Phát Hiện Và Phân Tích Biến Đổi Đường Bờ Biển Đông Bắc Đài Loan Sử Dụng Dữ Liệu Viễn Thám

Luận văn phân tích biến đổi đường bờ biển Đông Bắc Đài Loan bằng dữ liệu viễn thám, ứng dụng công nghệ hiện đại trong nghiên cứu địa lý.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Bachelor thesis

2016

51
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

ACKNOWLEDGEMENT

TABLE OF CONTENTS

1. PART I: RESEARCH RATIONALE

1.1. Research rationale

1.2. Research objectives

1.3. The requirement

1.4. Limitations

1.5. The significance

1.6. Shoreline erosion and accretion

1.7. Causes of shoreline erosion and accretion

1.7.1. Natural causes (Typhoon and storm)

1.7.2. Human causes

1.8. Effect from coastal erosion and accretion in study area

1.9. Geographic information system

1.9.1. Definition

1.9.2. Components of GIS

1.9.3. Applications of Remote sensing technique and GIS

1.10. MNDWI method

Tóm tắt

I. Biến Đổi Đường Bờ Biển

Biến đổi đường bờ biển là một hiện tượng tự nhiên phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như sóng, dòng chảy và các hoạt động của con người. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát hiện và phân tích biến đổi đường bờ biển tại khu vực Đông Bắc Đài Loan, đặc biệt là tại Yilan County. Kết quả cho thấy, trong giai đoạn từ 2000 đến 2015, tỷ lệ bồi tụ tại khu vực này đạt khoảng 1.04 km, trong khi tỷ lệ xói mòn gần như không đáng kể. Việc sử dụng dữ liệu viễn thám cho phép theo dõi và đánh giá chính xác các biến đổi này, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.

1.1. Tác Động Của Biến Đổi Đường Bờ Biển

Biến đổi đường bờ biển không chỉ ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên mà còn tác động trực tiếp đến kinh tế và đời sống của người dân địa phương. Biến đổi đường bờ biển có thể dẫn đến mất mát đất đai, ảnh hưởng đến các hoạt động du lịch và sinh kế của người dân. Theo nghiên cứu, hơn 80% bãi biển cát tại Đài Loan đã trải qua quá trình xói mòn trong ba thập kỷ qua, cho thấy mức độ nghiêm trọng của vấn đề này. Việc phát hiện và phân tích các biến đổi này là cần thiết để xây dựng các chiến lược ứng phó hiệu quả.

II. Dữ Liệu Viễn Thám

Dữ liệu viễn thám đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi và phân tích biến đổi đường bờ biển. Nghiên cứu này sử dụng hình ảnh vệ tinh Landsat để thu thập thông tin về sự thay đổi của bờ biển trong khoảng thời gian 15 năm. Phương pháp Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI) được áp dụng để tách biệt thông tin nước khỏi các yếu tố gây nhiễu như đất xây dựng, thực vật và đất. Kết quả cho thấy, việc sử dụng công nghệ viễn thám giúp nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện các biến đổi của bờ biển, từ đó hỗ trợ cho công tác nghiên cứu môi trường và quản lý tài nguyên.

2.1. Phân Tích Dữ Liệu Viễn Thám

Phân tích dữ liệu viễn thám cho phép xác định các khu vực xói mòn và bồi tụ, từ đó đưa ra các biện pháp quản lý phù hợp. Việc tích hợp dữ liệu viễn thám với hệ thống thông tin địa lý (GIS) tạo ra một công cụ mạnh mẽ cho việc phân tích không gian. Các kết quả từ phân tích cho thấy sự thay đổi của bờ biển tại Yilan County có tính chất phức tạp, với sự biến động rõ rệt giữa các khu vực khác nhau. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc theo dõi thường xuyên và cập nhật thông tin về biến đổi đường bờ biển.

III. Ứng Dụng Thực Tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong việc quản lý bờ biển. Việc phát hiện và phân tích biến đổi đường bờ biển giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình xói mòn và bồi tụ, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời nhằm bảo vệ tài nguyên ven biển. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc xây dựng các hệ thống cảnh báo thiên tai, cũng như trong việc phát triển các chính sách bảo vệ môi trường bền vững.

