Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý và viễn thám trong công tác quản lý và giám sát tài nguyên rừng tỉnh kiên giang

Bộ giáo dục đào tạo trờng đại học Mỏ - Địa Chất ============***============ Nguyễn Thị Bích Huệ ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà nội - 2007 Bộ giáo dục đào tạo trờng đại học Mỏ - Địa Chất ============***============ Nguyễn Thị Bích Huệ ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa M số: 60.52.85 luận văn thạc sü kü thuËt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS TS Nguyễn trờng xuân Hà nội - 2007 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Theo dõi diễn biến rừng đất lâm nghiệp nhiệm vụ quan trọng quản lý nhà nớc lĩnh vực bảo vệ phát triển rừng đợc quy định Luật Bảo vệ phát triển rừng Mặc dù đ5 có dự án kiểm kê rừng với quy mô toàn quốc, nhng phơng pháp theo dõi diễn biến rừng đất lâm nghiệp cha đáp ứng kịp thời cho công tác quản lý nhà nớc lâm nghiệp cung cấp nguồn t liệu cập nhật cho công tác hoạch định chiến lợc bảo vệ phát triển rừng Những tiến khoa học kỹ tht lÜnh vùc chinh phơc vị trơ vµ tin học đ5 tạo tảng vững cho phơng pháp đại đời nhanh chóng phục vụ đắc lực cho điều tra theo dõi tài nguyên thiên nhiên- phơng pháp viễn thám Với tầm bao quát rộng lớn cập nhật thờng xuyên, phơng pháp viễn thám đ5 trở thành công cụ đắc lực thay đợc điều tra tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt điều tra rừng Theo kết nghiên cứu thống kê cho thấy biến động tài nguyên rừng thờng xẩy theo hai chiều hớng tích cực lẫn tiêu cực nguyên nhân sau: - Sự gia tăng dân số dẫn đến cần mở rộng diện tích đất nông nghiệp để canh tác - Sự khai thác bừa b5i ý thức ngời; - Thảm hoạ cháy rừng thiên nhiên khắc nghiệt, sâu bệnh tàn phá diện rộng - Trồng rừng diện tích rừng đ5 bị tàn phá Do việc nghiên cứu tìm biện pháp nhằm xác định lợng biến động rừng qua thời kỳ, đa báo cáo nhanh cung cấp cho nhà chức trách nguồn thông tin kịp thời xác, công cụ hữu hiệu giúp cho công tác quản lý, định hớng bảo vệ, phục hồi phát triển bền vững tài nguyên rừng việc làm cần thiết Một công cụ hữu hiệu đồ biến động lớp phủ rừng Bản đồ biến động lớp phủ rừng hiển thị cách trực quan liên quan đến lớp phủ rừng, tài liệu dễ sử dụng phân tích nguy rừng khu vực cần quan tâm Chính mà để quản lý, giám sát, định hớng phát triển bền vững tài nguyên rừng cần phải xây dựng loại đồ rừng Luận văn: ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang tập trung nghiên cứu đa phơng pháp thành lập đồ rừng thông qua ảnh viễn thám kết hợp với phần mềm GIS, số liệu thống kê nguồn tài liệu có liên quan ảnh viễn thám công nghệ GIS đợc chọn để nghiên cứu giám sát trạng tài nguyên rừng vì: Khi nghiên cứu biến động lớp phủ rừng nh thành lập sở liệu cho vấn đề này, phơng pháp truyền thống có nhiều hạn chế Phơng pháp truyền thống đòi hỏi đầu t lớn thời gian, công sức điều tra thu thập thông tin, tổng hợp thống kê số liệu từ cấp Trong số liệu thu thập đợc từ cấp lại không khớp nhau, không chỉnh hợp nên việc xử lý số liệu khó khăn Thời gian tổng hợp số liệu thành lập đồ cho khu vực nghiên cứu kéo dài thông tin đồ lạc hậu không xác Trong đồ sử dụng đất dù quốc gia đòi hỏi nhanh thời gian, xác loại hình, cập nhật thông tin Do cần phải có số công đoạn, nhằm khắc phục nhợc điểm phơng pháp truyền thống việc nghiên cứu trạng biến động lớp phủ thực vật rừng Với khả cung cấp thông tin đa dạng cập nhật phơng pháp viễn thám, khả tích hợp, phân tích thông tin công nghệ GIS kết hợp với phơng pháp truyền thống việc nghiên cứu thành lập đồ biến động lớp phủ thực vật rừng đạt hiệu cao Trong năm gần việc "ứng dụng viễn thám GIS để nghiên cứu biến động lớp phủ rừng" nớc ta ngày phát triển nhanh chóng, luận văn tập trung vào việc chiết tách thông tin từ t liệu viễn thám ứng dụng phần mềm GIS để xử lý thông tin đa kết Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài * Luận văn đặt hai mục tiêu sau: -Nghiên cứu ứng dụng quy trình công nghệ thành lập đồ trạng biến động lớp phủ rừng từ t liệu ảnh viễn thám phục vụ cho cho công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng -Thực nghiệm xây dựng đồ trạng rừng thời điểm năm 1996, năm 2001 năm 2006, từ thành lập đồ biến động lớp phủ rừng * Nhiệm vụ: - Thành lập đồ trạng rừng thời kỳ - Thành lập đồ biến động lớp phủ rừng qua thời kỳ - Xây dựng mô hình quản lý tài nguyên rừng có kết hợp với công nghệ tiên tiến Đối tợng phạm vi nghiên cứu Về mặt không gian, hạn chế thời gian nên đề tài đợc thực khu vực đảo Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang Về mặt nội dung, đề tài sử dụng ảnh viễn thám thời điểm năm 1996, năm 2001 năm 2006 để thành lập đồ trạng rừng, từ thành lập đồ biến động lớp phủ rừng Do không sâu vào nghiên cứu đặc điểm sinh hoá, nh đo đạc trắc lợng, sinh khối nên luận văn dừng việc nghiên cứu biến động diện tích rừng biến động chuyển hoá lớp phủ rừng với loại đất khác Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu phơng pháp xử lý ảnh vệ tinh trợ giúp trình suy giải đối tợng tự nhiên nói chung lớp phủ thực vật rừng nói riêng Đa quy trình thành lập đồ biến động lớp phủ rừng kết hợp t liệu viễn thám công nghệ GIS, phân tích số liệu biến động phục vụ cho công tác quản lý, giám sát tài nguyên rừng Phơng pháp nghiên cứu Để quan sát, theo dõi phân tích biến động lớp phủ thực vật l5nh thổ, ta cần hiểu đợc khái niệm biến động (các tác nhân gây biến đổi, ảnh hởng biến động tới vấn đề khác ), phân tích mối quan hệ thuộc tính đối tợng mặt đất theo không gian thời gian hai thời điểm mà t liệu vệ tinh có đợc Chính vậy, phơng pháp luận nghiên cứu luận văn dựa ba yếu tè chÝnh: - DiƠn biÕn biÕn ®éng líp phđ rõng qua c¸c thêi kú - Xư lý c¸c t− liệu viễn thám đa thời gian so sánh, phân tích phơng pháp phân loại với nhấn mạnh vào yếu tố độ phủ kín lớp phủ rừng - Phân tích mối liên hệ không gian môi trờng GIS tìm mối quan hệ thời kỳ vấn đề khác Do không sâu vào nghiên cứu đặc điểm sinh hoá, nh đo đạc trắc lợng, sinh khối nên luận văn dừng việc nghiên cứu biến động diện tích rừng biến động chuyển hoá lớp phủ rừng với loại đất khác * Phơng pháp nghiên cứu thực địa: Phơng pháp nhằm định hình, bổ sung hoàn chỉnh hiểu biết khu vực nghiên cứu cách trực quan Mặt khác từ khảo sát thực địa sửa chữa sai sót kết giải đoán phòng * Phơng pháp phân tích thống kê: Mỗi thông tin thu thập cần phải phân tích, chọn lọc để đa thông tin phục vụ cho công tác nghiên cứu Những thông tin cần phải thống kê có hệ thống để tiến hành so sánh, phân tích, xử lý chọn lọc số liệu, t liệu phù hợp với nội dung luận văn * Phơng pháp xử lý t liệu viễn thám : Việc nghiên cứu biến động liên quan đến sử dụng d5y liệu theo thời gian để xác định vùng biến động lớp phủ thời điểm - thời gian chụp ảnh Để nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật ta phải có đợc hai ảnh viễn thám chụp khu vực hai thời điểm khác nhau, giải đoán thông tin đa kết * Phơng pháp phân tích không gian GIS: Nghiên cứu vấn đề theo khía cạnh không gian đặc thù công trình nghiên cứu địa lý Phơng pháp giúp ta tìm kiếm phân tích mối quan hệ thuộc tính đối tợng vị trí khác nh quan hệ không gian đối tợng có 10 thuộc tính Công nghệ GIS phát triển đem đến khả phân tích không gian hiệu Vì vậy, tích hợp thông tin viễn thám đ5 xử lý liệu thống kê kinh tế - x5 hội khác môi trờng GIS, ta phân tích đánh giá trình biến đổi lớp phủ bề