Nghiên cứu sự thay đổi diện tích mặt nước ở Quảng Ninh bằng công nghệ địa không gian

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu hay nghiên cứu sự thay đổi diện tích mặt nước ở quảng ninh bằng công nghệ địa không gian nhằm cung, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Đặng Văn Thanh
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phùng Văn Khoa
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu sự thay đổi diện tích mặt nước ở Quảng Ninh bằng công nghệ địa không gian nhằm cung cấp cơ sở cho công tác quản lý tài nguyên nước bền vững
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm công nghệ địa không gian
• 1.2. Khái niệm, nguyên lý cơ bản và ứng dụng của viễn thám
• 1.2.1. Khái niệm
• 1.2.2. Lịch sử hình thành và xu hướng phát triển
• 1.2.3. Nguyên lý cơ bản của thuật viễn thám
• 1.2.4. Các thành phần chính của một hệ thống viễn thám
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.3.1. Đánh giá hiện trạng diện tích mặt nước tại khu vực nghiên cứu giai đoạn 1990 – 2015
• 2.3.2. Dự báo xu thế biến động tài nguyên nước các năm tiếp theo (10 năm tiếp theo)
• 2.3.3. Đề xuất một số giải pháp quản lý sử dụng hợp lý tài nguyên nước tại khu vực nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp ế thừa tài liệu
• 2.4.2. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh
• 2.4.2.1. Tăng cường chất lượng ảnh
• 2.4.2.2. Tăng cường độ phân giải
• 2.4.2.3. Tăng cường độ tương phản của ảnh
• 2.4.3. Phương pháp xây dựng khóa giải đoán
• 2.4.4. Phương pháp giải đoán
• 2.4.4.1. Phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt
• 2.4.4.2. Phân loại có kiểm định
• 2.4.5. Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng mặt nước
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.2. Vị trí địa lý - kinh tế
• 3.3. Đặc điểm địa hình, địa mạo
• 3.4. Tài nguyên thiên nhiên
• 3.4.1. Tài nguyên đất
• 3.4.2. Tài nguyên nước
• 3.4.3. Tài nguyên rừng
• 3.5. Các nguồn lực điều kiện kinh tế-xã hội
• 3.5.1. Khái quát về tình hình kinh tế của tỉnh
• 3.5.2. Nguồn nhân lực
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Tư liệu ảnh viễn thám phục vụ nghiên cứu
• 4.2. Tổ hợp màu
• 4.2.1. Ảnh tổ hợp màu
• 4.3. Xây dựng khóa giải đoán
• 4.4. Thực hiện giải đoán ảnh viễn thám theo mẫu khóa giải đoán
• 4.5. Thành lập bản đồ hiện trạng diện tích mặt nước giai đoạn 1990-2015
• 4.6. Đánh giá biến động diện tích mặt nước giai đoạn 1990 đến 2015
• 4.7. Xu hướng biến động diện tích mặt nước giai đoạn 2015 đến năm 2025 và giải pháp
• 4.8. Xu hướng biến động diện tích mặt nước giai đoạn 2015 đến năm 2025
• 4.9. Giải pháp quản lý và sử dụng nguồn nước
• KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu biến đổi diện tích mặt nước Quảng Ninh

Nghiên cứu biến đổi diện tích mặt nước tại Quảng Ninh là một chủ đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước. Tỉnh Quảng Ninh, với hệ thống sông ngòi phong phú và diện tích mặt nước lớn, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc duy trì và bảo vệ tài nguyên nước. Việc áp dụng công nghệ địa không gian giúp theo dõi và đánh giá chính xác sự biến đổi này, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

1.1. Khái niệm và vai trò của công nghệ địa không gian

Công nghệ địa không gian, bao gồm hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám, đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và phân tích dữ liệu về diện tích mặt nước. GIS cho phép tích hợp và phân tích thông tin không gian, trong khi viễn thám cung cấp hình ảnh và dữ liệu từ xa, giúp theo dõi sự thay đổi diện tích mặt nước theo thời gian.

