TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
Viễn thám là khoa học và công nghệ cho phép nhận diện, đo đạc và phân tích các đặc tính của đối tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp Bằng cách sử dụng bức xạ trong các giải sóng thị tần, cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt từ các cảm biến trên vệ tinh, các đặc trưng vật lý và sinh học của lớp phủ rừng được ghi nhận và gửi về các trạm thu ảnh vệ tinh trên mặt đất Chính vì vậy, viễn thám đã được ứng dụng trong lâm nghiệp từ rất sớm, trở thành công cụ chủ đạo trong việc điều tra tài nguyên rừng, đáp ứng yêu cầu về tính chu kỳ của dữ liệu.
Viễn thám đơn giản đầu tiên sử dụng máy ảnh để ghi lại thông tin trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại Vào cuối thế kỷ 18, máy ảnh gắn trên khí cầu đã thu được những hình ảnh bề mặt trái đất Trong thời gian Thế chiến thứ nhất, nhiều tấm ảnh quân sự được chụp từ máy bay Sau đó, ảnh máy bay được áp dụng cho mục đích dân sự tại Canada, Mỹ và Châu Âu Những tấm ảnh viễn thám đầu tiên này đã được sử dụng để xây dựng bản đồ địa hình và bản đồ về các hoạt động của con người trên bề mặt trái đất.
Năm 1858, G.F Toumachoon, một nhà khoa học người Pháp, đã thực hiện chuyến bay bằng khinh khí cầu ở độ cao 80m, đánh dấu sự ra đời của ngành kỹ thuật viễn thám Sự kiện này được coi là cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của công nghệ quan sát từ xa.
Năm 1887, lần đầu tiên có thử nghiệm đoán đọc cây rừng thông qua ảnh hàng không Đến Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918), công nghệ chụp ảnh bằng máy bay đã chính thức được áp dụng cho mục đích quân sự.
Vào năm 1903, máy bay đầu tiên ra đời, đánh dấu một bước ngoặt trong lịch sử hàng không Đến năm 2909, máy bay được sử dụng lần đầu tiên để chụp ảnh tại vùng Contocelli, Italia Từ năm 1929 đến 1930, máy bay đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu địa chất tại nhiều quốc gia như Pháp, Mỹ, Nga và Italia.
Năm 1930 đã chụp được bức ảnh màu đầu tiên
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945), công nghệ radar đã được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi cho mục đích quân sự, đồng thời đánh dấu sự tiến bộ trong lĩnh vực phổ hồng ngoại.
Năm 1956 đã thử nghiệm ảnh máy bay trong việc phân loại và phát hiện kiểu thực vật
Vào năm 1959, tàu Explorer 6 đã cung cấp bức ảnh đầu tiên chụp trái đất từ vũ trụ Đến đầu thập kỷ 70, cuộc cách mạng ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực dân sự bắt đầu với sự ra mắt của vệ tinh Landsat của Mỹ.
Từ năm 1972, nhiều quốc gia như Liên Xô cũ, Pháp, Canada, Ấn Độ và Nhật Bản đã phóng vệ tinh quan sát Trái Đất với nhiều mục đích khác nhau, trong đó có nghiên cứu, lập bản đồ rừng và theo dõi sinh khối rừng Nổi bật trong giai đoạn từ những năm 70 đến cuối thế kỷ 20 là việc kết hợp các độ phân giải khác nhau để theo dõi tài nguyên rừng ở quy mô khu vực và toàn cầu Dữ liệu từ ảnh NOAA và sau này là ảnh MODIS đã được sử dụng để theo dõi các thông số quan trọng của lớp phủ rừng toàn cầu, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới Tại Pháp, chương trình vệ tinh SPOT đã phóng tổng cộng 5 vệ tinh kể từ năm 1986.
Vệ tinh SPOT đã cung cấp hơn 10 triệu bức ảnh từ khi ra mắt, trong đó SPOT5, thế hệ mới nhất, được trang bị hai đầu thu HRG (High Resolution Geometric) ưu việt Mỗi đầu thu HRG cho phép thu ảnh với độ phân giải 5m cho ảnh đen - trắng và 10m cho ảnh màu Nhờ vào kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, SPOT5 có thể đạt độ phân giải lên đến 2.5m, trong khi dải chụp phủ mặt đất vẫn đạt từ 60km đến 80km Đây là ưu điểm nổi bật của SPOT5 so với các vệ tinh cùng thời có độ phân giải tương tự.
Vệ tinh Radarsat-1, được phóng lên bởi cơ quan vũ trụ Canada vào tháng 11 năm 1995, là một hệ thống viễn thám chủ động với độ phân giải không gian từ 8 đến 100m, có khả năng phát và thu nhận bức xạ sóng ngắn Bên cạnh đó, vệ tinh ENVISAT cung cấp nhiều loại dữ liệu viễn thám quan trọng, với hai đầu thu ASAR (Radar) và MERIS (ảnh quang học) có độ phân giải từ 10 đến 1000m Các vệ tinh này không chỉ có diện tích phủ trùm lớn và tần suất chụp lặp cao mà còn cung cấp thông tin đa dạng trên nhiều kênh phổ, cho phép cập nhật thường xuyên về tài nguyên và môi trường trên diện rộng, bao gồm cả khu vực đất liền và biển.
Công nghệ viễn thám hiện nay đã phát triển mạnh mẽ, với các nhóm phân loại dựa trên độ phân giải không gian, bao gồm những nhóm có độ phân giải thấp như NOAA với độ phân giải 1km.
Vệ tinh TERRA-MODIS có độ phân giải từ 0,25 – 1km, tương đương với các vệ tinh như Landsat và ASTER với độ phân giải 15m, trong khi vệ tinh IRS của Ấn Độ đạt 5,8m Các vệ tinh độ phân giải cao như SPOT 5 của Pháp và ALOS của Nhật Bản có độ phân giải 2,5m, còn các vệ tinh siêu cao như Ikonos, Quickbird và Geoeye có độ phân giải lần lượt là 1m, 0,64m và 0,41m Những hình ảnh viễn thám có độ phân giải cao và siêu cao này cho phép thực hiện nhiều nhiệm vụ quan sát và theo dõi biến động chi tiết trên bề mặt trái đất, đặc biệt ở những khu vực diện tích nhỏ với bản đồ tỷ lệ lớn lên đến 1:2.000.
Các ứng dụng chính của Viễn thám
Sự tiến bộ vượt bậc của viễn thám đã mở ra nhiều hướng ứng dụng mới trong khoa học công nghệ, đặc biệt trong lĩnh vực địa lý ứng dụng Công nghệ này ngày càng chứng tỏ tính hiệu quả trong thực tiễn, bao gồm nghiên cứu và đánh giá tài nguyên, theo dõi biến động môi trường, nghiên cứu hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ và quản lý môi trường Các ứng dụng chính của viễn thám rất đa dạng và có tầm quan trọng lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong nghiên cứu tài nguyên môi trường, các lĩnh vực quan trọng bao gồm: nghiên cứu động đất, nghiên cứu trượt lở đất, nghiên cứu sự sụt lún đất, và nghiên cứu các tai biến khác như sa mạc hóa, núi lửa và ngập lụt.
