I. Tổng Quan Nghiên Cứu Biến Động Đường Bờ Viễn Thám GIS
Công nghệ viễn thám đã chứng minh được hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường. Trong đó, việc nghiên cứu và đánh giá biến động đường bờ biển qua các giai đoạn khác nhau đã được thể hiện rõ nét thông qua ứng dụng viễn thám và GIS. Trên thế giới, đặc biệt ở các nước phát triển, việc sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh để nghiên cứu biến động đường bờ biển là tương đối phổ biến. Nhiều quốc gia đã có các nghiên cứu trong lĩnh vực này, ví dụ như Mỹ, Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ. Nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám trong giám sát sự biến động đường bờ biển, đảo khu vực phía Nam biển Địa Trung Hải bằng tư liệu ảnh vệ tinh LAПDSAT TM giai đoạn 1984 - 2009 đã được Maged Ь0uເҺaҺma và cộng sự thực hiện. Ở Iran, nghiên cứu biến động đường bờ bằng tư liệu vệ tinh LAПDSAT TM và ETM giai đoạn 1990 - 2005. Ở Đông Nam Á, nghiên cứu biến động đường bờ cũng rất phổ biến và có nhiều công trình được công bố như ở Thái Lan, Malaysia.
1.1. Ứng Dụng Viễn Thám và GIS Toàn Cầu Tổng Quan
Các dạng tư liệu ảnh vệ tinh được sử dụng rất đa dạng và phong phú, bao gồm cả ảnh quang học và siêu cao tần với tính chất đa phân giải không gian, thời gian và phổ, phục vụ tốt trong việc đánh giá và giám sát biến động đường bờ sông, hồ nói chung và đường bờ biển nói riêng. Trong đó, công trình nghiên cứu tiêu biểu có sử dụng tư liệu viễn thám, bao gồm ảnh vệ tinh quang học Laпdsaƚ và ảnh siêu cao tần (SAГ) trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và môi trường khu vực ven biển đã được công bố năm 2009. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã sử dụng kết quả phân loại các đối tượng bề mặt từ ảnh vệ tinh đa thời gian, sau đó chồng xếp để phát hiện và đánh giá biến động đường bờ.
1.2. Phương Pháp Nghiên Cứu Biến Động Đường Bờ Đa Dạng
Về phương pháp nghiên cứu biến động đường bờ biển sử dụng dữ liệu viễn thám cũng có những bước phát triển đáng kể, từ những phương pháp đơn giản có độ chính xác thấp đến các phương pháp phân tích có độ chính xác cao. Phương pháp tổ hợp màu là một trong những phương pháp đơn giản nhất dựa trên việc tổ hợp các kênh ảnh ở các dải phổ khác nhau để tạo sự tương phản ranh giới giữa đất liền và nước. Các phương pháp tổ hợp màu để xác định đường bờ thường sử dụng kênh ảnh ở dải sóng cận hồng ngoại (ПIГ) và hồng ngoại giữa (MIГ) do ở các bước sóng này, năng lượng bức xạ bị nước hấp thụ rất lớn. Phương pháp tổ hợp màu tốt nhất để tạo sự tương phản rõ rệt giữa đất và nước là tổ hợp màu của 3 kênh ảnh: hồng ngoại giữa (MIГ), cận hồng ngoại (ПIГ), đỏ (ГED). Mặc dù rất đơn giản nhưng phương pháp tổ hợp màu cũng có nhược điểm lớn là không thể tự động tách ranh giới giữa đất và nước, việc xác định đường bờ phải sử dụng phương pháp thủ công. Kết quả chiết tách thông tin đường bờ phụ thuộc kinh nghiệm và khả năng của người xử lý ảnh. Phương pháp này hiện nay thường ít được sử dụng trong nghiên cứu.
