Tài liệu Đánh giá các điều kiện tự nhiên phục vụ phát triển cây cao su với sự trợ giúp của viễn thám và GIS ở huyện Mường La, tỉnh Sơn La

  • Số trang: 128 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 2313 |
  • Lượt tải: 0
tailieuonline

Tham gia: 31/07/2015

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- TRẦN TUẤN ANH ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN CÂY CAO SU VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA VIỄN THÁM VÀ GIS Ở HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- TRẦN TUẤN ANH ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN CÂY CAO SU VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA VIỄN THÁM VÀ GIS Ở HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI QUANG THÀNH Hà Nội - 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 4 1.1. Khái quát về GIS ........................................................................................................... 4 1.1.1. Khái niệm GIS .............................................................................................................. 4 1.1.2. Các thành phần GIS ...................................................................................................... 4 1.1.3. Chức năng GIS .............................................................................................................. 5 1.2. Khái quát về viễn thám ................................................................................................. 5 1.2.1. Giới thiệu về viễn thám ................................................................................................. 5 1.2.2. Đặc trưng của ảnh viễn thám ........................................................................................ 6 1.2.3. Các loại ảnh viễn thám .................................................................................................. 6 1.2.4. Các cảm biến/ vệ tinh quan trắc mặt đất ....................................................................... 7 1.2.5. Khái quát về xử lý ảnh viễn thám ................................................................................. 8 1.3. Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong phát triển nông lâm nghiệp ................. 8 1.3.1. Ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất ................................................................ 8 1.3.2. Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất.......................................................... 10 1.3.3. Ứng dụng GIS trong quản lý bảo vệ thực vật ............................................................. 13 1.3.4. Ứng dụng trong công tác phòng chống cháy và bảo vệ rừng ..................................... 14 1.3.5. CSDL theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp....................................................... 15 1.3.6. GIS và công tác quản lý và hoạch định chính sách..................................................... 15 1.4. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước trong lĩnh vực ................ 16 1.4.1. Trong nước .................................................................................................................. 16 1.4.2. Thế giới ....................................................................................................................... 18 1.5. Tình hình nghiên cứu cao su trên trên thế giới và Việt Nam ...................................... 18 1.5.1. Tình hình nghiên cứu cao su trên thế giới................................................................... 18 1.5.2. Tình hình nghiên cứu cao su tại Việt Nam ................................................................. 24 1.5.3. Tình hình phát triển cao su ở vùng núi phía Bắc ........................................................ 28 1.5.4. Tình hình sản suất cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La ..................................... 29 1.6. Cơ sở dữ liệu, các phương pháp nghiên cứu ............................................................... 29 1.6.1. Cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu thành lập bản đồ phát triển cao su........................ 29 1.6.2. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................. 30 CHƯƠNG 2. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÍCH NGHI CÂY CAO SU HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA ................................................................................ 32 2.1. Khái quát chung về huyện Mường La......................................................................... 32 2.2. Điều kiện sinh thái cây cao su ..................................................................................... 