Đánh giá biến động rừng ngập mặn tỉnh Bạc Liêu trên cơ sở ảnh vệ tinh giai đoạn 1988-2018
Trường Đại học Vinh
Tạp chí khoa học, Tập 49 - Số 3A/2020, tr. 51-63
ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN TỈNH BẠC LIÊU
TRÊN CƠ SỞ ẢNH VỆ TINH GIAI ĐOẠN 1988-2018
Tôn Sơn, Phùng Thái Dương
Trường Đại học Đồng Tháp, TP Cao Lãnh, Đồng Tháp
Ngày nhận bài 4/8/2020, ngày nhận đăng 16/9/2020
Tóm tắt: Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định hiện trạng rừng ngập
mặn (RNM) tỉnh Bạc Liêu qua các năm 1988, 1998, 2013, 2018; đánh giá biến động
diện tích RNM qua các thời kỳ cụ thể; đồng thời xác định nguyên nhân của các quá
trình biến mất và phục hồi. Tư liệu ảnh viễn thám Landsat 5-TM, 8-OLI và phương
pháp phân loại có kiểm định Maximum Likelihood Classifier - MCL được sử dụng để
phân loại và đánh giá biến động diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu giai đoạn 1988-2018.
Kết quả giải đoán ảnh viễn thám năm 1988, 1998, 2013, 2018 và kết quả chồng xếp
các bản đồ nói trên cho thấy diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu tăng liên tục từ năm 1988
đến năm 2018. Trong khoảng thời gian 30 năm từ 1988 đến 2018, tổng diện tích RNM
ở Bạc Liêu đã tăng 1.069,4 ha, cao gấp 1,5 lần so với ban đầu. Tốc độ phục hồi của
RNM được xác định là 64,3 ha/năm, cao gấp hơn 2 lần so với tốc độ biến mất của
chúng trong giai đoạn này (28,7 ha/năm). Nguyên nhân chính dẫn đến sự biến mất của
RNM là do sự chuyển đổi từ RNM sang NTTS (chiếm 91,1%), sạt lở bờ biển (chiếm
7,9%). RNM được phục hồi chủ yếu từ mặt nước biển ven bờ (chiếm 46,3%), từ đất
nông nghiệp (27,8%), trồng mới RNM trong các ao nuôi tôm bị bỏ hoang hoặc trồng
RNM kết hợp với NTTS (chiếm 25,8%).
Từ khóa: Ảnh Landsat; biến động rừng ngập mặn; tỉnh Bạc Liêu; nuôi trồng
thủy sản.
1. Đặt vấn đề
Bạc Liêu là một tỉnh thuộc bán đảo Cà Mau, miền đất cực Nam của Tổ quốc. Phía
Đông Nam tiếp giáp biển Đông, với đường bờ biển dài 56 km thuộc các huyện Đông Hải,
Hòa Bình và TP. Bạc Liêu. Vùng biển Bạc Liêu khá nông, dòng biển Đông Bắc ổn định,
có vai trò quan trọng trong bồi tụ. Hằng năm, vùng thềm lục địa được mở rộng ra phía
biển hơn 30 m tạo nên các bãi bồi, tạo điều kiện thuận lợi cho RNM phát triển. RNM ở
Bạc Liêu có năng suất sinh học cao, có giá trị lớn về phòng hộ và môi trường [1]. Trong
những năm gần đây, do nhiều nguyên nhân khác nhau, rừng phòng hộ ven biển tỉnh Bạc
Liêu đã bị biến đổi nhanh chóng [2]. Các kết quả phân tích ảnh vệ tinh cho thấy bờ biển
Bạc Liêu đoạn từ Ấp Gò Cát (xã Điền Hải) tới thị trấn Gành Hào (huyện Đông Hải) đang
diễn ra quá trình sạt lở cửa sông và bờ biển rất mạnh (khoảng 10 m/năm), làm mất nhiều
diện tích RNM, đe dọa sản xuất và đời sống của người dân [5].
Tư liệu ảnh viễn thám Landsat là nguồn tư liệu cung cấp thông tin bề mặt Trái đất
với tính chất bao phủ rộng, thông tin khách quan và lặp lại theo chu kỳ. Vì vậy, tư liệu
ảnh này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có giám sát biến động lớp
phủ rừng. Đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh để đánh giá biến động
diện tích RNM ở Bạc Liêu cho kết quả khá chính xác và khách quan [6-8]. Kết quả của
các nghiên cứu trên cho thấy nguyên nhân gây suy giảm diện tích RNM ở các tỉnh ven
biển Đồng bằng sông Cửu Long phần nào đã được xác định. Tuy nhiên, quá trình phục
hồi của RNM trong giai đoạn này chưa được quan tâm nghiên cứu.
51
T. Sơn, P. T. Dương / Đánh giá biến động rừng ngập mặn tỉnh Bạc Liêu trên cơ sở ảnh vệ tinh…
Xuất phát từ thực tế trên, việc sử dụng ảnh viễn thám Landsat đa thời gian và
phương pháp phân loại có kiểm định Maximum Likelihood Classifier - MLC để đánh giá
biến động diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu qua các giai đoạn 1988-1998, 1998-2013, 2013-
2018 và 1988-2018 là việc làm cấp thiết và có ý nghĩa khoa học [7], [8]. Kết quả nghiên
cứu xác định sự biến đổi về mặt không gian của RNM sau 30 năm (1988-2018), tốc độ
biến mất và phục hồi của RNM, nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm diện tích RNM và quá
trình phục hồi của chúng qua các giai đoạn khác nhau. Từ đó giúp cho các nhà hoạch
định chính sách có thể đề ra các giải pháp khôi phục và phát triển hệ sinh thái RNM, góp
phần phục hồi và làm phong phú thêm các hệ sinh thái đa dạng ven biển.
2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Dữ liệu
Sử dụng ảnh viễn thám Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI để giải đoán và thành lập
các bản đồ hiện trạng RNM năm 1988, 1998, 2013, 2018 và bản đồ biến động diện tích
RNM tỉnh Bạc Liêu qua các giai đoạn 1988-1998, 1998-2013, 2013-2018, 1988-2018.
Để giảm thiểu ảnh hưởng của mây, nghiên cứu đã chọn lọc và sử dụng ảnh được chụp
vào mùa khô (từ tháng 11 - tháng 4), thời gian ảnh được chụp phù hợp với thời gian cần
đánh giá, nhưng do số lượng ảnh hạn chế nên việc sử dụng ảnh có sai khác không nhiều
về thời gian là hoàn toàn chấp nhận được. Thông tin về ảnh vệ tinh được thể hiện trong
Bảng 1.
Bảng 1: Dữ liệu ảnh Landsat được sử dụng để nghiên cứu
Độ
phân
giải
Chất
Mây lượng
Ngày
chụp
Mã ảnh
ảnh
(m)
LT05_L1TP_125054_19890406_20170204_01_T1 1%
LT05_L1TP_125054_19980314_20161225_01_T1 0%
LC08_L1TP_125054_20150209_20180523_01_T1 0,68%
LC08_L1TP_125054_20170214_20170228_01_T1 8,83%
7
9
9
9
30m 06/4/1989
30m 14/3/1998
30m 09/2/2015
30m 14/2/2017
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Các bước nghiên cứu được thể hiện trên sơ đồ Hình 2.
2.2.1. Phương pháp thực địa
Trước khi tiến hành giải đoán ảnh viễn thám, chúng tôi đã có chuyến khảo sát
thực địa tại 05 khu vực chính dọc theo bờ biển tỉnh Bạc Liêu vào ngày 04/3/2018. Quá
trình khảo sát có sử dụng Hệ thống định vị toàn cầu GPS. Đây là một phần công việc của
chuyến khảo sát kéo dài tại các tỉnh ven biển ĐBSCL phục vụ cho quá trình thực hiện
luận án nghiên cứu sinh tại Liên bang Nga. Đồng thời, để kiểm tra độ chính xác của kết
quả phân loại, chúng tôi có chuyến thực địa bổ sung vào ngày 23/2/2019 để thu thập dữ
liệu phục vụ cho đánh giá kết quả phân loại (Hình 1). Đáng chú ý, trong chuyến khảo sát
đợt tháng 2/2019 còn có sự tham gia và hỗ trợ của các giáo sư người Nga hiện là giảng
viên hướng dẫn của tác giả tại Viện Hải dương học Shirshov, Moscow, Liên bang Nga.