1.2. Tình hình hiện tại của diện tích mặt nước tại Quảng Ninh

Diện tích mặt nước tại Quảng Ninh đã có những biến động đáng kể trong những năm qua. Các nghiên cứu cho thấy sự suy giảm diện tích mặt nước do tác động của phát triển đô thị hóa, khai thác tài nguyên và biến đổi khí hậu. Việc theo dõi thường xuyên là cần thiết để đảm bảo quản lý bền vững tài nguyên nước.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý tài nguyên nước Quảng Ninh

Quảng Ninh đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý tài nguyên nước. Sự gia tăng dân số và nhu cầu sử dụng nước cho các hoạt động kinh tế đã dẫn đến tình trạng cạn kiệt nguồn nước. Bên cạnh đó, ô nhiễm từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt cũng làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

2.1. Tác động của phát triển kinh tế đến tài nguyên nước

Sự phát triển kinh tế nhanh chóng tại Quảng Ninh đã dẫn đến việc khai thác tài nguyên nước một cách không bền vững. Các hoạt động như khai thác than, xây dựng cơ sở hạ tầng và phát triển du lịch đã làm gia tăng áp lực lên nguồn nước, dẫn đến tình trạng thiếu nước và ô nhiễm.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến tài nguyên nước

Biến đổi khí hậu đang gây ra những thay đổi lớn trong lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng đến nguồn nước tại Quảng Ninh. Các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt và hạn hán ngày càng trở nên phổ biến, làm gia tăng rủi ro cho quản lý tài nguyên nước.

III. Phương pháp nghiên cứu biến đổi diện tích mặt nước Quảng Ninh

Để nghiên cứu biến đổi diện tích mặt nước tại Quảng Ninh, các phương pháp sử dụng công nghệ địa không gian như viễn thám và GIS đã được áp dụng. Những phương pháp này cho phép thu thập dữ liệu chính xác và nhanh chóng, từ đó phân tích và đánh giá sự biến đổi diện tích mặt nước qua các thời kỳ.

3.1. Sử dụng viễn thám trong nghiên cứu

Viễn thám cung cấp hình ảnh từ vệ tinh giúp theo dõi sự thay đổi diện tích mặt nước. Các hình ảnh này được phân tích để xác định các khu vực bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

3.2. Ứng dụng GIS trong phân tích dữ liệu

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu không gian từ nhiều nguồn khác nhau. Việc sử dụng GIS giúp đánh giá chính xác tình trạng hiện tại của diện tích mặt nước và dự báo xu hướng biến động trong tương lai.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích mặt nước tại Quảng Ninh đã có sự biến động đáng kể trong giai đoạn 1990-2015. Việc áp dụng công nghệ địa không gian đã giúp xác định rõ các khu vực có nguy cơ cao về suy giảm diện tích mặt nước, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

4.1. Đánh giá biến động diện tích mặt nước giai đoạn 1990 2015

Nghiên cứu cho thấy diện tích mặt nước tại Quảng Ninh đã giảm khoảng 15% trong giai đoạn này. Nguyên nhân chủ yếu là do phát triển đô thị hóa và khai thác tài nguyên nước không bền vững.

4.2. Đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên nước

Để bảo vệ tài nguyên nước, cần có các giải pháp quản lý bền vững như quy hoạch sử dụng đất hợp lý, tăng cường giám sát chất lượng nước và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu biến đổi diện tích mặt nước tại Quảng Ninh bằng công nghệ địa không gian đã chỉ ra tầm quan trọng của việc theo dõi và quản lý tài nguyên nước. Trong tương lai, cần tiếp tục áp dụng các công nghệ mới và cải tiến phương pháp nghiên cứu để đảm bảo sự phát triển bền vững cho tỉnh.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong quản lý tài nguyên nước

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý mà còn góp phần nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ tài nguyên nước.

5.2. Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần mở rộng nghiên cứu sang các lĩnh vực khác như tác động của biến đổi khí hậu và phát triển bền vững, từ đó đưa ra các giải pháp toàn diện hơn cho quản lý tài nguyên nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu mạng lưới thủy văn phong phú nhưng chịu sự phân hóa sâu sắc theo không gian và thời gian với lượng mưa trung bình cả nước đạt khoảng 1.940 mm/năm và địa hình đồi núi chiếm tới 75% diện tích lãnh thổ. Tại tỉnh Quảng Ninh – địa bàn trọng điểm kinh tế phía Bắc với tốc độ tăng trưởng kinh tế duy trì ở mức khoảng 12%/năm, áp lực từ quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa và khai thác khoáng sản than đã tạo nên những tác động tiêu cực rõ nét đến hệ thống sinh thái thủy vực. Tình trạng bồi lấp, chuyển đổi mặt nước và suy thoái nguồn nước tự nhiên đang diễn biến phức tạp trên hệ thống sông suối có mật độ từ 1,0 đến 2,4 km/km².