Trong nghiên cứu địa chất, việc đoán đọc ảnh nghiên cứu kiến tạo là rất quan trọng để giải đoán các yếu tố cấu tạo và cấu trúc địa chất Ngoài ra, việc nhận biết các loại đá trên ảnh giúp thành lập bản đồ thạch học chính xác Đoán đọc cũng được sử dụng để dự đoán tìm kiếm khoáng sản và nghiên cứu địa chất thủy văn Cuối cùng, viễn thám đóng vai trò quan trọng trong tổng thể nghiên cứu địa chất.
Tình hình nghiên cứu trong nước
Viễn thám đã được áp dụng tại Việt Nam từ những năm 70, ban đầu phục vụ cho ngành Lâm nghiệp và địa chất thông qua ảnh vệ tinh Qua thời gian, ứng dụng của viễn thám đã mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác như nông nghiệp, giám sát môi trường, thiên tai, quy hoạch lãnh thổ và nghiên cứu khoa học Chương trình nghiên cứu cấp nhà nước giai đoạn 1981 đã góp phần nâng cao quy mô và chất lượng ứng dụng viễn thám tại Việt Nam.
1985 ''Ứng dụng thành tựu nghiên cứu và sử dụng khoảng không vũ trụ'', mã số 48-
07 Gần đây, với sự ra đời của công nghệ vệ tinh độ phân giải cao các vệ tinh SPOT5, ALOS, IKONOS, Quickbird, Geoeye đã cung cấp nguồn dữ liệu phong phú cho phép nâng độ chi tiết của giải đoán ảnh bằng mắt thường áp dụng cho theo dõi tài nguyên rừng Với độ phân giải không gian cao (từ 2.5 đến 0.4m), các dữ liệu liệu này rất tốt cho nhận biết đối tượng rừng bằng mắt nhưng lại gây nhiều khó khăn cho việc tự động hóa công tác thành lập bản đồ bằng phân loại số (numeric classification) Trong điều kiện Việt Nam các phương pháp phân loại ảnh quang học bằng phương pháp sô đang càng gặp nhiều khăn hơn nữa do sự biến động nhanh chóng và do tính chất đa dạng của lớp phủ
Hiện nay, Việt Nam có nhiều cơ quan chuyên về Viễn thám, bao gồm các Bộ, Ngành, địa phương, viện nghiên cứu và trường đại học, với hàng trăm cán bộ được đào tạo chính quy Nổi bật trong số đó là Viện Điều tra Quy hoạch rừng FIPI, Trung tâm Viễn Thám Bộ TNMT, Trung tâm nghiên cứu CARGIS tại Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, và Viện Địa lý Viễn thám đã trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu khoa học và quản lý sản xuất trong các ngành Lâm nghiệp, Nông nghiệp, Thủy sản, Tài nguyên và Môi trường Đặc biệt, trong ngành Lâm nghiệp, công nghệ viễn thám được áp dụng sớm trong việc điều tra và xây dựng bản đồ Hiện trạng rừng, hỗ trợ quy hoạch phát triển và theo dõi diễn biến tài nguyên thiên nhiên trên toàn quốc.
Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp - Viện Điều tra Quy hoạch Rừng là đơn vị tiên phong trong việc áp dụng công nghệ Viễn thám và GIS để theo dõi tài nguyên rừng Từ năm 1970 đến 1984, ảnh máy bay và ảnh vệ tinh Landsat MSS được sử dụng trong dự án FAO/UNDP-VIE 79/014 để điều tra và quy hoạch rừng Từ 1985 đến 1990, ảnh vệ tinh Landsat TM hỗ trợ xây dựng bản đồ hiện trạng rừng vùng Tây Nguyên Trong những năm 90, Chương trình Trees của Cộng đồng châu Âu hợp tác với Viện điều tra quy hoạch rừng (FIPI) sử dụng ảnh Landsat để xác minh bản đồ rừng nhiệt đới bằng ảnh vệ tinh NOAA tại Tây Nguyên và Tây Bắc Việt Nam Năm 1990-1991, ảnh máy bay được áp dụng để lập bản đồ hiện trạng rừng vùng Trung Tâm, phục vụ quy hoạch nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng.
Từ năm 1991 đến 1995, ảnh vệ tinh Landsat TM đã được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cấp vùng với tỷ lệ 1:250.000 trong chương trình theo dõi tài nguyên rừng toàn quốc Trong chu kỳ II (1996 – 2000), bản đồ hiện trạng rừng toàn quốc được xây dựng dựa trên ảnh vệ tinh SPOT4 và Landsat TM, nhưng phương pháp giải đoán bằng mắt chủ yếu dẫn đến tốn thời gian và phụ thuộc vào kinh nghiệm chuyên gia Các bản đồ này chủ yếu được biên tập bằng tay và lưu trữ trên giấy, gây khó khăn trong việc sử dụng thông tin Đến chu kỳ III (2001 – 2005), ảnh Landsat7-ETM+ đã được áp dụng với phương pháp giải đoán ảnh số, đánh dấu bước tiến trong ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS Các bản đồ kết quả được lưu trữ dưới dạng số, thuận tiện cho việc xử lý và cập nhật thông tin tài nguyên rừng Mặc dù công nghệ GIS và phương pháp chồng xếp lớp thông tin đã được sử dụng để đánh giá biến động rừng, nhưng độ phân giải không gian thấp của Landsat7-ETM+ (15m) chỉ phù hợp cho việc xây dựng bản đồ tỷ lệ 1:100.000, phục vụ công tác theo dõi rừng cấp tỉnh.
Chương trình theo dõi và đánh giá diễn biến tài nguyên rừng chu kỳ 4 giai đoạn 2006 - 2010 đang được triển khai trên toàn quốc nhằm cung cấp thông tin về hiện trạng tài nguyên rừng Để đảm bảo độ chính xác và chi tiết trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng, ảnh vệ tinh SPOT5 đã được áp dụng Tuy nhiên, phương pháp giải đoán ảnh SPOT5 hiện tại chủ yếu dựa vào việc giải đoán bằng mắt trực tiếp trên màn hình, dẫn đến việc tốn nhiều công lao động, chi phí cao và thời gian dài Điều này cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ, phụ thuộc vào năng lực và kinh nghiệm của cán bộ giải đoán ảnh.
Công nghệ Viễn thám đang được áp dụng rộng rãi trong các dự án nghiên cứu và công trình trên toàn quốc, đặc biệt trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng rừng thông qua ảnh vệ tinh với độ phân giải và phương pháp phân loại khác nhau Một số tỉnh như Lào Cai, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bình Định, Đồng Nai, và Vĩnh Phúc đã sử dụng công nghệ viễn thám và GIS để cập nhật bản đồ hiện trạng rừng cấp xã với tỷ lệ 1:25.000 theo chỉ thị số 32/2000/CT-BNN-KL Tuy nhiên, việc sử dụng ảnh Landsat7-ETM+ với độ phân giải 15m để giải đoán đã dẫn đến nhiều hạn chế trong kết quả, mặc dù đã có sự kết hợp kiểm tra và bổ sung thực địa.