34 2.2.1. Nguồn gốc ................................................................................................................... 34 2.2.2. Đặc tính thực vật ......................................................................................................... 35 2.2.3. Đặc điểm sinh vật học ................................................................................................. 37 2.2.4. Đặc điểm sinh thái học ................................................................................................ 38 2.2.5. Các yếu tố cần được đánh giá khi nghiên cứu khu vực trồng cây cao su ................... 38 2.3. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng phát triển cây cao su .............................................. 38 2.3.1. Địa hình, địa mạo ........................................................................................................ 38 2.3.2. Điều kiện khí hậu, thủy văn ........................................................................................ 41 2.3.3. Thổ nhưỡng ................................................................................................................. 47 2.3.4. Sương muối và nhiệt độ thấp ...................................................................................... 50 2.4. Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu ............................................................ 55 2.4.1. Tăng trưởng kinh tế. .................................................................................................... 55 2.4.2. Dân số, lao động, việc làm và thu nhập ...................................................................... 57 2.4.3. Hiện trạng sử dụng đất ................................................................................................ 58 2.5. Vai trò của cây cao su với đời sống và xã hội............................................................. 61 2.6. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội: ............................................. 62 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS CHO ĐÁNH GIÁ PHÂN HẠNG CÂY CAO SU ................................................................................................................................... 64 3.1. Hiện trạng phân bổ và phát triển cây cao su ở huyện mường la ................................. 64 3.2. Thành lập bản đồ đánh giá thich nghi của các nhân tố ảnh hưởng dến phát triển cây cao su ..................................................................................................................................... 68 3.2.1. Đánh giá tính phù hợp của điều kiện tự nhiên huyện Mường La cho việc phát triển cây cao su.................................................................................................................................. 68 3.2.2. Thành lập bản đồ đánh giá thich nghi của địa hình với cây cao su............................. 70 3.2.3. Thành lập bản đồ đánh giá thích nghi của khí hậu với cây cao su .............................. 72 3.2.4. Thành lập bản đồ đánh giá mức độ an toàn của sương muối và nhiệt độ thấp với cây cao su ..................................................................................................................................... 76 3.2.5. Thành lập bản đồ đánh giá thích nghi của thổ nhưỡng với cây cao su ....................... 77 3.2.6. Thành lập bản đồ phân cấp thích nghi của thảm phủ thực vật với cây cao su ............ 81 3.3. Thành lập bản đồ đánh giá thích nghi cây cao su huyện mường la, tỉnh sơn la ................. 87 3.3.1. Xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến thích nghi cây cao su ........................... 87 3.3.2. Thành lập bản đồ đánh giá thích nghi cây cao su ....................................................... 91 3.4. Kết quả và đề xuất giải pháp phát triển cây cao su huyện mường la, tỉnh sơn la ....... 93 3.4.1 So sánh kết quả nghiên cứu với bức tranh thực trạng phát triển để xác lập được các vùng tiềm năng ......................................................................................................................... 94 3.4.2 Kết quả điều tra thực địa ............................................................................................. 96 3.4.3 Bài học kinh nghiệm từ sự phát triển cây cao su của một số nước trên thế giới đối với quá trình phát triển cây cao su ở Việt Nam .............................................................................. 98 3.4.4 Đề xuất giải pháp phát triển cây cao su ở huyện Mường La, tỉnh Sơn La ................ 