THUẬT GIÁM SÁT MẤT RỪNG VÀ SUY THOÁI RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN
4.2.1. Kết quả thu thập d liệu
4.2.1.1. Thu thập dữ liệu mặt đất
Quá trình thực hiện đề tài đã khảo sát thực tế tại các xã, huyện để thu thập các nguồn dữ liệu, thông tin, khảo sát thực tiễn tình hình phân bố tài nguyên rừng, đặc điểm rừng và những tác động đến tài nguyên rừng ở địa phƣơng. Theo đó, đã thu thập đƣợc 155 điểm (mất rừng 129 điểm và suy thoái rừng 26 điểm). Nguồn dữ liệu thu đƣợc chủ yếu từ số liệu các Hạt Kiểm lâm thông qua các hồ sơ lƣu trữ hàng năm với các thông tin về thới gian mất rừng, suy thoái rừng, tọa độ địa lý, vị trí tiểu khu, khoảnh, lô, địa chỉ, nguyên nhân mất rừng, suy thoái rừng.
59
Hình 4. 12. Vị trí thu thập d liệu biến động
- Theo nguyên nhân: 26 điểm do cháy rừng không hoàn toàn gây suy thoái rừng; 22 điểm cháy rừng hoàn toàn gây mất rừng và 107 điểm phá rừng gây mất rừng.
- Theo đơn vị hành chính: Các điểm đƣợc khảo sát đƣợc thực hiện trên địa bàn huyện Mƣờng Nhé, tỉnh Điện Biên (vị trí thuộc cảnh ảnh có có Path/Row là 129/045). Do huyện Mƣờng Nhé là nơi xảy ra tình trạng mất rừng, suy thoái rừng nhiều nhất tỉnh Điện Biên.
60
Các nghiên cứu về diện tích biến động thực tế và diện tích biến động tính toán bằng công nghệ địa không gian đƣợc thực hiện tại 76 vị trí biến động (bao gồm cả suy thoái rừng và mất rừng) bằng cách sử dụng máy GPS để đo diện tích biến động ngoài hiện trƣờng.
4.2.1.2. Thu thập các nguồn dữ liệu viễn thám
Với mục đích đã đề ra, đề tài đã lựa chọn ảnh vệ tinh Landsat 8 (https://earthexplorer.usgs.gov/) để làm cơ sở dữ liệu đầu vào thực hiện xây dựng quy trình kỹ thuật trong giám sát mất rừng và suy thoài rừng.
- Độ phân giải (Spatial Resolution): 30 m - Bƣớc sóng (Spectral Range): 0.45 - 12.5 µm - Số lƣợng kênh phổ (Number of Bands): 7
- Chu kỳ bay chụp (Temporal Resolution): 16 ngày - Kích thƣớc ảnh (Image Size): 185 km x 185 km
Các ảnh đƣợc chụp trong khoảng thời gian từ 01/01/2015 đến 31/12/2106 (Tổng số ảnh Landsat 8 chụp trong thời gian này tại vị trí có Path/Row là 129/045 là 33 cảnh ảnh, số ảnh sử dụng là 16 cảnh ảnh). Các vị trí xác định để tính toán các chỉ số NDVI và NBR không có mây che phủ.
Bảng 4. 7. D liệu ảnh viễn thám Landsat đƣợc sử dụng trong đề tài
STT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải (m) Path/Row 1 LC81290452015004LGN00 4/1/2015 30 129/045 2 LC81290452015036LGN00 5/2/2015 30 129/045 3 LC81290452015052LGN00 21/2/2015 30 129/045 4 LC81290452015068LGN00 9/3/2015 30 129/045 5 LC81290452015180LGN00 29/6/2015 30 129/045 6 LC81290452015276LGN00 3/10/2015 30 129/045 7 LC81290452015292LGN00 19/10/2015 30 129/045
61 STT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải (m) Path/Row 8 LC81290452015340LGN00 6/12/2015 30 129/045 9 LC81290452016007LGN00 7/1/2016 30 129/045 10 LC81290452016039LGN00 8/2/2016 30 129/045 11 LC81290452016071LGN00 11/3/2016 30 129/045 12 LC81290452016103LGN00 12/4/2016 30 129/045 13 LC81290452016119LGN00 28/4/2016 30 129/045 14 LC81290452016279LGN00 5/10/2016 30 129/045 15 LC81290452016295LGN00 21/10/2016 30 129/045 16 LC81290452016311LGN00 6/11/2016 30 129/045 4.2.2. Kết quả xử lý d liệu
Toàn bộ quy trình xử lý dữ liệu tích hợp và xử lý tự động trên
EARTHENGINE hệ thống của (https://code.earthengine.google.com/)
Kết quả sau khi thực hiện đƣợc bảng giá trị NDVI và NBR tại các vị trí ảnh theo thời gian gần trƣớc và sau ngày phát hiện nhất (Phụ lục 8).
