Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nghiên cứu biến đổi thảm thực vật khu bảo tồn thiên nhiên Tà Xùa, Sơn La

HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1627 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI THẢM THỰC VẬT KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN TÀ XÙA, SƠN LA HÀ QUÝ QUỲNH Ban Ứng d ng và Tri n khai công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam DOÃN THỊ TRƢỜNG NHUNG T ng THPT Thái Phiên, Tp. H i phòng Th m th c vậ ọng trong việ ì ng sinh học của hệ sinh thái. L p phủ rừng ưởng t i s sinh tồn của các loài sinh vật quý hiếm, nh vai trò quan trọng trong hệ sinh thái của Khu B o tồn thiên nhiên (KBTTN). Theo thời gian K TTN ổi của l p phủ th c vật. Khu B o tồ T X ư c UBND tỉ Sơ L ậ ă 2 v i tổng diện tích là 17.650 ha, n a bàn chính củ : T X , H Đồng (huyện Bắc Yên) và Mường Th i, Suối Tọ (huyện Phù Yên). KBTTN Tà Xùa có hệ sinh thái rừ ường xanh núi cao vùng Tây Bắc, có giá tr b o tồn cao. Khu b o tồn có tọa a lý từ 21o ‟ ” ến 21o ‟ ” ĩ Bắc và từ 104o ‟ ” ến 104o ‟ ” Đ Công nghệ Viễn thám và Hệ a lý (GIS - G I f S ) ư c ứng d ng nhi u trong nghiên cứ , u tra xây d ng b ồ l p phủ th c vật. Ứng d ng công nghệ này trong việc nghiên cứ ế ng l p phủ th c vậ m b o tính khách quan, chính xác cao, tiết kiệm thời gian. Bài báo này trình bày kết qu nghiên cứu s d ng nh vệ L , ế ng l p phủ th c vật KBTTN Tà Xùa v i m c tiêu: S d ư ệu viễ L ời gian và công nghệ GIS nghiên cứ ến ng l p phủ th c vật ở K TTN T X , Sơ L I. TƢ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 1. Tƣ iệu Tài liệu nghiên cứu là: B ồ n a hình tỉ lệ 1:50.000 v ư i chiếu UTM, WGS84, Vùng 48 ; Ả L ă L ă phân gi , ư c ă ườ phân gi i thành 15 m (b ng 1). g 1 Ảnh L nd ử dụng ng nghiên cứ [n uồn 4] Tƣ iệu Thời gian Độ phân giải Số kênh Tên file ảnh Landsat 7 27/12/1999 30 m 9 LE71280451999361SGS00 Landsat 8 31/3/2014 30 m 11 LC81280452014090LGN00 ư ệu nghiên cứu v th m th c vật ở Việ N K TTN T X Sơ L ồm các số liệu b , , ơ ồ, b n ồ từ ì c hiệ ư [ Xây d ng khóa phân lo i và tiến hành gi , ập b ồ l p phủ th c vậ ă , 2014. Phần m m s d ng trong nghiên cứu gồm : ERDAS 9.1 và ArcGIS 9.2. 