Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đới bờ biển là không gian tương tác phức tạp và nhạy cảm giữa lục địa và biển, nơi tập trung nhiều hệ sinh thái có năng suất sinh học cao như rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biển, bãi triều và đầm phá ven bờ. Các hệ sinh thái này đóng vai trò cung cấp môi trường sống cho nhiều quần xã sinh vật, bảo vệ đới bờ trước tác động thiên tai và cung cấp dịch vụ hệ sinh thái phục vụ phát triển kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, dưới áp lực gia tăng dân số, đô thị hóa, công nghiệp hóa, hoạt động giao thông hàng hải cảng biển, cùng các tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu (như xâm nhập mặn, xói lở bờ biển, ô nhiễm môi trường nước), các hệ sinh thái đới bờ đang chịu sự suy giảm nghiêm trọng. Tiếp cận quản lý tài nguyên dựa vào hệ sinh thái đòi hỏi phải nắm bắt và xác lập chính xác ranh giới cũng như quy luật phân bố không gian của chúng. Việc ứng dụng tích hợp tư liệu viễn thám đa thời gian và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trở thành công cụ kỹ thuật thiết yếu nhằm giải quyết bài toán kiểm kê tài nguyên và thành lập bản đồ phân bố các hệ sinh thái trên diện rộng một cách khách quan.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xác lập được không gian phân bố của các hệ sinh thái ở đới bờ biển thành phố Hải Phòng trên cơ sở ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và tích hợp các lớp thông tin về môi trường sống bằng GIS. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã triển khai 6 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Thu thập các công trình, bài báo, tài liệu công bố liên quan đến nội dung nghiên cứu và các bộ dữ liệu số (bản đồ thành phần, ảnh vệ tinh) tại khu vực nghiên cứu.
  2. Tổng quan tài liệu về tình hình nghiên cứu và phương pháp xác lập sự phân bố các hệ sinh thái, đặc biệt là hệ sinh thái đới bờ biển bằng công nghệ viễn thám và GIS.
  3. Xây dựng cơ sở lý luận và xác định hệ thống phân loại các hệ sinh thái đới bờ áp dụng cho khu vực nghiên cứu.
  4. Phân tích các yếu tố tự nhiên và môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố không gian các hệ sinh thái đới bờ biển thành phố Hải Phòng.
  5. Xây dựng bản đồ phân bố các hệ sinh thái ở đới bờ biển thành phố Hải Phòng tỷ lệ 1:100.000.
  6. Tổng hợp kết quả và xây dựng báo cáo khóa luận hoàn chỉnh.

Đối tượng nghiên cứu là các hệ sinh thái hiện diện tại đới bờ biển thành phố Hải Phòng. Phạm vi không gian nghiên cứu được xác định từ cửa Lạch Miếu đến cửa sông Thái Bình. Giới hạn trên về phía lục địa bao gồm địa giới hành chính của các xã, phường ven biển: Tây Hưng, Đông Hưng, Tiên Hưng, Vinh Quang, Đoàn Xá, Đại Hợp, Bàng La, Ngọc Xuyên, Ngọc Hải, Vạn Sơn, Vạn Hương, Tân Thành, Hòa Nghĩa, Tràng Cát, Nam Hải, Đông Hải và đảo Vũ Yên; giới hạn dưới về phía biển mở rộng đến đường đẳng sâu 6m nước (đồng thời ăn sâu vào các cửa sông, kênh rạch đến ngưỡng độ mặn 1‰). Phạm vi thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2013–2015, sử dụng dữ liệu viễn thám đa thời gian kết hợp chuỗi dữ liệu hải văn quan trắc nhiều năm (1960–2008).


Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận kế thừa các nền tảng lý thuyết kinh điển về sinh thái học của A. Tansley (1935), E. Odum (1971), Dương Hữu Thời (1998) và Vũ Trung Tạng (1994, 2004), xác định hệ sinh thái biển là một đơn vị cấu trúc chức năng hoàn chỉnh gồm quần xã sinh vật và môi trường vật lý xung quanh, có mối quan hệ tương tác thông qua dòng năng lượng và chu trình sinh địa hóa. Trong phân loại hệ sinh thái đất ngập nước và đới bờ, tác giả đối sánh các khung phân loại tiêu biểu:

  • Hệ thống phân loại đất ngập nước của Công ước Ramsar (chia thành 12 kiểu đất ngập nước biển và ven bờ).
  • Khung phân loại đất ngập nước ven biển Việt Nam của Nguyễn Chu Hồi (dựa trên hệ thống Cowardin), chia thành 2 nhóm chính: phủ thực vật (rừng ngập mặn, thảm cỏ biển, bãi sình lầy) và không phủ thực vật (bãi cát, bãi bùn, vũng vịnh, rạn đá, vùng triều đáy mềm/đáy cứng đến độ sâu 10m).
  • Hệ thống phân loại của Vũ Trung Tạng (2004) đối với đất ngập nước ven biển tự nhiên (cửa sông, bãi triều, đầm phá, vũng vịnh và vùng triều đến độ sâu 6m).
  • Tiêu chuẩn phân loại sinh thái biển và bờ (CMECS) của NOAA Hoa Kỳ và phân loại của UNESCO.

Các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật được phối hợp triển khai:

  • Phương pháp thu thập, tổng hợp và xử lý tài liệu: Tập hợp tài liệu khí tượng, hải văn, địa chất, địa mạo, trầm tích và đa dạng sinh học từ các viện nghiên cứu và trạm quan trắc chuyên ngành.
  • Phương pháp viễn thám: Áp dụng cho hai nhóm đối tượng:
    1. Đối với hệ sinh thái nổi (rừng ngập mặn, bãi triều): Kết hợp giải đoán mắt thường dựa trên bộ khóa mẫu giải đoán (sắc thái màu, cấu trúc hạt, hoa văn phản xạ) và phương pháp phân loại định hướng đối tượng (Object-Based Image Analysis - OBIA) sử dụng thuật toán phân mảnh (segmentation) và logic mờ (fuzzy logic).
    2. Đối với hệ sinh thái ngập nước thường xuyên: Sử dụng các kênh phổ bước sóng ngắn (blue, green) có khả năng xuyên nước để giải đoán lớp phủ đáy ở vùng nước nông và tính toán chỉ số độ đục của môi trường nước.
  • Phương pháp GIS: Đóng vai trò làm hạt nhân tích hợp cơ sở dữ liệu không gian. Thực hiện phân tích đa chỉ tiêu (MCE), mô hình hóa ngưỡng môi trường sống (độ sâu, chất nền trầm tích, độ mặn, độ đục, năng lượng sóng) và kỹ thuật chồng xếp bản đồ chuyên đề để xác lập ranh giới phân bố không gian của các hệ sinh thái ngập nước.
  • Phương pháp bản đồ: Biên tập các bản đồ thành phần (địa mạo, trầm tích, độ đục, độ mặn) và hoàn thiện bản đồ phân bố các hệ sinh thái tỷ lệ 1:100.000 theo quy chuẩn phân vùng địa lý biển.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Thực hiện quy trình 3 giai đoạn: chuẩn bị trong phòng (lập bản đồ sơ bộ), điều tra kiểm chứng thực tế tại các điểm bãi triều và cửa sông ven biển Hải Phòng, và xử lý nội nghiệp sau thực địa để hiệu chỉnh sai số giải đoán.

Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm: dữ liệu ảnh viễn thám Landsat 8 OLI hai mùa mưa - khô (giai đoạn 2013–2015), ảnh VNREDSAT-1, SPOT; bản đồ đường đẳng sâu độ chi tiết 1m (0–30m); bản đồ địa mạo tỷ lệ 1:100.000 và 1:250.000 của Tổng cục Biển và Hải đảo và Trung tâm Địa chất - Khoáng sản biển; số liệu chuỗi quan trắc hải văn - khí tượng tại trạm Hòn Dấu từ năm 1960 đến 2008.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu và cơ sở xác lập phân bố các hệ sinh thái ở đới bờ biển

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu hệ sinh thái đới bờ trên thế giới và tại Việt Nam. Trên thế giới, các phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS để bản đồ hóa sinh cảnh bờ biển đã phát triển mạnh mẽ thông qua các tiêu chuẩn phân loại quốc tế của UNESCO, hệ thống CMECS của NOAA, các công trình lập bản đồ thảm thực vật ven biển tại Queensland (Úc) bằng ảnh Landsat TM và SPOT, cũng như nghiên cứu lập bản đồ hệ sinh thái đầm phá tỷ lệ chi tiết 1:5.000 ở đảo Rhode (Hoa Kỳ).

Tại Việt Nam, tác giả tổng kết các công trình phân loại thảm thực vật của Thái Văn Trừng (1975), sinh thái vùng cửa sông của Vũ Trung Tạng (1994), nghiên cứu rừng ngập mặn của Phan Nguyên Hồng (1999), nghiên cứu động vật đáy thảm cỏ biển của Đỗ Công Thung (2011), nghiên cứu ứng dụng ảnh AVNIR xác định cỏ biển và san hô miền Trung của Trần Đức Thạnh, và dự án thành lập bản đồ 27 hệ sinh thái toàn quốc của BCA - WWF (2011). Tại Hải Phòng, nhiều công trình trọng điểm cấp ĐHQG Hà Nội của Nguyễn Ngọc Thạch về tính nhạy cảm môi trường đới bờ, các nghiên cứu đánh giá biến động rừng ngập mặn qua chỉ số NDVI của Đỗ Thị Thu Hương, Trần Đình Lân (2009) và thống kê diện tích rừng ngập mặn, cỏ biển của Nguyễn Xuân Hòa (2009) được phân tích chi tiết.

Về mặt lý luận, tác giả làm rõ bản chất đới bờ theo mô hình trắc diện gồm 3 hợp phần: vùng biển nông dưới triều, vùng gian triều (đới bãi) và vùng đất phía sau bãi. Tác giả khẳng định 6 yếu tố môi trường chủ đạo chi phối không gian sinh thái vùng dưới triều gồm: địa hình - hình thái, động lực dòng chảy/sóng, trầm tích tầng mặt, độ sâu, độ mặn và độ đục. Từ đó, chương 1 thiết lập sơ đồ quy trình công nghệ 4 bước nhằm xác lập ranh giới các hệ sinh thái nổi và ngập nước thường xuyên bằng viễn thám và GIS.

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố không gian các hệ sinh thái ở đới bờ biển thành phố Hải Phòng

Chương 2 tập trung phân tích thực trạng các yếu tố điều kiện tự nhiên, môi trường và cấu trúc địa lý của khu vực ven biển Hải Phòng (nằm trong tọa độ 20°30'39"–21°01'15"B, 106°23'39"–107°08'39"Đ, diện tích tự nhiên khoảng 152.318 ha):

