ỨNG DỤNG HỆ
THỐNG THÔNG TIN
TRONG ĐÁNH
GIÁ VÀ DỰ BÁO DIỄN BIẾN
TÀI NGUYÊN
RỪNG
1. Tổng quan về hệ thống thông tin
địa lý (GIS)
1.1. Khái niệm và một số khả năng của
GIS
GIS ra đời từ
những năm 1960 và bùng nổ ứng dụng tại các quốc gia phát triển vào những năm
1970, 1980. Đến nay GIS đã được ứng dụng cho hầu hết các lĩnh vực hoạt động
kinh tế xã hội của các quốc gia phát triển như: giao thông vận tải, hạ tầng cơ
sở đô thị, nông nghiệp, môi trường, y tế, quản lý hành chính v.v...
GIS được hiểu
là tập hợp những nguyên lý, phương pháp, công cụ và dữ liệu không gian được sử
dụng để thu thập bảo quản, duy trì và chuyển đổi, phân tích, mô hình hoá, mô
phỏng và làm bản đồ những hiện tượng và quá trình phân bố trong không gian địa
lý. Định nghĩa trích dẫn trên phản ánh tính chất, các chức năng của GIS. Sự
đóng góp mang tính chất đa ngành trong quá trình hình thành GIS làm cho nó có
một vị trí quan trọng và phát triển nhanh trong nhiều lĩnh vực có liên quan đến
yếu tố không gian. Tuy vậy, tính mới mẻ của GIS là một yếu tố làm cho nó có
nhiều khái niệm về GIS chưa được sử dụng nhất quán. Dưới góc độ là công cụ lập
kế hoạch GIS thực hiện nhiều nhiệm vụ và tham gia vào các giai đoạn khác nhau
của quá trình: quan trắc, thu thập và xử lý để ra quyết định. Nói cách khác,
GIS sẽ đáp ứng các chức năng quan trắc, đo đạc, mô tả, giải thích, dự báo và hỗ
trợ người sử dụng ra quyết định. Trong ý nghĩa này, GIS được xem như bao gồm
tập hợp các thiết bị cơ bản, phần mềm và phương thức để thu thập, quản lý, phân
tích xử lý, mô hình hoá và biểu thị các thông tin trong hệ quy chiếu địa lý,
nhằm giải quyết nhiều vấn đề phức tạp trong việc quản lý và quy hoạch. Trên
thực tế GIS là công nghệ mới thay thế dần cho lĩnh vực bản đồ giấy với những ưu
việt hơn hẳn bởi sự tiện lợi của bản đồ số và các phương pháp khai thác tốc độ
nhanh, hiệu quả trong thời gian thực hiện. GIS thực sự trở thành một công cụ
quản lý không thể thiếu được trong thời đại hiện nay của nhiều quốc gia và sẽ
là của cả thế giới. Nhờ có khả năng số hoá GIS cho phép xử lý và trình bày các thông
tin địa lý một cách trung thực và hấp dẫn, tạo ra những công cụ thiết yếu cho
vấn đề quản lý tài nguyên và môi trường một cách tổng hợp. Vị trí chứa đựng các
thông tin nói trên được xác định trong GIS bởi một hệ thống lưới chiếu trắc địa
(như UTM, GAUSS...), nhằm đảm bảo khả năng truy xuất và xử lý số liệu chính xác
trên một vùng địa lý cụ thể. Ở phạm trù hành chính, ranh giới và tên gọi của
địa phương (lâm trường, xã, huyện, tỉnh, thành phố, quốc gia...) cũng được xử
lý lưu trữ và cập nhật hóa đồng thời với các đặc điểm địa lý, tại điều kiện và
khả năng cho việc xử lý thông tin đáp ứng nhu cầu hoạch định sách lược phát
triển các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Công nghệ GIS dựa vào khả năng lưu
trữ-xử lý-phân tích và mô hình hóa có thể tạo ra các khả năng sau đây:
+ Cung cấp những thông tin mới nhờ vào những mô
hình toán học (liên hệ tương quan) giữa hai hay nhiều lớp thông tin chuyên đề
trên cùng một vùng địa lý.
+ Quản lý những cấu trúc dữ liệu đa biến (multi
variate data).
+ Cung cấp các số liệu thống kê khu vực dựa vào
các số liệu lưu trữ.
+ Mô tả những đặc điểm đa dạng của môi trường một
vùng địa lý nhất định, trong đó bao gồm cả những điểm có tính tương hỗ chặt chẽ
lẫn nhau.
+ Tạo điều kiện dễ dàng và nhanh chóng cho việc
cập nhật hóa dữ liệu cũng như kết nối đựơc nhiều hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu
khác (DataBase Management System - DBMS).
+ Sử dụng và xử lý một số thông tin được thu thập
từ giải đoán ảnh vệ tinh, ảnh máy bay và trình bày lại theo tiêu chuẩn bản đồ
học. Với những khả năng nói trên cho phép GIS có thể sử dụng những thuộc tính
vị trí và phi vị trí (Spatial and non-spatial attibutes) của cơ sở dữ liệu để
trả lời những câu hỏi hoặc những yêu cầu định hướng trên một vùng lãnh thổ cụ
thể. Những kết quả xử lý được của GIS có thể trình bày dưới dạng chữ viết, dạng
công thức toán học hay dạng thể hiện về mặt địa
lý như bản đồ. Do vậy, GIS
ngày nay đang được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực,
đặc biệt là nghiên cứu và quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
2.3.2 Cấu trúc của GIS
GIS bao gồm 5
phần chính: phần cứng, phần mềm, người sử dụng, chính sách và quản lý hệ thống,
số liệu, thông tin mang tính địa lý.
+ Phần
cứng (Hardware): Bao gồm các thiết bị cần thiết cho hệ thống
hoạt động như máy tính, bàn số hoá, máy scaner, máy in, thiết bị lưu trữ...
+ Phần
mềm (Software): Các chương trình máy tính chuyên dùng cho GIS,
các chương trình này có các chức năng nhập số liệu, xử lý phân tích, quản lý
lưu trữ và trình diễn kết quả. Các phần mềm tiêu biểu như: MAPINFO, ARCVIEW,
ARCINFO, MICROSTATION, IDRISI, SPANS, ILWIS, v.v...
+ Người
sử dụng (User): Đây là thành phần quan trọng có nhiệm vụ vận
hành, điều
khiển hệ thống thực hiện phân tích và mô hình
hoá. Người sử dụng đòi hỏi phải có những kỹ năng nhất định trong việc lựa chọn
các trang thiết bị cần thiết cho hệ thống, sự hiểu biết về những nguồn số liệu
được dùng và sự thông thạo các quá trình xử lý số liệu.
+ Chính
sách và quản lý hệ thống (Policy and Management): Một hệ
thống thông tin địa lý được coi là hoạt động hiệu quả phải có chính sách sử
dụng tốt, được tổ chức quản lý phù hợp, có những quy định rõ ràng và hợp lý về
quản lý hệ thống, thu thập dữ kiện, số liệu và các lĩnh vực ứng dụng.
+ Số liệu, thông tin mang tính địa lý
(Geographic Data): Số liệu dùng trong GIS không chỉ là các thông tin đồ hoạ
(graphic) mà còn bao gồm cơ sở dữ liệu (database). Thông tin mang tính địa lý
bao gồm 4 thành phần chính: vị trí, thuộc tính, sự liên quan về không gian và
thời gian thu thập. Số liệu có thể ở dạng cấu trúc vector hay raster tùy theo
hệ thống sử dụng và tính chất của loại thông tin.
2.
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1.Vật liệu xây dựng
+ Bản đồ hiện trạng rừng từng giai đoạn
(1999 ; 2004)
+ Bản đồ hành chính
+ Bản đồ địa hình
2.2.
Phương pháp thực hiện
2.2.1Chuổi
Makov
2.2.2 Xác định
sự thay đổi các trạng thái rừng dựa
trên cơ sở của mô hình Markov Chain.
