Luận văn Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên rừng tại Hạt Kiểm lâm huyện Lâm Hà tỉnh Lâm Đồng

niệm “địa lý” (geographic) được sử dụng vì GIS trước hết liên quan đến các đặc trưng “địa lý” hay “không gian”. Các đặc trưng này được ánh xạ hay liên quan đến các đối tượng không gian. Chúng có thể là các đối tượng vật lý, văn hoá hay kinh tế trong tự nhiên. Khái niệm “thông tin” (information) đề cập đến khối lượng dữ liệu khổng lồ do GIS quản lý. Các đối tượng thế giới thực đều có tập riêng các dữ liệu chữ - số thuộc tính hay đặc tính (còn gọi là dữ liệu phi hình học, dữ liệu thống kê) và các thông tin vị trí cần cho lưu trữ, quản lý các đặc trưng không gian. Khái niệm “hệ thống” (system) đề cập đến cách tiếp cận hệ thống của GIS. Môi trường hệ thống GIS được chia nhỏ thành các Modul để dễ hiểu, dễ quản lý nhưng chúng được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn. Khái niệm “công nghệ thông tin địa lý” (geographic information technology hay còn gọi là công nghệ 3S) là các công nghệ thu thập và xử lý thông tin địa lý. Chúng bao gồm ba loại cơ bản sau: -Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS): đo đạc vị trí trên mặt đất trên cơ sở hệ thống các vệ tinh. -Viễn thám (Remote Sensing): sử dụng vệ tinh để thu thập thông tin về Trái đất -Hệ thông tin địa lý GIS. Hệ GIS điển hình được thiết lập trên một số khái niệm cơ bản sau: Các đặc điểm của thế giới thực trên bề mặt Trái đất được mô tả lại trên một hệ quy chiếu bản đồ và được lưu lại trong máy tính. Đồng thời, máy tính cũng lưu lại lưới chiếu và các thuộc tính của các đặc điểm bản đồ đó để có thể trả lời các câu hỏi như “chúng ở đâu?” và “chúng là cái gì?” Các đặc điểm bản đồ có thể được hiển thị hoặc vẽ ra khi ta kết hợp bất kỳ hai hay nhiều đối tượng và hầu như trên bất kỳ một tỷ lệ bản đồ. Tin học hóa các dữ liệu bản đồ phải được sử dụng một cách linh hoạt hơn so với các bản đồ giấy truyền thống. GIS có khả năng phân tích các mối quan hệ trong không gian giữa các đặc điểm bản đồ. 3.3. Các thành phần GIS Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 thành phần cơ bản sau: Hình 3.2: Các thành phần của GIS 3.3.1. 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) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet Hình 3.3: Sơ đồ tổ chức một hệ “phần cứng GIS” 3.3.1.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của máy vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều khiển sắp đặt phần cứng khác mà nó thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo sau thông qua hệ thống. Mặc dù bộ vi xử lý hiện đại rất nhỏ chỉ khoảng 5mm2- nó có khả năng thực hiện hàng ngàn, hoặc ngay cả hàng triệu thông tin trong một giây(the Cyber 250"máy vi tính siêu hạng") có thể thực hiện 200 triệu thông tin trên giây).. 3.3.1.2.  Bộ nhớ trong (RAM) Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng như là "không gian làm việc" cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này có khả năng giữ 1 giới hạn số lượng dữ liệu ở một số hạng thời gian (ví dụ, hệ điều hành MS-DOS mẫu có 640Kb ở RAM ). Điều này có nghĩa nó sẽ ít có khả năng thực hiện điều hành phức tạp trên bộ dữ liệu lớn trong hệ điều hành. 3.3.1.3. Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM) Băng có từ tính được giữ không những trong cuộn băng lớn (giống trong cuộn băng máy hát đĩa) mà còn trong cuộn băng nhỏ (giống như cuốn băng được dùng trong máy hát nhạc). Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu (ví dụ toàn bộ Landsat MSS đòi hỏi 8MB của khả năng lưu trữ trên một băng). Sự gia tăng khả năng lưu trữ thực hiện bằng các đĩa có từ tính. Các đĩa cứng với khả năng lưu trữ rất lớn (được sử dụng trên PCs phổ biến 20 hoặc 30Mb) mà còn ở các đĩa mềm với khả năng giới hạn (2.25 inch, với 360Kb hoặc 1.2 Mb hay 3.5inch với 720Kb hoặc 1.4Mb). Đĩa cứng thông thường được sử dụng cho lưu trữ tạm thời mà thông qua quá trình xử lý, sau khi dữ liệu được gán trong đĩa floppy hoặc dây băng có từ tính. 3.3.1.4. Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES). Bảng số hoá bản đổ bao gồm 1 bảng hoặc bàn viết, mà bản đổ được trải rộng ra, và 1 cursor có ý nghĩa của các đường thẳng và các điểm trên bản đổ được định vị. Trong toàn bộ bàn số hoá (digitizer) việc tổ chức được ghi bởi phương pháp của một cột lưới tốt đã gắn vào trong bảng. Dây tóc của cursor phát ra do sự đẩy của từ tính điện mà nó được tìm thấy bởi cột lưới sắt và được chuyển giao đến máy vi tính như một cặp tương xứng (mm trên 1 bảng XY hệ thống tương hợp). Hầu như các cursor được vừa vặn với 4 hoặc nhiều nút cho việc chuyển các tín hiệu đặc biệt cho việc điều khiển chương trình, ví dụ để chỉ ra điểm cuối của đường thẳng. Các bảng số hoá (digitizer) hiện nay có kích thước thay đổi từ bảng nhỏ 27cmx27cm đến bảng lớn 1mx1.5m. Hình 3.4: Bảng số hoá (digitizer) Scanner: Máy ghi scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tương xứng 1 cách tự động dưới dạng hệ thống raster. Một cách luân phiên nhau, bản đổ có thể được trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong 1 loạt đường thẳng song song nhau. Các đường quét (scan) phải được vector hoá trước khi chúng được đưa vào hệ thống cơ sở dữ liệu vector. Hình 3.5: Máy quét (Scanner) 3.3.1.5. Các bộ phận để in ấn (OUTPUT DEVICES) - Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đổ, dưới nhiều kích thước khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng, thông thường máy in có khổ từ A3 đến A4. Máy in có thể là máy màu hoặc trắng đen, hoặc là máy in phun mực, Laser, hoặc máy in kim. Hình 3.6: Máy in (printer) Máy vẽ (plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đổ có kích thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dùng đến máy Plotter (máy vẽ). Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A0. Hình 3.7: Máy vẽ (plotter) 3.3.2. Phần mềm. Có khả năng nhập, lưu trữ, xử lý, phân tích, tính toán, hiển thị các dữ liệu theo yêu cầu của người sử dụng. Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây: -Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.  -Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính. -Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian. -Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau. Phần mềm được phân thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng. Hình 3.8: Phần mềm của GIS 3.3.3. 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, thư 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 được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu và có quan hệ chặt chẽ với nhau. Hình 3.9: Minh họa cấu trúc dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ( tương ứng dạng điểm đường vùng) Dữ liệu địa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, do đó, một đối tượng của dữ liệu địa lý được coi là đã xác định khi trả lời đầy đủ thông tin về các các câu hỏi sau: -Cái gì? (dữ liệu thuộc tính). -Ở đâu? (dữ liệu không gian). -Khi nào? (thời gian). -Tương tác với các đối tượng khác ra sao? (quan hệ). 