Yếu tố tự nhiên Thông số và đặc điểm ghi nhận tại khu vực nghiên cứu
Nhiệt độ không khí Trung bình năm từ 22,5–30,0°C. Mùa đông lạnh dưới 20°C; mùa hè (tháng 5–9) từ 26,2–28,9°C.
Chế độ mưa Tập trung vào mùa hè (tháng 8 cao nhất > 200 mm); mùa khô (tháng 11 đến tháng 4 năm sau) tổng lượng mưa khoảng 300 mm.
Chế độ gió Mùa đông hướng Bắc và Đông Bắc (3,2–3,7 m/s, cực đại 25–30 m/s); mùa hè hướng Đông Nam và Nam (3,5–4,0 m/s, cực đại 20–25 m/s).
Đặc điểm thủy triều Nhật triều thuần nhất. Biên độ triều dao động từ 2–4 m (trung bình tháng có 2 kỳ triều cường kéo dài 11–13 ngày). Mực nước lớn nhất ghi nhận tại trạm Hòn Dấu đạt 4,21 m (ngày 22/10/1985), nhỏ nhất đạt -0,07 m.
Dòng chảy và sóng Tốc độ dòng ven biển từ 0,1–1,8 m/s (trung bình 10–30 cm/s). Cửa Nam Triệu có dòng chảy xuống cực đại đạt 90 cm/s, chảy lên cực đại 60 cm/s. Độ cao sóng mùa đông trung bình 0,64 m (cực đại 2,8 m); mùa hè sóng trung bình 0,72 m (cực đại 5,6 m).
Độ đục và bùn cát Độ đục dao động từ 10–1.000 g/m³. Mùa mưa đạt trung bình 53–215 g/m³ (luồng Cửa Cấm cực đại 700–964 g/m³); mùa khô đạt 42–94 g/m³ (cực đại vùng ngoài 252–860 g/m³). Bùn cát mùa lũ chiếm tới 90% cả năm.
Nhiệt độ & Độ mặn nước biển Mùa đông nhiệt độ nước biển < 20°C (trung bình 16°C), độ muối đồng nhất khoảng 31‰ (tháng 2–4 đạt 32‰). Mùa hè nhiệt độ nước biển ~30°C, độ muối giảm mạnh, tháng 8 giảm xuống 5‰ tại vùng cửa sông. Xuất hiện phân tầng độ muối mạnh mẽ vào tháng 8.

Về địa mạo, tác giả biên tập và phân chia khu vực ven biển Hải Phòng thành 6 đơn vị địa mạo cơ bản dựa trên nguyên tắc hình thái - động lực:

  1. Bề mặt tích tụ sông - biển tuổi Holocen muộn: Phân bố từ cửa sông Đá Bạch đến sông Míp, địa hình bằng phẳng độ cao 0,5–2,0 m, trầm tích bùn sét, chịu tác động mạnh bởi hoạt động đào kênh đắp bờ của con người.
  2. Đỉnh và sườn xâm thực - rửa trôi: Phát triển trên đá trầm tích lục nguyên tại Đồ Sơn, độ cao từ 50–300 m, độ dốc trung bình 15°, vỏ phong hóa phát triển, nhiều nguy cơ trượt lở đất.
  3. Lòng sông và lạch thoát nước vùng ảnh hưởng triều: Điển hình cho các cửa sông lớn (Bạch Đằng, Nam Triệu, Lạch Huyện) mở rộng ra biển.
  4. Bãi triều cao hiện đại do tác động của thủy triều: Phân bố dọc theo đường bờ và các đảo cửa sông.
  5. Bãi triều thấp do tác động của sông - thủy triều: Địa hình rất bằng phẳng, chiều rộng bãi triều đạt tới 10 km nhờ nguồn vật liệu bồi tích hàng năm rất lớn (tới 4 × 10⁶ tấn/năm).
  6. Bề mặt tích tụ hiện đại do tác động của sông - sóng: Phân bố ở đáy biển phía ngoài giữa Đồ Sơn và Cát Bà ở độ sâu từ 5 đến trên 20 m, đáy nghiêng nhẹ (0,0015), vật liệu hạt mịn.

Về cấu trúc trầm tích tầng mặt, kích thước hạt thay đổi từ > 1 m đến < 0,001 mm. Cát nhỏ phân bố tại các doi cát hai bên cửa Nam Triệu, Lạch Huyện, ven biển Đồ Sơn và các xã Tân Tiến, Tân Thành. Bột hạt lớn bao quanh dải cát nhỏ, kéo dài sang vùng biển Cát Bà. Trầm tích bùn sét và bột hạt nhỏ tập trung chủ yếu ở khoảng đáy biển giữa Hòn Dấu và Đồ Sơn.