Các trạng
thái rừng ở thời điểm to ở thời điểm t1
Tỷ lệ
các trạng thái rừng ở thời điểm thứ nhất X Ma trận về xác suất của sự thay đổi
các trạng thái rừng = Tỷ lệ các trạng thái rừng ở thời điểm thứ 2.
Với 
: Là xác suất thay đổi được xác định từ việc “Overlay” bản đồ
hiện trạng rừng ở tại 2 thời điểm khác nhau. Để dự đoán phân bố các trạng thái
rừng khác nhau vào các thời điểm tiếp theo có thể ứng dụng mô hình chuổi Markov
và có thể viết lại dưới dạng tổng quát hóa của ma trận :
: Là xác suất thay đổi được xác định từ việc “Overlay” bản đồ
hiện trạng rừng ở tại 2 thời điểm khác nhau. Để dự đoán phân bố các trạng thái
rừng khác nhau vào các thời điểm tiếp theo có thể ứng dụng mô hình chuổi Markov
và có thể viết lại dưới dạng tổng quát hóa của ma trận :
2.2.3 Ứng dụng mô hình toán học để dự báo diễn
biến rừng trong tương lai
Dự báo về
sự thay đổi các trạng thái rừng theo thời gian theo phương trình toán học sau:
dA/dt
= A* r
dA/A
= r * dt
At
= Ao * (1+r)t (1)
r
: Tỉ lệ thay đổi của các trạng thái rừng trong khoảng thời gian thu thập số
liệu.
Ao:
Diện tích của trạng thái rừng tại thời điểm thứ nhất
At:
Diện tích của trạng thái rừng tại thời điểm t.
3 . Mô hình hóa về diễn biến tài nguyên rừng tại Côn Đảo
Như
đã đề cập ở trên, mục đích của nghiên cứu nhằm phát triển mô hình diễn biến tài
nguyên rừng để ứng dụng mô hình này nhằm dự báo thay đổi tài nguyên rừng trong
tương lai tại Côn Đảo từ đó có biện pháp quản lý hữu hiệu hơn.
Sự
thay đổi các trạng thái rừng được xem như là một hàm số do bởi những hoạt động
của con người (khai thác, chuyển sang đất nông nghiệp, xây dựng ..vv) và thiên
nhiên (lũ lụt, cháy rừng, bão). Hàm số đó được xác định bởi sự thay đổi các trạng
thái rừng và có thể được mô hình hóa bởi một phương trình toán học như sau:
Diễn
biến tài nguyên rừng (DBTNR) = f (sự biến động về dân số, sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật, kinh tế xã hội trong lưu vực, sự nhận thức của người dân, chính
sách xã hội, sự cố môi trường)
(2)
Thuật
ngữ “Type” (T) được sử dụng nhằm ký hiệu cho trạng thái rừng và đất
+ T1
= Trạng thái rừng IIIA2
+ T2
= Trạng thái rừng IIIA3
+ .........................................
+ T17
= Đất quân sự
Sự
thay đổi về mỗi trạng thái rừng của mỗi “T” theo thời gian dựa trên cơ sở sự
tác động giữa sự biến động về dân số, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, kinh tế
xã hội trong lưu vực, sự nhận thức của người dân, chính sách xã hội và sự cố
môi trường (Lụt, bão tàn phá rừng...vv)
Trong
nghiên cứu này, tại thời điểm t1, diện tích của mỗi một “Type” là một hàm số
với biến là diện tích của mỗi “Type” với hệ
số ci, có thể được viết như sau:
+ (AT1) t1 = c1 AT1(to)
(3)
+ (AT2) t2 = c2 AT2(to) (4)
+ (AT3) t3 = c3 AT3(to)
(5)
+………………………….
+ ( AP17)t17 = c17 AT17(to) (19)
Trong đó:
c1, c2, . . . c5 :
hệ số diễn biến tài nguyên rừng;
t = thời gian;
AT1, … AT17: diện tích của
T1, . . . T17
Phương trình (3) đến (19), có thể
được tổng quát hóa như sau
(ATn) (t+1) = cn ATn (t) (8)
Tại thời điểm các năm 1999 và năm
2004, diện tích của các trạng thái rừng có thể được viết như sau:
- Năm 1999 : A (t1) = AT1 (t1) + AT2 (t1) + AT3 (t1)+…….. +
AT17 (t1) (9)
- Năm 2004 : A (t2) = AT1 (t2) + AT2 (t2) + AT3 (t2) + ……..+
AT17(t2) (10)
A (t1) = A (t2) = tổng diện tích của Vườn quốc gia Côn Đảo.
Trong bài tập này, khoảng giữa thời
gian 1999 và 2004, sự thay đổi giữa các “Type” là một ma trận được trình bày :
Bảng 1. Ma trận về thay đổi các kiểu sử dụng đất trong khoảng thời gian
to đến t1
to
t1
|
T1
|
T2
|
………….
|
T16
|
T17
|
T1
|
g11
|
g12
|
…………..
|
g26
|
g27
|
T2
|
g31
|
g32
|
………….
|
g46
|
g47
|
……………….
|
………….
|
………….
|
…………
|
…………
|
………….
|
T16
|
g51
|
g52
|
………….
|
g66
|
g67
|
T17
|
g71
|
g72
|
…………..
|
g86
|
g87
|
Sự thay đổi của T1 khoảng giữa thời gian to đến t1, có thể được
viết như sau:
(AT1) t1 = c1AT1(to)
= AT1( to) – g12AT1(to) – …….– g27AT17(to) + g31AT2 (to) + ……+ g71AP17 (to) (12)
Tương tự như trên,sự thay đổi của T2 đến T17, khoảng
giữa thời gian to- t1, cũng được tính như trên.
4. Kết quả nghiên cứu
Từ hai bản đồ hiện trạng rừng 1999 và
2004, trên phần mềm arcview tiến hành mã hóa thuộc tính của các loại đất như
sau:
Stt
|
Trạng thái rừng
|
1999
|
2004
|
1
|
IIIA3
|
2
|
1
|
2
|
IIIA2
|
4
|
3
|
3
|
IIIA1
|
6
|
5
|
4
|
IIB
|
8
|
7
|
5
|
IC
|
10
|
9
|
…..
|
|||
16
|
Tre
|
32
|
31
|
17
|
Đất quân sự
|
34
|
33
|
Từ bản đồ vestor hiện trạng rừng năm
2004 ta chuyển sang bản đồ hiện trạng rừng
năm 2004 dưới dạng raster với
điểm ảnh có cạnh là 100m ngoài thực tế, từ bản đồ hiện trạng rừng năm
1999 ta tách từng lớp diện tích bản đồ riêng rẽ theo loại trạng thái rừng, sau
đó cũng chuyển sang raster với điểm ảnh có cạnh là 100 đơn vị bản đồ. Bằng các
công cụ sử lý không gian trong Arcview3.3 ta tính được Ma trận về xác suất của
sự thay đổi các trạng thái rừng.
BÀI 2
ỨNG DỤNG GIS TÍNH XÓI MÒN ĐẤT TẠI HUYỆN
CÔN ĐẢO, TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU
CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1Tính cấp thiết của đề tài
Đất là tài nguyên mà thiên nhiên đã ban tặng cho con người,
là một trong những yếu tố quan trọng cấu tạo nên vũ trũ (Kim, Mộc, Thủy, Hỏa,
Thổ), từ thời mới hình thành nên, đất đã nuôi sống con người nhưng con người đã
đối xử không công bằng với đất, đai. Con người đã không biết bảo vệ sức sống và
màu mỡ của đất, hàng năm trên thế giới việc xói mòn đất xảy ra hàng giờ, hàng
ngày là cho đất trở nên cằn cỗi. Sử dụng hợp lý, hiệu quả và bền vững tài
nguyên đất là cách sử dụng đất mà hiện nay đang được các nước trên thế giới
quan tâm.
