Mã số N2047: Ứng dụng GIS trong quản lý rừng ngập mặn Cần Giờ — Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical Information Systems) đã có những bước phát triển và ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực địa lý, mà trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và cuộc sống hàng ngày như: giám sát môi trường, quy hoạch đô thị, quản lý giao thông, hoạt động quân sự,... Trong đó, ngành Lâm nghiệp đã áp dụng công nghệ GIS vào công tác quản lý tài nguyên rừng nhằm đáp ứng cho nhu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa, ứng dụng công nghệ thông tin vào trong công tác chuyên ngành. Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, Phòng Quản lý phát triển tài nguyên - Ban Quản lý rừng phòng hộ huyện Cần Giờ đã và đang đẩy mạnh công tác ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS vào trong công tác quản lý, bảo vệ rừng của đơn vị.

Theo đó, ứng dụng này đã giúp giải quyết các vấn đề như: nắm bắt số liệu kịp thời, đảm bảo hiệu quả và hạn chế các sai sót trong công tác theo dõi, quản lý, bảo vệ rừng; Tạo cơ sở dữ liệu góp phần báo cáo kịp thời, chính xác và hỗ trợ nhà quản lý đưa ra các kế hoạch/đề án quản lý và phát triển tài nguyên rừng phù hợp và đạt yêu cầu so thực trạng hiện hữu; thực hiện công tác tự đào tạo năng lực chuyên môn tại đơn vị.

Tính khả thi và hiệu quả của giải pháp

Xét về tính khả thi, giải pháp sử dụng nhiều phần mềm chuyên ngành, tuy nhiên việc ứng dụng các phần mềm này được xây dựng theo phương châm không đòi hỏi người sử dụng có trình độ hoặc sự am hiểu về kiến thức kỹ thuật chuyên môn, việc ứng dụng đơn thuần là áp dụng nhưng thao tác chỉ yêu cầu người sử dụng làm tương tự theo hướng dẫn. Đối với yêu cầu khả năng về trình độ học vấn cần ở mức phổ thông, sử dụng cơ bản các thao tác vi tính văn phòng. Mỗi phần mềm sử dụng, giải pháp chỉ ứng dụng một số chức năng cơ bản liên quan đáp ứng được mục tiêu ban đầu, điều thuận lợi là các chức năng này trong mỗi phần mềm (người sử dụng tải về và cài đặt) chỉ cần sử dụng phiên bản (version) thử nghiệm là có thể sử dụng được. Nếu có điều kiện, cần mua phần mềm có bản quyền để có thể sử dụng hiệu quả các chức năng khác trong quá trình nâng cao kiến thức chuyên môn.

Bên cạnh đó, giải pháp giúp tiết kiệm chi phí nhân công, thời gian thực hiện công tác điều tra, theo dõi diễn biến rừng nên mang lại hiệu quả kinh tế.

Đặc biệt về mặt tác động xã hội, giải pháp giúp nâng cao chất lượng đội ngũ cán bộ, đồng thời góp phần nâng cao tính hiệu quả trong công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên nói chung và hệ sinh thái rừng nói riêng. Đồng thời, từng bước ứng dụng công nghệ thông tin vào trong công tác quản lý, góp phần thực hiện tốt mục chuyển đổi số quốc gia.

Các nội dung chính của giải pháp, bao gồm:

Sử dụng hiệu quả chức năng của máy định vị GPS và các phầm mềm liên quan (Mapsource, Base Camp) trong công tác quản lý bảo vệ rừng.

Hiện nay việc ứng dụng máy GPS chủ yếu là thu nhận các file (dữ liệu) về điểm tọa độ, khu vực khảo sát, điều tra ngoài thực địa, sau đó các dữ liệu này được chuyển vào máy tính, thông qua các phần mềm liên quan, người sử dụng xác định và tính toán vị trí, diện tích của dữ liệu máy GIS ngoài thực địa trên bản đồ hiện trạng đang quản lý. Để nâng cao chức năng sử dụng của máy định vị GPS, thông qua việc xử lý dữ liệu trên các phần mềm về phân tích, xây dựng bản đồ như: MapInfo, Google Earth, Envi (là thành phần trong hệ thống GIS)....để tạo ra những dữ liệu về điểm tọa độ, vùng quan tâm (dựa trên không ảnh, ảnh vệ tinh, bản đồ hiện trạng rừng) được chuyển tải vào máy GPS nhằm phục vụ việc xác định điểm, vùng ngoài thực địa một cách nhanh chóng.

