Mục đích của Khoá luận nhằm khái quát về công tác ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là FRMS tại địa bàn. Nắm chắc qui trình sử dụng phần mềm FRMS trong việc theo dõi diễn biến tài nguyên rừng và vận dụng thực tế trong một địa bàn cụ thể. Rút ra những bài học kinh nghiệm cho bản thân trong quá trình thực hiện ứng dụng GIS trong cập nhật diễn biến tài nguyên rừng và đất Lâm nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!
TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Thực trạng ứng dụng công nghệ GIS tại Việt Nam
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người GIS được thiết kế để nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và hiển thị thông tin liên quan đến vị trí địa lý.
Phần cứng: bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi
Phần mềm GIS đóng vai trò quan trọng như bộ não của hệ thống, với sự đa dạng được chia thành ba nhóm chính: phần mềm quản đồ họa, phần mềm quản trị bản đồ và phần mềm quản trị, phân tích không gian.
Dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý bao gồm dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Dữ liệu không gian thể hiện vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt Trái đất, trong khi dữ liệu thuộc tính cung cấp thông tin liên quan đến các đối tượng đó, bao gồm cả thông tin định lượng và định tính.
Các chính sách quản lý đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả của hệ thống, phục vụ tốt nhất cho nhu cầu của người sử dụng.
Trong hệ thống GIS, con người đóng vai trò quan trọng nhất, tham gia vào mọi hoạt động như xây dựng cơ sở dữ liệu, tìm kiếm và phân tích dữ liệu Hai nhóm người chủ yếu trong GIS là người sử dụng và người quản lý, mỗi nhóm có trách nhiệm riêng trong việc vận hành và phát triển hệ thống.
GIS có 5 chức năng chủ yếu:
Thu thập dữ liệu là một trong những nhiệm vụ khó khăn và tốn công sức nhất trong quá trình phát triển ứng dụng GIS Dữ liệu này được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm dữ liệu đo đạc thực địa, bản đồ và các thông tin thống kê.
Thao tác dữ liệu là quá trình cần thiết để xử lý thông tin thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt khi các dữ liệu này có định dạng không đồng nhất Ví dụ, thông tin địa lý có thể được biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau, như lớp dân cư trên bản đồ địa chính và bản đồ địa hình Trước khi tích hợp các thông tin này, chúng cần được chuyển đổi về cùng một tỷ lệ, đảm bảo mức độ chi tiết và chính xác đồng nhất Việc chuyển đổi này có thể là tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định để phục vụ cho phân tích.
Quản lý dữ liệu là chức năng thiết yếu của hệ thống thông tin địa lý (GIS), cho phép kiểm soát nhiều dạng dữ liệu và xử lý khối lượng lớn thông tin một cách hiệu quả Một trong những yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết giữa tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu, giúp kết nối dữ liệu không gian với thuộc tính của các đối tượng Sự liên kết này tạo ra một lợi thế nổi bật cho việc vận hành GIS, khi mà thông tin mô tả các đối tượng có thể được liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng.
Khi xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu GIS, người dùng có thể thực hiện các câu hỏi đơn giản để phân tích dữ liệu và nhận được thông tin cần thiết.
Thông tin về thửa đất bao gồm các yếu tố quan trọng như chủ sở hữu, diện tích mảnh đất, và việc tìm kiếm lộ trình ngắn nhất giữa hai vị trí A và B Ngoài ra, cần thống kê số lượng cây trồng trên tuyến phố và xác định mật độ cây xanh trong khu vực đô thị để đánh giá môi trường sống.
GIS cung cấp khả năng truy vấn và tìm kiếm thông tin dễ dàng chỉ với những thao tác đơn giản Với các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ, GIS giúp cung cấp thông tin nhanh chóng, chính xác và kịp thời, hỗ trợ hiệu quả cho việc ra quyết định của các nhà quản lý và quy hoạch.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép hiển thị dữ liệu một cách hiệu quả qua bản đồ và biểu đồ, đồng thời có khả năng xuất dữ liệu thuộc tính sang bảng Excel, tạo báo cáo thống kê, mô hình 3D và nhiều dạng dữ liệu khác.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá môi trường thông qua vị trí và thuộc tính Bằng cách ứng dụng GIS, chúng ta có thể mô hình hóa các quá trình xói mòn đất và phân tích sự ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả.
Hệ thống thông tin địa lý GIS trong khí tượng thủy văn có khả năng nhanh chóng hỗ trợ công tác dự báo thiên tai, bao gồm lũ lụt và xác định vị trí bão cùng các dòng chảy.
