ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ TÚ ANH
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG
NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RUỘNG BẬC THANG TẠI
HUYỆN SA PA, TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ KIM CHI Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN
Luận văn đƣợc thực hiện tại Khoa Địa lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Vũ
Kim chi, ngƣời thầy đã hƣớng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho
tác giả trong suốt quá trình lựa chọn và thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo tại Khoa Địa lý, trƣờng ĐHKHTN
đã tận tâm giảng dạy, truyền thụ những kiến thức quý báu, nền tảng để tác giả thực
hiện luận văn. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo và đồng nghiệp tại Ban
1.2 Sự phát triển của ruộng bậc thang trong bối cảnh biến đổi khí hậu 13
1.2.1 Một số biểu hiện chính của BĐKH tại tỉnh Lào Cai và Miền núi phía bắc 13
1.2.2 Tác động của BĐKH tới ngành trồng trọt ở miền núi phía bắc 16
1.3 Ứng dụng Viễn thám trong nghiên cứu ruộng bậc thang 18
1.3.1 Hệ thống viễn thám 18
1.3.2 Sai số của ảnh viễn thám và phƣơng pháp xử lý 22
1.3.3 Tƣ liệu viễn thám và GIS trong xác định biến đổi của ruộng bậc thang 24
CHƢƠNG 2 -ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ VÀ HIỆN TRẠNG CANH TÁC RUỘNG BẬC
THANG TẠI HUYỆN SAPA 25
2.1 Điều kiện tự nhiên 25
2.1.1 Vị trí địa lý 25
2.1.2 Địa chất - địa mạo - địa hình 26
2.1.3 Khí hậu - thuỷ văn 27
2.1.4 Thổ nhƣỡng và thảm thực vật 33
2.1.5 Biến đổi khí hậu tại Sa Pa 36
2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 38
2.2.1 Cơ sở hạ tầng 38
2.2.2 Dân số - dân tộc 40
2.2.3 Lao động - việc làm 40
2.2.4 Hiện trạng canh tác ruộng bậc thang 42
2.2.5 Phƣơng thức canh tác ruộng bậc thang ở Sa Pa 44
2.3 Các nhân tố tác động tới sự phát triển của ruộng bậc thang 47
2.3.1 Tác động của điều kiện tự nhiên, phƣơng thức canh tác 47
2.3.2 Tác động của chính sách 49
2.3.3 Tác động và hậu quả của biến đổi khí hậu 53
CHƢƠNG 3 -ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG
NGHIÊN CỨU RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SAPA 54
3.1 Thành lập bản đồ hiện trạng ruộng bậc thang khu vực huyện Sa Pa 54
3.1.1 Tƣ liệu sử dụng 54
3.1.2 Quy trình thành lập 55
Hình 2.8: Các nhóm đất chính tại huyện Sa Pa 34
Hình 2.9: Diện tích đất lâm nghiệp từ năm 2000 – 2010 35
Hình 2.10: Phân bố dân số, dân tộc tại huyện Sa Pa 40
Hình 2.11: Cơ cấu lao động năm 2011 41
Hình 2.12: Tỷ lệ hộ nghèo tại Huyện Sa Pa 42
Hình 2.13: Sản lƣợng lúa nƣớc cả năm 42
Hình 2.14: Diện tích lúa nƣớc từ năm 1990 - 2013 43
Hình 3.1: Ảnh Landsat năm 1993, 1999 khu vực huyện Sapa 54
Hình 3.2: Ảnh Landsat năm 2007, 2013 khu vực huyện Sapa 54
Hình 3.3: Quy trình nắn ảnh 55
Hình 3.4: Các thông số trích điểm 56
Hình 3.5: Ảnh kết quả sau khi nắn chỉnh 57
Hình 3.6: Ảnh sau khi nắn chỉnh 58
Hình 3.7: Kết quả giải đoán ảnh 60
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Hiện tƣợng thời tiết bất thƣờng tại Sa Pa 36
Bảng 2.2: Cơ cấu kinh tế huyện Sa Pa giai đoạn 1995 – 2010 (%) 41
Bảng 2.3: Tác động của điều kiện tự nhiên và phƣơng thức canh tác đến RBT 47
Bảng 2.4: Chính sách nông nghiệp và các tác động đến ruộng bậc thang 51
Bảng 2.5: Hậu quả do hiện tƣợng thời tiết bất thƣờng gây ra 53
Bảng 3.1: Diện tích RBT theo thống kê và giải đoán ảnh (ha) 61
3 DANH MỤC HỘP
Hộp 1.1: Nhận định chung về tình hình BĐKH ở các tỉnh MNPB 14
Hộp 2.1: Ruộng bậc thang làm giảm tỷ lệ nghèo, chấm dứt cảnh di cƣ tự do và bảo
vệ rừng 44
Hộp 2.2: Kinh nghiệm trồng lúa nƣớc trên ruộng bậc thang 46
lần so với năng suất trồng lúa nƣơng trên đất dốc. Từ khi phát triển ruộng bậc thang
ở đây, việc du canh, du cƣ đốt nƣơng làm rẫy đã bị xóa bỏ từ năm 1998. Ngƣời dân
tộc vùng cao nơi đây đã định canh, định cƣ và đến nay không những đủ thóc gạo để
ăn mà còn có thể đem bán. Tỷ lệ nghèo đói cũng nhờ đó mà đƣợc giảm mạnh.
