2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu
a. Thu thập số liệu thứ cấp
Để đánh giá biến động về diện tích rừng phòng hộ, nghiên cứu đã sử dụng ảnh Landsat 5 (1990, 1995, 2005, 2010), Landsat 7 (2000) và Stinel (2015), Landsat 8 (2017) nhƣ trong bảng 5.
Bảng 2.2. Dữ liệu ảnh viễn thám thu thập trong nghiên cứu T T Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải (m) Loại ảnh 1 LC08_L1TP_127045_20170604_20170615_01_T 1 04/6/2017 30 Landsat 8 2 S2A_tile_20151022_48QWJ_0 22/10/2015 20 Sentinel 3 LT51270452010312KBT00 11/8/2010 30 Landsat 5 4 LT51270452005282KBT00 09/10/2005 30 Landsat 5 5 LE71270452000309SGS01 04/11/2000 30 Landsat 7 6 LT51270451995319CLT00 15/11/1995 30 Landsat 5 7 LT51270451990289BKT00 16/10/1990 30 Landsat 5
Ngoài ra, nghiên cứu cũng tiến hành thu thập tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu, bao gồm:
- Tài liệu tình hình cơ bản điều kiện tự nhiên kinh tế, xã hội, hiện trạng sử rừng và biến động hiện trạng thời gian qua tại khu vực nghiên cứu:
- Bản đồ các loại: Bản đồ quy hoạch phân 3 loại rừng năm 2007, Bản đồ Kiểm kê rừng năm 2015 do chi cục Kiểm lâm tỉnh Vĩnh Phúc cung cấp.
- Bản đồ địa hình, Bản đồ hiện trạng sử dụng đất do sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Vĩnh Phúc cung cấp.
- Thu thập tài liệu khác có liên quan, gồm có:
+ Số liệu báo cáo tổng kết công tác hàng năm của chi cục Kiểm lâm tỉnh Vĩnh Phúc;
+ Tài liệu niên giám thống kê của tỉnh Vĩnh Phúc, báo cáo tổng kết hàng năm của những chƣơng trình và dự án lớn đã thực hiện ở địa phƣơng và các văn bản, chính sách pháp luật của Nhà nƣớc, của tỉnh cóliên quan đến khu vực nghiên cứu.
b. Thu thập số liệu sơ cấp
- Xây dựng khóa phân loại ảnh bằng cách dùng máy GPS thu nhận
Đi thực địa lấy mẫu tại vùng nghiên cứu đƣợc xây dựng dựa theo bảng phân loại loại đất loại rừng (bảng 4). Đối với mẫu ảnh năm 2015 trở về trƣớc quá trình lấy mẫu dựa chủ yếu trên bản đồ hiện trạng tại các thời điểm đó và một số mẫu thu thập đƣợc từ thực địa bằng phƣơng pháp phỏng vấn, kết quả đƣợc ghi vào phiếu điều tra theo mẫu phụ biểu 01 phần phụ biểu.
Số lƣợng mẫu khóa ảnh đƣợc lựa chọn đảm bảo mỗi tiêu chí tham gia phân loại phải có dung lƣợng đủ lớn để xác định một cách chính xác ngƣỡng cho từng đối tƣợng đã phân tách trong các cảnh ảnh. Trên từng cảnh ảnh, mỗi trạng thái lấy số điểm mẫu ít nhất là 20 mẫu. Đối với các cảnh ảnh chỉ sử dụng một phần diện tích cảnh ảnh thì tuỳ tỷ lệ diện tích ảnh sử dụng có thể
giảm số điểm mẫu cho mỗi trạng thái nhƣng phải đảm bảo mỗi trạng thái xuất hiện trong phần ảnh sử dụng tối thiểu phải có 2 mẫu.
Chọn mẫu đại diện cho các trạng thái rừng dựa vào bản đồ hiện trạng rừng gần nhất. Căn cứ vào bản đồ hiện trạng rừng gần nhất để xác định 3-5 tuyến điều tra qua các trạng thái rừng cho mỗi cảnh ảnh. Trên mỗi tuyến chọn những điểm đại diện cho các trạng thái rừng để xây dựng mẫu khoá ảnh. Điểm mẫu ảnh đƣợc chọn phải nằm trong 1 trạng thái, cách ranh giới với các trạng thái khác tối thiểu 50m..