Về phân loại hệ thống sinh thái, tác giả xác định đới bờ Hải Phòng có 8 hệ sinh thái tự nhiên và 1 nhóm hệ sinh thái nhân tạo (đầm nuôi, nông nghiệp, đô thị). Trong đó, hai hệ sinh thái nhạy cảm tiêu biểu được phân tích chi tiết:

  • Hệ sinh thái rừng ngập mặn: Chia thành 3 tiểu khu phân bố: (1) Khu vực cửa Bạch Đằng đến Mũi Đồ Sơn (địa hình kín sóng, biên độ triều cao tới 3,4 m, tạo nhiều đảo nổi như Cái Viềng, Hòn Xoài, Vũ Yên); (2) Khu vực Đồ Sơn đến cửa sông Văn Úc (chịu ảnh hưởng bồi tích phù sa lớn của sông Thái Bình, chịu tác động gió bão mạnh, độ mặn mùa mưa giảm thấp 0,5–5‰ nên ưu thế cây nước lợ); (3) Khu vực Phù Long (Cát Hải) với 20 loài thực vật ngập mặn trên diện tích 300 ha (ưu thế đước vòi, trang, mắm) và Đượng Gianh với 22 loài trên diện tích 18 ha.
  • Hệ sinh thái thảm cỏ biển: Toàn vùng triều ven biển Hải Phòng có 3 loài cỏ biển thích nghi gồm Halophila beccarii, Halophila sp. và Ruppia maritima. Tổng diện tích tiềm năng khoảng 490 ha, độ phủ trung bình từ 25–50%, riêng khu vực Đầm Cát Hải đạt độ phủ cao từ 50–100%. Phân bố độ sâu thường từ 0,7–3 m đến 3–6 m do giới hạn độ trong của nước vùng cửa sông.

Chương 3: Xây dựng bản đồ sự phân bố các hệ sinh thái ở đới bờ biển thành phố Hải Phòng

Chương 3 triển khai quy trình kỹ thuật tích hợp xử lý dữ liệu và biên tập sản phẩm bản đồ. Nguồn tư liệu đầu vào bao gồm ảnh Landsat 8 OLI đa thời gian (mùa mưa và mùa khô giai đoạn 2013–2015), các bản đồ chuyên đề số (địa mạo, trầm tích đáy, độ sâu đường đẳng sâu chi tiết 1m) và tài liệu định vị GPS khảo sát thực địa.

Quy trình kỹ thuật được thực hiện qua các giai đoạn:

  1. Xây dựng bộ khóa giải đoán viễn thám: Xác lập đặc trưng phản xạ phổ cho các đối tượng. Rừng ngập mặn thể hiện màu đỏ hồng hoặc nâu đỏ trên ảnh tổ hợp màu giả, cấu trúc hạt mịn dạng mảng, phân bố dọc cửa sông và bị chia cắt bởi lạch triều (được tách lọc qua chỉ số thực vật NDVI). Bãi triều bùn có tone sáng, bề mặt đồng nhất, mạng lưới thủy văn phân nhánh dạng cây (dòng chính lớn kèm các phụ lưu ngắn nhỏ như sợi lông).
  2. Xây dựng bản đồ lớp phủ và bản đồ độ đục: Sử dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng (OBIA) với kỹ thuật phân mảnh ảnh dựa trên logic mờ để trích xuất lớp phủ bề mặt (đất có thực vật, đất ngập triều, bãi bồi, mặt nước). Song song đó, sử dụng các kênh phổ phản xạ ánh sáng xanh để tính toán hàm lượng chất lơ lửng, lập bản đồ phân bố độ đục nước biển trung bình nhiều mùa.
  3. Tích hợp GIS xác lập không gian phân bố: Đưa các lớp dữ liệu thành phần (độ sâu, đơn vị địa mạo, loại trầm tích nền đáy, bản đồ độ đục, bản đồ độ mặn, bản đồ lớp phủ) vào hệ thống ArcGIS. Áp dụng bảng ngưỡng sinh thái của từng quần xã sinh vật để thực hiện phép chồng xếp đa chỉ tiêu (Multi-Criteria Evaluation). Ranh giới của các hệ sinh thái ngập nước thường xuyên dưới triều (vùng đáy mềm, đáy cứng, thảm cỏ biển dưới nước) được suy diễn chính xác dựa trên sự kết hợp giữa chất nền trầm tích, độ sâu và điều kiện quang học/độ đục.
  4. Kiểm chứng và chuẩn hóa bản đồ: Kết quả phân loại được đối chiếu với các điểm khảo sát thực địa và tham vấn ý kiến chuyên gia, tiến hành hiệu chỉnh sai số biên hội. Tác giả hoàn thành việc biên tập bản đồ sự phân bố các hệ sinh thái ở đới bờ biển thành phố Hải Phòng ở tỷ lệ 1:100.000.