Nông nghiệp gis có thể phục vụ cho các công tác quản lý sử dụng đất, nghiên cứu về đất trồng, có thể kiểm tra được nguồn nước
Dịch vụ tài chính gis được ứng dụng trong việc xác định các chi nhánh mới của ngân hàng
Y tế GIS giúp xác định lộ trình nhanh nhất cho xe cấp cứu đến bệnh nhân, từ đó tăng cơ hội sống sót Ngoài ra, nó còn hỗ trợ nghiên cứu dịch bệnh bằng cách phân tích nguyên nhân bùng phát và lan truyền của các bệnh dịch.
Cơ sở pháp lý cập nhật diễn biến tài nguyên rừng
2.3.1 Thông tư 34/2009/TT/BNNPTNN của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ngày 10/6/2016 về việc quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng
Thông tư này quy định tiêu chí xác định rừng và hệ thống phân loại rừng nhằm phục vụ điều tra, kiểm kê, thống kê rừng, quy hoạch bảo vệ và phát triển rừng, quản lý tài nguyên rừng, cũng như xây dựng các chương trình và dự án lâm nghiệp Đối tượng áp dụng bao gồm các tổ chức và cá nhân liên quan đến quản lý rừng và đất lâm nghiệp, có trách nhiệm thực hiện các quy định trong thông tư Thông tư áp dụng cho toàn bộ diện tích rừng, bao gồm rừng tập trung và cây rừng trồng phân tán trên toàn quốc.
Tiêu chí xác định và phân loại rừng theo thông thư 34, phân loại rừng theo mục đích sử dụng gồm 3 loại rừng sau đây:
Rừng phòng hộ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước, đất đai, và ngăn chặn hiện tượng xói mòn Ngoài ra, rừng này còn giúp chống sa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu và bảo vệ môi trường.
Rừng đặc dụng là loại rừng chủ yếu được sử dụng để bảo tồn thiên nhiên và hệ sinh thái quốc gia, bảo vệ nguồn gen sinh vật rừng Ngoài ra, rừng đặc dụng còn phục vụ cho nghiên cứu khoa học, bảo vệ di tích lịch sử, văn hóa và danh lam thắng cảnh, đồng thời tạo điều kiện cho hoạt động nghỉ ngơi, du lịch và góp phần bảo vệ môi trường.
Rừng sản xuất là loại rừng chủ yếu được khai thác để sản xuất và kinh doanh gỗ, cũng như các lâm sản ngoài gỗ, đồng thời có vai trò quan trọng trong việc phòng hộ và bảo vệ môi trường.
Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành gồm có:
* Rừng tự nhiên: là rừng có sẵn trong tự nhiên hoặc phục hồi bằng tái sinh tự nhiên
- Rừng nguyên sinh: là rừng chưa hoặc ít bị tác động bởi con người, thiên tai; Cấu trúc của rừng còn tương đối ổn định
- Rừng thứ sinh: là rừng đã bị tác động bởi con người hoặc thiên tai tới mức làm cấu trúc rừng bị thay đổi
- Rừng phục hồi: là rừng được hình thành bằng tái sinh tự nhiên trên đất đã mất rừng do nương rẫy, cháy rừng hoặc khai thác kiệt;
- Rừng sau khai thác: là rừng đã qua khai thác gỗ hoặc các loại lâm sản khác
* Rừng trồng: là rừng được hình thành do con người trồng, bao gồm:
- Rừng trồng mới trên đất chưa có rừng;
- Rừng trồng lại sau khi khai thác rừng trồng đã có;
- Rừng tái sinh tự nhiên từ rừng trồng đã khai thác
Theo thời gian sinh trưởng, rừng trồng được phân theo cấp tuổi, tùy từng loại cây trồng, khoảng thời gian quy định cho mỗi cấp tuổi khác nhau
Phân loại rừng theo điều kiện lập địa
* Rừng núi đất: là rừng phát triển trên các đồi, núi đất
* Rừng núi đá: là rừng phát triển trên núi đá, hoặc trên những diện tích đá lộ đầu không có hoặc có rất ít đất trên bề mặt
* Rừng ngập nước: là rừng phát triển trên các diện tích thường xuyên ngập nước hoặc định kỳ ngập nước
- Rừng ngập mặn: là rừng phát triển ven bờ biển và các cửa sông lớn có nước triều mặn ngập thường xuyên hoặc định kỳ
- Rừng trên đất phèn: là rừng phát triển trên đất phèn, đặc trưng là rừng Tràm ở Nam Bộ
- Rừng ngập nước ngọt: là rừng phát triển ở nơi có nước ngọt ngập thường xuyên hoặc định kỳ
* Rừng trên đất cát: là rừng trên các cồn cát, bãi cát
Phân loại rừng theo loài cây:
* Rừng gỗ: là rừng bao gồm chủ yếu các loài cây thân gỗ
Rừng tre nứa chủ yếu bao gồm các loài cây thuộc họ tre nứa, như tre, mai, diễn, nứa, luồng, vầu, lô ô, le, mạy san, hóp, lùng, bương và giang Những loài cây này không chỉ tạo nên hệ sinh thái đa dạng mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành nghề.
