ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------

NGUYỄN VĂN CHINH
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ QGIS QUẢN LÝ NGUỒN TÀI
NGUYÊN CÂY THUÔC TRONG RỪNG TỰ NHIÊN TẠI XÃ TÂN BÌNH,
HUYỆN NHƢ XUÂN, TỈNH THANH HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HOC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Quản lý tài nguyên rừng

Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2014 – 2016

Thái Nguyên - 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN


: Th.s. Lục Văn Cƣờng

Thái Nguyên - 2016


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận này do chính tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của Th.s. Lục Văn cƣờng
Các số liệu kết quả nghiên cứu trong khóa luận của tôi hoàn toàn trung thực
và chƣa hề công bố hoặc sử dụng để bảo vệ học vị nào.
Nô ̣i dung khóa luận có tham khảo và sƣ̉ các tài liê ̣u , thông tin đƣơ ̣c đăng tải
trên các tác phẩ m , tạp chí,…đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, 06 tháng 06 năm 2016
Giảng viên hƣớng dẫn

Sinh viên

Th.S. Lục Văn Cƣờng

Nguyễn Văn Chinh

XÁC NHẬN CỦA GV CHẤMPHẢN
BIỆN
xác nhận đã sửa chữa sai sót sau khi
Hội đồng đánh giá chấm.
(Ký, ghi rõ họ và tên)


Hình 4.7. Bản đồ phân bố cây Mật gấu .....................................................................47
Hình 4.8. Bản đồ phân bố cây Dứa dại .....................................................................48
Hình 4.9. Bản đồ phân bố cây Dƣơng xỉ ...................................................................49
Hình 4.10. Bản đồ phân bố cây Chanh rừng .............................................................50
Hình 4.11. Bản đồ phân bố cây Lạc tiên ...................................................................51
Hình 4.12. Bản đồ phân bố cây Khúc khắc ...............................................................52


v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT

Ý NGHĨA

WWF

Tổ chức Quỹ thiên nhiên thế giới

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

UNESCO

Tổ chức Di sản văn hóa thế giới

NCCT

Ngƣời cung cấp tin


Trung học cơ sở

VACR

Vƣờn – ao – chuồng – rừng

OTC

Ô tiêu chuẩn

QGIS

Quantum GIS


vi
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..........................................................................................iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................v
MỤC LỤC ..................................................................................................................vi
PHẦN 1 MỞ ĐẦU ......................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................1
1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài...............................................................................2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ........................................................................3
1.4. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ...............................................3
PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................4
2.1. Tổng quan về GIS ............................................................................................4

của cây thuốc tại khu vực nghiên cứu ...................................................................36
4.2.1. Hồ sơ quản lý cây dƣợc liệu tại xã Tân Bình .........................................36
4.2.2. Kết quả hiện trạng rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu ......................37
4.2.3. Kết quả xây dựng bản đồ khu vực phân bố của cây dƣợc liệu ...............45
4.3. Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác quản lý loài
cây dƣợc liệu .........................................................................................................53
4.3.1. Về nhân lực, chuyên môn .......................................................................53
4.3.2. Trang thiết bị. .........................................................................................53
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................55
5.1. Kết luận ..........................................................................................................55
5.2. Tồn tại ............................................................................................................55
5.3. Kiến nghị ........................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................1
PHỤ LỤC ....................................................................................................................3


1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Cây thuốc từ lâu đã đƣợc nhiều ngƣời quan tâm đến đây là nguồn tài nguyên
thực vật có giá trị thiết thực cho các cộng đồng địa phƣơng trong việc phòng chữa
bệnh, ngoài ra nó còn có giá trị trong việc bảo tồn nguồn gen, cung cấp cho lĩnh vực
dƣợc học.
Cho đến nay Việt Nam vẫn đƣợc đánh giá là nƣớc có nguồn tài nguyên sinh
vật đa dạng và phong phú, trong đó có tài nguyên cây thuốc, đặc biệt là khu vực
Trƣờng Sơn. Thêm vào đó với những kinh nghiệm đã đƣợc tích lũy qua 4000 năm
lịch sử, đã sử dụng nguồn tài nguyên phục vụ cho nhu cầu cuộc sống từ ăn, mặc, ở,
chăm sóc sức khỏe và chữa bệnh vv… của các cộng đồng dân tộc ngƣời Việt Nam.
Đó là một ƣu thế lớn trong việc sử dụng nguồn tài nguyên thực vật trong đó có

