Luận án tiến sĩ địa lý: Nghiên cứu hình thái địa hình vùng nước nông ven các đảo Trường Sa bằng phương pháp đo sâu viễn thám và GIS

• Tác giả: Phan Quốc Yên
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hiệu
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý
• Đề tài: Nghiên cứu hình thái địa hình vùng nước nông ven các đảo Trường Sa bằng phương pháp đo sâu viễn thám và GIS
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Những điểm mới của luận án
• 1.6. Các luận điểm bảo vệ
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn luận án
• 1.8. Cơ sở tài liệu thực hiện luận án
• 1.9. Cấu trúc luận án
• 2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 2.2. Những vấn đề chung về địa hình đáy biển vùng nước nông ven đảo xa bờ
• 2.3. Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu địa hình đáy biển vùng nước nông ven các đảo san hô xa bờ bằng đo sâu viễn thám và GIS
• 2.4. Tổng quan nghiên cứu hình thái địa hình vùng nước nông ở Việt Nam
• 2.5. Khái quát chung đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu
• 2.6. Khái quát về quần đảo Trường Sa
• 2.7. Khái quát đặc điểm tự nhiên đảo An Bang – quần đảo Trường Sa
• 2.8. Quan điểm, phương pháp và quy trình nghiên cứu
• 2.8.1. Quan điểm nghiên cứu
• 2.8.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.8.3. Quy trình nghiên cứu
• 3. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU VIỄN THÁM ĐA PHỔ TRONG LẬP BẢN ĐỘ SÂU VEN ĐẢO THỬ NGHIỆM THUỘC QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA
• 3.1. Cơ sở khoa học ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu độ sâu đáy biển
• 3.1.1. Phân xạ phổ trên ảnh vệ tinh trong môi trường nước biển
• 3.1.2. Nguyên lý xác định độ sâu từ ảnh viễn thám đa phổ
• 3.1.3. Các phương pháp ước tính độ sâu đáy biển từ ảnh viễn thám đa phổ
• 3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác phương pháp đo sâu viễn thám quang học đa phổ
• 3.1.5. Một số đặc tính hình học của ảnh vệ tinh độ phân giải cao
• 3.1.6. Ảnh hưởng thủy triều đến xác định độ sâu từ tư liệu viễn thám đa phổ
• 3.1.7. Quy trình thực nghiệm xác định độ sâu từ tư liệu viễn thám đa phổ
• 3.2. Thực nghiệm phương pháp xác định độ sâu khu vực nước nông ven đảo An Bang - Quần đảo Trường Sa
• 3.2.1. Dữ liệu thực nghiệm
• 3.2.2. Thực nghiệm xác định độ sâu từ ảnh Worldview2
• 3.2.3. Thực nghiệm xác định độ sâu từ ảnh Sentinel2A
• 4. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN VÙNG NƯỚC NÔNG VEN ĐẢO THỬ NGHIỆM QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA
• 4.1. Đặc điểm hình thái địa hình khu vực nước nông ven đảo An Bang
• 4.2. Biến động địa hình khu vực nước nông ven đảo An Bang
• 4.3. Dữ liệu xác định biến động địa hình
• 4.4. Xác định khu vực địa hình đáy biển bị biến động
• 4.5. Quá trình biến đổi địa hình đáy biển khu vực nước nông ven đảo
• 4.5.1. Động lực vận chuyển bồi tích
• 4.5.2. Quá trình xói lở - vận chuyển - tích tụ vật liệu
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu hình thái địa hình vùng nước nông

Nghiên cứu hình thái địa hình vùng nước nông là một phần quan trọng trong việc hiểu rõ cấu trúc và sự biến đổi của địa hình đáy biển. Vùng nước nông ven các đảo Trường Sa có đặc điểm địa hình phức tạp, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố tự nhiên như sóng, gió, và dòng chảy. Việc nghiên cứu này giúp xác định các tham số địa hình như độ sâu, độ dốc, và hướng địa hình, từ đó hỗ trợ các hoạt động hàng hải, quân sự, và kinh tế biển. Phương pháp đo sâu viễn thám và GIS được sử dụng để thu thập và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả, đặc biệt trong các khu vực khó tiếp cận.

