Giới thiệu ứng dụng thử nghiệm công nghệ UAV và GIS trong việc giám sát và quản lý hệ thống đường bờ của sông Hồng và sông Đuống

Nội dung chính của bài viết trình bày ứng dụng công nghệ máy bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicles - UAV) và hệ thống GIS trong việc giám sát và quản lý hệ thống đường bờ sông có tính thực tiễn và kinh tế cao. Mời các bạn tham khảo!

Nghiên cứu GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ UAV VÀ GIS TRONG VIỆC GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG ĐƯỜNG BỜ CỦA SÔNG HỒNG VÀ SÔNG ĐUỐNG PHẠM MINH HẢI, LƯU HẢI ÂU, ĐỖ THỊ HOÀI Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ Mở đầu Tình trạng sạt lở bờ sơng khơng làm đất sản xuất mà gây lo lắng cho người dân vùng, hộ dân sống gần bờ sông Nguyên nhân tượng sạt lở bờ sơng điều kiện địa hình, địa chất, địa mạo, điều kiện kinh tế xã hội xây dựng trái phép lấn chiếm luồng lạch, tôn cao mức hoạt động dịch vụ theo bờ sơng, khai thác cát q mức lịng sơng Hiện nay, phương pháp truyền thống quan trắc thay đổi đường bờ thường đo đạc thực địa Hạn chế phương pháp giá thành cao, nhiều thời gian đặc biệt không cập nhật kịp thời yếu tố biến động đường bờ sông Do đó, ứng dụng cơng nghệ máy bay khơng người lái (Unmanned Aerial Vehicles - UAV) hệ thống GIS việc giám sát quản lý hệ thống đường bờ sơng có tính thực tiễn kinh tế cao Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng thử nghiệm Khu vực lịng sơng, bãi sơng, quản lý vi phạm hành lang biến động lịng sơng, bãi sông thuộc phạm vi sông Hồng, sông Đuống đoạn qua tỉnh Hà Nam, Nam Định, Hưng Yên, Thái Bình, Bắc Ninh với diện tích 400km2 2.2 Phương pháp nghiên cứu Để thực quan trắc hệ thống đê điều trải dài khu vực thử nghiệm, nhóm thực đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ máy bay không người lái (UAV) Ảnh chụp từ UAV với độ phân giải mặt đất 14 cm sử dụng để thành lập bình đồ ảnh số tỷ lệ 1/10.000 bao trùm bãi bồi ven sông, khu vực hai bên bờ sông, hệ thống đê dọc hai bên bờ sông Công tác xử lý thành lập bình đồ ảnh thực phần mềm P x 4D Để phục vụ công tác quản lý giám sát trạng sử dụng lịng sơng, bãi sơng, quản lý vi phạm hành lang đê điều dễ dàng, trình chụp ảnh trạng lớp phủ bề mặt địa hình quay phim ghi lại dạng file video với chất lượng phim 1080p (1920 x1080) với tuyến bay bố trí bay dọc theo tuyến đê, quay phim khu vực từ sông vào đến đê theo hướng song song với tuyến bay: 01 tuyến phía bờ trái 01 tuyến phía bờ phải Nhóm thực xây dựng đồ chuyên đề như: đồ sạt lở bờ sơng; đồ sử dụng lịng sơng, bãi sơng; đồ vi phạm hành lang bảo vệ đê; sơ đồ thể hiện trạng mặt đê, mái đê, chân đê khu vực khảo sát Các đồ biến động đường bờ so sánh với thời điểm năm 2004 ảnh hàng không thu thập Các cơng trình, đối tượng thể đồ bao gồm: đê, kè, cống, cửa qua đê; ao hồ, lịng sơng; đường bờ sơng; nhà; đường giao thơng, cầu, cảng; bãi vật liệu v.v Cuối cùng, sản phẩm đồ thành lập sau tích hợp vào sở liệu đê điều (xem hình 1) Ngày nhận bài: 01/12/2017, ngày chuyển phản biện: 05/12/2017, ngày chấp nhận phản biện: 15/12/2017, ngày chấp nhận ng: 20/12/2017 16 tạp chí khoa học đo đạc đồ số 34-12/2017 Nghiờn cu Kt qu phõn tích 3.1 Kết phân tích khu vực sơng Hồng Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - Sông Hồng đoạn từ Vạn Phúc đến cửa Luộc cho thấy giai đoạn từ năm 2004 đến nay, đường bờ trái khơng có biến động nhiều trừ khu vực đường bờ dịch chuyển phía bãi (xói bãi) gần 400m Đơng Kết - Khoái Châu - Hưng Yên khu vực dịch phía sơng (bồi bãi) khoảng 220m Hồng An - Kim Động Hưng Yên Hiện tại, đường bờ trái thay đổi không nhiều trừ khu vực: Đức Hợp, Đơng Kết - Kim Động (xói bãi) Hồng An - Kim Động (bồi bãi) Đường bờ phải biến động nhiều chủ yếu xu dịch chuyển sông (bồi bãi) lớn, có khu vực đường bờ phải dịch chuyển mạnh vào bãi sơng khoảng 400 Hàm Tử - Khối Châu (Hưng n) (xem