Côn Đảo có địa hình dốc, lượng mưa cao, nếu không có phương
thức canh tác hợp lý thì việc xói mòn xảy ra rất mạnh. Để làm cơ sở đề xuất các
giải pháp chống xói mòn cho từng khu vực, Tác giả thực hiện tài : Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (gis )
tính xói mòn đất tại huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
1.2 Mục tiêu của đề tài
+ Ứng dụng gis tính xói mòn đất tiềm năng tại huyện Côn Đảo
+ Ứng dụng
gis tính tính xói mòn đất thực tế tại huyện Côn Đảo
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1
Tác hại của xói mòn đất
+ Làm mất lớp đất mặt, mất màu mỡ của
đất từ đó năng suất cây trồng sẽ thấp
ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của con người
+ Đất xói mòn bồi lấp sông, hồ, ao,
rạch vì vậy tốn chi phí nạo vét
+ Đất xói mòn lấp các hồ nước dự trữ
+ Đất xói mòn đổ ra sông, biển làm
ảnh hưởng và thay đổi các hệ sinh thái tự nhiên khác
2.2 Cơ chế của sự xói mòn
+ Đất bị tách rời ra do tác động của
các hạt mưa
+ Hạt đất di chuyển đến nơi thấp hơn
+ Hạt đất đến vị trí mới
2.3 Các yếu tố gây ra sự xói mòn đất
+Hoạt động của
con người : Phương thức canh tác
khác nhau thì mức độ xói mòn khác nhau
+ Khí hậu : Mưa, gió, nhiệt đô..vv
ảnh hưởng đến xói mòn đất
+ Độ dốc : ảnh hưởng mạnh đến xói mòn
đất, càng dốc thì xói mòn càng mạnh
+ Độ che phủ của thực vật : Che phủ
thực vật càng cao thì xói mòn càng thấp
+ Cấu tạo của hạt đất : Các loại đất
khác nhau có ảnh hưởng đến mức độ xói mòn khác nhau
2.4 Các kiểu xói mòn
+ Xói mòn theo lớp đất mỏng
+ Xói mòn do rảnh chảy nhỏ
+ Xói mòn do rảnh chảy lớn
2.5 Nguyên tắc kiểm soát sói mòn đất
+ Làm giảm tốc độ nước chảy tràn
+ Tăng tốc độ thấm
+ Giảm đốc độ rơi của hạt mưa
2.6 Các biện pháp kiểm soát xói mòn đất
+ Trồng cây che, phủ đất
+ Canh tác theo đường đồng mức
2.7 Xói mòn đất và
phương trình mất đất
Các nhà khoa học Việt Nam
A = KxRxLSxCxP
Trong đó :
-
A
: Là lượng xói mòn đất ( tấn )
-
K
: Tính chất của đất ( mỗi loại đất có các K tương ứng, đây là yếu tố nhạy cảm
của đất đối với xói mòn). Yếu tố xói mòn đất là thước đo độ xói mòn đất trong
điều kiện tiêu chuẩn trên một đơn vị thữa đất có chiều dài 22,13 mét có độ dốc
9%, có cách làm đất giống nhau. Kết cấu ảnh tới K là Sa cấu, chất hữu cơ, cấu
trúc và độ thấm của phẩu diện. Đất có hàm lượng sét cao thì K thấp và ngược lại
( đất sét K= 0,05 – 0,15; đất Cát K =
0,05 – 2; đất Thịt K = 0,25 – 0,4)
-
R
: Yếu tố tác động của lượng mưa đến xói mòn đất, là số của các đơn vị chỉ số
xói mòn trọng lượng mưa trung bình hằng năm. Chỉ số xói mòn là lượng đó của lực
xói mòn cho từng trận mưa riêng biệt
R = 0,5xPx1,73
-
LS
là yếu tố chiều dài và tốc độ dốc, là tỷ lệ lượng mất đất của chiều dài thực tế
so với chiều dài quy ước là 72,6 feet của cùng một loại đất và cùng độ dốc.Yếu
tố độ dốc là tỷ lệ lượng đất mất có độ dốc thực tế so với độ dốc quy ước là 9%.
, trong đó x là độ dài sườn dốc; S là độ dốc ( đơn vị %).
-
C
: Các yếu tố quản lý thảm thực vật, là tỷ lệ của lượng đất mất trên đồng của
một loại cây trồng và phương pháp quản lý nhất định so với phương pháp canh tác
trồng cây song song với dốc từ trên đỉnh xuống chân đồi.
-
P
: Là hình thức canh tác
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
3.1 Vật liệu nghiên cứu
- Bản đồ địa hình Côn Đảo;
- Bản đồ đất Côn Đảo;
- Số liệu lượng mưa;
- Phần mềm Areview 3.3;
- Máy tính.
3.2 Phương pháp nghiên
cứu
Cơ sở khoa học là phương trình xói
mòn (Wischmeier và Smith, 1965,1975 và 1978)
A = KxRxLSxCxP trong đó :
- A : Dự đoán lượng xói mòn đất (Tấn/ha)
- K : Hệ số xói mòn đất
- R : Hệ số xói mòn mưa
- LS : Hệ số chiều dài sườn và
độ dốc hay nhân tố địa hình
- C : Hệ số trồng cây hay thảm
thực vật
- P : Hệ số bảo vệ đất ( Hình
thức canh tác)
3.3 Sử dụng bản đồ địa hình, bản đồ
đất, bản đồ lượng mưa tính xói mòn tiềm năng
Xói
mòn này là xói mòn mà khả năng con người rất khó có thể tác động các biện pháp
vào để làm giảm được nó trên diện rộng. Bởi các yếu tố liên quan như lượng mưa,
yếu tố xói mòn, yếu tố chiều dài độ dốc…vv là những yếu tố cố định do tự nhiên
mà có, con người tác động vào rất ít có tác dụng
3.4. Sử dụng bản đồ địa hình, bản đồ đất, bản đồ lượng mưa tính xói mòn
tiềm năng
3.5 Sử dụng bản đồ địa hình, bản đồ đất, bản đồ
lượng mưa, bản đồ hiện trạng rừng, tình hình sử dụng đất để tính xói mòn thực
tế.
Xói mòn thực tế thì con người có thể
tác động vào để làm thay đổi hiện tượng xói mòn một cách thực tế, có hiệu quả
nhanh chóng như các yếu tố hình thức canh tác, trồng rừng…vv
3.6
Các kỷ thuật ứng dụng GIS để mô hình hóa xói mòn đất
Trên cơ sở số
liệu bản đồ hiện trạng, địa hình, lượng mưa, bản đồ đất trong khu vực nghiên
cứu, tiến hành tính toán các nhân tổ ảnh hưởng đến xói mòn đất trong khu vực,
chẳng hạn như các đường đồng mức xác định nhân tố địa hình (LS), từ bản đồ hiện
trạng xác định thảm thực vật. Tính toán mô hình xói mòn đất theo phương trình
toán học sau :
Trong
đó - 
Lượng đất được vận
chuyển từ 
đến 
Lượng đất được vận
chuyển từ đến
- 
: Lượng đất do mưa phá vỡ tại điểm x
: Lượng đất do mưa phá vỡ tại điểm x
+ Tính
toán nhân tố lượng mưa R_factor từ bản đồ phân bố mưa: bằng công cụ interpolate
grid với chiều dài cạnh của pixel = 500 và công thức R-factor = 0.5xPx1.73
(Rose, 1975)
+ Tính
toán nhân tố địa hình:
+
Từ bản đồ địa hình có các giá trị của đường đồng mức và công cụ phân tích không
gian extention - Spatial analysist ta tính được bản đồ với các lưới ô vuông
mang thông số về độ dốc có đơn vị là độ: slope - degree
+ Slope_degree chuyển về đơn vị
radian bằng công thức ([Slope_degree]*3.14 / 180)=Slope_r
+ Slope_r chuyển sang đơn vị phần
trăm (%) bằng công thức [Slope_r].Tan*100) (cú pháp trong arcview)
+
Nhân tố L = cos([Grid_500] / [Slope_r])
+ Nhân tố S = (0.065+0.045Slope_p+0.065Slope_p2)
- Tính toán nhân tố đất: K_value được
lấy từ bản đồ vester chuển sang raster với kích thước cạnh pixcel là 500
- Tính toán nhân tố cây trồng và biện
pháp sử dụng đất:
+ CP = ( [K_value] * [S_factor] *
[L_factor] * [R_factor])
Phương trình dự báo sói mòn
(Wischmeier và Smith) có công thức như sau:A = RKSLCP
Trong đó: - A : dự đoán lượng đất
sói mòn
- R: nhân tố mưa
- K: nhân tố đất
- LS: nhân tố địa hình
- C: cây trồng
- P: biện pháp sử dụng đất.
