a./ Phần mềm ENVI
Phần mềm ENVI là một phần mềm xử lý giải đoán ảnh viễn thám rất mạnh, với các đặc điểm chính như sau:
- Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ ảnh khác nhau. - Môi trường giao diện thân thiện.
- Cho phép làm việc với từng kênh phổ riêng lẻ hoặc toàn bộ ảnh. Khi một file ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất cả các chức năng hiện có của hệ thống. Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể dễ dàng lựa chọn các kênh từ các file ảnh để xử lý cùng nhau.
- ENVI có các công cụ chiết tách phổ, sử dụng thư viện phổ, và các chức năng chuyên cho phân tích ảnh phân giải phổ cao.
- Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL (Interactive Data Language). Đây là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp giữa xử lý ảnh và khả năng hiển thị với giao diện đồ họa dễ sử dụng.
ENVI có nhiều phiên bản như 3.2, 3.5, 3.6, 4.0, 4.2, 4.3, 4.5, 4.7. Mỗi phiên bản được cải tiến và nâng cấp cho một hoặc một số modul.
Dễ dàng mở rộng và tùy biến các ứng dụng. Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng ENVI trên các môi trường khác nhau như Windows, Macintosh, Linux hay Unix.
Sản phẩm ảnh sau khi xử lý có thể xuất ra nhiều phần mềm biên tập bản đồ khác nhau như MapInfor, Autocad, Microstation, Acrview… [9]
Hình 1.10. Giao diện modull file của Envi4.5
b./ Phần mềm MapInfo
MapInfo là phần mềm chuyên dùng xử lý, trình bày, biên tập bản đồ thành quả trên cơ sở số liệu ngoại nhập và bản đồ nền đã được số hóa. Phần mềm này được sử dụng khá phổ biến trên máy tính cá nhân. Nó quản lý các thuộc tính không gian và phi không gian của bản đồ nên còn có tên là phần mềm thuộc hệ thống thông tin địa lý. Các lớp thông tin có trong MapInfo được tổ chức theo dạng Table (bảng), mỗi một bảng là một tập hợp của một lớp thông tin bản đồ trong đó có các bảng ghi dữ liệu mà
hệ thống tạo ra, chỉ có thể truy cập Table bằng chức năng của phần mềm MapInfo khi đã mở ít nhất một Table.
Đặc điểm khác biệt của các thông tin trong GIS với các phần mềm đồ hoạ khác là sự gắn kết rất chặt chẽ giữa đối tượng thuộc tính với đối tượng bản đồ, chúng không thể tách rời ra được (ví dụ nếu xoá 1 dòng trong table, lập tức trên bản đồ mất luôn đối tượng đó). Trong cấu trúc dữ liệu MapInfo chia làm hai phần là CSDL thuộc tính (phi không gian) và CSDL bản đồ, các bản ghi trong các CSDL này được quản lý độc lập với nhau nhưng lại liên kết với nhau rất chặt chẽ thông qua chỉ số ID (yếu tố để nhận dạng ra các đối tượng) được lưu giữ và quản lý chung cho các loại bản ghi nói trên. [11]
Hình 1.11. Giao diện làm việc của MapInfo 10.0.
c./ Phần mềm Surfer
Đây là phần mềm đươc sử dụng để mô hình hóa độ cao. Trên cơ sở các số liệu chênh cao đã có, tiến hành chạy phần mềm này sẽ cho ta đường bình độ thể hiện địa hình của khu vực. Các công cụ xuất nhập dữ liệu của phần mềm khá mềm dẻo, cho
phép nhận và xử lý các số liệu từ dạng cơ sở dữ liệu (xls, txt..), đồng thời có khả năng hiển thị dữ liệu dưới dạng các file vector để sử dụng được nhiều phần mềm khác nhau.
Hình ảnh của thể hiện địa hình của khu vực có thể được mô tả bằng dạng đường (line) hoặc bằng dạng vùng (Shape) và có khả năng đổ màu theo cao độ.
Hình 1.12. Giao diện làm việc của phần mềm Surfer 8.0.