1.1. Đặc điểm địa hình vùng nước nông

Vùng nước nông ven các đảo Trường Sa có địa hình đa dạng, bao gồm các rạn san hô, bãi cát, và các khu vực đáy biển có độ dốc thay đổi. Hình thái địa hình biển ở đây chịu ảnh hưởng lớn từ các yếu tố thủy văn và khí hậu. Các nghiên cứu chỉ ra rằng địa hình đáy biển có sự biến động theo mùa, đặc biệt là sự xói lở và bồi tụ vật liệu trầm tích. Việc sử dụng kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp theo dõi và đánh giá các biến động này một cách chính xác và kịp thời.

1.2. Phương pháp khảo sát địa hình

Khảo sát địa hình vùng nước nông được thực hiện thông qua các phương pháp hiện đại như đo sâu viễn thám và GIS. Các kỹ thuật này cho phép thu thập dữ liệu độ sâu từ xa, giảm thiểu rủi ro và chi phí so với các phương pháp truyền thống. Công nghệ viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh đa phổ để ước tính độ sâu, trong khi GIS hỗ trợ phân tích và mô hình hóa địa hình. Kết hợp hai phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc nghiên cứu và giám sát địa hình vùng biển nông.

II. Ứng dụng GIS và viễn thám trong nghiên cứu địa hình

Ứng dụng GIS và viễn thám trong nghiên cứu địa hình vùng nước nông đảo Trường Sa đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu đa chiều, từ đó xác định các tham số địa hình và biến động địa hình một cách chính xác. Công nghệ viễn thám cung cấp dữ liệu độ sâu từ ảnh vệ tinh, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí khảo sát thực địa. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao hiệu quả nghiên cứu mà còn hỗ trợ các hoạt động thực tiễn như hàng hải, quân sự, và bảo vệ môi trường biển.

2.1. Phân tích địa hình bằng GIS

Phân tích địa hình bằng GIS cho phép xác định các tham số như độ sâu, độ dốc, và hướng địa hình một cách chi tiết. Các mô hình số độ cao (DEM) và mô hình số độ sâu (DBM) được sử dụng để mô phỏng địa hình đáy biển. Hệ thống thông tin địa lý còn hỗ trợ trong việc đánh giá biến động địa hình, xác định các khu vực xói lở và bồi tụ. Điều này giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan và đưa ra các quyết định kịp thời trong việc bảo vệ và khai thác tài nguyên biển.

2.2. Đo đạc địa hình bằng viễn thám

Đo đạc địa hình bằng viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh đa phổ để ước tính độ sâu đáy biển. Các kênh phổ như Blue và Green được lựa chọn để tối ưu hóa độ chính xác của phương pháp. Kỹ thuật viễn thám còn cho phép theo dõi sự thay đổi địa hình theo thời gian, đặc biệt là trong các khu vực khó tiếp cận. Kết quả từ việc đo đạc này được tích hợp vào GIS để phân tích và đánh giá toàn diện, hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu và quản lý biển.

III. Đánh giá biến động địa hình vùng nước nông

Đánh giá biến động địa hình vùng nước nông ven các đảo Trường Sa là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Sự biến động này chịu ảnh hưởng từ các yếu tố tự nhiên như sóng, gió, và dòng chảy, cũng như các hoạt động nhân tạo. Việc sử dụng GIS và viễn thám giúp xác định các khu vực xói lở và bồi tụ, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý và bảo vệ phù hợp. Kết quả nghiên cứu cho thấy địa hình vùng nước nông có sự thay đổi theo mùa, đặc biệt là sự dịch chuyển của các bãi cát và rạn san hô.

3.1. Quá trình xói lở và bồi tụ

Quá trình xói lở và bồi tụ là hiện tượng phổ biến trong vùng nước nông ven các đảo Trường Sa. Các yếu tố như sóng, gió, và dòng chảy đóng vai trò chính trong việc vận chuyển vật liệu trầm tích. GIS và viễn thám giúp theo dõi và đánh giá quá trình này một cách chi tiết, từ đó xác định các khu vực có nguy cơ xói lở cao và đề xuất các biện pháp bảo vệ. Kết quả nghiên cứu còn làm cơ sở cho việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến địa hình đáy biển.

3.2. Động lực vận chuyển trầm tích

Động lực vận chuyển trầm tích là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự biến động địa hình vùng nước nông. Các nghiên cứu sử dụng GIS và viễn thám đã chỉ ra rằng sự vận chuyển trầm tích chịu ảnh hưởng lớn từ các yếu tố thủy văn và khí hậu. Việc hiểu rõ động lực này giúp dự đoán sự thay đổi địa hình và đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả. Kết quả nghiên cứu còn hỗ trợ trong việc bảo vệ các hệ sinh thái biển và tài nguyên thiên nhiên.