Đánh Giá Mức Độ Tổn Thương Vùng Bờ Biển Tỉnh Bình Định Qua Viễn Thám

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Giàu
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Vân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP HCM
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Ứng Dụng Viễn Thám Đánh Giá Mức Độ Tổn Thương Vùng Bờ Biển, Áp Dụng Cho Tỉnh Bình Định
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về tổn thương bờ biển
• 1.2. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng
• 1.2.1. Tổng quan về BĐKH toàn cầu
• 1.2.2. Hiện trạng BĐKH trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.3. Tác động của mực nước biển dâng từ BĐKH tại Việt Nam
• 1.3. Tình hình nghiên cứu viễn thám về nghiên cứu về chỉ số tổn thương bờ biển
• 1.3.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.3.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.4. Điều kiện tự nhiên tỉnh Bình Định
• 1.5. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
• 1.6. Tác động của BĐKH đến các tỉnh Nam Trung Bộ và 3 huyện phía Bắc tỉnh
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở khoa học về viễn thám và thống kê
• 2.1.1. Cơ sở khoa học về Viễn thám
• 2.1.2. Tổng quan về GIS
• 2.1.3. Viễn thám trong nghiên cứu BĐKH và nước biển dâng
• 2.1.4. Cơ sở tính toán chỉ số tổn thương bờ biển
• 2.1.5. Tính dễ bị tổn thương của môi trường
• 2.1.6. Phân loại tính dễ tổn thương
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Chỉ số tổn thương vùng bờ biển
• 2.2.2. Cơ sở lựa chọn các biến đánh giá
• 2.2.3. Dữ liệu sử dụng
• 2.2.4. Dữ liệu vệ tinh
• 2.2.5. Dữ liệu khác
• 2.2.6. Quy trình các bước nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tiền xử lý ảnh vệ tinh Landsat
• 3.2. Phân tích đánh giá các yếu tố thành phần
• 3.2.1. Địa mạo khu vực nghiên cứu
• 3.2.2. Độ dốc bờ biển
• 3.2.3. Tốc độ xói mòn bờ biển
• 3.2.4. Độ cao sóng và mức triều trung bình
• 3.2.5. Chỉ số tổn thương bờ biển
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC, PHÒNG NGỪA ĐỐI VỚI SỰ TỔN THƯƠNG BỜ BIỂN BÌNH ĐỊNH
• 4.1. Công tác ứng phó hiện tại của các địa phương
• 4.2. Giải pháp quản lý môi trường trong điều kiện BĐKH
• 4.3. Chiến lược ngăn hạn
• 4.4. Các chiến lược dài hạn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Mức Độ Tổn Thương Vùng Bờ Biển Tỉnh Bình Định

Đánh giá mức độ tổn thương vùng bờ biển tỉnh Bình Định là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Tỉnh Bình Định, với bờ biển dài và đa dạng sinh thái, đang phải đối mặt với nhiều thách thức từ nước biển dâng và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Việc sử dụng công nghệ viễn thám để đánh giá tình trạng này không chỉ giúp xác định mức độ tổn thương mà còn hỗ trợ trong việc quản lý tài nguyên bờ biển một cách hiệu quả.

1.1. Tình Hình Biến Đổi Khí Hậu Tại Tỉnh Bình Định

Biến đổi khí hậu đang diễn ra mạnh mẽ tại tỉnh Bình Định, với sự gia tăng mực nước biển và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Các nghiên cứu cho thấy, mực nước biển có thể tăng từ 0.5 đến 1 mét vào cuối thế kỷ này, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các khu vực ven biển.

1.2. Vai Trò Của Viễn Thám Trong Đánh Giá Tổn Thương

Công nghệ viễn thám cho phép thu thập dữ liệu không gian về tình trạng bờ biển, từ đó xây dựng chỉ số CVI (Coastal Vulnerability Index) để đánh giá mức độ tổn thương. Phương pháp này giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho các nhà quản lý.