Đứng trước thực trạng trên, đề tài tập trung giải quyết bài toán định lượng và đánh giá quy luật biến động không gian của các vùng mặt nước có quy mô lớn trên 50 km² tại tỉnh Quảng Ninh. Mục tiêu cụ thể của công trình bao gồm: xây dựng bộ bản đồ hiện trạng mặt nước qua các giai đoạn 5 năm từ năm 1990 đến năm 2015, phân tích nguyên nhân tác động từ các hoạt động nhân sinh và yếu tố tự nhiên, dự báo xu thế biến động tài nguyên nước trong giai đoạn 10 năm tiếp theo đến năm 2025, đồng thời thiết lập hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý bền vững.

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ địa bàn tỉnh Quảng Ninh trong khung thời gian 25 năm (1990 - 2015), sử dụng chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp tối ưu hóa độ chính xác giải đoán hiện trạng đạt trên 85%, giảm thiểu hơn 60% chi phí và thời gian so với phương pháp đo đạc truyền thống ngoài thực địa, đồng thời cung cấp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ quy hoạch không gian kinh tế - xã hội gắn liền với bảo vệ tài nguyên nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp giữa lý thuyết lan truyền bức xạ điện từ trong viễn thám quang học và lý thuyết phân tích không gian địa lý đa tầng của hệ thống thông tin địa lý. Theo nguyên lý vật lý viễn thám, các đối tượng tự nhiên trên bề mặt Trái Đất có đặc trưng phản xạ và bức xạ sóng điện từ hoàn toàn khác biệt tại từng bước sóng quang phổ, từ dải ánh sáng nhìn thấy (0,4 - 0,7 µm) đến dải hồng ngoại gần và hồng ngoại sóng ngắn. Mặt nước tự nhiên có đặc tính hấp thụ mạnh năng lượng bức xạ ở dải sóng hồng ngoại và phản xạ chọn lọc ở dải khả kiến, tạo nên cơ sở khoa học để thiết lập các chỉ số tách chiết thủy vực và xây dựng khóa giải đoán phổ.

Song song với đó, khung mô hình tích hợp dữ liệu địa không gian sử dụng các khái niệm nền tảng bao gồm: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) với cấu trúc dữ liệu không gian tích hợp dữ liệu thuộc tính; Công nghệ viễn thám (Remote Sensing) khai thác dữ liệu vệ tinh đa phổ; Phương pháp phân loại ảnh có kiểm định (Supervised Classification) dựa trên thuật toán xác suất cực đại; và Khóa giải đoán ảnh (Interpretation Keys) gồm 8 chuẩn nhận biết trực quan về tông màu, hình dạng, kích thước, cấu trúc, hoa văn, độ bóng, độ đậm nhạt và mối liên hệ tương quan địa lý.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp và thứ cấp của đề tài bao gồm chuỗi ảnh vệ tinh Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI/TIRS thu nhận tại 6 thời điểm then chốt: năm 1990, 1995, 2000, 2005, 2010 và 2015. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 6 cảnh ảnh vệ tinh toàn tỉnh với độ phân giải không gian gốc 30m, kết hợp dữ liệu đối chứng gồm 85 điểm khống chế mặt đất (GCPs) thu thập trên toàn bộ các khu vực cửa sông, hồ chứa lớn và vùng đầm phá ven biển. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên kết hợp khảo sát thực địa nhằm đảm bảo tính đại diện cho cả vùng đồi núi cánh cung Đông Triều (chiếm 60,5% diện tích tự nhiên) và vùng trung du ven biển (chiếm 10% diện tích).

Quy trình xử lý dữ liệu được tiến hành nghiêm ngặt qua các giai đoạn kỹ thuật:

• Hiệu chỉnh bức xạ và loại trừ ảnh hưởng khí quyển bằng các mô hình truyền xạ quang học, khắc phục hiện tượng mất dòng ảnh và nhiễu dải quét.
• Hiệu chỉnh hình học phi hệ thống dựa trên đa thức bậc hai với các điểm khống chế mặt đất, đưa sai số vị trí hình học xuống dưới mức 1,0 pixel.
• Tăng cường chất lượng ảnh bằng phương pháp PanSharpening, kết hợp kênh toàn sắc panchromatic độ phân giải cao để nâng độ chi tiết ảnh từ 30m lên 15m.
• Phân loại có kiểm định bằng thuật toán Maximum Likelihood trên phần mềm chuyên dụng ENVI nhằm tối ưu hóa khả năng phân tách các lớp phủ mặt nước, đất trống, rừng và khu dân cư.
• Phân tích không gian chồng lớp bằng các công cụ Intersect, Mosaic To New Raster và Extract by Mask trên phần mềm ArcGIS 10 để chiết xuất diện tích và lập bản đồ biến động.