- Điều tra, phỏng vấn một số cán bộ (xã, thôn/bản…) và ngƣời dân địa phƣơng trong vùng nghiên cứu để tìm hiểu về lịch sử các quá trình biến động diện tích rừng, một số mô hình trồng rừng tại khu vực nghiên cứu, kết quả đƣợc ghi vào phiếu phỏng vấn theo mẫu phụ biểu 02 và mẫu phụ biểu 03 phần phụ biểu.
2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu
2.4.2.1. Xác định các tiêu chuẩn chung
a. Ranh giới khu vực nghiên cứu
Ranh giới khu vực nghiên cứu đƣợc sử dụng theo ranh giới rừng phòng hộ theo Quyết định số 667/QĐ - CT ngày 01/3/2016 của Chủ tịch UBND tỉnh Vĩnh Phúc về việc phê duyệt kết quả kiểm kê rừng.
b. Hệ toạ độ chung
Các dữ liệu sau khi đƣợc thu thập đều phải đƣợc chuẩn hóa sử dụng chung ở một hệ toạ độ, thống nhất hệ toạ độ dùng trong luận án là WGS84. Các phần mềm sử dụng là: Erdas, Envi, Arcgis, Fme, eCognition…
c. Hệ thống phân loại
Hệ thống phân loại cần đƣợc xây dựng để phù hợp với điều kiện đặc thù cho vùng nghiên cứu và phù hợp với khả năng ứng dụng của ảnh vệ tinh, vì vậy trong đề tài này chủ yếu dựa vào Thông tƣ số 34/2009/TT-BNNPTNT,
ngày 10/06/2009 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn về quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng làm cơ sở xác định khái niệm về rừng, hệ thống phân loại rừng, các tiêu chí đánh giá mất rừng và suy thoái rừng. Bên cạnh đó, đề tài đã tham vấn ý kiến chuyên gia để điều chỉnh một số điều bất cập trong Thông tƣ này nhằm đƣa ra các tiêu chí đánh giá mất rừng, suy thoái rừng và thành lập các bản đồ hiện trạng rừng phù hợp nhất với điều kiện sử dụng viễn thám tại các địa phƣơng.
Đơn vị cơ bản để đánh giá mất rừng là các lô rừng, để đánh giá biến động diện tích rừng cần phân loại thành các trạng thái rừng tuy nhiên nếu chỉ dựa vào ảnh có độ phân giải trung bình là tƣơng đối khó khăn. Vì vậy, đề tài nghiên cứu đánh giá theo các nhóm trạng thái sau: Rừng tự nhiên, rừng trồng, đất lâm nghiệp chƣa có rừng, đất khác.
2.4.2.2. Giải đoán ảnh vệ tinh.
- Các bƣớc tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh bằng phần mềm eCognition xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từ ảnh vệ tinh đƣợc thể hiện ở sơ đồ sau:
Hình 2.1. Các bƣớc tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh từ phần mềm eCognition a. Công tác chuẩn bị - Tư liệu sử dụng + Các loại bản đồ + Ảnh vệ tinh - Công cụ sử dụng Phần mềm:
+ ERDAS IMAGINE, ENVI…: Sử dụng cho công tác tiền xử lý ảnh. + eCognition phục vụ công tác giải đoán tự động ảnh vệ tinh xây dựng bản đồ hiện trạng rừng.
+ Mapinfo, ARC/GIS phục vụ chỉnh sửa, lƣu trữ, biên tập và in ấn bản đồ thành quả, đồng thời tính diện tích lô trạng thái rừng.
+ Mapsource: Sử dụng cho việc nhập dữ liệu từ GPS vào máy tính để xử lý.
Phần cứng
+ Máy tính
+ Máy định vị toàn cầu GPS, địa bàn, ống nhòm, máy ảnh; + Các thiết bị hỗ trợ khác.