Chu Thị Bình và cộng sự (2005) đã thực hiện nghiên cứu đánh giá biến động lớp phủ thực vật tại Lương Sơn - Hòa Bình trong các năm 1984, 1992 và 2001 bằng cách sử dụng ảnh vệ tinh Landsat MSS và Landsat TM Phương pháp phân loại có giám định đã được áp dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng cho từng năm, sau đó chồng xếp các bản đồ của ba thời kỳ để phân tích biến động của sáu loại hiện trạng chủ yếu trong khu vực nghiên cứu Kết quả cho thấy độ chính xác của bản đồ hiện trạng rừng đạt 90% sau khi phân loại ảnh.
Võ Văn Hồng và cộng sự (2006) đã phát triển tiêu chuẩn ngành cho việc giải đoán ảnh vệ tinh Landsat bằng kỹ thuật số, nhằm tạo ra bản đồ hiện trạng rừng.
Bộ tiêu chuẩn quy định các bước tiến hành như tiền xử lý ảnh, xây dựng mẫu khoá ảnh, phân loại ảnh, kiểm tra chỉnh lý và bổ sung kết quả sau phân loại Phương pháp giải đoán ảnh số được áp dụng là Pixel Based, phù hợp nhất với ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian trung bình dưới 10m như Landsat, Aster, và SPOT4 Đối với ảnh có độ phân giải cao như SPOT5, phương pháp này sẽ mang lại kết quả chính xác hơn.
Dương Tiến Đức và cộng sự (2008) đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) để đánh giá và quản lý tài nguyên rừng vùng phòng hộ sông Đà, sử dụng ảnh vệ tinh Landsat7-ETM+ và SPOT5 Kết quả nghiên cứu đã xây dựng bộ mẫu khoá ảnh Logic cho từng trạng thái rừng thông qua điều tra thực địa và đo phản xạ phổ Tuy nhiên, phân loại rừng còn thô sơ với chỉ 8 loại lớn, không đáp ứng được hệ phân loại mới của Bộ NN&PTNT Hơn nữa, sự trùng lặp trong giá trị phổ giữa các lớp và phương pháp phân loại Pixel Based đã dẫn đến bản đồ hiện trạng rừng chỉ phù hợp với cấp tỉnh, không đáp ứng được yêu cầu kiểm kê và thống kê rừng trong tương lai, đồng thời chưa khai thác được tiềm năng của ảnh có độ phân giải cao như SPOT5.
Lê Anh Hùng và cộng sự (2008) tại Viện Điều tra Quy hoạch Rừng đã nghiên cứu ứng dụng ảnh Viễn thám SPOT5 và công nghệ thông tin để đánh giá và quản lý diện tích rừng, đặc biệt là rừng trồng, trong chương trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc” Mặc dù đề tài đã xây dựng quy trình bản đồ hiện trạng rừng thông qua giải đoán trực tiếp trên màn hình, nhưng vẫn thiếu các đánh giá chi tiết về độ chính xác của bản đồ cũng như các ứng dụng cụ thể trong công tác điều tra, quy hoạch và quản lý rừng.
Nguyễn Thị Thanh Hương (2010) từ Trường Đại học Tây Nguyên đã thực hiện nghiên cứu luận văn Tiến sỹ về việc sử dụng 4 kênh ảnh SPOT5 và chỉ số NDVI để tính toán trữ lượng rừng tại vùng Tây Nguyên Nghiên cứu đã đưa ra một số phương trình tính toán trữ lượng rừng dựa trên các chỉ số từ ảnh SPOT5, tuy nhiên, hệ số tương quan đạt được chưa cao và chỉ áp dụng hiệu quả cho khu vực Tây Nguyên với địa hình tương đối bằng phẳng, nơi mà chất lượng ảnh ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố địa hình.
Võ Văn Hồng và cộng sự (2011) từ Viện Điều tra Quy hoạch Rừng đã nghiên cứu việc sử dụng các chỉ số kênh ảnh SPOT5 để tính toán trữ lượng rừng Nghiên cứu đã cung cấp một số phương trình tương quan giữa trữ lượng rừng và các chỉ số từ ảnh SPOT5 Tuy nhiên, tương tự như kết quả của luận văn tiến sĩ trước đó, các phương trình này đều có hệ số tương quan không chặt chẽ.
Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2011) từ Trường Đại học Lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu tính toán trữ lượng rừng tại tỉnh Hà Tĩnh bằng cách sử dụng ảnh vệ tinh SPOT5 Nghiên cứu này đã phát triển một phương trình tính toán trữ lượng rừng, nhằm hỗ trợ công tác phân loại trạng thái rừng cho chương trình kiểm kê rừng tại địa phương.
Nghiên cứu sử dụng ảnh UAV
Thiết bị bay không người lái (UAS) không chỉ phục vụ mục đích quân sự mà còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực dân sự Các thiết bị hàng không cổ điển như bóng thám và khinh khí cầu đã có từ lâu, với những bức ảnh hàng không đầu tiên được thực hiện từ khinh khí cầu vào năm 1858 tại Paris Theo Colomina và Molina (2014), thiết bị bay tự hành đầu tiên được ghi nhận là một máy ảnh gắn trên chim bồ câu vào năm 1903 Sự phát triển của UAV đã mở ra nhiều cơ hội cho nghiên cứu công nghệ viễn thám, đặc biệt trong quản lý, giám sát và quan trắc môi trường (Lucieer et al., 2014) Nhiều thiết bị viễn thám như máy ảnh đa phổ, siêu phổ, máy ảnh nhiệt, máy quét laser và radar có thể được gắn lên hệ thống bay không người lái, làm cho các nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám ngày càng phong phú và đa dạng.
Gần đây, Tarha và nhóm nghiên cứu của mình tại Malaysia đã thử nghiệm xây dựng mô hình số độ cao và ảnh số trực giao từ ảnh máy bay không người lái cánh bằng, với kết quả ban đầu cho thấy độ chính xác về tọa độ phẳng dưới 2m và độ cao dưới 5m (Tahar, 2012; Tahar et al., 2012) Trong khi đó, Ouedrago và cộng sự đã thực hiện bay chụp ảnh UAV với độ phân giải 1x1m tại một lưu vực sông nhỏ ở Bỉ, cho thấy DEM đạt độ chính xác cao với sai số trung phương dưới 14cm, mặc dù có một số khu vực có sai số tuyệt đối lên tới 52cm Gần đây, Uysal và đồng nghiệp cũng đã có những nghiên cứu liên quan.
