Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG VĂN TUẤN

Tên đề tài

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

TRONG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG RỪNG

NGẬP MẶN CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên -2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG VĂN TUẤN

Tên đề tài

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

TRONG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG RỪNG

NGẬP MẶN CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành: Quản lý tài nguyên môi trường

Mã số: 8.85.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Viết Lương

THÁI NGUYÊN -2020

i

LỜI CẢM ƠN

Qua hai năm học tập và nghiên cứu tại Khoa Tài nguyên và Môi trường,

Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, cùng với sự hướng dẫn tận

tình của các thầy, cô và sự động viên giúp đỡ của gia đình. Tác giả đã hoàn thành

Luận văn thạc sỹ: “Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu

hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh”.

Tác giả chân thành cảm ơn các thầy, cô đã truyền đạt những kiến thức quý

báu của mình cho tác giả có được lượng kiến thức nhất định về khoa học môi

trường để vững bước trên con đường sự nghiệp sau này.

Cảm ơn sự tận tình của thầy hướng dẫn TS. Nguyễn Viết Lương, Viện

công nghệ vũ trụ, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã hướng dẫn và chỉ bảo

cho tác giả hoàn thành tốt luận văn này. Cảm ơn đề tài mã số VAST 01. 07/20-

21 từ Viện Công nghệ vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

đã cho phép tác giả sử dụng dữ liệu cho cho nghiên cứu này. Tác giả cũng chân

thành cảm ơn các bạn học viên của lớp Quản lý Tài nguyên & Môi trường K12,

đã ủng hộ để tác giả hoàn thành luận văn được tốt nhất. Đặc biệt, tác giả chân

thành cảm ơn đến gia đình và những anh em thân hữu luôn động viên, tạo điều

kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành tốt luận văn này.

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2020

Tác giả

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Hoàng Văn Tuấn. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu

của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn

toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu

khoa học nào.

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. i

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii

MỤC LỤC .....................................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................... vii

DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... viii

DANH MỤC CÁC HÌNH.............................................................................................. ix

MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1

1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu ............................................................................... 1

2. Nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................................................. 2

3. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................... 2

4. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................................... 2

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................ 4

1. Tổng quan tài liệu ....................................................................................................... 4

1.1. Cơ sở lý luận............................................................................................................ 4

1.1.1 Khái niệm rừng ngập mặn ..................................................................................... 4

1.1.2 Ứng dụng GIS viễn thám trong nghiên cứu rừng ngập mặn ................................. 4

1.2. Cơ sở thực tiễn......................................................................................................... 4

1.2.1. Tình hình sử dụng ảnh vệ tinh trong nghiên cứu rừng ngập mặn trên thế giới.... 4

1.2.2. Tình hình nghiên cứu rừng ngập mặn tại Việt Nam............................................. 5

1.2.3. Ứng dụng và ý nghĩa của GIS viễn thám trong nghiên cứu và quản lý

rừng ngập mặn ................................................................................................................ 9

1.3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu........................................................................... 9

1.3.1 Vị trí địa lý............................................................................................................. 9

1.3.2 Khái quát đều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu.............. 10

CHƯƠNG II.ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................ 19

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 19

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 19

2.1.2 Phạm vị nghiên cứu ............................................................................................. 19

iv

2.2. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................. 19

2.3. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu...................................................................... 19

2.3.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh.............................................................................................. 19

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 23

CHƯƠNG III.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 30

3.1. Đa dạng về thành phần loài thực vật tại rừng ngập mặn Cần Giờ......................... 30

3.1.1. Thành phần loài cây chủ yếu tại rừng ngập mặn ................................................ 30

3.1.2. Thành phần loài cây du nhập tại rừng ngập mặn Cần Giờ ................................. 32

3.1.3. Đa dạng về hệ sinh thái....................................................................................... 38

3.2. Kết quả khảo sát thực địa....................................................................................... 40

3.3. Kết quả tính toán chỉ số thực vật từ ảnh Landsat 8 ............................................... 46

3.4. Kết quả phân loại bản đồ ....................................................................................... 46

3.5. Hạn chế, tồn tại và giải pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên

cứu hiện trạng rừng ngập mặn Cần Giờ........................................................................ 49

3.5.1 Tồn tại, hạn chế.................................................................................................... 49

3.5.2 Giải pháp.............................................................................................................. 50

KẾT LUẬN....................................................................................................................51

1. KẾT LUẬN............................................................................................................... 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................53

PHẦN PHỤ LỤC

vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ và cụm

từ viết tắt

Giải thích

Tiếng anh

Giải thích

Tiếng việt

OTC Sample plot Ô tiêu chuẩn

CO2 Carbon Dioxide Khí các bon níc

D1.3 m Diameter at Breast Height at 1.3m Đường kính tại vị trí

ngang ngực 1.3m

DEM Digital Elvevation Model Mô hình số độ cao

DN Digital Number Giá trị độ xám

FCC False Color Composite Tổ hợp màu giả

GIS Geographic Information System Hệ thông tin địa lý

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị

H Height Chiều cao

Landsat Land Remote Sensing Satellite Vệ tinh Landsat

OLI Operational Land Imager Bộ thu nhận ảnh mặt

đất

MS MultiSpectral Đa phổ

NDVI Normalized Difference Vegetation

Index

Chỉ số khác biệt chuẩn

hóa của thực vật

NIR Near-Infrared Cận hồng ngoại

Pan Panchromatic Toàn sắc

TOA Top of Atmosphere Đỉnh khí quyển

TM Thematic Mapper Lập bản đồ chuyên đề

RGB Red-Green-Blue Đỏ-Lục-Lam

SAR Synthetic Aperture Radar Ra đa khẩu độ tổng

hợp

NASA National Aeronautics and Space

Administration

Cơ quan Không gian

Hoa Kỳ

KDTSQ Biosphere Reserve Khu dự trữ sinh quyển

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Đặc trưng bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 .............................................21

và Landsat 8 (LDCM).................................................................................................21