Theo phương trình trên ta tính được
lượng đất sói mòn A trên phần mềm Arcview như sau: A = [R-factor] * [Cp-factor]
* [K_value] * [S-factor] * [L_factor]
Giữ nguyên thuộc tính của lưới ô
vuông chứa thông số A ta chuyển sang phần mềm Exel
Như vậy ta có được lượng đất sói mòn
trên từng vùng diện tích (500x500)m2
BÀI 3
ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA
LÝ (GIS) PHÂN CẤP MỨC ĐỘ XUNG YẾU RỪNG PHÒNG HỘ LÀM
CƠ SỞ ĐỀ XUẤT QUY HOẠCH ĐẤT LÂM NGHIỆP
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN CÔN ĐẢO,
TỈNH TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU.
CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1
Tính cấp thiết của đề tài
Rừng là một hệ thống sinh
học tự điều chỉnh bao gồm cây gỗ, cây bụi, thảm cỏ, động vật, vi sinh vật, đất,
chế độ thủy văn, không khí…vv. Từ xa xưa con người đã có mối liên hệ chặt chẽ
với rừng, rừng là chiếc “ nôi “ của loài người, rừng đã cung cấp cho con người
nhiều lâm đặc sản giá trị. Ngày nay khi xã hội loài người đã phát triển chúng
ta biết rừng không chỉ có những chức năng trên mà rừng còn có những chức năng
quan trọng hơn là bảo vệ đất, nguồn
nước, điều hòa khí hậu, chức năng vệ sinh và hình thành môi trường sống...Hằng
năm trên thế giới nói chung và ở Việt nam nói riêng số lượng và chất lượng rừng
ngày càng bị suy giảm do việc sử dụng rừng không bền vững, hậu quả là con người
phải gánh chịu do mất rừng là lũ lụt, hạn hán, hiệu ứng nhà kính đã tàn phá cuộc
sống con người.
Côn Đảo Côn Đảo là quần đảo gồm
16 hòn đảo lớn nhỏ nằm về hướng Đông Nam của nước ta, có tọa độ địa lý từ 80
37’ đến 80 45’ vĩ độ Bắc và 1060 32’ đến 106045’
kinh độ Đông; cách xa Thành Phố Vũng Tàu 178 km, Thành Phố Hồ Chí Minh 230 km
và cửa sông Hậu Cần Thơ 83 km. Quần đảo Côn Sơn có tổng diện tích 76 km2.
Trong đó diện tích đất được qui hoạch cho Lâm nghiệp là 68,34 km2
(chiếm 97% đất tự nhiên).Rừng Côn Đảo
chủ yếu là rừng tự nhiên phân bố trên
đồi núi cao có độ dốc 150 đến 450 có nơi đến 700,
địa hình chia cắt lớn. Rừng Côn Đảo có 2 kiểu rừng chính là : Kiểu rừng kín
thường xanh mưa ẩm nhiệt đới và kiểu rừng kín nữa rụng lá mưa ẩm nhiệt đới.
Rừng Côn Đảo có đa dạng sinh học
cao. Có 1077 loài thực vật thuộc 562 chi,161 họ. Các loài thực vật trên có
nguồn gốc phát sinh quan hệ thân thuộc với các hệ thực vật Miền Bắc Việt Nam –
Nam Trung Hoa, hệ thực vật miền Đông Nam Bộ, hệ thực vật đồng bằng sông Cửu
Long. Đặc biệt trong thảm thực vật rừng Côn Đảo có 44 loài cây được các nhà
khoa học tìm thấy đầu tiên ở Côn Đảo, có 11 loài được các nhà khoa học lấy tên
Côn Sơn đặt tên cho loài, có nhiều loài quý như Lát Hoa ( Chukrasia tabularis ), Găng néo ( Manilkara hexandra ), Quăng lông ( Alangium salvinlium ). Hệ
động vật rừng có 135 loài động vật có xương sống ở cạn trong đó lớp thú 24
loài, chim có 69 loài, bò sát 34 loài, lưỡng thê 8 loài. Có nhiều loài động vật
quý hiếm đặc hữu như Sóc đen Côn Đảo ( Ratufa
bicolorcondorenis ), Sóc mun ( Callosciurus
sp ), bồ câu Nicôba ( Caloenas
nicobarica nicobarica )....
Rừng Côn đảo có vai trò rất quan
trọng trong việc bảo vệ môi trường, sinh thái, cảnh quan, phòng hộ nhất là bảo
vệ nguồn nước ngọt cho Côn Đảo, là nơi bảo vệ và lưu giữ các nguồn gien động,
thực vật nhất là các loài quý hiếm đặc hữu. Rừng có vị trí rất quan trọng trong
chiến lược phát triển kinh tế Côn đảo...Các giá trị của rừng tạo tiền đề cho
việc phát triển kinh tế xã hội của huyện đảo. Vai trò phòng hộ của rừng là rất
lớn vì vậy để có có sở quy hoạch sử dụng đất, Tác giả tiến hành thực hiện đề
tài “ Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý phân cấp mức độ xung yếu rừng phòng
làm cơ sở đề xuất quy hoạch đất lâm nghiệp trên địa bàn huyện Côn Đảo, tỉnh Bà
Rịa – Vũng Tàu.”
1.2
Mục đích của đề tài
Làm cơ sở đề xuất quy hoạch đất lâm
nghiệp trên địa bàn huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
1.3
Mục tiêu của đề tài
+
Phân chia rõ ranh giới, mức độ xung yếu rừng phòng hộ đến hệ thống các tiểu khu
rừng, các đơn vị chủ rừng, các khu dân cư
trên diện tích rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa –
Vũng Tàu trên cơ sở ứng dụng công nghệ
GIS và các tiến bộ khoa học công nghệ thông tin khác có liên quan.
+ Đề
xuất các giải pháp sử dụng rừng, đất rừng phòng hộ hợp lý theo cấp xung yếu,
gắn
với
đời sống, sản xuất của nhân dân trong vùng.
1.4
Những đóng góp của đề tài
+ Từ
những lớp bản đồ chuyên đề, đề tài ứng dụng công nghệ GIS trong việc xử lý,
tính toán số liệu thuộc tính và số liệu không gian trên diện rộng với độ chính
xác cao để xây dựng bản đồ thành quả về phân cấp phòng hộ tự nhiên và phân cấp
phòng hộ hiện thời.
+ Với
những lợi thế của GIS tạo điều kiện thuận lợi cho những nhà quản lý ra quyết
định một cách chính xác, kịp thời hơn, cập nhật dễ dàng hơn.