1.2. Cơ sỡ thực tiễn của đề tài
1.2.1. Trên thế giới
Do các tác động biến đổi khí hậu như xói mòn cũng làm mất khoảng 24 triệu m3 đất (tương đương với 1,7mm bề dày tầng đất) canh tác tại Nepal. Trên khía cạnh khác, 64% diện tích đất sản xuất nông nghiệp phụ thuộc và lượng nước trời sẽ bị ảnh hưởng bởi quá trình xâm nhập mặn và sa mạc hóa. [30]
Indonesia được xem là một trong những quốc gia có địa chất vào loại phức tạp nhất thế giới do vị trí địa lý (nằm trên vành đai núi lửa xong quanh đường xích đạo), đồng thời là nước bị ảnh hưởng của nhiều hiện tượng dị thường thời tiết như bão, sóng thần… trong đó có cả hiện tượng nước biển dâng làm ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp của quốc gia. Tại Indonesia cũng đã sử dụng công nghệ GIS và viễn thám để
xây dựng các bản đồ khu vực dễ bị tổn thương do các hiện tượng thời tiết bất thường đồng thời xây dựng được các mô hình sản xuất nông nghiệp thích ứng. [27]
Tại Ajecbaijan, M.Mamedova đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat và phần mềm ArcView 3.2 để mô hình hóa sự thay đổi của mực nước biển ảnh hưởng đến đất sản xuất nông nghiệp tại vùng đồng bằng sông Kura từ năm 1982 đến năm 1998. [29]
Hình 1.13. Bản đồ cảnh báo lũ lụt nguy hiểm (Ratih Fitria Putri, 2010)[27]
2.3.2. Tại Việt Nam
Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, chính vì vậy chính phủ đã giao cho bộ TNMT xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu trên cơ sở dự báo về mức độ phát thải của IPCC. Tháng 6/2009, Bộ TNMT đã công bố 3 kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam, trong đó tập trung và dự báo cho kịch bản ở mức phát thải trung bình. Theo kịch bản này, nếu mực nước biển dâng lên 65 cm thì Thành phố Hồ Chí Minh sẽ bị mất khoảng 128 km2 trong khi đó toàn bộ vùng Đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị mất 5133 km2. [1]
Hình 1.14. Bản đồ dự báo ảnh hưởng của mực nước biển dâng (Bộ TNMT, 2009)[1]
Khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp chính là vùng đồng bằng sông cửu long, vì đây là khu vực có độ cao trung bình thấp, địa hình bằng phẳng và đây cũng là vựa lúa của cả nước.
Nghiên cứu tại các tỉnh thuộc vùng này cho thấy, đến năm 2030, vùng ĐBSCL cũng cho thấy xu thế lũ trong giai đoạn 2030 - 2040 sẽ khác đi so với hiện nay: Diện tích vùng ĐBSCL bị ngập sẽ mở rộng hơn về phía Bạc Liêu - Cà Mau nhưng số ngày chịu ngập ở các tỉnh đầu nguồn sẽ giảm.
Tình hình nhiệt độ gia tăng, mưa giảm, diện tích lũ mở rộng và mực nước biển dâng cao sẽ tác động rất lớn đến hệ sinh thái và sản xuất nông nghiệp cũng như tạo ra các vấn đề khó khăn cho sự phát triển kinh tế - xã hội khu vực. [16]
Hình 1.16. Bản đồ dự báo thời gian ngập lụt nam bộ (Lê Anh Tuấn, 2009) [16].
Đối với cấp tỉnh, (Báo Văn Tuy, 2011) đã nghiên cứu những diễn biến về biến đổi khí hậu và dự báo tác động của chúng đến các lĩnh vực như: Tài nguyên đất, hệ sinh thái, lâm nghiệp của tỉnh Bến Tre đến năm 2100.
Một trong những ngành kinh tế xã hội chịu nhiều tác động của BĐKH chính là nông nghiệp. Chính vì vậy có khá nhiều nghiên cứu của các tác giả tập trung vào lĩnh vực này ở các cấp quy mô khác nhau.
Đối với sản xuất lúa gạo, (Lê Anh Tuấn, 2011) cho rằng: Vào giữa thế kỷ 21 sản lượng lúa gạo vùng đồng bằng sông Cửu Long sẽ giảm 50% với 25% diện tích đất canh tác bị ngập và 50% diện tích bị nhiễm mặn.