52
Trường Đại học Vinh
Tạp chí khoa học, Tập 49 - Số 3A/2020, tr. 51-63
Hình 1: Bản đồ các điểm nghiên cứu thực địa tại tỉnh Bạc Liêu năm 2019
2.2.2. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh
Bạc Liêu có diện tích tự nhiên 2.570,9 km2. RNM phân bố chủ yếu dọc theo bờ
biển và các vùng ven biển của các huyện Đông Hải, Hòa Bình và TP. Bạc Liêu. Trên các
ảnh vệ tinh, RNM được phát hiện bởi các đặc điểm quang phổ trong phạm vi của các
bước sóng hồng ngoại nhìn thấy, hồng ngoại gần và sóng ngắn. Các band được sử dụng
để tổ hợp màu khi phân loại ảnh vệ tinh bao gồm: band 1, 2, 3, 4, 5, 7 đối với Landsat 5;
band 2, 3, 4, 5, 6, 7 đối với Landsat 8. Phân tích thông tin vệ tinh cho phép xác định ranh
giới của RNM tỉnh Bạc Liêu vào các năm 1988, 1998, 2013 và 2018. Phần mềm ENVI
5.2 và ArcGIS 10.5 được sử dụng để giải đoán ảnh vệ tinh và biên tập bản đồ. Tất cả các
bản đồ được biên tập với cùng một hệ quy chiếu WGS 1984 UTM Zone 48N. Diện tích
của khu vực nghiên cứu sau khi chồng xếp các bản đồ là 21.013,4 ha.
Hình 2: Sơ đồ các bước xử lý và phân loại ảnh Landsat
53
T. Sơn, P. T. Dương / Đánh giá biến động rừng ngập mặn tỉnh Bạc Liêu trên cơ sở ảnh vệ tinh…
2.2.3. Hệ thống phân loại thực phủ khu vực nghiên cứu
Căn cứ vào kết quả khảo sát thực địa, hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất của khu
vực nghiên cứu được chia ra làm 5 loại: RNM, đất nông nghiệp, mặt nước, NTTS và đất
khác (Bảng 2).
Bảng 2: Hệ thống phân loại thực phủ khu vực nghiên cứu
Các kiểu lớp
phủ bề mặt
Ảnh thực
địa
TT
1
Miêu tả
Đất có độ che phủ rừng từ 10% trở lên, bao
gồm các loài đặc trưng của RNM.
RNM
Đất nông
nghiệp
Khu vực trồng lúa, rau màu, cây lâu năm…
Sông, ao, hồ, đầm lầy và mặt nước biển.
2
3
4
5
Mặt nước
NTTS
Mặt nước trong các ao nuôi nhân tạo, kết hợp
với bờ ao và các dãy RNM.
Đất khác
Đất khu dân cư, giao thông, đất trống,…
2.2.4. Khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu
Để thực hiện tốt quá trình giải đoán, phải xây dựng được khóa giải đoán cho từng
loại lớp phủ nhằm giúp cho việc lựa chọn mẫu phân loại sau này được chính xác. Trong
bài viết này, khóa giải đoán được xây dựng cho 5 loại lớp phủ mặt đất trong khu vực
nghiên cứu của tỉnh Bạc Liêu dựa trên các tổ hợp màu khác nhau (Bảng 3).
Bảng 3: Khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu
Các kiểu lớp
phủ bề mặt
TT
Tổ hợp màu
Ảnh tổ hợp màu
Màu đỏ
Ảnh thực địa
4-3-2 (Landsat 5)
5-4-3 (Landsat 8)
1
RNM
4-3-2 (Landsat 5)
5-4-3 (Landsat 8)
2
Đất nông nghiệp
Màu cam
54
Trường Đại học Vinh
Tạp chí khoa học, Tập 49 - Số 3A/2020, tr. 51-63
Các kiểu lớp
phủ bề mặt
TT
Tổ hợp màu
Ảnh tổ hợp màu
Ảnh thực địa
7-5-3 (Landsat 5)
7-6-4 (Landsat 8)
3
Mặt nước
Xanh da trời
5-4-3 (Landsat 5)
6-5-4 (Landsat 8)
4
5
NTTS
Màu hồng xen lẫn
xanh lá cây
7-5-3 (Landsat 5)
7-6-4 (Landsat 8)
Đất khác
Màu xanh biển giữa
trắng và xanh lá cây
2.2.5. Phương pháp phân loại và xử lý sau phân loại
Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân loại gần đúng nhất Maximum
Likelihood Classifier - MCL [7]. Phương pháp này cho rằng các band phổ có sự phân bố
chuẩn sẽ được phân loại vào lớp mà nó có xác xuất cao nhất. Việc tính toán không chỉ
dựa vào khoảng cách mà còn dựa vào cả xu thế biến thiên độ xám trong mỗi lớp. Đây là
phương pháp phân loại chính xác nhưng lại mất nhiều thời gian tính toán và phụ thuộc
vào sự phân bố chuẩn của dữ liệu.