Công tác chuẩn bị khác
+ Phiếu điều tra xây dựng mẫu khóa ảnh. + Phiếu phỏng vấn.
b. Xây dựng mẫu khóa ảnh
Lựa chọn tệp mẫu đƣa vào phân loại c. Giải đoán ảnh vệ tinh
- Công tác chuẩn hóa số liệu
+ Ảnh vệ tinh sau khi đƣợc nắn chỉnh hình học đã đƣợc giải đoán thông qua phần mềm eCognition. Quá trình giải đoán đƣợc dựa trên tập hợp các điểm mẫu khóa ảnh. Kết quả giải đoán đã đƣợc đƣa ra kiểm tra đối chứng ngoài thực địa.
+ Các nguồn tài liệu (bản đồ và số liệu) thu thập tại địa phƣơng đều đƣợc kiểm tra để đảm bảo tính pháp lý, mới nhất. Các file dữ liệu bản đồ tham khảo (vector và raster) đều đƣợc chuyển về hệ tọa độ WGS84.
+ Chuẩn hóa lớp bản đồ ranh giới ba loại rừng.
- Xác định các chỉ tiêu tham gia phân loại tự động như:
+ Các chỉ tiêu trên ảnh: Giá trị phổ các kênh ảnh, sai tiêu chuẩn, NDVI; RVI; TRRI; DVI; GLCM Homogeneity, GLCM Contrast, GLCM Entropy,...
+ Chỉ tiêu trên ảnh đa thời gian: Chỉ tiêu phân mùa
Việc lựa chọn các đặc trƣng ảnh mang ý nghĩa quyết định đến độ chính xác của bản đồ tạo ra, do đó cần chạy thử các vùng nhỏ trƣớc để xác định các chỉ tiêu ảnh vệ tinh có thể phân tách tốt nhất các trạng thái đối với khu vực điều tra trong cảnh ảnh.
* Các nhân tố phi ảnh thƣờng đƣợc sử dụng + Hệ thống sông suối, hồ đập, khu dân cƣ,...
- Tiến hành phân loại bằng phần mềm eCognition Developer 64 8.7
Đề tài đã xây dựng cây phân loại tự động nhƣ hình 2 dƣới đây để tiến hành chạy phân loại.
Hình 2.2. Cây phân loại tự động trong phần mêm eCognition
- Bổ sung hoàn chỉnh bản đồ phân loại trong phòng
Sau khi hoàn tất quá trình chạy phân loại, bản đồ phân loại tự động cần đƣợc bổ sung chỉnh sửa trong phòng trƣớc khi thực hiện điều tra đối chứng thực địa:
d. Điều tra kiểm chứng tại thực địa
Sau khi có bản đồ giải đoán trong phòng các năm: 1990, 1995, 2000, 2005, 2010,1014, 2015, 2017.
Kiểm tra xác minh đối tƣợng còn nghi ngờ chƣa xác định; Bổ sung, chỉnh sửa những đối tƣợng có sự sai khác giữa quá trình giải đoán và thực tế.
2.4.2.3. Xử lý số liệu sau giải đoán.
- Xây dựng bản đồ hiện trạng
Sau khi đã có đƣợc bản đồ hiện trạng rừng phủ năm 1990, 1995, 2000, 2005, 2010, 1014, 2015, 2017. Sử dụng phần mềm Arcgis để chồng xếp ở các giai đoạn tạo bản đồ biến động và các số liệu.
Số liệu đƣợc xử lý tính toán trên phần mềm Excel. - Đánh giá biến động.
2.4.2.4. Đánh giá độ chính xác kết quả giải đoán ảnh
Để đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân loại trên, nghiên cứu sử dụng cùng một bộ dữ liệu kiểm tra các điểm trên thực địa ở các trạng thái rừng, các đối tƣợng khác, đất chƣa có rừng khác nhau tại khu vực nghiên cứu, xác định bằng GPS. Sau đó tiến hành so sánh giá trị thực tế với giá trị trên bản đồ giải đoán, từ đó đánh giá đƣợc độ chính xác của phƣơng pháp phân loại.
Độ chính xác năm 2017 đƣợc đánh giá dựa vào kết quả điều tra ngoài thực địa. Độ chính xác các năm từ năm 2015 về trƣớc dựa vào bản đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp thu thập đƣợc tại các thời điểm kết hợp với phƣơng pháp phỏng vấn.
Kết quả đánh giá độ chính xác đƣợc tính bằng tỷ lệ số điểm đúng trên tổng số điểm kiểm tra.
