Nghiên Cứu Ứng Dụng Viễn Thám và GIS Theo Dõi Diễn Biến Xói Lở Bờ Biển Huyện Thạnh Phú

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp hệ thống thông tin địa lý ứng dụng viễn thám và gis theo dõi diễn biến xói lở bồi tụ khu, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Lê Thị Ngọc Ánh
• Người hướng dẫn: ThS. Bùi Chí Nam
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Hệ Thống Thông Tin Địa Lý
• Đề tài: Ứng Dụng Viễn Thám Và GIS Theo Dõi Diễn Biến Xói Lở - Bồi Tụ Khu Vực Bờ Biển Huyện Thạnh Phú
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về đường bờ
• 2.2. Một số khái niệm
• 2.3. Hình thái bờ biển
• 2.4. Quá trình diễn biến bờ biển
• 2.5. Các quá trình tác động đến bờ biển
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương pháp
• 3.2. Phương pháp viễn thám
• 3.3. Phương pháp GIS
• 3.4. Định nghĩa DSAS
• 3.5. Tiến trình thực hiện phân tích bằng DSAS
• 3.6. Thống kê sự biến động đường bờ
• 3.7. Phần mềm sử dụng
• 4. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN
• 4.1. Bản đồ đường bờ
• 4.2. Tốc độ thay đổi đường bờ qua các năm
• 4.3. So sánh giữa 2 năm 2006 và 2011
• 4.4. So sánh giữa 2 năm 2011 và 2015
• 4.5. Mức độ tác động ảnh hưởng đến đường bờ qua các năm 2006, 2011 và 2015
• 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Ứng Dụng Viễn Thám và GIS

Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trong theo dõi diễn biến xói lở bờ biển huyện Thạnh Phú là một chủ đề quan trọng. Việc sử dụng công nghệ hiện đại này giúp cung cấp thông tin chính xác về sự biến đổi của đường bờ biển. Đặc biệt, huyện Thạnh Phú, với vị trí địa lý đặc thù, đang phải đối mặt với nhiều thách thức từ hiện tượng xói lở và bồi tụ. Nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc quản lý và bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của Viễn Thám và GIS trong Nghiên Cứu

Viễn thám và GIS cung cấp các công cụ mạnh mẽ để theo dõi và phân tích diễn biến môi trường. Công nghệ này cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giúp giảm thiểu chi phí và thời gian trong việc khảo sát thực địa. Việc áp dụng công nghệ này trong nghiên cứu xói lở bờ biển giúp xác định chính xác các khu vực bị ảnh hưởng và đưa ra các giải pháp kịp thời.

1.2. Các Khái Niệm Cơ Bản về Xói Lở và Bồi Tụ

Xói lở và bồi tụ là hai quá trình tự nhiên diễn ra liên tục tại các khu vực ven biển. Xói lở xảy ra khi các yếu tố như sóng, gió và dòng chảy tác động mạnh mẽ đến bờ biển, trong khi bồi tụ là quá trình lắng đọng vật chất tại các khu vực nhất định. Hiểu rõ về hai quá trình này là cần thiết để áp dụng hiệu quả công nghệ viễn thám và GIS.

II. Vấn Đề Xói Lở Bờ Biển Huyện Thạnh Phú

Huyện Thạnh Phú đang phải đối mặt với tình trạng xói lở bờ biển nghiêm trọng. Các yếu tố như biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng cao và tác động của con người đã làm gia tăng tốc độ xói lở. Việc theo dõi và đánh giá tình hình xói lở là rất cần thiết để đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình xói lở tại khu vực này.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Xói Lở Bờ Biển

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến xói lở bờ biển tại huyện Thạnh Phú. Trong đó, các yếu tố tự nhiên như sóng lớn, dòng chảy mạnh và mực nước biển dâng cao là những nguyên nhân chính. Bên cạnh đó, các hoạt động của con người như khai thác cát, xây dựng công trình ven biển cũng góp phần làm gia tăng tình trạng này.

2.2. Tác Động của Xói Lở Đến Kinh Tế Xã Hội

Tình trạng xói lở không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn tác động nghiêm trọng đến đời sống kinh tế - xã hội của người dân địa phương. Mất đất canh tác, đe dọa các công trình hạ tầng và ảnh hưởng đến hoạt động du lịch là những hệ lụy rõ rệt từ hiện tượng này.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Xói Lở Bờ Biển

Để nghiên cứu diễn biến xói lở bờ biển, phương pháp viễn thám và GIS được áp dụng. Việc sử dụng ảnh vệ tinh Landsat giúp xác định chính xác đường bờ qua các thời kỳ khác nhau. Phần mềm ArcGIS với phần mở rộng DSAS được sử dụng để tính toán tốc độ xói lở và bồi tụ. Phương pháp này cho phép phân tích dữ liệu một cách hiệu quả và chính xác.