* Rừng cau dừa: là rừng có thành phần chính là các loại cau dừa
* Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa
Phân loại rừng theo trữ lượng
* Đối với rừng tre nứa: Rừng được phân theo loài cây, cấp đường kính và cấp mật độ
Trạng thái D (cm) N (cây/ha)
Trạng thái D (cm) N (cây/ha)
Trạng thái D (cm) N (cây/ha)
Trạng thái D (cm) N (cây/ha)
- Rừng nghèo (thưa) < 3.000 Đất chưa có rừng
Đất có rừng trồng chưa thành rừng là loại đất đã được trồng cây rừng nhưng chiều cao trung bình của cây chưa đạt 1,5 m đối với các loài sinh trưởng chậm và 3,0 m đối với các loài sinh trưởng nhanh, với mật độ cây trồng thấp hơn 1.000 cây/ha.
Đất trống có cây gỗ tái sinh là loại đất chưa được quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp, bao gồm các loại thực vật che phủ như cây bụi, trảng cỏ và lau lách Đặc biệt, nơi đây có sự hiện diện của cây gỗ tái sinh với chiều cao từ 0,5 m trở lên, đạt tối thiểu 500 cây trên mỗi hecta.
Đất trống không có cây gỗ tái sinh là loại đất chưa được quy hoạch cho mục đích lâm nghiệp, bao gồm các khu vực như đất trống trọc, đất có cây bụi, trảng cỏ, lau lách, chuối rừng, chít, và chè vè.
* Núi đá không cây: là núi đá trọc hoặc núi đá có cây nhưng chưa đạt tiêu chuẩn thành rừng
2.3.2 Quyết định 689QĐ-TCLN-KL ngày 23/12/2013 của tổng cục Lâm nghiệp quyết định hướng dẫn xây dựng bản đồ số
Quyết định số 689/QĐ-TCLN-KL ngày 23/12/2013 của Tổng cục Lâm nghiệp hướng dẫn việc sử dụng phần mềm Mainfo trong việc xây dựng và biên tập bản đồ điều tra, kiểm kê rừng, nhằm phục vụ cho việc tổng hợp kết quả điều tra kiểm kê rừng ở các cấp.
Bản đồ thành quả điều tra, kiểm kê rừng được xây dựng và biên tập dựa trên nền bản đồ địa hình hoặc bản đồ địa chính cơ sở, với kinh tuyến trục quy định cho từng tỉnh Bản đồ này sử dụng hệ quy chiếu VN2000 và tuân thủ theo thông tư hướng dẫn 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng.
6 năm 2001 của Tổng Cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường)
Bản đồ thành quả hiện trạng rừng chỉ được xây dựng cho cấp xã, thể hiện rõ ranh giới các lô hiện trạng, diện tích, số hiệu lô và ký hiệu trạng thái rừng Thông tin liên quan như chủ quản lý, số hiệu tiểu khu, khoảnh và chức năng của ba loại rừng cần được nhập vào bảng thuộc tính của bản đồ số Ranh giới và số hiệu hệ thống tiểu khu, khoảnh, cùng với ranh giới ba loại rừng cũng phải được thể hiện rõ ràng Bản đồ thành quả hiện trạng rừng cấp xã được lưu trong thư mục mang tên xa+mã xã, với workspace mang tên ht+mã xã, trong đó mã xã theo mã của Tổng cục Thống kê; ví dụ, xã Bằng Thành, huyện Pác Nặm, tỉnh Bắc Kạn sẽ được lưu trong thư mục xa1858 và tên workspace hiện trạng rừng là ht1858.wor.
2.3.3 Quyết định số 4539/QD-BNN-TCLN của Bộ Nông nghiệp và PTNT về việc ban hành chính thực việc sử dụng phần mềm cập nhật diễn biến rừng cho công tác cập nhật diễn biến rừng
Ban hành phần mềm cập nhật diễn biến rừng nhằm theo dõi tình hình rừng, kiểm tra dịch vụ môi trường rừng và nâng cao hiệu quả quản lý rừng trên toàn quốc.
Phần mềm này được thiết kế cho các cơ quan, đơn vị tổ chức và cá nhân nhằm cập nhật diễn biến rừng, khai thác và sử dụng kết quả này để theo dõi tình trạng rừng Nó cũng hỗ trợ trong việc chi trả dịch vụ môi trường rừng và quản lý rừng trên toàn quốc.