Ứng dụng phần mềm Global Mapper để hỗ trợ chuyển đổi và liên kết các dữ liệu kết xuất từ các phần mềm nêu trên nhằm: (1) Có thể mở được trong tất cả các phần mềm khác; (2) Kết xuất dữ liệu trực tiếp vào máy định vị GPS để kiểm tra, khảo sát ngoài thực địa.

Ứng dụng phần mềm MapInfo quản lý và giám sát sự phân bố của các loài cây rừng ngập mặn trong hệ thống ô định vị.

Cung cấp dữ liệu không gian và phi không gian về các đối tượng (động/thực vật) rừng nhằm thực hiện hiệu quả công tác giám sát, theo dõi diễn biến rừng, đặc biệt là công tác bảo tồn đa dạng sinh học, và đánh giá khả năng lưu giữ/hấp thụ carbon của cây rừng.

Vị trí cây và đường kính tán cây theo mặt cắt ngang của ô điều tra 400m2

Bản đồ vị trí các ô điều tra đa dạng sinh học trong Khu DTSQ RNM Cần Giờ

Tra cứu nhanh thông tin đa dạng sinh học thực vật tại các tiểu khu phục vụ cho các hoạt động tham quan, du lịch, hợp tác quốc tế hay các hoạt động truyền thông, giáo dục, bảo tồn… của khu vực.

Cấu trúc dữ liệu gồm: (1) Vị trí địa lý các ô nghiên cứu: Được định vị theo hệ tọa độ UTM, Datum WGS-84; (2) Bản đồ theo từng tiểu khu, trong đó có ghi chỉ số đa dạng theo từng ô đo đếm bằng các ký hiệu ; (3) Trong từng ô đo đếm có số liệu về loài, số cá thể, các chỉ số đa dạng sinh học và dạng lập địa là Ib, Ic, Id, Ie trong đó thổ nhưỡng là bùn lỏng, bùn chặt, sét mềm và sét cứng. Chế độ ngập triều là ngập triều thấp, trung bình, ngập triều cao và ngập triều cao bất thường ; (4) Các tiểu bản bằng hình màu có tên khoa học và Việt Nam, bảng mô tả đặc điểm của từng loài.

Hình ảnh kết xuất của các loài cây rừng ngập mặn

Xây dựng bản đồ hiện trạng đa dạng sinh học theo các chỉ số đa dạng sinh học (Shannon, Simpson, Pilou và Margalef) theo từng tiểu khu.

Ứng dụng phần mềm Google Earth để kiểm tra và truy xuất các dữ liệu về điểm, đường, vùng của các khu vực, đối tượng cần theo dõi, giám sát.

Mô hình phân bố cây rừng trên phần mềm Google Earth, hình ảnh được thể hiện đúng tỷ lệ theo kích thước thực tế của cây rừng về: Đường kính thân cây, chiều cao cây rừng... được cập nhật từ dữ liệu điều tra.

Vị trí và hình ảnh cây rừng trong các ô điều tra rừng trên phần mềm

Google Earth

Hệ thống hóa cơ sở dữ liệu về các công trình cơ sở vật chất phục vụ quản lý và phát triển Rừng phòng hộ Cần Giờ thông qua xây dựng dữ liệu thông tin địa lý, bản đồ chuyên đề về quản lý các công trình Văn phòng, chốt bảo vệ rừng phục vụ công tác quản lý và phát triển Rừng phòng hộ Cần Giờ.

Hình ảnh vị trí chốt bảo vệ rừng và thông tin truy xuất trên Google Earth

Xác định và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng đối với các diện tích cây rừng chết không xác định rõ nguyên nhân.

Giám sát quá trình diễn biến hiện trạng rừng qua từng thời điểm khác nhau.

Ứng dụng phần mềm Envi và Mapinfo xây dựng bộ ảnh viễn thám theo dõi công tác phục hồi, phát triển rừng của Khu dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ

Sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian bao gồm 05 bộ ảnh Landsat 4 - 5 (TM) và 01 bộ ảnh Landsat 8 Operational Land Imager (OLI/TIRS). Ảnh Landsat được cung cấp bởi U.S. Geological Survey (USGS) tải miễn phí tại website www.global.usgs.gov của trung tam NASA (Hoa Kỳ). Kết quả xây dựng là bộ bản đồ số hóa về diễn biến tài nguyên rừng ngập mặn Cần Giờ từ năm 1973 đến nay 2018 (chu kỳ 10 năm).

