Ứng dụng GIS trong nghiên cứu đánh giá, thành lập bản đồ thoái hóa đất tỉnh Lạng Sơn năm 2015.


Đăng lúc: 15:06:57 16/06/2016 - Đã Đọc: 388
Từ khóa Từ khóa:
Thoái hoá đất và hoang mạc hoá ngày càng gia tăng đang trở thành một trong những vấn đề lớn của môi trường toàn cầu hiện nay. Bài viết sẽ cung cấp thông tin về cơ bản về thoái hóa đất ở tỉnh Lạng Sơn và phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu đánh giá thoái hóa đất.

Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, cung cấp nguồn vật chất năng lượng chủ yếu trong suốt quá trình phát triển kinh tế xã hội loài người và thế giới sinh vật. Đầu thế kỷ 21 nền văn minh nhân loại bước vào thời kỳ phát triển khoa học công nghệ cao, song loài người càng nhận thức rõ hơn đất đai là tài nguyên thiên nhiên không thể thay thế, là tài sản đặc biệt, là đối tượng lao động của các dân tộc. Tuy nhiên thoái hoá đất và hoang mạc hoá ngày càng gia tăng đang trở thành một trong những vấn đề lớn của môi trường toàn cầu hiện nay. Thoái hóa đất làm giảm sản lượng lương thực và cây trồng, dẫn tới tình trạng di dân, làm mất an ninh lương thực, phá hủy nguồn tài nguyên cơ bản, phá vỡ hệ sinh thái, làm mất đi tính đa dạng sinh học,…

Thoái hoá đất thường liên quan đến sự suy giảm chất lượng đất, gây ra do sự lạm dụng và sử dụng không đúng cách của con người. Thoái hoá đất liên quan đến sự giảm khả năng sản xuất của đất thông qua những thay đổi theo chiều hướng xấu của các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ trong đất, hình thái cấu trúc đất, nồng độ các ion trong đất và các hóa chất độc hại trong đất. Các quá trình thoái hóa đất bao gồm xói mòn, đất rắn, chua hóa, chặt, thoái hóa hữu cơ, suy kiệt độ phì, suy thoái sinh học và ô nhiễm.

Lạng Sơn là một tỉnh có tài nguyên đất đai đa dạng, cơ cấu cây trồng có sự chuyển dịch mạnh mẽ, nhu cầu đất cho xây dựng cơ sở hạ tầng, xây dựng phát triển các đô thị, bố trí đất sản xuất nông, lâm nghiệp và nhu cầu đất ở tăng nhanh, bên cạnh đó các nguyên nhân gây nên thoái hóa đất đặc trưng như xói mòn, khô hạn, kết von, suy giảm độ phì, mặn hóa, phèn hóa ngày càng hiện hữu. Do đó, việc xác định, đánh giá thoái hóa đất nơi đây là rất cần thiết nhằm xây dựng chỉ tiêu thống kê “Diện tích đất bị thoái hóa” theo loại thoái hóa và loại đất thoái hóa thuộc Hệ thống chỉ tiêu thống kê quốc gia trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn, đồng thời đánh giá được nguyên nhân thoái hoá đất và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thoái hóa đất của tỉnh Lạng Sơn.

Tiếp cận các phương pháp đánh giá thoái hóa đất ở Việt Nam và trên thế giới, trong các chương trình dự án nghiên cứu đánh giá thoái hóa đất cho thấy: điều tra, đánh giá thoái hóa đất cần đi từ tổng thể đến chi tiết, từ vĩ mô đến vi mô. Từ những tiếp cận này, trung tâm viễn thám không gian trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên đã lựa chọn sử dụng công nghệ viễn thám GIS kết hợp với điều tra thực tế để xây dựng bản đồ bản đồ thoái hóa đất hiện tại và dự báo thoái hóa đất của tỉnh ở tỷ lệ nhỏ 1: 100.000, phục vụ cho công tác đánh giá thoái hóa đất của dự án “Điều tra thoái hóa đất lần đầu trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn”.

Bản đồ thoái hóa đất kỳ đầu tỉnh Lạng Sơn được xây dựng theo trình tự sau:

Hình 1: Sơ đồ trình tự xây dựng bản đồ thoái hóa đất kỳ đầu tỉnh Lạng Sơn

Đầu tiên, cần xây dựng dữ liệu đầu vào từ 4 lớp dữ liệu bản đồ được lấy trực tiếp từ kết quả xây dựng các bản đồ loại hình thoái hóa tương ứng. Sau đó sử dụng thuật toán GIS trong phần mềm ArcGIS để chồng xếp 4 lớp dữ liệu (suy giảm độ phì; xói mòn; khô hạn; kết von hóa, đá ong hóa) thành một lớp dữ liệu bản đồ định dạng *.shp duy nhất có thuộc tính chứa các trường thông tin phân cấp 4 loại hình thoái hóa. Như vậy, kết quả chồng xếp bản đồ đem lại cho tất cả các khoanh đất điều tra có đầy đủ thông tin thuộc tính của các loại hình thoái hóa.

Sử dụng công cụ Export (xuất dữ liệu) trong ArcGIS để chuyển dữ liệu thuộc tính từ file *.dbf tổng hợp đã có sang file *.xls trong phần mềm Excel. Tại các bước thử nghiệm tiếp theo, sử dụng file *.xls này để phân cấp tổng giá trị thoái hóa S và tích hợp dữ liệu thuộc tính lên bản đồ.