Chƣơng III
KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH VĨNH PHÚC
3.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
3.1.1. Vị trí địa lý
* Vĩnh Phúc nằm ở vị trí địa lý: Từ 210
08'' - 21035'' vĩ độ Bắc; 105019'' - 105047'' kinh độ Đông.
* Địa giới hành chính tỉnh Vĩnh Phúc:
- Phía Bắc giáp tỉnh Tuyên Quang, Thái Nguyên; - Phía Nam và Đông giáp thành phố Hà Nội; - Phía Tây giáp tỉnh Phú Thọ;
Vĩnh Phúc có trung tâm tỉnh lỵ là thành phố Vĩnh Yên cách Thủ đô Hà Nội 50 km về phía Tây Bắc. Hệ thống kết cấu hạ tầng trong tỉnh cơ bản hoàn thiện và đầy đủ, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội.
3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa thế:
Địa thế tỉnh Vĩnh Phúc thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông Bắc - Tây Nam. Phía Bắc và Đông đƣợc che chắn bởi dãy núi Tam Đảo. Phía Tây và Nam đƣợc giới hạn bởi sông Lô, sông Hồng. Địa hình có thể chia thành 3 vùng chính sau:
- Vùng núi: Chiếm 8,2% diện tích tự nhiên. Độ cao trung bình 500 - 600m. Nơi cao nhất là đỉnh Tam Đảo Bắc (cao 1.592m). Độ dốc bình quân từ 250- 300. Phân bố tập trung ở huyện Tam Đảo, Bình Xuyên, Lập Thạch, Sông Lô và TX. Phúc Yên.
- Vùng đồi: Chiếm 25,5% diện tích tự nhiên. Độ cao trung bình 150 - 220m. Độ dốc trung bình từ 23 - 260. Phân bố tập trung ở các huyện Tam Đảo, Tam Dƣơng, Bình Xuyên, TP. Vĩnh Yên và TX. Phúc Yên.
- Vùng đồng bằng: Chiếm 66,3% diện tích tự nhiên. Đất đai bằng phẳng, phì nhiêu và màu mỡ. Phân bố dọc theo các sông lớn trên địa bàn các huyện Yên Lạc, Vĩnh Tƣờng, phía Nam huyện Bình Xuyên, Tam Dƣơng, TX. Phúc Yên.
3.1.3. Đặc điểm sông suối
Vĩnh Phúc có đặc điểm sông suối nhƣ sau:
- Sông Hồng chảy từ Phú Thọ về, chảy vào địa phận Vĩnh Phúc từ ngã ba Bạch Hạc đến xã Trung Hà (Yên Lạc). Đoạn chảy trong tỉnh dài 28 km.
- Sông Lô chảy vào địa phận Vĩnh Phúc từ xã Bạch Lƣu (Sông Lô) và đến ngã ba Bạch Hạc thì đổ vào sông Hồng. Đoạn chảy trên đất Vĩnh Phúc dài 31 km.
- Sông Phó Đáy chảy từ Tuyên Quang về, vào địa phận tỉnh Vĩnh Phúc từ xã Quang Sơn (Lập Thạch) ở bên bờ phải, xã Yên Dƣơng (huyện Tam Đảo) ở bên bờ trái rồi đổ vào sông Lô ở giữa xã Sơn Đông (Lập Thạch) và xã Việt Xuân (Vĩnh Tƣờng). Độ dài sông chảy trong tỉnh dài 36 km.
- Sông Cà Lồ đƣợc tách ra từ sông Hồng trên địa bàn huyện Yên Lạc. Sông chảy uốn khúc quanh co trên địa bàn huyện Bình Xuyên, thị xã Phúc Yên rồi chảy xuống huyện Mê Linh, hợp lƣu với sông Cầu trên địa bàn huyện Sóc Sơn (Thành phố Hà Nội), chiều dài sông 86 km.
Ngoài các sông lớn trên, trong tỉnh còn có sông Phan, sông Cầu Tôn, sông Tranh, sông Đồng Đò và hàng trăm nhánh suối khác bắt nguồn từ dãy núi Tam Đảo, núi Sáng Sơn. Mạng lƣới sông suối ở vùng đầu nguồn thƣờng dốc, lòng suối hẹp, thời gian tập trung nƣớc nhanh, tốc độ dòng chảy vào mùa mƣa rất lớn nên thƣờng gây xói lở đất, lũ quét, sạt lở các công trình giao thông, thủy lợi và hạ tầng nông thôn.