3.1. Quản Lý Tài Nguyên Ven Biển

Quản lý tài nguyên ven biển là một thách thức lớn đối với các quốc gia có bờ biển dài như Đài Loan. Việc sử dụng dữ liệu viễn thám và GIS trong nghiên cứu này cung cấp một phương pháp hiệu quả để theo dõi và đánh giá tình trạng bờ biển. Các thông tin thu thập được có thể hỗ trợ cho việc lập kế hoạch phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Điều này không chỉ giúp bảo vệ tài nguyên thiên nhiên mà còn đảm bảo an toàn cho cộng đồng sống ven biển.

13/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURAL AND FORESTRY NGUYEN VU TUAN ANH CHANGE DETECTION AND ANALYSIS OF SHORELINE IN THE NORTHEAST OF TAIWAN USING REMOTELY SENSED DATA BACHELOR THESIS Study Mode : Full - Time Major : Environmental Science and Management Faculty : International Training and Development Center Batch : K44 – AEP THAI NGUYEN - 2016 i Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree program Bachelor of Environmental Science and Management Full name NGUYEN VU TUAN ANH Student ID DTN1253180060 Change detection and analysis of shoreline in the northeast of Thesis title Taiwan using remotely sensed data. Tang-Huang Lin and MSc. Nguyen Van Hieu Abstract: This study focuses on the use of remotely sensed data for monitoring coastline changes from seven beaches located at the Yilan County in Taiwan during the 2000 to 2015 period. For the satellite image data processing, in this study we use the Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI) as it can efficiently suppress from the water information the noise coming from built-up land, vegetation and soil.

A GIS (Geographic Information System) approach was used for the spatial analysis of coastline change. It was observed that the coastline change in the Yilan County underwent complicated changes during this 15 year period. In this period, the accretion rate in Yilan coastal area was about 1.04 km and the erosion rate was about 0. For the analysis of the changes of the coastlines, multi-temporal Landsat images have been used.

The zones of varying erosion and accretion have important implications for coastal zone management in the Yilan County region. Yilan County, erosion, accretion, MNDWI, remote Keywords sensing, geographic information system Number of pages Date of submission i ACKNOWLEDGEMENT First and foremost, I wish to express my sincere thanks to the boards of Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry, Faculty of International Training and Development Center; Advanced Education Program, for giving me this valuable and unforgettable chance studying and working in Taiwan, and more important providing me all necessary facilities, skills and knowledge to complete this bachelor thesis. Furthermore, I want to deeply thanks to Assoc. Tang-Huang Lin (Head of Environmental Remote Sensing Laboratory (ERSL), National Central University, Taiwan) for given permission to accomplish my Bachelor thesis there, and also his contact motivating supervision during my studies in the research group of ERSL, I would like to thank to Ms.

Nicole Wang, who provided me the materials for my research. This study was also supported and instructed by Professor Nguyen Van Hieu (Head of Spatial Research Laboratory, Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry, Vietnam). In particular, I place on record my gratitude to him for the multivariate analysis, and the knowledge of some significant change of sandy beaches around the world. Without him, this work cannot be done.

Finally yet importantly, I take this opportunity to record my sense of gratitude to my families and friends who encourage and backing me unceasingly. Thank you very much! Student signature Nguyen Vu Tuan Anh ii TABLE OF CONTENTS LIST OF FIGURES .vi LIST OF TABLES. viii LIST OF ABBREVIATIONS. Shoreline erosion and accretion.

Geographic information system (GIS).1 Collecting and selecting data. Flowchart of methodology. Image pre-processing. Compute Modified Normalize Difference Water Index (MNDWI).

Result of shoreline change detection map. Compute Modified Normalize Difference Water Index (MNDWI). Shoreline change mapping in research area. DISCUSSION AND CONCLUSION.

39 iv LIST OF FIGURES Figure 1. Different types of coasts in Taiwan. Map of study area. Typhoon routes and No.

Relative spectral response (RSR) profiles showing the spectral band difference between Landsat-8 Operational Land Imager (OLI) (solid curve) and Landsat-7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) (short dot curve). The flowchart of analysis procedure. Radiometric correction of Landsat 7. Region of interest.

Dark object subtract. Radiometric correction of Landsat 8. Region of interest. Dark object subtract.