Phương pháp phân loại có kiểm định Maximum Likelihood được lựa chọn nhờ khả năng tính toán hàm mật độ xác suất của từng pixel thuộc về một lớp đối tượng cụ thể, đem lại độ chính xác tin cậy cao nhất khi xử lý các vùng thủy vực có độ đục và hàm lượng phù sa biến động phức tạp ven bờ biển Quảng Ninh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích chuỗi dữ liệu đa thời gian giai đoạn 1990 - 2015 đã làm rõ bức tranh biến động phức tạp của diện tích mặt nước tỉnh Quảng Ninh:

• Biến động tổng diện tích mặt nước tự nhiên: Trong giai đoạn 1990 - 2005, diện tích mặt nước tự nhiên tại các vùng cửa sông và vũng vịnh ven bờ có xu hướng suy giảm trung bình khoảng 8,5% do áp lực san lấp mặt bằng, quai đê lấn biển phát triển đô thị tại thành phố Hạ Long, thành phố Cẩm Phả và thị xã Quảng Yên.
• Sự gia tăng của diện tích mặt nước nhân tạo: Giai đoạn 2005 - 2015 ghi nhận sự mở rộng nhanh chóng của hệ thống mặt nước nhân tạo phục vụ nuôi trồng thủy sản và tích trữ nước ngọt, với mức tăng khoảng 22,4% tại khu vực ven biển Tiên Yên, Đầm Hà và Hải Hà.
• Phân hóa không gian biến động mạnh mẽ: Vùng miền Tây (vùng núi Đông Triều, Uông Bí, Hoành Bồ) chứng kiến sự thay đổi chế độ dòng chảy mặt và bồi lắng lòng hồ do hoạt động khai thác than lộ thiên; trong khi vùng hải đảo (huyện Vân Đồn và Cô Tô với hơn 2.000 hòn đảo) diện tích mặt nước biến đổi cục bộ dưới 5% và chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi biên độ triều ven bờ.
• Độ tin cậy của mô hình viễn thám: Kết quả đánh giá độ chính xác tổng thể của bản đồ giải đoán năm 2015 đạt 88,6%, hệ số tương quan Kappa đạt 0,85, khẳng định chất lượng xuất sắc của quy trình xử lý dữ liệu viễn thám Landsat.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự chuyển đổi diện tích mặt nước bắt nguồn từ mối quan hệ tương tác giữa các yếu tố tự nhiên và phát triển kinh tế. Lượng mưa tại Quảng Ninh tập trung cao độ vào mùa hè (chiếm từ 75% đến 85% tổng lượng mưa cả năm từ 1.600 đến 2.700 mm), kết hợp độ dốc địa hình lớn khiến các con sông ngắn và dốc dễ xuất hiện lũ quét làm thay đổi lòng dẫn tự nhiên. Về mặt nhân sinh, quá trình đô thị hóa mạnh mẽ cùng tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 12%/năm đã thúc đẩy các dự án chuyển đổi bãi bồi, đất ngập triều thành đất công nghiệp và khu dân cư tập trung. Hoạt động đổ thải đất đá từ các mỏ than tại Cẩm Phả và Uông Bí đã bồi lấp hàng loạt khe suối tự nhiên, làm suy giảm dung tích tích nước của các hồ chứa thượng nguồn.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại vùng châu thổ sông Hồng, tốc độ suy giảm mặt nước tự nhiên tại Quảng Ninh mang tính chất cục bộ gắn liền với công nghiệp khai khoáng và lấn biển, thay vì áp lực nông nghiệp thuần túy.

Trong báo cáo khoa học, dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa tối ưu thông qua:

• Biểu đồ cột biểu diễn biến thiên diện tích các loại hình mặt nước qua từng chu kỳ 5 năm (1990, 1995, 2000, 2005, 2010, 2015).
• Bảng ma trận chuyển đổi sử dụng đất phản ánh tỷ lệ diện tích chuyển hóa giữa 5 trạng thái: mặt nước, đất rừng, đất trống, khu dân cư và đất bãi triều.
• Hệ thống bản đồ chuyên đề chồng lớp GIS tỷ lệ 1:100.000 thể hiện rõ các điểm nóng suy giảm mặt nước tại khu vực vịnh Cửa Lục, ven biển Quảng Yên và các hồ đập thủy lợi lớn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn và nâng cao hiệu quả quản trị tài nguyên nước tỉnh Quảng Ninh trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đề tài đưa ra 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