100 KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 107 PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 109 DANH MỤC HÌNH Hình1.1. Bản đồ hành chính huyện Mường La, tỉnh Sơn La ............................................... 3 Hình1.2. Mô hình công nghệ GIS ........................................................................................ 4 Hình 2.1. Vị trí địa lý của huyện Mường La....................................................................... 32 Hình 2.2. Bản đồ đơn vị hành chính huyện Mường La ...................................................... 33 Hình 2.3. Bản đồ mô hình độ cao DEM của huyện Mường La .......................................... 34 Hình 2.4. Bản đồ dữ liệu độ cao địa hình huyện Mường La .............................................. 39 Hình 2.5. Bản đồ dữ liệu độ dốc địa hình huyện Mường La .............................................. 41 Hình 2.6. Bản đồ dữ liệu nhiệt độ trung bình năm huyện Mường La ................................. 43 Hình 2.7. Bản đồ dữ liệu lượng mưa trung bình năm huyện Mường La ............................ 44 Hình 2.8. Bản đồ dữ liệu thổ nhưỡng huyện Mường La ..................................................... 48 Hình 2.9. Bản đồ phân vùng an toàn sương muối và nhiệt độ thấp đối với cây cao cu huyện Mường La ...................................................................................................................... 50 Hình 3.1. Bản đồ hiện trạng rừng Mường La – Sơn La ...................................................... 64 Hình 3.2. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi cho yếu tố độ cao địa hình ......................... 71 Hình 3.3. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi cho yếu tố độ dốc địa hình......................... 72 Hình 3.4. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi cao su theo yếu tố nhiệt độ trung bình năm .... 74 Hình 3.5. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi yếu tố lượng mưa trung bình năm ............. 75 Hình 3.6. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi yếu tố sương muối ..................................... 77 Hình 3.7. Bản đồ kết quả phân cấp ưu tiên lựa chọn đất trồng phát triển cao su ............... 81 Hình 3.8. Ảnh landsat huyện Mường La độ phân giải 30m................................................ 82 Hình 3.9. Bản đồ dữ liệu thảm phủ thực vật huyện Mường La, tỉnh Sơn La ..................... 85 Hình 3.10. Bản đồ kết quả phân cấp thích nghi cao su theo thảm phủ thực vật .................. 86 Hình 3.11. Ví dụ về ma trận so sánh cặp của 3 yếu tố i, j và k ............................................ 88 Hình 3.12. Chồng lớp kiểm tra kết quả và hiệu chỉnh bản đồ đánh giá thích nghi .............. 92 Hình 3.13. Bản đồ kết quả đánh giá thích nghi cây cao su huyện Mường La ..................... 93 Hình 3.14. Biểu đồ tỷ lệ các vùng thích nghi trong huyện .................................................. 93 Hình 3.15. Hình ảnh đất rất dốc tại khu vực bản Hua Nặm, xã Nậm Păm .......................... 96 Hình 3.16. Khu vực đất tiềm năng tại khu vực Bản Ún 1, xã Mường Chùm ...................... 97 Hình 3.17. Vườn cao su Mường Bú ..................................................................................... 97 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng khuyến cáo giống cao su trồng tại Thái Lan năm 2007............................. 19 Bảng 1.2. Khuyến cáo giống trồng tại Ấn Độ năm 2006 .................................................... 22 Bảng 1.3. Khuyến cáo giống trồng vùng Đông Bắc, Ấn Độ năm 2006 .............................. 23 Bảng 1.4. Khuyến cáo giống tại Ấn Độ cho những trường hợp đặc biệt ............................ 23 Bảng 1.5. Cơ cấu giống cao su giai đoạn 2006 – 2010, hiệu chỉnh 2008 ........................... 27 Bảng 2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng và năng suất mủ của cây cao su ........ 42 Bảng 2.2. Ảnh hưởng của gió mạnh đến cây cao su ........................................................... 46 Bảng 2.3. Hàm lượng N, P, K trong mủ nước ở các năng suất khác nhau ......................... 49 Bảng 2.4. Mối quan hệ giữa sương muối và không khí lạnh .............................................. 51 Bảng 2.5. Mối quan hệ giữa sương muối và nhiệt độ không khí ........................................ 51 Bảng 2.6. Mối quan hệ giữa sương muối với độ ẩm không khí.......................................... 52 Bảng 2.7. Mối quan hệ giữa sương muối và gió ................................................................. 52 Bảng 2.8. Mối quan hệ giữa sương muối và mây ............................................................... 