liệu. Nội dung của nhiệm vụ theo dõi diễn biến tài nguyên cây dƣợc liệu là nắm
vững hiện trạng, cập nhật thông tin diễn biến và phần nào là xác định các nhân tố
gây diễn biến, xu thế diễn biến của tài nguyên cây dƣợc liệu. Trên cơ sở đó, ngƣời
quản lý đƣa ra các giải pháp trong công tác quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn
tài nguyên cây dƣợc liệu, giảm thiểu các tác động tiêu cực đến nguồn tài nguyên cây
dƣợc liệu.
Ngày nay, việc ứng dụng GIS ngày càng phát triển mạnh mẽ trên mọi ngành,
mọi lĩnh vực nói chung và quản lý tài nguyên rừng nói riêng. GIS ứng dụng trong
lâm nghiệp có những ƣu điểm nổi bật so với các phƣơng pháp truyền thống đã từng
sử dụng, giúp cho những nhà quản lý tiết kiệm đƣợc thời gian và chi phí, đặc biệt
trong việc xây dựng bản đồ phân bố hiện trạng các nguồn tài nguyên thiên nhiên
luôn biến động theo thời gian. Theo phƣơng pháp truyền thống chúng ta xây dựng
bản đồ giấy mất rất nhiều thời gian và công sức sau một thời gian cập nhật trạng
thái rừng có sự thay đổi lại phải thiết kế bản đồ mới và chỉnh sửa rất khó khăn. GIS
ra đời đáp ứng đƣợc nhu cầu cần thiết. GIS có những ƣu điểm nổi bật trong việc
chỉnh sửa và bổ sung mới các dạng địa hình, địa thế hay trạng thái biến đổi ngoài
thực địa một cách nhanh chóng sau khi đi khảo sát thực địa có thể bổ sung ngay, rất
thuận lợi cho việc quản lý.
Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: "Ứng dụng phần mềm mã nguồn mở QGIS
quản lý tài nguyên cây thuốc trong rừng tự nhiên tại xã Tân Bình, huyện Như
Xuân, tỉnh Thanh Hóa" đƣợc thực hiện nhằm tìm ra giải pháp để quản lý, bảo tồn
và phát triển các loài thuốc có giá trị và kinh nghiệm sử dụng các bài thuốc của
cộng đồng dân tộc.
1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài
Kết quả đề tài góp phần đánh giá hiện trạng rừng và đề xuất những giải pháp
từng bƣớc ứng dụng công nghệ GIS vào trong công tác quản lý tài nguyên rừng nói


3
chung và cây dƣợc liệu nói riêng.

lƣu trữ dữ liệu hành chính.
2.1.2. Các thành phần của GIS
GIS đƣợc kết hợp bởi 5 thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu,
con ngƣời, chính sách và quản lý.

Hình 2.1. Các thành phần của GIS


5
 Phần cứng
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện
các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin
của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy
quét (scanner), máy in (printer) đƣợc liên kết với nhau trong mạng LAN hay
Internet.

Hình 2.2: Sơ đồ tổ chức một hệ “phần cứng GIS”
- Bộ xử lý trung tâm (CPU).
- Bộ nhớ trong (RAM).
- Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM).
- Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES).

Hình 2.3: Bảng số hoá (digitizer)


6
Scanner:
Máy ghi scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tƣơng xứng 1 cách tự
động dƣới dạng hệ thống raster. Một cách luân phiên nhau, bản đổ có thể đƣợc trải
rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong 1 loạt đƣờng thẳng song song

 Cơ sở dữ liệu
Khái niệm dữ liệu địa lý: Đặc điểm dữ liệu trong các hệ thống thông tin địa lý
khác biệt với dữ liệu ở các hệ thống thông tin khác (ngân hàng, thƣ viện, quản lý
khách hàng hàng không, y tế…) ở chỗ chúng bao gồm cả thông tin về vị trí không
gian (dữ liệu không gian), thậm chí cả các mối liên hệ topo không gian và các thông
tin mô tả tính chất (dữ liệu thuộc tính) các vật thể trong hệ thống dữ liệu. Đặc điểm
quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu
thuộc tính đƣợc lƣu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu và có quan hệ chặt chẽ với nhau.


