Nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hóa đến xu thế mực nước trên hạ lưu hệ thống sông sài gòn đồng nai

LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám Hiệu, Quý Thầy, Cô Viện Khoa học Công nghệ Quản lý Môi trƣờng, Phòng Quản lý Sau đại học Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức khoa học, kinh nghiệm giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu trƣờng Xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TS Lƣơng Văn Việt, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, động viên bổ sung, bổ trợ kiến thức nhƣ đóng góp ý kiến quý báu suốt trình triển khai thực luận văn Cuối xin cám ơn gia đình, ba mẹ, bạn bè đồng nghiệp hỗ trợ phần tinh thần trình học tập thực luận văn để Tơi tiếp bƣớc đến thành ngày hơm Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2017 Học viên Bùi Xuân Trọng i TÓM TẮT Vùng hạ du sơng Sài Gịn - Đồng Nai nơi tập trung hầu hết khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, thành phố Hồ Chí Minh đóng vai trị chiến lƣợc quan trọng kinh tế quốc gia Tuy nhiên năm gần tốc độ thị hóa cơng nghiệp hóa tăng nhanh làm cho diện tích vùng chứa ngày giảm mực nƣớc dâng sông ngày tăng Đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng thị hóa đến xu mực nƣớc hạ lƣu hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai” Phƣơng pháp đƣợc sử dụng cho nghiên cứu hồi quy tuyến tính bƣớc mơ ảnh hƣởng diện tích vùng chứa đến mực nƣớc cao vùng hạ lƣu hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai Kết nghiên cứu sở khoa học giúp cho nhà quy hoạch hoạch định đƣợc phƣơng án tổ chức lãnh thổ, triển khai dự án khả thi tƣơng lai, xây dựng phƣơng án xử lý, giảm thiểu thiệt hại vấn đề ngập lụt đô thị gây theo định hƣớng phát triển bền vững Từ khóa: Đơ thị hóa, diện tích vùng chứa, mực nƣớc cao ii ABSTRACT The Sai Gon-Dong Nai river downstream area is the focus of most of the southern key economic regions, in which Ho Chi Minh City plays an important strategic role in the national economy However, in recent years, rapid urbanization and industrialization have resulted in decreasing area of the reservoir and rising river levels Topic "Studying the effects of urbanization to the trend of water level on the Sai GonDong Nai river downstream area" Methodology used for the study is a stepped linear regression that simulated the effect of the area of reservoir to the highest water level on the Sai Gon - Dong Nai river downstream area The result are the scientist basis helping planners in planning the territorial organization, proceeding feasible projects in the future, develop the options of treating and reducing the losses from urban flooding following to orientation of sustainable development Key word: urbanization, area of the reservoir, highest water level iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt đƣợc cơng trình sản phẩm nghiên cứu tìm hiểu riêng cá nhân tơi Tồn nội dung luận văn đƣợc nghiên cứu, thu thập cách trung thực, không chép từ nguồn Việc tham khảo nguồn tài liệu đƣợc trích dẫn rõ ràng ghi rõ nguồn gốc Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2017 Học viên Bùi Xuân Trọng iv MỤC LỤC MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ VIII DANH MỤC BẢNG X DANH MỤC VIẾT TẮT XI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tổng quan khu vực nghiên cứu .5 1.1 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Địa hình .6 1.1.3 Mạng lƣới sơng ngịi 1.1.4 Đặc điểm khí tƣợng, thủy văn 10 1.2 Tình hình phát triển thị hóa lƣu vực hạ lƣu hệ thống sơng Sài Gịn – Đồng Nai 14 1.2.1 Khái niệm đô thị hóa 14 1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế khu vực 16 1.2.3 Tình hình phát triển dân số khu vực 17 1.2.4 Diện tích thị khu cơng nghiệp 21 Tổng quan hệ thống thông tin địalý 23 1.3 1.3.1 Định nghĩa 23 1.3.2 Các thành phần hệ thống thông tin địa lý 24 1.3.3 Các chức hệ thống thông tin địa lý 24 v Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý 25 1.3.4 Tổng quan viễn thám 26 1.4 1.4.1 Khái niệm viễn thám 26 1.4.2 Nguyên lý hoạt động viễn thám 26 Vệ tinh Landsat 28 1.5 1.5.1 Giới thiệu ảnh vệ tinh Landsat 29 1.5.2 Giới thiệu ảnh vệ tinh Landsat 29 Tình hình ngập lụt khu vực nghiên cứu 32 1.6 1.6.1 Tình hình ngập lụt thành phố Hồ Chí Minh năm gần 32 1.6.2 Các nguyên nhân gây ngập lụt vùng hạ lƣu hệ thống sông Đồng Nai – Sài Gòn .35 Tổng quan tình hình nghiên cứu 44 1.7 1.7.