II. Vấn Đề Tổn Thương Vùng Bờ Biển Tỉnh Bình Định

Vùng bờ biển tỉnh Bình Định đang phải đối mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng do tác động của biến đổi khí hậu. Tình trạng xói mòn bờ biển, ngập lụt và xâm nhập mặn đang gia tăng, đe dọa đến đời sống của người dân và hệ sinh thái địa phương. Việc đánh giá mức độ tổn thương là cần thiết để đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả.

2.1. Tình Trạng Xói Mòn Bờ Biển

Xói mòn bờ biển là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất tại Bình Định. Các nghiên cứu cho thấy, tốc độ xói mòn có thể lên đến 5 mét mỗi năm tại một số khu vực, gây thiệt hại lớn cho tài sản và môi trường.

2.2. Nguy Cơ Ngập Lụt Và Xâm Nhập Mặn

Ngập lụt và xâm nhập mặn đang trở thành mối đe dọa lớn đối với các khu vực ven biển. Sự gia tăng mực nước biển đã làm cho nhiều vùng đất nông nghiệp bị ngập, ảnh hưởng đến sản xuất và sinh kế của người dân.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tổn Thương Vùng Bờ Biển Qua Viễn Thám

Phương pháp đánh giá tổn thương vùng bờ biển thông qua viễn thám bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, thu thập dữ liệu từ các ảnh vệ tinh, sau đó xử lý và phân tích để xác định các chỉ số tổn thương. Việc áp dụng công nghệ này giúp nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá tình trạng bờ biển.

3.1. Thu Thập Dữ Liệu Từ Ảnh Vệ Tinh

Dữ liệu từ các ảnh vệ tinh như Landsat 8 và SRTM được sử dụng để phân tích tình trạng bờ biển. Các thông tin này cung cấp cái nhìn tổng quan về sự thay đổi của đường bờ và các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến tổn thương.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu Và Xây Dựng Chỉ Số CVI

Sau khi thu thập dữ liệu, các chỉ số như CVI được xây dựng dựa trên các yếu tố như địa hình, độ dốc và mực triều. Chỉ số này giúp định lượng mức độ tổn thương và xác định các khu vực cần ưu tiên bảo vệ.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Tổn Thương Vùng Bờ Biển Tỉnh Bình Định

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mức độ tổn thương tại các khu vực ven biển tỉnh Bình Định rất đa dạng. Một số khu vực có chỉ số CVI cao, cho thấy mức độ tổn thương nghiêm trọng, trong khi những khu vực khác có chỉ số thấp hơn. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp ứng phó kịp thời.

4.1. Phân Tích Kết Quả CVI Tại Các Khu Vực

Kết quả phân tích cho thấy, các khu vực như Tam Quan Bắc và Hoài Hải có chỉ số CVI rất cao, cho thấy mức độ tổn thương lớn. Ngược lại, các khu vực có địa hình cao hơn như Hoài Mỹ có chỉ số thấp hơn.

4.2. Đề Xuất Giải Pháp Ứng Phó

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp như xây dựng đê chắn sóng, trồng rừng ngập mặn và quy hoạch sử dụng đất hợp lý được đề xuất nhằm giảm thiểu tác động của nước biển dâng và bảo vệ môi trường bờ biển.

V. Kết Luận Về Đánh Giá Tổn Thương Vùng Bờ Biển Tỉnh Bình Định

Đánh giá mức độ tổn thương vùng bờ biển tỉnh Bình Định thông qua viễn thám là một công cụ hữu ích trong việc quản lý tài nguyên và ứng phó với biến đổi khí hậu. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý mà còn góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Đánh Giá Tổn Thương

Việc đánh giá tổn thương giúp xác định các khu vực dễ bị tổn thương và từ đó có các biện pháp bảo vệ kịp thời. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng.

5.2. Hướng Đi Tương Lai Trong Nghiên Cứu

Nghiên cứu trong tương lai cần tiếp tục áp dụng công nghệ viễn thám và kết hợp với các phương pháp khác để nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá tổn thương và đưa ra các giải pháp hiệu quả hơn.

Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) là thách thức toàn cầu, gây ra sự gia tăng mực nước biển và các hiện tượng thời tiết cực đoan, đe dọa các cộng đồng ven biển. Việt Nam, với hơn 3.000 km bờ biển, đặc biệt là vùng duyên hải Nam Trung Bộ, đang chịu tác động nghiêm trọng từ nước biển dâng. Tỉnh Bình Định, nằm trong khu vực này, có địa mạo trũng thấp, bờ biển dài 134 km và dân số khoảng 1,5 triệu người, là vùng dễ bị tổn thương do xói mòn, ngập lụt và biến đổi môi trường.

Nghiên cứu tập trung đánh giá mức độ tổn thương vùng bờ biển của ba huyện ven biển phía Bắc tỉnh Bình Định gồm Hoài Nhơn, Phù Mỹ và Phù Cát trong giai đoạn 2010-2016. Mục tiêu chính là xây dựng chỉ số tổn thương bờ biển (Coastal Vulnerability Index - CVI) dựa trên các yếu tố tự nhiên như địa mạo, độ dốc bờ biển, xu hướng biến đổi bờ biển, mực triều trung bình và độ cao sóng. Dữ liệu viễn thám Landsat 8, mô hình độ cao số (DEM) từ SRTM cùng số liệu thủy văn được sử dụng để phân tích.

Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về phân bố mức độ tổn thương, từ trung bình đến rất cao, giúp hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên và ứng phó với BĐKH tại Bình Định. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS được chứng minh là công cụ hiệu quả, kinh tế trong giám sát môi trường ven biển, góp phần nâng cao năng lực phòng chống thiên tai và thích ứng biến đổi khí hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết về tính dễ bị tổn thương (Vulnerability) trong quản lý tài nguyên và môi trường, đặc biệt là khái niệm tổn thương bờ biển do BĐKH. Theo IPCC (2007), tổn thương bao gồm mức độ tổn thất và khả năng chống chịu của hệ thống trước các tác động bất lợi. Khung lý thuyết tập trung vào:

• Chỉ số tổn thương bờ biển (CVI): Được xây dựng từ các biến thành phần như địa mạo, độ dốc bờ biển, xu hướng biến đổi bờ biển, mực triều trung bình và độ cao sóng. CVI phản ánh mức độ nhạy cảm và rủi ro của vùng bờ biển trước tác động của nước biển dâng.
• Phân tích không gian và viễn thám: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 và mô hình độ cao số DEM để trích xuất thông tin địa hình, biến đổi bờ biển và các yếu tố tự nhiên liên quan.
• GIS (Hệ thống thông tin địa lý): Tích hợp dữ liệu viễn thám và số liệu thủy văn để xây dựng bản đồ phân bố CVI, hỗ trợ đánh giá không gian và ra quyết định quản lý.

Các khái niệm chính bao gồm: tính dễ bị tổn thương, chỉ số tổn thương bờ biển, biến đổi khí hậu, nước biển dâng, viễn thám và GIS.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp thu thập dữ liệu thứ cấp và khảo sát thực địa:

