Luận văn Ứng dụng AHP (Analytic Hierarchy Process) và GIS (Geographic Information System) đánh giá xác định sự thích nghi của thông hai lá (Pinus merkusii) và keo lá tràm (Acacia auriculiformis) tại huyện cư Kuin, tỉnh Đắk Lắk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN




VÕ VĂN HẢO ỨNG DỤNG AHP (Analytic Hierarchy Process) VÀ GIS (Geographic Information System) ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH SỰ THÍCH NGHI CỦA THÔNG HAI LÁ (Pinus merkusii) VÀ KEO LÁ TRÀM (Acacia auriculiformis) TẠI HUYỆN CƯ KUIN, TỈNH ĐẮK LẮK LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP Buôn Ma Thuột, tháng 10/2009 T ác g iả : V Õ V Ă N H Ả O ** * L U Ậ N V Ă N T H Ạ C S Ĩ L Â M N G H IỆ P ** * B M T , 2 00 9 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN




VÕ VĂN HẢO ỨNG DỤNG AHP (Analytic Hierarchy Process) VÀ GIS (Geographic Information System) ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH SỰ THÍCH NGHI CỦA THÔNG HAI LÁ (Pinus merkusii) VÀ KEO LÁ TRÀM (Acacia auriculiformis) TẠI HUYỆN CƯ KUIN, TỈNH ĐẮK LẮK LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN KIM LỢI Buôn Ma Thuột, tháng 10/2009 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Võ Văn Hảo iii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu khoa học là một trong những nhiệm vụ quan trọng của chương trình đào tạo cao học ngành Lâm nghiệp. Sau khi hoàn thành chương trình học tập giai đoạn 2006-2009; Được sự đồng ý của khoa Sau đại học - Trường Đại học Tây Nguyên và được Tiến sĩ Nguyễn Kim Lợi hướng dẫn khoa học; Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài khoa học "Ứng dụng AHP và GIS đánh giá xác định sự thích nghi của Thông hai lá (Pinus merkusii) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) tại huyện Cư Kuin, tỉnh Đắk Lắk". Hoàn thành luận văn tốt nghiệp này tôi xin chân thành cảm ơn BGH trường Đại học Tây Nguyên, khoa Sau Đại học, khoa Nông-Lâm nghiệp và các thầy cô trong và ngoài trường Đại học Tây Nguyên đã tận tình truyền đạt những kiến thức quí báu tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành Luận văn tốt nghiệp; Đặc biệt xin cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Kim Lợi - Thầy hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn các đồng chí lãnh đạo, cán bộ công chức Sở Tài Nguyên & Môi Trường tỉnh Đắk Lắk, phòng Tài Nguyên & Môi Trường huyện Cư Kuin, phòng NN & PTNT huyện Cư Kuin đã tạo điều kiện hỗ trợ chúng tôi cả về vật chất cũng như tinh thần. Vô cùng biết ơn cha, mẹ, vợ và gia đình luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra, nghiên cứu và thực hiện đề tài hoàn thành khoá học này. Cuối cùng xin được cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên đề tài có thể vẫn còn những thiếu sót nhất định. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp quí báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để luận văn tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Buôn Ma Thuột, tháng 10 năm 2009 Học viên Võ Văn Hảo iv MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ................................................................................................... iii Mục lục ......................................................................................................... iv Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................... vi Danh sách các bảng .................................................................................... vii Danh sách các biểu đồ ............................................................................... viii Danh sách các hình ....................................................................................... ix Tóm tắt ........................................................................................................... x ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................ 1 Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 3 Giới hạn của đề tài ........................................................................................ 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 4 1.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu ............................................................... 4 1.1.1 Loại đất ........................................................................................... 4 1.1.2 Độ dày tầng đất ............................................................................... 5 1.1.3 Lượng mưa ..................................................................................... 6 1.1.4 Địa hình ......................................................................................... 7 1.1.5 Hệ thực vật rừng ............................................................................. 7 1.2 Tiến trình xác định trọng số ................................................................ 10 1.2.1 Lợi ích của AHP ........................................................................... 11 1.2.2 Các bước thực hiện của AHP ........................................................ 11 1.3 Hệ thống thông tin địa lý ..................................................................... 12 1.3.1 Khái niệm ..................................................................................... 12 1.3.2 Cấu trúc của GIS ........................................................................... 13 1.3.3 Cấu trúc dữ liệu trong GIS ............................................................ 15 1.3.4 Các chức năng của GIS ................................................................. 17 1.3.5 Các ngành ứng dụng GIS .............................................................. 19 1.3.6 Các nghiên cứu về đánh giá thích nghi đất đai .............................. 22 v 1.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu ............................................................. 27 1.4.1 Vị trí địa lý ................................................................................... 27 1.4.2 Địa hình và Đất đai ...................................................................... 29 1.4.3 Khí hậu ........................................................................................ 33 1.4.4 Thủy văn ...................................................................................... 33 1.4.5 Tài nguyên rừng, thảm thực vật .................................................... 34 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 35 2.1 Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 35 2.1.1 Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu ................................................. 35 2.1.2 Xây dựng bản đồ ......................................................................... 35 2.2 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 36 2.2.1 Ứng dụng AHP để xác định trọng số ............................................. 36 2.2.2 Xây dựng bản đồ thích nghi ......................................................... 41 2.2.3 Phân hạng các nhân tố nghiên cứu ................................................ 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................... 47 3.1 Xây dựng bản đồ các nhân tố thích nghi .............................................. 47 3.1.1 Bản đồ lượng mưa ......................................................................... 47 3.1.2 Bản đồ độ cao ............................................................................... 49 3.1.3 Bản đồ độ dày tầng đất .................................................................. 51 3.1.4 Bản đồ độ dốc ............................................................................... 53 3.1.5 Bản đồ đất ..................................................................................... 55 3.2 Bản đồ thích nghi ............................................................................... 58 3.2.1 Thông hai lá ................................................................................. 58 3.2.2 Keo lá tràm ................................................................................... 65 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................. 71 4.1 Kết Luận ........................................................................................... 71 4.2 Kiến nghị .......................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT FAO : (Food and Agriculture Organization): Tổ chức nông lương thực; HTTTĐL : Hệ thống thông tin địa lý; GIS : Geographic Information System; AHP : (Analytic Hierarchy Process): Tiến trình xác định trọng số; CSDL : Cơ sở dữ liệu; CSDLTT : Cơ sở dữ liệu thông tin; S1 : Thích nghi cao; S2 : Thích nghi trung bình; S3 : Thích nghi kém; N : Không thích nghi. vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Hiện trạng sử dụng đất năm 2007 .................................................. 32 Bảng 1.2: Kết quả kiểm tra rừng trên địa bàn ................................................ 34 Bảng 2.1: Phân loại tầm quan trọng tương đối của Saaty ............................... 37 Bảng 2.2: Chỉ số ngẫu nhiên ứng với số nhân tố (RI) .................................... 40 Bảng 2.3: Cấu trúc phân hạng thích nghi đất đai theo FAO ........................... 43 Bảng 2.4: Bảng cho điểm theo các cấp lượng mưa ........................................ 44 Bảng 2.5: Bảng cho điểm theo các cấp độ dày tầng đất ................................. 44 Bảng 2.6: Bảng cho điểm theo các loại đất .................................................... 45 Bảng 2.7: Bảng cho điểm theo các cấp độ dốc ............................................... 46 Bảng 2.8: Bảng cho điểm theo các cấp độ cao ............................................... 