Tuy nhiên, nghiên cứu khác (Mai Văn Trịnh và Tingju Zhu, 2011) lại cho rằng bên cạnh tác động tiêu cực của BĐKH làm cho năng suất một số loại cây trồng giảm trong tương lai tại hầu hết các vùng sinh thái thì cũng có những nơi do sự gia tăng của độ ẩm và phân phối lượng mưa, sự gia tăng CO2 làm tăng khả năng đồng hóa của cây trồng từ đó làm dẫn đến một số loại cây trồng có năng suất tăng lên, ví dụ như cây lúa tại vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
Như vậy, rõ ràng biến đổi khí hậu là một vấn đề lớn, ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của sự phát triển loài người. Trên thực tế đã có rất nhiều nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu ở trên thế giới và Việt Nam, tuy nhiên các nghiên cứu này chủ yếu giải quyết ở tầm vĩ mô (thông thường là cấp tỉnh, cấp vùng), chưa có nghiên cứu chi tiết ở các vùng lãnh thổ hẹp hơn để cụ thể hóa đến từng khu vực bị mất đất làm cơ sở lựa chọn cho nhà quản lý cũng như bản thân người sử dụng đất.
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu
- Tình hình tự nhiên, kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu điểm. - Thực trạng sử dụng quỹ đất lúa.
- Các biểu hiện của biến đổi khí hậu tại vùng nghiên cứu điểm.
- Xu hướng biến động của quỹ đất lúa do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính của bản đồ biến động sử dụng quỹ đất lúa do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu từ năm 2000 đến năm 2010 tại vùng nghiên cứu điểm.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Để trả lời các câu hỏi nghiên cứu, đề tài sử dụng một số phương pháp nghiên cứu chính như sau:
2.2.1. Thu thập số liệu thống kê và thông tin thứ cấp
Bao gồm các loại bản đồ liên quan đến đất lúa, thông tin về sản xuất lúa của các địa phương, vấn đề an ninh lương thực, thông tin về khí tượng thủy văn, các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu. Các báo cáo về tác động của biến đổi khí hậu và thiên tai đã xảy ra trong 10 năm qua.
2.2.2. Phỏng vấn hộ
Lựa chọn ngẫu nhiên 30 hộ gia đình tại 3 xã có sản xuất lúa để phỏng vấn các thông tin về sản xuất nông nghiệp, sự hiểu biết của người dân về biến đổi khí hậu, các thách thức do biến đổi khí hậu đối với các nông hộ, các biện pháp nhằm thích ứng và giảm nhẹ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. (Xem phụ lục)
2.2.3. Ứng dụng GIS và viễn thám
Số liệu thống kê, bản đồ số của các vùng nghiên cứu, và số liệu khí tượng thủy văn liên quan đến kịch bản biến đổi khí hậu sẽ được thu thập và biên tập vào trong cơ sở dữ liệu GIS thống nhất về cấu trúc, hệ tọa độ, và hình thức quản lý dữ liệu bằng phần mềm MapInfo. Giải đoán các ảnh vệ tinh qua các thời kỳ để thành lập bản đồ bản
đồ hiện trạng sử dụng đất; từ đó những vùng sản xuất lúa bị ảnh hưởng của mực nước biển dâng cao và các bản đồ tác động khác do biến đổi khí hậu.
Hình 2.1. Sơ đồ sử dụng công nghệ GIS và viễn thám trong nghiên cứu
2.2.4. Phỏng vấn sâu cán bộ chuyên trách
Tiến hành phỏng vấn cán bộ phụ trách nông lâm nghiệp của xã để nắm được thông tin về sản xuất lúa của địa phương trong giai đoạn 2000 đến năm 2010; Phỏng vấn với cán bộ phòng Tài nguyên môi trường, cán bộ địa chính cấp xã nhằm thu thập các thông tin về hiện trạng sử dụng đất lúa, sự biến động, chuyển mục đích sử dụng đất trồng lúa sang các mục đích khác. Ảnh Landsat năm 2000 Ảnh Landsat năm 2010 Phần mềm Envi 4.5 GPS; Các loại bản đồ Bản đồ HTSD Đất Năm 2000 Bản đồ HTSD Đất Năm 2010 Giải đoán Bản đồ biến động sử dụng đất lúa năm 2000 và năm 2010 Phần mềm MapInfo Bản đồ mất đất lúa do tác động BĐKH Phỏng vấn; thực địa Bản đồ địa hình Bản đồ dự báo mất đất lúa Kịch bản BĐKH
Cùng với cộng đồng bản địa, các cán bộ chủ chốt của xã, xây dựng và thảo luận về các khu vực sẽ bị ảnh hưởng do biến đổi khí hậu và các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều kiện tự nhiên; kinh tế xã hội và hiện trạng sử dụng quỹđất lúa
3.1.1. Điều kiện tự nhiên của huyện Phú Vang
3.1.1.1. Vị trí địa lý
Phú Vang là một huyện ven biển của tỉnh Thừa Thiên Huế, có diện tích tự nhiên là 28.031,80 ha, với vị trí địa lý được xác định như sau:
+ Phía Đông Bắc: Giáp biển Đông. + Phía Tây Bắc: Giáp huyện Hương Trà.