3.3.4. Con người 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 trương, 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 người còn được biết đến dưới các tên gọi khác như phần não hay phần sống của hệ thống. Con người tham gia vào việc thiết lập, khai thác và bảo trì hệ thống mộ cách gián tiếp hay trực tiếp. Có hai nhóm người quan trọng trực tiếp quyết định sự tồn tại và phát triển của GIS là người sử dụng và người quản lý sử dụng GIS. Đội ngũ những người sử dụng GIS bao gồm các thao tác viên, kỹ thuật viên hỗ trợ kỹ thuật và các chuyên gia về lĩnh vực khác nhau có sử dụng thông tin địa lý. Người sử dụng trở thành một thành phần của GIS khi tiến hành những phép phân tích phức tạp, các thao tác phân tích không gian và mô hình hóa. Công việc này yêu cầu các kỹ năng để chọn lựa và sử dụng các công cụ từ hộp công cụ của GIS và có kiến thức về các dữ liệu đang được sử dụng. Hiện tại và trong những năm trước mắt, GIS vẫn sẽ phụ thuộc vào người sử dụng có nắm vững kiến thức về những gì họ đang làm chứ không đơn giản chỉ ấn một nút là đủ. -Người sử dụng hệ thống: là những người sử dụng GIS để giải quyết các vấn đề không gian. Họ thường là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay GIS chuyên dụng. Nhiệm vụ chủ yếu của họ là số hóa bản đồ, kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích dữ liệu thô và đưa ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý. Dù được đào tạo chính qui hay tại chức thì người sử dụng hệ thống vẫn phải được thường xuyên đào tạo lại vì phần mềm GIS thay đổi liên tục và do yêu cầu mới của kỹ thuật phân tích. -Thao tác viên hệ thống: Có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng ngày để người sử dụng hệ thống làm việc hiệu quả. Công việc của họ là sửa chữa khi chương trình bị nghẽn hay là công việc trợ giúp nhân viên thực hiện các phân tích có độ phức tạp cao. Đôi khi họ còn có trách nhiệm huấn luyện người dùng, họ cũng là người có kinh nghiệm như người sử dụng hệ thống. Họ hiểu biết về cấu hình phần mềm và phần cứng để có thể yêu cầu nâng cấp. Họ còn làm việc như người quản trị hệ thống, quản trị cơ sở dữ liệu, an toàn, toàn vẹn cơ sở dữ liệu để tránh hư hỏng, mất mát dữ liệu. -Nhà cung cấp GIS: Có trách nhiệm cung cấp phần mềm, cập nhật phần mềm, phương pháp nâng cấp cho hệ thống. Đôi khi tham gia huấn luyện người dùng GIS thông qua các hợp đồng với quản trị hệ thống. -Nhà cung cấp dữ liệu: Có thể là tổ chức Nhà nước hay tư nhân. Thông thường, các công ty tư nhân cung cấp dữ liệu sửa đổi từ dữ liệu các cơ quan Nhà nước để cho phù hợp với ứng dụng cụ thể. Thường thì các cơ quan Nhà nước cung cấp dữ liệu được xây dựng cho chính nhu cầu của họ, nhưng dữ liệu này có thể được sử dụng trong các tổ chức, cơ quan khác. Một số dữ liệu này được bán với giá rẻ hay cho không đối với các dự án GIS phi lợi nhuận. -Người phát triển ứng dụng: là những người lập trình viên được đào tạo. Họ xây dựng các giao diện người dùng, làm giảm khó khăn khi thực hiện các thao tác cụ thể trên các hệ thống GIS chuyên nghiệp. Phần lớn, lập trình GIS bằng ngôn ngữ macro do nhà cung cấp GIS xây dựng để người phát triển ứng dụng có khả năng ghép nối với các ngôn ngữ máy tính truyền thống. -Chuyên viên phân tích hệ thống GIS: là nhóm người chuyên nghiên cứu thiết kế hệ thống. Phần lớn họ là đội ngũ chuyên nghiệp, có trách nhiệm xác định mục tiêu của hệ GIS trong cơ quan, hiệu chỉnh hệ thống, đề xuất kỹ thuật, phân tích đúng đắn, đảm bảo tích hợp tốt hệ thống trong cơ quan. Thông thường, chuyên gia phân tích hệ thống là nhân viên của các hãng lớn chuyên về cài đặt GIS. Như vậy, một dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và con người tại mỗi công đoạn phải có kỹ năng tốt. Dưới đây là một ví dụ về cấu trúc quản lý dự án GIS độc lập. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có thể kết hợp quản lý dự án GIS với cấu trúc quản lý có sẵn trong cơ quan. Hình 3.10: Sơ đồ quản lý dự án GIS 3.4. Ứng dụng GIS trong môi trường. 3.4.1. Quản lý tài nguyên thiên nhiên. GIS là công cụ đắc lực trong quản lý tài nguyên thiên nhiên. GIS có thể được dùng để tạo bản đồ phân bố tài nguyên, kiểm kê, đánh giá trữ  lượng tài nguyên,... Những ứng dụng của GIS trong lĩnh vực môi trường là không giới hạn. 3.4.1.1. Phân tích quần thể động vật hoang dã.  Có thể sử dụng GIS để hiển thị và phân tích dữ liệu thuộc tính. Chẳng hạn, sử dụng GIS và các dữ liệu thu thập được từ hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để dẫn ra sự phân bố và mật độ của các quần thể rùa biển. Hình 3.11: Một con rùa biển đeo thiết bị định vị trước khi được thả về biển. GIS còn để quản lý các dữ liệu địa lý về các loài cá nước mở (open water). Sự kết hợp giữa GIS và công nghệ định vị đã cho những thông tin và những đánh giá loài chi tiết hơn so với các phương pháp trước đây.   Sau khi thu thập dữ liệu, GIS được sử dụng để mô phỏng và phân tích tính đa dạng theo không gian, sự phân bố theo độ sâu và kích cỡ của các loài cá.  3.4.1.2. Phân tích phân bố loài.     Hình 3.12: Phân tích sự phân bố và di cư của cá hồi Chinook. Hiện nay ô nhiễm môi trường đang đe doạ sự tồn tại của nhiều loài sinh vật, trong đó có nhiều loài cá. GIS đã hỗ trợ tích cực trong công việc bảo tồn những loài cá đang bị đe doạ. Các dữ liệu bao gồm thông tin về độ rộng và độ sâu của dòng chảy, chất lượng và nhiệt độ nước, sự phân bố của các loài cá. Phần mềm ARC/INFO đã được sử dụng để nhập dữ liệu vào một cơ sở dữ liệu gồm 250 lớp thông tin bao phủ toàn bộ vùng châu thổ sông Columbia. Những thông tin này đã được xuất bản trên CD-ROM và cung cấp cho các nhà quản lý tài nguyên.    GIS còn được dùng để phân tích sự di chuyển của loài sói lông xám cùng các yếu tố xác định vùng phân bố . Bản đồ cho thấy hướng di chuyển ổn định của loài sói này cũng như phục vụ cho công tác quản lý, khoanh vùng bảo tồn. Hình 3.13: Kiểm soát sự phân bố của loài sói lông xám. 3.4.1.3. Kiểm soát các khu bảo tồn. Tổ chức Bảo tồn quốc tế và Chính phủ Malagasy đã sử dụng GIS để kiểm soát sự phân bố của các loài thực vật ở Madagascar. Bản đồ này biểu diễn các loài thực vật của miền nam Madagascar bằng các màu khác nhau và biểu diễn các khu bảo tồn bằng nền chéo. Với những thông tin này, có thể dễ dàng xác định các vùng cần được bảo vệ hoặc các vùng hiện được bảo vệ có khả năng bị xâm hại.  3.4.1.4. Kiểm soát đa dạng sinh học. Hình 3.14: Đa dạng sinh học Một số tổ chức đã sử dụng GIS để phân tích sự phân bố và mức độ bảo tồn đối với một số thành phần của đa dạng sinh học. GIS giúp các nhà nghiên cứu xác định các loài có khả năng hiện diện trong vùng quản lý hay không (vùng gián đoạn). Những loài này được dùng làm chỉ thị cho đa dạng sinh học hoặc cho sự vắng mặt, đối với một vùng cụ thể.    3.4.2. Quản lý tài nguyên thiên nhiên (Dầu mỏ - khí đốt). Dầu mỏ và khí đốt là nguồn tài nguyên đang được khai thác rộng khắp trên toàn thế giới và luôn phải đảm bảo hạn chế những sự cố môi trường. Bởi lẽ đó quản lý chặt chẽ nguồn tài nguyên này luôn là vấn đề được quan tâm. Với công nghệ GIS, công việc này đã được hỗ trợ rất nhiều, nâng cao hiệu quả quản lý cũng như khai thác. 3.4.2.1. Thăm dò trong những khu vực nhạy cảm.  