+
Trên cơ sở kết quả phân cấp rừng phòng hộ bằng công nghệ GIS, đề xuất những
phương án quản lý bảo vệ rừng ngày càng bền vững.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Cơ sở để phân cấp rừng phòng hộ
Theo luật bảo vệ và phát triển rừng, tài nguyên rừng ở nước
ta được chia làm 3 loại (rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất). Riêng
đối với rừng phòng hộ được chia thành 3 cấp rất xung yếu, xung yếu, ít xung yếu
tùy thuộc vào mức độ nguy hại do xói mòn đất và các điều kiện khác của các lưu
vực. Khi quản lý một lưu vực sông hay các hồ chứa nước vấn đề được đặt ra là ở
những nơi nào thuộc cấp rất xung yếu, cấp xung yếu và cấp ít xung yếu, tại sao
và tiến hành hoạt động gì để quản lý bảo vệ sử dụng lưu vực được bền vững. Để
giải quyết vấn đề này, công nghệ GIS đã giúp ích rất thiết thực và hiệu quả vào
quá trình phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính. Các lớp thông tin đơn
tính được chồng xếp lên nhau và thông qua các thuật toán phân tích để đưa ra các
bản đồ độ chính xác cao, ở đó phạm vi ranh giới của các cấp xung yếu được xác
định cụ thể để dễ dàng hơn cho công tác quản lý.
2.2
Khảo lược vấn đề nghiên cứu
Trên thế giới các công trình nghiên cứu quản lý đầu nguồn và
thủy văn rừng đã công bố nhiều, chủ yếu cho rừng ôn đới. Tuy nhiên, nhiều mô
hình toán học đánh giá mức độ xói mòn và sự an toàn môi trường đã được thế giới
chấp nhận, ví dụ mô hình xác định xói mòn của Wischmeier và Smith (1978) ở Mỹ.
Song các thang bậc phân chia rừng để mã hóa đối với rừng nhiệt đới lại chưa
nghiên cứu áp dụng được. Ở Việt Nam
Ủy ban sông Mê Công đã áp dụng phương pháp cho điểm từng đơn
vịdiện tích đầu nguồn lưu vực sông Mê Công. Tổng số điểm cũng căn cứ vào mức độ
đóng góp của từng yếu tố Xi
trên theo mô hình: Y = a
+ blX1 +
b2X2 + ... + biXi
( Trong đó các
yếu tố Xi bao gồm: lượng mưa, độ dốc, kết cấu
đất, phân loại trạng thái rừng, độ cao so với mặt nước biển.)
Ưu điểm của phương pháp này là cho điểm một cách khách quan,
ngoài các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng còn xét thêm các yếu tố xã hội như dân cư,
dân trí, tập quán, v.v... nhưng không được mô hình hóa. Kết quả phân cấp không
phải là phân chia mức độ xung yếu mà chia cấp theo phương án sử dụng đất. Song
phương pháp này lại áp đặt ngay quan hệ tuyến tính của nhóm các yếu tố xem xét
Xi tới tổng số điểm xung yếu Y của mô
hình toán. Ngoài ra, chưa đề cập đến vai trò của thảm thực vật và nếu chỉ xây
dựng mô hình ở một vài diện tích đặc thù, rồi đem áp dụng cho cả lưu vực đầu
nguồn thì lại vướng mắc sai số rút mẫu điển hình.
Đối với vùng hạ lưu sông Mê Công, kết quả phân cấp phòng hộ
dựa vào 3 yếu tố để phân cấp là: độ dốc, dạng đất, độ cao. Phân cấp lưu vực
(WSC) được tính toán dựa vào giá trị các biến số và sử dụng phương trình WSC
cho mỗi lưới đơn vị 50m x 50m. Phương trình có dạng: WSC = a + (b x độ dốc) +
(c x dạng đất) + (d x độ cao). Giá trị của các hệ số a, b, c, d thay đổi theo
từng đặc điểm riêng của vùng địa lý. Ví dụ như ở Lào: a=1,709; b=-0,035;
c=0,163; d=-0,002. Kết quả của đề tài này thích hợp khi áp dụng trên những lưu
vực rộng lớn, đối với vùng nghiên cứu nếu áp dụng phương pháp này cần phải
nghiên cứu bổ sung thêm.
Theo báo cáo kết quả nghiên cứu công bố của đề tài cấp nhà
nước “Nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước của một số thảm thực vật chính và
các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước - mã số KN-03-09” (Võ Đại Hải
và Nguyễn Ngọc Lung,1997) thì các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xói mòn và
hình thành lũ gồm:
+ Vai
trò phòng hộ của thảm thực vật:
+ Ảnh
hưởng của yếu tố mưa
+ Ảnh hưởng của yếu tố thổ nhưỡng
Theo Cục Phát triển lâm nghiệp, Viện Điều tra Quy hoạch rừng
(1997) trong tài liệu “Hướng dẫn kỹ thuật phân cấp phòng hộ đầu nguồn thuộc
phạm vi các dự án chương trình 327 trong cả nước” nhóm yếu tố tham gia phân cấp
phòng hộ gồm: độ dốc (D), đai cao (C), đất (Đ), lượng mưa (M). Tùy từng vùng cụ
thể mà mức độ ưu tiên, tầm quan trọng của các yếu tố là khác nhau, nhưng các
yếu tố về độ dốc, đất, đai cao luôn được quan tâm hơn. Căn cứ vào giá trị WSC,
sử dụng phương pháp mô hình hoá, phân tích thống kê đã xác định được phương trình tương quan giữa
WSC với độ dốc, đai cao, đất, mưa là phương trình tuyến tính bậc nhất đa biến:
WSC = 22,96 -
1,41 x D - 1,01 x Đ - 2,01 x M - 0,99 x C (với r = 0,98)
Theo quy
trình, này việc xây dựng bản đồ phân cấp phòng hộ chỉ dừng ở mức độ thủ công
truyền thống tức là được thực hiện trên bản đồ giấy nhưng quy trình đã xác định
được nhóm yếu tố tham gia vào phân cấp phòng hộ tự nhiên thích hợp với vùng
nghiên cứu.
Theo hướng
dẫn kỹ thuật phân cấp phòng hộ đầu nguồn của Cục phát triển lâm nghiệp và Viện
Điều tra Quy hoạch rừng (Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn) đã ban
hành. Các cấp xung yếu (gồm 03 cấp: rất xung yếu, xung yếu, ít xung yếu) được
phân theo các yếu tố tự nhiên có liên quan trực tiếp đến mức độ xung yếu đầu
nguồn như độ dốc, độ cao, thổ nhưỡng, lượng mưa. Các cấp nêu trên tương ứng với
các vùng rất xung yếu, xung yếu và ít xung yếu của khu phòng hộ rừng đầu nguồn.
Phương pháp
phân cấp xung yếu hiện thời đã được áp dụng cho một số dự án phân cấp phòng hộ
tại lưu vực đầu nguồn hồ Dầu Tiếng (Tây Ninh) có diện tích 200.000 ha, lưu vực
đầu nguồn hồ thủy điện Thác Mơ (Bình Phước) có diện tích 220.000 ha, v.v...
Các yếu tố:
độ dốc, đai cao so với mặt nước biển, dạng địa hình cùng các yếu tố thực tế
khác như mật độ, vị trí hệ sông suối đầu dòng chảy, khả năng thực thi được sử
dụng trong công trình “Xây dựng rừng phòng hộ đầu nguồn sông Đồng Nai - Phần
lưu vực thuộc tỉnh Đồng Nai và Sông Bé” của Phân viện Điều tra quy hoạch Rừng
II. Công trình đã chia mức độ xung yếu rừng phòng hộ làm 03 vùng: vùng I (vùng
phòng hộ xung yếu); vùng II (vùng phòng hộ kết hợp sản xuất); vùng III (vùng
sản xuất kết hợp phòng hộ). Trong công trình này, mặc dù đã ứng dụng công nghệ
GIS vào để giải quyết nhưng mới chỉ dừng lại ở bước đầu, các vùng phòng hộ được
phân chia theo mục đích sử dụng rừng và đất rừng, chưa xác định được mức độ
xung yếu tới từng đơn vị nhỏ hơn (tiểu khu rừng). Trên cơ sở phân cấp mức độ
xung yếu cho từng vùng, công trình đã đề xuất các
biện pháp tác động vào rừng cũng như các chính
sách tổ chức quản lý bảo vệ rừng. Trong nghiên cứu của đề tài này, đề xuất áp
dụng công nghệ GIS để xác định mức độ xung yếu tự nhiên và mức độ xung yếu hiện
thời của rừng phòng hộ trên địa bàn huyện Côn Đảo. Kết quả sẽ làm cơ sở đề xuất
những vùng phòng hộ cần có những giải pháp ưu tiên đầu tư bảo vệ và xây dựng
rừng hợp lý nhằm hạn chế sự xói mòn đất, rửa trôi và điều hoà nguồn nước cho hệ
thống thủy văn Côn Đảo.
