Luận văn Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------- Trần Hoàng Minh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TẠI HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
2. Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------- Trần Hoàng Minh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TẠI HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG Chuyên nghành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 8440211.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM MINH HẢI
3. Hà Nội - 2019
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng bằng công nghệ viễn thám và GIS tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang” hoàn toàn là kết quả nghiên cứu của chính bản thân tôi và chưa được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào của người khác. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã thực hiện nghiêm tức các quy tắc đạo đức nghiên cứu các kết quả trình bày trong luận văn là sản phẩm nghiên, khảo sát của riêng cá nhân tôi. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực của số liệu và các nội dung khác trong luận văn của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Trần Hoàng Minh
5. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình điều tra, nghiên cứu để hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình, quý báu của các nhà khoa học, các cơ quan, tổ chức và nhân dân địa phương. Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn trân trọng nhất tới giáo viên hướng dẫn khoa học – TS. Phạm Minh Hải đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn nhóm thực hiện đề tài cấp Quốc gia – Chương trình Khoa học Công nghệ Vũ trụ giai đoạn 2016 -2020 mã số VT- UD.08/18-20 đã hộ trợ tôi trong công tác tiền xử lý ảnh và phân loại ảnh viễn thám. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các cán bộ của Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, những người thân, cán bộ, đồng nghiệp và bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất về mọi mặt cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Trần Hoàng Minh
6. MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................iii DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................v MỞ ĐẦU...................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN CỨU CHÁY RỪNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.........................................................................................................5 1.1. Khái niệm về cháy rừng.................................................................................5 1.1.1. Một số khái niệm.............................................................................................5 1.1.2. Phân loại cháy rừng.........................................................................................7 1.1.3. Xác định mùa cháy..........................................................................................9 1.1.4. Phân vùng trọng điểm dễ cháy rừng..............................................................10 1.2. Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng ở nước ngoài...................................................................11 1.2.1. Nghiên cứu bản chất của cháy rừng...............................................................12 1.2.2. Nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng:...................................13 1.3. Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng ở trong nước....................................................................15 1.3.1. Nghiên cứu về dự báo nguy cơ cháy rừng.....................................................15 1.3.2. Nghiên cứu về các công trình phòng cháy, chữa cháy rừng...........................17 1.3.3. Nghiên cứu biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng.......................................17 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS..........................................................................................................................23 2.1. Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu cháy rừng và phân vùng nguy cơ cháy rừng.............................................................................23 2.1.1. Vai trò của công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý bảo vệ rừng..............23 2.1.2. Sử dụng công nghệ viễn thám và GIS nhằm phát hiện nguy cơ cháy rừng....26 2.2. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng........................................................................................................................31 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG NGUY CƠ CHÁY RỪNG BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TẠI KHU VỰC THỰC NGHIỆM HUYỆN SƠN ĐỘNG, TỈNH BẮC GIANG...............................34 3.1. Giới thiệu chung về khu vực thực nghiệm.................................................34 3.1.1. Vị trí địa lý.....................................................................................................34 3.1.2. Đặc điểm địa hình..........................................................................................34 3.1.3. Đặc điểm khí hậu...........................................................................................34 3.1.4. Thủy văn........................................................................................................35 3.1.5. Thổ nhưỡng và tình hình sử dụng đất, đánh giá hiện trạng rừng trên địa bàn huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang............................................................................36 3.2. Dữ liệu sử dụng và lựa chọn phương pháp nghiên cứu............................36 3.2.1. Dữ liệu sử dụng.............................................................................................36 1