Hình 3.15: GIS và công nghệ khoan thăm dò địa chất. Sử dụng GIS và các công nghệ khoan thăm dò hiện đại, người ta có thể định vị và tiến hành xử lý các dữ liệu bề mặt một cách dễ dàng, cách xa vùng nhạy cảm mà vẫn đảm bảo đạt được những yêu cầu chuyên môn có giá trị của vùng dưới mặt đất.   Các công ty khai thác khoáng sản quốc tế, đã sử dụng phần mềm ArcView GIS  để định vị dầu mỏ trong vùng. GIS cho phép thăm dò và quản lý nguồn dầu mỏ mà hạn chế tối thiểu ảnh hưởng có hại đối với hệ động, thực vật. Các số liệu thu được từ quan trắc địa chấn được thu thập để tạo nên các bản đồ 3 chiều dưới mặt đất. Các chuyên gia có thể sử dụng những ảnh 3 chiều này để đưa ra các quyết định về vị trí có thể của các túi dầu mà không cần tiến hành khoan nhiều lần.Các nhà khoa học đã nhập các ảnh vệ tinh và dữ liệu quan trắc không gian vào hệ thống ArcView GIS để tạo bản đồ cơ sở của vùng. Họ kiểm tra và hiệu đính các vị trí của các đối tượng cố định như các giếng dầu và đường giao thông so với số liệu nhận được từ hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Những dữ liệu khác, chẳng hạn như vị trí vùng đất ngập nước, những loài bị đe doạ, dân cư, đều được thêm vào các bản đồ số. Tất cả những dữ liệu GIS này cùng với các số liệu thăm dò đã giúp xác định vị trí thích hợp nhất để tạo một giếng khoan, đồng thời hỗ trợ tích cực cho các nhà quản lý tài nguyên .3.4.2.2. Quản lý an toàn khai thác.   GIS được sử dụng để tạo bản đồ về các vùng nước ngầm nhạy cảm, với sự chồng lớp dữ liệu về vị trí dàn khoan, độ sâu của nước. Những bản đồ này sẽ giúp thiết kế tuyến đường ống dẫn dầu. GIS cũng được sử dụng nếu có sự cố tràn dầu. Những dữ liệu tràn dầu được chính phủ và các công ty dầu mỏ lưu giữ và nhập vào hệ GIS và được mã hoá với những thông số như số lượng dầu tràn, thời gian, những người có liên quan. Những dữ liệu này sẽ hỗ trợ các nhà quản lý rất nhiều. Khi sự cố xảy ra, GIS có thể xác định nhanh chóng những vị trí đường ống được ưu tiên và những nơi cư trú cần được bảo vệ. 3.4.3. Quản lý tài nguyên nước. GIS có thể hỗ trợ đánh giá mức nước ngầm, mô phỏng hệ thống sông hồ và nhiều ứng dụng liên quan đến quản lý tài nguyên nước khác. Những ví dụ dưới đây là một vài ứng dụng của GIS trong lĩnh vực này. 3.4.3.1.Kiểm soát mức nước ngầm. Duy trì mực nước ngầm thích hợp trong các vùng khai khoáng là một vấn đề lớn. Tại Đức, các nhà khoa học đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước ngầm cho các vùng khai thác than, tạo các bản đồ mực nước ngầm, kết hợp với các dữ liệu khác như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ, công nghệ kỹ thuật được sử dụng, cung cấp công cụ đắc lực cho các nhà phân tích.  3.4.3.2. Kiểm soát sự phục hồi mực nước ngầm. Đánh giá sự phục hồi mực nước ngầm là rất khó khăn, nhưng với công nghệ GIS công việc này trở nên dễ dàng hơn. Tại Đức, người ta đã dùng GIS để xây dựng các lớp bản đồ cho mỗi tính toán về sự phục hồi mực nước ngầm. Những lớp này sau đó được kết hợp lại để tạo nên một bản đồ cuối cùng biểu diễn sự phục hồi của mỗi vùng.  