Phương pháp xử lý và phân tích số liệu

Chương 2. MỤC TIÊU - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.2. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu

2.4.2.1. Phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông Bùi

Để có thể nghiên cứu chất lượng dòng chảy tại lưu vực sông Bùi, đề tài cần xác định được chính xác ranh giới lưu vực đây được coi là điều kện tiên quyết để có thể xác định, phân tích và lượng hóa ảnh hưởng của các nhân tố khác nhau đến chất lượng dòng chảy trong lưu vực sông Bùi. Phương pháp xác định ranh giới lưu vực được đề tài áp dụng là phương pháp khoanh vẽ tự động với việc ứng dụng phần mềm Arc Map, Arc Sence 10.0; kết hợp với

kiểm tra, hiệu chỉnh thủ công với sự hỗ trợ của phần mềm Mapinfor 11.0. Cụ thể bao gồm các bước công việc chính như sau:

Bước 1: Xác định chính xác vị trí điểm thu nước (điểm đặt trạm quan trắc thủy văn) trên lưu vực sông Bùi.

Bước 2: Ứng dụng phần mềm Arc map 10.0 và từ liệu DEM để tiến hành khoanh vẽ và xác định ranh giới lưu vực sông Bùi một cách tự động.

Bước 3: Ứng dụng phần mềm Arc Sence để xây dựng mô hình 3D của lưu vực sông Bùi phục vụ công tác kiểm tra độ chính xác và tính hợp lý của ranh giới lưu vực đã được xác định.

Bước 4: Chồng xếp lớp ranh giới lưu vực đã được xác định tự động lên hệ thống bản đồ địa hình, thủy văn để rà soát, kiểm tra và hoàn thiện lần cuối những chỗ chưa thật hợp lý.

Hình 2.1.Minh họa phương pháp xâ dựng mô hình 3D của lưu vực 2.4.2.2. Phương pháp xác định biến động độ che phủ của lớp thảm thực vật rừng trong lưu vực sông Bùi

Kế thừa tư liệu về hiện trạng rừng của Viện Điều tra Quy hoạch rừng và Tổng cục Lâm nghiệp qua các thời kỳ, đề tài đã có hệ thống tư liệu về hiện trạng rừng tại lưu vực sông bùi qua 4 thời kỳ: 1995, 2000, 2005 và 2010. Đây là nguồn tư liệu hết sức quý giá, đảm bảo độ tin cây và tính pháp lý vì đều là sản phẩm của các chu kỳ tổng kiểm kê rừng toàn quốc do Viện Điều tra Quy hoạch rừng chủ trì. Để ứng dụng được hệ thống tư liệu này đề tài tiến hành

chuẩn hóa toàn bộ hệ thống cơ sở dữ liệu về nền bản đồ Vn2000 múi 60, hệ thống mã trạng thái qua các chu kỳ kiểm kê khác nhau về hệ thống mã trạng thái chung của chu kỳ IV năm 2010, cụ thể như bảng 2.1. sau.

Bảng 2.1. Hệ thống bảng mã trạng thái rừng chuẩn chu kỳ IV

Mã trạng thái Tên trạng thái

1 Rừng gỗ lá rộng thường xanh giàu

2 Rừng gỗ lá rộng thường xanh trung bình 3 Rừng gỗ lá rộng thường xanh nghèo

4 Rừng phục hồi

5 Rừng rụng lá (khộp)

6 Tre nứa

7 Hỗn giao gỗ tre nứa

8 Rừng lá kim

9 Rừng hỗn giao lá rộng thường xanh và lá kim

10 Rừng ngập mặn

11 Rừng trên núi đá

12 Rừng trồng

13 Núi đá

14 Đất trống (Ia, Ib, Ic)

15 Mặt nước

16 Dân cư

17 Đất khác (ngoài lâm nghiệp)

(Nguồn: Quy định của Bộ nông nghiệp &PTNT) Sau khi xác định được chính xác ranh giới lưu vực và chuẩn hóa được hệ thống bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng theo các thời kỳ nghiên cứu, đề tài tiến hành chồng xếp các lớp bản đồ, cắt theo ranh giới lưu vực sông Bùi và

thống kê số liệu theo ranh giới lưu vực qua các thời kỳ. Toàn bộ quá trình này được thực hiện với sự hỗ trợ của phần mềm Mapinfor 11.0.

Việc đánh giá biến động tài nguyên rừng và các loại hình sử dụng đất khác trong lưu vực sông Bùi cũng được thực hiện với việc ứng dụng phần mềm Mapinfor 11.0 và công cụ hỗ trợ Crystal Report.

2.4.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thảm thực vật rừng và yếu tố nhân tác đến chất lượng dòng chảy.

Ngoài việc kế thừa bản đồ hiện trạng rừng của viện của Viện Điều tra Quy hoạch rừng và Tổng cục Lâm nghiệp qua các thời kỳ đề tài còn sử dụng tư liệu ảnh Landsat ETM trong các năm 1992, 1997, 2002, 2007 để xây dựng khóa giải đoán các trạng thái rừng từ đó xác định hiện trạng rừng, độ che phủ của rừng làm cơ sở để nghiên cứu ảnh hưởng của độ che phủ rừng và yếu tố nhân tác đến chất lượng dòng chảy.

Đầu tiên đề tài đi xây dựng khóa giải đoán cho ảnh năm 2007 rồi đem khóa giải đoán này giải đoán thực hiện giải đoán cho các năm trước đó (1992, 1997, 2002) để xác định hiện trạng rừng và độ che phủ của rừng.

Phương pháp xây dựng khóa giải đoán như sau:

Khóa giải đoán được xây dựng thông qua chỉ số thực vật NDVI.

 

)

(NIR RED

RED NDVI NIR



  (Rouse; Hass; Chell Deering; Hardan, 1974) (2.1)

Trong đó: NIR là giá tri ̣ điểm ảnh trên kênh cận hồng ngoa ̣i.

RED là giá tri ̣ điểm ảnh trên kênh đỏ.

Quá trình tính toán NDVI được thực hiện trên bằng model maker trong Erdas imagine 2011. Model tính toán NDVI được thiết kế như hình sau:

Hình 2.2. Mô hình tính toán NDVI

Sau khi tính toán chỉ số NDVI đề tài tiến hành thống kê giá trị NDVI cho các đối tượng để tạo cơ sở xây dựng khóa giải đoán.

Stt Lớp X S N X1 X2 Gd Gt

1 2

…

Trong đó:

X: Giá trị NDVI trung bình qua các đối tượng S: Sai tiêu chuẩn

N: Dung lượng mẫu

X1, X2: Giá trị cận dưới và cận trên của đối tượng ước lượng Gd, Gt: Ngưỡng NDVI dưới và trên của đối tượng.

N

U S X X

2

1   (2.2);

N U S X X

2

2    (2.3)

2

) ( 2 ) 1 ( 1 ) 2( ) (

i i

i i t

X X X

G 



  (2.4)

Gd(i+1) = Gt(i)

Gdmin, Gtmax bằng giá trị NDVI min, max.

Sau khi xây dựng được khóa giải đoán đề tài sử dụng khóa giải đoán này để phân loại rừng cho các năm 1992, 1997, 2002, 2007. Kết quả sau khi phân loại đề tài tiến hành thống kê, tổng hợp để xác định hiện trạng rừng, độ che phủ rừng… cho các năm này. Quá trình phân loại được thực hiện trên Arcgis 10; thống kê, tổng hợp số liệu và xây dựng tương quan được thực hiện trên SPSS 16 và Excel 2010.