Về thực chất, đây là một hệ thống cho phép cập nhật và cung cấp thông tin kịp thời về thực trạng và diễn biến tài nguyên rừng (Quốc tế gọi đây là hệ thống MRV - Monitoring - Reporting - Verification). Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, đề tài tập trung chủ yếu nghiên cứu xây dựng mô hình giám sát mất rừng, suy thoái rừng (giám sát, báo cáo và kiểm chứng diễn biến thảm thực vật) phục vụ công tác theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp nói riêng và công tác quản lý bảo vệ rừng nói chung trên địa bàn tỉnh Điện Biên.
Tổng hợp một số tiêu chí, yêu cầu và phƣơng pháp nghiên cứu cơ bản thực hiện đề tài đƣợc thể hiện trong Phụ lục 1.
Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể nhƣ sau:
2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa và xử lý số liệu
Các tài liệu thống kê hàng năm về lâm nghiệp, hiện trạng, quy hoạch sử dụng đất, niên giám thống kê, báo cáo kinh tế - xã hội hàng năm của tỉnh Điện Biên và các cơ quan trên địa bàn tỉnh là cơ sở để phân tích, tổng hợp, khái quát về thực trạng và diễn biến tài nguyên rừng đã diễn ra tại địa phƣơng. Đồng thời, phân tích các tài liệu này cho chúng ta những cơ sở để định hƣớng nội dung về các bƣớc tiến hành nghiên cứu tiếp theo.
Kế thừa các kết quả của điều tra, kiểm kê rừng, cập nhật những thay đổi rừng sau kiểm kê đến nay để đƣa ra đƣợc những đặc điểm hiện trạng rừng tỉnh Điện Biên.
2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu xây dựng quy trình kỹ thuật trong giám sát mất rừng, suy thoái rừng
a) Xác định khu vực quan tâm, lựa chọn khái niệm, hệ thống phân loại thảm thực vật rừng và các tiêu chí đánh giá sự thay đổi thảm thực vật rừng để áp dụng đáp ứng các mục tiêu của giám sát mất rừng, suy thoái rừng.
19
Trong thực tiễn, vùng quan tâm là vùng cần thiết phải giám sát mất rừng và suy thoái rừng. Vùng này tùy thuộc vào quy mô xem xét và nguồn lực tƣơng ứng từ cấp quốc gia, tỉnh, huyện, xã hoặc tƣơng đƣơng.
Trong nghiên cứu này, quy trình kỹ thuật giám sát mất rừng, suy thoái rừng đƣợc áp dụng cho quy mô cấp tỉnh, huyện và cấp xã dựa trên cơ sở đơn vị cơ bản nhất là lô rừng theo các chủ quản lý từ cơ sở.
* Đề tài chọn vùng nghiên cứu, đối tượng điều tra khảo sát và quy mô nghiên cứu cụ thể như sau:
Dựa trên các kết quả tổng kết từ thực tiễn, đề tài chọn tỉnh Điện Biên để nghiên cứu về quy trình kỹ thuật giám sát mất rừng, suy thoái rừng bằng công nghệ địa không gian.
Lý do chọn tỉnh Điện Biên: Tỉnh có diện tích rừng rộng với nhiều kiểu, trạng thái rừng khác nhau nhƣng có mức độ biến động tài nguyên rừng lớn do phải thƣờng xuyên chịu tác động của sự thay đổi điều kiện tự nhiên và các tác động khác của con ngƣời. Bên cạnh đó, tỉnh Điện Biên đã tiến hành xong kiểm kê rừng năm 2015. Kết quả kiểm kê này là cơ sở quan trọng để kiểm chứng cho các phƣơng pháp và kết quả nghiên cứu của đề tài.
Trên địa bàn tỉnh Điện Biên, đề tài chọn huyện Mƣờng Nhé để làm nghiên cứu sâu, nhất là trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu, quy trình kỹ thuât giám sát mất rừng, suy thoái rừng bằng công nghệ địa không gian.
Đề tài thực hiện 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. Trong đó, phải làm rõ những nguồn dữ liệu và chất lƣợng dữ liệu địa không gian đã có, mốc thời gian và sự kiện tác động làm thay đổi rừng lớn nhất, những nguyên nhân dẫn đến mất rừng và suy thoái rừng trong quá khứ và hiện tại.