2. Phƣơng pháp ươ ư c s d ng gồ : ( ) P ươ ống kê các số liệu từ: a). Tài liệu, báo cáo và sổ ư ; ) Đ c, tính toán chọn, lọc từ b ồ; c). Phiế u tra; HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1628 d). Các báo cáo khoa họ ( ) Đ u tra th m th c vật. Kh o sát 3 tuyến mỗi tuyến kh o sát 3 v ( m) theo 3 d ng th , i diện trên toàn b KBTTN. Các n i dung kh ư ời gian, tọ , cao, sinh c nh, thành phần loài th c vậ ư c ghi vào phiế u tra. Hình 1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu T ơ ồ (hì ), ư ế ng l p phủ th c vậ ư c th c hiệ ư Từ các số liệu thu thậ ư ư ồ n n GIS, b ồ hiện tr ă , , L ă L ă T ế ư c theo hình 2. B1.1: Chuẩn b tài liệu nghiên cứu. B1.2: G ă , ắn chỉnh hình học, cắt nh theo vùng nghiên cứu. B ồ gi y Tài liệu, báo cáo Thông tin th a X m kh o sát Thu thập thông tin th a Landsat 7 G ă , ắt nh Ti n x lý Tă ườ phân gi i X nh lo i l p phủ Xây d ng mẫu Chuy n sang Vector B ồ 2000 B ồ 2014 Phân lo i bậc 2 Đ ế ng l p phủ th c vật Landsat 8 B1.1 B1.2 B1.3 B1.4 B1.5 B1.6 B1.7 B3.2 B2.1 Chồng phủ các b ồ B ồ 2000 B ồ 2014 B2.1 B3.1 Phân lo i bậc 1 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1629 B1.3: Ti n x lý nh Landsat , ă ường ch ư ng , ă ườ phân gi i không gian từ 30 m lên 15 m. B1.4: Kết h p số liệu, tài liệ , nh các d ng l p phủ th c vật, chọn các vùng mẫu trên ươ ứng v i từng l p phủ th m th c vật. Từ kết qu chính xác của từng nhóm mẫu, lo i b nh ng mẫ tin cậy th p. B1.5: Phân lo i t ng, có ki nh L ươ M likelihood. Xu t khẩu kết qu phân lo i ra d ng Shape, kế ư c gi B1.6: Gi ng mắ ư c s d phân lo i l i trong kết qu phân lo i t ă cứ vào kết qu gi ng mắt và các thông tin v m GPS của th m th c vật, tiến hành xây chỉnh s a kết qu phân lo i t ng (hình 1). B1.7: Chuy n kết qu phân lo i vào phần m m ArcGIS, thành lập b ồ l p phủ th c vật ă B2.1: Kết h p thông tin n , m sinh khí hậu, kết qu kh o sát th a tiến hành phân lo i Bậc 2. B2.2: S d ng ArcGIS, thành lập b ồ l p phủ th c vậ ă . B3.1: Chồng phủ các b ồ l p phủ th c vậ ă - 2014. : Đ ế ng l p phủ th c vậ n 1999 - 2014. ươ p phủ th c vật gồm: T che phủ gồm: rừ ( che phủ >= 70%), rừ ư ( che phủ 50% - 70%) và rừng nghè ( che phủ 20% - 50%). Theo c ì , m sinh thái gồm các ki u sinh khí hậ : Ô , cao >2200 , ư ế cây lá kim; Á nhiệ cao từ 1700-2200 m và nhiệ cao <1700 m. Các ki u th m th c vậ ư ế ồm: Rừ ường xanh cây lá kim; Rừ ường xanh cây lá r ng; Rừ ường xanh cây lá r ng xen cây lá kim. Bài báo kết h ươ phân chia l p phủ th c vật KBTTN Tà Xùa. II. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Kế ả giải đ án ảnh ệ inh L nd 7 8 Tuy có s khác biệt v c xám ở nh Landsat 7 và Landsat 8, song mứ khác biệt không l ă ứ c xám của nh, tiến hành l y mẫu phân lo i (B1.5). Th m th c vật K TTN T X ư c chia thành 5 ki u: Rừng kín, Rừ ư , Rừng nghèo, Tr ng cây b i, tr ng c , Đ t cây trồng nông nghiệ Đ m từng ki u th hiện theo mô