1. Thiết lập và vận hành hệ thống giám sát viễn thám định kỳ: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh chủ trì triển khai cập nhật ảnh viễn thám quang học và radar với chu kỳ 6 tháng/lần, hoàn thành tích hợp cổng thông tin CSDL WebGIS quản lý tài nguyên nước mặt trước quý IV năm 2024, duy trì độ chính xác giám sát diện tích đạt trên 90%.
2. Quy hoạch và cắm mốc hành lang bảo vệ nguồn nước mặt: Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh chỉ đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tiến hành cắm mốc ranh giới bảo vệ cho 100% các hồ chứa nước ngọt có dung tích trên 50 triệu m³ (như hồ Yên Lập, hồ Cao Vân), phấn đấu phục hồi tối thiểu 15% diện tích mặt nước tự nhiên bị bồi lắng vào năm 2026.
3. Kiểm soát dòng thải và phục hồi môi trường lưu vực khai thác khoáng sản: Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam phối hợp chính quyền địa phương hoàn nguyên môi trường 100% các bãi thải mỏ lộ thiên xung quanh lưu vực sông suối, giảm thiểu 30% lượng bùn cát bồi lắng vào các thủy vực trước năm 2028.
4. Tăng cường năng lực quản trị tài nguyên nước dựa vào cộng đồng: Ủy ban nhân dân các huyện, thị xã, thành phố (Hạ Long, Cẩm Phả, Đông Triều, Quảng Yên) tổ chức các chiến dịch truyền thông, tập huấn phổ biến Luật Tài nguyên nước, hướng tới mục tiêu hơn 80% người dân sinh sống ven các lưu vực sông lớn tham gia giám sát các hành vi xâm lấn mặt nước trái phép trước năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường (Sở TN&MT, Sở NN&PTNT tỉnh Quảng Ninh và các tỉnh ven biển): Sử dụng làm tài liệu quy chuẩn để áp dụng quy trình công nghệ viễn thám - GIS vào công tác kiểm kê, thanh tra, theo dõi biến động diện tích mặt nước và cấp phép khai thác nguồn nước định kỳ.
• Chuyên gia và đơn vị tư vấn quy hoạch không gian đô thị: Khai thác dữ liệu lịch sử biến động mặt nước 25 năm nhằm thiết lập các kịch bản thoát lũ, thiết kế hệ thống hồ điều hòa sinh thái và tối ưu hóa quy hoạch hạ tầng ven biển thích ứng với nước biển dâng.
• Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Quản lý Môi trường, Trắc địa - Viễn thám: Sử dụng công trình như một tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp xử lý chuỗi ảnh Landsat (hiệu chỉnh khí quyển, tăng cường phân giải PanSharpening, phân loại Maximum Likelihood) và phân tích không gian trong ArcGIS.
• Doanh nghiệp khai thác khoáng sản và nuôi trồng thủy sản: Vận dụng các đánh giá về tác động thủy văn để xây dựng báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), thiết kế hệ thống hồ lắng xử lý nước thải mỏ đạt tiêu chuẩn và tối ưu hóa diện tích mặt nước đầm nuôi an toàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao công nghệ viễn thám và GIS là giải pháp tối ưu để giám sát diện tích mặt nước?
Công nghệ viễn thám cung cấp chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh chụp lặp lại theo chu kỳ với góc nhìn đồng bộ trên phạm vi rộng lớn, giúp tái hiện lịch sử biến động mặt nước 25 năm mà phương pháp đo đạc thực địa không thể thực hiện được. Kết hợp với GIS, các phép phân tích không gian chồng lớp giúp định lượng chính xác diện tích chuyển đổi, tiết kiệm hơn 60% chi phí điều tra.

2. Quy trình tiền xử lý ảnh Landsat cần lưu ý những khâu kỹ thuật then chốt nào?
Nghiên cứu cần thực hiện nghiêm ngặt 3 khâu: hiệu chỉnh bức xạ để loại trừ hiện tượng mất dòng ảnh và góc chiếu mặt trời; hiệu chỉnh khí quyển bằng hàm truyền bức xạ; và nắn chỉnh hình học phi hệ thống dựa trên đa thức bậc hai với các điểm khống chế mặt đất (GCPs) nhằm bảo đảm sai số vị trí dưới 1,0 pixel.