hình 2) Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - Sông Hồng đoạn từ cửa Luộc đến cửa Ba Lạt thời điểm quan trắc cho thấy đường bờ trái khơng có biến động nhiều trừ khu vực đường bờ dịch chuyển phía bãi (xói bãi) gần 180m Tân Hưng - Tiên Lữ (Hưng Yên) khu vực dịch phía sơng (bồi bãi) khoảng 150m Bách Thuận- Vũ Thư (Thái Bình), khu vực khác có biến động khơng đáng kể (xem hình 3) Nhìn chung khu vực sơng Hồng, trình biến động thay đổi qua chu kỳ quan trắc, thấy đường bờ trái thay đổi không nhiều, khu vực biến động có mức độ khơng lớn, thường < m Tuy nhiên, đường bờ phải biến động nhiều chủ yếu xu dịch chuyển sông (bồi bãi), xu dịch vào bãi khoảng 3-6m xuất khu vực gần cửa sông Giao Thiện, Giao Hương - Giao Thủy Hình 1: Quy trình thành lập đồ biến động đường bờ sơng khu vực thử nghiệm cơng nghệ UAV t¹p chí khoa học đo đạc đồ số 34-12/2017 17 Nghiên cứu 3.2 Kết phân tích khu vực sông Đuống Từ năm 2004 đến nay, đoạn sông từ kè Kiều Lương đến kè Long Khê tương đối ổn định Tuy nhiên, sau dịng chảy bắt đầu chuyển hướng khúc ngoặt gây tượng sạt lở bờ trái thời điểm năm 2014 Ðoạn sông gần kè Long Khê phía bờ phải xảy tượng sạt mạnh, lịng sơng mở rộng từ 36m lên đến 94m đoạn sạt lở mạnh nhất, ăn sâu vào bờ, gần sát chân đê (xem hình 4) Hình 2: Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - sông Hồng đoạn từ Vạn Phúc đến cửa Luộc Ðường bờ trái Sơng Ðống có xu dịch chuyển phía bãi (xói bãi) phía sơng (bồi bãi) xen kẽ nhau, nhiên xu đường bờ dịch chuyển phía bãi nhiều hơn, cịn lại đường bờ ổn định bồi nhẹ Phía bờ phải, đường bờ tương đối ổn định, có xu dịch chuyển phía bãi chủ yếu mức độ dịch chuyển khơng lớn Cịn lại vị trí đường bờ ổn định dịch chuyển nhẹ phía sơng mức độ khơng nhiều (xem hình 5) Hình 3: Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - sông Hồng đoạn từ Vạn Phúc đến cửa Ba Lạt Hình 4: Biến động lịng sơng Đuống đoạn từ kè Kiều Lương đến kè Long Khê 18 tạp chí khoa học đo đạc đồ sè 34-12/2017 Nghiên cứu Từ năm 2004 đến nay, đường bờ đoạn từ kè Cao Ðức đến kè Vạn Ninh biến động nhiều chủ yếu phần kè Cao Đức đoạn nằm ngã ba sông Đuống, sông Phả Lại, sơng Thái Bình, nơi tập trung dịng chảy lớn Tại đây, diện tích khu vực trầm tích bồi đắp tính tốn vào khoảng 0.15m/năm giai đoạn này.(xem hình 6) Kết luận Các kết nghiên cứu cho thấy ứng dụng công nghệ máy bay không người lái (UAV), công nghệ định vị vệ tinh (GNSS) công nghệ ảnh viễn thám thu thập liệu để đánh giá nhanh trạng đê điều cung cấp nguồn số liệu đầy đủ phục vụ công tác quản lý, bảo vệ tu đê điều Với khu vực có hệ thống sơng lớn đồng Sơng Hồng, nơi có tượng xói lở bờ sơng phức tạp, gây nhiều thiệt hại tài sản ảnh hưởng người dân, cần nhân rộng việc sử dụng công nghệ viễn thám, đặc biệt công nghệ máy bay không người lái xây dựng sở liệu để đánh giá trạng giám sát diễn biến đường bờ sông, dự báo xu hướng, sạt lở tương lai phục vụ hiệu công tác quản lý, cảnh báo sạt lở nói chung đảm bảo an sinh xã hội phát triển kinh tế bền vững.m Hình 5: Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - sông Đuống từ Xuân Trạch - Đông Hội - Đông Anh - Hà Nội đến Phả Lại - Đức Long Quế Võ - Bắc Ninh Hình 6: Ðường bờ sông qua kè Cao Ðức đến kè Vạn Ninh tạp chí khoa học đo đạc đồ số 34-12/2017 19 ... tính tốn vào khoảng 0.15m/năm giai đoạn này.(xem hình 6) Kết luận Các kết nghiên cứu cho thấy ứng dụng công nghệ máy bay không người lái (UAV) , công nghệ định vị vệ tinh (GNSS) công nghệ ảnh viễn... người dân, cần nhân rộng việc sử dụng công nghệ viễn thám, đặc biệt công nghệ máy bay không người lái xây dựng sở liệu để đánh giá trạng giám sát diễn biến đường bờ sông, dự báo xu hướng, sạt lở... sơng Hồng Kết phân tích xác định dịch chuyển đường bờ sông - Sông Hồng đoạn từ Vạn Phúc đến cửa Luộc cho thấy giai đoạn từ năm 2004 đến nay, đường bờ trái khơng có biến động nhiều trừ khu vực đường