Luận văn thạc sĩ ứng dụng công nghệ viễn thám và gis trong nghiên cứu tái hiện hệ thống lòng cổ sông đáy sông nhuệ đoạn chảy qua thành phố hà nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và gis trong nghiên cứu tái hiện hệ thống lòng cổ sông đáy sông nhuệ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đặng Kinh Bắc
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hiệu
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và GIS
• Đề tài: Ứng Dụng Công Nghệ Viễn Thám Trong Nghiên Cứu Sông Nhuệ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM – GIS TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI LÒNG SÔNG
• 1.1. Cơ sở viễn thám – GIS trong nghiên cứu địa lý
• 1.2. Cơ sở công nghệ viễn thám – GIS
• 1.3. Cơ sở phân tích, nhận dạng đối tượng trên ảnh viễn thám
• 1.4. Lựa chọn tư liệu ảnh viễn thám. Chiết xuất thông tin bằng tiếp cận đa quy mô
• 1.5. Tổng quan về biến đổi lòng sông
• 1.5.1. Khái quát chung về hoạt động địa mạo của dòng chảy và biến đổi lòng sông
• 1.5.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới biến động lòng sông. Sản phẩm của biến đổi lòng sông
• 1.5.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu lòng sông cổ tại thành phố Hà Nội
• 1.5.3.1. Thời kỳ trước năm 1954
• 1.5.3.2. Thời kỳ sau 1954
• 1.6. Cơ sở dữ liệu và các phương pháp nghiên cứu
• 1.6.1. Cơ sở dữ liệu
• 1.6.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 1.6.2.1. Phương pháp kết hợp nghiên cứu địa mạo và công nghệ viễn thám - GIS trong đánh giá biến đổi lòng sông
• 1.6.2.2. Các phương pháp khác
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI LÒNG SÔNG TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI
• 2.1. Điều kiện địa chất, tân kiến tạo
• 2.1.1. Cấu trúc địa chất, tân kiến tạo
• 2.1.2. Thành phần vật chất cấu tạo đồng bằng
• 2.2. Địa hình và quá trình địa mạo
• 2.2.1. Khái quát địa hình khu vực
• 2.2.2. Đặc điểm các kiểu nguồn gốc địa hình
• 2.3. Điều kiện khí hậu
• 2.3.1. Đặc trưng cổ khí hậu
• 2.3.2. Điều kiện khí hậu hiện đại
• 2.4. Điều kiện thủy văn
• 2.5. Các hoạt động nhân sinh
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LÒNG CỔ SÔNG ĐÁY, SÔNG NHUỆ KHU VỰC TP. HÀ NỘI - CÁC TAI BIẾN THIÊN NHIÊN LIÊN QUAN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÒNG TRÁNH
• 3.1. Ứng dụng viễn thám và GIS trong phân tích hệ thống lòng sông cổ
• 3.1.1. Ứng dụng viễn thám trong phân tích hệ thống lòng sông cổ
• 3.1.2. Ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian xác lập các khu vực thấp trũng
• 3.1.3. Xử lý ảnh viễn thám xác lập các khu vực có độ ẩm cao
• 3.1.3.1. Bước lọc nhờ dữ liệu mây, bóng mây và bóng núi
• 3.1.3.2. Bóc tách dữ liệu dựa trên tài liệu địa mạo, trắc lượng hình thái
• 3.1.4. Tích hợp viễn thám và GIS cho xác định hệ thống lòng sông cổ
• 3.1.4.1. Lọc và bổ sung dữ liệu lòng sông cổ bằng các đơn vị địa mạo
• 3.1.4.2. Lọc và bổ sung dữ liệu lòng sông cổ bằng các yếu tố nhân sinh
• 3.1.5. Phân tích dấu hiện lòng sông qua tài liệu địa chất, lỗ khoan địa tầng
• 3.2. Đặc điểm hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội
• 3.2.1. Hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội
• 3.2.2. Phân tích hệ thống lòng sông cổ tại những vùng có mức độ biến động cao
• 3.2.2.1. Hệ thống lòng sông cổ khu vực phía tây thành phố Hà Nội
• 3.2.2.2. Hệ thống lòng sông cổ khu vực Chương Mỹ, Hà Nội
• 3.3. Các tai biến thiên nhiên liên quan và định hướng phòng tránh
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu sông Nhuệ

Công nghệ viễn thám đã trở thành một công cụ quan trọng trong nghiên cứu địa lý, đặc biệt là trong việc theo dõi và phân tích các biến đổi của sông Nhuệ. Viễn thám cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn tổng quan về tình trạng môi trường và các yếu tố ảnh hưởng đến dòng sông. Sông Nhuệ, với vai trò quan trọng trong hệ thống thủy lợi và sinh thái của Hà Nội, cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo sự phát triển bền vững.