Bản đồ thoái hóa đất hiện tại năm 2015 tỉnh Lạng Sơn được tổng hợp bằng phương pháp chồng xếp và chồng ghép các bản đồ đơn tính gồm: Đất bị xói mòn (xói mòn); đất bị kết von (kết von); đất bị khô hạn (khô hạn) và đất bị suy giảm độ phì (suy giảm độ phì). Tất cả các cơ sở dữ liệu của các bản đồ chuyên đề được xây dựng, quản lý trên nền hệ thống thông tin địa lý (GIS). Việc đánh giá mức độ nặng nhẹ theo từng chỉ tiêu chi tiết đến từng thửa đất.

Tổng hợp phân hạng mức độ thoái hóa bằng phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu (MCE) theo các mức: không thoái hoá, thoái hoá nhẹ, thoái hoá trung bình và thoái hoá nặng, cụ thể như sau:

(1), Xây dựng ma trận so sánh cặp đôi và xác định trọng số

Lạng Sơn có địa hình đồi núi vì vậy thứ tự ưu tiên khi tổng hợp thoái hóa đất hiện tại là: Đất bị xói mòn (xói mòn); đất bị kết von (kết von); đất bị khô hạn (khô hạn) và đất bị suy giảm độ phì (suy giảm độ phì), sau khi xây dựng được ma trận so sánh cặp đôi, ta xác định được trọng số của từng chỉ tiêu như sau:

Bảng 1: Trọng số cho các chỉ tiêu

Chỉ tiêu (i)

Trọng số (Wi)

Xói mòn

0,565

Kết von, đá ong hoá

0,262

Khô hạn

0,118

Suy giảm độ phì

0,055

 

(2), Tính giá trị thoái hóa (Si)

Giá trị độ phì Si được tính theo công thức nhân điểm của chỉ tiêu Xi với trọng số của chỉ tiêu Wi. (Si = Xi x Wi). Tính điểm chỉ tiêu Xi dựa trên nguyên tắc sao cho tổng điểm Xi của cùng một chỉ tiêu phải bằng 100% (để tổng giá trị Si của một chỉ tiêu bằng trọng số của chỉ tiêu đấy) và xác định theo thứ tự tăng dần mức quan trọng để làm rõ sự khác biệt của giá trị Si ở các bước sau.

Bảng 2:  Kết quả Xi và Si của các chỉ tiêu

 

Chỉ tiêu

Điểm của chỉ tiêu i (Xi%)

Chỉ số thích hợp i (Si)

Xói mòn

Không xói mòn

5%

0,0283

Xói mòn nhẹ

15%

0,0848

Xói mòn trung bình

25%

0,1413

Xói mòn nặng

55%

0,3108

Kết von hóa, đá ong hóa

Không kết von, đá ong hoá

5%

0,0131

Kết von, đá ong hoá nhẹ

10%

0,0393

Kết von, đá ong hoá trung bình

25%

0,0656

Kết von, đá ong hoá nặng

60%

0,1442

Khô hạn

Không khô hạn

5%

0,0059

Khô hạn nhẹ

10%

0,0118

Khô hạn trung bình

25%

0,0294

Khô hạn nặng

60%

0,0705

Suy giảm độ phì

Không suy giảm độ phì

5%

0,0028

Suy giảm độ phì nhẹ

15%

0,0055

Suy giảm độ phì trung bình

25%

0,0138

Suy giảm độ phì nặng

55%

0,0332

 

(3), Phân cấp tổng giá trị thoái hóa đất S.

- Với dữ liệu đầu vào tại tỉnh Lạng Sơn, sẽ có nhiều các trường hợp xảy ra khi kết hợp từng giá trị của các chỉ tiêu với nhau khi tổng hợp thoái hóa đất hiện tại,

- Gán giá trị thoái hóa Si đến từng khoanh đất theo các chỉ tiêu và tính tổng giá trị thoái hóa S theo công thức:  

kết quả phân cấp tổng giá trị thoái hóa đất hiện tại S như sau:

Bảng 3: Phân cấp tổng giá trị thoái hóa S trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn

TT

Mức độ thoái hóa

Ký hiệu

Phân cấp S

1

Không thoái hóa

TN

< 0,14

2

Thoái hóa nhẹ

T1

≥ 0,14; ≤ 0,2

3

Thoái hóa trung bình

T2

> 0,2; < 0,28

4

Thoái hóa nặng

T3

≥ 0,28

Cuối cùng, sử dụng thuật toán tích hợp trong GIS để chuyển kết quả đánh giá thoái hóa đất theo phương pháp MCE lên bản đồ (Tích hợp file dữ liệu Excel chứa dữ liệu phân cấp thoái hóa lên dữ liệu thuộc tính trong bản đồ tỉnh). Sử dụng công cụ Symbology trong phần mềm ArcGIS và chạy chuyên đề cho trường thông tin chứa phân cấp thoái hóa để có được lớp thông tin chuyên đề cho bản đồ.

Description: C:\Users\FPTSHOP\Desktop\1.jpg

Hình 2: Ảnh bản đồ thoái hóa đất kỳ đầu tỉnh Lạng Sơn năm 2015

Viết bài: GIRC

Trung tâm Địa tin học - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên

Địa chỉ: Xã Quyết Thắng - TP. Thái Nguyên | Tel: 0904.031.103

Email: girc.tuaf@gmail.com | Website: www.girc.tuaf.edu.vn