CHƯƠNG 3
ĐẶC ĐIỂM KHU
VỰC NGHIÊN CỨU
3.1
Điều kiện tự nhiên
3.1.1
Địa hình địa mạo
Vườn quốc gia Côn Đảo có địa hình thuộc dạng quần
đảo, trong 14 hòn đảo của vườn quốc gia thì đảo Côn Sơn lớn nhất nằm ở vị trí
trung tâm, 13 đảo nhỏ còn lại nằm cách đảo Côn Sơn từ 1 - 15 km đường biển.
Đỉnh cao nhất là đỉnh Thánh giá 577 m, các đỉnh còn lại từ 100 m đến 400 m. Địa
hình chủ yếu là đồi núi có độ dốc từ 5 đến 45 độ, có nơi dốc 70 độ
3.1.2 Nhóm nhân tố đá mẹ - thổ nhưỡng
Quần
đảo Côn Đảo nằm ở rìa Đông Bắc của khối nhô Côn Sơn, tạo thành bởi các thành hệ
đá mác ma phun trào và xâm nhập, bao gồm : Micrôgranít, Diorit và Riolit có
tuổi từ Mezozoi muộn đến Kainozoi sớm phân bố trên phần lớn các đảo. (Riêng đá
Granit ở Hòn Bà và Nam Côn Sơn chưa định được tuổi).
Trầm
tích đệ tứ tạo thành lớp phủ trên bề mặt đáng chú ý là các thành tạo có nguồn
gốc biển gồm: các trầm tích cát, mảnh vụn sinh vật ở khu vực Cỏ Ống, thị trấn
Côn Đảo và doi cát nối đảo ở Hòn Bảy Cạnh.
Nhìn chung các loại đất ở Vườn quốc
gia Côn Đảo có độ dày trung bình từ 30 - 60 cm, có thành phần cơ giới thịt nhẹ,
độ phì tự nhiên khá cao, hầu hết đều xuất hiện đá lộ đầu nhiều và tỉ lệ đá lẫn
cao hoặc trơ sỏi đá.
3.1.3.Nhóm nhân tố khí hậu - thuỷ văn
+ Khí hậu
Vườn quốc gia Côn Đảo nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa khô và mưa rõ rệt, do xung quanh là biển nên chịu
ảnh hưởng của khí hậu đại dương nên chế độ khí hậu của Côn Đảo ôn hòa hơn so
với đất liền.
- Về
nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm 26oC, tháng có
nhiệt độ bình quân cao nhất 28o3 (tháng 5), tháng có nhiệt độ bình
quân thấp nhất 25o3 (tháng 1), Biên độ nhiệt giữa tháng lạnh và
tháng nóng nhất là 3oC
- Lượng
mưa
Lượng mưa trung bình năm 2.200 mm, số ngày mưa
trung bình năm 166 ngày, tháng có lượng mưa cao nhất (tháng 10) 348 mm. Chế độ
mưa phân thành 2 mùa: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến
tháng 4 năm sau.
- Độ ẩm không khí
Độ ẩm không khí trung bình năm là 90%, biên độ
biến thiên của độ ẩm không khí trong năm là 5%.
- Về
chế độ gió: Hướng gió thịnh hành của
Côn Đảo trong mùa mưa là gió Tây, mùa khô là gió Tây Bắc, Đông Bắc. Đặc biệt gió
Đông Bắc trong mùa khô mạnh có khi tới cấp 6-7 mà nhân dân thường gọi là gió
chướng, gió thổi mạnh và kéo dài cùng với sự nắng gắt, nhiệt độ cao, bốc hơi
nước mạnh và mang nhiều cát, từ các cồn cát ven biển lấn sâu vào nội địa...nên
ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuất, đời sống của nhân dân trên đảo, nhất là ở
các khu vực ven các cồn cát, chân và sườn núi nơi hướng gió thổi trực tiếp vào
mùa khô.
+ Thuỷ văn
Nước ngọt huyện Côn Đảo trong 16 hòn đảo thì chỉ
có 2 hòn đảo là đảo Côn Sơn và đảo hòn Cau là có nước ngọt.
Đảo Côn Sơn
do đặc thù của địa hình đảo là diện tích nhỏ, độ dốc lớn chiều ngang hẹp nên
đảo Côn Sơn không có sông, suối lớn mà chỉ có các suối nhỏ như Suối Ớt, suối
Nhật Bổn và suối chảy từ núi Thánh Giá xuống. Nhờ có độ che phủ của rừng nên các
suối này có nước trong mùa mưa, đầu mùa khô, đến cuối mùa khô thì các suối
lượng nước chảy không đáng kể.
Ngoài các suối đảo Côn Sơn có 3 hồ chứa nước ngọt
lớn như hồ Quang Trung, hồ An Hải, hồ Lò Vôi, các hồ này cung cấp nước cho sản
xuất và sinh hoạt của huyện Côn Đảo
3.2
Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội
Dân số Côn
Đảo khoảng 5.000 người, huyện Côn Đảo không có cấp xã, dưới huyện là hệ thống hành chính khu dân cư. Các ngành
nghề chủ yếu là dịch vụ và đánh bắt hải sản. Côn Đảo có hệ thống giao thông
đường bộ tương đối hoàn chỉnh, có 01 sân bay cho loại máy bay ATR 72, có 02
cảng cho tàu thủy, có 01 bệnh viện cấp huyện, có trường cấp 1,2,3. Côn Đảo sử
dụng điện diezen. Nhiều khách sạn, nhà nghỉ cho khách lưu trú.
Chương 4
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1 Đối tượng và Nội dung nghiên cứu
của đề tài
4.1.1 Đối
tượng nghiên cứu: Rừng tự nhiên tại huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
4.1.2
Nội dung nghiên cứu
+ Xác định nhóm các yếu tố làm cơ sở phân cấp mức
độ xung yếu rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
+ Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ phân cấp
phòng hộ rừng đầu nguồn theo các yếu tố tự nhiên (phân cấp phòng hộ đầu nguồn
tự nhiên).
3. Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ phân
cấp phòng hộ rừng đầu nguồn có sự tham gia của thảm thực vật (phân cấp phòng hộ
đầu nguồn thực tế).
4. Đề xuất các giải pháp tổ chức, quản lý và sử
dụng rừng phòng hộ đầu nguồn hợp lý theo các cấp xung yếu, gắn với đời sống,
sản xuất của nhân dân trong vùng.
4.2 Phương tiện và phương pháp nghiên
cứu
4.2.1 Phương tiện nghiên cứu
Để thực hiện
được các nội dung trên đề tài sử dụng các phần mềm và các thiết bị, dụng cụ làm
phương tiện nghiên cứu như sau:
* Các phần mềm chính sử dụng thực
hiện đề tài: các phần mềm được cài đặt trên máy PC có cấu hình
tương thích (P4), hệ điều hành Windows của hãng Microsoft:
+ Phần mềm MAPINFO Version 8.5 của Công ty
MapInfo - Hoa Kỳ
+
Phần mềm ARCVIEW Version 3.3 của ESRI - Hoa Kỳ
*
Các phương tiện khác
+ Máy
định vị (GPS Map 76S) của GARMIN
+ Các
dụng cụ dùng để lập ô, đo đếm ô tiêu chuẩn như: địa bàn, thước dây, thước kẹp
kính, thước đo cao, v.v...