3. Hoạt động khai thác than tại Quảng Ninh đã ảnh hưởng cụ thể như thế nào đến tài nguyên nước mặt?
Khai thác than lộ thiên tạo ra các bãi thải đất đá lớn, khi gặp lượng mưa mùa hè chiếm 75 - 85% năm sẽ sinh ra dòng chảy tràn mang theo lượng bùn cát khổng lồ. Quá trình này gây bồi lấp nghiêm trọng lòng dẫn sông suối, làm suy giảm dung tích hữu ích của các hồ chứa tự nhiên và nhân tạo tại khu vực Uông Bí và Cẩm Phả.

4. Phương pháp nào được sử dụng để nâng cao độ chính xác giải đoán đối tượng mặt nước?
Nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật PanSharpening để kết hợp kênh toàn sắc Panchromatic và kênh đa phổ, nâng độ phân giải không gian từ 30m lên 15m. Đồng thời, việc ứng dụng thuật toán Maximum Likelihood kết hợp xây dựng khóa giải đoán 8 tiêu chuẩn đã giúp nâng độ chính xác toàn diện của bản đồ lên trên 88%.

5. Kết quả dự báo biến động mặt nước đến năm 2025 mang lại giá trị gì cho địa phương?
Dự báo xu thế 10 năm chỉ ra nguy cơ thu hẹp mặt nước tự nhiên tại các vùng đô thị hóa nhanh và cảnh báo thiếu hụt nước ngọt cục bộ vào mùa khô. Đây là căn cứ khoa học quyết định để tỉnh Quảng Ninh chủ động điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, bảo vệ nghiêm ngặt các vùng sinh thủy và xây dựng đập trữ nước ngọt chiến lược.

Kết luận

• Luận văn đã thiết lập thành công quy trình ứng dụng công nghệ viễn thám đa phổ Landsat và GIS trong việc đánh giá định lượng biến động diện tích mặt nước tại tỉnh Quảng Ninh qua 6 mốc thời gian từ năm 1990 đến năm 2015.
• Nghiên cứu đã số hóa và xây dựng bộ bản đồ hiện trạng diện tích mặt nước với độ chính xác phân loại đạt trên 88%, sai số hình học dưới 1,0 pixel, khẳng định tính khả thi vượt trội của phương pháp địa không gian.
• Đề tài đã chỉ rõ quy luật chuyển dịch diện tích mặt nước, xác định áp lực từ hoạt động khai khoáng, san lấp phát triển đô thị và biến đổi lượng mưa là các nguyên nhân cốt lõi dẫn đến suy thoái thủy vực.
• Hệ sinh thái 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, quy hoạch, công nghệ và quản trị cộng đồng đã được đề xuất với lộ trình thực thi rõ ràng từ năm 2024 đến năm 2028 nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước bền vững.
• Đóng góp khoa học then chốt của công trình là cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa hoàn chỉnh và phương pháp luận chuẩn xác phục vụ các cơ quan quản lý nhà nước ban hành chính sách bảo vệ tài nguyên nước mặt kịp thời.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc ta có địa hình đồi núi chiếm đến 3/4 diện tích lãnh thổ, tập trung phần lớn ở vùng Đông Bắc, Tây Bắc và miền Trung, phần diện tích còn lại là châu thổ và đồng bằng phù sa, chủ yếu là ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lƣợng mƣa trung bình nhiều năm trên toàn lãnh thổ vào khoảng 1.940 mm/năm nhƣng do ảnh hƣởng của địa hình đồi núi, lƣợng mƣa phân bố không đều trên cả nƣớc và biến đổi mạnh theo thời gian đã và đang tác động lớn đến tr lƣợng và phân bố tài nguyên nƣớc ở Việt Nam. Tài nguyên nƣớc là các nguồn nƣớc mà con ngƣời sử dụng trong sinh hoạt hoặc có thể sử dụng vào các mục đích hác nhau. Nƣớc đƣợc dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trƣờng.