II. Thách Thức Nghiên Cứu Biến Động Đường Bờ Tây Nam Việt Nam
Các quá trình xói lở, bồi tụ bờ biển ngày càng phức tạp, ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái biển cũng như rừng ngập mặn. Bên cạnh đó, hiện tượng xói lở, bồi tụ còn đe dọa cuộc sống nhiều vùng dân cư, gây nguy hại cho các công trình, cơ sở kinh tế ven biển. Hiện nay, hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển là mối lo ngại sâu sắc và là vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu, giải quyết ở các tỉnh ven biển Việt Nam. Khu vực dải ven biển Tây Nam thuộc hai tỉnh Kiên Giang và Cà Mau trong những năm gần đây đang diễn ra sự biến động nhanh chóng bởi tác động của thiên nhiên và con người. Tuy nhiên những nghiên cứu về biến động đường bờ biển khu vực này còn hạn chế, cần có thêm những nghiên cứu cụ thể để có cơ sở định hướng đúng đắn trong công tác quản lý vùng ven biển.
2.1. Xói Lở Bờ Biển Mối Đe Dọa Ven Biển Tây Nam
Hiện tượng xói lở bờ biển đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng tại khu vực ven biển Tây Nam Việt Nam, gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người dân và các hoạt động kinh tế. Các công trình cơ sở hạ tầng ven biển cũng đang đối mặt với nguy cơ bị phá hủy do xói lở. Việc nghiên cứu và đánh giá chính xác mức độ xói lở là vô cùng quan trọng để đưa ra các giải pháp ứng phó kịp thời.
2.2. Thiếu Nghiên Cứu Chuyên Sâu Hạn Chế Quản Lý Bờ Biển
Số lượng các nghiên cứu chuyên sâu về biến động đường bờ tại khu vực ven biển Tây Nam Việt Nam còn hạn chế. Điều này gây khó khăn cho việc đưa ra các quyết định quản lý và quy hoạch sử dụng đất ven biển một cách hiệu quả. Các nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định nguyên nhân gây ra biến động đường bờ và dự báo xu hướng biến động trong tương lai.
III. Phương Pháp Viễn Thám và GIS Phân Tích Biến Động Bờ
Phân tích và chiết tách đường bờ biển dựa trên các kết quả phân loại lớp phủ bề mặt trái đất bằng các phương pháp phân loại ảnh có kiểm định và không kiểm định. Đối tượng nước thường có đặc trưng phổ phản xạ khá biệt với các đối tượng thực phủ khác, vì lẽ đó khi phân loại, nước thường được tách riêng thành một đối tượng ít bị lẫn với đối tượng khác. Dựa vào sự tách biết tương đối rõ ràng này, các nghiên cứu có thể dễ dàng sử dụng ranh giới giữa nước và các đối tượng thực phủ khác để xác lập đường bờ nước, điều này được thể hiện trong nhiều công trình nghiên cứu khác nhau. Tuy nhiên, các nghiên cứu chiết tách đường bờ dựa vào kết quả phân loại các đối tượng bề mặt thường hạn chế về độ chính xác ở các khu vực không có lớp phủ thực vật như các bãi bồi ven biển, đất có độ ẩm cao.
3.1. Phân Ngưỡng Ảnh Đơn Kênh Chiết Xuất Đường Bờ
Phương pháp phân ngưỡng (ƚҺгesҺ0ld) là phương pháp xử lý số phân đoạn ảnh hay tách ảnh làm hai lớp tách biệt nhau bởi một giá trị ngưỡng cho trước. Đây là kỹ thuật xử lý đơn giản và được sử dụng rất rộng rãi trong các phương pháp phân vùng trên một kênh ảnh. Ảnh được xử lý chia ra một lớp có giá trị nhỏ hơn mức độ...
3.2. Chỉ Số Nước Xác Định Ranh Giới Đất Nước
Các chỉ số nước, ví dụ như MПDWI và ПDWI, được sử dụng rộng rãi để xác định ranh giới giữa đất và nước. Các chỉ số này dựa trên sự khác biệt về khả năng phản xạ phổ của nước và đất ở các dải sóng khác nhau. Việc sử dụng các chỉ số nước giúp tự động hóa quá trình chiết xuất đường bờ và giảm thiểu sai sót do chủ quan.