Kết quả và đóng góp

  • Hệ thống hóa dữ liệu chuyên đề đới bờ: Tổng hợp và xây dựng được cơ sở dữ liệu tích hợp về điều kiện tự nhiên, trường sóng, thủy triều trạm Hòn Dấu (mực nước lớn nhất 4,21 m, nhỏ nhất -0,07 m), độ đục (10–1.000 g/m³), độ mặn (dao động từ 5‰ mùa hè đến 32‰ mùa khô) và phân bố kích thước trầm tích tầng mặt (từ tảng > 1 m đến bùn sét < 0,01 mm) tại vùng ven bờ Hải Phòng.
  • Phân định 6 đơn vị địa mạo ven bờ: Thành lập bản đồ địa mạo đới bờ tỷ lệ 1:100.000 theo nguyên tắc hình thái - động lực, bao gồm: bề mặt tích tụ sông - biển Holocen muộn; đỉnh sườn xâm thực rửa trôi; lòng sông lạch triều; bãi triều cao do thủy triều; bãi triều thấp do sông - thủy triều (rộng tới 10 km do tiếp nhận 4 × 10⁶ tấn bồi tích/năm); và bề mặt tích tụ hiện đại đáy biển do sông - sóng (độ sâu 5–20 m).
  • Xác lập ranh giới 8 hệ sinh thái tự nhiên đới bờ: Khoanh vùng không gian phân bố của 8 hệ sinh thái tự nhiên (rừng ngập mặn, thảm cỏ biển, bãi triều lầy cửa sông, bãi triều bùn, bãi triều cát ven biển, bãi triều rạn đá, hệ sinh thái vùng đáy mềm, hệ sinh thái vùng đáy cứng) cùng hệ sinh thái nhân tạo (đầm nuôi thủy sản, đất dân cư đô thị, đất nông nghiệp).
  • Số liệu cụ thể về các hệ sinh thái tiêu biểu: Xác định diện tích tiềm năng của thảm cỏ biển ven bờ Hải Phòng đạt khoảng 490 ha (với 3 loài thích nghi gồm Halophila beccarii, Halophila sp., Ruppia maritima, độ phủ từ 25–50%, riêng đầm Cát Hải đạt 50–100%). Ghi nhận hiện trạng thảm thực vật ngập mặn tại Phù Long (300 ha với 20 loài) và Đượng Gianh (18 ha với 22 loài).
  • Quy trình công nghệ viễn thám và GIS: Đề xuất quy trình chuẩn hóa kết hợp giữa giải đoán ảnh Landsat 8 định hướng đối tượng (OBIA) với mô hình chồng xếp đa chỉ tiêu môi trường sinh cảnh trong GIS. Đóng góp này giải quyết được khó khăn trong việc xác định ranh giới các hệ sinh thái ngập nước thường xuyên dưới triều (tới độ sâu 6m nước) – nơi công tác đo vẽ thực địa truyền thống gặp nhiều trở ngại về kỹ thuật và kinh phí.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế về nguồn tư liệu thực địa: Công tác khảo sát kiểm chứng ngoài thực địa bị hạn chế bởi kinh phí, nhân lực và điều kiện thời tiết biển phức tạp, do đó số lượng điểm khảo sát đo đạc trực tiếp các hệ sinh thái dưới nước sâu chưa bao quát toàn bộ vùng nghiên cứu.
  • Giới hạn giải đoán hệ sinh thái ngập nước: Do độ đục của nước biển ven bờ Hải Phòng rất cao vào mùa lũ (độ đục đạt tới 700–964 g/m³ tại Cửa Cấm; độ trong nước biển chỉ từ 0,7–3 m), khả năng đâm xuyên của kênh ảnh viễn thám bị suy giảm mạnh, dẫn đến việc phân định ranh giới thảm cỏ biển và đáy mềm dưới triều phải dựa nhiều vào mô hình hóa ngưỡng môi trường GIS thay vì phân loại ảnh quang học trực tiếp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Khóa luận mở ra định hướng ứng dụng các tư liệu viễn thám siêu phổ hoặc dữ liệu đo sâu hồi âm đa tia (multi-beam sonar) để tăng cường độ chính xác cho việc thành lập bản đồ địa hình đáy biển và sinh cảnh ngập nước thường xuyên; đồng thời cần mở rộng quan trắc biến động diện tích các hệ sinh thái theo chuỗi thời gian dài nhằm phục vụ công tác quy hoạch không gian biển và thích ứng với biến đổi khí hậu tại Hải Phòng.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận tốt nghiệp là tài liệu học thuật có giá trị ứng dụng cao:

