.2: Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Ninh Thuận 53 Bảng 3.1: Phân cấp mức độ ảnh hưởng độ dốc đến thối hóa đất 62 Bảng 3.2: Phân cấp mức độ ảnh hưởng phân cắt sâu đến thoái hoá đất 65 Bảng 3.3: Phân cấp mức độ ảnh hưởng dạng địa hình đến thối hố đất 67 Bảng 3.4: Phân cấp mức độ ảnh hưởng phân cắt ngang đến q trình thối hố đất 71 Bảng 3.5: Phân cấp mức độ ảnh hưởng lượng mưa đến thoái hoá đất .73 Bảng 3.6: Phân cấp mức độ ảnh hưởng lớp phủ thực vật đến q trình thối hố đất 77 Bảng 3.7: Thang điểm đánh giá tổng hợp yếu tố tiềm gây thối hố 81 Bảng 3.8: Thống kê diện tích tổng hợp yếu tố tiềm gây thoái hoá đất theo huyện 82 Bảng 3.9: Tổng hợp diện tích thối hố thoái hoá tiềm theo huyện 85 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng Hình 1.2: Đặc tính phản xạ phổ số đối tượng tự nhiên .10 Hình 1.3: Đặc tính phản xạ phổ thực vật 11 Hình 1.4: Đặc tính hấp thụ nước 11 Hình 1.5: Đặc tính phản xạ phổ thực vật 12 Hình 1.6: Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 13 Hình 1.7: Khả phản xạ phổ đất phụ thuộc vào độ ẩm 14 Hình 1.8: Khả phản xạ hấp thụ nước 16 Hình 1.9: Khả phản xạ phổ số loại nước 16 Hình 1.10: Cửa sổ khí 21 Hình 1.11: Các thành phần GIS 28 Hình 1.12: Mơ hình liệu Raster Vector 29 Hình 1.13: Cấu trúc liệu dạng Raster 29 Hình 1.14: Cấu trúc liệu dạng Vector .30 Hình 2.1: Bản đồ hành tỉnh Ninh Thuận 41 Hình 2.2: Bãi biển Ninh Thuận 59 Hình 3.1: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng độ dốc đến q trình thối hố đất 63 Hình 3.2: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng phân cắt sâu đến trình thối hố đất .66 Hình 3.3: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng dạng địa hình đến q trình thối hố đất .69 Hình 3.4: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng phân cắt ngang đến trình thối hố đất 72 Hình 3.5: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng lượng mưa đến thối hố đất 74 Hình 3.6: Bản đồ phân cấp mức độ ảnh hưởng lớp phủ thực vật đến q trình thối hố đất 78 Hình 3.7: Bản đồ tổng hợp phân cấp yếu tố tiềm ảnh hưởng đến thoái hoá đất 83 Hình 3.8: Ma trận tương quan thoái hoá đất yếu tố tiềm gây thoái hoá .84 Hình 3.9: Bản đồ phân cấp trạng thối hố đất tỉnh Ninh Thuận .86 Hình 3.10: Bản đồ nguy thoái hoá đất tỉnh Ninh Thuận 87 76 thảm thực vật rừng rậm thường xanh ổn định, bị thối hố, độ che phủ cao làm cho đất bị xói mịn rửa trơi Những khu vực rừng rậm thường xanh rộng, chiều cao trung bình từ 12m trở lên độ che phủ tốt, bảo vệ cho đất khơng bị xói mịn, rửa trơi Cây lâu năm có vai trị tương tự rừng việc chống xói mịn, rửa trơi cho đất (Nguyễn Mạnh Hà 2012) [3] Ngược lại, khu vực thực vật, lớp đất dễ dàng bị thất xói mịn, rửa trơi có mưa, đặc biệt nghiêm trọng vùng có địa hình dốc phân cắt mạnh Đây khu vực mà trình thối hố đất diễn mạnh Thảm thực vật đánh giá có vai trị việc điều tiết dịng chảy, hạn chế xói mịn đất mưa, rễ cịn có tác dụng giữ cho lớp đất mặt có độ gắn kết Ngay kể mối quan hệ với xói mịn, sạt lở đất vùng đồi núi, khu vực có bề mặt thảm phủ dày xảy tượng xói mịn, sạt lở Tuy nhiên, vài nơi có thảm rừng rậm thường xanh nhiệt đới gió mùa ngun sinh xuất xói mịn, sạt lở (ngun nhân tượng sạt lở xảy khu vực vào tháng mưa nhiều, lượng nước thấm xuống đất lớn, tầng nước ngầm chứa nước dâng lên cao hơn, lớp đất bề mặt vỏ phong hố, tầng đá mẹ có tầng phân cắt rõ ràng tạo mặt trượt, lúc lớp phủ rừng khơng cịn vai trị giữ đất mà theo mặt trượt trọng lực trượt, gây sạt lở) Cũng phải nói thêm rằng, khu vực thường thấy xuất khe nước lộ dòng suối nhỏ Bởi vậy, nguyên nhân gây xói mịn sạt lở điều kiện mưa, địa chất thuỷ văn, địa hình tầng dày đất mỏng Trong Luận văn, học viên sử dụng ảnh Spot chụp khu vực nghiên cứu năm 2009 để thành lập đồ lớp phủ thơng qua việc tính tốn số thực vật chuẩn (NDVI), kết hợp chỉnh lý theo đồ trạng sử dụng đất đồ thực phủ tỉnh Ninh Thuận Từ phân mức độ ảnh hưởng lớp phủ thực vật theo cấp: 77 Bảng 3.6: Phân cấp mức độ ảnh hưởng lớp phủ thực vật đến q trình thối hố đất TT NDVI Rừng, > 0,3 0– 0,3 Mức độ Lớp phủ trồng khu ảnh hưởng vực hàng năm có mức độ Q trình ảnh hưởng Diện tích Tỷ lệ (ha) (%) Do đất có lớp che phủ Yếu nên q trình xói mịn hay rửa trơi khơng ảnh che phủ lớn hưởng đến lớp đất Cây bụi, cỏ, Chịu ảnh hưởng vừa nơng nghiệp phải q trình xói ngắn ngày, mức Trung bình mịn, rửa trơi 135.855,1 40,35 187.182,5 55,6 13.626,0 4,05 độ che phủ trung bình