Tích Hợp Viễn Thám và GIS trong Quan Trắc Độ Đục Nước Vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh

Luận văn thạc sĩ phân tích hus tích hợp viễn thám và gis trong quan trắc độ đục nước vịnh tiên yên quảng ninh, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho

• Tác giả: Phạm Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thu Hà
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Tích Hợp Viễn Thám Và Gis Trong Quan Trắc Độ Đục Nước Vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TÊ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.2.1.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo
• 1.2.1.2. Đặc điểm khí hậu
• 1.2.1.3. Đặc điểm địa chất
• 1.2.1.4. Đặc điểm trầm tích
• 1.2.1.4.1. Trầm tích tầng mặt
• 1.2.1.4.2. Trầm tích bãi triều
• 1.2.1.5. Đặc điểm thủy văn, hải văn

Tóm tắt

I. Tổng quan về Tích Hợp Viễn Thám và GIS trong Quan Trắc Độ Đục Nước Vịnh Tiên Yên

Vịnh Tiên Yên, một trong những vùng biển quan trọng của tỉnh Quảng Ninh, không chỉ nổi bật với giá trị đa dạng sinh học mà còn là nơi có nhiều hệ sinh thái quý hiếm. Việc quan trắc độ đục nước tại đây là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và tài nguyên nước. Tích hợp công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã mở ra những phương pháp mới, hiệu quả hơn trong việc theo dõi và đánh giá chất lượng nước. Công nghệ này cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giảm thiểu chi phí và thời gian so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Định nghĩa và Vai trò của Viễn Thám và GIS trong Nghiên Cứu Môi Trường

Viễn thám là công nghệ thu thập thông tin từ xa thông qua các thiết bị như vệ tinh và máy bay không người lái. GIS là công cụ giúp phân tích và quản lý dữ liệu không gian. Sự kết hợp giữa hai công nghệ này cho phép theo dõi các chỉ tiêu môi trường, trong đó có độ đục nước, một cách chính xác và hiệu quả.

1.2. Lợi ích của Việc Tích Hợp Viễn Thám và GIS trong Quan Trắc Độ Đục

Việc tích hợp viễn thám và GIS mang lại nhiều lợi ích như: giảm thiểu chi phí khảo sát, tăng cường độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu, và khả năng phân tích không gian tốt hơn. Điều này giúp các nhà nghiên cứu và quản lý môi trường có cái nhìn tổng quan hơn về tình trạng ô nhiễm và biến đổi chất lượng nước.

II. Thách Thức trong Quan Trắc Độ Đục Nước Vịnh Tiên Yên

Mặc dù công nghệ viễn thám và GIS mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc áp dụng chúng vào quan trắc độ đục nước. Các yếu tố như điều kiện thời tiết, độ phân giải của ảnh vệ tinh, và sự biến động của môi trường tự nhiên có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thu thập được. Ngoài ra, việc xử lý và phân tích dữ liệu lớn cũng đòi hỏi kỹ năng và công nghệ tiên tiến.

2.1. Ảnh Hưởng của Điều Kiện Thời Tiết đến Dữ Liệu Viễn Thám

Điều kiện thời tiết như mây mù, mưa lớn có thể làm giảm chất lượng hình ảnh thu được từ vệ tinh, dẫn đến sai lệch trong việc đánh giá độ đục nước. Việc lựa chọn thời điểm thu thập dữ liệu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác.

2.2. Khó Khăn trong Xử Lý và Phân Tích Dữ Liệu

Xử lý dữ liệu từ viễn thám đòi hỏi phần mềm chuyên dụng và kỹ năng phân tích cao. Việc thiếu hụt nguồn nhân lực có chuyên môn trong lĩnh vực này có thể gây khó khăn trong việc áp dụng công nghệ một cách hiệu quả.

III. Phương Pháp Tích Hợp Viễn Thám và GIS trong Nghiên Cứu Độ Đục Nước

Để thực hiện quan trắc độ đục nước tại vịnh Tiên Yên, các phương pháp tích hợp viễn thám và GIS đã được áp dụng. Các bước chính bao gồm thu thập dữ liệu từ ảnh vệ tinh, xử lý ảnh, và phân tích dữ liệu không gian. Phương pháp này không chỉ giúp xác định độ đục mà còn cho phép theo dõi sự biến động theo thời gian.