+ Phía Tây Nam: Giáp huyện Hương Thủy và thành phố Huế. + Phía Đông Nam: Giáp huyện Phú Lộc.
- Tọa độ địa lý:
+ Điểm cực Bắc tại: cửa Thuận An ứng với 16,35 độ vĩ bắc. + Điểm cực Nam tại: Cồn Lăng ứng với 16,20 độ vĩ bắc.
+ Điểm cực Đông: tại thôn An Bằng ứng với 107,51 độ kinh đông. + Điểm cực Tây: tại ngã ba Sình ứng với 107,35 độ kinh đông. [21]
Với vị trí địa lý như vậy, gần trung tâm thành phố Huế nên khá thuận lợi cho sự phát triển kinh tế xã hội của địa phương.
Vùng nghiên cứu gồm các xã Phú An, Phú Mỹ và thị trấn Thuận An tạo thành một tiểu vùng nằm ở phía bắc của huyện. Vị trí địa lý của vùng nghiên cứu mang những nét chung nhất của huyện như giáp biển, đầm phá đồng thời có xã giáp với vùng ven thành phố.
3.1.1.2. Địa hình
Huyện Phú Vang có địa hình thuộc dạng bằng phẳng, độ dốc < 1% và có độ cao tự nhiên biến thiên từ 0,5m đến 22,0m so với mực nước biển, phổ biến từ 0,8m đến 1,5m. Nhìn chung, địa hình toàn huyện thấp dần từ Tây Nam đến Đông Bắc với độ dốc không lớn. Tuy nhiên, có những khu vực địa hình trũng hoặc gò đồi cao hơn địa hình chung và được chia ra 03 vùng chính như sau:
+ Vùng 1: Vùng cồn cát ven biển: Đây là khu vực có địa hình cao nhất, được hình thành từ việc bồi lắng cát của biển. Vùng đất này có dạng địa hình sóng trâu, được giới hạn bởi phía Đông Bắc là biển Đông, phía Tây Nam là vùng đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Giải đất này vừa có bề ngang hẹp, lại phải mang nhiệm vụ ngăn mặn, chắn sóng, chắn lũ và chắn gió.
+ Vùng 2: Vùng đầm phá: Vùng này được hình thành từ sự kết nối liên thông giữa các đầm nước lợ: Thanh Lam, Hà Trung, Thủy Tú, Đầm Sam, Cầu Hai với Phá Tam Giang, tạo nên một không gian rộng lớn kéo dài từ cửa Ô Lâu đến cửa Tư Hiền và chạy dọc theo biển Đông với chiều dài mặt nước: 74km, có diện tích: 22.000ha, là đầm phá lớn nhất khu vực Đông Nam Á. Phần diện tích đầm phá thuộc huyện là: 6.975,0ha chiếm 31,7% diện tích đầm phá của tỉnh. Đây thực sự là tài sản thiên phú cho một số huyện của tỉnh Thừa Thiên Huế được hưởng lợi từ việc đánh bắt, nuôi trồng thủy sản trong đó có huyện Phú Vang.
+ Vùng 3: Vùng đồng bằng: Vùng này thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng, định canh định cư và phát triển các ngành nghề truyền thống khác. [21]
3.1.1.3. Các nguồn tài nguyên. a./ Tài nguyên đất a./ Tài nguyên đất
Tổng diện tích đất tự nhiên của toàn huyện là 27.987,03 ha, bao gồm các loại đất chính như sau:
Đất cát điển hình: Loại đất này phân bố chủ yếu tại các xã ven bờ biển và vùng đầm phá, có địa hình bằng phẳng. Hệ thống canh tác chủ yếu là cây màu, cây công nghiệp ngắn ngày, rừng phòng hộ và nuôi trồng thủy hải sản.
Đất mặn: Loại đất này được hình thành do sự lắng đọng phù sa của hệ thống các sông, hồ tại vị trí giáp các cửa biển. Hệ thống canh tác chủ yếu là trồng lúa một vụ và nuôi trồng thủy sản nước lợ. Phân bố chủ yếu tại xã Vinh Hà. Hiện nay, có có đập Thảo Long nên loại đất này đã dần được cải thiện và có một số khu vực đã sản xuất lúa 2 vụ.
Đất phù sa có tầng đốm rỉ: Loại đất được hình thành từ đất phù sa, có mực