Ruộng bậc thang còn có vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trƣờng và phát
triển rừng. Phƣơng thức canh tác ruộng bậc thang có tác dụng làm giảm độ chua của
đất feralit do thƣờng xuyên đƣợc thay nƣớc mới và cung cấp các khoáng chất qua
phân bón. Mặt khác, muốn phát triển ruộng bậc thang phải đồng thời phát triển
thảm rừng đầu nguồn để điều tiết dòng chảy mặt, chống xói mòn và khô hạn. Do
vậy, ruộng bậc thang có tác dụng giữ nƣớc, giảm xói mòn đất, cải thiện độ phì và
khi lúa lên xanh sẽ tạo thành thảm phủ thực vật để giữ ẩm và khoáng chất.
Hơn nữa, ruộng bậc thang Sa Pa đang tạo nên một sản phẩm du lịch độc đáo
cho Việt Nam. Mạng thông tin điện tử du lịch quốc tế Touropia đã xếp hạng ruộng
bậc thang Sa Pa, Việt Nam nằm trong top 11 ruộng bậc thang đẹp nhất thế giới vào
cuối tháng 12/2013. Ngày 02/11/2013, tại lễ kỷ niệm 110 năm du lịch Sa Pa, Tổ
chức Kỷ lục Việt Nam (VietKings) đã trao chứng nhận kỷ lục Việt Nam cho hai
danh thắng của huyện Sa Pa là đèo Ô Quy Hồ và ruộng bậc thang ở thôn Vù Lùng
Sung. Ruộng bậc thang ở thôn Vù Lùng Sung, xã Trung Trải, huyện Sa Pa có 121
bậc với trên 100 năm tuổi đƣợc công nhận là ruộng bậc thang có nhiều bậc nhất và
đẹp nhất ở Sa Pa. Trƣớc đó, năm 2009, tạp chí du lịch Travel and Leisure (Mỹ)
5
cũng bình chọn ruộng bậc thang Sa Pa là một trong 7 ruộng bậc thang kỳ vĩ nhất
châu Á và thế giới.
Những năm gần đây, các tác động nặng nề của biến đổi khí hậu đã ảnh
hƣởng mạnh tới sản xuất nông nghiệp trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam. Các
hiện tƣợng thời tiết bất thƣờng và cực đoan đã đƣợc ghi nhận tại Sa Pa và gây nên
những thiệt hại trực tiếp tới nông nghiệp và ngƣời nghèo tại đây. Biến đổi khí hậu
với tần suất xuất hiện ngày càng nhiều sẽ tiếp tục gây thiệt hại nặng nề và trực tiếp
đến nguồn nƣớc, gây nên lũ quét và sạt lở đất tại các ruộng bậc thang. Vì vậy, cần
biến đổi của cả hệ thống.