3.1. Quy Trình Thu Thập và Xử Lý Dữ Liệu Viễn Thám

Quy trình bắt đầu bằng việc thu thập ảnh vệ tinh từ các nguồn như MODIS. Sau đó, ảnh được xử lý để hiệu chỉnh hình học và khí quyển, nhằm đảm bảo độ chính xác cao nhất trước khi tiến hành phân tích.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu và Lập Bản Đồ Độ Đục Nước

Sau khi xử lý, dữ liệu được phân tích bằng các phần mềm GIS để lập bản đồ phân bố độ đục nước. Phương pháp này cho phép hình dung rõ ràng sự phân bố và biến động của độ đục trong không gian và thời gian.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động của độ đục nước tại vịnh Tiên Yên trong giai đoạn từ 2006 đến 2011. Các bản đồ phân bố độ đục đã được xây dựng, cung cấp thông tin quý giá cho các nhà quản lý môi trường. Những ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này có thể giúp cải thiện công tác quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường biển.

4.1. Phân Tích Kết Quả Độ Đục Nước Vịnh Tiên Yên

Kết quả cho thấy độ đục nước có sự biến động lớn theo mùa và theo năm. Các yếu tố như lượng mưa và hoạt động khai thác tài nguyên có ảnh hưởng trực tiếp đến độ đục nước.

4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu trong Quản Lý Tài Nguyên Nước

Thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn, nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững cho khu vực vịnh Tiên Yên.

V. Kết Luận và Triển Vọng Tương Lai của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên đã mở ra hướng đi mới cho việc bảo vệ môi trường. Những kết quả đạt được không chỉ có giá trị trong việc theo dõi chất lượng nước mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững cho khu vực. Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ này sẽ tiếp tục được mở rộng và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong quản lý môi trường.

5.1. Triển Vọng Phát Triển Công Nghệ Viễn Thám trong Nghiên Cứu Môi Trường

Công nghệ viễn thám đang phát triển nhanh chóng, với nhiều ứng dụng mới trong nghiên cứu môi trường. Việc cải tiến độ phân giải và khả năng thu thập dữ liệu sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong quan trắc.

5.2. Tương Lai của Quản Lý Tài Nguyên Nước tại Vịnh Tiên Yên

Quản lý tài nguyên nước tại vịnh Tiên Yên sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn. Các chính sách và biện pháp bảo vệ môi trường cần được xây dựng dựa trên dữ liệu chính xác từ công nghệ viễn thám và GIS.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU Vịnh Tiên Yên (còn gọi là vịnh Tiên Yên - Hà Cối) nằm ở phía Đông Bắc nước ta, thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh. Giới hạn tọa độ sau: 21015’00’’-21030’00’’vĩ độ Bắc ; 107027’00”-108021’35’’kinh độ Đông.

Vịnh có chiều rộng khoảng 9 km, chiều dài khoảng 57 km, diện tích phần ngập nước thường xuyên khoảng 400 km2, độ sâu trung bình khoảng 2 m, độ sâu lớn nhất là 30 km tại phía cửa vịnh [22]. Vịnh được che chắn phía ngoài bởi hệ thống đảo Cái Bầu, Vạn Vược, Vạn Nước, Vạn Mặc, Cái Chiên, Vĩnh Thực. Vịnh trao đổi nước với biển thông qua Cửa Mô (giữa 2 đảo Cái Bầu và Vạn Vược), Cửa Bò Vàng (giữa 2 đảo Vạn Vược và Vạn Nước), Cửa Tiểu (giữa 2 đảo Vạn Mặc và Cái Chiên), Cửa Đại (giữa 2 đảo Vĩnh Thực và Cái Chiên), và cửa Đầu Tán (phía cuối đảo Vĩnh Thực). Vị trí vùng nghiên cứu Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 1.

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TÊ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Điều kiện tự nhiên 1. Đặc điểm địa hình, địa mạo Dựa vào hình thái và độ cao địa hình có thể chia địa hình của vịnh Tiên Yên và khu vực xung quanhthành 5 dạng khác nhau: - Địa hình đồi núi: chủ yếu là địa hình núi lục nguyên nằm ở độ cao 200 m tạo thành cánh cung Đông Triều - Bình Liêu.Nằm ở độ cao từ 50 - 200 m là các đồi được bao phủ bởi rừng cây thưa, cây bụi.Từ độ cao 25 - 50 m là các đồi độc lập, đỉnh tròn, sườn thoải và phủ xanh bởi rừng nhiệt đới. - Địa hình đồng bằng thềm: phân bố ở 3 bậc độ cao là từ 40 - 50 m, 20 - 25 m và 10 - 15 m có cấu tạo chủ yếu là sét, bột, cát, cuội và sạn.