46 Bảng 3.1: Các cấp lượng mưa........................................................................ 47 Bảng 3.2: Diện tích tính theo độ cao .............................................................. 49 Bảng 3.3: Diện tích các độ dày tầng đất ........................................................ 51 Bảng 3.4: Diện tích các cấp độ đốc................................................................ 53 Bảng 3.5: Các loại đất chính tại huyện Cư Kuin ............................................ 55 Bảng 3.6: Các thông số của AHP .................................................................. 60 Bảng 3.7: Diện tích các loại hình thích nghi của Thông hai lá ....................... 61 Bảng 3.8: Các thông số của AHP .................................................................. 66 Bảng 3.9: Diện tích các loại hình thích nghi của Keo lá tràm ........................ 67 viii DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1: Các cấp lượng mưa.................................................................... 47 Biểu đồ 3.2: Các cấp độ cao .......................................................................... 49 Biểu đồ 3.3: Các cấp độ dày tầng đất ............................................................. 51 Biểu đồ 3.4: Các cấp độ dốc .......................................................................... 53 Biểu đồ 3.5: Các loại đất chính huyện Cư Kuin ............................................. 56 Biểu đồ 3.6: Các cấp thích nghi của Thông hai lá .......................................... 61 Biểu đồ 3.7: Các cấp thích nghi của Keo lá tràm ........................................... 67 Ma trận 2.1: Ý kiến chuyên gia giữa các nhân tố ........................................... 37 Ma trận 2.2: Bảng so sánh giữa các nhân tố ................................................... 38 Ma trận 2.3: Trọng số các nhân tố nghiên cứu Thông hai lá .......................... 39 Ma trận 3.1: Ý kiến các chuyên gia ............................................................... 58 Ma trận 3.2: Ma trận so sánh giữa các nhân tố ............................................... 59 Ma trận 3.3: Trọng số của các chỉ tiêu Keo lá tràm ........................................ 59 Ma trận 3.4: Ý kiến các chuyên gia ............................................................... 65 Ma trận 3.5: Ma trận so sánh giữa các nhân tố ............................................... 65 Ma trận 3.6: Trọng số của các chỉ tiêu ........................................................... 66 ix DANH SÁCH SƠ ĐỒ, HÌNH Trang Sơ đồ 1.1: Quá trình hình thành đất ................................................................. 5 Sơ đồ 2.1 : Phương pháp nghiên cứu ............................................................. 36 Hình 1.1: Các thành phần của GIS ................................................................ 14 Hình 1.2: Cấu trúc dữ liệu vector và raster .................................................... 15 Hình 1.3: Mô hình raster mô tả bản đồ .......................................................... 16 Hình 1.4: Mô hình vecter mô tả khu vực châu Á ........................................... 17 Hình 1.5: Vai trò của đánh giá đất đai trong công tác quy hoạch sử dụng đất ........ 23 Hình 1.6: Bản đồ hành chánh huyện Cư Kuin ............................................... 28 Hình 3.1: Bản đồ phân bố mưa ..................................................................... 48 Hình 3.2: Bản đồ độ cao ................................................................................ 50 Hình 3.3: Bản đồ độ dày tầng đất .................................................................. 52 Hình 3.4: Bản đồ độ dốc ................................................................................ 54 Hình 3.5: Bản đồ đất ..................................................................................... 57 Hình 3.6: Thông hai lá tại xã Hòa Hiệp ......................................................... 62 Hình 3.7: Thông hai lá tại xã Ea Tiêu ............................................................ 63 Hình 3.8: Bản đồ thích nghi Thông hai lá ...................................................... 64 Hình 3.9: Keo lá tràm tại xã Ea Tiêu ............................................................. 68 Hình 3.10: Keo lá tràm tại xã Dray Bhăng ..................................................... 69 Hình 3.11: Bản đồ thích nghi Keo lá tràm ..................................................... 70 x TÓM TẮT ỨNG DỤNG AHP VÀ GIS ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH SỰ THÍCH NGHI CỦA THÔNG HAI LÁ (Pinus merkusii) VÀ KEO LÁ TRÀM (Acacia auriculiformis) TẠI HUYỆN CƯ KUIN, TỈNH ĐẮK LẮK Ngày nay với sự phát triển của công nghệ đã giúp ích rất lớn trong các ngành, đặc biệt là sự phát triển của GIS (Geographical Information System) giúp chúng ta đánh giá nhanh chóng sự thích nghi của các loài cây trồng khác nhau. Hơn nữa việc kết hợp AHP (Analytic Hierarchy Process) và GIS trong quy hoạch sử dụng đất ngày nay trở nên vô cùng cấp thiết, đặc biệt trong lĩnh vực lâm nghiệp. Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành lâm nghiệp chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu “Ứng dụng AHP (Analytic Hierarchy Process) và GIS (Geographical Information System) đánh giá xác định sự thích nghi của Thông hai lá (Pinus merkusii) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) tại huyện Cư Kuin, tỉnh Đắk Lắk”. Với mục tiêu là ứng dụng AHP xác định mức độ ưu tiên của các chỉ tiêu ảnh hưởng đến cây trồng, trên cở sở đó ứng dụng GIS xác định xây dựng bản đồ thích nghi cho từng loài cây trồng. Chúng tôi đã ứng dụng thuật toán AHP nhằm xác định các trọng số của các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của cây trồng (Loại đất, Độ dốc, Độ cao, Độ dày tầng đất, Lượng mưa) và kế thừa các tài liệu về tính thích nghi cho từng loài cây của các tác giả đi trước để cho điểm trước khi đưa vào GIS nhằm kết xuất bản đồ thích nghi. Chúng tôi đã tìm ra được các trọng số cho từng nhân tố về thích nghi Thông hai lá như sau: Loại đất (0,335); Độ dốc (0,179); Độ cao (0,273), Độ dày tầng đất (0,109) và Lượng mưa (0,104). Tương tự cho trọng số đối với Keo lá tràm: Loại đất (0,399); Độ dốc (0,209); Độ cao (0,196), Độ dày tầng đất (0,131) và Lượng mưa (0,065). Qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy khu vực này rất phù hợp cho quy hoạch trồng Thông hai lá và Keo lá tràm. xi ABSTRACT VO VAN HAO. 2009: USING GIS AND AHP TECHNIQUES FOR LAND USE SUITABILITY ANALYSIS (Pinus merkusii AND Acacia auriculiformis) IN CU KUIN District – DAK LAK Province. Master of Science (Forestry), Ph. D: Nguyen Kim Loi Dsc. 72 pages The analysis of land use suitability requires consideration of variety of criteria including not only natural/physical capacity of a land unit but also socio-economic and environmental impact implications. While GIS has been a powerful tool to handle spatial data in land-use analysis, application of this tool alone could not overcome the issue of inconsistency in expert opinion when trying to judge and assign relative importance to each of many criteria considered in a suitability analysis. To address this issue, the Analytical Hierarchy Process method is used in combination with the GIS tool. The researchr presents how the integrated tool has handled effectively a land use suitability analysis for Cu Kuin District, Dak Lak Province of Viet Nam which considered simultaneously 5 different criteria. Value or score of each level 2 criterion is computed for each land mapping unit (LMU). These values are combined with the above overall weight to provide suitability value for each LMU corresponding to each land-use type. The formula is as follows: ∑ = = i n ii aMY 1 * Y: Suitability index a j : weight of criterion i M i : score of criterion i xii The above formula is applied to each LMU. In the overall result, the higher Y value is the higher suitability of land-use for specified land-use type. In our experiment, aj take value 1 or 0. Value 0 is applied to land mapping unit which is not suitable on natural conditions and 0 for the others. This process is done in Arcview GIS through the composite map of land mapping units. The composite map has two components. Spatial component is used to show locations and shapes of land mapping units. Attribute component, represented as a table, is used to input and to store scores of criteria. ArcGIS function is used to perform the calculation based on the above equation as well as scores and weights of criteria. Calculated suitability index is stored in one column. Integrating both spatial component and suitability index produces a continuous map of suitability. xiii 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Đặt Vấn Đề Ngày nay với tốc độ phát triển của nền kinh tế đã làm cho môi trường ngày càng thay đổi nghiêm trọng, lũ lụt, hạn hán, thiên tai liên tục xãy ra đã làm cho tình hình phát triển kinh tế cũng gặp khó khăn. Đồng thời quá trình phát triển kinh tế nông – lâm nghiệp ngày càng giảm sút và gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình trồng rừng. Hơn nữa tình hình phá rừng vẫn diễn ra hết sức nghiêm trọng đặc biệt là khu vực Tây Nguyên đã làm cho diện tích rừng của nước ta ngày càng giảm xuống. Nguyên nhân chính là người dân vẫn chưa hiểu được vai trò, chức năng của rừng đối với môi trường sống, đến sự phát triển kinh tế chung, nhiều người đời sống chính của họ còn phụ thuộc quá nhiều vào rừng. Một nguyên nhân chính nữa là các cơ quan chức trách chưa thực hiện chính sách quy hoạch lâm nghiệp đến tận tay người trồng rừng, chưa có mục tiêu cụ thể trong công tác trồng rừng, chưa định hướng quy hoạch chi tiết các loài cây lâm nghiệp cụ thể trồng tại địa bàn mình mà chỉ quy hoạch chung cho diệ