Quan điểm lịch sử:
Mỗi một đơn vị lãnh thổ bất kì đều phải trải qua các quá trình hình thành,
phát triển, và tiến hoá theo thời gian. Nhƣ vậy, việc xem xét và nhìn nhận lãnh thổ
trên quan điểm lịch sử giúp ta có cái nhìn đầy đủ về mọi phƣơng diện của lãnh thổ
trong quá khứ và dự đoán, định hƣớng phát triển của lãnh thổ trong tƣơng lai. Đồng
thời, từ đó có thể lựa chọn phƣơng thức thích hợp nhất cho việc sử dụng hợp lý tài
nguyên và bảo vệ môi trƣờng.
Để có hệ thống tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣ hôm nay, ruộng bậc thang ở Sa Pa
đã trải qua lịch sử hình thành trên 100 năm. Đó là sự đúc rút, trải nghiệm và sáng
tạo của ngƣời dân tộc H’Mông, Dao, Giáy trong cải tạo đất dốc để trồng lúa. Sự
biến đổi về diện tích, phân bố đất trồng lúa có thể đƣợc quan sát và thấy đƣợc
những biến đổi đó thông qua hệ thống ảnh vệ tinh đƣợc thu thập từ năm 1993 tới
nay. Hệ thống ảnh vệ tinh này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về mặt không
gian và thời gian đối với sự thay đổi của ruộng bậc thang khu vực này.
Quan điểm phát triển bền vững:
Một trong những định nghĩa đƣợc biết đến nhiều nhất về phát triển bền vững
là: “Phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng các nhu cầu hiện tại mà không làm
tổn hại khả năng đáp ứng nhu cầu của thế hệ trong tƣơng lai” (Hội nghị thế giới về
môi trƣờng và phát triển, WCED, 1978). Đối với bất kể vùng lãnh thổ nào khi khai
thác tiềm năng phục vụ phát triển kinh tế xã hội, nguyên tắc phát triển bền vững
phải đƣợc đặt lên hàng đầu. Sự kết hợp hài hoà giữa phát triển kinh tế, phát triển xã
hội và bảo vệ môi trƣờng là mục tiêu của phát triển bền vững. Nghiên cứu sự thay
đổi về quy mô và chức năng của ruộng bậc thang ở huyện Sa Pa không chỉ xác định
sự biến đổi trong quá khứ mà nhằm tới mục đích quan trọng là sử dụng hợp lý, phục
vụ bảo tồn và phát triển bền vững.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ
Mục tiêu: Đề tài tập trung nghiên cứu sự biến đổi của ruộng bậc thang trong
bối cảnh biến đổi khí hậu bằng công nghệ Viễn thám và GIS nhằm đƣa ra cơ sở
7
quan tài liệu kết hợp khảo sát thực địa để nắm rõ vấn đề nghiên cứu và khu vực
nghiên cứu.
- Bƣớc 3: Phân tích hiện trạng canh tác ruộng bậc thang: thành lập bản đồ
hiện trạng ruộng bậc thang sau khi nắn chỉnh ảnh vệ tinh và số hoá, kết hợp phân
8
tích các nhân tố tác động đến các thời kỳ phát triển của ruộng bậc thang để làm rõ
quá trình hình thành và xu thế mở rộng ruộng bậc thang.
- Bƣớc 4: Phân tích sự thay đổi quy mô và đặc tính đa chức năng của ruộng
bậc thang: sau khi đã có hiện trạng phát triển ruộng bậc thang từng năm, có thể rút
ra quá trình thay đổi phƣơng thức sử dụng đất từng giai đoạn. Phân tích sự thay đổi
quy mô cũng cho thấy sự thay đổi chức năng khi vai trò của ruộng bậc thang ngày
càng rõ rệt và quan trọng trong đời sống của cƣ dân miền núi.
- Bƣớc 5: Đề xuất các biện pháp và định hƣớng sử dụng hợp lý, bảo tồn,
phát triển bền vững ruộng bậc thang.
6. Kết quả và nghĩa của đề tài
Kết quả đạt đƣợc:
1. Thành lập bình đồ ảnh các năm 1993, 1999, 2003, 2013 khu vực huyện Sa Pa
trên cơ sở nắn chỉnh ảnh vệ tinh thu thập đƣợc bằng phần mềm Envi.
2. Thành lập các bản đồ: hiện trạng phân bố ruộng bậc thang năm 1993, 1999,
2003, 2013 dựa trên giải đoán ảnh vệ tinh, và các bản đồ biến động giữa các
năm này.