GIS giúp cho các nhà nghiên cứu dễ dàng tính toán và mô phỏng đồng thời tốc độ phục hồi mực nước ngầm của các vùng khác nhau.  3.4.3.3. Phân tích hệ thống sông ngòi  Với công nghệ GIS có thể xây dựng mô phỏng mạng lưới sông ngòi của khu vực cùng các thông số đặc trưng cho mỗi dòng chảy và phân tích những ảnh hưởng mà chúng có thể chịu tác động.    3.4.3.4. Quản lý các lưu vực sông  Hình 3.16: GIS trong phân tích và quản lý hệ thống sông ngòi. Lưu vực sông là một hệ thống nhạy cảm và phức tạp. Quản lý lưu vực sông đòi hỏi lưu lượng nước đầy đủ, duy trì sự ổn định của các hệ sinh thái, kiểm soát lũ. GIS được sử dụng để mô hình hoá sự cân bằng nước, quá trình xói mòn, và kiểm soát lũ cho khu vực. Mô hình không gian ba chiều được xây dựng nhờ công nghệ GIS, đã giúp các nhà nghiên cứu tiếp cận chính xác về địa hình và thổ nhưỡng của khu vực, từ đó xây dựng những quy luật diễn biến quan trọng cho toàn bộ vùng lưu vực sông.   3.4.3.5. Kiểm soát các nguồn nước. Tại Mỹ, GIS được dùng để quản lý sự phân bố của các nguồn nước, nhờ đó các nhà khoa học có thể dễ dàng xác định vị trí các nguồn nước này trong toàn bộ hệ thống.  3.4.4. Quản lý tài nguyên đất. GIS được dùng để mô phỏng và quy hoạch sử dụng tài nguyên đất của một thành phố, một quốc gia hay một vùng. Các ví dụ dưới đây sẽ cho thấy các cách sử dụng GIS trong quản lý sử dụng tài nguyên đất.  3.4.4.1.Quản lý phân vùng các dạng đất   GIS có thể được dùng để lập bản đồ phân loại đất của một vùng. Mỗi loại đất được biểu diễn bởi một màu và nền khác nhau theo quy định. Kèm theo các polygon biểu diễn phân bố của các loại đất là các thông tin thuộc tính như địa điểm, diện tích,... Những thông tin dưới dạng bản đồ giúp cho các nhà quản lý phân tích dễ dàng những xu hướng biến đổi do các tác động của thiên nhiên hoặc của con người.  3.4.4.2. Qui hoạch sử dụng tài nguyên đất  Công nghệ GIS hỗ trợ rất nhiều trong công việc quy hoạch sử dụng đất. Những dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất được thu thập từ những quan trắc không gian được xử lý trong hệ GIS, lập bản đồ hiện trạng, kèm đó là những số liệu phân tích. Dựa vào đó các nhà quy hoạch có thể dễ dàng quản lý và phát triển các kế hoạch sử dụng đất hợp lý. GIS để hỗ trợ kế hoạch quy hoạch, đánh giá và mô phỏng các loại tài nguyên đất: đất nông nghiệp, đất nông nghiệp, đất tự nhiên.   Viện Địa lý "Agustin Codazzi" (IGAC) của Colombia đã dùng công nghệ GIS để hiển thị và kiểm soát hiện trạng sử dụng đất hiện nay và trong tương lai của thành phố Ibague.  3.4.4.3. Phân tích xu hướng xây dựng  Australia đã sử dụng GIS để phân tích xu hướng xây dựng của thành phố, từ đó chỉ ra sự mở rộng của thành phố và ảnh hưởng của nó đối với cơ sở hạ tầng.  3.4.4.4. Kiểm soát tài nguyên đất  Các dự án phát triển được đề xuất dọc theo biên giới Mexico và Mỹ được hỗ trợ bởi các thông tin của GIS, chẳng hạn để kiểm kê, lập bản đồ các nguồn tài nguyên, chế độ thuỷ văn, tác động của con người, cơ sở hạ tầng dọc theo biên giới. 3.4.5. Quản lý tài nguyên rừng. Ngày nay, công việc quản  lý tài nguyên rừng đang là một thách thức lớn. Với GIS các nhà quản lý có thể thực hiện nhiệm vụ này dễ dàng hơn. Những ví dụ dưới đây sẽ minh hoạ cho nhận định này 3.4.5.1. Kiểm kê trạng thái rừng hiện tại . Với GIS bạn có thể kiểm kê trạng thái gỗ, thuỷ hệ, đường giao thông, đường tàu hoả và các hệ sinh thái và sử dụng những thông tin này để đánh giá về mùa vụ, chi phí vận chuyển, hoặc điều kiện sống của các động vật hoang dã đang bị đe doạ.  3.4.5.2. Hỗ trợ phát triển chiến lược quản lý.  