The registration between Landsat image 2000 and 2015. Shoreline change detection map in Yilan county, 2000 - 2015. Shoreline change detection map in Waiao beach and Wushi port, 2000 - 2015. Shoreline change detection map at the south of Toucheng Township, 2000 - 2015.

Shoreline change detection map at the coast of Zhuangwei Township, 2000 - 2015. Shoreline change detection map at the coast of Wujie Township, 2000 - 2015. Shoreline change detection map at the north of Su'ao Township, 2000 - 2015 .37 vii LIST OF TABLES Table 3. Satellite and sensor characteristics .19 viii LIST OF ABBREVIATIONS CPAMI Construction and Planning Agency under the Ministry of the Interior CSRSR Center of Space and Remote Sensing Research DN Digital Number ETM+ Enhanced Thematic Mapper Plus GCP Ground Control Point GIS Geographic information system GPS Global Positioning System MNDWI Compute Modified Normalized Difference Water Index OLI Operational Land Imager RS Remote sensing RSR Relative Spectral Response SWIR Short-wave infrared ix PART I.

Research rationale The total length of Taiwan’s shoreline is approximately 1,100 kilometers including sand, rock, cliff, gravel and reef coasts. Taiwan is frequently attacked by typhoons, particularly serious in the Yilan County of northeastern Taiwan (Figure 1.1), and shoreline erosion is a major concern to local residents. There always exists a panic among residents whenever a typhoon strikes because typhoons inevitably cause a threat to their safety and property. The Yilan County is an alluvial plain surrounded by mountains on three sides, and its east coast borders the Pacific Ocean with a coast length of about 103 km from north to south.

The shoreline of the Yilan County can be divided into three coastal types: Jiaosi fault; Lanyang alluvial; and Suhua fault. The topographical change of the Jiaosi and Suhua faults is little because the geological structures of both faults compose of sea rocks and coastal cliffs. Therefore, this study focuses mainly on the 33-km sandy beach along the coast between Toucheng and Suao (Figure 1.1: Different types of coasts in Taiwan Figure 1.2: Map of study area 1 The 73-km Lanyang River originates from the northern part of the Nanhu Mountain at 3740 m above sea level and winds through the Yilan County from west to east. Its upstream is very steep with rapid flow coupled with a great deal of sand grains.

Torrential rains as well as earthquakes make the river more susceptible to collapse and erosion at the rock base, and thus create an alluvial fan in the midstream region. In the downstream region, the flowing speed of the river turns slow gradually and gravels in various sizes are deposited in the river bed. The river carries mass eroded materials such as mud, sand and gravels, which is one of the main sources that form sandy beaches. Besides, sands drifting with tides result in shoreline changes.

The estuary sand source is determined by the river sediment transport capacity and sand source supply amount (Sun, 2003). Beach stabilization along the Yilan Coast must rely on the sand source from the Lanyang River (Lee et al. Beach erosion makes direct impacts on the tourism economy of the Yilan County because the tourism economy depends highly on beautiful sandy beaches. Monitoring coastal erosion and accretion using remote sensing data is a good solution to overcome the challenges which traditional methods face to in coastal environment.

In assessment of coastal change, in a given period of time, the integration of remote sensing data with other geodata into Geographical Information Systems (GIS) is a powerful tool for quantitative spatial data analysis. The development of Remote Sensing (RS) and Geographical Information systems (GIS) technology can supports mapping and detecting useful information that always updated periodically. Beside some types of satellite imagery with medium 2 resolution, such as Landsat images that downloaded freely from website of USGS (http://earthexplorer.gov)appropriate with the research of erosion or deposition in large area like Yilan county. To gain a better understanding of this vulnerable area and make a good plan for the sustainability, it is crucial to observe and provide the erosional and depositional areas, as well as to study the coastline changes from past to present time.2 Research objectives The objective of this study is to detect the coastline change of Yilan county using multiple space-born remote sensing resources.