3. Kết quả phân tích đặc điểm sự thay đổi quy mô và đặc tính đa chức năng của
ruộng bậc thang huyện Sapa.
4. Đề xuất các giải pháp và định hƣớng sử dụng hợp lý, bảo tồn, phát triển bền
vững ruộng bậc thang của khu vực Tây Bắc nói chung và huyện Sa Pa nói
riêng.
Ý nghĩa:
Ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận văn góp phần làm sáng tỏ vấn đề lý luận
thống thủy lợi trong cảnh quan nông nghiệp chứa ruộng bậc thang, Tomohiro
Ichinose và nnk [14] đã phân tích những thay đổi trong sử dụng đất giai đoạn 1963
– 2000 ở phía bắc đảo Awaji và miền trung Nhật Bản dựa trên tƣ liệu bản đồ địa
hình và ảnh vệ tinh. Nghiên cứu cũng so sánh sự thay đổi giữa hai hệ thống thủy lợi
khác nhau: khu vực tazu (do cộng đồng sở hữu) và khu vực do tƣ nhân quản lý. Kết
quả phân tích cho thấy, trong khu vực tazu, gần 40% diện tích ruộng bậc thang
trƣớc đây đã trở thành đất đô thị và đồng cỏ, gần 20% diện tích trồng lúa trở thành
nƣơng rẫy vào năm 2000. Ngƣợc lại, 30,6% diện tích trồng lúa trƣớc kia giờ là
nƣơng rẫy trong khu vực quản lý của tƣ nhân, khoảng một nửa diện tích đồng ruộng
đã biến thành đồng cỏ (26,3%) và đất đô thị (24,0%), 18,6% đƣợc thay thế bằng đất
trồng cây vào năm 2000. Nhƣ vậy, trong khu vực tazu, có ít diện tích trồng trọt bị
10
bỏ hoang. Những kết quả này cho thấy hệ thống thủy lợi có thể ảnh hƣởng đến mô
hình thay đổi sử dụng đất canh tác ruộng bậc thang.
Nghiên cứu gần đây của Baoshan Cui và nnk [15] về đặc điểm phân bố các
chất dinh dƣỡng đất ở ruộng bậc thang Hani vùng Tây Nam, Trung Quốc cho thấy
ruộng bậc thang Hani ảnh hƣởng rất nhiều đến cảnh quan khu vực miền núi Tây
Nam, Trung Quốc. Kết quả phân tích tƣơng quan các thông số chất dinh dƣỡng
trong đất đã đánh giá tác động của yếu tố môi trƣờng lên các chất dinh dƣỡng đất,
cũng nhƣ các mối quan hệ giữa các thông số chất dinh dƣỡng đất và độ cao, hƣớng
sƣờn, độ dốc và khoảng cách đối với các khu dân cƣ. Kết quả cho thấy các chất Kali
(AK) và phốt pho (AP) thấp trong thời gian bỏ hoang, ngƣợc lại chất hữu cơ (OM)
lại cao hơn trong thời kì hoang hoá; còn tổng Nitơ (TN), tổng Kali (TK) và tổng
phốt pho (TP) ít có sự thay đổi trong cả hai thời kỳ. Phân tích tƣơng quan còn cho
thấy chất dinh dƣỡng đất AK, TP, TN và OM có mối tƣơng quan đặc biệt tiêu cực
với khoảng cách đến các làng, trong khi AP và TK chỉ hiển thị một biến động nhẹ.
