Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.3 Tình hình ứng dụng của viễn thám và GIS
Việc ứng dụng RS và GIS phục vụ theo dõi, quản lý nguồn tài nguyên thiờn nhiờn, bảo vệ mụi trường ủó ủược một số nước trờn thế giới ứng dụng từ những năm 1970. Tuy nhiên, ở Việt Nam do thiếu kinh phí, các trang thiết bị thu phỏt vệ tinh nờn viễn thỏm và GIS chỉ mới ủược ủưa vào ứng dụng trong thập kỷ vừa qua. Các nghiên cứu ứng dụng của RS và GIS tập trung chủ yếu vào cỏc lĩnh vực như: Khớ tượng thuỷ văn, dự bỏo thời tiết; ủịa chất, thăm dũ tài nguyờn khoỏng sản; ủo ủạc bản ủồ, hiệu chỉnh, cập nhật bản ủồ, lập cơ sở dữ liệu mới (Nguyễn Khắc Thời và cộng sự, 2011) [37]; kiểm kờ ủất ủai, xõy dựng bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất; theo dừi, giỏm sỏt mụi trường như dầu tràn, lũ lụt, chỏy rừng, xúi mũn ủất (Trần Thị Băng Tõm, 2006) [33]; theo dừi mựa màng, giỏm sỏt tài nguyờn rừng toàn quốc; xỏc ủịnh mức ủộ bị ảnh hưởng của khu vực bị tàn phỏ do thiờn tai hoặc cỏc hoạt ủộng của con người, quản lý ủất ủai, quản lý tài nguyờn và mụi trường (Bảo Huy, 2009) [9].
Tại Mỹ, RS và GIS ủó ủược ứng dụng khỏ rộng rói trong hầu hết cỏc lĩnh vực quản lý tài nguyờn và mụi trường: trong ủỏnh giỏ ủất ủai, trong quy hoạch khụng gian, quản lý ủất ủai, khớ tượng thủy văn, dự bỏo thời tiết, giỏm sỏt thay ủổi mụi trường, rừng (Himlal Baral (2004), [74], Keith R. McCloy (2006) [77], Corona và Piermaria (2011), [63].
- Tại ðức, sử dụng dữ liệu ủộ cao của GIS kết hợp với dữ liệu vệ tinh ủể dự bỏo ủặc tớnh vật lý của ủất (Keith Sumfleth và Rainer Duttmann, 2007) [76].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 41 - Tại Úc, Hệ thống Thụng tin Tài nguyờn Úc ủó ủược thực hiện từ những năm 1970 nhằm hỗ trợ ủưa ra những quyết ủịnh liờn quan ủến cỏc vấn ủề về sử dụng ủất, mụi trường,..
- Ở Băngladesh, Viện Nghiờn cứu Nụng nghiệp bắt ủầu triển khai dự ỏn GIS từ năm 1996 (Brammer và cộng sự , 1998) [60], với mục tiêu là thiết lập hệ thống thông tin tài nguyên nông nghiệp dựa trên cơ sở GIS; sử dụng cơ sở dữ liệu thụng tin ủịa lý vựng sinh thỏi nụng nghiệp (AEZ/GIS) ủể phỏt triển công nghệ và chuyển giao vào sản xuất nông nghiệp.
Từ khi giới thiệu GIS tại Viện Nghiên cứu Nông nghiệp, nhiều hoạt ủộng ủó ủược thực hiện sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ/GIS. Hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ là cơ sở thụng tin cơ bản phục vụ ra quyết ủịnh, nhiều cơ quan tổ chức quy hoạch quốc gia hiện ủang sử dụng hệ thống AEZ/GIS cho mục ủớch quy hoạch vĩ mụ và vi mụ.
-Ở Hà Lan, GIS và viễn thỏm ủược ứng dụng mạnh mẽ ở hầu hết tất cả cỏc lĩnh vực trong ủời sống. Bốn cơ quan nghiờn cứu hàng ủầu của Hà lan:
ITC Enschede, TU Delft, ủại học Utrecht và Wageningen UR chuyờn nghiờn cứu những ứng dụng tiên tiến của GIS và viễn thám: quản lý các thông tin, dữ liệu khụng gian ủịa lý, khụng gian cơ sở hạ tầng, trong nụng nghiệp..
-Ở Ai Cập (Arafat và cộng sự, 2010) [57], Ba Lan (Gil và cộng sự, 2011) [72], Ấn ủộ (Dadhwal và cộng sự, 2002) [64] ủó ứng dụng RS trong xõy dựng bản ủồ, giỏm sỏt sinh trưởng và phỏt triển của cõy lỳa. Ứng dụng GIS và phương phỏp ủỏnh giỏ ủất của FAO ủể ủỏnh giỏ ủất ủai, xõy dựng bản ủồ ủơn vị ủất ủai trờn cơ sở cỏc lớp thụng tin chuyờn ủề: khớ hậu, ủất, ủộ dốc, pH và cỏc thụng tin về vụ mựa ủối chiếu với yờu cầu sử dụng ủất ủể lập bản ủồ thớch hợp ủất ủai.