1.1. Công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu địa lý

Công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích và quản lý dữ liệu không gian. Viễn thám cho phép thu thập thông tin về sông Nhuệ mà không cần tiếp xúc trực tiếp, trong khi GIS giúp tổ chức và phân tích dữ liệu này để đưa ra các quyết định chính xác hơn.

1.2. Lợi ích của việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu sông Nhuệ

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu sông Nhuệ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng giám sát môi trường, phân tích biến động lòng sông và hỗ trợ trong việc quy hoạch đô thị. Công nghệ này giúp phát hiện sớm các vấn đề như ngập úng và sụt lún, từ đó đưa ra các giải pháp kịp thời.

II. Thách thức trong nghiên cứu sông Nhuệ bằng công nghệ viễn thám

Mặc dù công nghệ viễn thám mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng nó vào nghiên cứu sông Nhuệ. Các yếu tố như độ chính xác của dữ liệu, sự thay đổi của môi trường và các hoạt động nhân sinh có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.

2.1. Độ chính xác của dữ liệu viễn thám

Độ chính xác của dữ liệu viễn thám là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu. Các sai số trong quá trình thu thập và xử lý dữ liệu có thể dẫn đến những kết luận sai lệch về tình trạng của sông Nhuệ. Việc lựa chọn các công nghệ và phương pháp phù hợp là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu.

2.2. Ảnh hưởng của các hoạt động nhân sinh

Các hoạt động nhân sinh như xây dựng, đô thị hóa và nông nghiệp có thể làm thay đổi đáng kể môi trường xung quanh sông Nhuệ. Những thay đổi này cần được theo dõi và phân tích để hiểu rõ hơn về tác động của chúng đến dòng sông và các hệ sinh thái liên quan.

III. Phương pháp nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong sông Nhuệ

Để nghiên cứu sông Nhuệ hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu phù hợp với công nghệ viễn thám. Các phương pháp này bao gồm thu thập dữ liệu từ vệ tinh, phân tích ảnh viễn thám và tích hợp dữ liệu với GIS để tạo ra các mô hình chính xác.

3.1. Thu thập dữ liệu từ vệ tinh

Việc thu thập dữ liệu từ vệ tinh là bước đầu tiên trong nghiên cứu sông Nhuệ. Các vệ tinh như Landsat cung cấp hình ảnh chất lượng cao, giúp theo dõi sự biến đổi của lòng sông theo thời gian. Dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích các yếu tố như độ ẩm, độ sâu và tình trạng ô nhiễm.

3.2. Phân tích ảnh viễn thám

Phân tích ảnh viễn thám cho phép nhận diện và đánh giá các đặc điểm của sông Nhuệ. Các kỹ thuật như phân loại ảnh, phân tích phổ và mô hình hóa có thể được áp dụng để hiểu rõ hơn về các biến đổi của dòng sông và các yếu tố ảnh hưởng đến nó.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ viễn thám trong nghiên cứu sông Nhuệ

Công nghệ viễn thám không chỉ giúp nghiên cứu mà còn có thể được ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước và quy hoạch đô thị. Các kết quả từ nghiên cứu có thể hỗ trợ các nhà quản lý trong việc đưa ra các quyết định chính xác hơn về phát triển bền vững cho khu vực xung quanh sông Nhuệ.

4.1. Quản lý tài nguyên nước

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên nước giúp theo dõi tình trạng nước, phát hiện các khu vực ô nhiễm và đánh giá khả năng cung cấp nước cho các hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng dân số.

4.2. Quy hoạch đô thị bền vững

Công nghệ viễn thám cung cấp thông tin cần thiết cho quy hoạch đô thị bền vững, giúp xác định các khu vực có nguy cơ ngập úng và sụt lún. Các nhà quy hoạch có thể sử dụng dữ liệu này để thiết kế các giải pháp giảm thiểu rủi ro và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu sông Nhuệ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong sông Nhuệ không chỉ giúp hiểu rõ hơn về dòng sông mà còn mở ra nhiều cơ hội cho việc quản lý và phát triển bền vững. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho cộng đồng và môi trường.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của dữ liệu viễn thám và phát triển các phương pháp phân tích mới. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả của việc giám sát và quản lý sông Nhuệ.

