Luận văn thạc sĩ sử dụng chỉ số viễn thám trong giám sát và phát hiện mất rừng tại tỉnh thừa thiên huế giai đoạn 2017

` GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ VĂN THÁI SỬ DỤNG CHỈ SỐ VIỄN THÁM TRONG GIÁM SÁT VÀ PHÁT HIỆN MẤT RỪNG TẠI TỈNH THỪA THIÊN HUẾ GIAI ĐOẠN 2017 - 2020 CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG MÃ NGÀNH: 8850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HẢI HÒA Hà Nội - 2020 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tn thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Hà Nội, ngày 06 tháng 11 năm 2020 Người cam đoan Vũ Văn Thái ii LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình, đóng góp q báu nhiều cá nhân, tập thể giúp tơi hồn thành tốt luận văn Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập khóa Cao học 2018 - 2020; đặc biệt cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hải Hòa trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ thực hoàn thành Luận văn Nhân dịp này, xin trân trọng cảm ơn tập thể lãnh đạo các phòng chức năng, CCKL, hạt Kiểm lâm địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thu thập số liệu, mẫu khóa ảnh; nhóm nghiên cứu đề tài khoa học cấp Bộ Tài nguyên Môi trường “Nghiên cứu, xây dựng công cụ đánh giá chất lượng phổ sản phẩm viễn thám quang học độ phân giải cao siêu cao mơ hình tốn học phục vụ công tác kiểm tra nghiệm thu sản phẩm” mã số: TNMT.2017.08.03 hỗ trợ đánh giá chất lượng ảnh viễn thám đầu vào Xin cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp thuộc Công ty TNHH Tư vấn Phát triển Đồng Xanh tạo điều kiện mặt thời gian hỗ trợ phân tích, xử lý số liệu giúp tơi q trình thực đề tài Mặc dù thân nỗ lực nghiên cứu, điều kiện tác nghiệp thực đề tài địa bàn tương đối rộng, thời gian ngắn nên Luận văn tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến tham gia góp ý nhà khoa học, bạn đồng nghiệp để Luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 11 năm 2020 Học viên Vũ Văn Thái iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG .vii DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ VÀ SƠ ĐỒ .ix ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát vấn đề rừng 1.1.1 Khái niệm rừng 1.1.2 Nguyên nhân rừng 1.1.3 Tác hại rừng 1.1.4 Xu hướng khu vực rừng 1.2 Ứng dụng viễn thám phát rừng 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Tại Việt Nam 13 1.2.3 Vấn đề nghiên cứu tỉnh Thừa Thiên Huế 15 Chương MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.1.1 Mục tiêu tổng quát 18 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 18 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 18 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 18 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 18 2.3 Nội dung nghiên cứu 18 2.3.1 Đánh giá trạng thực trạng quản lý tài nguyên rừng tỉnh iv Thừa Thiên Huế 19 2.3.2 Xác định lựa chọn số số viễn thám để theo dõi giám sát rừng khu vực nghiên cứu 19 2.3.3 Đánh giá độ xác số viễn thám áp dụng theo dõi giám sát rừng 19 2.3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu theo dõi giám sát rừng khu vực nghiên cứu 19 2.4 Phương pháp nghiên cứu 20 2.4.1 Phương pháp luận 20 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 21 Chương ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 27 3.1 Điều kiện tự nhiên 27 3.1.1 Vị trí địa lý 27 3.1.2 Địa hình 29 3.1.3 Khí hậu 29 3.1.4 Thủy văn 32 3.1.5 Tài nguyên thiên nhiên 33 3.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 39 3.2.1 Tăng trưởng kinh tế 39 3.2.2 Tình hình phát triển ngành, lĩnh vực 39 3.2.3 Văn hóa, xã hội 41 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43 4.1 Thực trạng quản lý tài nguyên rừng tỉnh Thừa Thiên Huế 43 4.1.1 Tổ chức hoạt động lực lượng Kiểm lâm Thừa Thiên Huế 43 4.1.2 Công tác ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS giám sát, phát rừng 45 4.2 Lựa chọn số viễn thám để theo dõi giám sát rừng 46 v 4.2.1 Kết tiền xử lý ảnh viễn thám 46 4.2.2 Kết xác định ngưỡng giá trị có rừng khơng có rừng số số viễn thám 50 4.2.3 Xác định ngưỡng giá trị rừng dựa số viễn thám 58 4.2.4 Kết xác định diện tích rừng đánh giá độ xác số viễn thám áp dụng theo dõi giám sát rừng 60 4.3 Giải pháp nâng cao hiệu theo dõi giám sát rừng khu vực nghiên cứu 67 4.3.1 Đề xuất bước tính