3.1. Ứng Dụng Công Nghệ Viễn Thám

Công nghệ viễn thám cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giúp xác định đường bờ biển qua các thời kỳ khác nhau. Việc sử dụng ảnh vệ tinh Landsat giúp cung cấp thông tin chi tiết về sự biến đổi của đường bờ, từ đó đưa ra các phân tích chính xác về tình trạng xói lở và bồi tụ.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu Bằng GIS

Phần mềm GIS, đặc biệt là ArcGIS với phần mở rộng DSAS, cho phép phân tích và tính toán tốc độ xói lở và bồi tụ. Phương pháp này giúp tạo ra các bản đồ trực quan, hỗ trợ trong việc quản lý và đưa ra các quyết định kịp thời cho các vấn đề liên quan đến bờ biển.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Diễn Biến Xói Lở Bờ Biển

Kết quả nghiên cứu cho thấy diễn biến xói lở bờ biển huyện Thạnh Phú diễn ra phức tạp và có sự thay đổi rõ rệt qua các năm. Các bản đồ đường bờ được xây dựng từ dữ liệu viễn thám cho thấy sự thay đổi đáng kể về diện tích bờ biển. Những thông số này sẽ giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình xói lở và bồi tụ tại khu vực này.

4.1. Thay Đổi Đường Bờ Qua Các Năm

Các bản đồ đường bờ được xây dựng từ dữ liệu viễn thám cho thấy sự thay đổi rõ rệt giữa các năm 2006, 2011 và 2015. Sự so sánh giữa các năm cho thấy tốc độ xói lở và bồi tụ có sự khác biệt lớn, ảnh hưởng đến diện tích bờ biển.

4.2. Đánh Giá Tác Động Môi Trường

Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng xói lở bờ biển không chỉ ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên mà còn tác động đến đời sống của người dân. Việc đánh giá tác động môi trường là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ và quản lý hiệu quả.

V. Kết Luận và Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý

Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trong theo dõi diễn biến xói lở bờ biển huyện Thạnh Phú đã chỉ ra những thách thức lớn mà khu vực này đang phải đối mặt. Việc theo dõi và quản lý bờ biển là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Các giải pháp quản lý cần được đề xuất để giảm thiểu thiệt hại do xói lở gây ra.

5.1. Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý Bờ Biển

Các giải pháp quản lý bờ biển cần được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu. Việc áp dụng các biện pháp bảo vệ như trồng rừng ngập mặn, xây dựng kè chắn sóng và quản lý khai thác tài nguyên là cần thiết để giảm thiểu tình trạng xói lở.

5.2. Tương Lai của Nghiên Cứu Xói Lở Bờ Biển

Nghiên cứu về xói lở bờ biển cần tiếp tục được thực hiện để theo dõi diễn biến và đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến phương pháp nghiên cứu sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc bảo vệ bờ biển.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khu vực ven biển huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre có chiều dài đường bờ khoảng 25 km kéo dài từ Vàm Rỏng đến Khâu Băng (thuộc địa bàn hai xã Thạnh Phong và Thạnh Hải), nằm kẹp giữa hai cửa sông lớn là cửa Hàm Luông và cửa Cổ Chiên. Địa hình đáy biển ven bờ và dải đồng bằng ở đây cấu tạo chủ yếu từ trầm tích bở rời trẻ (tuổi Holocen – hiện đại, Pleistocen muộn), có tính liên kết kém và chịu sự chi phối mạnh mẽ của chế độ bán nhật triều không đều (biên độ triều 2,5 – 3 m), sóng biển, gió mùa và dòng chảy ven bờ. Trong những năm gần đây, hiện tượng xói lở bờ biển và bồi tụ cửa sông tại Thạnh Phú diễn biến phức tạp theo cả không gian và thời gian, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế của cộng đồng dân cư, đe dọa các công trình hạ tầng ven biển và làm thay đổi diện tích đất rừng phòng hộ. Trước thực trạng đó, việc ứng dụng các công nghệ địa không gian như viễn thám (Remote Sensing - RS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) là giải pháp cung cấp chuỗi dữ liệu đa thời gian, hỗ trợ định lượng khách quan biến động đường bờ.