• Nguồn dữ liệu: Ảnh vệ tinh Landsat 8 năm 2010 và 2016, mô hình độ cao số DEM từ SRTM, số liệu thủy văn về mực triều và độ cao sóng, bản đồ địa mạo và độ dốc bờ biển, số liệu dân số và diện tích từ các cơ quan quản lý.
• Phương pháp phân tích:
  • Xử lý ảnh viễn thám bằng phần mềm ENVI để hiệu chỉnh, phân loại và trích xuất đường bờ biển.
  • Sử dụng GIS (ArcGIS 10) để tích hợp các lớp dữ liệu, xây dựng bản đồ địa mạo, độ dốc, xu hướng biến đổi bờ biển và tính toán chỉ số CVI.
  • Phân cấp mức độ tổn thương dựa trên thang điểm CVI từ thấp đến rất cao.
• Khảo sát thực địa: Lấy tọa độ các điểm kiểm chứng bằng GPS để đối chiếu với kết quả giải đoán ảnh viễn thám, đảm bảo độ chính xác.
• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu tập trung trên vùng bờ biển ba huyện Hoài Nhơn, Phù Mỹ và Phù Cát với chiều dài hơn 100 km, dữ liệu thu thập và phân tích cho hai năm 2010 và 2016.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, chính xác và phù hợp với mục tiêu đánh giá tổn thương bờ biển trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân bố chỉ số CVI: Kết quả cho thấy chỉ số CVI của ba huyện dao động từ 29 (mức tổn thương trung bình) đến 49 (mức tổn thương rất cao). Các khu vực cửa biển, vịnh như Tam Quan Bắc, Hoài Hương, Hoài Hải và xã Cát Khánh có CVI > 48, thuộc nhóm rất cao, phản ánh nguy cơ xói mòn và ngập lụt nghiêm trọng.

2. Địa mạo và độ dốc ảnh hưởng đến tổn thương: Khu vực có vách đá, núi gần biển như Hoài Mỹ có CVI trung bình (29-35) do địa hình cao và dốc lớn, giảm thiểu tác động của sóng và nước biển dâng. Ngược lại, vùng đồng bằng thấp, địa mạo thoải có CVI cao (41-47), dễ bị xói mòn và ngập úng.

3. Xu hướng biến đổi bờ biển: Tốc độ xói mòn bờ biển tại các khu vực cửa sông và bãi bồi tăng lên trong giai đoạn 2010-2016, với mức độ biến đổi đường bờ biển rõ rệt, đặc biệt tại các cửa biển An Dũ, Tam Quan và Đề Gi.

4. Ảnh hưởng của mực triều và sóng: Mực triều trung bình và độ cao sóng tại khu vực nghiên cứu có xu hướng tăng nhẹ, góp phần làm gia tăng tổn thương bờ biển, đặc biệt trong mùa mưa bão.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của mức độ tổn thương cao là do sự kết hợp của địa mạo thấp, độ dốc bờ biển nhỏ, xu hướng xói mòn mạnh và tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về tổn thương bờ biển, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp viễn thám và GIS trong đánh giá không gian.

Biểu đồ phân bố CVI theo từng huyện và bản đồ phân loại mức độ tổn thương minh họa rõ ràng sự phân bố không đồng đều của rủi ro, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện vùng nguy cơ cao để ưu tiên xử lý. So sánh với các nghiên cứu tại các tỉnh duyên hải miền Trung khác, Bình Định có mức độ tổn thương tương đối cao do đặc điểm địa hình và tác động của các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao nhận thức về tác động của BĐKH đến vùng ven biển, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng các chính sách quản lý và thích ứng phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát và cập nhật dữ liệu viễn thám: Thực hiện giám sát thường xuyên bằng công nghệ viễn thám và GIS để theo dõi biến đổi bờ biển, cập nhật chỉ số CVI hàng năm nhằm phát hiện sớm các khu vực có nguy cơ cao. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Định, thời gian: liên tục hàng năm.

2. Xây dựng và triển khai các công trình bảo vệ bờ biển: Ưu tiên xây dựng kè chắn sóng, đê biển tại các khu vực cửa biển và bãi bồi có CVI rất cao như Tam Quan Bắc, Hoài Hương, Hoài Hải để giảm thiểu xói mòn và ngập lụt. Chủ thể: UBND các huyện ven biển, thời gian: 3-5 năm.

3. Phát triển kế hoạch quản lý rủi ro thiên tai và thích ứng BĐKH: Thiết lập các phương án ứng phó kịp thời với hiện tượng nước biển dâng và bão lũ, bao gồm di dời dân cư, bảo vệ hệ sinh thái ven biển và nâng cao nhận thức cộng đồng. Chủ thể: Ban chỉ huy phòng chống thiên tai tỉnh, thời gian: 1-2 năm.

