Vùng nghiên cứu

3.1.1. Vị trí địa lý

Tây Nguyên là vùng cao nguyên, phía bắc giáp tỉnh Quảng Nam; phía đông giáp các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận; phía nam giáp các tỉnh Đồng Nai, Bình Phước; phía tây giáp với các tỉnh Attapeu (Lào) và Ratanakiri và Mondulkiri (Campuchia). Trong khi Kon Tum có biên giới phía tây giáp với cả Lào và Campuchia, thì Gia Lai, Đắk Lắk và Đắk Nông chỉ có chung đường biên giới với Campuchia. Còn Lâm Đồng không có đường biên giới quốc tế. Nếu xét diện tích Tây Nguyên bằng tổng diện tích của 5 tỉnh thì vùng Tây Nguyên rộng 54.641 km².

Thực chất, Tây Nguyên không phải là một cao nguyên duy nhất mà là một loạt cao nguyên liền kề. Đó là các cao nguyên Kon Tum cao khoảng 500m, cao nguyên Kon Plông, cao nguyên Kon Hà Nừng, Plâyku cao khoảng 800m, cao nguyên M'Drăk cao khoảng 500m, cao nguyên Buôn Ma Thuột cao khoảng 500m, Mơ Nông cao khoảng 800–1000m, cao nguyên Lâm Viên cao khoảng 1500m và cao nguyên Di Linh cao khoảng 900–1000m. Tất cả các cao nguyên này đều được bao bọc về phía Đông bởi những dãy núi và khối núi cao (chính là Trường Sơn Nam).

Tây Nguyên lại có thể chia thành ba tiểu vùng địa hình đồng thời là ba tiểu vùng khí hậu, gồm Bắc Tây Nguyên (tương ứng với các tỉnh Kon Tum và Gia Lai, trước là một tỉnh), Trung Tây Nguyên (tương ứng với các tỉnh Đắk Lắk và Đắk Nông), Nam Tây Nguyên (tương ứng với tỉnh Lâm Đồng). Trung Tây Nguyên có độ cao thấp hơn và nền nhiệt độ cao hơn hai tiểu vùng phía Bắc và Nam.

Tây Nguyên cũng là khu vực ở Việt Nam còn nhiều diện tích rừng với thảm sinh vật đa dạng, trữ lượng khoáng sản phong phú hầu như chưa khai thác và tiềm năng du lịch lớn, Tây nguyên có thể coi là mái nhà của miền trung, có chức năng phòng hộ rất lớn. Tuy nhiên, nạn phá rừng, hủy diệt tài nguyên thiên nhiên và khai thác lâm sản bừa bãi chưa ngăn chận được tại đây có thể dẫn đến nguy cơ làm nghèo kiệt rừng và thay đổi môi trường sinh thái.

3.1.2. Khí hậu

Nằm trong vùng nhiệt đới xavan, khí hậu ở Tây Nguyên được chia làm hai mùa: mùa mưa từ tháng 5 đến hết tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4, trong đó tháng 3 và tháng 4 là hai tháng nóng và khô nhất. Do ảnh hưởng của độ cao nên trong khi ở các cao nguyên cao 400 - 500 m khí hậu tương đối mát và mưa nhiều, riêng cao nguyên cao trên 1000 m (như Đà Lạt) thì khí hậu lại mát mẻ quanh năm, đặc điểm của khí hậu núi cao.

3.1.3. Dân cư

Thời Pháp thuộc người Kinh bị hạn chế lên vùng Cao nguyên nên các bộ tộc người Thượng sinh hoạt trong xã hội truyền thống. Mãi đến giữa thế kỷ 20 sau cuộc di cư năm 1954 thì số người Kinh mới tăng dần. Trong số gần một triệu dân di cư từ miền Bắc thì chính phủ Quốc gia Việt Nam đưa lên miền cao nguyên 54.551 người, đa số tập trung ở Đà Lạt và Lâm Đồng.

Từ đó nhiều dân tộc thiểu số chung sống với dân tộc Việt (Kinh) ở Tây Nguyên như Ba Na, Gia Rai, Ê đê, Cơ Ho, Mạ, Xơ Đăng, Mơ Nông... Chính quyền Việt Nam Cộng hòa gọi chung những dân tộc này là "đồng bào sắc tộc" hoặc "người Thượng"; "Thượng" có nghĩa là ở trên, "người Thượng" là người ở miền cao hay miền núi, một cách gọi đặc trưng để chỉ những sắc dân sinh sống trên cao nguyên miền Trung.