5.2. Hướng đi mới trong nghiên cứu

Hướng đi mới trong nghiên cứu có thể bao gồm việc tích hợp công nghệ viễn thám với các phương pháp truyền thống, nhằm tạo ra một cái nhìn toàn diện hơn về tình trạng của sông Nhuệ và các yếu tố ảnh hưởng đến nó.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống sông Đáy và sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa môi trường, thoát lũ và phát triển cảnh quan đô thị. Theo ước tính, quá trình hình thành và phát triển của hai con sông này đã diễn ra trong hàng nghìn năm, để lại nhiều dấu tích địa mạo như hồ móng ngựa, dải trũng và gờ cao ven lòng sông. Tuy nhiên, sự phát triển đô thị nhanh chóng đã làm biến mất nhiều dấu vết lòng sông cổ, gây ra các vấn đề như sụt lún nền móng và ngập úng cục bộ. Mục tiêu nghiên cứu là tái hiện hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại do các tai biến thiên nhiên liên quan đến biến động lòng sông, dựa trên ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực thành phố Hà Nội, đặc biệt là đoạn sông Đáy và sông Nhuệ phía nam sông Hồng, trong giai đoạn từ Holocen muộn đến hiện đại. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác quy hoạch và phát triển đô thị bền vững, đồng thời nâng cao hiệu quả phòng tránh các tai biến thiên nhiên như ngập lụt và sụt lún đất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết địa mạo dòng chảy và lý thuyết phản xạ phổ trong viễn thám. Lý thuyết địa mạo dòng chảy mô tả hoạt động xâm thực và tích tụ của dòng sông, trong đó động năng dòng nước được tính theo công thức $F = \frac{mv^2}{2}$, với $m$ là khối lượng nước và $v$ là tốc độ dòng chảy. Quá trình uốn khúc và chuyển dịch lòng sông được phân tích qua các khái niệm như khúc uốn nguyên thủy, khúc uốn thứ sinh, hồ móng ngựa và bãi bồi. Lý thuyết phản xạ phổ trong viễn thám giúp nhận diện các đối tượng tự nhiên trên ảnh vệ tinh dựa trên đặc trưng phản xạ sóng điện từ ở các bước sóng khác nhau, bao gồm thực vật, nước, đất và các vật liệu đô thị. Các khái niệm chính bao gồm độ phân giải không gian, phổ và thời gian của ảnh viễn thám, cũng như các đặc trưng phổ phản xạ của các đối tượng trên mặt đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm ảnh vệ tinh Landsat đa thời kỳ (1989, 1994, 1996, 1999, 2000, 2005, 2007, 2009) với độ phân giải không gian 30m và 7 kênh phổ, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000, bản đồ địa chất, địa mạo, bản đồ ngập lụt và các tài liệu hành chính liên quan. Phương pháp phân tích kết hợp giữa xử lý ảnh số viễn thám và GIS nhằm chiết xuất thông tin về các đối tượng lòng sông cổ như dải trũng, hồ móng ngựa và gờ cao ven lòng sông. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ khu vực thành phố Hà Nội, tập trung vào các vùng có dấu hiệu lòng sông cổ. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân tích đa quy mô và đa thời kỳ ảnh vệ tinh để giảm thiểu ảnh hưởng của mây, bóng mây và nhân sinh. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2010 đến 2012, bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý ảnh, phân tích GIS và khảo sát thực địa để kiểm chứng kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tái hiện hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ: Qua xử lý ảnh Landsat đa thời kỳ, xác định được các dải trũng, hồ móng ngựa và gờ cao ven lòng sông phân bố rộng khắp khu vực nghiên cứu. Ví dụ, các dải trũng có độ ẩm cao chiếm khoảng 15-20% diện tích khu vực phía nam sông Hồng, thể hiện rõ trên ảnh năm 2007 và 2009.