Đề tài khóa luận được xác định với các mục tiêu cụ thể:

1. Mục tiêu chung: Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nhằm đánh giá diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Rút trích tự động đường bờ biển khu vực huyện Thạnh Phú từ tư liệu ảnh vệ tinh đa thời gian.
   • Phân tích, tính toán tốc độ và mức độ diễn biến xói lở - bồi tụ bờ biển huyện Thạnh Phú qua các giai đoạn 2006 – 2011, 2011 – 2015 và tổng thể giai đoạn 2006 – 2015.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Đường bờ biển và quá trình xói lở - bồi tụ dải ven biển huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ dải bờ biển huyện Thạnh Phú với chiều dài 25 km, được phân thành 4 phân đoạn: Đoạn 1 (bờ cửa sông Cổ Chiên), Đoạn 2 (từ cửa sông Cổ Chiên đến Cồn Bửng), Đoạn 3 (từ Cồn Bửng đến cửa sông Hàm Luông) và Đoạn 4 (bờ cửa sông Hàm Luông).
• Phạm vi thời gian: Đề tài thực hiện nghiên cứu thực nghiệm trong thời gian từ ngày 01/03/2016 đến ngày 31/05/2016; chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh quan trắc bao gồm 3 mốc thời gian: năm 2006, năm 2011 và năm 2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về mặt lý thuyết, tác giả tiếp cận khái niệm đường bờ theo các tài liệu động lực học bờ biển (Dean, 2002; Trần Thanh Tùng và Jan van de Graaff, 2006; Shore Protection Manual, 1984), xác định đường bờ là ranh giới tiếp giáp giữa đất liền và biển, chịu ảnh hưởng của dao động triều và tương tác sóng - dòng chảy. Trong điều kiện thực tế của nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh không có hiệu chỉnh triều, đường bờ được quy ước là đường mép nước tại thời điểm chụp ảnh. Cơ sở kỹ thuật viễn thám và GIS dựa trên các nguyên lý phân tích đa phổ, độ phân giải bức xạ, phổ, không gian, thời gian (Jensen, 1996; Qihao, 2010) và cấu trúc mô hình dữ liệu không gian raster - vector (Burrough, 1986; Aronoff, 1993; Nguyễn Kim Lợi và ctv, 2009).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm hai quy trình kỹ thuật chính:

• Phương pháp xử lý ảnh viễn thám: Sử dụng thuật toán tỷ số kênh phổ kết hợp giá trị ngưỡng do Gathot Winasor và cộng sự (2001) đề xuất để tách tự động ranh giới nước và đất liền. Trên ảnh Landsat 5 TM, hai tỷ số được thiết lập gồm $B4/B2$ (tách bờ có thực vật) và $(B5+B7)/B2$ (tách bờ không có thực vật) với ngưỡng giá trị phân tách là 1. Đối với ảnh Landsat 8 OLI/TIRs, các kênh tương ứng là $B5/B3$ và $(B6+B7)/B3$; tác giả đã hiệu chỉnh giá trị ngưỡng của công thức $(B6+B7)/B3$ thành 1,2376 (thay vì 1) để phù hợp với đặc tính 11 kênh phổ của cảm biến OLI. Sau khi nhân hai ảnh tỷ số để triệt tiêu nhiễu sóng vỡ và vùng thực phủ dày, ảnh kết quả được vector hóa sang dạng đường polyline và làm trơn (smooth) với bán kính 100 m.
• Phương pháp phân tích GIS với công cụ DSAS (Digital Shoreline Analysis System) của USGS chạy trên ArcGIS: Thiết lập đường cơ sở (Baseline) nằm ngoài khơi làm chuẩn, phóng các tuyến cắt ngang vuông góc (transects) cắt qua các đường bờ đa thời gian. Từ đó, DSAS tính toán các chỉ số thống kê biến động đường bờ gồm: Thay đổi hình dạng đường bờ (SCE), Tổng biến động đường bờ (NSM), Tốc độ điểm cuối (EPR), Tốc độ bồi hoặc xói hồi quy tuyến tính (LRR) và Hệ số xác định hồi quy ($R^2$ hay $LR^2$).