Tính đến năm 1976, dân số Tây Nguyên là 1.225.000 người, gồm 18 dân tộc, trong đó đồng bào dân tộc thiểu số là 853.820 người (chiếm 69,7% dân số). Năm 1993 dân số Tây Nguyên là 2.376.854 người, gồm 35 dân tộc, trong đó đồng bào dân tộc thiểu số là 1.050.569 người (chiếm 44,2% dân số). Năm 2004 dân số Tây Nguyên là 4.668.142 người, gồm 46 dân tộc, trong đó đồng bào dân tộc thiểu số là 1.181.337 người (chiếm 25,3% dân số)

Riêng tỉnh Đắc Lắc, từ 350.000 người (1995) tăng lên 1.776.331 người (1999), trong 4 năm tăng 485%. Kết quả này, một phần do gia tăng dân số tự nhiên và phần lớn do gia tăng cơ học: di dân đến Tây nguyên theo 2 luồng di dân kế hoạch và di dân tự do. Người dân tộc đang trở thành thiểu số trên chính quê hương của họ. Sự gia tăng gấp 4 lần dân số và nạn nghèo đói, kém phát triển và hủy diệt tài nguyên thiên nhiên (gần đây, mỗi năm vẫn có tới gần một nghìn héc-ta rừng tiếp tục bị phá đang là những vấn nạn tại Tây Nguyên và thường xuyên dẫn đến xung đột. Theo kết quả điều tra dân số 01 tháng 04 năm 2009 dân số Tây Nguyên (gồm 05 tỉnh) là 5.107.437 người, như thế so với năm 1976 đã tăng 3,17 lần , chủ yếu lả tăng cơ học. Đến năm 2011, tổng dân số của 5 tỉnh Tây Nguyên là khoảng 5.282.000 người.

3.1.4. Kinh tế, tài nguyên, xã hội và môi trường

So với các vùng khác trong cả nước, điều kiện kinh tế - xã hội của Tây Nguyên có nhiều khó khăn, như là thiếu lao động lành nghề, cơ sở hạ tầng kém phát triển, sự chung đụng của nhiều sắc dân trong một vùng đất nhỏ và với mức sống còn thấp. Tuy nhiên, Tây Nguyên có lợi điểm về tài nguyên thiên nhiên. Tây Nguyên có đến 2 triệu hecta đất bazan màu mỡ, tức chiếm đến 60% đất bazan cả nước, rất phù hợp với những cây công nghiệp như cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm, trà. Cà phê là cây công nghiệp quan trọng số một ở Tây Nguyên. Diện tích cà phê ở Tây Nguyên hiện nay là hơn 290 nghìn ha, chiếm 4/5 diện tích cà phê cả nước. Đắk Lắk là tỉnh có diện tích cà phê lớn nhất (170 nghìn ha) và cà phê Buôn Ma Thuột nổi tiếng có chất lượng cao. Tây Nguyên cũng là vùng trồng cao su lớn thứ hai sau Đông Nam Bộ, chủ yếu tại Gia Lai và Đắk Lắk. Tây Nguyên còn là vùng trồng dâu tằm, nuôi tằm tập trung lớn nhất nước ta, nhiều nhất là ở Bảo Lộc Lâm Đồng. Ở đây có liên hiệp các xí nghiệp ươm tơ xuất khẩu lớn nhất Việt Nam.

Việc phân bổ đất đai và tài nguyên không đồng đều cũng gây ra nhiều tranh chấp. Trước đây, chính quyền có chủ trương khai thác Tây Nguyên bằng hệ thống các nông lâm trường quốc doanh (thời kỳ trước năm 1993 là các Liên hiệp xí nghiệp nông lâm công nghiệp lớn, đến sau năm 1993 chuyển thành các nông, lâm trường thuộc trung ương hoặc thuộc tỉnh). Các tổ chức kinh tế này trong thực tế bao chiếm gần hết đất đai Tây Nguyên. Ở Đắk Lắk, đến năm 1985, ba xí nghiệp Liên hiệp nông lâm công nghiệp quản lý 1 058 000 hecta tức một nửa địa bàn toàn tỉnh, cộng với 1 600 000 hecta cao su quốc doanh, tính chung quốc doanh quản lý 90% đất đai toàn tỉnh. Ở Gia Lai-Kon Tum con số đó là 60%. Tính chung, đến năm 1985, quốc doanh đã quản lý 70% diện tích toàn Tây Nguyên. Sau năm 1993, đã có sự chuyển đổi cơ chế quản lý, nhưng con số này cũng chỉ giảm đi được 26%.