8

Hình 2.7: Minh họa cấu trúc dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu địa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, do đó, một đối tƣợng của dữ liệu
địa lý đƣợc coi là đã xác định khi trả lời đầy đủ thông tin về các các câu hỏi sau:
 Con ngƣời và tổ chức hệ thống.
Các kỹ thuật viên am hiểu về máy tính và các phần mềm GIS có nhiệm vụ sử
dụng thiết bị, nhập và xử lý dữ liệu.
Các nhà phân tích và điều hành hệ thống.
Các nhà lãnh đạo sử dụng hệ thống làm công cụ trợ giúp để hoạch định các
chủ trƣơng, kế hoạch trong quản lý và phát triển.
Tuỳ theo tính chất quản lý, hệ thông tin địa lý có thể mở rộng thêm một số
thành phần liên quan khác.
- Phần chuyên gia:
Trong GIS, phần con ngƣời còn đƣợc biết đến dƣới các tên gọi khác nhƣ
phần não hay phần sống của hệ thống. Con ngƣời tham gia vào việc thiết lập, khai


9
thác và bảo trì hệ thống mộ cách gián tiếp hay trực tiếp. Có hai nhóm ngƣời quan

10
thiết (nhƣ điều tra bổ sung, thu thập mẫu…) nhanh chóng đƣợc xác định. Một điều
quan trọng về GIS so với bản đồ là GIS có thể thể hiện từng lớp bản đồ của vùng
nghiên cứu. Không chỉ ở bề mặt mà còn cho thấy tầng đá gốc, loại đất, thảm thực
vật và nhiều vấn đề khác. Nó rất hữu ích khi nghiên cứu vùng đất mới cho sản xuất
nông lâm nghiệp, đỡ tốn kém tiền của của nông dân, bởi vì thay vì phải làm thí
nghiệm đất tất cả số liệu về cấu trúc đất bên trong đã đƣợc lƣu trữ trong máy tính.
2.1.3.2. Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất
GIS có thể đƣợc sử dụng để dự đoán vụ mùa cho từng cây trồng. Nó có thể
dự đoán bằng cách không chỉ xem xét khí hậu của vùng mà còn bằng cách theo dõi
sự sinh trƣởng và phát triển cây trồng, và bởi vậy sẽ dự đoán đƣợc sự thành công
của mùa vụ. GIS có thể giúp tìm và thể hiện những thay đổi của cây trồng trong
từng giai đoạn sinh trƣởng và phát triển.
Với tính ƣu việt của công nghệ GIS và viễn thám, ngành lâm nghiệp đã ứng
dụng trong công tác quy hoạch và phát triển rừng, phục vụ công tác thiết kế, khai
thác và trồng mới rừng. Ngoài ra ngƣời ta còn sử dụng GIS trong việc theo dõi,
đánh giá diễn biến tài nguyên rừng, xác định vùng thích nghi cho cây lâm nghiệp.
2.1.3.3. Ứng dụng GIS trong quản lý bảo vệ thực vật
Việc kết hợp ứng dụng viễn thám với GIS sẽ cung cấp một cách nhanh
chóng, chính xác bản đồ cỏ dại ở các thời kỳ. Điều này là rất quan trọng đối với các
nhà nông học. Họ có thể sử dụng các thông tin thu thập đƣợc để ngăn ngừa sự lan
tràn của các loài cỏ dại phá hoại mùa màng. Cỏ dại không phải là vấn đề duy nhất
GIS có thể giải quyết, thực tế GIS có thể giải quyết đƣợc nhiều vấn đề khác. Nó rất
hữu ích nhƣ là một biện pháp phòng ngừa tích cực. Nếu một loại động vật hay côn
trùng nào phá hoại đồng ruộng, với GIS nó có thể bị theo dõi và tìm ra dấu vết.
2.1.3.4. Ứng dụng trong công tác phòng chống cháy và bảo vệ rừng
Công nghệ GIS đã đƣợc ứng dụng để: cảnh báo cháy rừng; phân vùng trọng
điểm cháy rừng; ứng dụng ảnh viễn thám MODIS để phát hiện sớm cháy rừng. sử
dụng công nghệ GIS để tô mầu các khu vực rừng có các cấp cảnh báo khác nhau và
đƣợc cập nhật hàng ngày các thông số khí tƣợng: Nhiệt độ, độ ẩm không khí và lƣợng