- Địa hình bãi triều: vùng triều rất rộng, đạt đến 20.000 ha, được phân thành các bãi triều có rừng ngập mặn phân bố trên mực biển trung bình đến cao triều; các bãi triều thấp phân bố tại vùng trung triều đến thấp triều; các lạch triều nhỏ là các nhánh lạch triều, chia cắt các bãi triều thành nhiều khu vực khác nhau. - Địa hình đáy vịnh: vịnh Tiên Yên được tạo thành do quá trình ngập chìm của các cửa sông do quá trình biển tiến tạo ra. Vì vậy, đáy vịnh là đồng bằng Pleistocen, các đảo và luồng lạch. Đáy vịnh có trầm tích ưu thế thuộc về bùn bột nhỏ, bùn sét và độ sâu chủ yếu là từ 2 - 5 m.

- Địa hình đảo: bao gồm các đảo chắn ngoài vịnh, cấu tạo từ các đá trầm tích lục nguyên có độ cao phổ biến từ 8 - 150 m, rất ít khi cao hơn 200 m; duy nhất có đảo Cái Bầu cao 317 m. Ngoài ra, một số đảo phía tây nam vịnh có nguồn gốc đá vôi. Nhìn chung, địa hình, địa mạo của khu vực biển Tiên Yên khá đa dạng và phức tạp, là cơ sở phát triển các loại hình tài nguyên Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 1. Đặc điểm khí hậu Nằm ở vùng nhiệt đới cận chí tuyến bắc, vịnh Tiên Yên có khí hậu nhiệt đới gió mùa.

Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 10 với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều tập trung từ tháng 6 đến tháng 9. Mùa đông từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thường lạnh và hanh khô. Lượng mưa trung bình năm 2011 là 2.1), cao hơn so với lượng mưa trung bình của Quảng Ninh là 1. Mỗi năm có từ 130 - 160 ngày mưa [1-5].

Hàng năm, vùng có khoảng 1. Nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 22 - 23oC, thấp nhất vào tháng 1, cao vào các tháng 7 và 8 (trung bình 27 oC - 28 oC). Độ ẩm trung bình năm khoảng 84 - 85 %, thấp nhất 75 % và cao nhất 90% (bảng 1. Một số đặc trưng khí hậu khu vực vịnh Tiên Yênnăm 2011 Nhiệt độ không Lượng mưa Tháng khí (oC) (mm) Tổng giờ nắng Độ ẩm (%) 1 12,1 6,8 22,8 75,0 2 15,7 42,4 39,7 89,0 3 16,1 101,4 18,9 88,0 4 22,3 53,3 99,7 88,0 5 25,4 147,4 162,7 84,0 6 27,8 643,0 145,4 90,0 7 28,6 363,4 204,5 88,0 8 28,0 439,5 210,9 88,0 9 27,0 386,2 192,4 87,0 10 23,6 215,6 151,7 87,0 11 21,8 18,8 168,3 84,0 12 15,6 33,5 120,6 76,0 TB năm 22,0 2.537,6 85,3 Nguồn: Trạm quan trắc Quảng Hà – Hải Hà Chế độ gió: gió đông bắc từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau với các hướng thịnh hành là đông bắc và bắc với tốc độ trung bình 1,8 - 2,7 m/s.

Về mùa hè, gió mùa đông nam với các hướng thịnh hành đông nam và nam, tốc độ trung bình 2,2 - 2,7 m/s; Các dạng thời tiết đặc biệt: Mưa phùn xuất hiện từ tháng 12 đến tháng 4, tập trung vào tháng 2. Sương mù khoảng 15 - 20 ngày/năm và xuất hiện tập trung vào tháng 11 và tháng 4.Mùa hè thường xảy ra hiện tượng giông, bão và lốc. Trong một Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh năm, trung bình có khoảng 1,5 cơn bão đổ bộ trực tiếp và bị ảnh hưởng của khoảng 3 - 4 cơn bão. Mùa đông các trận gió mùa kéo dài và tần suất lớn đạt đến 20 - 25 đợt trong vòng khoảng 6 tháng mùa đông (từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau).

Đặc điểm địa chất Khu vực vịnh Tiên Yên nằm trong phức nếp lồi Quảng Ninh thuộc đới địa hào Jura Hà Cối. Địa hào này nằm về phía bắc vùng biển Quảng Ninh, phần lớn diện tích phía tây nằm trong lục địa, phần phía đông ngập chìm trong vịnh Tiên Yên và được phủ một lớp trầm tích cát bột, bùn sét màu xám phớt xanh lẫn vụn sinh vật và ít mùn thực vật tuổi Holocen, bề dày 1 - 10m. Thành phần chính của trầm tích tạo thành cấu trúc địa hào Hà Cối là trầm tích lục nguyên thô, màu tím đỏ, có nguồn gốc lục địa phân nhịp không đều [7]. Sơ đồ địa chất và khoáng sản khu vực vịnh Tiên Yên Nguồn: Nguyễn Công Lượng (1999), Nguyễn Thanh Minh (2009) [12-14].

Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Đặc điểm địa tầng của khu vực khá phức tạp, bao gồm các hệ tầng: hệ tầng Tấn Mài (O3-Stm), loạt Sông Cầu (D1sc), hệ tầng Dưỡng Động, hệ tầng Bản Páp (D2bp), hệ tầng Bình Liêu, phức hệ Núi Điệng, hệ tầng Hòn Gai (T3n-r hg), hệ tầng Hà Cối (J1-2hc) và các trầm tích Đệ tứ có nguồn gốc sông – lũ, biển, sông – biển, biển – đầm lầy, sông – đầm lầy có tuổi từ Pleistocen đến Holocen (hình 1.2) Trong vịnh Tiên Yên, các hệ thống đứt gãy phát triển theo hai phương chính: tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam, trong đó hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam với đứt gãy chính kéo dài từ núi Thị Thừa đến phía đông đảo Sậu Nam đóng vai trò khống chế và tạo nên khung cấu trúc khối tảng và các trũng của khu vực. Hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam bao gồm hai đứt gãy Cái Chiên - Thoi Dây và Hòn Dều - Thoi Xanh là hệ thống đứt gãy trượt tạo điều kiện cho các khối tảng dịch chuyển. Đặc điểm trầm tích Trầm tích tầng mặt Theo sự phân loại trầm tích tầng mặt của Cục Địa chất Hoàng gia Anh (Hình 1.Trầm tích tầng mặt (phần trên cùng của trầm tích đáy và có độ sâu từ 0 - 20 cm tính từ bề mặt đáy) vịnh Tiên Yên được chia ra thành sáu loại (Hình 1. Biểu đồ phân loại trầm tích của Cục Địa chất Hoàng gia Anh Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Hình 1.

Sơ đồ trầm tích tầng mặt khu vực vịnh Tiên Yên Nguồn: [19] Trầm tích bãi triều Bãi triều Đồng Rui có diện tích khá lớn, có chỗ đạt tới 5 - 7 km chiều rộng. Trầm tích cấu tạo bãi triều là các thành tạo cát bùn, bùn cát, sét nguồn gốc biển sông đầm lầy ở trung tâm (abmQ23) và nguồn gốc biển (mQ23) ở phần rìa xung quanh. Trước năm 1975, bãi triều có khoảng 3.000 ha rừng ngập mặn nhưng sau năm 1997 đã bị thu hẹp, chuyển đổi mục đích sang nuôi trồng thủy sản. Bãi triều còn là nơi phân bố của nhiều loài hải sản có giá trị kinh tế cao hiện đang được người dân địa phương khai thác Bãi triều cửa sông Đầm Hà có bề rộng khá lớn, đôi chỗ đạt 5 - 6 km.

Phần bãi triều cao được phủ thực vật ngập mặn, phần bãi triều dưới không được phủ thực vật ngập mặn. Trầm tích mặt bãi thường là cát bùn, đôi chỗ là cát bùn sạn, một vài diện tích nhỏ là bãi triều cuội sỏi. Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Tổng diện tích bãi triều của xã Đường Hoa khoảng 300 ha, phần lớn được che phủ bởi thực vật ngập mặn. Trầm tích bãi triều thường có tỉ lệ cấp hạt mịn cao hơn so với các bãi triều phía bắc.

Đặc điểm thủy văn, hải văn Thủy văn: các sông chính đổ vào vịnh là Tiên Yên, Hà Cối, Ba Chẽ, Đầm Hà và Ka Long. Sông Tiên Yên bắt nguồn từ vùng núi Nam Châu Lĩnh ở độ cao 1. Chiều dài 82 km, diện tích lưu vực 1.070 km2, độ cao trung bình 371 m, độ dốc trung bình 28,1% (Bảng 1. Tổng lượng nước trung bình nhiều năm khoảng 1,1 km3 ứng với lưu lượng 36 m3/s, tương ứng môđun dòng chảy năm 41,3 l/s.

Sông Ba Chẽ là sông lớn thứ hai ở tỉnh Quảng Ninh, bắt nguồn từ vùng núi Am Váp với chiều dài 78,5 km và diện tích lưu vực là 978 km2. Chiều rộng trung bình của lưu vực 18,8 km, độ cao trung bình 215 m, độ dốc 15,4%, mật độ sông suối 1,11 km/km2. Tổng lượng dòng chảy 0,96 km3 ứng với lưu lượng trung bình 30,7 m3/s và môđun dòng chảy năm 31,4 l/s.