(2015) tiến hành bay chụp UAV ở độ cao 60m cho một vùng đồi núi của Thổ Nhĩ
Kỳ DEM được thiết lập tương tự như hệ thống điểm khống chế mặt đất, với độ chính xác đạt 6,62cm Trong thời gian này, nhóm nghiên cứu ở Bồ Đào Nha (Gonỗalves và Henriques, 2015) đã tạo ra mô hình số bề mặt cho vùng ven bờ bằng ảnh UAV cánh bằng, với độ phân giải 10cm và sai số trung phương về độ cao từ 3,5 - 5cm Các nghiên cứu ứng dụng ảnh UAV trên nhiều vùng địa lý và địa hình đã cho thấy DEM/DSM và ảnh trực giao ngày càng chính xác, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong ngành trắc địa ảnh Theo báo cáo của John Horgen (tháng 3 năm 2013), ít nhất 50 quốc gia, bao gồm Mỹ, Pháp, Nga, Canada, Nhật Bản và Đức, đã sử dụng máy bay không người lái cho nhiều mục đích khác nhau Trong ngành lâm nghiệp, ảnh UAV hỗ trợ lập bản đồ cháy rừng, bản đồ độ che phủ rừng và theo dõi sự tăng trưởng của rừng Tại Canada, ảnh UAV đã được sử dụng để phát hiện và giám sát thiệt hại do cháy rừng tại Slave Lake, Alberta, năm 2011, với dữ liệu chụp được ở dạng trực giao và ảnh cận hồng ngoại giúp phân biệt rõ ràng giữa cây sống và cây chết sau đám cháy.
Nghiên cứu của Zang Yuan và cộng sự (2011) đã chỉ ra việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám và máy bay không người lái trong điều tra rừng tại khu vực tây nam Trung Quốc Tại Việt Nam, công nghệ chế tạo và ứng dụng thiết bị bay không người lái trong viễn thám vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và chủ yếu mang tính thử nghiệm Tuy nhiên, vào năm 2013, TS Phạm Ngọc Lãng cùng nhóm tác giả đã thành công trong việc chế tạo tổ hợp máy bay không người lái đầu tiên tại Việt Nam, với các chuyến bay và chụp ảnh thử nghiệm diễn ra tại Hà Nội, Nha Trang và Tây Nguyên Đến năm 2014, nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ vũ trụ dưới sự dẫn dắt của TS Phạm Việt Hòa đã tích hợp thiết bị bay không người lái với hệ đo phổ kế phản xạ để khảo sát các đối tượng rừng ngập mặn.
Cà Mau Gần đây, các tác giả Võ Chí Mỹ (2014) và Vũ Văn Chất (2015) đã nhấn mạnh vai trò quan trọng của công nghệ máy bay không người lái trong việc xây dựng bản đồ 3D và giám sát tài nguyên môi trường, mở ra những ứng dụng tiềm năng cho lĩnh vực này.
Việc thành lập mô hình số độ cao (DEM) là cần thiết để cung cấp thông tin độ cao dễ sử dụng cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu Các phương pháp xây dựng DEM đã được áp dụng tại Việt Nam từ sớm, từ những phương pháp truyền thống đến công nghệ hiện đại Tuy nhiên, việc sử dụng ảnh máy bay không người lái (UAV) để tạo ra mô hình số độ cao vẫn còn mới mẻ và chưa thu hút được sự quan tâm đáng kể từ các nhà khoa học trong nước Đặc biệt, hiện chưa có nghiên cứu cụ thể nào tại Việt Nam khai thác ảnh UAV để đánh giá tài nguyên rừng.
Viện Khoa học Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam đã phát triển thành công các mẫu máy bay không người lái AV.UAV.S1, AV.UAV.S2, AV.UAV.S3, AV.UAV.S4 và AV.UAV.MS1 Những thiết bị này đã được thử nghiệm bay chụp tại các địa điểm như huyện Lạc Dương, tỉnh Lâm Đồng, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, tỉnh Bắc Ninh và khu vực vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa Kết quả thử nghiệm cho thấy các máy bay này tạo ra hình ảnh với độ chính xác cao, đạt độ phân giải lên đến 10cm.
Cục Bản đồ (Bộ Tổng tham mưu) đã thử nghiệm UAV Microdrone MD4 - 1000 tại Mỹ Đình, Thái Nguyên và Hòa Lạc để tạo ra bản đồ 3D với độ chính xác cao Kết quả cho thấy phương pháp này vượt trội hơn so với phương pháp đo ngoại nghiệp truyền thống, với độ chính xác mặt phẳng đạt 10cm và độ cao 20cm Thiết bị này cũng sản xuất các sản phẩm bình độ trực ảnh với độ chi tiết sắc nét, có phân giải mặt đất lên tới 2,5 cm.
Phan Thị Anh Thư và các cộng sự tại Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành nghiên cứu về việc sử dụng hình ảnh từ máy bay không người lái để hỗ trợ trong việc lập bản đồ tại Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM i So với phương pháp bay chụp có người lái
So sánh một số đặc điểm giữa phương pháp bay chụp có người lái và sử dụng máy bay không người lái UAV [1]
Bảng 1.1: So sánh một số đặc điểm của hai phương pháp bay
Phương pháp bay có người lái UAV
Lập kế hoạch bay Bán tự động Tự động hoặc bằng tay
Thu nhận ảnh Bán tự động Tự động hoặc bằng tay
Phạm vi bay chụp >1 Km 2 m 2 đến km 2 Độ phân giải mặt đất dm cm Độ cao bay 100m-10km 2 10m -1km
Hướng thu nhận ảnh ảnh bằng hoặc ảnh nghiêng ảnh bằng hoặc ảnh nghiêng
Chi phí cho dự án thành lập bản đồ hành lang khu vực nhỏ hẹp như tuyến đường điện và đường sắt thường dao động từ 10 triệu đến 100 triệu Sử dụng thiết bị UAV mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp bay chụp truyền thống, bao gồm khả năng cơ động tốt trong không gian hạn chế, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, khả năng thu thập dữ liệu nhanh chóng và chi phí hợp lý.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu
- Góp phần đề xuất các giải pháp quản lý rừng bền vững tại VQG Xuân Thủy
- Xây dựng được bản đồ tài nguyên rừng có độ chính xác cao tại VQG Xuân Thủy
- Đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững tại VQG Xuân Thủy
Đối tượng nghiên cứu
Đất rừng và các loại sử dụng đất khác thuộc vườn quốc gia Xuân Thủy
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu tập trung vào tình hình tài nguyên rừng và công tác quản lý rừng tại Vườn Quốc gia, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.