*
Các tài liệu kế thừa
+ Bản
đồ số hoá địa hình, hệ thống thủy văn, giao thông hệ toạ độ UTM múi 48 bắc bán
cầu tỷ lệ 1/25.000
+ Bản
đồ ranh giới hành chính Côn Đảo tỷ lệ 1/25.000 năm 2005 Cục phát triển Lâm
nghiệp tỉnh Lâm Đồng.
+ Bản đồ đất năm 2005 huyện Côn Đảo do Phân
Viện thiết kế Nông Nghiệp xây dựng với tỷ lệ 1/25.000
+ Bản
đồ hiện trạng rừng năm 2003 của huyện
Côn Đảo do Phân viện Điều tra Quy hoạch
rừng Nam Bộ xây dựng với tỷ lệ 1/25.000
+ Số
liệu đo mưa qua nhiều năm tại tại Côn Đảo trạm khí tượng thủy văn Côn Đảo
+
Hướng dẫn kỹ thuật phân cấp phòng hộ đầu nguồn cho các vùng thuộc phạm vi dự án
chương trình 327.
4.2.2
Phương pháp nghiên cứu
4.2.2.1
Xác định nhóm yếu tố
Trên cơ sở nhóm yếu tố được sử dụng trong những đề tài nghiên
cứu, dự án, quy trình quy phạm, v.v... đã được công bố, xét tình hình thực tế
tại vùng nghiên cứu để xác định, chọn lọc nhóm yếu tố sử dụng trong đề tài cho
phù hợp.
4.2.2.2
Xây dựng bản đồ phân cấp phòng hộ rừng đầu nguồn theo các yếu tố tự nhiên
Xây dựng, chuẩn hóa các lớp thông tin bản đồ chuyên đề
(thematic map) trên bản đồ giấy hệ toạ độ UTM, tỷ lệ 1/25.000
Cập nhật những thay đổi trên các lớp bản đồ chuyên đề về:
ranh giới hành chính , ranh, ranh giới tiểu khu rừng
*
Xây dựng bản đồ phân cấp nguy hại của độ dốc:
Một trong những yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến cấp xung yếu
của rừng phòng hộ là yếu tố độ dốc và chiều dài sườn dốc. Những nơi có độ dốc
lớn thì nguy cơ xói mòn đất càng cao,.
Trong đề tài, diện tích độ dốc tối thiểu được tính tương ứng
25m2 (5mx5m) ngoài thực địa - trong 25m2 ngoài thực địa sẽ đồng nhất về độ dốc - từ đó phân cấp nguy hại của độ dốc như sau:
+ Cấp
I - Rất nguy hại (D1) : >350 cho 3 điểm
+ Cấp
II - Nguy hại (D2) : 25-350 cho 2 điểm
+ Cấp
III - Ít nguy hại (D3) : <250 - cấp này chia làm 3 cấp phụ:
\− D3-1: từ 15-250 cho 1,5 điểm
− D3-2: từ 8-150 cho 1 điểm
− D3-3: dưới 80
cho 0,5 điểm
·
Xây dựng bản đồ phân cấp theo thang điểm của lượng mưa:
·
Xét
tới khía cạnh ảnh hưởng xấu vào đất, tới mức độ xung yếu rừng phòng hộ đầu
nguồn chỉ bao gồm các yếu tố tự nhiên (không tính đến yếu tố thảm thực vật)
hoặc khi lượng mưa, cường độ mưa vượt quá ngưỡng cho phép thì yếu tố mưa sẽ gây
tác hại nhất định tới rừng và đất rừng.
Căn
cứ vào lượng mưa trung bình năm trong vùng nghiên cứu chia mức độ
ảnh
hưởng của mưa trong vùng nghiên cứu thành 3 cấp như sau:
+ Cấp
I - Cấp rất nguy hại (M1) :>2.000 mm/năm cho 3 điểm
+ Cấp
II - Cấp nguy hại (M2) :1.500-2.000 m/năm cho 2 điểm
+ Cấp
III - Cấp ít nguy hại (M3) :<1.500 mm/năm cho 1 điểm
*
Xây dựng bản đồ phân cấp nguy hại của đất: Căn cứ vào 2 yếu tố bị ảnh hưởng trực tiếp bởi dòng
chảy của nước là: thành phần cơ giới và độ dày tầng đất, mức độ nguy hại của
đất được chia làm 3 cấp như sau:
+ Cấp
I - Rất nguy hại (Đ1): Gồm các loại đất cát, cát pha,
tầng đất trung bình hay mỏng (độ dày tầng đất ≤ 80cm), đất thịt nhẹ hoặc trung
bình có độ dày tầng đất < 30cm - cho 3 điểm.
+ Cấp
II - Nguy hại (Đ2): Gồm các loại đất cát, cát pha, tầng
đất dày (độ dày tầng đất > 80cm), đất thịt nhẹ hoặc trung bình có độ dày
tầng đất 30-80cm, đất thịt nặng hoặc sét độ dày tầng đất mỏng <30cm - cho 2
điểm.
+ Cấp
III - Ít nguy hại (Đ3): Gồm đất thịt nhẹ hoặc trung bình,
độ dày tầng đất >80cm, đất thịt nặng hoặc sét độ dày tầng đất > 30cm -
cho 1 điểm.
*
Xây dựng bản đồ nguy hại do ảnh hưởng của độ cao tương đối: Tại
các
vị trí khác nhau trong cùng một lưu vực mức độ nguy hại tới xói mòn đất, hình
thành lũ, v.v... là khác nhau. Căn cứ vào đường phân thủy của các lưu vực để
phân chia vùng nghiên cứu thành các tiểu lưu vực. Trong mỗi tiểu lưu vực, dựa
vào sự chênh lệch về độ cao của các điểm cao độ và hệ thống đường bình độ trên
bản đồ địa hình xác định độ chênh cao tương đối làm cơ sở chia ra 3 cấp nguy hại
như sau:
+ Cấp
I - Rất nguy hại (C1): 1/3 độ chênh cao phía trên - cho 3
điểm
+ Cấp
II - Nguy hại (C2): 1/3 độ chênh cao ở khoảng giữa -
cho 2 điểm
+ Cấp
III - ít nguy hại (C3): 1/3 độ chênh cao phía dưới - cho 1
điểm
*
Phân cấp điểm số theo mức độ xung yếu về phòng hộ đầu nguồn: Xác định giá trị cự ly (k) giữa các
cấp phòng hộ (rất xung yếu, xung yếu, ít xung yếu)
như
sau:
K = 
Trong đó: K: Giá trị khoảng cách điểm giữa các cấp
Xmax:
giá trị điểm số cao nhất trong vùng nghiên cứu
Xmin:
giá trị điểm số thấp nhất trong vùng nghiên cứu
Việc lượng hóa các yếu tố phân cấp phòng hộ đầu nguồn sẽ tiến
hành theo phương pháp cho điểm. Trong cùng một yếu tố, điểm số sẽ tăng dần theo
mức độ nguy hại đối với khả năng phòng hộ (khả năng tạo dòng chảy và khả năng
xói mòn). Dựa vào tổng số điểm để phân chia cấp xung yếu phòng hộ theo nguyên
tắc tổng số điểm cao thì xung yếu nhiều, tổng số điểm thấp thì xung yếu ít hơn.
Việc xác định ranh giới các cấp xung yếu trên bản đồ phân cấp phòng hộ đầu
nguồn được thực hiện bằng phương pháp chồng xếp (overlay) các lớp thông tin,
phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn (multicriteria analysis) với sự hỗ trợ của
công nghệ GIS trên máy vi tính.