  • Đối với sinh viên và học viên cao học: Là tài liệu tham khảo cho chuyên ngành Địa lý tự nhiên, Bản đồ học, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý (GIS), Quản lý tài nguyên môi trường biển và Sinh thái học biển. Khóa luận cung cấp cấu trúc phương pháp luận rõ ràng trong việc xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh vệ tinh và kỹ thuật tích hợp phân tích không gian đa chỉ tiêu trong GIS.
  • Các nội dung đáng tham khảo nhất:
    • Chương 2: Hệ thống số liệu quan trắc khí hậu, hải văn (thủy triều trạm Hòn Dấu từ 1960–2007, trường sóng, dòng chảy), bản đồ địa mạo 6 đơn vị và đặc điểm phân bố trầm tích tầng mặt vùng ven biển Hải Phòng.
    • Chương 3: Sơ đồ quy trình công nghệ tích hợp viễn thám và GIS trong xác lập ranh giới các hệ sinh thái nổi và hệ sinh thái ngập nước thường xuyên dưới triều.
  • Đối với các cơ quan quản lý và quy hoạch: Cung cấp cơ sở khoa học và bộ bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1:100.000 phục vụ công tác quy hoạch không gian đới bờ, phân vùng sử dụng tài nguyên biển, khoanh định khu bảo tồn đất ngập nước và xây dựng chiến lược phát triển kinh tế biển bền vững cho thành phố Hải Phòng.

Câu hỏi thường gặp

1. Phạm vi không gian nghiên cứu của đới bờ Hải Phòng trong khóa luận được giới hạn như thế nào?

Không gian nghiên cứu trải dài từ cửa Lạch Miếu đến cửa sông Thái Bình. Phía lục địa được giới hạn bởi ranh giới hành chính của 17 xã, phường ven biển (gồm Tây Hưng, Đông Hưng, Tiên Hưng, Vinh Quang, Đoàn Xá, Đại Hợp, Bàng La, Ngọc Xuyên, Ngọc Hải, Vạn Sơn, Vạn Hương, Tân Thành, Hòa Nghĩa, Tràng Cát, Nam Hải, Đông Hải, đảo Vũ Yên). Phía biển mở rộng đến đường đẳng sâu 6m nước và ăn sâu vào các nhánh sông đến ranh giới độ mặn 1‰.