2.3.4 Quyết định 589/QĐ-BNN-TCLN ngày 29/02/2016 Quyết định Ban hành tạm thời Phần mềm và quy định sử dụng Phần mềm Theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp
Quyết định 589/QĐ-BNN-TCLN về Ban hành tạm thời Phần mềm và quy định sử dụng Phần mềm Theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp
Quyết định 589/QĐ-BNN-TCLN về Ban hành tạm thời Phần mềm và quy định sử dụng Phần mềm Theo dõi diễn biến rừng và đất lâm nghiệp
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Phương pháp tiến hành
Sơ bộ điều tra và thực hiện các thủ tục cần thiết để đo đếm diện tích rừng, xác định trạng thái và loại đất rừng nhằm cập nhật thông tin vào cơ sở dữ liệu cấp cơ sở.
- Thu thập các tài liệu liên quan:
- Chuẩn bị dụng cụ kỹ thuật, văn phòng phẩm và các tài liệu liên quan
Tải ảnh vệ tinh Sentinel 2 và xử lý ảnh bằng cách trộn ảnh tự nhiên hoặc NDVI để so sánh lớp dữ liệu lô rừng với lớp ảnh nền Mục tiêu là xác định các lô rừng chưa được cập nhật diễn biến Sau đó, tiến hành kiểm tra thực địa và kết hợp với các lô rừng có diễn biến theo hồ sơ của cơ sở thực tập để cập nhật thông tin về tài nguyên rừng.
Bước 2 Xác định đặc điểm rừng để cập nhật a) Xác định vị trí, ranh giới khu rừng
Vị trí khu rừng giao được xác định thông qua tên các đơn vị hành chính như xã, phường, thị trấn, huyện, quận, thị xã, thành phố thuộc tỉnh, cũng như tên tiểu khu, khoảnh và lô rừng.
- Sử dụng bản đồ đó đối chiếu với thực địa để xác định tên tiểu khu, khoảnh, lô rừng
Bản đồ địa hình hệ VN 2000 được sử dụng để xác định vị trí và ranh giới khu rừng, do ngành tài nguyên và môi trường cung cấp Tùy thuộc vào quy mô diện tích khu rừng, có thể sử dụng các bản đồ với tỷ lệ 1/5.000 hoặc 1/10.000 để xác định và phân loại trạng thái rừng.
Khi cập nhật lô rừng, cần xác định rõ trạng thái của lô đó, vì trong một lô có thể tồn tại nhiều trạng thái rừng khác nhau Tuy nhiên, diện tích của bất kỳ trạng thái nào không được nhỏ hơn diện tích tối thiểu theo quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việc phân loại hiện trạng rừng phải tuân thủ hướng dẫn cập nhật diễn biến tài nguyên rừng do Tổng cục Lâm nghiệp phát hành.
Bảng 3.1 Xác định phân loại trạng thái rừng
Cách phân loại Trạng thái
Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành
Rừng phục hồi Rừng sau K thác
Rừng trồng mới trên đất chưa có rừng đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi hệ sinh thái Bên cạnh đó, việc trồng lại rừng sau khi khai thác rừng trồng đã có giúp duy trì nguồn tài nguyên rừng bền vững Cuối cùng, rừng tái sinh tự nhiên từ những khu rừng trồng đã khai thác cũng góp phần quan trọng vào sự đa dạng sinh học và bảo vệ môi trường.
Phân loại rừng theo điều kiện lập địa
Rừng núi đất Rừng núi đá
Rừng ngập mặn Rừng trên đất phèn Rừng ngập nước ngọt Rừng trên đất cát
Phân loại rừng theo loài cây Rừng gỗ Rừng cây lá rộng
Rừng lá rộng thường xanh
Rừng lá rộng rụng lá Rừng lá rộng nửa rụng lá Rừng cây lá kim
Rừng hỗn giao cây lá rộng + cây lá kim
Rừng tre nứa Rừng cau dừa Rừng hỗn giao gỗ và tre nứa
Phân loại rừng theo trữ lượng Đối với rừng gỗ
Trữ lượng cây đứng trên 300 m3/ha
Trữ lượng cây đứng từ 201-
Trữ lượng cây đứng từ 101 -
Trữ lượng cây đứng từ 10 đến
Rừng chưa có trữ lượng
Rừng gỗ đường kính bình quân <
8 cm, trữ lượng cây đứng dưới
10 m3/ha Đối với rừng tre nứa:
Rừng được phân theo loài cây, cấp đường kính và cấp mật độ
2 Đất chưa có rừng Đất có rừng trồng chưa thành rừng Đất trống có cây gỗ tái sinh Đất trống không có cây gỗ tái sinh Núi đá không cây c) Xác định diện tích khu rừng có diễn biến
Kết hợp các lô rừng dựa trên hồ sơ diễn biến tài nguyên rừng và so sánh với lớp nền ảnh vệ tinh Sentinel 2 có độ phân giải cao.
10 x 10m để trộn kênh ảnh theo màu tự nhiên/NDVI Ảnh được tải theo ngày gần nhất, có độ mây che phủ