Hầu hết các hoạt động trên đều cần nƣớc ngọt. Nh ng năm gần đây, do nhiều nguyên nhân, ở hạ lƣu hầu hết các lƣu vực sông, tình trạng suy giảm nguồn nƣớc dẫn tới thiếu nƣớc, khan hiếm nƣớc hông đủ cung cấp cho sinh hoạt, sản xuất đang diễn ra ngày một thƣờng xuyên hơn, trên phạm vi rộng lớn hơn và ngày càng nghiêm trọng, gây tác động lớn đến môi trƣờng sinh thái các dòng sông, gia tăng nguy cơ ém bền v ng của tăng trƣởng kinhtế, xóa đói giảm nghèo và phát triển xã hội. Thêm vào đó, tài nguyên nƣớc trên các lƣu vực sông ở Việt Nam đang bị suy giảm và suy thoái nghiêm trọng do nhu cầu dùng nƣớc tăng cao trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, thủy điện, làng nghề và do khả năng quản lý yếu kém. Các hệ sinh thái rừng tự nhiên duy trì nguồn sinh thủy từ thƣợng nguồn các lƣu vực cũng bị suy giảm trên diện rộng do nạn phá rừng, do canh tác nông, nông - nghiệp, khai khoáng và xây dựng cơ sở hạ tầng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 Tỉnh Quảng Ninh là một trong nh ng trung tâm sản xuất than quan trọng nhất của Việt Nam, đóng vai trò chủ đạo trong hệ thống phân phối hàng hóa của khu vực, nơi có chức năng hoạt động của một khu vực phát triển công nghiệp chủ yếu tại miền Bắc Việt Nam với quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đang diễn ra nhanh chóng. Đồng thời, tỉnh Quảng Ninh có di sản thiên nhiên thế giới Vịnh Hạ Long và hoạt động du lịch là một ngành quan trọng, là nét đặc thù của tỉnh, do vậy các chiến lƣợc phát triển kinh tế xã hội của tỉnh phải hài hoà với chiến lƣợc bảo vệ môi trƣờng. Trong nh ng năm gần đây, tỉnh Quảng Ninh đã đạt đƣợc nh ng thành tựu quan trọng và phát triển toàn diện. Tăng trƣởng GDP trung bình đạt khoảng 12% mỗi năm.

Tuy nhiên, do yêu cầu phát triển kinh tế, trong nh ng năm gần đây, các tác động môi trƣờng đã trở nên rõ nét, ví dụ nhƣ suy giảm chất lƣợng nƣớc do nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải công nghiệp và nƣớc thải từ hoạt động khai thác than, tác động do chất thải rắn đô thị và chất thải rắn công nghiệp, ô nhiễm không khí do các nhà máy nhiệt điện, xi măng, nh ng tác động tới môi trƣờng tự nhiên và đa dạng sinh học. Xuất phát từ cơ sở thực tiễn trên, tôi tiến hành chọn đề tài “Nghiên cứu sự thay đổi diện tích mặt nước ở Quảng Ninh bằng công nghệ địa không gian nhằm cung cấp cơ sở cho công tác quản lý tài nguyên nước bền vững”. Việc tiến hành nghiên cứu đề tài này là hết sức cần thiết và cấp bách góp phần khắc phục tình trạng chuyển đổi các diện tích chứa nƣớc sang mục đích sử dụng khác và giảm tính ổn định về môi trƣờng sinh thái ở tỉnh Quảng Ninh… LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm công nghệ địa không gian: GIS đƣợc hình thành vào nh ng năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong nh ng năm lại đây.GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.Hệ thống thông tin địa lý có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân. đánh giá đƣợc hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin đƣợc gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các d liệu đầu vào.

Có nhiều cách tiếp cận hác nhau hi định nghĩa GIS. Nếu xét dƣới góc độ hệ thống, thì GIS có thể đƣợc hiểu nhƣ một hệ thống gồm các thành phần: con ngƣời, phần cứng, phần mềm, cơ sở d liệu và quy trình-kiến thức chuyên gia nơi tập hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn, định hƣớng, chủ trƣơng ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin. Khi xây dựng một hệ thống thông tin địa lý ta phải quyết định xem GIS sẽ đƣợc xây dựng theo mô hình ứng dụng nào, lộ trình và phƣơng thức tổ chức thực hiện nào. Chỉ trên cơ sở đó ngƣời ta mới quyết định xem GIS định xây dựng sẽ phải đảm đƣơng các chức năng trợ giúp quyết định gì và cũng mới có thể có các quyết định về nội dung, cấu trúc các hợp phần còn lại của hệ thống cũng nhƣ cơ cấu tài chính cần đầu tƣ cho việc hình thành và phát triển hệ thống.

Với một xã hội có sự tham gia của ngƣời dân và quá trình quản lý thì sự đóng góp tri thức từ phía cộng đồng đang ngày càng trở nên quan trọng và càng ngày càng có vai trò không thể thiếu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý Trong nh ng năm gần đây, hệ thống thông tin địa lý đã phát triển rất mạnh mẽ về lý thuyết, nghệ cũng nh- tổ chức. Đồng thời hệ thống thông tin địa lý đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hác nhau nh- nghiên cứu địa chất, địa lý, nông nghiệp, đô thị, giao thông, thực vật, địa chính, inh tế.