Một nghiên cứu tƣơng tự của Nobuhiro Oyanagi và Makoto Nakata [16] về
vấn đề tính năng động của các ion hòa tan trong đất canh tác ruộng bậc thang bị
hoang hoá trên đảo Sado, Nhật Bản, đã điều tra thổ nhƣỡng và phân tích hóa học
Donovan và nnk [12] trong nghiên cứu “Các xu hƣớng phát triển ở vùng núi
miền Bắc Việt Nam” đã xác định bảy khó khăn chính mà ngƣời dân ở miền núi gặp
phải, bao gồm: những hạn chế về mặt tự nhiên (độ dốc và địa hình chia cắt lớn, đất
chua và độ phì kém, khí hậu khắc nghiệt, những khó khăn về mặt tiếp cận); môi
trƣờng suy thoái (nạn phá rừng, xói mòn, lũ lụt); những hạn chế về cơ sở hạ tầng
(mạng lƣới giao thông và thông tin chƣa phát triển); những hạn chế về kinh tế (nền
nông nghiệp tự túc, thiếu vốn và khả năng tiếp cận với thị trƣờng kém); áp lực dân
số cao (tỷ lệ tăng dân số cao, đất đai manh mún, di cƣ, tỷ lệ thất nghiệp cao); những
hạn chế về mặt văn hoá (trình độ nhận thức kém, đa dạng ngôn ngữ, bất đồng giữa
các nhóm dân tộc); những hạn chế về tri thức (thiếu kiến thức khoa học về miền núi,
giữ cách nghĩ là một kế hoạch phát triển duy nhất có thể áp dụng cho tất cả các khu
vực miền núi). Vì vậy, một số tác giả đã dự đoán tỷ lệ nghèo đói sẽ tăng ở miền núi
là kết quả của vòng luẩn quẩn: dân số tăng, suy thoái môi trƣờng, nghèo đói gia
tăng và sự tụt hậu của các dân tộc thiểu số (Kerklievt và Porter [21], Rambo và
nnk[22] , Lê Trọng Cúc và Rambo [23] , Alther và nnk [1].
Công trình nghiên cứu xói mòn đất và tai biến thiên nhiên ở Tây Bắc của Vũ
Văn Phái và Nguyễn Quang Mỹ
[2] đã chỉ ra tầm quan trọng của canh tác ruộng bậc
thang trên đất dốc và vai trò quan trọng của nó đối với việc giảm thiểu xói mòn đất
khu vực Tây Bắc. Đất dốc chiếm trên 80% diện tích ở Tây Bắc Việt Nam, trong đó
chỉ có 7 - 8% diện tích là có rừng. Thêm vào đó, lƣợng mƣa hàng năm khá cao
(2000 - 2500mm) và 90% của nó lại tập trung vào mùa mƣa. Vì vậy, cƣờng độ xói
12
mòn đất rất cao làm mất khoảng 200 - 300 tấn/ha/năm gây ra sự thoái hóa và laterit
hóa. Đất mất khả năng canh tác. Lớp phủ thực vật và rừng giữ vai trò quan trọng
nhất cho sự phát triển bền vững của các nhà máy thuỷ điện và hồ chứa, giảm thiểu
quá trình bồi lắng đáy hồ chứa và hạn chế cao nhất khả năng xói mòn đất, trƣợt đất,
dòng bùn và lũ quét. Vì vậy, để giảm thiểu tai biến thiên nhiên ở khu vực, cần phải
Để phát triển hình thức canh tác lúa nƣớc trên ruộng bậc thang phải thay đổi các quá
trình tác động cơ bản lên sƣờn dốc. Vì vậy, cần thiết nghiên cứu vấn đề này theo
quan điểm địa mạo để đề xuất các giải pháp tốt nhất cho việc lựa chọn địa hình khu
vực canh tác, đồng thời chỉ ra các nguy cơ nguy hiểm có thể gây ra bởi những tác
động này.
Công trình nghiên cứu của Nguyễn An Thịnh [5] ở huyện miền núi cao Sa
Pa, tỉnh Lào Cai đã làm rõ đặc điểm biến đổi cảnh quan khu vực này trong lịch sử
qua các thời kỳ biến động và phát triển ruộng bậc thang. Nghiên cứu đã phân tích
các chính sách tác động qua từng thời kỳ chuyển đổi phƣơng thức canh tác của các
nhóm dân tộc thiểu số huyện Sa Pa. Kết quả đã chỉ ra và đề xuất hƣớng phát triển
bền vững cảnh quan khu vực nghiên cứu nói riêng và khu vực miền núi phía Bắc
nói chung.