+ Phạm vi thời gian: Luận văn được tiến hành từ tháng 4 đến tháng 12 năm
2015 Ảnh máy bay UAV được chụp năm 2014 Các số liệu được hồi cứu trong khoảng thời gian 10 năm trở lại đây
Đề tài nghiên cứu tập trung vào vùng lõi của Vườn Quốc gia Xuân Thủy, phân tích hiện trạng tài nguyên rừng và biến động loại đất, loại rừng trong giai đoạn 2000-2015 Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xem xét các vấn đề sinh kế tại 5 xã vùng đệm gồm Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân và Giao Hải thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
Nội dung nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu nêu trên, đề tài tiến hành triển khai nghiên cứu các nội dung cụ thể sau:
2.4.1 Nghiên cứu xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy bằng ảnh UAV
Đánh giá các phương pháp thống kê tài nguyên rừng bằng ảnh UAV là một bước quan trọng trong việc theo dõi diễn biến rừng và sử dụng đất Công nghệ viễn thám cung cấp công cụ hiệu quả để phân tích và giám sát sự thay đổi của rừng, giúp nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá tài nguyên rừng Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ hỗ trợ quản lý bền vững tài nguyên rừng mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường.
Lập bản đồ rừng và sử dụng đất tại Vườn quốc gia Xuân Thủy thông qua ảnh UAV là một phương pháp hiệu quả Quá trình này bao gồm việc xử lý và phân loại ảnh từ máy bay không người lái (UAV) để xây dựng bản đồ thực địa chính xác Việc ứng dụng công nghệ UAV không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong việc khảo sát rừng mà còn hỗ trợ quản lý và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên tại khu vực.
+ Hiệu chỉnh và xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy; + Thống kê diện tích rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy
2.4.2 Thu thập và hiệu chỉnh bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy các giai đoạn trước đây (dự kiến 2000, 2005 và 2010); Đánh giá biến động diện tích rừng và sử dụng đất
2.4.3 Thực trạng quản lý rừng VQG Xuân Thủy
2.4.4 Đề xuất các giải pháp quản lý rừng bền vững VQG Xuân Thủy
Phương pháp nghiên cứu
2.5.1 Nghiên cứu xây dựng bản đồ rừng và sử dụng đất VQG Xuân Thủy bằng ảnh UAV
- Thu thập bản đồ địa hình cơ sở với tỉ lệ 1:50,000 hệ tọa độ VN2000 của Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Giao Thủy tỉnh Nam Định
- Thu thập tất cả các ô mẫu, ô mẫu cố định đã được thực hiện trong giai đoạn 2000 - 2010 tại Vườn quốc gia Xuân Thủy
Tại Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp, Viện Điều tra Quy hoạch Rừng và Viện Công nghệ Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, chúng tôi đã thu thập những hình ảnh mới nhất từ máy bay không người lái UAV.
Biên tập bản đồ nền địa hình hệ tọa độ VN2000
Sử dụng phần mềm MAP/INFO và ARC/GIS để biên tập bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 cho khu vực nghiên cứu theo hệ tọa độ VN2000, đồng thời nắn chỉnh ảnh vệ tinh và cập nhật bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đất.
- Chuyển bản đồ địa chính cơ sở trong hệ tọa độ VN2000 từ định dạng Microstation sang định dạng MAP/INFO và ARC/GIS
Biên tập bản đồ địa hình theo quy trình kỹ thuật hiện đại, bao gồm các lớp thông tin như đường đồng mức, ranh giới hành chính, ba loại rừng, hệ thống sông, đường giao thông, tên địa danh, độ cao, khung bản đồ và lưới tọa độ.
Công đoạn chụp ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng và thời gian thu được kết quả mong muốn Để đạt được kết quả tốt nhất, cần chuẩn bị kỹ lưỡng các bước trước khi tiến hành chụp ảnh.
Khảo sát khu vực bay chụp là bước quan trọng để xác định vị trí và phạm vi bay có thể thực hiện Thiết bị bay không người lái cần có khoảng cất và hạ cánh với đường kính tối thiểu 40 m Nếu không đáp ứng đủ điều kiện này, máy bay có thể gặp phải các sự cố như gãy cánh do va chạm hoặc hư hỏng trong quá trình cất cánh và hạ cánh.
Với phạm vi bay chụp 3000 m² trong mỗi lần bay và thời gian bay tối đa 30 phút, việc lựa chọn khu vực bay phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo không vượt quá thời gian hoạt động của pin máy bay.
Quy trình bay chụp được tiến hành như sau:
Trước khi thực hiện chuyến bay chụp, cần chuẩn bị kỹ lưỡng bằng cách lắp đặt thiết bị bay và đo đạc các thông số bên ngoài Các yếu tố quan trọng bao gồm bãi đáp, phạm vi bay, tốc độ và hướng gió Để đảm bảo điều kiện bay tốt, tốc độ gió cần đạt 7m/s và đường kính bãi đáp phải trên 40 m.
Hình 2.1: chuẩn bị bay chụp
Lập trình phạm vi bay chụp trên máy tính với phần mềm quản lý bay đã được cài đặt giúp xác định chính xác khu vực bay chụp, cho phép máy bay thực hiện các chuyến bay theo trình tự nhất định Tùy thuộc vào phạm vi cần chụp, người dùng có thể thiết lập tuyến bay tùy ý, và phần mềm quản lý sẽ tính toán thời gian bay cũng như xác định lộ trình phù hợp.
Hình 2.2: Lịnh trình bay của thiết bị UAV
Ảnh chụp được thực hiện bằng máy ảnh tích hợp GPS trên thiết bị bay UAV, theo lộ trình đã định sẵn Mỗi bức ảnh được phần mềm thiết kế để phủ đều toàn bộ diện tích bên dưới Máy ảnh tự động ghi lại hình ảnh theo khoảng cách nhất định cho đến khi quá trình bay kết thúc.
Sử dụng phần mềm ERDAS/IMAGINE cho tiền xử lý ảnh UAV: tổng hợp màu, tăng cường độ tương phản;
- Nắn chỉnh hình học của hình ảnh: Căn cứ vào bản đồ địa hình VN2000
- Ghép các ảnh nhỏ thành cảnh lớn
Thiết lập mẫu khóa ảnh
Dựa trên các tài liệu hiện có, bao gồm ô tiêu chuẩn, bản đồ rừng mới nhất, hệ thống phân loại và ảnh UAV, chúng tôi sẽ xây dựng các mẫu giải đoán.
Các nguyên tắc xây dựng mẫu khóa ảnh bao gồm việc đại diện cho các đối tượng được giải đoán và thiết kế phù hợp với các khu vực khác nhau, đảm bảo điều kiện sinh học và địa hình đa dạng.
Phương pháp giải đoán ảnh được sử dụng bao gồm phân loại tự động và giải đoán bằng mắt, kết hợp với phương pháp chuyên gia để kiểm tra và nâng cao chất lượng phân loại bản đồ rừng Ranh giới các lô rừng được điều chỉnh dựa trên nguyên tắc xác định ranh giới giữa khu vực có rừng và không có rừng, sau đó tiến hành điều chỉnh chi tiết cho các loại rừng và sử dụng đất khác Trong quá trình giải đoán, nếu gặp lô trạng thái chưa xác định tên, cần tham khảo tài liệu khác để xác định chính xác Diện tích tối thiểu của lô trạng thái trên bản đồ là 0,5 ha.
Căn chỉnh in ấn bản đồ
Bản đồ hiện trạng rừng Vườn quốc gia Xuân Thủy (tỷ lệ 1/10.000) được xây dựng bằng phần mềm MAP/INFO, với quy trình biên tập các lớp thông tin theo kỹ thuật chuyên môn của Viện ĐTQHR.