*Hình Bộ ảnh viễn thám ghi nhận công tác phục hồi RNM.*

Ứng dụng phần mềm Locus Map cài đặt trên điện thoại thông minh (Smart phone) để sử dụng các chức năng tương tự như máy định vị GPS.

Phần mềm Locus Map chạy trên nền android của các loại điện thoạt thông minh và máy tính bảng. Đây là phần mềm ứng dụng điều hướng các hoạt động ngoài trời dành cho điện thoại và máy tính bảng, xem bản đồ địa hình offline, theo dõi cung đường, hướng dẫn bằng giọng nói và rất nhiều hoạt động khác. Phần mềm Locus Map rất mạnh mẽ, nó có thể sử dụng một loạt các bản đồ tích hợp và cung cấp hai cách để sử dụng trực tuyến và chế độ ngoại tuyến, cho phép người dùng ghi lại các điểm quan tâm, vị trí ở khắp mọi nơi trên thế giới và một vài tính năng khác, là một trong những phần mềm bổ sung bản đồ của Google Earth rất tốt.

*Hình ảnh Ứng dụng Locus Map xác định thông tin giao khoán bảo vệ rừng*

Điểm mạnh lớn nhất của Locus Map có độ chính xác cao, dễ dàng sử dụng, dữ liệu đơn giản, bắt được nhiều loại vệ tinh khác nhau, có thể trao đổi thông tin qua lại với các phần mềm GIS. Locus Map Free là một trong những phần mềm hỗ trợ đắc lực trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên.

Triển vọng phát triển

Với mục tiêu đưa môi trường số và công tác quản lý trong các lĩnh vực ngành được xử lý trên môi trường mạng theo Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, trình độ chuyên môn của lực lượng chuyên trách bảo vệ rừng ngày càng được nâng cao, sự quan tâm đầu tư cơ sở vật chất cho công tác quản lý – bảo vệ rừng của các cấp từ trung ương đến địa phương, việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS trong tương lai không còn gặp nhiều hạn chế, đặc biệt là về chuyên môn.

Phần lớn các cơ quan, tổ chức hoạt động trong ngành Lâm nghiệp đều có xu hướng nâng cao việc ứng dụng GIS trong công tác của đơn vị, việc trao đổi thông tin, học hỏi, cập nhật công nghệ này là một phần quan trọng giúp công tác quản lý – bảo vệ rừng ngày càng tốt hơn. Việc ứng dụng của giải pháp này nhằm hỗ trợ chủ yếu các lực lượng chuyên trách bảo vệ rừng hoặc người chưa được đào tạo về chuyên môn này của các Vườn Quốc Gia, Khu Bảo tồn thiên nhiên, Ban Quản lý Rừng phòng hộ và các Lâm trường dễ dàng hơn khi tiếp cận các nghiệp vụ chuyên môn này. Đối với các chuyên viên, kỹ sư làm trong các Phòng Kỹ thuật, nghiên cứu khoa học của các cơ quan, đơn vị, việc ứng dụng các phầm mềm GIS này là kiến thức cơ bản (không phải là kiến thức nâng cao), một số cán bộ có thể đã được tiếp xúc ngay trong môi trường học tập ở các Viện, Trường đại học hoặc học tập thông qua các chương trình dự án Lâm sinh.

Trong tương lai, việc ứng dụng GIS sẽ được sử dụng rộng rãi nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý – bảo vệ rừng, cũng như năng lực của từng cán bộ và lực lượng chuyên trách bảo vệ rừng. Nội dung kiến thức truyền đạt của giải pháp này không mất nhiều thời gian thực hiện (chỉ từ 2 - 3 ngày). Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, các thao tác này được sử dụng thường xuyên sẽ giúp người học nhanh chóng nắm bắt cụ thể các nội dung đã được tiếp cận. Mặt khác, với kiến thức đạt được là cơ sở tiền đề để nâng cao khả năng ứng GIS khi có nhu cầu đào tạo về sau.