Tài nguyên rừng và diện tích đất lâm nghiệp ở Tây Nguyên đang đứng trước nguy cơ ngày càng suy giảm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khác nhau, như là một phần

nhỏ diện tích rừng sâu chưa có chủ và dân di cư mới đến lập nghiệp xâm lấn rừng để ở và sản xuất (đất nông nghiệp toàn vùng tăng rất nhanh) cũng như nạn phá rừng, khai thác lâm sản trái phép chưa kiểm soát được. Do sự suy giảm tài nguyên rừng nên sản lượng khai thác gỗ giảm không ngừng, từ 600 – 700 nghìn m3 vào cuối thập kỉ 80 - đầu thập kỉ 90, nay chỉ còn khoảng 200 – 300 nghìn m3/năm. Hiện nay, chính quyền địa phương đang có thử nghiệm giao đất, cho thuê đất lâm nghiệp cho các tổ chức, hộ gia đình, cá nhân sử dụng ổn định và giao rừng, khoán bảo vệ rừng cho hộ gia đình và cộng đồng trong buôn, làng.

3.2. Các dữ liệu sử dụng

3.2.1. Dữ liệu ảnh MODIS

Để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu về nhiệt độ, độ ẩm và lớp phủ, Nhóm nghiên cứu MODIS (MODIS Land Science Team) đã phát triển và cung cấp cho người sử dụng một tập hợp các sản phẩm chuẩn của ảnh MODIS, trong đó có dữ liệu phản xạ bề mặt tổ hợp 8-ngày, 16-ngày (8-day, 16-day composite MODIS Surface Reflectance Product – MOD11A2, MOD07 và MOD13A2) ở 7 kênh phổ đầu tiên, độ phân giải không gian 500m, các thông số kĩ thuật của các kênh này mô tả trong bảng 3.1. Trong dữ liệu MOD11A2, MOD07 và MOD13A2 quá trình hiệu chỉnh khí quyển như loại bỏ sol khí, mây mỏng đã được thực hiện. Ảnh tổ hợp 8-ngày, 16-ngày được tạo ra qua một quá trình bao gồm nhiều bước xử lý, thứ nhất là loại bỏ các pixel có giá trị thấp hoặc có độ phủ quan sát thấp, sau đó chọn những pixel có giá trị kênh blue cực tiểu trong thời gian 8- ngày, 16-ngày tổ hợp.

Dữ liệu tổ hợp vẫn giữ những đặc tính kỹ thuật của dữ liệu ảnh hàng ngày như các đặc tính về hình học, những điểm điều chỉnh chất lượng ảnh (quality control flags). Sản phẩm MODIS chuẩn tổ hợp 8-ngày, 16-ngày được thiết lập trong lưới chiếu Sinusoidal với phạm vi 1200*1200m.

Bảng 3.1: Các kênh phổ đầu tiên của MODIS

Kênh

Khoảng phổ Phân giải không

gian

Các đối tượng ứng dụng điển hình

1 0.620-0.670 250 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

2 0.841-0.876 250 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

3 0.459-0.479 500 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

4 0.545-0.565 500 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

5 1.230-1.250 500 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

6 1.628-1.652 500 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

7 2.105-2.155 500 m Các loại mây và các loại đối tượng bao phủ bề mặt Trái đất

Nguồn: NASA, 1999

Trong quá trình nghiên cứu phân tích, đánh giá mối tương quan giữa nhiệt độ, độ ẩm và lớp phủ thực vật, luận văn đã sử dụng dữ liệu tổ hợp 8-ngày, 16-ngày MOD11A2, MOD07 và MOD13A2 của Terra MODIS trong toàn bộ thời gian năm 2012, phạm vi không gian của khu vực nghiên cứu nằm hoàn toàn trong mảnh có phiên hiệu h27v07 và h28v7, chứa toàn bộ khu vực các tỉnh ở Tây Nguyên.

3.2.2. Dữ liệu khác

Ngoài ra để phục vụ cho việc xây dựng bản đồ lớp phủ thực vật để đánh giá độ chính xác của bản đồ lớp phủ thực vật, một số nguồn dữ liệu khác được đưa vào sử dụng như bản đồ nền hành chính, bản đồ hiện trạng rừng, số liệu các trạm khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm tương đối...)

3.3. Xây dựng tổ hợp ảnh nhiệt độ trung bình theo năm

3.3.1. Tạo ảnh nhiệt độ bề mặt từ ảnh MODIS – MOD11A2

Dữ liệu ảnh MOD11A2 sau khi được thu thập được xử lý theo quy trình kỹ thuật sau đây để xác định nhiệt độ bề mặt:

- Chuyển đổi định dạng tập tin ảnh: Dữ liệu MODIS với định dạng HDF-EOS (Hierarchical Data Format Earth Observing System) được chuyển đổi về định dạng GeoTIFF bằng cách sử dụng phần mềm ENVI.