Yuzuru Isoda và nnk [25] nghiên cứu sự phát triển ruộng bậc thang với mục
tiêu nhằm xác định vị trí, kích thƣớc và các thời kỳ phát triển của ruộng bậc thang
trong vòng 34 năm (1973 – 2007) thực hiện ở xã Lao Chải, huyện Sa Pa, tỉnh Lào
Cai. Kết quả phân tích ảnh viễn thám kết hợp khảo sát điều tra thực địa cho thấy
diện tích ruộng bậc thang tăng gấp đôi kể từ năm 1973, trong giai đoạn 1993 – 2007
phát triển mạnh hơn so với giai đoạn trƣớc đó. Nghiên cứu bƣớc đầu chỉ ra đƣợc vị
trí cũng nhƣ quy mô ruộng bậc thang trong giai đoạn nghiên cứu. Tuy nhiên, kết
quả nghiên cứu chỉ dựa trên phƣơng pháp xác định sử dụng đất trong quá khứ mà
không có dữ liệu nền trong quá khứ.
1.2 Sự phát triển của ruộng bậc thang trong bối cảnh biến đổi khí hậu
1.2.1 Một số biểu hiện chính của BĐKH tại tỉnh Lào Cai và Miền núi phía bắc
Biến đổi khí hậu không đồng nghĩa với thiên tai. Đó là 2 hiện tƣợng tự nhiên
song hành nhƣng có quan hệ chặt chẽ với nhau; bởi trong nhiều trƣờng hợp, thiên
tai là hệ quả trực tiếp của biến đổi khí hậu. Ở khu vực miền núi phía Bắc, biến đổi
khí hậu đƣợc thể hiện qua hiện tƣợng nhiệt độ tăng và các hiện tƣợng thời tiết cực
đoan nhƣ sự thay đổi cực nhiệt độ, nắng nóng kéo dài hơn, rét đậm kéo dài hơn,
mƣa lớn tập trung hơn nhƣng cũng có những đợt khô hạn kéo dài hơn. Mƣa lớn tập
trung dễ dẫn đến lũ lụt, lũ ống/lũ quét. Hiện tƣợng núi lở hay sạt lở đất có nguyên
giai đoạn từ 1980 đến 2006 tại trạm Bắc Hà nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng
0,6
0
C, SaPa tăng 0,2
0
C, Phố Ràng tăng 0,4
0
C; tại Bắc Hà nhiệt độ trung bình mùa
hè tăng 0,4
0
C, đặc biệt vào mùa đông nhiệt độ trung bình tăng 1,0
0
C.
Hộp 1.1: Nhận định chung về tình hình BĐKH ở các tỉnh MNPB
Từ năm 1951 đến năm 2000, nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam đã tăng lên 0.7
0
C.
Nhiệt độ trung bình năm từ 1961 đến 2000 cao hơn trung bình năm từ 1931 đến 1960.
Số đợt không khí lạnh ảnh hƣởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong thời gian từ 1990
đến 2010 Năm 1994 và năm 2007 chỉ có 15-16 đợt không khí lạnh bằng 56% trung
bình nhiều năm. Biểu hiện dị thƣờng gần đây nhất về khí hậu trong bối cảnh BĐKH
toàn cầu là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 và 2
năm 2008.
Nguồn: Chƣơng trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu (NTP-RCC 2008)
15
Hình 1.1: Xu hƣớng tăng nhiệt độ tại Lào Cai
canh tác làm hạn chế nguồn vốn sinh kế cho ngƣời dân, đặc biệt là ngƣời nghèo.
Hạn hán, rét đậm rét hại làm giảm hoặc phá hủy các diện tích đa đƣợc gieo trồng từ
đó giảm sản lƣợng lƣơng thực sản xuất đƣợc. Kết quả nghiên cứu ở miền núi phía
Bắc cho thấy diện tích đất nông nghiệp mất vào vụ đông xuân và hè thu hàng năm
do hạn hán giao động trong khoảng từ 25 đến 9050 ha
Hình 1.3: Diện tích đất nông nghiệp bị mất do hạn hán ở vùng núi phía Bắc từ
năm 1980 đến 1998
Nguồn:[28]
Theo báo cáo của Ủy ban Nhân dân tỉnh Hà Giang (2011), năm 2011 hạn hán
kéo dài trên địa bàn tỉnh cho nên diện tích gieo trồng chỉ đạt 93% so với kế hoạch,
toàn tỉnh có 1,820 ha lúa bị hạn trong đó có khoảng 120 ha lúa phải gieo cấy lại,
diện tích mất trắng lên đến 20ha. Tác động của biến đổi khí hậu làm mất diện tích
đất canh tác, một số hoạt động của con ngƣời còn góp phần làm trầm trọng hơn tác
động của biến đổi khí hậu. Hoạt động khai khoáng ở xã Tùng Bá, huyện Vị Xuyên
là một ví dụ điển hình.