Phân loại mức độ biến động đường bờ theo chỉ số LRR được áp dụng trong nghiên cứu:

Tốc độ xói lở	Khoảng giá trị LRR (m/năm)	Tốc độ bồi tụ	Khoảng giá trị LRR (m/năm)
Thấp	$(0; -1]$	Thấp	$(0; 1]$
Trung bình	$(-1; -3]$	Trung bình	$(1; 3]$
Mạnh	$(-3; -\infty)$	Lớn	$(3; +\infty)$

Nguồn dữ liệu sử dụng:

• Dữ liệu viễn thám thu thập từ cổng thông tin Cơ quan Địa chất Hoa Kỳ (USGS):
  • Cảnh ảnh Landsat 5 TM (mã LT51250532006031BKT00.tar), chụp ngày 31/01/2006, độ phân giải 30 m, độ che phủ mây 23,92%, chất lượng ảnh cấp 7.
  • Cảnh ảnh Landsat 5 TM (mã LT51250532011029BKT00.tar), chụp ngày 29/01/2011, độ phân giải 30 m, độ che phủ mây 29,44%, chất lượng ảnh cấp 7.
  • Cảnh ảnh Landsat 8 OLI/TIRs (mã LC81250532015040LGN00.tar), chụp ngày 09/02/2015, độ phân giải 30 m, độ che phủ mây 4,25%, chất lượng ảnh cấp 9.
  • Cả 3 cảnh ảnh đều được chụp vào khung giờ 14h - 15h (giờ địa phương), chiếu theo hệ quy chiếu WGS-84 UTM Zone 48N.
• Dữ liệu bản đồ và văn bản: Bản đồ hành chính tỉnh Bến Tre, bản đồ hành chính huyện Thạnh Phú do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bến Tre cung cấp; các báo cáo thống kê dân số năm 2013 và hiện trạng kinh tế - xã hội địa phương.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tính cấp thiết của đề tài

Chương mở đầu tập trung luận giải tính cấp thiết của việc theo dõi diễn biến đường bờ ven biển Thạnh Phú trong bối cảnh chịu tác động tổng hợp của các yếu tố nội sinh, ngoại sinh và biến đổi khí hậu. Tác giả chỉ rõ Thạnh Phú có 25 km bờ biển thuộc vùng đồng bằng bãi bồi cửa sông, nơi các quá trình sạt lở và bồi tụ đan xen gây thiệt hại nghiêm trọng cho đê điều, lâm nghiệp và sinh kế. Chương này cũng công bố mục tiêu chung, 2 mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu, phạm vi không gian - thời gian, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc cung cấp cơ sở dữ liệu hỗ trợ công tác quản lý thiên tai tại địa phương.

Chương 2. Tổng quan tài liệu

Nội dung chương tổng hợp cơ sở lý luận và các nghiên cứu liên quan gồm 4 phần chính:

• Tổng quan về đường bờ và các quá trình động lực: Trình bày định nghĩa mặt cắt ngang bờ biển (ngoài khơi, gần bờ, bãi biển, bờ biển), các dạng hình thái bờ biển (bờ đá, bờ cát, bờ bùn), cơ chế tác động của sóng, dòng chảy ven bờ, thủy triều, nước dâng và 8 nhóm nguyên nhân chính gây xói lở (dâng mực nước biển, suy giảm bùn cát thượng nguồn, khai thác cát sỏi ven biển, phá rừng ngập mặn, bão biển, sóng phản xạ...).
• Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội huyện Thạnh Phú: Giới thiệu vị trí địa lý tiếp giáp sông Cổ Chiên và Hàm Luông; đặc điểm địa chất trầm tích bở rời Holocen - Pleistocen; địa hình giồng cát cao 3 – 5 m hình thành theo phương thức giồng phá; khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình năm 26,6°C, độ ẩm 83%, lượng mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 11; chế độ bán nhật triều không đều biên độ 2,5 – 3 m, độ mặn 3 – 17%; dân số năm 2013 là 141.658 người (nông thôn chiếm 94,04%, mật độ 333 người/km²); định hướng phát triển du lịch Cồn Bửng và bảo vệ dải rừng ngập mặn phòng hộ.
• Khái quát về viễn thám và GIS: Trình bày nguyên lý hoạt động của sóng điện từ, 4 độ phân giải ảnh vệ tinh (không gian, phổ, thời gian, bức xạ), cấu trúc dữ liệu không gian (raster, vector) và 4 chức năng cốt lõi của GIS.
• Lịch sử nghiên cứu đường bờ: Khái quát các chương trình quốc tế (LOICZ, EA LOICZ) và tình hình ứng dụng viễn thám, GIS tại Việt Nam qua các nghiên cứu đánh giá biến động bờ biển từ Móng Cái đến Hà Tiên.