Hình 3.2: Giao diện chính của phần mềm ENVI

- Chuyển đổi hệ quy chiếu phù hợp với nghiên cứu: Dữ liệu MODIS với hệ quy chiếu ISIN (Integerized Sinusoidal) được chuyển đổi về hệ quy chiếu VN2000 Zone48 để tương thích với các dữ liệu bản đồ hiện có.

- Tách lớp dữ liệu chuyên biệt: Dữ liệu ảnh MODIS - LST có nhiều lớp dữ liệu (MOD11A2 có 12 lớp) phục vụ cho các mục đích khác nhau. Để tính toán nhiệt độ bề mặt đất, lớp dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất, có độ phân giải không gian 1km và độ phân giải bức xạ 16(bit) được chiết tách và chuyển sang dữ liệu số (DN-digital numbers) có độ phân giải bức xạ 12(bit). Việc chiết tách và chuyển đổi dữ liệu này cũng được thực hiện bằng phần mềm chuyên dùng ENVI.

Hình 3.3: Tool chọn sản phẩm LST của ảnh modis MOD11A2

- Nhân với hệ số quy đổi: hệ số quy đổi (Scale factor) được cung cấp từ nhà sản xuất thông qua các thông số kĩ thuật được tính toán dựa trên thực nghiệm sử dụng các thuật toán xác định nhiệt độ từ nhiều phương pháp. Nhiệt độ bề mặt được xác định bằng cách nhân giá trị số DN của ảnh 12(bit) với hệ số quy đổi để có được nhiệt độ Kelvin (0K), sau đó quy đổi về nhiệt độ Celcius (0C).

3.3.2. Tạo ảnh tổ hợp theo tháng, ảnh tổ hợp theo mùa và ảnh tổ hợp theo năm

Sau khi dữ liệu ảnh thu thập được tổ hợp 8-ngày được sử dụng để tổ hợp lên ảnh tổ hợp tháng (dựa trên thông tin ngày tháng của ảnh đó), sử dụng phương pháp tổ hợp bằng cách sử dụng công cụ Band Math trên ENVI để tính toán và tổ hợp.

* Các ảnh nhiệt độ bề mặt được tổ hợp theo tháng, theo mùa và theo năm:

LST_Tháng 1 LST_Tháng 2 LST_Tháng 3

LST_Tháng 5 LST_Tháng 6 LST_Tháng 7

LST_Mùa khô LST_Mùa mưa LST_Năm 2012

Hình 3.5: Các ảnh tổ hợp nhiệt độ bề mặt trong năm 2012

3.4. Xây dựng tổ hợp ảnh độ ẩm trung bình theo năm

3.4.1. Tảo ảnh chỉ số độ ẩm không khí từ ảnh MODIS - MOD07

Dữ liệu ảnh MODIS được cung cấp miễn phí và có khả năng xử lý ra dữ liệu tổng hàm lượng hơi nước với độ phân giải 1km thông qua các kênh cận hồng ngoại.

Các bước tiến hành xử lý như sau:

- Tách lớp dữ liệu chuyên biệt: Dữ liệu ảnh MODIS – MOD07 có 27 lớp phục vụ cho các mục đích khác nhau. Để tính toán độ ẩm không khí, lớp dữ liệu độ ẩm không khí, có độ phân giải không gian 1km và độ phân giải bức xạ 16bit được chiết tách và chuyển sang dữ liệu số (DN-digital numbers) có độ phân giải bức xạ 12bit. Việc chiết tách và chuyển đổi dữ liệu này cũng được thực hiện bằng phần mềm ENVI.

Hình 3.6: Tool chọn các sản phẩm để tính độ ẩm tương đối của ảnh MODIS - MOD07

3.4.2. Các ảnh tổ hợp chỉ số độ ẩm không khí theo tháng, theo mùa và ảnh chỉ số độ ẩm theo năm số độ ẩm theo năm

Sau khi dữ liệu ảnh thu thập được sẽ được tổ hợp tháng, tổ hợp theo mùa và tổ hợp theo năm (dựa trên thông tin ngày tháng của ảnh đó), sử dụng phương pháp tổ hợp bằng cách sử dụng công cụ Band Math trên phần mềm ENVI để tính toán và tổ hợp.

* Các ảnh độ ẩm không khí được tổ hợp theo tháng, theo mùa và theo năm:

RH_Tháng 1 RH_Tháng 2 RH_Tháng 3 RH_Tháng 4 RH_Tháng 11 RH_Tháng 12 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95

49 RH_Tháng 5 RH_Tháng 6 RH_Tháng 7 RH_Tháng 8 RH_Tháng 9 RH_Tháng 10 RH (%) 40 - 65 65 - 70 70 - 75 75 - 80 80 - 85 85 - 95

Đặc tính phổ của ảnh MODIS

Thiết bị thu nhận MODIS