Hình 3.17: GIS trong quản lý tài nguyên đất. GIS có thể đánh giá các đặc điểm của một khu rừng dựa trên các điều kiện quản lý khác nhau. Trên cơ sở các dự báo này, bạn có thể quan sát tương tai của khu rừng dưới dạng bản đồ và số liệu phân tích, từ đó vạch ra chiến lược quản lý và phát triển các nguồn tài nguyên rừng sao cho đạt được hiệu qủa cao.  Mô hình hoá hệ sinh thái rừng   GIS có thể được dùng như một thành phần của hệ thống hỗ trợ quyết định (DSS) trong quản lý lâm nghiệp, chẳng hạn, được dùng để mô hình hoá các thành phần không gian.        Hình 3.18: Mô hình hóa tài nguyên rừng.Sở Bảo vệ môi trường Alberta, Trung tâm Đào tạo môi trường Alberta (Canada) đã dùng GIS để mô hình hoá các quần hợp hệ sinh thái, các điều kiện sống,... làm cơ sở cho việc dự báo. Dùng mô hình GIS như một phần của DSS cho phép nâng cao chất lượng quản lý tài nguyên rừng. Sử dụng GIS để mô phỏng các khu rừng bằng mô hình 3 chiều. Hiển thị dữ liệu theo không gian giúp các nhà quản lý nắm bắt cụ thể hơn về đối tượng Chương 4: Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên rừng 4.1. Tình hình triển khai GIS tại tỉnh Lâm Đồng. Đối với Lâm Đồng, ứng dụng công nghệ GIS vào hoạt động quản lý tài nguyên rừng được bắt đầu thực hiện vào khoảng 1995-1997 khi một đại diện Cty môi giới TP HCM mang sản phẩm thiết bị này lên Lâm Đồng chào hàng giới thiệu cho các đơn vị lâm nghiệp với giá lúc đó khoảng 7-10 triệu đồng/máy và đặc biệt sôi động trong vòng 5 năm trở lại đây, khi Lâm Đồng thực hiện điều tra tài nguyên rừng lần hai năm 2003 và nhất là phân định nông lâm. Đơn vị thụ hưởng thành quả gồm bản đồ và dữ liệu sẽ trở thành những đơn vị mang tính độc quyền, nắm vững được công nghệ, ứng dụng kỹ thuật và khai thác lợi ích to lớn của GIS. Với sự giúp đở của Phân viện Quy Hoạch Miền Nam, ngành lâm nghiệp Lâm Đồng cũng đã có thành quả này và tháng 5 vừa qua, Phân viện Quy Hoạch Miền Nam đã hoàn thành và bàn giao toàn bộ sản phẩm gồm số liệu và bản đồ kỹ thuật số cho Chi cục Lâm nghiệp Lâm Đồng. Cty Tư vấn lâm nông nghiệp Lâm Đồng cũng sớm nhận thấy được hiệu quả và ứng dụng nên đã đầu tư kinh phí để trang bị thiết bị, máy tính, máy in để tự in bản đồ bằng công nghệ kỹ thuật số, trong khi trước đó toàn bộ bản đồ mộc đều do Xí nghiệp bản độ cung cấp vẽ tay. Lược qua những điều trên để thấy rằng GIS và ứng dụng của nó có tác dụng to lớn đến hoạt động lâm nghiệp. Trước đây đi rừng bằng bản đồ và la bàn cầm tay thì ngày nay đơn giản với thiết bị GIS và công nghệ bản đồ kỹ thuật số giúp cho các đơn vị lâm nghiệp trong kiểm tra thực địa và quản lý tài nguyên rừng một cách vô cùng hiệu quả và nhanh chóng. Ngày 01/02/2007 vừa qua, tại Cục Kiểm lâm đã lắp đặt đưa vào sử dụng Trạm thu ảnh viễn thám TeraScan từ 2 vệ tinh Terra và Aqua. Ảnh viễn thám MODIS đang được sử dụng để phát hiện sớm các điểm cháy (Hotspots) trong toàn lãnh thổ Việt Nam. Ngoài ra còn được sử dụng để lập bản đồ rừng Việt Nam ở tỷ lệ 1/1.000.000. Hình 4.1: Bản đồ báo cháy từ vệ tinh vào lúc 13h44’ ngày 28/7/2011 4.2. Phương pháp thu thập dữ liệu. 4.2.1. Chuẩn bị cho công tác thu thập dữ liệu. Thu thập dữ liệu hay nói cách khác là công tác điều tra rừng, là công việc nặng nhọc và khó khăn. Do vậy công cụ thiết bị tiên tiến sử dụng trong công tác thu thập dữ liệu có vai trò quan trọng trong việc giảm nhẹ sức lao động, nâng cao độ chính xác. Ngoài ra các đội điều tra rừng thường phải làm lán ở trong rừng xa dân cư