Chương 3. Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết quy trình kỹ thuật thu thập và xử lý số liệu:

• Tiêu chuẩn hóa dữ liệu ảnh Landsat qua các năm 2006, 2011, 2015.
• Kỹ thuật tách đường bờ: Áp dụng phép toán tỷ số kênh phổ Gathot Winasor kết hợp giá trị ngưỡng trên phần mềm ENVI 4.7. Giải thích việc điều chỉnh ngưỡng cho Landsat 8 ($(B6+B7)/B3 < 1,2376$). Nêu rõ lý do bỏ qua bước hiệu chỉnh triều do thiếu bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn và độ phân giải ảnh Landsat ở mức 30 m.
• Kỹ thuật phân tích GIS: Chuyển dữ liệu ranh giới nước sang vector, làm trơn đường bờ với bán kính lọc 100 m trong ArcGIS 10.1; số hóa đường cơ sở (Baseline); vận hành công cụ DSAS để phóng các transects cắt ngang bờ biển; trích xuất các chỉ số biến động đường bờ (SCE, NSM, EPR, LRR, $LR^2$).
• Thiết lập khung phân loại tốc độ xói lở - bồi tụ theo chỉ số LRR với 3 cấp độ (thấp, trung bình, mạnh/lớn).

Chương 4. Kết quả, thảo luận

Tác giả trình bày kết quả chiết xuất bản đồ đường bờ các năm 2006, 2011, 2015 và phân tích số liệu biến động theo 4 đoạn bờ:

• Giai đoạn 2006 – 2011: Toàn dải bờ có xu thế xói lở áp đảo (diện tích xói 211,87 ha, gấp hơn 2 lần diện tích bồi 99,15 ha). Có 3/4 đoạn bờ bị xói (Đoạn 1, 3, 4); riêng Đoạn 2 bồi tụ mạnh với diện tích bồi 99,07 ha và chiều rộng bồi lớn nhất đạt 609,89 m. Đoạn 3 có mức độ xói lở cao nhất với diện tích mất đất 97,72 ha, chiều rộng xói trung bình -77,27 m.
• Giai đoạn 2011 – 2015: Bờ biển chuyển dịch sang xu thế bồi tụ vượt trội (diện tích bồi đạt 154,78 ha, gấp khoảng 6 lần diện tích xói 26,00 ha). Có 3/4 đoạn bờ bồi tụ (Đoạn 1, 2, 4); Đoạn 1 bồi 62,22 ha (không xuất hiện xói lở), Đoạn 2 bồi 77,75 ha. Đoạn 3 tiếp tục bị xói lở với diện tích 24,10 ha (chiều rộng xói trung bình -22,79 m).
• Giai đoạn tổng thể 2006 – 2015: Quá trình bồi tụ chiếm ưu thế về tổng diện tích (bồi 235,84 ha, xói 186,19 ha). Đoạn 2 bồi tụ mạnh nhất (diện tích bồi 215,69 ha, chiều rộng bồi trung bình +226,20 m, cực đại đạt 886,74 m). Đoạn 3 bị xói lở liên tục và nghiêm trọng nhất với diện tích xói 120,22 ha, chiều rộng xói trung bình -182,34 m, cực đại lên tới 367,68 m.
• Tốc độ biến đổi đường bờ (LRR) và tính tuyến tính ($LR^2$): Tốc độ bồi tụ trung bình toàn huyện đạt 24,95 m/năm so với tốc độ xói lở 24,76 m/năm. Đoạn 3 có tốc độ xói lở mạnh nhất đạt trung bình -20,63 m/năm ($LR^2 = 0,88$, tính tuyến tính rất cao). Đoạn 2 có tốc độ bồi tụ lớn đạt +24,95 m/năm ($LR^2 = 0,76$). Đoạn 1 và Đoạn 4 có hệ số $LR^2$ thấp (lần lượt là 0,34 và 0,33), phản ánh quá trình bồi - xói diễn ra xen kẽ, không mang tính đơn điệu.
• Thảo luận nguyên nhân: Tác giả nhận định nguyên nhân xói - bồi phức tạp tại Thạnh Phú xuất phát từ sự suy giảm phù sa thượng nguồn, tác động của chế độ gió mùa, hoạt động khai thác cát tại các cửa sông Cổ Chiên và Hàm Luông, cùng ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng.