52 Bảng 2.9. Kịch bản xuất hiện sương muối ở khu vực Tây Bắc........................................... 53 Bảng 2.10. Ngưỡng nhiệt độ thấp gây hại cho cao su và cà phê ........................................... 53 Bảng 2.11. Tần suất xuất hiện nhiệt độ tối thấp theo các ngưỡng nhiệt độ ở các đai độ cao 54 Bảng 2.12. Các đợt rét hại đối với cây cao su và cà phê theo đai độ cao ............................. 54 Bảng 2.13. Diện tích, cơ cấu đất sản xuất nông nghiệp năm 2012 ………………………...59 Bảng 3.1. La, Sơn La Diện tích trồng cao su từ năm 2007 – 2012 tại 3 xã điều tra của huyện Mường ............................................................................................................................ 65 Bảng 3.2. Đánh giá tính phù hợp với điều kiện tự nhiên của huyện Mường La cho việc phát triển cây cao su ................................................................................................................. 68 Bảng 3.3. Bảng phân cấp mức độ thích nghi độ cao địa hình huyện Mường La ................ 70 Bảng 3.4. Phân cấp mức độ thích nghi độ dốc địa hình huyện Mường La, tỉnh Sơn La .... 71 Bảng 3.5. Bảng phân cấp mức độ thích nghi cây cao su theo nhiệt độ trung bình năm huyện Mường La ...................................................................................................................... 73 Bảng 3.6. Bảng phân cấp mức độ thích nghi cây cao su theo lượng mưa trung bình năm ............. 75 Bảng 3.7. Bảng phân cấp an toàn sương muối và nhiệt độ thấp đối với cao cu.................. 76 Bảng 3.8. Đặc điểm phẫu diện đất trồng cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La ........... 78 Bảng 3.9. Đặc tính hóa học của đất trồng cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La .......... 78 Bảng 3.10. Đặc tính hóa học của đất trồng cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La ..... 79 Bảng 3.11. Đặc tính sinh học của đất trồng cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La .... 80 Bảng 3.12. Bảng phân cấp ưu tiên lựa chọn đất trồng phát triển cao su ........................... 80 Bảng 3.13. Khóa giải đoán ảnh vệ tinh huyện Mường La, tỉnh Sơn La ........................... 83 Bảng 3.14. Bảng phân cấp lựa chọn đất trồng cao su huyện Mường La................................ 86 Bảng 3.15. Thang đánh giá mức độ so sánh ..................................................................... 88 Bảng 3.16. Bảng phân loại chỉ số ngẫu nhiên RI .............................................................. 89 Bảng 3.17. Bảng ma trận tương quan giữa các yếu tố thích nghi cây cao su ................... 90 Bảng 3.18. Ma trận xác định trọng số của các yếu tố ....................................................... 91 Bảng 3.19. Kết quả đánh giá thích nghi cây cao su huyện Mường La, tỉnh Sơn La......... 94 Bảng 3.20. Bảng thống kê diện tích thích nghi cây cao su theo xã................................... 95 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GIS: Geography Infomation System: Hệ thống thông tin địa lý DEM: Digital Elevation Model: Mô hình số độ cao CSDL: Cơ sở dữ liệu DL: Dữ liệu UNESCO: United Nations Educational Scientific and Cultural Organization: Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc GIS (Geographic Information System): Hệ thống Thông tin Địa lý HTTTĐL: Hệ thống Thông tin Địa lý DTđTN: Diện tích đất tự nhiên BVTV: Bảo vệ thực vật KTCB: Kiến thiết cơ bản LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành quá trình học tập tại trường và thực hiện luận văn này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, các cô trong khoa Địa lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em tận tình. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Bùi Quang Thành đã trực tiếp giảng dạy và giúp đỡ em nhiệt tình, xin cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Ngọc Thạch đã hỗ trợ và cung cấp nhiều tài liệu quý giá, luôn khuyến khích và động viên em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Qua đây em cũng xin cảm ơn các phòng ban, UBND huyện Mường La, tỉnh Sơn La đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong thời gian thực địa tại địa phương. Xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã luôn bên cạnh giúp đỡ và động viên em hoàn thành luận văn này. Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Học viên Trần Tuấn Anh MỞ ĐẦU Sử dụng hợp lý, có hiệu quả và bền vững nguồn tài nguyên đã và đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong chiến lược phát triển của nhiều quốc gia trên thế giới, nhất là Việt Nam, một quốc gia có 2/3 diện tích đất nông nghiệp thuộc về vùng trung du và miền núi. Việc đánh giá đất đai hết sức quan trọng trong quá trình trồng trọt, giúp cải thiện được năng suất giảm thiểu các khu vực không thích nghi. Cùng với đó là sự phát triển của công nghệ GIS sẽ giúp cho quá trình đánh giá đất diễn ra nhanh chóng hơn trên một phạm vi rộng lớn. Theo kinh nghiệm truyền thống ở Việt Nam, cây cao su chỉ trồng được ở những nơi có nhiệt độ nóng ẩm, vì vậy từ trước đến nay ở nước ta, cây cao su trồng chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên. Nhưng trên thực tế, cao su có thể trồng ở những vùng khí hậu khác, thậm chí khí hậu lạnh và vẫn cho năng suất cao. Hiện nay một số tỉnh miền núi nước ta như Lào Cai, Lai Châu,… cũng đã triển khai tiến hành các dự án trồng cây cao su. Mường La là huyện miền núi của tỉnh Sơn La, cách thành phố Sơn La 42 km về phía Đông Bắc. Huyện có tổng diện tích đất tự nhiên là 142.924 ha. Toàn huyện có 16 đơn vị hành chính, gồm: 1 thị trấn và 15 xã, 288 bản, tiểu khu; 16.449 hộ, với 82.233 nhân khẩu, thuộc 6 dân tộc anh em cùng chung sống là: Thái, Mông, Kinh, Kháng, Khơ Mú, La Ha. Mường La mang nhiều đặc điểm đặc trưng của miền núi Tây Bắc nói chung và Sơn La nói riêng. Địa hình của huyện bị chia cắt mạnh, phức tạp chủ yếu là núi cao và trung bình thấp dần từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam. Cách đây hơn bảy năm, trong phương hướng phát triển kinh tế - xã hội của mình, đảng bộ huyện Mường La đã lựa chọn phát triển cây cao su gắn với mô hình Bản mới phát triển toàn diện. Thế nhưng, ngay khi mới bén rễ, cây cao su đã không sống nổi do đợt rét đậm, rét hại năm 2010. Gần 60 ha cao su mới trồng ở Sơn La đã bị chết hoàn toàn, phải thanh lí trồng lại, hơn 380 ha khác bị ảnh hưởng nặng nề phải trồng dặm, đến nay vẫn đang phải chăm sóc với chế độ đặc biệt để theo kịp với vườn cao su cùng lứa… Ông Cầm Văn Chính – Phó Chủ tịch UBND - Trưởng ban chỉ đạo phát triển cây cao su tỉnh Sơn La cho biết: “Hiện chính quyền và người dân góp đất trồng cao su cũng hết sức ái ngại về vấn đề năng suất, đặc biệt là khi đến nay cây cao su vẫn chưa đến tuổi cho thu hoạch mủ nên vấn đề năng suất vẫn là một ẩn số. Nhưng tác giả rất hy vọng đó là cây mũi nhọn để thay đổi cuộc sống của nhân dân". Địa bàn nghiên cứu của đề tài là một trong 62 huyện nghèo đặc biệt khó khăn của cả nước cần chuyển đổi cơ cấu cây trồng, với cây cao su là một sự lựa chọn ưu 1 tiên. Việc phát triển trồng cây cao su ở huyện Mường La để đảm bảo cho chất lượng cây trồng thì cần phải nghiên cứu thật kĩ điều kiện khí hậu, thủy văn, địa hình, cũng như có những đánh giá phân hạng đất thích hợp cho việc trồng cây cao su. Từ thực tế trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá các điều kiện tự nhiên phục vụ cho phát triển cây cao su với sự trợ giúp của viễn thám và GIS ở huyện Mường La, tỉnh Sơn La” nhằm góp phần khai thác tốt các tiềm năng tự nhiên phục vụ chiến lược phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường nghiên cứu. 1. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá các điều kiện tự nhiên nhằm xác định cơ sở khoa học cho việc quy hoạch sử dụng đất đai trong phát triển cây cao su ở huyện Mường La, tỉnh Sơn La. - Chỉ ra những thuận lợi và khó khăn trong phát triển cây cao su tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. - Nghiên cứu, đề xuất các loại hình sử dụng đất đai ở địa phương theo hướng phát triển lâu bền cây cao su. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng quan cơ sở lý luận về đánh giá các điều kiện tự nhiên phục vụ cho quy hoạch phát triển sản xuất cây cao su. - Đánh giá thực trạng cây cao su ở khu vực Mường La, cũng như các vấn đề liên quan đến cây cao su. - Đánh giá và phân loại mức độ thích hợp tiềm năng sinh thái tự nhiên đối với cây cao su trong sản xuất nông nghiệp cho vùng đồi núi Mường La, tỉnh Sơn La. - Kiến nghị sử dụng hợp lý lãnh thổ trong sản xuất cây cao su trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững. 3. Khu vực nghiên cứu Mường La là một huyện miền núi phía Đông Bắc của tỉnh Sơn La, có tổng diện tích đất tự nhiên (DTđTN) 142.205 ha, là địa bàn Nhà nước quyết định đầu tư xây dựng các công trình thuỷ điện Nậm Chiến, Huổi Quảng đặc biệt là nhà máy thuỷ điện Sơn La, là địa bàn bố trí dân tái định canh, định cư khi Nhà nước xây dựng các công trình thuỷ điện. Đồng thời, Mường La còn là địa bàn để phát triển mở rộng đô thị, phát triển vành đai thực phẩm phục vụ cho nhà máy thuỷ điện Sơn La. Huyện có toạ độ địa lý: 20015' – 21042' vĩ độ Bắc. 103045' – 104020' kinh độ Đông. Ranh giới của huyện tiếp giáp với: Phía Đông và phía Bắc giáp tỉnh Yên Bái. 2 Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Quỳnh Nhai và huyện Thuận Châu. Phía Nam giáp huyện Mai Châu và thị xã Sơn La. Hình1.1. Bản đồ hành chính huyện Mường La, tỉnh Sơn La  Cấu trúc luận văn MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÍCH NGHI CÂY CAO SU HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA Chương 3: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS CHO ĐÁNH GIÁ PHÂN HẠNG CÂY CAO SU TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát về GIS 1.1.1. Khái niệm GIS Khái niệm “thông tin” đề cập đến phần dữ liệu được quản lý bởi GIS. Đó là các dữ liệu về thuộc tính và không gian của đối tượng. GIS có tính “hệ thống” tức là hệ thống GIS được xây dựng từ các mô đun. Việc tạo các mô đun giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất. GIS là một hệ thống có ứng dụng rất lớn. Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì phần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực. [13]  Mô hình công nghệ Một cách khái quát, có thể hiểu một hệ GIS như là một quá trình sau: Hình1.2. Mô hình công nghệ GIS  Các lĩnh vực khoa học liên quan đến GIS GIS là sự hội tụ các lĩnh vực công nghệ và các ngành truyền thống, nó hợp nhất các số liệu mang tính liên ngành bằng tổng hợp, mô hình hoá và phân tích. Vì vậy có thể nói, GIS được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau để tạo ra các hệ thống phục vụ mục đích cụ thể. 1.1.2. Các thành phần GIS GIS bao gồm 5 thành phần:  Con người   Dữ liệu   Phương pháp phân tích   Phần mềm 4  Phần cứng  Các thành phần này kết hợp với nhau nhằm tự động quản lý và phân phối thông tin thông qua biểu diễn địa lý. 1.1.3. Chức năng GIS Một hệ GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:  Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số…  Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster.  Query: truy vấn (tìm kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ.    Analyze: phân tích. Đây là chức năng hộ trợ việc ra quyết định của người dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.   Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.  Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng: giấy in, Web, ảnh, file…   1.2. Khái quát về Viễn thám 1.2.1. Giới thiệu về viễn thám Định nghĩa: Viễn thám tiếng anh gọi là Remote Sending được hiểu như một khoa học, nghệ thuật thu nhận thông tin về đối tượng, khu vực hay hiện tượng trên bề mặt Trái đất mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng. Công việc này được thực hiện bởi cảm nhận (sensing) và lưu trữ các nặng lượng phản xạ hay được phát ra từ các đối tượng nghiên cứu. Sau đó là thực hiện phân tích, xử lý và ứng dụng các thông tin nay vào nhiều lĩnh vực khác nhau. [3] Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) - điều tra từ xa, xuất hiện từ năm 1960 do một nhà địa lý người Mỹ là E.Pruit đặt ra (Thomas, 1999). Ngày nay kỹ thuật viễn thám đã được phát triển và ứng dụng rất nhanh và rất hiệu quả trong nhiều lĩnh vực. Như vậy viễn thám thông qua kỹ thuật hiện đại không tiếp cận với đối tượng mà xác định nó qua thông tin ảnh chụp từ khoảng cách vài chục mét tới vài nghìn km. Kỹ thuật viễn thám là một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau trong các công đoạn khác nhau như: 5  Thu nhận thông tin  Tiền xử lý thông tin  Phân tích và giải đoán thông tin  Đưa ra các sản phẩm dưới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp. 1.2.2. Đặc trưng của ảnh viễn thám Năng lượng điện tử có thể được nhận biết bằng phim ảnh hay điện tử. Có thể ghi biến thiên năng lượng trên phim nháy ánh sáng. Cần phân biệt hai khái niệm ảnh (image) và ảnh chụp (photograph) trong viễn thám. Ảnh được hiểu là hình thức biểu diễn “cảnh” bất kỳ, không quan tâm đến bước sóng hay thiết bị viễn thám nào được sử dụng. Ảnh chụp đề cập đến ảnh được chụp trên phim ảnh. Thông thường, ảnh được chụp tại bước sóng từ 0.3µm đến 0.9µm (vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại phản xạ). Vậy, mọi ảnh chụp là ảnh, nhưng không phải mọi ảnh là ảnh chụp. Ảnh chụp có thể được biểu diễn và hiển thị dưới dạng ảnh số bằng cách chia ảnh thành các ô vuông nhỏ bằng nhau (theo cột và hàng), gọi là pixel. Biểu diễn độ sang của mỗi vùng bằng một giá trị số (DN- Digital Number). 1.2.3. Các loại ảnh viễn thám a. Khuôn mẫu dữ liệu ảnh viễn thám Khuôn mẫu dữ liệu ảnh viễn thám mô tả cách thức dữ liệu được ghi lên thiết bị lưu trữ, ví dụ DVD. Một ảnh viễn thám thường được lưu trữ trong hai tệp, ví dụ với Landsat ETM+ như sau: Tệp metadata: Chứa tập các mô tả bằng chữ hay số của dữ liệu lưu trữ trong tệp dữ liệu ảnh ( tệp thứ 2). Chúng bao gồm tổng số dòng quét, số pixel/dòng, phép chiếu sử dụng tọa độ địa lý của tâm ảnh.  