4.2.2.1. Kết quả xử lý dữ liệu tại các vị trí suy thoái rừng
Bảng 4. 8. Các giá trị thống kê tại các vị trí suy thoái rừng Các giá trị thống kê
khi suy thoái rừng
NDVI (trƣớc) NDVI (sau) dNDVI NBR (trƣớc) NBR (sau) dNBR Max 0,767 0,549 0,346 0,695 0,656 0,354 Min 0,468 0,374 0,052 0,335 0,247 0,011 Độ lệnh chuẩn (Standard deviation) 0,092 0,042 0,077 0,093 0,104 0,106 Mean (giá trị trung
bình) 0,626 0,442 0,184 0,574 0,420 0,154
Hệ số biến thiên (CV coefficient of
62 a) Chỉ số NDVI
Tại các vị trí có suy thoái rừng giá trị NDVI(trƣớc) trung bình là 0,626 (lớn nhất là 0,767; nhỏ nhất là 0,468); hệ số biến thiên là 14,6%. Giá trị NDVI(sau) trung bình là 0,442 (lớn nhất là 0,549; nhỏ nhất là 0,374); hệ số biến thiên là 9,5%. Tại tất cả các vị trí suy thoái rừng giá trị NDVI(trƣớc) luôn lớn hơn NDVI(sau) và lớn hơn 0,374. Hệ số biến thiên của các giá trị NDVI(trƣớc) lớn hơn NDVI(sau) nhƣ vậy mức độ biến động NDVI giữa các vị trí tại thời điểm sau khi suy thoái rừng là nhỏ hơn thời điểm trƣớc. Giá trị biến động dNDVI trung bình là 0,184 (lớn nhất là 0,346; nhỏ nhất là 0,052); hệ số biến thiên là 41,6% điều này thể hiện mức độ suy thoái rừng tại các vị trí rất khác nhau.
Hình 4. 13. Phân bố giá trị các chỉ số NDVI(trƣớc), NDVI(sau) và dNDVI tại các vị trí suy thoái rừng
b) Chỉ số NBR
Tại các vị trí có suy thoái rừng giá trị NBR(trƣớc) trung bình là 0,574 (lớn nhất là 0,695; nhỏ nhất là 0,335); hệ số biến thiên là 16,3%. Giá trị
63
biến thiên là 24,8%. Tại tất cả các vị trí suy thoái rừng giá trị NBR(trƣớc) luôn lớn hơn NBR(sau) và lớn hơn 0,247. Hệ số biến thiên của các giá trị NBR(trƣớc) nhỏ hơn NBR(sau) nhƣ vậy mức độ biến động NBR giữa các vị trí tại thời điểm trƣớc khi suy thoái rừng là nhỏ hơn thời điểm sau. Giá trị biến động dNBR trung bình là 0,154 (lớn nhất là 0,354; nhỏ nhất là 0,011); hệ số biến thiên là 68,8% điều này thể hiện mức độ suy thoái rừng tại các vị trí rất khác nhau.