-Ở Thái Lan, ðại học Yakohama – Nhật Bản và Viện Công nghệ Châu Á từ năm 1998 ủó ứng dụng GIS và viễn thỏm trong quản lý nguồn tài
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 42 nguyờn. ðại học Khon ken cũng ủó cú nhiều nghiờn cứu ứng dụng GIS trong tỡm ủất thớch hợp cho cõy lỳa.
- FAO cũng ủó ứng dụng viễn thỏm và GIS trong nhiều lĩnh vực của ủời sống, trong mụ hỡnh phõn vựng sinh thỏi nụng nghiệp (Agro-Ecological Zone- AEZ) ủể ủỏnh giỏ ủất ủai thế giới ở tỷ lệ 1/5.000.000 (Fao, 2011) [68].
1.3.2 Tình hình ứng dụng RS và GIS ở Việt Nam
Ở Việt Nam, RS và GIS ủó cú mặt ở rất nhiều cỏc nghiờn cứu trong cỏc lĩnh vực khỏc nhau và ủó cú những kết quả ủỏng kể. RS và GIS ủược sử dụng trong cỏc trường ủại học, viện nghiờn cứu trong cỏc ứng dụng về quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường, trong quản lý tài nguyên rừng, tài nguyên nước và các quản lý hành chính khác. Các trường ðại học KHTN TP Hồ Chí Minh, Trường ðại học Nông Lâm Thủ ðức, ðại học Huế, ðại học KHTN Hà Nội, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Viện Quy hoạch Rừng, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nụng nghiệp,....ủó cú nhiều thành tựu trong nghiờn cứu phỏt triển ứng dụng GIS, như tỡm hiểu sự thay ủổi sử dụng ủất với cụng cụ GIS và viễn thám: Nguyễn Khắc Thời và cộng sự (2008) [36],Trần Quốc Vinh và Nguyễn Văn Dung (2004) [50]; xõy dựng CSDL phục vụ thị trường bất ủộng sản: Nguyễn Quang Thanh và Võ Quang Minh (2010) [35]; ứng dụng GIS trong ủỏnh giỏ ủất: Lờ Văn Trung và Nguyễn Văn Hiệp (2009) [41]; ứng dụng RS, GIS tớnh toỏn cỏc tham số trong phương trỡnh mất ủất phổ dụng USLE ủể nghiờn cứu về xúi mũn ủất: Vũ Anh Tuõn (2004) [44]; ứng dụng GIS và ảnh viễn thỏm giỏm sỏt vựng ủất trồng lỳa ở ủồng bằng sụng Cửu Long: Lõm ðạo Nguyờn và cộng sự (2008) [19]; ứng dụng mụ hỡnh thủy lực và mụ hỡnh ủộ cao số tớnh toỏn ngập lụt thành phố Hồ Chớ Minh; ứng dụng GIS ủể xõy dựng bản ủồ phõn vựng nồng ủộ arsen trong cỏc giếng nước ngầm tỉnh An Giang (dẫn theo Nguyễn Kim Lợi, 2006) [12]...
Trong ngành kiểm lõm Việt Nam, từ ủầu năm 1997, Cục Kiểm lõm (Bộ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 43 Nụng nghiệp và Phỏt triển Nụng thụn) ủó lắp ủặt và vận hành trạm thu ảnh viễn thỏm Modis tại Hà Nội với mục ủớch chớnh là phỏt hiện sớm cỏc ủiểm chỏy rừng và quản lý lửa rừng. Hệ thống trạm thu của TeraScan ủó tự ủộng thu nhận, xử lý và sao lưu dữ liệu ảnh Modis hàng ngày từ hai vệ tinh TERRA và AQUA, tự ủộng xử lý và tạo ra dữ liệu cỏc ủiểm chỏy rừng.
Thụng tin cỏc ủiểm chỏy, phỏt hiện, cảnh bỏo chỏy rừng ủược truyền tải trờn toàn quốc thông qua chương trình dự báo thời tiết hàng ngày (Nguyễn Hồng Quảng và cộng sự, 2008) [28].
Trong lĩnh vực y tế, viễn thỏm và GIS cũng từng bước ủang ủược ứng dụng rộng rói. Cỏc ứng dụng ủầu tiờn trong lĩnh vực này cú thể kể ủến là: sản phẩm hệ thống thông tin phòng chống thảm họa (giải thưởng Công nghệ thông tin Quả cầu vàng năm 2001) của tác giả Nguyễn Hòa Bình; công trình ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong dự báo nguy cơ sốt rét tại tỉnh Bình Thuận năm 2002 của Nguyễn Ngọc Thạch trường ðại học KHTN Hà Nội. Trong những năm gần ủõy cỏc ứng dụng viễn thỏm và GIS trong lĩnh vực y tế phỏt triển mạnh hơn. Dẫn theo Lê Công Thắng (2011) [94], các công trình tiêu biểu như: Hệ thống tính toán tồn lưu và lan tỏa chất ủộc da cam/dioxin của Văn phũng 33 (2009); ứng dụng GIS trong quản lý và dự báo sốt rét của Viện Sốt rét (2009); kiểm soát và dự báo dịch tả của Sở Y tế Bắc Ninh (2011); ứng dụng GIS trong quản lý và phòng chống HIV/AIDS của Sở Y tế Thành phố Hồ Chớ Minh (2011); bản ủồ phõn bố và dự bỏo một số bệnh thường gặp tại Việt Nam (2003); hệ thống bản ủồ phõn bố cõy ủộc, nấm ủộc tại cỏc tỉnh biờn giới phớa Bắc và biện phỏp xử lý, dự phũng (2007);
bản ủồ phõn bố sốt rột và ký sinh trựng (2007); hệ thống bản ủồ phõn bố sinh vật và dược liệu ven biển từ Quảng Ninh ủến Khỏnh Hũa .