Tệp dữ liệu ảnh: Chứa các giá trị điểm ảnh của các kênh 1-7, sắp xếp theo từng kênh. Với mỗi kênh, các giá trị pixel của dòng quét thứ 1 sẽ được lưu trữ từ trái sang phải thành một bản ghi. Tiếp theo là lưu trữ dữ liệu của dòng quét thứ 2,…  b. Một số hệ thống vệ tinh và loại ảnh viễn thám  Vệ tinh/Cảm biến thời tiết Theo dõi và dự báo thời tiết là một trong những ứng dụng dân sự đầu tiên của vệ tinh viễn thám. Dưới đây là một vài cảm biến/ vệ tinh tiêu biểu, sử dụng trong các ứng dụng khí tượng. 6  GOES Vệ tinh địa tĩnh môi trường GOES ( Geostationary Operational Environmental Satellite) là phiên bản tiếp theo của các hệ thống vệ tinh ATS. Chúng được NASA thiết kế cho cơ quan khí tượng và đại dương quốc tế Hoa Kỳ nhằm cung cấp thường xuyên các bức ảnh kích thước nhỏ về bề mặt Trái đất và sự bảo phủ của mây. Các vệ tinh thế hệ GOES đã được các nhà khí tượng học sử dụng rỗng rãi trong việc giám sát và dự báo thời tiết trong hơn 20 năm nay. Những vệ tinh này là một phần của mạng lưới vệ tinh khí tượng toàn cầu được bố trí cách nhau khoảng 70 độ theo trục Kinh độ của trái đất, nó bao phủ gần như toàn cầu.  NOAA AVHRR  Đây là các vệ tinh khí tượng hoạt động trên quỹ đạo gần cực ở độ cao 380- 870 km, được đồng bộ với Mặt trời (sun - synchronous), chúng là một phần của thế hệ vệ tinh TIROS cái tiến, chúng cung cấp các thông tin bổ sung cho các vệ tinh khí tượng địa tĩnh (GOES). Mỗi cặp vệ tinh có thể bao phủ toàn cầu, chúng làm việc cùng nhau để đảm bảo thông tin ở bất kỳ vùng nào trên Trái đất đều được cập nhật sau không quá 6 giờ. Một trong chúng bay ngang qua xích đạo theo hướng từ Bắc tới Nam vào buổi sáng sớm trong khi vệ tinh còn lại làm việc này vào buổi chiều. 1.2.4. Các cảm biến/ vệ tinh quan trắc mặt đất  Landsat  Mặc dù tồn tại nhiều hệ thống vệ tinh thời tiết, tuy nhiên tất cả đều sử dụng cho mục đích giám sát bề mặt Trái đất, chúng không được thiết kế tối ưu cho mục đích lập bản đồ chi tiết bề mặt trái đất. Vệ tinh đầu tiên được thiết kế để giám sát bề mặt Trái đất, vệ tinh Landsat-1, được phóng bởi NASA vào năm 1972. Ban đầu được gọi là ERTS-1 (Earth Resource Technology Satellite), Landsat được thiết kế như một thử nghiệm để kiểm tra tính khả thi của việc thu thập dữ liệu quan trắc trái đất đa quang phổ. Kể từ đó, chương trình đã thu thập được dữ liệu phong phú từ khắp nơi trên thế giới từ một số vệ tinh Landsat.  SPOT SPOT (Systeme Pour l’Observation de la Terre) là thế hệ vệ tinh chụp ảnh và quan sát Trái đất được thiết kế và phóng lên bởi CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) của Pháp, với sự hỗ trợ của Thụy Điển và Bỉ. Ảnh SPOT tương đối đa dạng về dải phổ và độ phân giải không gian từ thấp, trung bình đến cao (5m - 1km), trường 7 phủ mặt đất của ảnh SPOT cũng tương đối đa dạng từ 10km x 10km đến 200km x 200km. Ảnh SPOT có thể thu ảnh của từng ngày, thường vào 11h sáng.  IRS Các vệ tinh viễn thám của Ấn Độ (IRS) kết hợp các tính năng của cảm biến MSS/TM và cảm biến HRV SOPT. Vệ tinh thứ ba của thế hệ vệ tinh IRS là IRS-1C được phóng lên năm 1995 có ba độ cảm biến. Các cảm biến toàn sắc không chỉ có độ phân giải cao mà còn có thể được định hướng tới một góc 26º quanh trục, cho phép chụp ảnh lập thể và tăng tần suất quét lại. Bảng dưới đây cung cấp những đặc điểm cụ thể của mỗi cảm biến. 1.2.5. Khái quát về xử lý ảnh Viễn thám Để có thể sử dụng được dữ liệu viễm thám ta phải có khả năng tách thông tin có ý nghĩa từ ảnh. Nói cách khác là phải diễn giải và phân tích ảnh viễn thám. Phân tích ảnh viễn thám là thực hiện nhận biết, đo các đối tượng khác nhau trong ảnh để tách thông tin hữu ích về chúng. Các đặc trưng của đối tượng trên ảnh có đặc trưng sau:  Đối tượng có thể là các đặc trưng điểm, đường và vùng. Nó có thể có hình dạng bất kỳ.  Đối tượng cần được phân biệt với nhau, phải tương phản với các đặc trưng khác ở xung quanh chúng. Xử lý ảnh số là thực hiện một loạt thủ tục bao gồm lập khuôn mẫu, hiệu chỉnh dữ liệu, nâng cao chất lượng để dễ dàng giải đoán hay phân lớp tự động các đối tượng bằng máy tính. Để có thể xử lý số ảnh viếm thám, dữ liệu phải được thu thập dưới dạng số phù hợp và lưu trữ trong máy tính. Đồng thời phải có phần cứng, phần mềm phù hợp, nói cách khác phải có hệ thống phân tích ảnh phù hợp. Xử lý ảnh viếm thám bao gồm nhiều bước được phân thành ba nhóm chính như sau :  Tiền xử lý  Nâng cao chất lượng và hiển thị ảnh  Trích chọn đặc trưng 1.3. Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong phát triển nông lâm nghiệp 1.3.1. Ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất 8 Một trong những ứng dụng quan trọng của GIS trong sản xuất nông lâm nghiệp là quy hoạch sử dụng đất. Trong suốt 20 năm qua, các nước công nghiệp phát triển và các tổ chức quốc tế đã sử dụng kỹ thuật GIS chủ yếu trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường. Tại Hội nghị những người sử dụng ARC/INFO (một phần mềm chuyên dụng về GIS, hiện được tích hợp trong ArcGIS của hãng ESRI) năm 1992, các nhà khoa học đã nhất trí rằng để bảo vệ môi trường một cách bền vững và hạn chế những suy thoái đang diễn ra, cần thiết phải ưu tiên đưa GIS vào ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu và quy hoạch sản xuất nông lâm nghiệp, bằng cách này có thể tìm kiếm những mô hình sử dụng đất bền vững nhằm xoá đi hoặc giảm bớt những hiểm hoạ đối với môi trường tự nhiên và với loài người (như tình trạng phá rừng để canh tác, tình trạng xói mòn và suy thoái đất đai, tình trạng ô nhiễm môi trường…). Tất nhiên, mọi biện pháp và chỉ dẫn về bảo vệ môi trường sẽ không thành công trừ phi những đòi hỏi về lương thực và đất nông nghiệp được xác định và đáp ứng một cách tối ưu nhất trên từng vùng, từng quốc gia cũng như trên toàn thế giới. Do vậy tiềm năng ứng dụng GIS trong định hướng sản xuất nông lâm nghiệp đã được mở rộng và ngày càng tỏ ra hiệu quả, trở thành một công cụ hỗ trợ ra quyết định đối với các chuyên gia quy hoạch và nhà quản lý. Ứng dụng GIS trong quy hoạch và sử dụng đất đai tuỳ thuộc vào quy mô và mức độ khác nhau. Có 4 mức độ phân tích: rất khái quát (Mega), khái quát (Macro), trung bình (Meso) và chi tiết (Micro); mỗi mức độ phân tích trong hệ thống GIS căn cứ vào quy mô diện tích của vùng nghiên cứu. Khi phân tích thông tin từ mức Mega đến mức Micro, số lượng thông tin đưa vào xử lý sẽ lớn hơn. Khả năng tổng hợp và phân tích sâu thông tin ở một vùng lãnh thổ nhỏ hoặc ngược lại, khái quát ở mức cao hơn cho vùng rộng lớn là ưu điểm của GIS. Rõ ràng là bằng ứng dụng GIS, những quy hoạch sử dụng đất đai trên vùng lãnh thổ lớn hay việc xây dựng những dự án phát triển sản xuất nông lâm nghiệp ở các khu vực nhỏ đều có thể được cung cấp một khối lượng thông tin toàn diện - tổng hợp kịp thời và theo yêu cầu; từ cơ sở dữ liệu được cung cấp việc hoạch định những bước đi cụ thể cần thiết (như điều tra bổ sung, thu thập mẫu…) nhanh chóng được xác định. Một điều quan trọng về GIS so với bản đồ là GIS có thể thể hiện từng lớp bản đồ của vùng nghiên cứu. Không chỉ ở bề mặt mà còn cho thấy tầng đá gốc, loại đất, thảm thực vật và nhiều vấn đề khác. Nó rất hữu ích khi nghiên cứu vùng đất mới cho sản xuất nông lâm nghiệp, đỡ tốn kém tiền của của nông dân, bởi vì thay vì phải làm thí nghiệm đất tất cả số liệu về cấu trúc đất bên trong đã được lưu trữ trong máy tính. 9 Viện phát triển tài nguyên đất Bangladesh đã ứng dụng GIS trong quản lý, phân tích thông tin tài nguyên đất từ năm 1994. SRDI tổ chức khảo sát thông tin về tài nguyên đất, cấu trúc đất, loại đất, tính chất của đất, các ràng buộc trong sử dụng đất, khả năng phát triển; quản lý đất và bón phân cho đất, khuyến nghị về bón phân, cây trồng thích hợp, cơ cấu cây trồng… cho mỗi vị trí của từng vùng. Hiện nay Viện phát triển tài nguyên đất đã ứng dụng công nghệ GIS sản xuất được 44 loại bản đồ khác nhau liên quan đến tình trạng dinh dưỡng đất, sử dụng phân bón, nhiễm mặn, sử dụng đất. 1.3.2. Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất Trong sản xuất nông nghiệp, GIS có thể được sử dụng để dự đoán vụ mùa cho từng cây trồng. Nó có thể dự đoán bằng cách không chỉ xem xét khí hậu của vùng mà còn bằng cách theo dõi sự sinh trưởng và phát triển cây trồng, và bởi vậy sẽ dự đoán được sự thành công của mùa vụ. GIS có thể giúp tìm và thể hiện những thay đổi của cây trồng trong từng giai đoạn. Ví dụ, nếu năm trước số liệu cho thấy cây trồng A phát triển rộng và cây trồng đã thành công trong nhiều năm trước đó, những số liệu này có thể được lưu trữ. Nếu trong một vài mùa vụ cây trồng không phát triển tốt như trước, bằng cách sử dụng GIS có thể phân tích số liệu và tìm ra nguyên nhân của hiện tượng đó. Ở Bangladesh, Viện nghiên cứu nông nghiệp bắt đầu triển khai dự án GIS từ năm 1996, 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 AEZ/GIS để phát triển công nghệ và chuyển giao vào sản xuất nông nghiệp. Từ khi giới thiệu GIS tại Viện nghiên cứu nông nghiệp, nhiều hoạt động đã được thực hiện sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ /GIS. Hệ thống cơ sở dữ liệu AEZ là cơ sở thông tin cơ bản phục vụ ra quyết định, nhiều cơ quan tổ chức quy hoạch quốc gia hiện đang sử dụng hệ thống AEZ/GIS cho mục đích quy hoạch vĩ mô và vi mô. Khả năng ứng dụng của AEZ/GIS bao gồm: - Hệ thống AEZ/GIS thông qua việc cập nhật thông tin thường xuyên có thể được sử dụng hữu ích cho mục đích quy hoạch sản xuất; - Tạo ra các kịch bản và cung cấp khả năng lựa chọn cho các nhà hoạch định chính sách; - Phân tích dự đoán tình huống, xác định vấn đề và tìm ra vùng ưu tiên nghiên cứu; 10
- Xem thêm -