GIS trong đánh giá biến động rừng và độ che phủ rừng cho thấy ở Ấn Độ diện tích
rừng từ 14,12 triệu ha xuống còn 11,72 triệu ha, giảm 2,4 triệu ha. Từ kết quả đó Ấn
độ đã xây dựng hệ thống bản đồ hiện trạng với chu kỳ 2 năm để quản lý, bảo vệ và
phát triển rừng hiệu quả. (Dutt, Udayalakshmt, 1994) Theo Devendra Kumar (2011),


12
việc ƣớc tính sự thay đổi về độ che phủ rừng dựa trên dữ liệu vệ tinh có thể giúp các
nhà nghiên cứu thấy rõ đƣợc khả năng tích lũy carbon, biến đổi khí hậu, mối đe dọa
đến đa dạng sinh học và mức độ biến động rừng thông qua dữ liệu vệ tinh. Bản đồ lớp
phủ rừng của các vùng đƣợc xây dựng dựa trên ba loại nguồn dữ liệu: thu thập ý kiến
chuyên gia, dựa vào các sản phẩm viễn thám và thống kê quốc gia.
Ở Nhật Bản, đã ứng dụng RS và GIS để xây dựng bản đồ địa hình và bản đồ
lớp phủ rừng, đây là cơ sở cho việc theo dõi và đánh giá sự phục hồi sinh thái của
Siri Kawala Ierd, K.Fujiwara. Su-Fen Wang (2004),[47] khi tiến hành giải đoán ảnh
Spot 4 và Spot 5 theo phƣơng pháp phân loại có kiểm định cho những vùng núi ở
phía bắc Đài Loan, kết quả cho thấy độ chính xác của ảnh Spot 5 (74%) cao hơn
ảnh Spot 4 (71%) do ảnh Spot 5 có độ chính xác cao hơn. Kết quả phân loại ra 3
trạng thái là rừng Chamaecyparis formosensis, rừng trồng cây thuộc họ tùng, rừng
cây lá rụng.
GIS bắt đầu đƣợc xây dựng ở Canada từ những năm 60 của thế kỉ XX và
đƣợc ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trên toàn thế giới. Năm 1972, với việc
phóng vệ tinh Landsat 1 đã mở ra một kỉ nguyên mới cho việc sử dụng viễn thám
trong quan sát và nghiên cứu trái đất. Cho đến nay hơn 30 năm phát triển việc sử
dụng ảnh viễn thám và GIS cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau đã rất phổ biến
trên khắp thế giới.
Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến
trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nƣớc trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công nghệ
viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên

cảm SAR (Synthetic Aperture Rada), VNIR (Visible and Near Infrared Radiometer)
và SWIR (Short Wavelength Infrared Radiometer). Năm 1996, vệ tinh ADEOS
(Advanced Earth Observation Satellite) của Nhật đã đƣợc đƣa vào quỹ đạo với các
bộ cảm OCTS (Ocean Colour & Temperature Scanner) độ phân giải 700m, AVNIR
(Advanced Visible and Near Infrared Radiometer) độ phân giải 16m và các bộ cảm
biến có độ phân giải không gian thấp. Nhật Bản cũng đã nỗ lực cộng tác với Hoa
Kỳ trong việc xây dựng bộ cảm biến hiện đại ASTER (The Advanced Spaceborne