Chương 5. Kết luận, kiến nghị

Tổng hợp 6 kết luận chính về hiện trạng phân bố không gian và cường độ xói lở - bồi tụ bờ biển huyện Thạnh Phú. Đưa ra 2 kiến nghị kỹ thuật: sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao hơn kết hợp mô hình hiệu chỉnh triều - độ dốc đáy biển; đồng thời mở rộng nghiên cứu biến động theo các mùa trong năm nhằm đánh giá chi tiết ảnh hưởng của chu kỳ gió mùa.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã lượng hóa chi tiết sự thay đổi hình học và diện tích dải bờ biển huyện Thạnh Phú qua các bảng số liệu trích xuất từ mô hình DSAS:

Bảng tổng hợp biến động diện tích và chiều rộng dịch chuyển đường bờ qua các giai đoạn:

Đoạn bờ	2006 – 2011		2011 – 2015		2006 – 2015
	Diện tích bồi (ha)	Diện tích xói (ha)	Diện tích bồi (ha)	Diện tích xói (ha)	Diện tích bồi (ha)	Diện tích xói (ha)
Đoạn 1 (Cửa Cổ Chiên)	0,08	61,55	62,22	0,00	19,03	33,10
Đoạn 2 (Cổ Chiên – Cồn Bửng)	99,07	9,56	77,75	0,00	215,69	0,00
Đoạn 3 (Cồn Bửng – Hàm Luông)	0,00	97,72	4,29	24,10	0,00	120,22
Đoạn 4 (Cửa Hàm Luông)	0,00	43,05	10,52	1,90	1,13	32,87
Tổng cộng	99,15	211,87	154,78	26,00	235,84	186,19

Bảng tốc độ thay đổi đường bờ hồi quy tuyến tính (LRR) và hệ số xác định ($LR^2$) giai đoạn 2006 – 2015:

Phân đoạn	LRR bồi lớn nhất (m/năm)	LRR xói lớn nhất (m/năm)	LRR thay đổi trung bình (m/năm)	Hệ số tuyến tính ($LR^2$)	Mức độ phân loại
Đoạn 1	39,70	15,07	-2,76	0,34	Xói lở trung bình
Đoạn 2	9,19	3,91	+24,95	0,76	Bồi tụ lớn
Đoạn 3	0,00	41,18	-20,63	0,88	Xói lở mạnh
Đoạn 4	1,99	4,58	-1,37	0,33	Xói lở trung bình

Đóng góp của khóa luận do tác giả tự nêu:

• Về mặt khoa học: Đề tài xây dựng bộ cơ sở dữ liệu đường bờ đa thời gian (2006, 2011, 2015) phục vụ nghiên cứu diễn biến bờ biển khu vực phía đông Đồng bằng sông Cửu Long. Đưa ra cảnh báo khoa học về sự cần thiết phải tính đến dao động mực nước thủy triều khi phân tích viễn thám đa thời gian.
• Về mặt thực tiễn: Cung cấp bản đồ và dữ liệu định lượng về tốc độ, diện tích sạt lở - bồi tụ cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bến Tre cùng chính quyền huyện Thạnh Phú, tạo căn cứ đề xuất kế hoạch di dời dân cư, quy hoạch đê kè ven biển và khoanh vùng trồng rừng ngập mặn phòng hộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được tác giả ghi nhận:

• Do hạn chế về tài liệu khảo sát đo đạc thực tế và thiếu bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn tại huyện Thạnh Phú, nghiên cứu chưa thực hiện bước hiệu chỉnh đường bờ theo mực nước thủy triều tại thời điểm chụp ảnh vệ tinh.
• Nguồn ảnh Landsat có độ phân giải không gian trung bình (30 m), dẫn đến sai số biên nhất định khi nhận dạng các vị trí mép nước có độ dốc bãi thoái thoải.
• Nghiên cứu chỉ lựa chọn các cảnh ảnh đơn lẻ theo từng mốc năm, chưa bao quát được sự thay đổi theo mùa của chế độ hoàn lưu gió mùa Đông Bắc và Tây Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian cao hơn để giảm thiểu sai số giải đoán.
• Thu thập dữ liệu trắc đạc địa hình đáy bãi biển và chuỗi số liệu đo triều thực tế tại trạm hải văn lân cận nhằm xây dựng thuật toán hiệu chỉnh thủy triều tự động cho đường bờ.
• Mở rộng quan trắc đường bờ theo các mùa trong cùng một năm để bóc tách rõ tác động của yếu tố mùa vụ thời tiết đối với chu kỳ bồi - xói.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên môn phù hợp cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ kỹ thuật thuộc các chuyên ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Địa lý tự nhiên, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ và Hải văn học.