20
Đề tài tiến hành chọn ngẫu nhiên các vị trí suy thoái rừng với các thông tin Phụ lục 2 và Phụ lục 3
* Lựa chọn khái niệm về rừng, hệ thống phân loại rừng, các tiêu chí đánh giá diễn biến rừng:
Đề tài 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 và suy thoái rừng là các lô rừng theo chủ quản lý. Để giám sát mất rừng cần phân loại vùng có rừng và vùng không có rừng, để giám sát suy thoái rừng cần phân loại các trạng thái rừng, nhận dạng sự thay đổi trạng thái rừng và sự thay đổi sinh khối và độ tàn che phía trên mặt đất thuộc tầng cây cao của rừng. Giám sát suy thoái rừng luôn khó khăn và thách thức lớn hơn giám sát mất rừng. Vì vậy, đề tài nghiên cứu đánh giá đƣợc độ chính xác của các tiêu chí trên trong từng điều kiện cụ thể ở khu vực.
b) Lựa chọn và thu thập các nguồn dữ liệu không gian, dữ liệu mặt đất và thông tin bổ trợ
Các kết quả nghiên cứu tổng quan đã cho thấy sự kết hợp các nguồn dữ liệu viễn thám cho hiệu quả giải đoán cao nhất cả về tính kinh tế và độ chính xác. Dựa trên điều kiện trong lâm nghiệp thực tiễn ở nƣớc ta, đề tài sử dụng và kiểm tra đánh ảnh Landsat 8 để xây dựng bản đồ cấp huyện, tỉnh (do ảnh Landsat có độ phân giải trung bình 30 m và miễn phí nhƣng lại có khả năng
21
ứng dụng rất cao trong lĩnh vực lâm nghiệp nói chung và giám sát mất rừng, suy thoái rừng nói riêng). Sử dụng để tính các giá trị NDVI và NBR cho cả hai thời điểm (gần nhất thời điểm hiện tại và trong quá khứ) để hỗ trợ so sánh. Đối với các nguồn dữ liệu phân tích GIS, đề tài sử dụng các bản đồ nền, bản đồ địa hình, bản đồ địa giới hành chính, bản đồ hệ thống đƣờng giao thông, lƣới điểm khống chế mặt đất … của Bộ Tài nguyên và môi trƣờng, bản đồ các điểm tham chiếu, các ô định vị, ô tạm thời, ranh giới lô, khoảnh rừng đã có của Viện Điều tra quy hoạch rừng (và các đơn vị khác) có sự điều chỉnh bổ sung trong thực tiễn bằng công cụ GPS và sự tham gia của các cán bộ kỹ thuật, ngƣời dân, cán bộ địa phƣơng.
Đề tài kế thừa chọn lọc các tài liệu, công trình đã có liên quan đến giám sát, báo cáo và kiểm chứng mất rừng, suy thoái rừng ở nƣớc ta, kế thừa các bản đồ và các kết quả kiểm kê rừng trong các thời kỳ, theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp tỉnh Điện Biên qua các năm.
2.4.3. Các phƣơng pháp xử lý, thuật toán phân loại tƣ liệu viễn thám và phân tích hậu phân loại
Do cần thiết phải xây dựng quy trình kỹ thuât giám sát mất rừng và suy thoái rừng cho nên đề tài phải tính toán các chỉ số NDVI và NBR tại 2 thời điểm (một thời điểm trong quá khứ và thời điểm gần nhất thời điểm hiện tại) để so sánh và đánh giá, xây dựng quy trình kỹ thuât tối ƣu nhất. Việc giải đoán hiện trạng rừng trong quá khứ còn cho phép kiểm chứng độ chính xác của các tƣ liệu viễn thám sử dụng và các phƣơng pháp giải đoán. Để giải đoán hiện trạng rừng trong quá khứ phải dựa vào ảnh vệ tinh, các bản đồ và tài liệu đã công bố trƣớc đây đồng thời phỏng vấn tại hiện trƣờng dựa trên hệ thống lƣới điểm đƣợc lựa chọn trong mỗi khu vực theo phƣơng pháp rút mẫu phân tầng (stratified sampling). Để giải đoán ảnh hiện tại/gần thời điểm hiện tại cần căn cứ vào các điểm khảo sát thực tế. Đề tài đã kết hợp các điểm thực tế và sự
22
tham gia đánh giá và cung cấp thông tin của ngƣời dân địa phƣơng nhằm tăng độ chính xác của các kết quả giải đoán.