Bảng 2.2. Thông tin chi tiết ảnh Landsat 8 OLI sử dụng ...........................................23

Bảng 3.1. Thành phần các loài cây ngập mặn ............................................................30

chủ yếu rừng ngập mặn Cần Giờ ( Vũ Thị Hiền 2013) ..............................................30

Bảng 3.2. Thành phần loài cây du nhập tại rừng ngập mặn Cần Giờ.........................32

(Đặng Văn Sơn và Phạm Văn Ngọt 2013)..................................................................32

Bòng bong...................................................................................................................32

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ngoài thực địa tại Khu dự trữ sinh quyển .......................40

Cần Giờ (VAST01.07/20-21) .....................................................................................40

Bảng 3.4. Số lượng ô tiêu chuẩn tại các hiện trạng rừng tại Khu dự trữ sinh quyển

Cần Giờ .......................................................................................................................44

Bảng 3.5. Tổng hợp số liệu điều tra tại các ô tiêu chuẩn ngoài thực địa ....................44

Bảng 3.6. Diện tích rừng ngập mặn tại KDTSQ Cần Giờ ..........................................47

Bảng 3.7 . Kết quả đánh giá độ chính xác phân loại bản đồ

hiện trạng KDTSQ Cần Giờ .......................................................................................47

Bảng 3.8. Trữ lượng gỗ rừng ngập mặn KDTSQ Cần Giờ ........................................49

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu (Khu DTSQ Cần Giờ, TP. Hồ Chí Minh) .........10

Hình 1.2 Khỉ đuôi dài tại khu du lịch rừng sác (nguồn: Internet)...............................16

Hình 1.3. Khỉ đuôi dài trong rừng ngập mặn Cần Giờ (nguồn: Internet)...................16

Hình 1.4 Kỳ đà ở rừng ngập mặn Cần Giờ (nguồn: Internet).....................................17

Hình 1.5. Mô hình nuôi trông thủy sản trong rừng ngập mặn ....................................18

Hình 1.6 Trái dừa nước được khai thác từ rừng ngập mặn Cần Giờ

làm đồ uống phục vụ khách du lịch (N.V.Lương 2018).............................................18

Hình 2.1. Đồ thị đặc trưng phổ của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8....................22

Hình 2.2. Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS ................................................................26

Hình 3.1. Vị trí phân bố các ô tiêu chuẩn ngoài thực địa ...........................................45

Hình 3.2. Ảnh chỉ số NDVI từ vệ tinh Landsat 8 .......................................................46

Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn KDTSQ Cần Giờ.................................48

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu

Rừng ngập mặn là nguồn tài nguyên vô cùng quý báu vùng ven biển nhiệt

đới và á nhiệt đới. Trải dài trên nhiều vĩ tuyến và có khí hậu thay đổi từ Bắc

đến Nam, hệ sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam có sự đa dạng sinh học rất cao

và là sinh kế của hàng ngàn người dân vùng ven biển.

Hiện nay rừng ngập mặn ở nhiều nơi trên thế giới đang suy giảm ở mức

đáng báo động thậm chí còn nhanh hơn cả rừng nhiệt đới nội địa. Việt Nam là

một trong những quốc gia chịu tác động mạnh mẽ nhất của biến đổi khí hậu,

trong đó vùng ven biển là nơi chịu tác động trực tiếp và nặng nề nhất.

Rừng ngập mặn khu vực Cần Giờ thuộc một quần thể gồm các loài động, thực

vật rừng trên cạn và thủy sinh, được hình thành trên vùng châu thổ rộng lớn

của các cửa sông Đồng Nai, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ. Sau một thời gian

bị tàn phá nặng nề do chiến tranh hóa học từ năm 1964-1970 (Tuấn và nnk,

2002). Sau khi hòa bình lặp lại, bắt đầu từ năm 1978, TP. Hồ Chí Minh đã

khôi phục thành công diện tích rừng ngập mặn Cần Giờ, đóng góp vai trò

quan trọng trong xây dựng các khu bảo tồn thiên nhiên, các khu dự trữ sinh

quyển của Việt Nam trong mạng lưới các khu dự trữ sinh quyển của thế giới

(Phan Nguyên Hồng 1999).

Ghi nhận sự nỗ lực của chính quyền và nhân dân TP. Hồ Chí Minh trong

công tác khôi phục rừng, ngày 21/01/2000 tổ chức UNESCO đã công nhận

rừng ngập mặn Cần Giờ là “Khu dự trữ sinh quyển quốc tế rừng ngập mặn

Cần Giờ”. Đây là khu dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn được phục hồi sau

chiến tranh hóa học đầu tiên trên thế giới và cũng là khu khu dự trữ sinh

quyển đầu tiên của Việt Nam. Ban quản lý rừng phòng hộ cần giờ được giao

nhiệm vụ quản lý toàn bộ diện tích rừng và đất rừng phòng hộ trên địa bàn

huyện cần giờ.