7. 3.2.2. Phương pháp thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang bằng công nghệ viễn thám và GIS.......................................36 3.3. Thử nghiệm thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang tỷ lệ 1:25.000 bằng công nghệ viễn thám và GIS......41 3.3.1. Quy trình........................................................................................................41 3.3.2. Đánh giá độ chính xác của bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng được thành lập trong nghiên cứu................................................................................................63 KẾT LUẬN.............................................................................................................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................68 2
8. DANH MỤC BẢNG BI Bảng 1.1. Bảng thống kê mùa cháy rừng ở Việt nam...............................................10 Bảng 1.2. Phân cấp khả năng cháy của các loại thảm thực vật rừng khác nhau..18Y Bảng 3.1. Phân cấp dự báo nguy cơ cháy rừng và các biện pháp thực hiện phòng cháy chữa cháy rừng...............................................................................................37 Bảng 3.2. Đề xuất phân cấp thảm thực vật rừng dễ cháy theo nguy cơ cháy huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang......................................................................................39 Bảng 3.3: Bảng thống kê nhiệt độ (độ C) tính được trên ảnh Landsat qua các năm ................................................................................................................................46 Bảng 3.4. Trọng số và thang điểm cho phân cấp nguy cơ cháy rừng theo các chỉ tiêu đầu vào được lựa chọn.....................................................................................52 Bảng 3.5. Tổng hợp kết quả phân loại rừng thEo nguy cơ cháy..............................58 3
9. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tam giác cháy............................................................................................5 YHình 2. 1.Sơ đồ thu nhận và xử lý dự Modis tại trạm thu Cục Kiểm lâm..............28 Hình 2. 2. Sơ đồ thu nhận, xử lý và thông tin điểm cháy từ dữ liệu MODIS............29 Hình 2. 3. Các điểm cháy ngày 3 tháng 6 năm 2017...............................................30 Hình 2. 4. Quy trình thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, Bắc Giang.....................................................................................................32 Hình 3. 1. Vị trí địa lý khu vực Sơn Động, Bắc Giang............................................34 Hình 3. 2. Dữ liệu các bản đồ thành phần phục vụ cho thành lập bản đồ phân cấp nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang..............................................42 Hình 3. 3. Tính nhiệt độ trên ảnh Landsat bằng phần mềm Envi............................45 Hình 3. 4. Bản đồ nhiệt độ chiết tách từ ảnh Landsat huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang ................................................................................................................................47 Hình 3. 5. Bản đồ độ dốc huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang...................................48 Hình 3. 6. Bản đồ phân cấp nguy cơ cháy rừng của hướng sườn Huyện Sơn Động, Tỉnh Bắc Giang.......................................................................................................49 Hình 3. 7. Bản đồ vị trí dân cư và nương rẫy..........................................................51 Hình 3. 8. Hàm hồi quy tuyến tính..........................................................................55 Hình 3. 9. Biểu đồ diện tích rừng theo các cấp nguy cơ cháy huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang...............................................................................................................60 Hình 3. 10. Biểu đồ diện tích nguy cơ cháy rừng cao theo ranh giới xã.................60 Hình 3. 11. Biểu đồ diện tích cấp độ nguy cơ cháy rừng thEo xã............................60 Hình 3. 12. Bản đồ nguy cơ cháy rừng huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang tỷ lệ 1:25.000..................................................................................................................62 Hình 3. 13. Sơ đồ tuyến kiểm chứng thực địa..........................................................63 Hình 3. 14. Khu vực có nguy cơ cháy rừng rất cao trên thực địa............................64 Hình 3. 15. Khu vực có nguy cơ cháy rừng cao trên thực địa.................................65 Hình 3. 16. Khu vực có nguy cơ cháy rừng trung bình............................................65 Hình 3. 17. Khu vực có nguy cơ cháy rừng thấp.....................................................66 4
10. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Advanced Very High Resolution Hệ thống vệ tinh đo bức xạ độ AVHRR Radiometer phân giải cao cải tiến CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Digital Elevation Model Mô hình số độ cao The European Forest Fire Hệ thống thông tin cháy rừng EFFIS Information System Châu Âu Food and Agriculture Tổ chức Lương thực và Nông FAO Organization of the United nghiệp Liên Hiệp Quốc Nations Thông tin về lửa phục vụ hệ Fire Information for Resource FIRMS thống quản lý tài nguyên thiên Management System nhiên Trung tâm giám sát cháy toàn GFMC Global Fire Monitoring Center cầu GIS Geographic Information System Hệ thông tin địa lý GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu National Oceanic & Cơ quan hành chính về biển và NOAA Atmospheric Administration khí quyển quốc gia NIR Near Infrared Kênh cận hồng ngoại Nông nghiệp và Phát triển Nông NN&PTNT thôn PCCC Phòng cháy chữa cháy Systeme Pour Observation de la SPOT Vệ tinh quan sát mặt đất Terre SWIR Short Wave Infrared Hồng ngoại sóng ngắn United States Department of USDA Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ Agriculture 5