Quá trình giải đoán ảnh viễn thám phải thông qua các bƣớc và phƣơng pháp cơ bản sau đây:
- Phương pháp tiền xử lý ảnh viễn thám: Các nguồn tƣ liệu viễn thám sau khi đƣợc thu thập cần phải hiệu chỉnh và qua bƣớc tiền xử lý nhằm khắc phục các sai lệch do hiệu chỉnh của sensor, do mây, do thời tiết, khoảng cách và góc cao của mặt trời… Các công việc này bao gồm đăng nhập ảnh (register), hiệu chỉnh hình học (geometric correction) bằng các điểm tham chiếu điều tra mặt đất, hiệu chỉnh xạ (radiometric correction), hiệu chỉnh trực giao/hiệu chỉnh bóng núi (bằng mô hình số độ cao ASTER DEM - miễn phí với độ phân giải không gian 30m kết hợp với các điểm khống chế mặt đất, đồng thời đề tài sử dụng bản đồ nền địa hình tỷ lệ 1/10000 của Bộ Tài nguyên và môi trƣờng ở những khu vực thích hợp để nội suy không gian và tạo DEM với độ phân giải không gian khoảng 10m-15m), phát hiện các vùng mây/không có dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng Pancroma và Model maker trong ENVI/Erdas Imagine. Bên cạnh đó đề tài đã áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến nhất hiện nay về chuẩn hóa ảnh và tổ hợp ảnh đa phổ, đa thời gian nhằm giảm thiểu sai số trong quá trình giải đoán, so sánh và phân tích biến đổi mất rừng, suy thoái rừng. Các ảnh viễn thám sau khi đƣợc thu thập, tiền xử lý đƣợc tổ hợp lại theo loại, tổ hợp đa phổ, đa thời gian làm nguồn dữ liệu đầu vào cho quá trình phân tích và giải đoán.
- Nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp giải đoán và phương pháp thành lập bản đồ rừng:
Về tiếp cận giải đoán ảnh viễn thám hiện nay có giải đoán trên cơ sở điểm ảnh (pixel based) và giải đoán trên cơ sở đối tƣợng (object based), về thuật toán giải đoán hiện nay có thuật toán ISODATA, K-mean, Maximum
23
Likelihood, K-nn…Về phƣơng pháp giải đoán, hiện nay có 4 phƣơng pháp giải đoán ảnh viễn thám cơ bản đó là giải đoán ảnh bằng mắt, giải đoán không kiểm định, giải đoán có kiểm định và giải đoán có kiểm định cải tiến. Ngoài ra, trong thực tiễn còn sử dụng phƣơng pháp phân loại mờ (Fussy classification) để hỗ trợ quá trình nhận biết và giải đoán đối tƣợng trong thực tiễn. Đối với tài nguyên rừng, mỗi phƣơng pháp có những ƣu việt và tồn tại riêng tùy thuộc điều kiện ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu tổng quan đã cho thấy sự kết hợp các cách tiếp cận giải đoán cho độ chính xác và hiệu quả kinh tế hơn việc sử dụng từng phƣơng pháp riêng rẽ. Mặc dù vậy, với mục đích nghiên cứu và đƣa ra đầy đủ các đánh giá, khảo nghiệm để ngƣời dùng sử dụng sau này, đề tài này khảo sát và đánh giá độ chính xác, hiệu quả của quy trình kỹ thuât kết hợp các cách tiếp cận, phƣơng pháp giải đoán khác nhau để từ đó làm cơ sở cho ngƣời sử dụng lựa chọn.
Đề tài áp dụng kỹ thuật xây dựng mô hình cây phân loại (Bagged classification tree models, Breiman, 1996) để xác định các ngƣỡng đánh giá mất rừng, suy thoái rừng.
Bên cạnh đó, đề tài kiểm tra độ chính xác của các chỉ số NDVI, NBR… để phát hiện và lƣợng hóa biến đổi về diện tích rừng, chất lƣợng rừng trong giám sát diễn biến rừng ở khu vực nghiên cứu.
2.4.4. Phƣơng pháp phân tích tổng hợp
Căn cứ kết quả nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng, quy trình kỹ thuật giám sát mất rừng, suy thoái rừng bằng công nghệ địa không gian và nghiên cứu một số tài liệu xác định các nguyên nhân và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên rừng ở tỉnh Điện Biên đặc biệt là trong giám sát, phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng.
24
CHƢƠNG 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH ĐIỆN BIÊN