4.2.2.3
Xây dựng bản đồ phân cấp phòng hộ rừng đầu nguồn hiện thời (có sự
tham
gia của thảm thực vật)
Do năng lực phòng hộ của thảm thực vật chi phối làm giảm đi
mức độ xung yếu tự nhiên nên khi tổng hợp lớp thông tin phân cấp phòng hộ xung
yếu tự nhiên và lớp thông tin thảm thực vật sẽ xác định được cấp xung yếu phòng
hộ thực tế. Cấp xung yếu thực tế chỉ có tính ổn định trong một giai đoạn nhất
định nhưng đã chỉ ra được tình hình phân cấp xung yếu hiện tại từ đó giúp các
nhà quản lý có những biện pháp giải quyết đem lại hiệu quả cao. Áp dụng phương
pháp phân cấp phòng hộ thực tế của Cục phát triển Lâm nghiệp (Nguyễn Ngọc Lung,
1997) trên cơ sở tổng hợp bản đồ phân cấp phòng hộ đầu nguồn theo các yếu tố tự
nhiên và bản đồ phân loại thảm thực vật theo chức năng phòng hộ. Quá trình xử
lý được thực hiện bằng công nghệ GIS trên máy vi tính với phần mềm MAPINFO
Version 8.5 của Công ty MapInfo - Hoa Kỳ và phần mềm ARCVIEW
Version
3.3 của ESRI - Hoa Kỳ
+ Các
bước công việc thực hiện :
- Phân tích, đánh giá cấu trúc các trạng thái rừng hiện có
trong vùng nghiên cứu: mặt cắt của cấu trúc rừng xác định theo phương pháp vẽ
trắc đồ của Richards P.W trên hệ thống các ô tiêu chuẩn diện tích 2000m2/ô và kế thừa 02 ô định vị cố định từ chương trình theo dõi
diễn biến rừng của Viện Điều tra Quy hoạch rừng, các ô tiêu chuẩn được bố trí
theo phương pháp điển hình cho từng trạng thái rừng .
- Tại các ô tiêu chuẩn tiến hành đo đếm, xác định các chỉ tiêu:
đường kính (D1.3), đường kính tán, chiều cao (HVN, HDC), loài cây, mật độ (N/ha)
-
Trên cơ sở số liệu thu thập từ các ô tiêu chuẩn, tài liệu kế thừa tiến hành
tính toán các chỉ tiêu bình quân về đường kính, chiều cao, đường kính tán, tổ
thành loài cây,...
- Xây dựng bản đồ số hóa phân loại cấu trúc thảm thực vật theo
chức năng phòng hộ: kế thừa bản đồ hiện trạng rừng kết quả kiểm kê rừng huyện
Côn Đảo và kết quả giải đoán từ ảnh vệ tinh Landsat ETM năm 2007 bằng phần mềm
ENVI Ver 3.6, kết quả điều tra ngoài thực địa trên hệ thống ô tiêu chuẩn, hệ
thống tài liệu ô sơ cấp, ô định vị trong chương trình theo dõi diễn biến tài
nguyên rừng trên toàn quốc của Viện Điều tra quy hoạch Rừng
trong
vùng nghiên cứu.
-
Mỗi
cấu trúc rừng, tổ thành loài cây, độ tàn che khác nhau xác định được hệ số
chống xung yếu đối với khả năng phòng hộ khác nhau (Vũ Đình Phương, 1992). Hệ
số chống xung yếu là đại lượng đặc trưng cho khả năng phòng hộ của thảm thực
vật. Tùy thuộc vào chiều cao của tầng rừng, độ tàn che, tổ thành loài cây để
xác định cấu trúc của rừng. Nếu cùng chỉ số tàn che, những vùng có cấu trúc 3
tầng (A,B,C) thì khả năng phòng hộ sẽ tốt hơn những vùng có 1 hoặc 2 tầng, ngoài
ra chỉ số tàn che cũng ảnh hưởng rất lớn tới khả năng phòng hộ, những vùng có
chỉ tàn che cao sẽ tốt hơn những vùng chỉ tàn che thấp. Căn cứ vào bản đồ hiện
trạng rừng và sử dụng đất đai được số hóa, mã hóa để xây dựng bản đồ phân loại
thảm thực vật trên cơ sở bảng hệ thống phân chia chức năng phòng hộ của các
kiểu thảm thực vật của Vũ Đình Phương đã đề xuất.
Mã hiệu rừng
|
Chỉ số tàn che
|
Kiểu thảm thực vật
|
A
|
i = 0
i= 1
i = 2
i = 3
i = 4
|
Tầng
mặt đất, cao dưới 5 mét
-
Không phân biệt loài, tàn che < 30%
-
Thảm tươi khi có các tầng cây cao
-
Cây bụi, cỏ huyết, lau sậy,không có tầng cao
-
Nơi lầy, phèn mặn, bán ngập
-
Cây vườn nông nghiệp, công nghiệp
|
B
|
i = 0
i= 1
i = 2
i = 3
i = 4
|
Tầng
hạ mộc, cây nhỡ, cao 5-15 mét
-
Không có, thưa, tàn che < 30%
-
Tầng nhỡ khi trên còn có tầng cao
-
Các kiểu thực vật khi không có tầng cao
-
Cây vùng phèn,mặn, lầy
-
Cây vườn ăn quả, nông nghiệp, công nghiệp
|
C
|
i = 0
i= 1
i = 2
i = 3
i = 4
|
Tầng
cây cao > 15 mét (nhô+lập quần)
-
Không có tầng này hoặc tàn che < 30%
-
Cây rừng các loại, tàn che >=70%
-
Rừng thưa các loại, tàn che 30-70%
-
Rừng cây cao nơi ngập, phèn, mặn
-
Cây công nghiệp lâu năm, ăn quả, vườn.
|
(
Nguồn Vũ Đình Phương 1992 )
+ Xây dựng bản đồ hệ số chống xung yếu K của thảm thực vật trong vùng nghiên
cứu.
- Xác định hệ số chống xung yếu K của từng loại thảm thực vật
trong vùng nghiên cứu trên cơ sở áp dụng bảng chỉ tiêu phân cấp hệ số chống
xung yếu của thảm thực vật rừng của Vũ Đình Phương.
- Tổng hợp bản đồ phân loại thảm thực vật theo chức năng phòng
hộ và hệ số chống xung yếu của từng loại thảm thực vật để xây dựng bản đồ hệ số
chống xung yếu của thảm thực vật của vùng nghiên cứu.
Cấu trúc rừng
|
Độ tàn che
|
Hệ số chống xung yếu K
|
A +
B + C
|
0,7 - 1
|
- 100%
|
A +
B + C
|
- 75 %
|
|
A +
B
A +
C
B +
C
|
0,7 - 1
|
- 75 %
|
A +
B
A +
C
B +
C
|
0,3 – 0,6
|
- 50%
|
Rừng
trồng
-
Cây công nghiệp
-
Cây ăn quả
-
Tre, nứa, lồ ô
-
Rừng non phục hồi
|
 |
- 25%
|
Cây
bụi, cỏ
|
 |
- 0 %
|
+ Xây
dựng bản đồ phân cấp phòng hộ thực tế
- Chồng xếp, xử lý các lớp thông tin bản đồ phân cấp phòng hộ
đầu nguồn theo các yếu tố tự nhiên và bản đồ hệ số chống xung yếu K của thảm
thực vật, bản đồ ranh giới các loại.
- Xác định tổng số điểm nguy hại và xếp hạng xác định cấp phòng
hộ xung yếu thực tế.
- Tổng hợp xây dựng bản đồ thành quả phân cấp rừng phòng hộ
thực tế (hiện thời) theo công thức: Điểm số xung yếu thực tế = Điểm số xung yếu
tự nhiên*(1+K) (với hệ số K luôn nhận giá trị âm).
0 nhận xét:
Đăng nhận xét