2. Ảnh hưởng của cấu trúc địa chất và tân kiến tạo: Hệ thống đứt gãy sông Hồng và các khối kiến trúc địa chất như khối nâng Hà Nội và khối sụt địa hào Đồng Quang đã định hướng dòng chảy và biến động lòng sông. Đặc biệt, khu vực Xuân Đỉnh nằm trong khối nâng Hà Nội, trong khi sông Nhuệ phát triển trong đới sụt lún mạnh nhất, ảnh hưởng đến sự phân bố lòng sông cổ.

3. Mối liên hệ giữa lòng sông cổ và tai biến thiên nhiên: Khu vực có lòng sông cổ tập trung chiếm khoảng 25% diện tích thành phố Hà Nội cũng là nơi có nguy cơ ngập úng và sụt lún nền móng cao. So sánh với bản đồ ngập lụt năm 2008 cho thấy 70% các điểm ngập sâu trùng với vị trí lòng sông cổ.

4. Biến động lòng sông theo thời gian: Phân tích ảnh vệ tinh từ 1989 đến 2009 cho thấy sự thay đổi rõ rệt về diện tích các vùng có độ ẩm cao, giảm khoảng 10% do tác động của đô thị hóa và các hoạt động nhân sinh.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của biến động lòng sông là sự kết hợp giữa động lực dòng chảy, điều kiện địa chất - tân kiến tạo và các hoạt động nhân sinh. Động năng dòng chảy thay đổi theo mùa lũ, gây xâm thực bờ lõm và tích tụ bờ lồi, tạo nên các khúc uốn thứ sinh và hồ móng ngựa. Cấu trúc địa chất và tân kiến tạo tạo ra các trũng sụt và khối nâng, ảnh hưởng đến hướng dòng chảy và sự phân bố lòng sông cổ. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các công trình trước đây về biến động lòng sông Hồng và đồng bằng châu thổ, đồng thời bổ sung thông tin chi tiết về sông Đáy và sông Nhuệ. Việc sử dụng ảnh viễn thám đa thời kỳ kết hợp GIS cho phép nhận diện chính xác các dấu hiệu lòng sông cổ, hỗ trợ hiệu quả cho công tác quy hoạch và phòng tránh thiên tai. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phản xạ phổ các đối tượng trên ảnh Landsat và bản đồ phân bố lòng sông cổ kết hợp với bản đồ ngập lụt để minh họa mối quan hệ không gian.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng bản đồ cảnh báo ngập úng và sụt lún dựa trên hệ thống lòng sông cổ: Sử dụng dữ liệu viễn thám và GIS để cập nhật định kỳ, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai, thực hiện trong vòng 2 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội chủ trì.

2. Quy hoạch đô thị phù hợp với phân bố lòng sông cổ: Hạn chế xây dựng công trình trọng điểm trên các vùng đất yếu, ưu tiên phát triển các hành lang xanh ven sông, thực hiện trong kế hoạch 5 năm tới, phối hợp giữa Sở Quy hoạch Kiến trúc và UBND các quận huyện.

3. Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát biến động lòng sông: Thiết lập hệ thống giám sát đa thời kỳ để phát hiện sớm các biến động, cảnh báo kịp thời, triển khai ngay trong năm 2024, do Viện Địa lý và Viễn thám thực hiện.

4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về vai trò của lòng sông cổ: Tổ chức các chương trình giáo dục, hội thảo nhằm tăng cường hiểu biết về tác động của biến động lòng sông đến đời sống, thực hiện liên tục, do các tổ chức xã hội và trường học phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quy hoạch đô thị và quản lý tài nguyên: Nhận được dữ liệu chính xác về lòng sông cổ để thiết kế quy hoạch phù hợp, tránh các khu vực có nguy cơ sụt lún và ngập úng cao.

2. Các nhà nghiên cứu địa mạo và địa chất: Có cơ sở khoa học để phân tích biến động lòng sông, phát triển các mô hình dự báo và nghiên cứu sâu hơn về tân kiến tạo.

3. Cơ quan phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các kịch bản ứng phó với ngập lụt và sụt lún, nâng cao hiệu quả phòng tránh tai biến thiên nhiên.

4. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp xây dựng: Hiểu rõ đặc điểm địa chất và lòng sông cổ để lựa chọn vị trí xây dựng an toàn, giảm thiểu rủi ro về kỹ thuật và tài chính.

Câu hỏi thường gặp

1. Viễn thám và GIS có thể giúp gì trong nghiên cứu lòng sông cổ?
   Viễn thám cung cấp ảnh đa thời kỳ với đặc trưng phản xạ phổ giúp nhận diện các đối tượng lòng sông cổ như dải trũng, hồ móng ngựa. GIS tích hợp dữ liệu địa mạo, địa chất để phân tích không gian chính xác, hỗ trợ tái hiện hệ thống lòng sông cổ.