Kiểm tra thực địa sẽ được thực hiện theo các tuyến khảo sát, trong đó số lượng điểm kiểm tra sẽ được xác định trong quá trình khảo sát.
- Các đối tượng đại diện cho một trạng thái Những điểm quan sát được sẽ được sử dụng để hoàn chỉnh các mẫu giải đoán ảnh
- Các đối tượng còn nghi ngờ trong quá trình giải đoán
- Các đối tượng, trong đó có tên trạng thái khác nhau khi so sánh với thực tế Tại các điểm kiểm tra:
- Xác định vị trí bằng GPS
- Quan sát và xác định tên của các trạng thái được quan sát
- Xác định / ước tính một số chỉ tiêu điều tra: tàn che, mật độ
- Chụp ảnh của các đối tượng quan sát và ghi lại thông tin liên quan ảnh chụp, bao gồm tên trạng thái, hướng, khoảng cách, thời gian chụp
Các thông tin của các điểm quan sát và điểm mẫu sẽ được ghi lại trong các bảng dữ liệu
Các công tác thực địa cũng sẽ được phối hợp với các tổ chức địa phương như: kiểm lâm, các cán bộ, người dân địa phương
Cập nhật và hoàn thiện bản đồ
Bản đồ rừng và sử dụng đất sẽ được cập nhật dựa trên kết quả điều tra thực địa, bao gồm:
- Quét bản đồ khảo sát thực địa và số hóa ranh giới đã được cập nhật, xóa ranh giới chưa chính xác định
- Giải đoán lại khu vực có độ chính xác thấp so với thực tế
Xử lý, tính toán diện tích rừng và sử dụng đất
Quá trình đánh giá và xử lý, phân tích số liệu được thực hiện bằng kỹ thuật GIS
- Sử dụng phần mềm ARC/GIS chồng xếp các lớp bản đồ rừng và sử dụng đất với các bản đồ ranh giới hành chính, tiểu khu, khoảnh
- Xuất các biểu thuộc tính ra Microsoft Excel để tạo ra các bảng số liệu theo mẫu Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại
Thu thập và kế thừa dữ liệu từ các ô đo đếm trữ lượng rừng trong chương trình điều tra nhằm xây dựng bản đồ hiện trạng rừng, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng độ chính xác của kết quả phân loại.
Xây dựng bảng ma trận sai số ngẫu nhiên (error matrix)
Mỗi hàng trong bảng ma trận tương ứng với 1 lớp thông tin (trạng thái) được phân loại từ ảnh
Mỗi cột tương ứng với 1 lớp thông tin được xác định ngoài thực địa
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI
Đặc điểm tự nhiên
3.1.1 Vị trí địa lý, địa hình
Vườn quốc gia Xuân Thủy tọa lạc tại phía Đông – Nam huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, với tọa độ địa lý từ 20°10' đến 20°15' vĩ độ Bắc và 106°20' đến 106°32' kinh độ Đông, cách thành phố Nam Định khoảng 65 km Vườn quốc gia này tiếp giáp với sông Hồng ở phía Đông Bắc và các xã Giao Thiện, Giao An, Giao Lạc, Giao Xuân, Giao Hải thuộc huyện Giao Thủy ở phía Tây Bắc.
Vùng lõi của VQG Xuân Thủy có tổng diện tích khoảng 7.100 ha, bao gồm 3.100 ha đất nổi có rừng và 4.000 ha đất rừng ngập mặn Khu vực này nằm trên ba cồn cát cửa sông, cụ thể là cồn Ngạn, cồn Lư và cồn Xanh thuộc xã Giao Thiện.
Khu vực 05 xã vùng đệm của VQG Xuân Thủy có tổng diện tích 4.023,67 ha, với vị trí thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực đánh bắt và nuôi trồng thủy sản Vùng này bao gồm 960 ha của Cồn Ngạn, 2.764 ha của Bãi Trong và một phần diện tích rộng 4.276 ha.
Vùng bãi bồi Giao Thuỷ có độ cao trung bình từ 0,5-0,9 m, đặc biệt ở Cồn Lu có nơi cao tới 1,2 – 2,5 m Địa hình bãi triều của huyện Giao Thuỷ thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây Khu vực này bị phân cách bởi các con sông như sông Vọp và sông Trà, chia thành 4 khu vực chính: Bãi Trong, Cồn Ngạn, Cồn Lu và Cồn Xanh.
Bãi Trong là một khu vực trải dài khoảng 12 km từ cửa Ba Lạt đến hết xã Giao Xuân, với chiều rộng trung bình khoảng 1.500m Phía Bắc khu vực này được giới hạn bởi đê quốc gia Ngự Hàn, trong khi phía Nam bị sông Vọp bao quanh Với diện tích khoảng 2.500 ha, Bãi Trong chủ yếu được chia thành các ô thửa, phục vụ cho việc nuôi tôm cua và khai thác hải sản.
Hình 3.1: Ảnh chụp khu vực VQG Xuân Thủy Cồn Ngạn: Cồn Ngạn nằm giữa sông Vọp và sông Trà với chiều dài khoảng
Cồn Ngạn có chiều dài khoảng 10 km và chiều rộng trung bình khoảng 2000 m Khu vực này được chia thành các ô thửa để nuôi trồng thủy sản trong vùng đệm, trong khi phần còn lại thuộc vùng lõi của Vườn quốc gia Xuân Thủy, nơi bị giới hạn bởi đê Vành Lược và sông Trà, vẫn giữ được rừng ngập mặn và một phần đầm tôm ở cửa sông.
Cồn Ngạn, với tổng diện tích tự nhiên khoảng 2.000 ha, không chỉ nổi bật với bãi cát pha mà còn là nơi cộng đồng địa phương phát triển nghề nuôi ngao quảng canh.
Cồn Lu, nằm gần Cồn Ngạn, có chiều dài khoảng 12.000m và chiều rộng trung bình 2.000m Phía Đông và Đông Nam của Cồn Lu có cồn cát cao từ 1,2m đến 2,5m, không bị ngập triều Địa hình của Cồn Lu dần thấp xuống về phía sông Trà, với phần còn lại là đất có nước thủy triều lên xuống tự do, tạo điều kiện cho rừng ngập mặn phát triển Tổng diện tích của Cồn Lu khoảng 2.500 ha.
Cồn Mờ (Cồn Xanh): Là bãi bồi tiếp giáp với Cồn Lu có độ cao khoảng
0,5-0,9m, diện tích bãi khi triều kiệt khoảng trên 200ha
3.1.2 Đặc điểm khí hậu và thuỷ văn
Vùng ven biển Giao Thuỷ thuộc miền nhiệt đới gió mùa, có khí hậu phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa nóng và mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, và mùa lạnh, khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.
● Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm là 24 o C; nhiệt độ cao nhất trong mùa hè là 40,3 o C; nhiệt độ thấp nhất trong mùa đông là 6,8 o C Độ ẩm trung bình là 84%
Lượng mưa trung bình hàng năm tại khu vực này dao động từ 1700 đến 1800 mm, với khoảng 133 ngày có mưa Mưa phân bố theo hai mùa chính là mùa hè và mùa đông, cùng với các giai đoạn giao mùa Đông Xuân và Hè Thu Tháng 8 là tháng có lượng mưa lớn nhất, đạt tới 400 mm và có từ 15 đến 18 ngày mưa Ngược lại, mùa thu-đông có lượng mưa thấp nhất, chỉ từ 25 đến 50 mm mỗi tháng Lượng bốc hơi hàng năm nằm trong khoảng 1000-1200 mm Lũ sông Hồng thường xảy ra từ tháng 7 đến tháng 10, với dòng chảy ven bờ bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi gió Đông Bắc, tạo ra những tác động đáng kể đến địa mạo khu vực.
Vào mùa đông, gió chủ yếu thịnh hành từ hướng Bắc, trong khi đầu mùa hè gió chuyển từ hướng Đông sang Đông Nam và Nam Tốc độ gió vào mùa đông dao động từ 3,2 đến 3,9 m/s, trong khi trên đất liền chỉ đạt từ 2,3 đến 2,6 m/s Trong thời gian bão và giông tố, tốc độ gió có thể đạt tới 17,2 đến 20,5 m/s (cấp 8) Đặc biệt, số ngày có gió Đông Nam hàng năm dao động từ 7 đến 90 ngày, với cường độ mạnh nhất từ tháng 1 đến tháng 9, trong đó tháng 7 và tháng 8 ghi nhận nhiều ngày dông nhất Hàng năm, bão xuất hiện nhiều, với năm 2005 là một ví dụ điển hình.
Miền Bắc Việt Nam đã trải qua 7 cơn bão, trong đó có 3 cơn bão mạnh đáng chú ý Cơn bão số 2 mang tên Washu, đổ bộ vào ngày 18/7 với sức gió đạt cấp 10 Tiếp theo là cơn bão số 6 Vincente vào ngày 18/9, với sức gió cấp 9 Cuối cùng, cơn bão số 7 Damrey vào ngày 28/9 đã gây ảnh hưởng mạnh mẽ với sức gió đạt cấp 12.
Độ mặn ven bờ bãi có sự biến động lớn, dao động từ 0,011 đến 0,03, phụ thuộc vào thời gian trong năm và vị trí cụ thể của từng vùng Cự li xâm nhập mặn với hàm lượng 0,001 NaCl có thể lên tới 10 km, trong khi hàm lượng 0,004 NaCl chỉ xâm nhập sâu đến 5 km.
Thủy triều tại khu vực này thuộc chế độ nhật triều với chu kỳ khoảng 23 giờ Biên độ triều trung bình dao động từ 150-180cm, trong đó biên độ lớn nhất đạt 3,3m và nhỏ nhất là 0,25m Trong vòng nửa tháng, có một lần triều cường và một lần triều kém, thỉnh thoảng có thể xảy ra 3 lần triều kém và 2 lần triều cường trong một tháng Biên độ triều lớn nhất thường xuất hiện vào mùa khô, đặc biệt từ tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau.
3.1.3 Thổ nhưỡng, đất đai Đất đai khu vực vùng đệm và vùng lõi của VQG Xuân Thủy được tạo thành
02 vùng từ nguồn phù sa bồi lắng của sông Hồng, với đặc điểm chủ yếu sau:
Vùng nội đồng chủ yếu bao gồm đất phù sa với mức độ nhiễm mặn nhẹ đến trung bình, tạo điều kiện cho đất trở nên màu mỡ Người dân nơi đây chủ yếu sử dụng đất để trồng lúa, cây màu và nuôi trồng thủy sản Đồng thời, đây cũng là khu vực tập trung dân cư chính của 05 xã vùng đệm.
Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực
3.2.1 Dân tộc, dân số và lao động:
Khu vực 5 xã vùng đệm VQG Xuân Thủy chủ yếu là nơi sinh sống của người dân tộc Kinh, với 41% dân số theo đạo Thiên Chúa Cụ thể, xã Giao Thiện có tỷ lệ người theo đạo cao nhất với 72%, tiếp theo là xã Giao Lạc 71%, Giao An 32%, Giao Xuân 27% và Giao Hải chỉ 3,6%.
Theo số liệu thống kê đến tháng
12/2014, toàn bộ 5 xã vùng đệm
VQG Xuân Thuỷ có 50.637 nhân khẩu (nữ chiếm 48,5%, nam chiếm
51,5%), trong 13.478 hộ và 87 thôn, xóm Với tổng diện tích tự nhiên là
40,33km 2 , mật độ dân cư các xã tương đối đồng đều, trung bình
1.256 người/km 2 Xã Giao Lạc có mật độ dân cao nhất, 1.515 người/km 2 , xã Giao Thiện có mật độ thấp nhất là 952 người/km 2
Bảng 3.1: Diện tích, dân số và mật độ dân số các xã vùng đệm
(km 2 ) Số hộ Dân số
(Nguồn: Niêm gián thống kê huyện Giao Thủy năm 2014)
Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên tương đối đồng đều giữa các xã, bình quân là 1,02 %
Tỷ lệ tăng dân số hiện nay đã giảm so với các năm trước, chủ yếu nhờ vào sự nâng cao trình độ dân trí và hiệu quả của công tác kế hoạch hóa gia đình tại địa phương Mặc dù tư tưởng tôn giáo vẫn có ảnh hưởng, nhưng những nỗ lực trong giáo dục và quản lý dân số đã góp phần quan trọng vào sự thay đổi này.
Theo thống kê, vùng đệm có 25.308 người trong độ tuổi lao động, chiếm 49,98% tổng dân số Trong số này, có 13.038 lao động nữ (51,5%) và 12.270 lao động nam (48,5%) Trung bình mỗi hộ gia đình có khoảng 2 người trong độ tuổi lao động.
Bảng 3.2: Cơ cấu dân số và lao động của các xã vùng đệm
TT Tên xã Dân số Dân số trong độ tuổi lao động
Tổng Nam Nữ Tổng Nam Nữ
(Nguồn: Niêm gián thống kê huyện Giao Thủy năm 2014)
Nguồn lao động ở các xã vùng đệm tương đối trẻ, với độ tuổi từ 16 đến 44 chiếm 42,9%, trong đó lao động nữ chiếm khoảng 49,28% Lực lượng lao động chủ yếu tham gia vào lĩnh vực nông - lâm - thủy sản, chiếm 77,6%, cao hơn mức trung bình của tỉnh Nam Định là 65% Thời gian dành cho sản xuất nông nghiệp chỉ chiếm 30% quỹ thời gian trong năm, phần lớn thời gian còn lại được sử dụng để khai thác tài nguyên sinh vật tại khu vực VQG Xuân Thủy Điều này tạo ra áp lực lớn đối với công tác bảo vệ, bảo tồn và phát triển tài nguyên tự nhiên đất ngập nước trong khu vực.