14
Thermal Emission and Reflection Radiometer) đặt trên vệ tinh Terra đƣợc NASA
phóng lên quỹ đạo tháng 12 năm 1999.
Hiện nay ảnh vệ tinh có độ phân giải cao (1 ÷ 4m) đang đƣợc các chuyên gia
sử dụng theo hƣớng tích hợp với GPS (Global Positioning System) và GIS
(Geographical Information System) nhằm khai thác dữ liệu không gian hiệu quả
phục vụ công tác thành lập bản đồ thành phố, quy hoạch giao thông, giám sát biến
động sử dụng đất,… Trong đó, vệ tinh IKONOS đƣợc phóng vào tháng 4 năm 1999
đã cung cấp ảnh với độ phân giải không gian 1m và đặc biệt vệ tinh Quickbird đƣợc
phóng vào tháng 10 năm 2001 cung cấp ảnh với độ phân giải không gian 0.61m.
Ảnh đa phổ với độ phân giải không gian cao đã góp phần quan trọng trong việc phát
triển ứng dụng viễn thám trong nhiều lĩnh vực, đáp ứng đòi hỏi mức độ cung cấp
thông tin chi tiết và chính xác.
Ngoài ra, sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu Trái đất bằng viễn thám
đƣợc đẩy mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh
radar. Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần và
thu tia phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, không phụ thuộc vào
mây. Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực vật và là nguồn
sóng nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm, không phụ thuộc vào
nguồn năng lƣợng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ radar kiểu SLAR đƣợc ghi
nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat. Đặc tính của sóng radar là thu tia phản hồi từ

đã đƣợc nhiều nƣớc tiên tiến trên thế giới nghiên cứu nhƣ: Mỹ, Nhật, Pháp, Nga,...
Từ đó, ảnh viễn thám đã đƣợc ứng dụng ngày một rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau nhƣ: nông nghiệp, lâm nghiệp, môi trƣờng, địa chất…
Su-Fen Wang (2004),[47] khi tiến hành giải đoán ảnh Spot 4 và Spot 5 theo
phƣơng pháp phân loại có kiểm định cho những vùng núi ở phía bắc Đài Loan, kết quả
cho thấy độ chính xác của ảnh Spot 5 (74%) cao hơn ảnh Spot 4 (71%) do ảnh Spot 5
có độ chính xác cao hơn. Kết quả phân loại ra 3 trạng thái là rừng Chamaecyparis
formosensis, rừng trồng cây thuộc họ tùng, rừng cây lá rụng.
Hansen và DeFries (2004),[47] sử dụng ảnh vệ tinh để theo dõi sự thay đổi
độ che phủ rừng trong thời gian 1982-1990 và cuối cùng kết luận rằng, trái ngƣợc
với Liên Hiệp Quốc Tổ chức Nông lƣơng (FAO) báo cáo về một sự gia tăng toàn
cầu về độ che phủ rừng. Mỹ Latinh và vùng nhiệt đới châu Á là hai khu vực phá


16
rừng chiếm ƣu thế. Paraguay cho thấy tỷ lệ cao nhất liên quan đến mất rừng, trong
khi Indonesia đã có sự gia tăng lớn nhất trong việc phá rừng từ những năm 1980
đến năm 1990.
Bodart et al (2009),[48] theo dõi sự thay đổi độ che phủ rừng nhiệt đới ở
châu Mỹ Latinh, Nam Á và châu Phi năm 1990-2000 bằng cách sử dụng ảnh vệ tinh
và phát triển một cách tiếp cận hoạt động và mạnh mẽ có thể trƣớc khi một quá
trình rất lớn số lƣợng dữ liệu từ các điều kiện khác nhau một cách tự động để đƣa
các dữ liệu multitemporal và đa cảnh trên quy mô tƣơng tự và phân khúc xạ hình
ảnh trƣớc khi phân loại giám sát.
Theo Devendra Kumar (2011), [48] việc ƣớc tính sự thay đổi về độ che phủ
rừng dựa trên dữ liệu vệ tinh có thể giúp các nhà nghiên cứu thấy rõ đƣợc khả năng
tích lũy carbon, biến đổi khí hậu, mối đe dọa đến đa dạng sinh học và mức độ biến
động rừng thông qua dữ liệu vệ tinh. Bản đồ lớp phủ rừng của các vùng đƣợc xây
dựng dựa trên ba loại nguồn dữ liệu: thu thập ý kiến chuyên gia, dựa vào các sản
phẩm viễn thám và thống kê quốc gia.