4. Khuyến khích nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu về viễn thám và GIS: Đào tạo cán bộ kỹ thuật và chuyên gia quản lý tài nguyên môi trường sử dụng công nghệ hiện đại để nâng cao năng lực đánh giá và quản lý vùng ven biển. Chủ thể: Trường Đại học Bách Khoa, Sở Giáo dục và Đào tạo, thời gian: liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban chỉ huy phòng chống thiên tai tỉnh Bình Định có thể sử dụng kết quả để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành quản lý tài nguyên và môi trường: Luận văn cung cấp phương pháp luận và dữ liệu thực tiễn về ứng dụng viễn thám trong đánh giá tổn thương bờ biển, làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo.

3. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư ven biển: Giúp nâng cao nhận thức về rủi ro thiên tai, hỗ trợ xây dựng các chương trình thích ứng và giảm thiểu tác động của nước biển dâng.

4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực phát triển hạ tầng ven biển: Cung cấp thông tin về mức độ tổn thương để đánh giá rủi ro, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư bền vững và an toàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Chỉ số CVI là gì và được tính như thế nào?
   CVI (Coastal Vulnerability Index) là chỉ số đánh giá mức độ tổn thương bờ biển dựa trên các yếu tố tự nhiên như địa mạo, độ dốc, xu hướng biến đổi bờ biển, mực triều và độ cao sóng. Các yếu tố này được phân cấp và tích hợp trong GIS để tính toán chỉ số tổng hợp phản ánh mức độ rủi ro.

2. Tại sao chọn vùng bờ biển ba huyện Hoài Nhơn, Phù Mỹ và Phù Cát làm khu vực nghiên cứu?
   Ba huyện này nằm ở phía Bắc tỉnh Bình Định, có chiều dài bờ biển hơn 100 km, chịu tác động trực tiếp của nước biển dâng và biến đổi khí hậu, đồng thời có đặc điểm địa mạo đa dạng, phù hợp để đánh giá mức độ tổn thương bờ biển.

3. Phương pháp viễn thám có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   Viễn thám cho phép thu thập dữ liệu không gian lớn, cập nhật nhanh và chi tiết về biến đổi bờ biển mà không cần tiếp xúc trực tiếp, tiết kiệm chi phí và thời gian so với phương pháp truyền thống.

4. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong quản lý tài nguyên?
   Kết quả giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao để ưu tiên đầu tư công trình bảo vệ, xây dựng kế hoạch ứng phó thiên tai, đồng thời hỗ trợ quy hoạch phát triển bền vững vùng ven biển.

5. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến vùng bờ biển Bình Định?
   BĐKH làm tăng mực nước biển, gây xói mòn, ngập lụt, xâm nhập mặn và thay đổi địa hình bờ biển, ảnh hưởng đến sinh kế, sản xuất nông nghiệp, thủy sản và an ninh môi trường của cộng đồng ven biển.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công chỉ số CVI đánh giá mức độ tổn thương bờ biển ba huyện ven biển phía Bắc tỉnh Bình Định trong giai đoạn 2010-2016.
• Khu vực cửa biển và bãi bồi có mức tổn thương rất cao, trong khi vùng núi và vách đá có mức tổn thương trung bình.
• Phương pháp viễn thám kết hợp GIS là công cụ hiệu quả, kinh tế trong giám sát và đánh giá biến đổi bờ biển.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, quản lý và ứng phó với biến đổi khí hậu tại địa phương.
• Đề xuất các giải pháp quản lý, bảo vệ bờ biển và nâng cao năng lực thích ứng nhằm giảm thiểu tác động của nước biển dâng.

Next steps: Triển khai giám sát thường xuyên, hoàn thiện các công trình bảo vệ bờ biển và đào tạo nhân lực chuyên môn.

Call to action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững vùng ven biển Bình Định.