Hình 4. 14. Phân bố giá trị các chỉ số NBR(trƣớc), NBR(sau) và dNBR tại các vị trí suy thoái rừng
4.2.2.2. Kết quả xử lý dữ liệu tại các vị trí mất rừng
Bảng 4. 9. Các giá trị thống kê tại các vị trí mất rừng Các giá trị thống kê khi mất rừng NDVI (trƣớc) NDVI (sau) dNDVI NBR (trƣớc) NBR (sau) dNBR Max 0,802 0,391 0,697 0,778 0,555 0,695 Min 0,307 0,031 0,074 0,203 -0,219 0,018 Độ lệnh chuẩn (Standard deviation) 0,094 0,086 0,109 0,108 0,153 0,159
64 Các giá trị thống kê khi mất rừng NDVI (trƣớc) NDVI (sau) dNDVI NBR (trƣớc) NBR (sau) dNBR
Mean (giá trị trung
bình) 0,591 0,246 0,345 0,527 0,208 0,319
Hệ số biến thiên (CV
coefficient of variation) 0,160 0,351 0,317 0,204 0,734 0,497 a) Chỉ số NDVI
Tại các vị trí mất rừng giá trị NDVI(trƣớc) trung bình là 0,591 (lớn nhất là 0,802; nhỏ nhất là 0,307); hệ số biến thiên là 16,0%. Giá trị NDVI(sau) trung bình là 0,246 (lớn nhất là 0,391; nhỏ nhất là 0,031); hệ số biến thiên là 35,1%. Tại tất cả các vị trí mất rừng giá trị NDVI(trƣớc) luôn lớn hơn NDVI(sau). Hệ số biến thiên của các giá trị NDVI(trƣớc) nhỏ hơn NDVI(sau) nhƣ vậy mức độ biến động NDVI giữa các vị trí tại thời điểm trƣớc khi mất rừng là nhỏ hơn thời điểm sau. Giá trị biến động dNDVI trung bình là 0,345 (lớn nhất là 0,697; nhỏ nhất là 0,074); hệ số biến thiên là 31,7%.
Hình 4. 15. Phân bố giá trị các chỉ số NDVI(trƣớc), NDVI(sau) và dNDVI tại các vị trí mất rừng
65 b) Chỉ số NBR
Tại các vị trí mất rừng giá trị NBR(trƣớc) trung bình là 0,527 (lớn nhất là 0,778; nhỏ nhất là 0,203); hệ số biến thiên là 20,4%. Giá trị NBR(sau) trung bình là 0,208 (lớn nhất là 0,555; nhỏ nhất là -0,219); hệ số biến thiên là 73,4%. Tại tất cả các vị trí mất rừng giá trị NBR(trƣớc) luôn lớn hơn NBR(sau). Hệ số biến thiên của các giá trị NBR(trƣớc) nhỏ hơn NBR(sau) nhƣ vậy mức độ biến động NBR giữa các vị trí tại thời điểm trƣớc khi mất rừng là nhỏ hơn thời điểm sau. Giá trị biến động dNBR trung bình là 0,319 (lớn nhất là 0,695; nhỏ nhất là 0,018); hệ số biến thiên là 49,7%.
Hình 4. 16. Phân bố giá trị các chỉ số NBR(trƣớc), NBR(sau) và dNBR tại các vị trí mất rừng
4.2.3. Xác định ngƣỡng mất rừng, suy thoái rừng tỉnh Điện Biên bằng các chỉ số dNDVI và dNBR bằng các chỉ số dNDVI và dNBR
Căn cứ các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của dNDVI và dNBR đề tài xác định đƣợc ngƣỡng mất rừng, suy thoái rừng tỉnh Điện Biên cụ thể nhƣ sau:
- Ngƣỡng suy thoái rừng theo chỉ số dNDVI từ 0,052 đến 0,074; theo chỉ số dNBR là từ 0,011 đến 0,018.
66
- Ngƣỡng có biến động giảm (có thể là suy thoái hoặc mất rừng) theo chỉ số dNDVI từ 0,074 đến 0,346; theo chỉ số dNBR từ 0,018 đến 0,354.
- Ngƣỡng mất rừng theo chỉ số dNDVI từ 0,346 đến 0,697; theo chỉ só dNBR từ 0,354 đến 0,695.
Bảng 4. 2. Ngƣỡng phát hiện mất rừng, suy thoái rừng theo các chỉ số dNDVI và dNBR
4.2.4. Xác định thời gian phát hiện biến động khi sử dụng cộng nghệ địa không gian nghệ địa không gian
Khi sử dụng công nghệ địa không gian, thời gian tối đa sau 16 ngày phát hiện biến động là 55 vị trí chiếm tỷ lên 35,5%, tối đa 32 ngày là 91 vị trí chiếm tỷ lệ 58,7%, số vị trí phát hiện với thời gian tối đa 64 ngày chỉ là 9 vị trí với tỷ lệ 5,8%.
Bảng 4. 11. Tổng hợp thời gian phát hiện biến động bằng công nghệ địa không gian
Thời gian phát hiện bằng
công nghệ địa không gian Tổng
Số vị trí mất rừng Số vị trí suy thoái rừng 16 ngày 55 46 9 32 ngày 91 79 12 64 ngày 9 4 5 155 129 26
67 Phân theo loại hình biến động:
- Số vị trí mất rừng có thể phát hiện trong thời gian tối đa sau 16 ngày là 46 vị trí (35,7%), tối đa sau 32 ngày là 79 vị trí (61,2%), tối đa sau 64 ngày là 4 vị trí (3,1%).