2. Tác giả đã xác định bao nhiêu hệ sinh thái tại khu vực đới bờ thành phố Hải Phòng?

Tác giả đã xác định 8 hệ sinh thái tự nhiên (gồm rừng ngập mặn, thảm cỏ biển, bãi triều lầy phía ngoài cửa sông, bãi triều bùn, bãi triều cát ven biển, bãi triều rạn đá, hệ sinh thái vùng đáy mềm, hệ sinh thái vùng đáy cứng) và 1 nhóm hệ sinh thái nhân tạo (đầm nuôi thủy sản, đất ở đô thị, đất nông nghiệp ven biển).

3. Phương pháp phân loại định hướng đối tượng (OBIA) trên ảnh viễn thám được tác giả áp dụng như thế nào?

Thay vì phân loại theo từng pixel đơn lẻ dễ gây nhiễu, phương pháp OBIA nhóm các pixel lân cận có tính chất tương đồng thành các mảng/đối tượng ảnh (segments) dựa trên hình dạng (shape), cấu trúc/kiến trúc ảnh (texture) và mối quan hệ không gian (topology). Sau đó, tác giả sử dụng các quy tắc logic mờ (fuzzy logic) và chỉ số NDVI để tự động nhận diện và bóc tách các hệ sinh thái nổi (rừng ngập mặn, bãi triều).

4. Các đặc trưng thủy văn - hải văn nổi bật tại ven biển Hải Phòng được ghi nhận bằng các thông số nào?

Vùng ven biển Hải Phòng có chế độ nhật triều thuần nhất với biên độ 2–4 m; số liệu quan trắc trạm Hòn Dấu (1960–2007) cho thấy mực nước triều cao nhất đạt 4,21 m (22/10/1985) và thấp nhất đạt -0,07 m. Độ đục trong sông biến thiên rất rộng từ 10–1.000 g/m³, cực đại tại luồng Cửa Cấm đạt 964 g/m³ vào mùa mưa. Độ muối tầng mặt mùa đông đạt 31–32‰, trong khi mùa hè giảm mạnh xuống 5‰ tại vùng cửa sông vào tháng 8 do lượng nước lũ đổ về.

5. Hiện trạng phân bố của thảm cỏ biển và rừng ngập mặn tại Hải Phòng được nêu cụ thể ra sao?

Cỏ biển ven biển Hải Phòng có 3 loài phân bố tiềm năng (Halophila beccarii, Halophila sp., Ruppia maritima) trên diện tích khoảng 490 ha, độ phủ từ 25–50% (khu vực đầm Cát Hải đạt 50–100%), độ sâu phân bố chủ yếu từ 0,7–3 m đến 3–6 m. Rừng ngập mặn phân bố tại 3 khu vực chính, tiêu biểu là xã Phù Long (Cát Hải) với 20 loài thực vật trên diện tích 300 ha và khu vực Đượng Gianh với 22 loài trên diện tích 18 ha.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thúy Nga đã giải quyết thành công bài toán xác lập không gian phân bố các hệ sinh thái đới bờ biển thành phố Hải Phòng thông qua việc kết hợp công nghệ viễn thám đa thời gian và hệ thống thông tin địa lý GIS. Đề tài đã phân tích toàn diện các yếu tố địa mạo, khí tượng, thủy - hải văn và trầm tích nền đáy làm cơ sở khoa học để thiết lập bộ ngưỡng sinh thái môi trường. Kết quả nghiên cứu đã khoanh vùng chính xác 8 hệ sinh thái tự nhiên và thành lập bản đồ phân bố hệ sinh thái tỷ lệ 1:100.000, cung cấp nguồn dữ liệu giá trị cho công tác quản lý tài nguyên và quy hoạch phát triển bền vững đới bờ Hải Phòng.