The following tasks will be carried out to accomplish the aim of this research: - Detection the shoreline position and identifying of the coastline change in the sandy beaches since 2000 using different approaches; - Investigation and analysis of the reasons of coastline change; - Evaluation of the practically of satellite remotely sensed data in the detection of coastline change, and the assessment of digital image processing and GIS techniques for the quantificative of variation in coastline over study area.3 The requirement - To classify and process spatial data - To know the rate of erosion and accretion in the research area - To be familiarized in GIS software in mapping and analyzing data 3 1. Limitations In this study, the tidal level data is not available, therefore, the shorelines determined by visual and manual techniques are appropriately considered for the reference in validating the final results from satellite imagery. The significance Shoreline erosion is a worldwide problem that causes a major concern to the socio-economic developments in coastal cities for many countries (Chen and Zong, 1998; Genz et al. Bird (1985) indicated that about 70% of the world’s sandy beaches retreated at a rate of 0.

The increasingly intensive human activities in river basins and/or along coasts enlarge coastal erosion areas and aggravate erosion processes, and thus cause land losses: moreover the global climate change in the past decades results in rising sea levels (IPCC, 2007; Church et al., 2008) and accelerates the sand losses of beaches (Bruun, 1962; Davidson-Arnott, 2005). Such threat is particularly severe in Taiwan, an island bearing intense shoreline changes. Recent surveys indicate that more than 80% of the island’s sandy beaches have undergone erosion over the past three decades and coastal erosion has occurred along most of sandy shores at an alarming rate, which becomes an island-wide problem in Taiwan (Hsu et al. Therefore, the environmental protection against beach loss, disaster warning systems for coastal zones and appropriate land management along the coasts are critical issues that need to be carefully studied and adequately developed.

Shoreline erosion and accretion Shorelines are known to be unstable and vary over time. Short-term changes occur over decadal time scales, more or less, and are related to daily, monthly and seasonal variations in tides, currents, wave climate, episodic events and anthropogenic factors. Shoreline movement is a complex phenomenon (signal) from short-term changes (noise). Analysis of shoreline variability and erosion-accretion trend is elementally important to coastal scientists, engineers and managers (Douglas and Crowell, 2000).

Both coastal management and engineering design requires information of the past, current and future shoreline positions. Successful coastal management requires long-term shoreline erosion rates to be determined and forecasts made of future shorelines positions along with the estimates of their uncertainty (Douglas and Crowell, 2000). Shoreline erosion is the wearing away and breaking up of rock along the coast. Destructive waves erode the coastline in a number of ways: Hydraulic action: air may become trapped in joints and cracks on a cliff face.

When a wave breaks, the trapped air is compressed which weakens the cliff and causes erosion; Abrasion: bits of rock and sand in waves grind down cliff surfaces like sandpaper; Attrition: waves smash rocks pebbles on the shore in each other, and they break and become smoother; Solution: acids contained in sea water will dissolve some types of rock such as chalk or limestone. 5 Shoreline accretion is the process of coastal sediment returning to the visible portion of a beach or foreshore following a submersion event. A sustainable beach or foreshore often goes through a cycle of submersion during rough weather then accretion during calmer periods.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu có tiêu đề Phát Hiện Và Phân Tích Biến Đổi Đường Bờ Biển Đông Bắc Đài Loan Bằng Dữ Liệu Viễn Thám cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự biến đổi của đường bờ biển khu vực Đông Bắc Đài Loan thông qua việc sử dụng công nghệ viễn thám. Tài liệu này không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi đường bờ mà còn chỉ ra tầm quan trọng của việc theo dõi và phân tích biến động này trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu. Những thông tin và phân tích trong tài liệu sẽ hữu ích cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và những ai quan tâm đến bảo vệ môi trường và quản lý tài nguyên ven biển.

Để mở rộng thêm kiến thức về các vấn đề liên quan, bạn có thể tham khảo tài liệu Luận văn thạc sĩ xây dựng công trình thủy nghiên cứu ảnh hưởng của bãi đối với kết cấu thân đê biển các tỉnh hải phòng, thái bình, nam định, nơi phân tích ảnh hưởng của các bãi đối với kết cấu đê biển. Ngoài ra, tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp bảo vệ môi trường phòng chống xói lở bờ biển các khu vực ven biển từ Quảng Nam đến Quảng Ngãi sẽ cung cấp những giải pháp thiết thực cho việc bảo vệ bờ biển. Cuối cùng, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm về Luận văn ứng dụng GIS và viễn thám xây dựng bản đồ biến động quỹ đất lúa do tác động của biến đổi khí hậu tại huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2000-2010, để thấy được sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên đất đai. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về các vấn đề liên quan đến biến đổi môi trường và quản lý tài nguyên.