2. Làm thế nào để phân biệt lòng sông cổ với các đối tượng nhân sinh trên ảnh vệ tinh?
   Phân tích đặc trưng phổ phản xạ, hình thái và cấu trúc trên ảnh đa thời kỳ, kết hợp với dữ liệu địa mạo và khảo sát thực địa giúp loại trừ các yếu tố nhân sinh như khu dân cư, ruộng vườn.

3. Những nhân tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến biến động lòng sông?
   Động lực dòng chảy (động năng), cấu trúc địa chất - tân kiến tạo, điều kiện địa hình, khí hậu thủy văn và các hoạt động nhân sinh đều đóng vai trò quan trọng trong biến động lòng sông.

4. Tại sao việc tái hiện lòng sông cổ lại quan trọng cho quy hoạch đô thị?
   Lòng sông cổ thường liên quan đến các tầng đất yếu và trục thoát lũ tự nhiên. Hiểu rõ vị trí và đặc điểm giúp tránh xây dựng trên nền đất không ổn định, giảm thiểu rủi ro sụt lún và ngập úng.

5. Có thể áp dụng phương pháp nghiên cứu này cho các khu vực khác không?
   Phương pháp kết hợp viễn thám và GIS cùng phân tích địa mạo, địa chất có thể áp dụng rộng rãi cho các khu vực đồng bằng sông ngòi khác nhằm nghiên cứu biến động lòng sông và quản lý tài nguyên hiệu quả.

Kết luận

• Tái hiện thành công hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ đoạn qua Hà Nội dựa trên công nghệ viễn thám và GIS.
• Xác định mối liên hệ chặt chẽ giữa lòng sông cổ với các tai biến thiên nhiên như ngập lụt và sụt lún nền móng.
• Phân tích ảnh hưởng của cấu trúc địa chất và tân kiến tạo đến biến động lòng sông trong khu vực.
• Đề xuất các giải pháp quy hoạch và phòng tránh thiên tai dựa trên kết quả nghiên cứu.
• Khuyến nghị triển khai giám sát đa thời kỳ và nâng cao nhận thức cộng đồng về vai trò của lòng sông cổ.

Next steps: Triển khai bản đồ cảnh báo và hệ thống giám sát biến động lòng sông, phối hợp các cơ quan liên quan để áp dụng kết quả nghiên cứu vào quy hoạch đô thị.

Các nhà quản lý, quy hoạch và nghiên cứu cần tích cực ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để bảo vệ và phát triển bền vững hệ thống sông ngòi tại Hà Nội và các vùng đồng bằng khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Sông Đáy, sông Nhuệ là những dòng sông có vai trò hết sức quan trọng đối với thủ đô Hà Nội. Ngoài chức năng thoát lũ hiện nay, chúng sẽ phải “gánh vác” những trọng trách mới cho sự phát triển phồn thịnh của thủ đô trong tương lai, trở thành những trục cảnh quan, hành lang xanh, điều hoà không khí và môi trường của thủ đô Hà Nội, hay tạo cảnh quan môi trường cho các đô thị sinh thái bên sông. Chính bởi vậy, sự hiểu biết về những con sông này, đặc biệt về sự hình thành và phát triển của chúng trong quá khứ cũng như hiện nay là hết sức cấp thiết. Quá trình hình thành và phát triển của sông Đáy, sông Nhuệ đã diễn ra từ hàng nghìn năm.

Trong suốt quá trình phát triển, chúng đã tạo nên các đới biến động rộng lớn, đồng thời cũng để lại những dấu ấn của mình trên địa hình như hồ móng ngựa, dải trũng hay các gờ cao ven lòng với những đặc trưng riêng về hình dạng, kích thước. Các dấu vết này, một phần còn tồn tại cho đến ngày nay, còn phần lớn đã bị các hoạt động phát triển kinh tế, đặc biệt là quá trình đô thị hoá, không còn nhận ra được nữa hay biến mất trên thực địa. Điều đáng quan tâm là, gắn liền với những dấu vết đó còn tiềm ẩn những vấn đề liên quan tới các tầng đất yếu hay các trục thoát lũ trên vùng đồng bằng…, có ảnh hưởng trực tiếp và quan trọng đến quá trình quy hoạch và phát triển đô thị. Sự thiếu hiểu biết cũng như các hoạt động quy hoạch không phù hợp với sự phân bố của các lòng sông cổ, cũng như đới biến động của chúng, có thể dẫn tới những hậu quả đáng tiếc, như sụt lún nền móng công trình, gây ngập úng cục bộ… Nhiều công trình nghiên cứu đề cập tới hệ thống sông ở Hà Nội đã được công bố, nhưng cho đến nay chưa có nhiều đề tài chuyên sâu nghiên cứu, xác lập lại hệ thống lòng cổ và đới hoạt động của hai con sông này.

Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề, học viên đã lựa chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu tái hiện hệ thống lòng cổ sông Đáy, sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội” làm luận văn thạc sĩ của mình. 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Mục tiêu của đề tài Tái hiện được hệ thống lòng cổ của sông Đáy, sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội, góp phần giảm nhẹ các thiệt hại do những tai biến thiên nhiên liên quan với biến động lòng sông (ngập úng, sụt lún đất,.) gây ra trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu của đề tài Để đạt được mục tiêu trên, báo cáo giải quyết các nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu sau: - Thu thập và tổng hợp tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội liên quan đến khu vực nghiên cứu; - Tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn của việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động lòng sông; - Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới biến động lòng sông; - Phân tích dấu hiệu nhận biết các lòng sông cổ trên ảnh vệ tinh; - Xác lập (tái hiện) hệ thống lòng sông cổ trên cơ sở tích hợp thông tin địa chất, địa mạo với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và GIS; - Đề xuất một số giải pháp phòng tránh, giảm thiểu tai biến thiên nhiên liên quan tới các lòng cổ và sự biến động lòng sông khu vực thành phố Hà Nội. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu của đề tài tài là khu vực nằm trong phạm vi thành phố Hà Nội (hình 1), tập trung vào các khu vực xuất hiện hệ thống lòng cổ sông Đáy và sông Nhuệ đoạn chảy qua thành phố Hà Nội (tập trung phân tích cho khu vực phía nam sông Hồng) - Phạm vi khoa học: Nghiên cứu biến động lòng sông Đáy - sông Nhuệ từ sau biển tiến Flandrian đến hiện đại (từ Holocen muộn đến nay).

- Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: Trên cơ sở nghiên cứu, tái hiện hệ thống lòng sông cổ khu vực thành phố Hà Nội, học viên phân tích và xác lập các mối liên hệ 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] giữa lòng sông cổ với các tai biến thiên nhiên như ngập lụt; độ ổn định của nền móng công trình kém, làm cơ sở tài liệu quan trọng cho công tác quy hoạch, phát triển đô thị trong tương lai. Hình 1: Khu vực nghiên cứu 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1: CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM – GIS TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔILÒNG SÔNG 1. Cơ sở viễn thám – GIS trong nghiên cứu địa lý 1. Cơ sở công nghệ viễn thám - GIS Viễn thám (Remote sensing) được định nghĩa bằng nhiều cách khác nhau, nhưng nói chung đều thống nhất là khoa học và công nghệ thu thập thông tin của vật thể mà không tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó.

Định nghĩa sau đây có thể coi là tiêu biểu: “Viễn thám là khoa học và công nghệ mà theo đó các đặc tính đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc, phân tích các tính chất mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng”. Đối tượng trong định nghĩa này có thể hiểu là một đối tượng cụ thể, một vùng hay một hiện tượng. Viễn thám điện từ là khoa học và công nghệ sử dụng sóng điện từ để chuyển tải thông tin từ vật cần nghiên cứu tới thiết bị thu nhận thông tin cũng như công nghệ xử lý để các thông tin thu nhận có ý nghĩa. Các thiết bị dùng để thu nhận sóng điện từ bộ cảm được gọi là vật mang (platform).

Máy bay và vệ tinh là những vật mang thông dụng trong kỹ thuật viễn thám.1: Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh của viễn thám 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tín hiệu điện từ thu nhận từ đối tượng nghiên cứu mang theo thông tin về đối tượng. Các thiết bị viễn thám thu nhận xử lý các thông tin nàytừ thông tin phổ, tiếp tục tiến hành nhận biết, xác định được các đối tượng. Cơ sở phân tích, nhận dạng đối tượng trên ảnh viễn thám Thông tin trên ảnh viễn thám có được về các đối tượng nhờ vào quá trình “chụp ảnh” vệ tinh mà thực chất là quá trình thu nhận năng lượng sóng điện từ phản xạ hoặc phát xạ từ vật thể. Thông tin có được về đối tượng trong quá trình này chính là nhờ sự khác biệt của phản ứng với sóng điện từ của các đối tượng khác nhau (phản xạ, hấp thụ hay phân tách sóng điện từ).