17
Rét đậm rét hại cũng làm thiệt hại lớn đến sản xuất lúa. Đợt rét đậm rét
hại vào năm 2008 ở miền núi phía Bắc đa phá hủy khoảng 100.000 ha lúa, ƣớc tính
tổng thiệt hại do đợt rét này lên đến 30 triệu đô la (Oxfam International in Vietnam.,
2008 [20]). Riêng ở tỉnh Lào Cai đợt rét đậm này đã gây thiệt hại hơn 84 tấn lúa
giống do ngƣời dân phải gieo trồng lại sau khi đợt rét đậm đi qua. Không những chỉ
tác động đến sản xuất lúa, các hiện tƣợng thời tiết cực đoan còn ảnh hƣởng trực tiếp
đến sản xuất lâm nghiệp, cây ăn quả và hoa màu trong vƣờn. Kết quả nghiên cứu ở
Bắc Kạn cho thấy lũ quét và lụt đa ảnh hƣởng trực tiếp đến cây lƣơng thực, hoa
màu, cây ăn quả và cây lâm nghiệp làm mất diện tích đất canh tác và giảm năng suất
(Center for Sustainable Rural Development., 2009 [29]).
Không những làm mất diện tích đất canh tác, biến đổi khí hậu làm suy
thoái đất từ đó làm thay đổi hình thức sử dụng đất dẫn đến thay đổi phân bố cây
nhƣng đã nhanh chóng đƣợc áp dụng trong nhiều lĩnh vực và đƣợc phổ biến rộng rãi
ở các nƣớc phát triển. Công nghệ viễn thám đã trở thành phƣơng tiện chủ đạo cho
công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng ở cấp độ từng nƣớc, từng
khu vực và trong phạm vi toàn cầu.
Viễn thám có vai trò quan trọng trong nghiên cứu liên quan đến tài nguyên
thiên nhiên nhƣ lớp phủ thực vật, tài nguyên đất và tài nguyên nƣớc. Ƣu điểm của
phƣơng pháp này là sử dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh trong thành lập các loại bản đồ
chuyên đề. Khả năng đem lại các thông tin cần thiết ở những vùng khó có thể sử
dụng các phƣơng pháp truyền thống là rất cao và hữu ích. Tuy nhiên ngoài những
thuận lợi thì có không ít khó khăn khi thành lập bản đồ ở miền núi nhƣ bóng địa
hình, bóng mây, sƣơng mù,
Dữ liệu viễn thám mang lại thông tin phong phú về hiện trạng lớp phủ và có
nhiều cách chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám không chỉ theo không gian mà cả
thời gian. Tiếp cận theo không gian của từng pixel nhằm phân loại các đối tƣợng
bằng phƣơng pháp phân loại có kiểm định. Tiếp cận theo thời gian để đánh giá biến
động lớp phủ từ các ảnh viễn thám theo các năm. GIS có khả năng phân tích không
gian, sử dụng để phân tích biến động lớp phủ nhờ việc chồng xếp các bản đồ hiện
trạng và tính toán biến động qua các năm khác nhau.
1.3.1 Hệ thống viễn thám
Thuật ngữ viễn thám (Remote sensing) - điều tra từ xa, xuất hiện từ năm
1960 do một nhà địa lý ngƣời Mỹ là E. Pruit đặt ra (Thomas, 1999). Kỹ thuật viễn
thám là một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác
nhau trong các công đoạn khác nhau nhƣ: 1)Thu nhận thông tin, 2) Tiền xử lý thông
tin, 3) Phân tích và giải đoán thông tin, 4) Đƣa ra các sản phẩm dƣới dạng bản đồ
chuyên đề và tổng hợp.
19
Vì vậy có thể định nghĩa Viễn thám là sự thu nhận và phân tích thông tin về
đối tƣợng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng nghiên cứu. Bằng các
công cụ kỹ thuật, viễn thám có thể thu nhận các thông tin, dữ kiện của các vật thể,
vào sự phản xạ từ bề mặt vật thể và bề mặt trái đất. Do vậy các thông tin về vật thể
có thể đƣợc xác định từ các phổ phản xạ.
Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Sử dụng bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh
ra. Mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thƣờng đều tự phát ra một bức xạ có đỉnh tại
bƣớc sóng 10m.
Viễn thám siêu cao tần: Sử dụng hai loại kỹ thuật chủ động (máy phát thu
đƣợc bức xạ, tán xạ hay phản xạ từ vật thể) và bị động (thu bắt tín hiệu bức xạ do
chính vật thể phát ra đƣợc ghi lại).
a) Hệ thống chụp ảnh Viễn thám
Hệ thống khung (Hệ thống toàn cảnh): Hệ thống khung ghi nhận tức thời
hình ảnh của một vùng hay tạo một “khung” lên địa hình. Máy chụp ảnh và các ống
thu ảnh (vidicon) là các ví dụ thông dụng của hệ thống nhƣ vậy.
Mắt ngƣời cũng có thể coi là “hệ thống khung”. Một máy ảnh sử dụng các hệ
thống ống kính để tạo nên hình ảnh của một ảnh tại mặt phẳng tiêu cự (focal plane),
ở đó hình ảnh là rõ nét nhất. Cửa sổ sáng đƣợc mở ở những khoảng cách đƣợc lựa
chọn, cho phép ánh sáng đi vào máy ảnh và khi đó hình ảnh đƣợc ghi lại trên phim.
Ống thu ảnh (Vidicon) là một dạng của máy chụp ảnh vô tuyến mà nó ghi lại hình
ảnh trên một bề mặt nạp cảm ứng điện từ. Một chùm tia điện tử quét lên bề mặt để
thăm dò các mẫu của các lƣợng nạp khác nhau tạo nên hình ảnh, các tia điện tử
cung cấp các tín hiệu mà nó có thể truyền và ghi lại trên băng từ hoặc hiện hình ảnh
lên phim.
21 Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống thu nhận ảnh dạng “khung”
Hiệu quả của hệ thống khung và ống thu ảnh là tạo hình ảnh có độ phủ về
phía trƣớc (forward overlap). Phần có độ phủ có thể nhìn hình ảnh ba chiều nhờ
dùng kính lập thể. Phim chỉ nhạy cảm với vùng cực tím, nhìn thấy và hồng ngoại
phản xạ(0.3 – 0.9m). Một dải cảm ứng của các ống thu ảnh đặc biệt kéo dài tới
băng nhiệt của vùng hồng ngoại. Hệ thống khung có thể tạo hình ảnh liên tục cho
lại hình ảnh ở 7 band: 3 band nhìn thấy, 3 band hồng ngoại phản xạ và 1 band hồng
ngoại nhiệt. Vệ tinh SPOT sử dụng hệ thống đa phổ quét dọc với độ phân giải cao.
Vệ tinh Ikonos ghi nhận hình ảnh với 3 band phổ.
1.3.2 Sai số của ảnh viễn thám và phƣơng pháp xử lý
Ảnh viễn thám có hai loại sai số đó là sai số về phổ và sai số hình học:
a) Sai số về phổ (radiometric error)
Liên quan đến độ sáng của các pixel. Sai số về phổ xuất phát từ các nguyên
nhân: 1) Do ảnh hƣởng của bầu khí quyển nhƣ hấp thụ năng lƣợng, tán xạ năng
lƣợng (hiệu ứng Rayleigh, hiệu ứng Mie); 2) Do lỗi của đầu thu. Việc hiệu chỉnh
các sai số về phổ thƣờng đƣợc làm bởi nhà cung cấp ảnh, ở giai đoạn tiền xử lý (pre
- processing).
b) Sai số về hình học (geometric error)
Sai số về hình học làm méo ảnh viễn thám có thể đƣợc chia làm hai nhóm là
sai số méo hình hình học của chính hệ thống Sensor và sai số méo hình do ảnh
hƣởng của các yếu tố bên ngoài hệ thống.
Sai số méo hình hình học của hệ thống Sensor: Sai số hệ thống này phát sinh
chủ yếu là do có sự thay đổi trong hoạt động của Sensor nhƣ các méo hình quang
học của Sensor, sự thay đổi tốc độ quét tuyến tính và sự lặp lại của các đƣờng quét,
Copyright: Tài liệu đại học ©