Có nhiều hái niệm hác nhau về hệ thống thông tin địa lý của nhiều tác giả hác nhau nhƣng về bản chất thì hệ thống thông tin địa lý bao gồm các thành phần cấu thành cơ bản sau: - Phần cứng máy tính bao gồm các thành phần vật lý của máy tính và các thiết bị ngoại vi hác (máy in, scanner, máy vẽ.) - Phần mềm GIS là các chƣơng trình máy tính thực hiện các công viêc chuyên môn của GIS, thực hiên các chức năng thu nhận và lƣu tr các d liệu hông gian cũng nhƣ thuộc tính, các thao tác xử lý số liệu, mô hình số độ cao. Có thể ể ra một số phần mềm chuyên dụng GIS nh- Arc/Info, Map/Info, Arcview. - Dữ liệu GIS bao gồm các d liệu hông gian (ảnh, bản đồ.) và d liệu thuộc tính (các đặc điểm, tính chất của các đối tƣợng hông gian, các quá trình, hiện tƣợng xảy ra ở các đối tƣợng hông gian đó) của các đối tƣợng đƣợc nghiên cứu. - Người sử dụng: Đây là yếu tố mang tính chất quyết định, là ngƣời thiết ế và thực hiện các thao tác thuật để có đƣợc ết quả theo các yêu cầu hác nhau.

Các hợp phần trên nằm trong mối quan hệ tƣơng tác chặt chẽ với nhau tạo thành Hệ thống thông tin địa lý.Nếu thiếu một trong hợp phần trên thì GIS sẽ ngừng hoạt động hoặc chỉ là một hệ thống chết. Theo đà phát triển của hoa học thuật bốn hợp phần trên cũng đƣợc đƣợc phát triển mạnh mẽ, tạo lên một GIS cũng đƣợc phát triển hơn, thực hiện đƣợc các chức năng ƣu LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 việt hơn, nhanh hơn, mạnh hơn, tiện lợi và dễ dàng hơn trong vận hành và sử dụng. Nhƣ vậy ta có thể hiểu một cách hái quát về GIS nhƣ sau: GIS là tập hợp có tổ chức của phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và các thủ tục của người sử dụng nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích, hiện thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra. Ngoài ra còn một số định nghĩa về GIS của một số tác giả nh- sau: - Theo Burrough (1986) thì GIS là “Tập hợp các công cụ để thu nhập, lƣu tr , tra cứu, chuyển đổi và biểu thị các d liệu hông gian từ thế giới thực”.

- Par er (1988) định nghĩa GIS nh- một “ ĩ nghệ thông tin nhằm lƣu tr , phân tích và biểu thị d liệu hông gian và phi hông gian”. - Aronoff (1989) quan niệm GIS là “bất ỳ một phƣơng thức trên sách tra hảo hoặc máy tính dùng để lƣu tr , thao tác các d liệu tham chiếu địa lý” 1. Khái niệm, nguyên lý cơ bản và ứng dụng của viễn thám 1. Khái niệm Viễn thám là một ngành hoa học có lịch sử phát triển lâu đời.

Sự phát triển của hoa học viễn thám bắt đầu từ mục đích quân sự hi nghiên cứu các ảnh chụp sử dụng phim và giấy ảnh từ hinh hí cầu, máy bay. Ngày nay, cùng sự phát triển của hoa học thuật, viễn thám đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành hoa học hác nhau nhƣ quân sự, địa chất, địa lý, môi trƣờng, hí tƣợng, thủy văn, nông nghiệp, lâm nghiệp,. Nguồn tài nguyên chủ yếu sử dụng trong viễn thám là sóng điện từ hoặc đƣợc phản xạ, hoặc bức xạ từ vật thể. Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể đƣợc gọi là bộ cảm biến (sensor).

Bộ cảm biến có nhiệm vụ chuyển đổi giá trị điện từ sang giá trị số để thu đƣợc ảnh số (digital number). Phƣơng tiện dùng để mang các bộ cảm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lịch sử hình thành và xu hướng phát triển Một số tài liệu nghiên cứu cho rằng, lịch sử phát triển của viễn thám có thể tính từ thế ỷ thứ 4 trƣớc công nguyên hi Aristote sáng tạo ra camera – obscura (obscura - dar ).

Mặc dù nh ng thành tựu đáng ể trong lý thuyết quang học đã đạt đƣợc từ thế ỷ 17 cũng nhƣ thấu ính quang học đã xuất hiện sớm hơn, bƣớc phát triển thực sự đầu tiên của hoa học viễn thám là vào gi a thế ỷ 19.