Sau khi phân loại ảnh, tiến hành xử lý sau phân loại để làm mượt kết quả phân
loại. Phương pháp phân tích đa số Majority Analysis được sử dụng để gộp các pixel lẻ tẻ
được phân loại lẫn trong chính các lớp chứa nó, hoặc lấy kết quả của pixel thiểu số trong
cửa sổ lọc để thay thế cho các pixel trung tâm.
Đánh giá biến động diện tích RNM qua các thời kỳ cụ thể được thực hiện trên
phần mềm ArcGIS với việc sử dụng phương pháp chồng xếp Union
(Geoprocessing/Union).
3. Kết quả nghiên cứu
3.1. Diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu qua các năm
Kết quả phân loại ảnh vệ tinh cho thấy tổng diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu năm
1988 là 1,7 nghìn ha, phân bố chủ yếu ở huyện Hòa Bình với 958 ha (54,6%), kế đến là
huyện Đông Hải với 708 ha (40,3%), ít nhất ở TP. Bạc Liêu với 89 ha (5,1%). Tổng diện
tích RNM liên tục tăng qua các năm (Hình 3). Đến năm 2018, tổng diện tích RNM là 2,8
nghìn ha, trong đó huyện Hòa Bình với 1,3 nghìn ha (chiếm 48,1%), Đông Hải với 1,1
nghìn ha (chiếm 40,9%) và TP. Bạc Liêu với 311 ha (chiếm 11%) (Bảng 4).
55
T. Sơn, P. T. Dương / Đánh giá biến động rừng ngập mặn tỉnh Bạc Liêu trên cơ sở ảnh vệ tinh…
Bảng 4: Diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu qua các năm
và biến động diện tích RNM giai đoạn 1988-2018
Diện tích RNM qua các năm (ha)
Giai đoạn
1988-2018 (ha)
Tỉnh
Huyện
1988
708,6
958,9
89,5
1998
871,2
994,8
257,3
2.123,4
2013
1.063,8
1.208,6
257,0
2018
1.155,1
1.360,3
311,0
Đông Hải
+ 446,5
+ 401,5
+ 221,5
+ 1.069,4
Bạc Liêu Hòa Bình
TP. Bạc Liêu
Tổng cộng
1.757,0
2.529,4
2.826,4
56
Trường Đại học Vinh
Tạp chí khoa học, Tập 49 - Số 3A/2020, tr. 51-63
2826.4
2529.4
3000
2500
2000
1500
1000
500
(ha)
2123.4
1757.0
0
Năm 1988 Năm 1998 Năm 2013 Năm 2018
Hình 3: Xu hướng biến đổi diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu qua các năm
3.2. Biến động diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu giai đoạn 1988-2018
3.2.1. Biến đổi tổng diện tích RNM
Sau 30 năm (1988-2018) diện tích RNM tỉnh Bạc Liêu tăng 1.069 ha, tức là tăng
hơn 1,5 lần so với diện tích RNM năm 1988. Mức độ gia tăng có sự khác nhau giữa các
huyện trong tỉnh: huyện Đông Hải có diện tích RNM tăng lên nhiều nhất với 446 ha, kế
đến là huyện Hòa Bình với 401 ha, trong khi đó diện tích RNM ở TP. Bạc Liêu chỉ tăng
thêm 221 ha (Bảng 4).
3.2.2. Tốc độ biến đổi diện tích RNM
Trong khoảng thời gian 30 năm (1988-2018), diện tích RNM ở tỉnh Bạc Liêu tăng
1.069 ha, tức tăng 35,6 ha/năm (2%/năm) so với diện tích RNM năm 1988. Trong từng
giai đoạn cụ thể, tốc độ gia tăng diện tích RNM có sự khác nhau. Giai đoạn 1988-1998,
RNM tăng 366 ha (tăng 36,6 ha/năm); giai đoạn 1998-2013, RNM tăng 406 ha (tăng 27,1
ha/năm); giai đoạn 2013-2018, diện tích RNM tăng 297 ha (tăng 59,4 ha/năm) (Hình 4).
57
7 trang
20/04/2022
7620
Bạn đang xem tài liệu "Đánh giá biến động rừng ngập mặn tỉnh Bạc Liêu trên cơ sở ảnh vệ tinh giai đoạn 1988-2018", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- danh_gia_bien_dong_rung_ngap_man_tinh_bac_lieu_tren_co_so_an.pdf