Những nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao bao gồm:

• Quy trình tích hợp phần mềm ENVI 4.7 và ArcGIS 10.1 để tự động hóa các bước xử lý ảnh viễn thám và phân tích biến động đường bờ.
• Công thức tỷ số kênh phổ Gathot Winasor điều chỉnh ngưỡng ($1,2376$) áp dụng cho dữ liệu vệ tinh thế hệ mới Landsat 8 OLI.
• Toàn bộ tham số cài đặt và các bước vận hành phần mở rộng DSAS (thiết lập Baseline, khoảng cách transect, trích xuất bảng thuộc tính chỉ số LRR, EPR, NSM, SCE).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại áp dụng giá trị ngưỡng 1,2376 thay vì giá trị 1 trong công thức tỷ số $(B6+B7)/B3$ trên ảnh Landsat 8 OLI?
Trả lời: Ảnh Landsat 8 OLI/TIRs có cấu trúc 11 kênh phổ với khoảng bước sóng và độ nhạy phổ khác biệt so với Landsat 5 TM (chỉ có 7 kênh). Nếu áp dụng ngưỡng cố định bằng 1 như nguyên bản của Gathot Winasor cho Landsat TM thì kết quả phân tách ranh giới đất - nước trên ảnh OLI bị sai lệch; do đó tác giả đã hiệu chỉnh ngưỡng thành 1,2376 để phản ánh chính xác ranh giới phổ tương đương.

2. Vì sao khóa luận không thực hiện hiệu chỉnh ảnh hưởng của thủy triều đối với đường bờ rút trích từ ảnh viễn thám?
Trả lời: Do tại thời điểm nghiên cứu không có số liệu đo đạc trắc địa thực tế ngoài hiện trường cũng như thiếu bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn của dải ven biển Thạnh Phú, kết hợp với việc ảnh vệ tinh Landsat có độ phân giải không gian ở mức 30 m nên tác giả đã bỏ qua bước hiệu chỉnh triều và quy ước đường mép nước rút trích trực tiếp từ ảnh là đường bờ.

3. Phân đoạn bờ biển nào của huyện Thạnh Phú có tốc độ xói lở nghiêm trọng nhất và các thông số cụ thể là bao nhiêu?
Trả lời: Đoạn 3 (Đoạn bờ biển từ Cồn Bửng đến cửa sông Hàm Luông) là khu vực xói lở nghiêm trọng nhất. Trong giai đoạn 2006 – 2015, đoạn này có diện tích đất xói lở lên tới 120,22 ha (không có bồi tụ), chiều rộng xói trung bình là -182,34 m (cực đại đạt 367,68 m). Tốc độ xói lở hồi quy tuyến tính (LRR) trung bình đạt -20,63 m/năm, giá trị xói lở cực đại lên tới 41,18 m/năm với hệ số tuyến tính $LR^2 = 0,88$.

4. Xu hướng diễn biến xói lở - bồi tụ tại Thạnh Phú có sự thay đổi như thế nào giữa hai giai đoạn 2006 – 2011 và 2011 – 2015?
Trả lời: Có sự đảo chiều rõ rệt: Giai đoạn 2006 – 2011 xu thế xói lở chiếm ưu thế khi diện tích xói (211,87 ha) cao gấp hơn 2 lần diện tích bồi (99,15 ha), có 3/4 đoạn bờ bị xói. Ngược lại, giai đoạn 2011 – 2015 xu thế bồi tụ áp đảo hoàn toàn khi diện tích bồi (154,78 ha) gấp gần 6 lần diện tích xói (26,00 ha), có 3/4 đoạn bờ dịch chuyển bồi ra phía biển.