Năng lượng sóng phản xạ từ đối tượng bao gồm hai phần: - Năng lượng phản xạ trực tiếp từ bề mặt đối tượng - Năng lượng tán xạ bởi cấu trúc bề mặt đối tượng. Năng lượng phản xạ trực tiếp không phụ thuộc vào bản chất của đối tượng mà chỉ phụ thuộc vào đặc tính bề mặt: độ gồ ghề, hướng,. của đối tượng. Năng lượng tán xạ là kết quả của một quá trình tương tác giữa bức xạ với bề dày của đối tượng mà bức xạ đó có khả năng xuyên tới.

Năng lượng này phụ thuộc vào cấu trúc, bản chất và trạng thái của đối tượng. Đây là nguồn năng lượng mang thông tin giúp ta có thể nhận biết được các đối tượng và trạng thái của chúng. Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ bằng các cách thức khác nhau và các đặc trưng này thường được gọi là đặc trưng phổ. Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu được về các đối tượng.

Đối với mỗi vật trong tự nhiên có đặc tính phản xạ phổ điện từ khác nhau trên các bước sóng khác nhau. Dựa vào đặc điểm phổ phản xạ có thể phân tích, so sánh và nhận diện các đối tượng trên bề mặt. Các đối tượng chủ yếu trên mặt đất bao gồm: lớp phủ thực vật, nước, đất hay cát, đá công trình xây dựng. Mỗi loại này có phản xạ khác nhau với sóng điện từ tại các bước sóng khác nhau.

5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên chính Đây là hình biểu diễn đường cong phản xạ phổ của các loại lớp phủ mặt đất (thực vật, đất và nước), chúng có tính chất khái quát việc phản xạ phổ của ba loại lớp phủ chủ yếu. Trên thực tế, các loại thực vật, đất và nước khác nhau sẽ có các đường cong phản xạ phổ khác nhau. Sự khác nhau này chủ yếu được thể hiện ở độ lớn của phần trăm phản xạ, song hình dạng tương đối của đường cong ít khi có sự thay đổi.

Thực vật: phản xạ phổ cao nhất ở bước sóng màu lục (0.6μm) (tương ứng với dải sóng màu lục-Green) trong vùng nhìn thấy và có màu xanh lục. Khi diệp lục tố giảm đi, thực vật chuyển sang khả năng phản xạ ánh sáng màu đỏ trội hơn, dẫn đến lá cây có màu vàng (do tổ hợp màu Green và Red) hoặc màu đỏ hẳn. Các đặc trưng phản xạ phổ của thực vật nổi bật nhất ở vùng hồng ngoại gần (0,7-1.4μm), là vùng bước sóng mà thực vật có phản xạ cao nhất. Mức độ phản xạ của thực vật phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, có thể kể đến là lượng chlorophyll (diệp lục), độ dày tán lá và cấu trúc tán lá.

Nước: có phản xạ chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy (0.7μm) và phản xạ mạnh ở dải sóng lam (0. Giá trị phản xạ của một đối tượng nước phụ thuộc chủ yếu vào độ đục của nó. Nước trong có giá trị phản xạ rất khác nước đục, nước càng đục có độ phản xạ càng cao. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Đồ thị phản xạ phổ của một số loại nước Ðất: có phần trăm phản xạ tăng dần theo chiều tăng của chiều dài bước sóng. Phần trăm phản xạ của đất chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm và màu của đất. Đất khô, đường cong phổ phản xạ của đất khô tương đối đơn giản, ít có những cực đại và cực tiểu một cách rõ ràng, lý do chính là các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất phổ của đất khá phức tạp và không rõ ràng như ở thực vật. Tuy nhiên quy luật chung là giá trị phổ phản xạ của đất tăng dần về phía sóng có bước sóng dài.

Các cực trị hấp thụ phổ do hơi nước cũng diễn ra ở vùng 1. Phản xạ phổ của một số loại đất 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.