tốn sử dụng số viễn thám giám sát rừng 67 4.3.2 Đề xuất sử dụng số viễn thám theo dõi giám sát rừng 69 4.3.3 Đề xuất việc xây dựng phần mềm phát tự động rừng 69 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .73 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Nghĩa đầy đủ 10 BQL BTTN CCKL CHDCND COP CT TSX ĐVHD FRMS FRMS mobile GEE GIS KBT KKR PCCCR PTNT Ban quản lý Bảo tồn thiên nhiên Chi cục Kiểm lâm Cộng hòa dân chủ nhân dân Hội nghị bên tham gia Công ty Dự án Trường Sơn Xanh Động vật hoang dã Hệ thống theo dõi diễn biến rừng đất lâm nghiệp Phần mềm cập nhật liệu diễn biến rừng đất lâm nghiệp thiết bị di động thông minh Google Earth Engine Hệ thống thông tin địa lý Khu bảo tồn Kiểm kê rừng Phịng cháy, chữa cháy rừng Phát triển nơng thôn Phần mềm mã nguồn mở sử dụng hệ thống thông tin địa lý Quản lý bảo vệ rừng Ảnh vệ tinh Sentinel-2 Trách nhiệm hữu hạn Thành phố Thị xã Uỷ ban nhân dân Công ước khung Liên hợp quốc Biến đổi khí hậu Tổ chức phát triển Hoa Kỳ Vườn Quốc gia 11 12 13 14 15 16 17 QGIS 18 19 20 21 22 23 24 QLBVR S2 TNHH TP TX UBND 25 26 USAID VQG UNFCCC vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng liệu lượng mưa bình năm trạm quan trắc khí tượng đặt tỉnh Thừa Thiên Huế 31 Bảng 3.2 Diễn biến rừng hàng năm tỉnh Thừa Thiên Huế 38 Bảng 4.1 Số lượng biến chế Kiểm lâm Thừa Thiên Huế năm 2020 43 Bảng 4.2 Số lượng ảnh tỷ lệ mây bình quân theo năm khoảng thời gian quan tâm nghiên cứu 47 Bảng 4.3 Thông tin ảnh Sentinel-2 năm 2019 sử dụng nghiên cứu để tính số NDVI, NBR, IRSI 48 Bảng 4.4 Giá trị NDVI 12 tháng năm 2019 51 Bảng 4.5 Bảng tính giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ sai tiêu chuẩn số NDVI số loại đất loại rừng 52 Bảng 4.6 Giá trị NBR 12 tháng năm 2019 54 Bảng 4.7 Bảng tính giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ sai tiêu chuẩn số NBR số loại đất loại rừng 55 Bảng 4.8 Giá trị IRSI 12 tháng năm 2019 56 Bảng 4.9 Bảng tính giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ sai tiêu chuẩn số IRSI số loại đất loại rừng 57 Bảng 4.10 Kết tính ngưỡng rừng số NDVI 59 Bảng 4.11 Kết tính ngưỡng rừng số NBR 59 Bảng 4.12 Kết tính ngưỡng rừng số IRSI 60 Bảng 4.13 Diện tích rừng tính tốn dựa số viễn thám từ 2017 - 2020 tỉnh Thừa Thiên Huế 60 Bảng 4.14 Thống kê liệu rừng từ 4/2017 – 5/2020 dựa số viễn thám phân theo loại rừng 63 Bảng 4.15 Thống kê số lượng mẫu diện tích mẫu sử dụng nghiên cứu từ 2017 - 2019 64 viii Bảng 4.16 Đánh giá độ xác phát điểm rừng 65 Bảng 4.17 Số điểm số lựa chọn phát điểm rừng mà hai số cịn lại khơng phát 66 Bảng 4.18 Bảng so sánh diện tích chênh lệch mẫu rừng diện tích rừng từ ứng dụng số tính 67 ix DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ VÀ SƠ ĐỒ Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Thừa Thiên Huế 28 Sơ đồ 4.1 Hoạt động bảo vệ rừng Kiểm lâm Thừa Thiên Huế 44 Sơ đồ 4.2 Sơ đồ cách tính tốn để tìm lơ rừng dựa vào 67 số NDVI 68 Sơ đồ 4.3 Sơ đồ cách tính tốn để tìm lơ rừng dựa vào số NBR 68 Sơ đồ 4.4 Sơ đồ cách tính tốn để tìm lơ rừng dựa vào số IRSI 69 Biểu đồ 4.1 Giá trị biến thiên NDVI 12 tháng năm 2019……… 51 Biểu đồ 4.2 Giá trị trung bình, giá trị tối đa, giá trị tối thiểu số NDVI tính số loại đất loại rừng……………………………………………53 Biểu đồ 4.3 Giá trị biến thiên NBR 12 tháng năm 2019……… 54 Biểu đồ 4.4 Biểu đồ giá trị trung bình, giá trị tối đa, giá trị tối thiểu số NBR tính số loại đất loại rừng……………………………… …….55 Biểu đồ 4.5 Giá trị biến thiên IRSI 12 tháng năm 2019………….57 Biểu đồ 4.6 Biểu đồ giá trị trung bình, giá trị tối đa, giá trị tối thiểu số IRSI tính số loại đất loại rừng………………………… ………… 58 Biểu đồ 4.7 Diện tích rừng huyện từ năm 2017 - 2020 62 ... thực với chủ đề ? ?Sử dụng số viễn thám để giám sát phát rừng tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2017- 2019” Kết nghiên cứu xác định ngưỡng số viễn thám tin cậy giúp ích cho việc phát rừng nhằm hỗ trợ... dõi giám sát rừng khu vực nghiên cứu 20 Đề xuất bước tính tốn sử dụng số viễn thám giám sát rừng Đề xuất sử dụng số viễn thám theo dõi giám sát rừng Đề xuất việc xây dựng phần mềm phát tự động rừng. .. động; Chỉ số thống kê, độ tin cậy 2.3.3 Đánh giá độ xác số viễn thám áp dụng theo dõi giám sát rừng Đánh giá độ xác số viễn thám giám sát rừng; Đánh giá độ tin cậy ảnh Sentinel-2 giám sát rừng