t ư ện tích từng ki u có khác nhau th hiện trong b ng 1. Rừng kí che phủ cao >70%. Cây gỗ cao 20-30 ường kính 30-80 cm. Các cây gỗ có tán xít nhau t che phủ kín. Rừng có 5 tầng, tầ ư ế sinh thái chủ yếu lá cây lá r ng, lá kim, cao 20-30 m. Tầ ư ư , -15 m. Tầng cây b i lẫn gỗ nh cao 2-6 m, ư Tầng c cao <2 m, che phủ ư Tầng ph sinh, th ươ ổ biến. Rừ ư ng, rừng cao 15-20 m, che phủ từ 50-70%; rừng gồm 4 tầng, tầng sinh thái cao từ 20-25 , ư i tầng sinh thái cao từ 8-15 m, tán dày, tầ ư i tán rừng là cây b i cao 2-8 m. Tầng c cao < 2 m, che phủ ư Q ần xã dây leo phát tri n. Cây ph sinh, ký sinh phát tri n. HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1630 Rừng nghèo b ường xuyên, các hình thức khai thác chọn các cây gỗ l n, tốt. C u trúc rừng gồm 3 tầng, tầng tán rừng cao 10-15 m, che phủ ư ( ng 30- %) ư i tầng tán rừng là tầng cây b i cao 2-8 m. Tầng c cao < 2 m, che phủ ư Q ần xã dây leo phát tri n. Cây ph , T ng khu v c thuần lo i là tre nứa cao 8- Đường t từ 5-10 cm. Tr ng cây b ì t b , ươ ẫy và có thời gian ph c hồ ươ ối lâu. Cao 2-8 m che phủ kín. Trên tầng cây b i có các cây gỗ nh tái sinh. Trong tầng cây b i còn có các loài c cao, cây gỗ nh , các dây leo. g 2 Diện ích các kiể hả hực ậ K TTN T X [n uồn tín từ b n ồ] TT Kiể hả hực ậ Ký hiệ 1999 2014 Diện ích Tỉ ệ % Diện ích Tỉ ệ % 1 Rừng kín RK 11258.3 62,75 5105.5 2846 2 Rừ ư RT 1620.8 9,03 5602.5 31,23 3 Rừng nghèo RN 2317 12,91 2862.6 15,96 4 CBTC 1492.9 8,32 2945.5 16,42 5 Đ ệ NN 1252.4 6,98 1425.3 7,94 Tổng ố 17941.4 17941.4 Đ t cây trồng nông nghiệp chủ yếu là quần xã cây nông nghiệp ngắn ngày, gồm quần xã Oryza sativa (L ư c), quần xã Manihot esculenta (Sắ ) L ươ 2. Thả hực ậ K TTN T X D a vào c u trúc hình thái th m th c vật và kết qu kh ă phân lo i th m th c vật KBTTN Tà Xùa. S d ng phần m m ARGGIS9.2, kết h p b ồ ì chia th m th c vật KBTTN Tà Xùa theo bậ a hình và c u trúc hình thái thành các ki u th m th c vật trong b ng 2. B ng 3 Đặc điểm lớp phủ thực vật KBTTN Tà Xùa Ký hiệu Độ cao (m) Lớp phủ hực ậ Rừng kín hƣờng nh (70-80); [25-30] Rừng hƣ hƣờng nh (50-70); [15-20] Rừng nghè hƣờng nh (20-25); [5-8] Á ệ 2200 Cây lá kim Rừ ườ xanh cây lá kim á ệ Rừ ư ườ xanh cây lá kim á ệ Rừ è ườ xanh cây lá kim á ệ xen cây lá kim Rừ ườ ệ Rừ ư ườ ệ Rừ ư ườ xanh cây lá ệ Á ệ 1700 - 2200 xen cây lá kim Rừ ườ ệ Rừ ư ườ ệ Rừ ư ườ ệ N ệ < 1700 Rừ ườ ệ Rừ ư ườ ệ Rừ ư ườ ệ HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1631 Kế ậ K B ồ T X , ơ ệ ừ , ă ệ Rừ ườ (RK1) Tầ ỗ ồ H ầ ư Keteleeria evelyniana (Du sam), Fokienia hodginsii (Pơ ), Dacrycarpus imbricatus (Thông nàng), Podocarpus neriifolius (T ) ệ ă ă 671.3 ha. Rừ ườ (RK2) ủ ầ ư ế ườ P ổ ế Castanopsis lecomtei ( ổ S P ), Castanopsis tribuloides ( ổ ố ), Castanopsis spp ( ẻ ), Quercus spp. (các loài Sồ ), Vatica odora var. brevipetiolata (T ), Vatica (T ố ), ệ ă ă ha. Rừ ườ (RK3) ổ ế ọ F ( ẻ), L (R ) ệ ă ă là 1353.8 ha. B ng 4 Các kiểu thảm thực vật Khu Bảo tồn thiên nhiên Tà Xùa T T Kiể hả hực ậ Ký hiệ 1999 2014 Diện tích Tỉ lệ % Diện tích Tỉ lệ % 1 Rừ ường xanh lá kim RK1 675.9 3,77 671.3 3,74 2 Rừ ường xanh lá r ng RK2 8806.8 49,09 3080.4 17,17 3 Rừ ường xanh lá r ng, lá kim RK3 1775.6 9,90 1353.8 7,55 4 Rừ ư ường xanh lá kim RT1 3.5 0,02 0 0,00 5 Rừ ư ường xanh lá r ng RT2 1224.1 6,82 3819.8 21,29 6 Rừ ư ường xanh lá r ng, lá kim RT3 393.2 2,19 1782.7 9,94 7 Rừng nghèo ường xanh lá r ng RN1 406.6 2,27 2326.0 12,96 8 Rừng nghèo ường xanh lá r ng, lá kim RN2 1910.4 10,65 536.6 2,99 9 CBTC 1492.9 8,32 2945.5 16,42 10 Đ ệ NN 1252.4 6,98 1425.3 7,94 Tổng ố 17941.4 17941.4 Rừ ư ườ (RT1), ầ ỗ ồ H ầ ư Rừ (RK ) ệ , ă Rừ ư ườ (RT ), ầ ố ừ Rừ ồ ầ ỗ ổ ế : Canarium album (T ắ ), C. tonkinensis (Trám chim), Alangium chinensis (Thôi ba), Toxicodendron succedanea (Sơ P T ọ), Wrightia arborea (T ừ ), Vernonia arborea ( ), Oroxylon indicum (Núc nác). ệ ă , ă , Rừ ư ườ , (RT ), Rừ ầ , ổ ế ồ : Castanopsis spp. (các loài Cà ổi); Lithocarpus spp. (các loài Dẻ gai); Quercus spp. (các loài Sồi) Madhuca pasquieri (Sến mật); Fokienia hodginsii (Pơ ) Ameisiodendron chinense (T ường sâng). ệ ă , ă , Rừ è ườ (RN ) (RN ) Rừ ườ M ố T , Nứ ườ ở ầ HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1632 Tr ng cây b i, tr ng c . Các loài cây b i gồm: Desmos chinensis (Hoa dẻ ơ ), Desmos cochinchinensis (Hoa dẻ ) ỗ tái sinh thu c họ Fagaceae (Dẻ). T t canh tác có tầng dày, sau b hoang 4-5 nă ng c cao 2-4 m, che phủ ươ ối kín v ư ế của Eupatorium odoratum (C Lào). (a) (b) Hình 2: Bản đồ thảm thực vật KBTTN Tà Xùa (a-nă 1999, b-nă 2014) Đ ệ ủ ế ầ ệ ắ ầ ổ ế ồ Oryza sativa (L ư ) ườ ồ ầ Manihot esculenta (Sắ ) L ươ HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1633 3. Biến động lớp phủ Kết qu nghiên cứu biế ng l p phủ th c vậ K TTN T X ă ỉ ă u th m có diện tích gi m gồm các ki u: RT2; RT3, RN1, TCCB, và NN. Nă ă ện tích gồm: RK1, RK2, RK3, RT1 và RN2. Đ t nông nghiệ ă T ng cây b i, tr ng c ă T t nông nghiệp chuy n thành và 156.5 ha rừng nghèo chuy n thành. B ng 4 Ma trận h đổi diện tích lớp phủ rừng nă 1999-2014. (ha) [nguồn