5. Hệ số tuyến tính $LR^2$ thấp ở Đoạn 1 ($0,34$) và Đoạn 4 ($0,33$) phản ánh điều gì về quy luật biến đổi đường bờ?
Trả lời: Chỉ số $LR^2$ đo lường mức độ tương thích tuyến tính của tốc độ thay đổi đường bờ theo chuỗi thời gian. Mức giá trị thấp tại Đoạn 1 (cửa sông Cổ Chiên) và Đoạn 4 (cửa sông Hàm Luông) chứng minh rằng tại hai cửa sông này, quá trình xói lở và bồi tụ không diễn ra theo một chiều tăng hoặc giảm đều đặn mà có sự biến động phức tạp, đan xen nhau giữa các mốc quan sát.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Lê Thị Ngọc Ánh đã xây dựng thành công quy trình ứng dụng ảnh viễn thám Landsat đa thời gian kết hợp công cụ DSAS trong ArcGIS để theo dõi diễn biến bờ biển huyện Thạnh Phú giai đoạn 2006 – 2015. Kết quả nghiên cứu định lượng rõ tính chất phức tạp của dải bờ 25 km với sự phân hóa sâu sắc: Đoạn 2 bồi tụ mạnh nhất (tổng diện tích bồi 215,69 ha), trong khi Đoạn 3 sạt lở nghiêm trọng nhất với tốc độ xói trung bình -20,63 m/năm và diện tích mất đất 120,22 ha. Toàn bộ cơ sở dữ liệu số và bản đồ chuyên đề trích xuất từ đề tài là nguồn tài liệu hữu ích phục vụ công tác quản lý tài nguyên, quy hoạch đê kè và giảm thiểu rủi ro thiên tai tại vùng cửa sông ven biển tỉnh Bến Tre.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tính cấp thiết của đề tài Đường bờ được định nghĩa là đường ranh giới, nơi có sự tiếp giáp giữa biển và đất liền, tương ứng với sự giao động mực nước do hiện tượng thủy triều mà ranh giới này cũng sẽ dịch chuyển sâu vào trong đất liền hoặc xa ra phía biển (Trần Thanh Tùng và Janvan de Graaff, 2006). Sự thay đổi đường bờ là một trong những vấn đề đặc biệt quan tâm của các nhà khoa học, kỹ sư cũng như các nhà quản lý ven bờ. Ngoài những nguyên nhân do các yếu tố nội sinh như tác động từ thay đổi địa tầng, dòng chảy, dao động mực nước, bão, sóng, gió… thì các yếu tố ngoại sinh do tác động của con người cũng góp phần đáng kể.

Biến động đường bờ bao gồm bồi tụ và xói lở, là một quá trình tự nhiên, thường xuyên xảy ra không thể tránh khỏi của đới ven bờ. Xói lở và bồi tụ làm thay đổi diện mạo đường bờ, diễn biến theo không gian và thời gian rất phức tạp gây ảnh hưởng đến kinh tế - xã hội như mất đất, đe dọa phá hủy công trình đê kè ven biển, đặc biệt là ảnh hưởng KLTN đến hoạt động du lịch, sản Thông xuất ven biển. tin địa lý Thạnh Phú là một trong 3 huyện ven biển của tỉnh Bến Tre, nằm giữa 2 cửa sông là cửa Hàm Luông và cửa Cổ Chiên. Đường bờ biển dài 25 km, Thạnh Phú bị ảnh hưởng nhiều bởi biển, khí hậu thuộc loại nhiệt đới gió mùa (nóng ẩm, mưa nhiều), thường xuyên chịu nhiều ảnh hưởng của các tác động (sóng, thủy triều, bão…) gây nên hiện tượng xói lở và bồi tụ.

Trong những năm gần đây, quá trình sạt lở và bồi tụ cửa sông, bờ biển huyện Thạnh Phú xảy ra rất rõ rệt, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống kinh tế - xã hội của cộng đồng dân cư địa phương. Quá trình này diễn ra liên tục trong quá khứ cũng như hiện tại và sẽ còn diễn ra trong tương lai, nhất là trong bối cảnh mực nước biển ngày một dâng cao bởi biến đổi khí hậu và ảnh hưởng của tác động con người ngày càng gia tăng. Vì vậy việc theo dõi và giám sát khu vực bờ biển là rất cần thiết. Đây được xem là nhiệm vụ rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay, là cơ sở đúng đắn trong việc quản lý nhằm hạn chế mức thiệt hại thấp nhất và an toàn cho cuộc sống người dân cũng như trong quá trình phát triển kinh tế huyện.

1 Công nghệ viễn thám và GIS là một hướng tiếp cận hiệu quả, đang được ứng dụng mạnh mẽ trong nghiên cứu đánh giá hiện trạng, diễn biến xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông. Viễn thám cung cấp các tư liệu ảnh qua các thời kỳ khác nhau. GIS giúp cho việc lưu trữ, cập nhật và sử dụng có hiệu quả các dữ liệu đã có về hiện tượng xói lở - bồi tụ. Từ thực tế trên đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS theo dõi diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre” được tiến hành.

Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre. Mục tiêu cụ thể: - Rút trích đường bờ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú. - Phân tích diễn biến xói lở - bồi tụ bờ biển huyện Thạnh Phú. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.

Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là bờ biển huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre. Phạm vi nghiên cứu Thông tin địa lý Về thời gian: Đề tài được giới hạn thực hiện trong khoảng thời gian từ 01/03/2016 đến 31/05/2016.