- Số vị trí suy thoái rừng có thể phát hiện trong thời gian tối đa sau 16 ngày là 9 vị trí (34,6%), tối đa sau 32 ngày là 12 vị trí (46,2%), tối đa sau 64 ngày là 5 vị trí (19,2%).
Nhƣ vậy, khi ảnh sử dụng ảnh Landsat 8 để phát hiện biến động rừng thì thời gian tối thiểu là trong vòng 16 ngày (phụ thuộc vào chất lƣợng các ảnh chụp)
Mất rừng Suy thoái rừng
Hình 4. 17. Tỷ lệ về thời gian phát hiện các biến động bằng công nghệ địa không gian
4.2.5. Mức độ chính xác về diện tích biến động khi sử dụng cộng nghệ địa không gian nghệ địa không gian
Đề tài đã tiến hành xác định ngoài diện tích ngoài thực địa tại 76 vị trí suy thoái rừng (10 vị trí) và mất rừng (66 vị trí); thời điểm biến động vào năm 2016 và sử dụng phần mềm để tính toán tại các vị trí mất rừng trên ảnh (số Pixel biến động).
68
Trƣớc khi biến động Sau khi biến động
Vị trí biến động
Diện tích trƣớc và sau biến động bằng cách so sánh số Pixel biến động
Ảnh chụp đúng thời điểm xảy ra cháy rừng và hiện trạng sau cháy
Hình 4. 18. Ảnh tại một số vị trí trƣớc và sau khi biến động
Kết quả so sánh phát hiện diện tích biến động bằng công nghệ địa không gian và đo đếm thực tế tại hiện trƣờng vào tháng Quý 1 năm 2017 tại
Phụ lục 9 cho thấy:
- Trong 10 vị trí suy thoái rừng: 6/10 vị trí không xác định đƣợc diện tích, các vị trí này chủ yếu biến động trong thời gian từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2016 (cách thời điểm khảo sát thực địa 1 năm là khoảng thời gian đủ để rừng đƣợc phục hồi tự nhiên do đó không xác định diện tích thực địa đƣợc); 4/10 vị trí phát hiện đƣợc diện tích ngoài thực địa, tuy nhiên quá trình thực tế
69
kết quả đo đếm nhỏ hơn kết quả tính toán bằng số Pixel (cho thấy quá trình phục hồi tự nhiên đã làm giảm diện tích biến động ngoài thực địa).
- Trong 66 vị trí mất rừng: các vị trí mất rừng dễ xác định diện tích hơn các vị trí suy thoái rừng, mặc dù diện tích rừng bị mất trong quý 1 năm 2016 nhƣng đến quý 1 năm 2017 vẫn xác định đƣợc diện tích ngoài thực địa. Kết quả xác định 34/26 vị trí diện tích đo thực tế nhỏ hơn diện tích tính bằng số Pixel, 32/56 vị trí diện tích đo thực tế lớn hơn diện tích tính bằng số Pixel.
Bảng 4. 32. Mức độc chính xác phát hiện diện tích biến động khi sử dụng công nghệ địa không gian
Các giá trị thống kê Mức độ chính xác
Giá trị trung bình (Mean) 85%
Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) 0,09
Giá trị nhỏ nhất (Minimum) 64%
Giá trị lớn nhất (Maximum) 96%
Số vị trí (Count) 70
Kết quả thống kê cho thấy tại 70 vị trí suy thoái rừng và mất rừng kiểm chứng đƣợc diện tích ngoài thực địa cho thấy: Độ chính xác trung bình là 85%, độ chính xác nhỏ nhất là 64%, lớn nhất là 96%; Độ lệch chuẩn là 0,09.
Nguyên nhân của sai số:
- Do các giá trị NDVI và NBR tại các vị trí đƣợc nội suy đồng nhất trên mỗi Pixel (có diện tích là 0,09 ha) nhƣng thực tế quá trình xác định diện tích biến động thực hiện bằng máy GPS nên dẫn đến những sai số. Sai số này hoàn toàn có thể giảm thiểu nếu sử dụng các loại ảnh vệ tinh có độ phân giải cao.