3.3. Hệ Thống Phân Tích Đường Bờ Kỹ Thuật Số DSAS
DSAS là một công cụ mạnh mẽ để phân tích biến động đường bờ theo thời gian. DSAS cho phép tính toán các thông số như tốc độ biến động đường bờ, khoảng cách biến động và xu hướng biến động. Kết quả phân tích DSAS cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và quy hoạch ven biển.
IV. Ứng Dụng Viễn Thám và GIS Đánh Giá Biến Động 2005 2017
Luận văn đã nêu được cơ sở khoa học của việc sử dụng các dữ liệu viễn thám và công nghệ GIS trong phân tích, chiết tách đường bờ biển và đánh giá biến động đường bờ biển. Các bản đồ đường bờ biển tại các thời điểm năm 2005, 2009, 2015 và 2017 tỷ lệ 1:50. Bản đồ biến động đường bờ biển, phân vùng biến động đường bờ biển tỷ lệ 1:50.000 và các giải pháp giảm thiểu thiên tai phục vụ phát triển bền vững khu vực nghiên cứu.
4.1. Xác Định Hiện Trạng Đường Bờ Biển Tây Nam 2005 2017
Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat các năm 2005, 2009, 2015 và 2017 để xác định vị trí đường bờ biển tại các thời điểm khác nhau. Quá trình này bao gồm việc xử lý ảnh, tính toán các chỉ số nước và chiết xuất đường bờ bằng phương pháp phân ngưỡng.
4.2. Đánh Giá Biến Động Đường Bờ Biển Tây Nam Chi Tiết
Sử dụng công cụ DSAS để đánh giá biến động đường bờ trong giai đoạn 2005-2017. Phân tích các thông số như tốc độ biến động, khoảng cách biến động và xu hướng biến động tại các khu vực khác nhau dọc theo bờ biển.
4.3. Xây Dựng Hệ Thống Đường Cơ Sở và Mặt Cắt DSAS
Xây dựng hệ thống đường cơ sở và mặt cắt DSAS để phục vụ cho quá trình phân tích biến động đường bờ. Hệ thống này bao gồm việc tạo ra các đường vuông góc với đường bờ và xác định vị trí của các mặt cắt để đo đạc biến động.
V. Giải Pháp Giảm Nhẹ Thiên Tai Phát Triển Bền Vững Ven Biển
Kết quả phân vùng biến động bờ biển khu vực nghiên cứu và các giải pháp đề xuất nhằm giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai ở mỗi vùng bờ biển được phân chia có ý nghĩa quan trọng phục vụ phát triển bền vững khu vực ven biển Tây Nam Việt Nam.
5.1. Phân Vùng Bờ Biển Theo Xu Thế Biến Động
Phân chia khu vực nghiên cứu thành các vùng khác nhau dựa trên xu hướng biến động đường bờ. Các vùng này có thể bao gồm vùng xói lở mạnh, vùng bồi tụ mạnh và vùng ổn định.
5.2. Giải Pháp Phòng Chống Biến Động Bờ Biển Bền Vững
Đề xuất các giải pháp phòng chống biến động bờ biển phù hợp với từng vùng, ví dụ như xây dựng kè chắn sóng, trồng rừng ngập mặn và quản lý sử dụng đất ven biển một cách hợp lý.
5.3. Giải Pháp Cụ Thể Cho Vùng Nghiên Cứu Chi Tiết
Đưa ra các giải pháp cụ thể cho từng khu vực trong vùng nghiên cứu, ví dụ như giải pháp cho khu vực xói lở nghiêm trọng, khu vực có nguy cơ ngập lụt cao và khu vực có giá trị sinh thái quan trọng.