mặt đất cách nhanh chóng, thuận tiện xác ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài * ý nghĩa khoa học: - Luận văn nghiên cứu phơng pháp xư lý ¶nh vƯ tinh - mét ngn t− liƯu quan trọng ứng dụng để giám sát tài nguyên thiên nhiên - Luận văn nghiên cứu khả ứng dụng ảnh vệ tinh để thành lập đồ biến động lớp phủ rừng kết hợp với công nghệ GIS * ý nghĩa thực tiễn: - Luận văn đ5 kết hợp t liệu viễn thám với công nghệ GIS để thành lập đồ biến động lớp phủ rừng, xây dựng mô hình quản lý tài nguyên rừng, góp phần hởng ứng công tác theo dõi đánh giá đất lâm nghiệp ngành lâm nghiệp Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chơng với 96 trang, 16 hình 15 bảng 11 Lời cảm ơn Luận văn ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang đợc hoàn thành trờng Đại học Mỏ - Địa Chất khoảng thời gian từ tháng 11 năm 2006 đến tháng 08 năm 2007 Để thực luận văn nỗ lực thân, tác giả biết ơn sù h−íng dÉn tËn t×nh cđa PGS TS Ngun Tr−êng Xuân kiến thức khoa học, phơng pháp luận đồng thời đợc thầy cô giáo Khoa Trắc địa, Bộ môn Trắc địa ảnh, phòng Đại học sau Đại học, Trờng Đại học Mỏ - Địa Chất giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi giúp hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn l5nh đạo Trung tâm Giám sát Tài nguyên Môi trờng, Trung tâm Viễn thám; đồng nghiệp đ5 giúp đỡ tạo điều kiện cho hoàn thành luận văn thời hạn Tôi xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, ngời đ5 bên tôi, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt thực đợc luận văn Do thời gian nh− kiÕn thøc khoa häc, kiÕn thøc thùc tiƠn cßn hạn chế nên luận văn tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận đợc ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để bổ sung, hoàn chỉnh đề tài Xin chân thành cảm ơn! 12 Chơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Tình hình ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý ngành lâm nghiệp Trong suốt 15 năm qua, thông tin ảnh vệ tinh đ5 nguồn t liệu quan trọng có giá trị dự án, chơng trình , công trình liên quan đến điều tra qui hoạch thành lập đồ chuyên đề Việt Nam, đặc biệt lĩnh vực tài nguyên thảm thực vật, sử dụng đất, môi trờng Đây điều dễ hiểu đối tợng phản ánh rõ thông tin ảnh vệ tinh quan sát mắt thờng với công cụ xử lý đơn giản Tuy nhiên mức độ khai thác thông tin cha triệt để, đầu t công nghệ thấp Tuy 15 năm qua, số công trình ứng dụng viễn thám Lâm nghiệp đ5 đợc thực nh: ã Điều tra rừng toàn quốc (79-82) dự án VIE79/014 FAO tài trợ ã Nghiên cứu biến động rừng ngập mặn Cà Mau (1985) ã Chơng tình quy hoạch đồng sông Cửu Long(1986) ã Dự án ứng dụng viễn thám theo dõi biến động khu bảo tồn tự nhiên (91-95) WWF ã Chơng trình theo dõi, đánh giá biến động tài nguyên rừng (1991-1995) ã Chơng trình theo dõi, đánh giá biến động tài nguyên rừng (1996-2000) Với lợi mặt kinh tế, thời gian, không gian t liệu viễn thám đ5 đợc sử dụng ngày rộng r5i Tuy nhiên độ tin cậy thông tin đồ phơng pháp viễn thám đem lại phải nghiên cứu Mặc dù đ5 có kết luận, song kết luận gắn với điều kiện địa lý, tự nhiên cụ thể nh phơng pháp công nghệ loại t liệu ... đồ rừng Luận văn: ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang tập trung nghiên cứu đa phơng pháp thành lập đồ rừng thông qua ảnh viễn. .. trờng đại học Mỏ - Địa Chất ============***============ Nguyễn Thị Bích Huệ ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý viễn thám công tác quản lý giám sát tài nguyên rừng tỉnh Kiên Giang Chuyên ngành:... thuộc vào mục đích sử dụng thông tin 14 thu đợc: nhóm vệ tinh khí tợng, nhóm vệ tinh tài nguyên môi trờng nhóm vệ tinh quân Nhờ có vệ tinh đó, công nghệ viễn thám đại đ5 đời trở thành công nghệ