3.2.2 Đặc điểm kinh tế của các xã vùng đệm:
Hoạt động sản xuất nông nghiệp hiện nay đã đa dạng hóa cơ cấu cây trồng, không còn chỉ tập trung vào độc canh cây lúa hay cây màu Nông dân đang trồng nhiều loại cây khác nhau, bao gồm lúa, hoa màu, cây công nghiệp ngắn ngày và nhiều loại cây ăn quả, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.
Nhóm cây lương thực và thực phẩm bao gồm các loại như lúa, khoai lang và rau đậu, trong đó cây lúa nước chiếm diện tích trồng lớn và phát triển ổn định Năng suất lúa nước trung bình đạt 76 tạ/ha trong vụ chiêm và 59 tạ/ha trong vụ mùa.
Người dân tại 5 xã vùng đệm đã lựa chọn trồng các loại cây ăn quả như Cam, Quýt, Chanh, Bưởi, Nhãn, Vải và Chuối Tuy nhiên, phần lớn chỉ được trồng xung quanh nhà và chưa phát triển thành hàng hóa.
Ngành chăn nuôi tại các xã vùng đệm đang phát triển chậm, với tổng đàn gia súc chỉ đạt 11.137 con và đàn gia cầm là 121.984 con, chủ yếu thuộc sở hữu tư nhân Hoạt động chăn nuôi chủ yếu góp phần cải thiện đời sống hàng ngày, tăng thu nhập cho hộ gia đình và cung cấp phân bón cho nông nghiệp.
Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp tại các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy chủ yếu bao gồm các cơ sở tư nhân, hoạt động trong các lĩnh vực truyền thống như chế biến nông sản, chế biến thủy hải sản và cơ khí sửa chữa.
3.2.3 Tình hình đời sống của người dân:
Trong những năm qua, các xã vùng đệm của VQG Xuân Thủy đã chứng kiến sự phát triển kinh tế - xã hội đáng kể, góp phần cải thiện điều kiện sinh hoạt cho các hộ gia đình trong khu vực.
- Theo kết quả điều tra phân loại mức sống hộ gia đình theo tiêu chí mới của
Theo Bộ Lao động, Thương binh và Xã hội, năm 2014, tỷ lệ hộ nghèo ở các xã vùng đệm giảm xuống còn 9,8% tổng số hộ, thấp hơn so với năm 2013 Điều này cho thấy sự cải thiện trong đời sống của người dân, khi mà 90,2% hộ gia đình còn lại thuộc diện trung bình, khá và giàu, chủ yếu là những hộ có nhiều nguồn thu nhập, có người lao động hưởng lương và áp dụng các phương pháp làm ăn hiệu quả.
Điều kiện nhà ở và tiện nghi sinh hoạt đóng vai trò quan trọng, đặc biệt đối với các hộ gia đình ở vùng nông thôn, nơi mà nhà ở được xem là tài sản lớn nhất Kết quả điều tra tại 5 xã vùng đệm cho thấy, tỷ lệ nhà ở kiên cố và bán kiên cố chiếm 63%, trong khi nhà cấp 4 chỉ chiếm 37% Ngoài ra, các đồ dùng có giá trị trong gia đình như ti vi, xe máy và các vật dụng khác cũng chiếm tỷ lệ tương đối cao.
Tất cả các xã vùng đệm của VQG Xuân Thủy đã được kết nối với mạng lưới điện Quốc Gia qua trạm 35 KV Giao Thanh, với 100% hộ dân sử dụng điện từ lưới điện quốc gia Hiện nay, nguồn điện chủ yếu được sử dụng cho mục đích thắp sáng và sinh hoạt, trong khi việc sử dụng cho sản xuất vẫn còn hạn chế.
3.2.4 Tình hình phát triển các lĩnh vực xã hội:
Trong năm học 2014-2015, tổng số học sinh đạt 9.994, trong đó có 8.510 học sinh tiểu học và trung học cơ sở, cùng 1.484 học sinh trung học phổ thông Tỷ lệ tốt nghiệp ở cấp tiểu học đạt 100% và cấp trung học cơ sở đạt 99,7% Hệ thống trường lớp và quy mô ngành học, bậc học đã cơ bản đáp ứng nhu cầu học tập của con em trong vùng.
Theo thống kê năm 2014, hầu hết các xã đã xây dựng trạm y tế kiên cố và bán kiên cố, góp phần nâng cao chất lượng y tế và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.
Đánh giá các sinh kế của người dân vùng đệm VQG Xuân Thủy
Hình 3.2: Các hoạt động sinh kế phụ thuộc vào đất ngập nước
Kết quả khảo sát cho thấy, sinh kế chính của người dân tại 5 xã vùng đệm VQG Xuân Thủy chủ yếu bao gồm trồng trọt, chăn nuôi (thông qua các trang trại nhỏ và gia trại, đặc biệt là nuôi lợn và gia cầm), nuôi trồng thuỷ sản (nuôi ngao và tôm), cùng với các dịch vụ như kinh doanh vật liệu xây dựng và buôn bán nhỏ Nông nghiệp và khai thác thủy sản đóng vai trò quan trọng, chiếm khoảng 95% giá trị GDP của khu vực.
Theo thống kê tại các xã vùng đệm VQG Xuân Thủy, gần 50% hộ gia đình phụ thuộc vào tài nguyên đất ngập nước Chỉ khoảng 6% số hộ tham gia cung cấp dịch vụ, trong khi 94% còn lại khai thác trực tiếp và phụ thuộc vào nguồn lợi thủy sản trong khu vực.
Trong các hoạt động sinh kế phụ thuộc vào đất ngập nước, khai thác thủ công chiếm tỷ lệ lớn nhất với 46,49%, tiếp theo là làm thuê ngoài bãi (15,77%) và đánh cá ngoài biển (11,62%) Tuy nhiên, trong 5 năm qua, sản lượng thủy sản có giá trị như tôm và ngao đã giảm mạnh, ảnh hưởng tiêu cực đến cả hai nhóm cộng đồng khai thác tự nhiên và nuôi trồng Nguyên nhân của sự suy giảm này xuất phát từ nhiều yếu tố, bao gồm cả nhận thức và cách tổ chức khai thác của cộng đồng địa phương, cũng như các yếu tố môi trường khách quan Vấn đề nhận thức của cộng đồng địa phương là một yếu tố đáng lo ngại trong bối cảnh này.
Hơn 90% người dân cho rằng sự suy giảm tài nguyên có nguyên nhân từ thay đổi khí hậu, việc sử dụng điện trong khai thác, dịch bệnh, và ô nhiễm chất lượng nước do thuốc trừ sâu Ngoài ra, mật độ nuôi thả quá dày, kỹ thuật nuôi trồng hạn chế, và nguồn giống kém chất lượng cũng góp phần vào vấn đề này, trong khi việc không sử dụng RNM trong đầm tôm càng làm tình hình trở nên nghiêm trọng hơn.