3.1.4. Đặc điểm khí hậu
Vĩnh Phúc có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Bắc Việt Nam, với các đặc trƣng cơ bản sau:
- Nhiệt độ trung bình năm từ 230C - 250C, nhiệt độ tuyệt đối cao nhất trong năm là 38,50C, thấp nhất 200
C;
- Tổng lƣợng bốc hơi trung bình 1.119mm/năm, trung bình tháng thấp nhất 63,0mm và cao nhất là 155,7mm;
- Tổng số giờ nắng bình quân/năm từ 1.400 - 1.800 giờ. Tháng có số giờ nắng nhiều nhất là tháng 6, 7, ít nhất là tháng 3;
- Chế độ gió: Gió mùa Đông Nam thƣờng bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 9; gió mùa Đông Bắc thƣờng bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau;
- Độ ẩm không khí bình quân/năm: 83%;
- Lƣợng mƣa trung bình/năm từ 1.400 - 1.500mm; ở vùng đồng bằng, trung du 1.323,8 mm, ở vùng núi Tam Đảo là 2.140mm. Lƣợng mƣa trong mùa mƣa (từ tháng 5 đến tháng 10) chiếm > 80% tổng lƣợng mƣa cả năm.
3.1.5. Thuỷ văn
Chế độ thuỷ văn của sông Hồng, sông Lô, sông Phó Đáy có ảnh hƣởng lớn đến nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm trong tỉnh:
- Sông Hồng: Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình/năm: 3.860m3/s, lớn gấp 2 lần lƣu lƣợng sông Đà, gấp 3 lần lƣu lƣợng sông Lô. Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình mùa lũ là 8.000m3/s, nhỏ nhất mùa cạn 1.870m3/s. Mực nƣớc cao trung bình là 9,7m và lên xuống thất thƣờng trong năm, nhất là về mùa mƣa, có những cơn lũ đột ngột, nƣớc lên nhanh chóng có khi dâng cao tới 3m trong 24 giờ. Mực nƣớc đỉnh lũ thƣờng cao hơn mực nƣớc mùa kiệt trên dƣới 9m.
- Sông Lô: Lƣu lƣợng dòng chảy bình quân 1.213m3/s, về mùa mƣa lên tới 3.230 m3/s. Mực nƣớc cao nhất so với mực nƣớc thấp nhất chênh nhau đến 6m;
- Sông Phó Đáy: Lƣu lƣợng dòng chảy bình quân 23m3/s, cao nhất là 833m3/s trong mùa mƣa và trong mùa khô hạn là 4m3/s. Đây là nguồn nƣớc tƣới cho 14.000ha đất sản xuất nông nghiệp ở các huyện Tam Dƣơng, Vĩnh Tƣờng, Yên Lạc, Bình Xuyên.
- Sông Cà Lồ: Lƣu lƣợng bình quân 30m3/s. Lƣu lƣợng cao nhất về mùa mƣa 286m3/s. Tác dụng chính là tiêu úng mùa mƣa.
Ngoài sông suối, Vĩnh Phúc có nhiều đầm, vực tự nhiên lớn nhƣ đầm Vạc (Vĩnh Yên), đầm Rƣng, vực Xanh, vực Quảng Cƣ, đầm Ngũ Kiên (Vĩnh Tƣờng); đầm Tam Hồng, đầm Cốc Lâm (Yên Lạc), đầm Riệu (Phúc Yên). Hồ nhân tạo nhƣ hồ Suối Sải, Bò Lạc (Sông Lô), hồ Đại Lải (Phúc Yên), hồ Thanh Lanh (Bình Xuyên), hồ Làng Hà, Vĩnh Thành, Xạ Hƣơng, Phân Lân (Tam Đảo), hồ Vân Trục (Lập Thạch)…
3.1.6. Đất đai - thổ nhưỡng
Theo cấu tạo địa chất: Trên địa bàn tỉnh có 2 nhóm đất chính nhƣ sau: a. Đất phù sa: 75.690ha, chiếm > 63% tổng diện tích tự nhiên, trong đó: