Luận văn thạc sĩ về biến đổi địa hình và ảnh hưởng nước biển dâng tại cửa sông Bạch Đằng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS để đánh giá biến đổi địa hình và tác động của nước biển dâng tại cửa sông Bạch Đằng.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hiệu
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lí
• Đề tài: Đánh Giá Biến Đổi Địa Hình Do Nước Biển Dâng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM – GIS TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG Ở KHU VỰC ĐỚI BỜ
• 1.1. Tổng quan ứng dụng công nghệ viễn thám – GIS trong nghiên cứu biến đổi địa hình ở đới bờ
• 1.2. Cơ sở ứng dụng viễn thám - GIS trong nghiên cứu địa hình
• 1.2.1. Khái quát những đặc trưng của viễn thám – GIS
• 1.3. Hệ thông tin địa lý (GIS)
• 1.4. Những tính năng của viễn thám – GIS được khai thác cho nghiên cứu địa hình
• 1.4.1. Trong nghiên cứu biến đổi đường bờ biển
• 1.4.2. Trong nghiên cứu biến đổi địa hình đáy biển
• 1.5. Lựa chọn tư liệu ảnh vệ tinh trong nghiên cứu đới bờ biển
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH KHU VỰC CỬA SÔNG BẠCH ĐẰNG
• 2.1. Khái quát khu vực nghiên cứu
• 2.2. Điều kiện tự nhiên
• 2.2.1. Địa chất - kiến tạo
• 2.2.2. Đặc điểm địa mạo
• 2.2.3. Đặc điểm khí hậu
• 2.2.4. Đặc điểm thủy văn lục địa
• 2.2.5. Đặc điểm hải văn
• 2.2.6. Sự thay đổi mực nước đại dương
• 2.3. Hoạt động nhân sinh
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỚI KHU VỰC CỬA SÔNG BẠCH ĐẰNG
• 3.1. Cơ sở dữ liệu và quy trình đánh giá
• 3.1.1. Cơ sở dữ liệu
• 3.1.2. Quy trình đánh giá
• 3.2. Hiện trạng biến đổi địa hình (xói lở - bồi tụ) và nguyên nhân
• 3.2.1. Hiện trạng biến đổi địa hình bờ
• 3.2.2. Biến đổi địa hình đáy
• 3.3. Ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu tới khu vực cửa sông Bạch Đằng
• 3.3.1. Ảnh hưởng của mực nước biển dâng tới xu thế biến đổi địa hình
• 3.3.2. Ảnh hưởng của mực nước biển dâng tới hoạt động kinh tế - xã hội
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về biến đổi địa hình do nước biển dâng

Biến đổi địa hình do nước biển dâng là một trong những vấn đề nghiêm trọng hiện nay, đặc biệt ở các khu vực ven biển. Sự gia tăng mực nước biển do biến đổi khí hậu không chỉ ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên mà còn tác động đến đời sống kinh tế - xã hội của người dân. Việc đánh giá chính xác tình hình biến đổi địa hình là cần thiết để có những biện pháp ứng phó kịp thời.

1.1. Định nghĩa và nguyên nhân biến đổi địa hình

Biến đổi địa hình do nước biển dâng được hiểu là sự thay đổi hình dạng và cấu trúc của bờ biển và đáy biển. Nguyên nhân chính bao gồm sự tan chảy của băng ở các cực, sự giãn nở nhiệt của nước biển và các hoạt động nhân sinh như khai thác tài nguyên.

1.2. Tác động của nước biển dâng đến địa hình

Nước biển dâng gây ra nhiều tác động tiêu cực như xói lở bờ biển, ngập úng các vùng đất thấp và thay đổi hệ sinh thái ven biển. Những tác động này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn đến các hoạt động kinh tế như du lịch, nông nghiệp và đánh bắt thủy sản.

II. Vấn đề và thách thức trong đánh giá biến đổi địa hình

Đánh giá biến đổi địa hình do nước biển dâng gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như sự biến đổi khí hậu, hoạt động nhân sinh và sự thiếu hụt dữ liệu chính xác làm cho việc đánh giá trở nên phức tạp. Cần có các phương pháp và công nghệ hiện đại để thu thập và phân tích dữ liệu.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu về biến đổi địa hình thường gặp khó khăn do điều kiện thời tiết khắc nghiệt và sự thiếu hụt công nghệ hiện đại. Điều này dẫn đến việc thiếu thông tin chính xác về tình hình biến đổi địa hình.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu không chỉ làm tăng mực nước biển mà còn gây ra các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ lụt. Những hiện tượng này làm gia tăng tốc độ xói lở và thay đổi địa hình ven biển.

III. Phương pháp đánh giá biến đổi địa hình hiệu quả

Để đánh giá biến đổi địa hình do nước biển dâng, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại như viễn thám và GIS. Những công nghệ này giúp thu thập và phân tích dữ liệu một cách chính xác và nhanh chóng.

3.1. Ứng dụng công nghệ viễn thám

Công nghệ viễn thám cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giúp theo dõi biến đổi địa hình một cách liên tục. Các hình ảnh vệ tinh cung cấp thông tin chi tiết về tình trạng xói lở và bồi tụ của bờ biển.

3.2. Sử dụng GIS trong phân tích dữ liệu

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp phân tích và mô hình hóa dữ liệu địa lý, từ đó đưa ra các dự báo về biến đổi địa hình. GIS cho phép tích hợp nhiều loại dữ liệu khác nhau, giúp nâng cao độ chính xác trong đánh giá.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về biến đổi địa hình do nước biển dâng đã mang lại nhiều kết quả quan trọng. Các ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hợp lý trong việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.

4.1. Kết quả từ nghiên cứu tại khu vực cửa sông Bạch Đằng

Nghiên cứu tại khu vực cửa sông Bạch Đằng cho thấy sự gia tăng xói lở bờ biển và sự thay đổi địa hình đáy biển. Những kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.

4.2. Ứng dụng trong quản lý đới bờ

Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc quản lý đới bờ, giúp giảm thiểu tác động của nước biển dâng và bảo vệ các khu vực ven biển. Việc áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên là rất cần thiết.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu biến đổi địa hình

Nghiên cứu biến đổi địa hình do nước biển dâng là một lĩnh vực quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Cần tiếp tục đầu tư vào công nghệ và nghiên cứu để có những giải pháp hiệu quả hơn trong việc ứng phó với biến đổi địa hình.

5.1. Tương lai của nghiên cứu

Trong tương lai, nghiên cứu về biến đổi địa hình sẽ tiếp tục được mở rộng với sự phát triển của công nghệ. Các phương pháp mới sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá biến đổi địa hình.

5.2. Tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường

Bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên là nhiệm vụ cấp bách. Các nghiên cứu về biến đổi địa hình sẽ đóng góp vào việc xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Vùng cửa sông Bạch Đằng, thuộc khu vực đới bờ Đông Bắc Việt Nam, giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của Hải Phòng và miền duyên hải phía Bắc. Với dân số đông và các hoạt động kinh tế đa dạng như công nghiệp cảng, du lịch, nuôi trồng thủy hải sản, khu vực này đang chịu tác động mạnh mẽ từ biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Theo số liệu quan trắc, mực nước biển toàn cầu tăng trung bình 3,8 mm/năm, trong khi tại Việt Nam, mực nước biển đã dâng khoảng 20 cm trong 50 năm qua (1951-2000). Dự báo đến năm 2100, mực nước biển có thể dâng lên tới 1 m, đe dọa ngập úng khoảng 40 nghìn km² đồng bằng ven biển, ảnh hưởng trực tiếp đến khoảng 10,8% dân số và gây tổn thất GDP khoảng 10,2%.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng biến đổi địa hình (xói lở, bồi tụ) bờ và đáy biển ven bờ khu vực cửa sông Bạch Đằng, đồng thời phân tích ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu tới xu thế biến đổi địa hình và hoạt động kinh tế xã hội. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi vùng cửa sông Bạch Đằng, với dữ liệu thu thập từ các năm 1965 đến 2008, nhằm cung cấp thông tin khoa học phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ, góp phần phát triển bền vững khu vực ven biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết hệ thống và lý thuyết địa mạo đới bờ. Tiếp cận hệ thống giúp phân tích mối quan hệ phức tạp giữa các nhân tố tự nhiên (địa chất, thủy văn, khí hậu) và nhân sinh (hoạt động kinh tế, khai thác tài nguyên) trong biến đổi địa hình. Lý thuyết địa mạo đới bờ tập trung vào các quá trình hình thành và biến đổi địa hình bờ biển, bao gồm xói lở, bồi tụ, tác động của sóng, thủy triều và dòng chảy sông.

Ba khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm:

• Viễn thám (Remote Sensing - RS): công nghệ thu nhận thông tin từ xa về bề mặt Trái Đất qua vệ tinh hoặc máy bay.
• Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS): hệ thống quản lý, phân tích và mô hình hóa dữ liệu địa lý phục vụ ra quyết định.
• Mực nước biển dâng (Nước biển dâng - NBD): sự tăng lên của mực nước biển do biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến địa hình và sinh kế ven biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm ảnh vệ tinh Landsat, bản đồ địa hình, số liệu đo sâu hồi âm, ảnh sonar quét sườn, số liệu khí tượng thủy văn và thủy triều từ các trạm quan trắc như Hòn Dấu, Hải Phòng. Cỡ mẫu dữ liệu không gian được lựa chọn với độ phân giải không gian trung bình 30 m, độ phân giải thời gian từ 5-10 năm, phù hợp để theo dõi biến đổi địa hình trong giai đoạn 1965-2008.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích hệ thống để đánh giá mối quan hệ giữa các nhân tố tự nhiên và nhân sinh.
• Phân tích và tổng hợp tài liệu từ các báo cáo, số liệu quan trắc và nghiên cứu trước đây.
• Khảo sát thực địa để kiểm chứng và bổ sung dữ liệu viễn thám.
• Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để xây dựng mô hình số độ cao (DEM), phân tích biến động đường bờ, tính toán tốc độ xói lở và bồi tụ, đồng thời mô phỏng các kịch bản nước biển dâng.
• Phân tích động lực hiện đại của địa hình dựa trên các yếu tố sóng, thủy triều, dòng chảy và hoạt động nhân sinh.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 1965 đến 2008, với các giai đoạn chính: thu thập dữ liệu, xử lý ảnh viễn thám, xây dựng mô hình GIS, phân tích biến đổi địa hình và đánh giá tác động nước biển dâng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Biến đổi địa hình bờ và đáy biển:

   • Tốc độ xói lở bờ biển tại các đoạn Đình Vũ, Cát Hải, Phù Long dao động từ 4-8 m/năm, có nơi mạnh hơn.
   • Tốc độ bồi tụ trung bình tại các đoạn bờ tích tụ như cửa Lạch Tray và cửa Cấm đạt khoảng 8 m/năm.
   • Biến động địa hình đáy biển thể hiện sự xói lở và bồi tụ không đồng đều, với các vùng đáy biển bị sụt lún từ 0,05 đến 0,8 mm/năm tùy khu vực.

2. Ảnh hưởng của nước biển dâng:

   • Mực nước biển dâng theo kịch bản trung bình có thể đạt 37 cm vào năm 2050 và 65 cm vào năm 2100 tại khu vực Móng Cái - Hòn Dấu.
   • Nước biển dâng làm tăng áp lực sóng, gây xói lở mạnh hơn ở các đoạn bờ yếu, đồng thời làm ngập úng các vùng đất thấp, đặc biệt là các khu vực đồng bằng ven biển có độ cao dưới 2,5 m.
   • Dân số khu vực nghiên cứu có thể bị ảnh hưởng trực tiếp lên tới khoảng 10-15% nếu mực nước biển dâng 1 m, gây thiệt hại kinh tế xã hội đáng kể.

3. Tác động kinh tế xã hội:

   • Nước biển dâng làm gia tăng xâm nhập mặn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là lúa đông xuân và nuôi trồng thủy sản.
   • Tình trạng ngập úng và xói lở bờ biển làm phá vỡ hệ thống đê biển, hồ chứa nước, gây thiệt hại cho hạ tầng và đời sống dân cư.
   • Các hệ sinh thái ven bờ như rừng ngập mặn, cỏ biển và rạn san hô bị suy giảm, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và tiềm năng du lịch.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của biến đổi địa hình là sự tương tác phức tạp giữa các quá trình tự nhiên (địa chất, thủy văn, sóng, thủy triều) và các hoạt động nhân sinh như lấn biển, nạo vét luồng lạch. Sự dâng lên của mực nước biển do biến đổi khí hậu làm tăng cường tác động của sóng và thủy triều, thúc đẩy quá trình xói lở bờ biển và làm thay đổi trắc diện bãi biển.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với xu hướng biến đổi địa hình đới bờ do nước biển dâng, đồng thời khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ viễn thám và GIS trong việc theo dõi và dự báo biến đổi địa hình. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tốc độ xói lở - bồi tụ theo thời gian, bản đồ biến động đường bờ và mô hình DEM thể hiện sự thay đổi địa hình đáy biển.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý tổng hợp đới bờ, giúp các nhà hoạch định chính sách lựa chọn giải pháp thích ứng hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát và cập nhật dữ liệu viễn thám - GIS

   • Thực hiện quan trắc định kỳ bằng ảnh vệ tinh và đo sâu hồi âm để theo dõi biến đổi địa hình bờ và đáy biển.
   • Mục tiêu: cập nhật dữ liệu hàng năm, phục vụ cảnh báo sớm và quản lý tài nguyên.
   • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng, Trung tâm Viễn thám Quốc gia.

2. Xây dựng và triển khai các kịch bản quản lý rủi ro nước biển dâng

   • Phân tích các kịch bản nước biển dâng theo mức thấp, trung bình và cao để xây dựng kế hoạch ứng phó phù hợp.
   • Mục tiêu: giảm thiểu thiệt hại kinh tế xã hội trong vòng 10-20 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: UBND thành phố Hải Phòng, các ban ngành liên quan.

3. Phát triển hệ thống đê điều và công trình bảo vệ bờ biển thích ứng với biến đổi khí hậu

   • Thiết kế các công trình chống xói lở, nâng cao đê biển, kết hợp với phục hồi rừng ngập mặn.
   • Mục tiêu: giảm tốc độ xói lở bờ xuống dưới 2 m/năm trong 5 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý đê điều, các đơn vị xây dựng.

4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và hỗ trợ sinh kế bền vững

   • Tổ chức các chương trình đào tạo, phổ biến kiến thức về biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
   • Hỗ trợ chuyển đổi mô hình sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản thích ứng với xâm nhập mặn.
   • Mục tiêu: nâng cao khả năng ứng phó của người dân trong 3-5 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Hội Nông dân, các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách vùng ven biển

   • Lợi ích: có cơ sở khoa học để xây dựng chính sách quản lý tổng hợp đới bờ, ứng phó biến đổi khí hậu.
   • Use case: lập kế hoạch phát triển kinh tế bền vững, phòng chống thiên tai.

2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia địa mạo, khí hậu

   • Lợi ích: tham khảo phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến đổi địa hình.
   • Use case: phát triển các mô hình dự báo biến đổi địa hình và tác động môi trường.

3. Các tổ chức bảo tồn môi trường và phát triển bền vững

   • Lợi ích: hiểu rõ tác động của nước biển dâng đến hệ sinh thái ven bờ, đề xuất giải pháp bảo vệ.
   • Use case: xây dựng chương trình phục hồi rừng ngập mặn, bảo tồn đa dạng sinh học.

4. Cộng đồng dân cư và doanh nghiệp hoạt động ven biển

   • Lợi ích: nhận thức về rủi ro và cơ hội thích ứng với biến đổi khí hậu, bảo vệ sinh kế.
   • Use case: điều chỉnh mô hình sản xuất, đầu tư phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Viễn thám và GIS có vai trò gì trong nghiên cứu biến đổi địa hình ven biển?
   Viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian, giúp quan sát biến động địa hình bờ và đáy biển. GIS hỗ trợ quản lý, phân tích và mô hình hóa dữ liệu không gian, từ đó đánh giá tốc độ xói lở, bồi tụ và dự báo xu thế biến đổi.

2. Mực nước biển dâng ảnh hưởng như thế nào đến vùng cửa sông Bạch Đằng?
   Nước biển dâng làm tăng áp lực sóng, gây xói lở bờ biển, ngập úng vùng đất thấp, xâm nhập mặn sâu vào nội địa, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân.

3. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá biến đổi địa hình trong luận văn?
   Luận văn sử dụng kết hợp phương pháp phân tích hệ thống, khảo sát thực địa, phân tích ảnh viễn thám và mô hình GIS để xây dựng mô hình số độ cao, tính toán biến động địa hình và phân tích tác động nước biển dâng.

4. Kịch bản nước biển dâng được xây dựng dựa trên cơ sở nào?
   Kịch bản dựa trên số liệu quan trắc mực nước biển toàn cầu và Việt Nam, kết hợp các mô hình biến đổi khí hậu của IPCC, điều chỉnh theo đặc điểm địa lý từng khu vực ven biển Việt Nam.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu tác động của nước biển dâng?
   Giải pháp tổng hợp gồm tăng cường giám sát, xây dựng công trình bảo vệ bờ, phục hồi hệ sinh thái ven bờ như rừng ngập mặn, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng và điều chỉnh mô hình sản xuất phù hợp.

Kết luận

• Vùng cửa sông Bạch Đằng đang chịu tác động mạnh mẽ của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, với tốc độ xói lở bờ biển lên tới 8 m/năm tại một số đoạn.
• Ứng dụng viễn thám và GIS là công cụ hiệu quả trong đánh giá biến đổi địa hình và phân tích tác động nước biển dâng.
• Nước biển dâng làm gia tăng xâm nhập mặn, ngập úng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế xã hội và hệ sinh thái ven bờ.
• Cần triển khai các giải pháp quản lý tổng hợp đới bờ, kết hợp giám sát, xây dựng công trình bảo vệ và nâng cao nhận thức cộng đồng.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong việc phát triển bền vững vùng ven biển.

Next steps: Tiếp tục cập nhật dữ liệu viễn thám, mở rộng nghiên cứu sang các khu vực ven biển khác, đồng thời triển khai các giải pháp thích ứng theo khuyến nghị.

Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, bảo vệ và phát triển bền vững vùng cửa sông Bạch Đằng và các vùng ven biển khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc cấu trúc thành 3 chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan ứng dụng viễn thám - GIS trong nghiên cứu biến đổi địa hình và ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng ở khu vực đới bờ. Chƣơng 2: Các nhân tố ảnh hƣởng đến biến đổi địa hình khu vực cửa sông Bạch Đằng Chƣơng 3: Đánh giá biến đổi địa hình và phân tích ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng do biến đổi khí hậu tới khu vực cửa sông Bạch Đằng 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM – GIS TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC BIỂN DÂNG Ở KHU VỰC ĐỚI BỜ 1. Tổng quan ứng dụng công nghệ viễn thám – GIS trong nghiên cứu biến đổi địa hình ở đới bờ 1. Cơ sở ứng dụng viễn thám - GIS trong nghiên cứu địa hình 1.

Khái quát những đặc trưng của viễn thám – GIS Viễn thám (RS) Viễn thám là công nghệ thu nhận thông tin về các đối tƣợng trên bề mặt trái đất mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với chúng. Quá trình thu nhận thông tin này đƣợc thực hiện thông qua bộ cảm (máy ảnh, máy quét, sóng điện từ, sóng radar…) đƣợc đặt trên máy bay hoặc vệ tinh. Thông tin thu nhận đƣợc ghi lại trên các thiết bị chuyên dụng nhƣ film ảnh hoặc đƣợc số hóa trên các băng đĩa từ (hình 1. Quá trình thu nhận thông tin của hệ thống viễn thám 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Các thông số đặc trƣng của dữ liệu viễn thám bao gồm: Độ phân giải không gian: Là khoảng cách nhỏ nhất có thể phân biệt đƣợc giữa 2 đối tƣợng.

Độ phân giải không gian cho biết kích thƣớc của phần tử ảnh viễn thám (pixel) che phủ bề mặt đất. Có thể chia thành 3 cấp độ phân giải không gian: (1) Độ phân giải cao: 0.6-4m; (2) Độ phân giải trung bình: 4-30m; (3) Độ phân giải thấp: 30-1000m. Độ phân giải thời gian: Cho biết khoảng thời gian (ngày hoặc giờ) mà hệ thống cảm biến của vệ tinh sẽ quay lại để chụp cho một vị trí nhất định. Có 3 cấp độ độ phân giải thời gian: (1) Độ phân giải cao: <24h – 3 ngày; (2) Độ phân giải trung bình: 4-16 ngày; (3) Độ phân giải thấp: > 16 ngày.

Độ phân giải phổ: Là số kênh phổ tƣơng ứng với từng vị trí trong dãy phổ điện từ. Thƣờng chia làm 3 cấp độ phân giải phổ: (1) Độ phân giải cao: >15 kênh; (2) Độ phân giải trung bình: 3-15 kênh; (3) Độ phân giải thấp: <3 kênh. Độ nhạy cảm bức xạ: Đó là khả năng phân biệt năng suất phản xạ phổ giữa các mục tiêu. Quá trình này phụ thuộc vào số lƣợng các lớp lƣợng tử hóa trong các kênh phổ.