- Các sai số dẫn đến diện tích tại thời điểm đo đếm lớn hơn so với xác định bằng ảnh chủ yếu là do quá trình sau khi mất rừng, diện tích này không đƣợc quản lý chặt chẽ dấn đến việc ngƣời dân tiếp tục canh tác và lần chiếm vào rừng để mở rộng diện tích canh tác.
70
4.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN MẤT RỪNG, SUY THOÁI RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN RỪNG, SUY THOÁI RỪNG TỈNH ĐIỆN BIÊN
4.3.1. Nguyên nhân trực tiếp
a) Các vụ vi phạm liên quan đến mất rừng, suy thoái rừng (Phụ lục 10): Giai đoạn 2005-2016, trên địa bàn tỉnh Điện Biên đã phát hiện 5.833 vụ vi phạm pháp luật về bảo vệ và phát triển rừng trong đó các hành vi trực tiếp gây ra mất rừng, suy thoái rừng 2004 vụ (chiếm 34,4%) bao gồm: Lấn, chiếm rừng trái pháp luật; Khai thác rừng trái phép; Vi phạm các quy định của Nhà nƣớc về phòng cháy, chữa cháy rừng gây cháy rừng; Phá rừng trái pháp luật.
b) Cháy rừng (Phụ lục 11):
Cháy rừng và diện tích rừng bị thiệt hại do cháy qua các năm Thống kê cho thấy, từ năm 2005 - 2016 tổng số vụ cháy rừng là 405 vụ (trung bình 37 vụ/năm) gây ra thiệt hại 1.674,76 ha rừng (trung bình 4,1 ha/vụ). Trong đó năm có diện tích rừng bị cháy nhiều nhất là các năm 2016 (969,2 ha) và năm 2005 (437,0 ha). Đặc điểm các khu rừng bị cháy chủ yếu là rừng tự nhiên, rừng tái sinh phục hồi, rừng tre nứa; các diện tích này thƣơng nằm đan xen với những khu vực canh tác nƣơng rẫy của ngƣời dân. Các vụ cháy rừng của tỉnh Điện Biên xảy ra từ tháng 10 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau đây là khoảng thời gian do hoạt động canh tác nƣơng của ngƣời dân đốt dọn thực bì thiếu kiểm soát gây cháy lan vào rừng. Thời điểm xảy ra cháy rừng chủ yếu là buổi trƣa và buổi chiều tối.
c) Chuyển mục đích sử dụng rừng
Chuyển mục đích sử dụng rừng theo quy định của pháp luật
Từ năm 2005 đến nay, UBND tỉnh đã ban hành những Quyết định chuyển đổi mục đích sử dụng rừng trên địa bàn tỉnh Điện Biên với tổng diện tích chuyển đổi là 87.196,79 ha, cụ thể:
71
- Quyết định 262/QĐ-UBND ngày 08/3/2010 phê duyệt chuyển đổi diện tích giữa các loại rừng phòng hộ, đặc dụng và rừng sản xuất tỉnh Điện Biên. Theo đó: Tổng diện tích chuyển đổi là 12.360,09 ha (rừng phòng hộ sang rừng đặc dụng 816,08 ha; rừng sản xuất sang rừng đặc dụng 1.251,70 ha; rừng sản xuất sang rừng phòng hộ 1.501,28 ha).
- Quyết định 714/QĐ-UBND ngày 16/9/2013 phê duyệt chuyển đổi diện tích 3 loại rừng tỉnh Điện Biên. Tổng diện tích chuyển đổi là 74.836,7 ha (rừng phòng hộ sang rừng đặc dụng 51.892,2 ha; rừng sản xuất sang rừng đặc dụng 18.553,3 ha; rừng đặc dụng sang rừng sản xuất 1.504,8 ha; nƣơng rẫy sang rừng đặc dụng 990,5 ha; nƣơng rẫy sang rừng sản xuất 304,8 ha; rừng phòng hộ sang rừng sản xuất 1.591,1 ha).
Việc chuyển mục đích sử dụng rừng sang mục đích không phải lâm nghiệp chủ yếu để xây dựng các công trình đƣờng giao thông, thủy lợi, thủy điện…Tổng diện tích chuyển đổi mục đích sử dụng rừng từ năm 2004-2015 là 99,75 ha; diện tích trồng rừng thay thế từ 2004-2015 là 59,01 ha.
Quá trình chuyển đổi mục đích dẫn đến áp dụng các biện pháp quản lý