tính từ b n ồ] Ký hiệ Diện tích thảm thực vậ nă 2014 RK1 RK2 RK3 RT1 RT2 RT3 RN1 RN2 CB NN Tổng Diện tích th m th c vật ă 1999 RK1 604.5 47.0 0 0 0 0 0 0 24.4 0 675.9 RK2 0 2499.6 0 0 2848.1 0 1937.4 0 1012.8 508.9 8806.8 RK3 0 0 832.0 0 0 611.6 0 96.0 234.0 2.0 1775.6 RT1 3.0 0 0 0 0 0.2 0 0 0.3 0 3.5 RT2 0 465.9 0 0 614.1 0 47.2 0 38.4 57.5 1224.1 RT3 0 0 186.2 0 0 151.6 0 8.3 47.0 0.1 393.2 RN1 0 40.9 0 0 155.4 0 76.6 0 132.1 1.6 406.6 RN2 62.0 0 290.3 0 0 636.9 0 234.7 663.4 23.1 1910.4 CB 1.8 16.1 40.7 0 137.9 352.5 108.3 161.2 400.5 273.9 1492.9 NN 0 10.9 4.6 0 63.3 29.9 156.5 36.4 392.6 558.2 1252.4 Tổ 671.3 3080.4 1353.8 0 3819.8 1782.7 2326 536.6 2945.5 1425.3 Hình 3: Biể đồ biến động diện tích thảm thực vật KBTTT Tà Xùa 1999-2000 Các ki u rừng có diệ ă ồm Rừ ư ường xanh lá r , ă , Rừng ư ường xanh lá r , , ă , Rừ è ường xanh lá r , ă 1919,4 ha. (hình 3, b ng 4). Các ki u rừ ường xanh lá kim có diệ , ă , ă , gi m 4,6 ha và Rừ ư ường xanh lá kim gi m 3,5 ha. Rừ ư ường xanh lá r ng gi m 5726,4 ha nhi u nh t. Các ki u Rừ ường xanh lá r ng, lá kim và Rừ è ường xanh lá r ng, lá kim có diện tích gi ươ ứng là 421,8 ha và 1337,8 ha. HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1634 III. KẾT LUẬN S d ng nh vệ L phân lo i l p phủ th c vật ở Khu b o tồn thiên nhiên Tà Xùa chỉ ra: Rừng kín có diện tích 11258 ha, rừ ư ừng nghèo 2317 ha, tr ng cây b i, tr ng c , t nông lâm nghiệ , Nă 2014 số liệ ươ ứng v i các ki u l p phủ theo thứ t là: 5105,5 ha, 5602,5 ha, 2862,6 ha, 2945,5 ha, 1425,3 ha. Rừ ườ , ă ệ , ă , Rừng ường xanh lá r ng diệ ươ ứng 8806.8 ha; 3080.4 ha; Rừ ường xanh lá r ng, lá kim 1775,6 ha; 1353,8 ha; Rừ ư ường xanh lá kim: 3,5 ha; 0 ha; Rừ ư ường xanh lá r ng;1224,1 ha; 3819,8 ha; Rừ ư ường xanh lá r ng, lá kim; 393,2 ha; 1782,7 ha; Rừ è ường xanh lá r ng; 406,6 ha; 2326,0 ha; Rừ è ường xanh lá r ng, lá kim;1910,4 ha; 536,6 ha; Cây b i tr ng c , , Đ t nông nghiệp; 1252,4 ha; 1425,3 ha. Biế ng của l p phủ ở KBTTN Tà Xùa gồ : ) ă ện tích Rừ ư ường xanh lá r ng; Rừ ư ường xanh lá r ng, lá kim; Rừ è ường xanh lá r Đ t nông nghiệp; Cây b i tr ng c ; 2) gi m diện tích rừ ường xanh lá kim; Rừ ường xanh lá r ng; Rừ ường xanh lá r ng, lá kim; Rừ ư ường xanh lá kim; Rừng nghèo ường xanh lá r ng, lá kim. S d ng L ế ng l p phủ th m th c vật KBTTN Tà Xùa cho kết qu , chính xác cao, thời gian phân tích nhanh, cho kết qu tin cậy ở tỉ lệ 1:50000. Ảnh Landsat 7 và Landsat 8 có kênh toàn sắ phân gi i 15 m ư c s d ă ườ phân gi ổ. Lời c m ơn: i á c tài tr bởi ề tài Nghiên c u xây dựng hệ thống thông tin qu n lý, giám sát tài nguyên ở n quốc gia và một số khu b o t n thiên nhiên khu vực Tây Bắc bằng công nghệ viễn thám và GIS có sử d ng nh VNREDSat-1. Mã số VT/UD-01/14-15. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê X n Cảnh, Đỗ Hữ Thƣ, Đặng H Phƣơng H Q ý Q ỳnh, T K ọ C ệ Tậ ( ): -79. 2. Lê T ần Chấn, ổ Đ ọ Khu B ồ T X , ỉ Sơ L ư V ệ S T ậ 91 trang. 3. Thái Văn T ừng, N ệ ừ ệ ở V ệ N , N KHKT, H N 4. http:\\glovis.usgs.gov. APPLIED REMOTE SENSING AND GIS TO STUDY THE LANDCOVER CHANGE OF TA XUA NATURE RESERVE, SON LA PROVINCE HA QUY QUYNH, DOAN THI TRUONG NHUNG SUMMARY Using Landsat satellite images and GIS to classify vegetation cover in Ta Xua natural Reserve showed: in 1999, the area of Closed forest is 11258 ha, Open forest is 2317 ha Poor forest is 1620.8 ha, Scrub, Scrub and grassland is 1492.9 ha and Agriculture land is 1252.4 ha. In 2014 the area of each types in the order of: 5105.5 ha, 5602.5 ha, 2862.6 ha, 2945.5 ha, 1425.3 ha. HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT LẦN THỨ 6 1635 Classified by the forest structure, the forest types in Ta Xua NR are: Closed evergreen needle forest in 1999 was 675.9 ha and in 2014 was 671.3 ha; Closed evergreen broadleave forest was 8806.8 ha and 3080.4 ha; Closed evergreen broadleave and needle forest was 1775.6 ha; 1353.8 ha; Open evergreen broadleave and needle forest is 3.5 ha; Open evergreen broadleave forest is 1224.1 ha; 3819.8 ha; Open evergreen broadleave and needle forest was 3932 ha; 1782.7 ha; Poor evergreen broadleave forest is 406.6 ha; 2326.0 ha; Poor evergreen broadleave and needle forest is 1910.4 ha; 536.6 ha; Shrub and grassland; 1492.9 ha; 2945.5 ha; Agricultural land is 1252.4 ha; 1425.3 ha. The changing of the vegetaion cover in Ta Xua NR represents: 1) Increasing area the of Open evergreen broadleave forest; Open evergreen broadleave and needle forest; Poor evergreen broadleave forest; Scrub and grassland; Agriculture land and 2) decreasing area of Closed evergreen needle forest; Closed evergreen broadleave forest; Closed evergreen broadleave and needle forest; Open evergreen broadleave and needle forest; Poor evergreen broadleave and needle forest. Using Landsat 7 and 8 to assess changes of vegetation cover in Ta Xua NR has advantage of high accuracy, fast analysis time in the scale of 1:50000. Landsat 7 and Landsat 8 channel panchromatic resolution of 15 meters was used to enhance the resolution multispectral channels.