Nói một cách khác là số lƣợng bit của dữ liệu trong kênh phổ sẽ quyết định độ nhạy cảm của bộ cảm. Ƣu điểm của viễn thám: - Tƣ liệu viễn thám ở dạng số dễ thu nhận và xử lý; - Các đầu thu của hệ thống viễn thám chủ động có thể thu nhận thông tin với mọi điều kiện thời tiết; - Kết hợp với các phƣơng pháp điều tra truyền thống, các số thông tin phụ trợ, công nghệ viễn thám góp phần nâng cao độ chính xác thông tin, rút ngắn thời gian, giảm giá thành; - Khả năng thu thập thông tin từ xa, không cần tiếp cận và tác động trực tiếp đén đối tƣợng quan sát; 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Tƣ liệu vệ tinh phủ trùm diện tích rộng và cung cấp cái nhìn tổng quát; -Viễn thám có khả năng cung cấp nhiều số liệu (độ che phủ, sinh khối, vị trí, độ cao, nhiệt độ, độ ẩm…) trêm phạm vi rộng. Hệ thông tin địa lý (GIS) Một hệ thông tin địa lý bao gồm các thiết bị phần cứng, phần mềm và các thủ tục hỗ trợ thuận tiện cho việc quản lý, vận hành, phân tích, mô hình hóa, miêu tả và hiển thị tham chiếu dữ liệu địa lý nhằm giải quyết các vấn đề phức tạp trong việc quy hoạch và quản lý tài nguyên (hình 1. Các thành phần của hệ thống GIS Chức năng của GIS bao gồm: truy cập dữ liệu, hiển thị dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích và phục hồi thông tin.

GIS có nhiều ứng dụng trong việc xác định vị trí trên bản đồ, xác định định lƣợng (số lƣợng, mật độ), tìm khoảng cách và quan trắc những thay đổi trên bản đồ. Chức năng của một hệ thống thông tin là nâng cao khả năng đƣa ra quyết định. Một hệ thống thông tin là một chuỗi các hoạt động, bắt đầu từ việc lập kế hoạch quan sát và lựa chọn dữ liệu, lƣu trữ và phân tích dữ liệu và cuối cùng là hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu và thông tin đã xử lý. Hệ thông tin địa lý đƣợc 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] thiết kế để làm việc với dữ liệu tham chiếu đến hệ tọa độ địa lý hay hệ tọa độ không gian.

GIS là một hệ thống vừa đảm bảo là hệ thống cơ sở dữ liệu tham chiếu, đồng thời là tập hợp các thao tác vận hành với dữ liệu. GIS có 3 nhóm ứng dụng cơ bản, bao gồm: - Ứng dụng trong kiểm kê: GIS ứng dụng trong việc đƣa ra các số liệu kiểm kê về các đặc tính trên một vùng địa lý. Những đặc tính này đƣợc miêu tả trong một lớp dữ liệu. Ứng dụng này có vai trò quan trọng trong việc phục hội, và cập nhật dƣ liệu.

- Ứng dụng phân tích: Kỹ thuật phân tích không gian và phi không gian đƣợc tiến hành trên nhiều lớp dữ liệu với nhiều truy vấn phức tạp - Ứng dụng quản lý: Nhiều tiện ích của kỹ thuật mô hình hóa không gian đƣợc sử dụng hỗ trợ các nhà quản lý và các nhà hoạch định chính sách trong việc ra quyết định. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề của thế giới thực liên quan đến những thay đổi quan trọng của dữ liệu địa lý. Những tính năng của viễn thám – GIS được khai thác cho nghiên cứu địa hình Việc nghiên cứu, khảo sát ở vùng biển ven bờ, đồng bằng ven biển và nhất là các cửa sông hiện nay còn gặp nhiều khó khăn khi gặp thời tiết bất ổn, nhƣ trƣờng hợp có bão, áp thấp, giông lốc hay khi có lũ lớn và gió mùa thổi mạnh. Để khắc phục khó khăn này, một trong những phƣơng pháp có hiệu quả hiện nay trong nghiên cứu đới ven biển – cửa sông là sử dụng kết hợp thông tin viễn thám và GIS Công nghệ viễn thám – GIS đƣợc sử dụng để theo dõi, tổng hợp, phân tích các nguồn dữ liệu khác nhau để có cái nhìn tổng hợp, toàn diện về mặt không gian và thời gian về các biến động của địa hình nói chung.