Trong lĩnh vực quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn, với sự ra ủời của trạm thu ảnh vệ tinh Spot (năm 2007) thuộc Trung tâm Viễn thám – Bộ Tài nguyên và Mụi trường, hàng loạt cỏc ủề tài nghiờn cứu về lĩnh vực ứng dụng viễn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 44 thám và GIS ựã ựược hoàn thành như giám sát tài nguyên rừng (Nguyễn đình Sơn, 2009) [32]; trong phân tích thông tin thị trường (Lê Văn Trung và Nguyễn Tường Ngân, 2009) [42]; tích hợp ảnh vệ tinh, công nghệ GIS, GPS thành lập bản ủồ ủịa chớnh cơ sở tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 (Bựi Quang Trung và Nguyễn Trường Ngân, 2009) [40]; ứng dụng trong lĩnh vực khí tượng, thủy văn, phòng chống lũ lụt (ðinh Hồng Phong, 2008 [22], Nguyễn ðăng Quang và Lê ðức, 2008 [27]); ứng dụng kết hợp ảnh vệ tinh Rada và quang học ủể thành lập một số lớp thụng tin về lớp phủ mặt ủất (Chu Hải Tựng và cộng sự, 2008 [45]); thành lập bản ủồ nhiệt ủộ bề mặt nước biển và hàm lượng Chlorophyll - A khu vực Biển đông từ ảnh MODIS (Lê Minh Sơn và cộng sự, 2008 [31]); ứng dụng cụng nghệ viễn thỏm và hệ thống thụng tin ủịa lý trong việc quản lý tổng hợp lưu vực sông (Trần Tuấn ðạt, 2008 [4]); một số ứng dụng của ảnh vệ tinh Envisat Meris trong lĩnh vực tài nguyên và môi trường (Trần Tuấn Ngọc, 2008 [18]).
Tóm tắt tổng quan tài liệu
Xúi mũn ủất ủó ủược cỏc nhà khoa học trờn thế giới nghiờn cứu từ rất lõu. Ở Việt Nam, ủất chật, người ủụng, với ắ diện tớch tự nhiờn là ủồi nỳi, vỡ vậy việc nghiờn cứu xúi mũn ủất và cỏc biện phỏp phũng chống xúi mũn nhằm bảo vệ ủất, tăng năng suất, chất lượng cõy trồng càng ủược cỏc nhà khoa học quan tâm. Theo thời gian các nghiên cứu hoàn thiện dần về phương phỏp, chuyển từ nghiờn cứu ủịnh tớnh sang ủịnh lượng, nghiờn cứu xỏc ủịnh cỏc tỏc nhõn gõy xúi mũn ủất và ảnh hưởng của nú ủến xúi mũn ủất.
Cỏc nghiờn cứu cũng ủó chỉ ra rằng, mưa chớnh là nguyờn nhõn chủ yếu gõy ra xúi mũn ủất. ðể sản xuất cú hiệu quả và bền vững ủất dốc trờn cơ sở hạn chế xúi mũn ủất, cỏc nghiờn cứu triển khai bảo vệ ủất ủều tập trung tạo thảm thực vật che phủ ủất cho mựa mưa, trỏnh tỏc ủộng trực tiếp của hạt mưa, giảm dòng chảy tràn.
Cỏc phương phỏp xỏc ủịnh xúi mũn ủất dần chuyển từ phương phỏp
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 45 truyền thống thu hứng, ủo ủếm ngoài thực ủịa sang cỏc phương phỏp hiện ủại hơn: xỏc ủịnh xúi mũn bằng mụ hỡnh toỏn học, nghiờn cứu xúi mũn ủất bằng RS và GIS. Tuy nhiờn, cỏc nghiờn cứu ứng dụng RS và GIS trong xúi mũn ủất vẫn chỉ là các nghiên cứu mang tính lý thuyết, chưa có những nghiên cứu toàn diện và ủầy ủủ ủể ủỏnh giỏ mụ hỡnh lý thuyết và mụ hỡnh thực nghiệm. Trờn cơ sở ủú ủề xuất việc sử dụng cỏc cụng thức tớnh hệ số xúi mũn ủất phự hợp, ủặc biệt trờn khu vực vựng gũ ủồi, nơi chuyển tiếp giữa ủồng bằng và miền nỳi.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 46
Chương 2