Đối với khu vực đới bờ biển, viễn thám – GIS hỗ trợ đắc lực trong việc nghiên cứu, xác định biến đổi đƣờng bờ biển và biến đổi địa hình đáy biển. Trong nghiên cứu biến đổi đường bờ biển Tƣ liệu ảnh viễn thám bao gồm cả ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, ảnh quét radar, phổ,… Các tƣ liệu ảnh có đặc trƣng là ghi lại hiện trạng của các đối tƣợng tại thời 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] điểm chụp. Nhƣ vậy, để theo dõi biến động đƣờng bờ, ta cần xác định vị trí của chúng trong không gian đƣợc phản ánh trên ảnh chụp tại một địa điểm chứa đối tƣợng trong từng thời điểm rồi so sánh để theo dõi, phân tích quá trình biến động của chúng. Sử dụng ảnh viễn thám kết hợp với bản đồ địa hình đƣợc đo vẽ ở các năm khác nhau cho phép xác định hiện trạng của đƣờng bờ biển ở các thời điểm khác nhau.

Cùng với sự hỗ trợ của GIS trong phân tích, tính toán các dữ liệu không gian và liên kết các tấm ảnh, đƣợc nắn chỉnh và đƣa về cùng một hệ tọa độ chuẩn, tac có thể tính toán chính xác đƣợc tốc độ bồi tụ - xói lở của bờ biển theo thời gian, quan sát đƣợc bức tranh toàn cảnh về diễn biến bồi tụ - xói lở trên toàn bộ không gian khu vực nghiên cứu. Ngoài ra công nghệ viễn thám – GIS còn cho phép tính toán đƣợc khối lƣợng trầm tích đã đƣợc tích tụ hoặc xói lở khi bổ sung thêm các thông tin về địa hình. Bên cạnh quan sát hiện trạng biến động đƣờng bờ, sử dụng công nghệ viễn thám – GIS còn hiệu quả trong việc xác định các lòng sông cổ, các hệ thống val bờ cổ trong khu vực nghiên cứu một cách trực quan, nhanh chóng và thuận lợi. Kết hợp với các thông tin về nhân tố động lực nhƣ kiến tạo, hƣớng dòng chảy sông, hƣớng dòng bồi tích ven bờ, hƣớng sóng, thay đổi khí hậu toàn cầu,… để đƣa ra xu hƣớng phát triển của địa hình bờ là xói lở hay bồi tụ.

Trong nghiên cứu biến đổi địa hình đáy biển Đối tƣợng thông tin chính giúp nghiên cứu biến động địa hình đáy biển là thông tin về độ sâu đáy biển trên các bản đồ địa hình, hải đồ khu vực nghiên cứu. Trong thời gian gần đây, các thông tin này đƣợc bổ sung bởi nguồn số liệu thu thập thực tế từ các cuộc thực địa của các đoàn nghiên cứu biển. Số liệu này gồm 2 dạng chính là số liệu độ sâu từ các máy đo sâu hồi âm và ảnh sonar quét sƣờn. Số liệu đo sâu đƣợc biểu diễn trên băng đo sâu hồi âm là kết quả của quá trình phát – thu sóng âm do thiết bị gắn trên các tàu khảo sát ghi lại.

Ảnh sonar quét sƣờn là dạng dữ liệu “gần” tƣơng đồng với ảnh viễn thám, vì chúng phản ánh rõ bề mặt địa hình theo tuyến khảo sát. Từ những nguồn thông tin này, bằng các phần mềm GIS giúp xây 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] dựng mô hình số độ cao (DEM) mô phỏng lại hiện trạng địa hình đáy biển ở từng giai đoạn cụ thể. Từ mô hình số độ cao của khu vực nghiên cứu qua các thời kỳ khác nhau, có cùng độ phân giải, cùng cơ sở toán học cho phép tính toán và xác định các thông tin về không gian tích tụ/xói lở, tốc độ tích tụ/xói lở và khối lƣợng trầm tích đƣợc tích tụ/xói lở. Trong thực tế, khi sử dụng ảnh vệ tinh nhiều ngƣời thƣờng chỉ quan tâm tới độ phân giải không gian (pixel) hơn là chú ý đến khả năng nhận biết đối tƣợng qua phổ phản xạ (spectre).

Nhìn chung, cách tối ƣu nhất để nhận biết đối tƣợng khi giải đoán là kết hợp đƣợc cả hai yếu tố về phổ phản xạ và độ phân giải không gian.