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 51 1.7.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 52 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 Nội dung nghiên cứu .47 2.1 Nội dung 1: Xác định diện tích vùng chứa phƣơng pháp phân 2.1.1 loại ảnh viễn thám 47 2.1.2 Nội dung 2: Nội suy liệu diện tích vùng chứa 48 2.1.3 Nội dung 3: Phân tích mối quan hệ mực nƣớc cao diện tích vùng chứa 48 Phƣơng pháp nghiên cứu .49 2.2 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tổng hợp tài liệu 49 2.2.2 Phƣơng pháp thống kê .49 2.2.3 Phƣơng pháp phân tích xử lý ảnh viễn thám .55 2.2.4 Phƣơng pháp GIS 62 2.3 Số liệu sử dụng 62 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 3.1 Diễn biến diện tích vùng chứa theo thời gian .66 vi 3.2 Hệ số tƣơng quan diện tích vùng chứa mực nƣớc sông 73 3.3 Ảnh hƣởng thay đổi diện tích vùng chứa đến mực nƣớc cao sông 74 3.3.1 Trạm Nhà Bè 74 3.3.2 Trạm Biên Hòa 76 3.3.3 Trạm Phú An 77 3.3.4 Trạm Thủ Dầu Một 79 3.4 Đề xuất giải pháp giảm mực nƣớc cao hạ lƣu 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC CHƢƠNG 91 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 106 vii DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ Hình 0.1 Hạ lƣu vực hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai Hình 1.1 Khu vực hạ lƣu hệ thống sơng Đồng Nai - Sài Gịn …………………… Hình 1.2 Biểu đồ tốc độ tăng trƣởng kinh tế TPHCM so với nƣớc .17 Hình 1.3 Biểu đồ dân số thành phố Hồ Chí Minh 1980 - 2015 18 Hình 1.4 Biểu đồ thống kê tỷ lệ ngƣời dân thành thị/nơng thơn TP HCM 21 Hình 1.5 Biểu đồ diện tích thị thành Phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1980 - 2015 22 Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động viễn thám 27 Hình 1.7 Các hệ vệ tinh Landsat 28 Hình 1.8 Hình dáng lịng dẫn sơng Sồi Rạp 41 Hình 1.9 Khu vực dự án san lấp Thành phố Hồ Chí Minh 43 Hình 2.1 Sơ đồ phân loại ảnh …………………………………………………… 47 Hình 2.2 Vị trí trạm đo mực nƣớc 63 Hình 3.1 Bản đồ vùng chứa từ kết phân loại ảnh…………………………… 66 Hình 3.2 Sự thay đổi vùng chứa huyện Cần Giuộc trƣớc sau hoàn thành tuyến đê bao 68 Hình 3.3 Đƣờng cong nội suy diện tích vùng chứa 69 Hình 3.4 Biểu đồ tổng diện tích vùng chứa từ năm 1989 - 2017 71 Hình 3.5 Biểu đồ mực nƣớc thực đo diễn toán trạm Nhà Bè .75 Hình 3.6 Biểu đồ mực nƣớc thực đo diễn tốn trạm Biên Hịa 77 Hình 3.7 Biểu đồ mực nƣớc thực đo diễn toán trạm Phú An .78 Hình 3.8 Biểu đồ mực nƣớc thực đo diễn tốn trạm Thủ Dầu Một .80 Hình 3.9 Bản đồ thể vùng chứa tháng 02 năm 1989 89 viii Hình 3.10 Bản đồ thể vùng chứa tháng 12 năm 1999 .90 Hình 3.11 Bản đồ thể vùng chứa tháng 04 năm 2001 .91 Hình 3.12 Bản đồ thể vùng chứa tháng 12 năm 2001 .92 Hình 3.13 Bản đồ thể vùng chứa tháng 02 năm 2002 .93 Hình 3.14 Bản đồ thể vùng chứa tháng 01 năm 2003 .94 Hình 3.15 Bản đồ thể vùng chứa tháng 01 năm 2005 .95 Hình 3.16 Bản đồ thể vùng chứa tháng 03 năm 2006 .96 Hình 3.17 Bản đồ thể vùng chứa tháng 03 năm 2008 .97 Hình 3.18 Bản đồ thể vùng chứa tháng 02 năm 2009 .98 Hình 3.19 Bản đồ thể vùng chứa tháng 02 năm 2010 .99 Hình 3.20 Bản đồ thể vùng chứa tháng 01 năm 2011 .100 Hình 3.21 Bản đồ thể vùng chứa tháng 10 năm 2011 .101 Hình 3.22 Bản đồ thể vùng chứa tháng 01 năm 2014 .102 Hình 3.23 Bản đồ thể vùng chứa tháng 01 năm 2015 .103 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 0.1 Mức tăng mực nƣớc giai đoạn 1980 - 2014 Bảng 1.1 Phân bố dân cƣ theo thành thị nông thôn …………………… 20 Bảng 1.2 Đặc trƣng Bộ cảm ảnh vệ tinh Landsat Landsat (LDCM) .31 Bảng 1.3 Đỉnh triều đo đƣợc trạm Phú An (2009 - 2013) 33 Bảng 1.4 Phân bố lƣợng mƣa trung bình tháng số điểm lƣu vực sông 35 Bảng 1.5 Tần suất xuất gió thành phố Hồ Chí Minh 36 Bảng 2.1 Lƣợc đồ phân loại thực phủ đƣợc sử dụng đề tài …………… …58 Bảng 2.2 Khóa giải đốn ảnh 60 Bảng 2.3 Mực nƣớc cao trạm quan trắc 63 Bảng 2.4 Thông tin ảnh sử dụng 65 Bảng 3.1 Diện tích vùng chứa theo quận huyện từ kết phân loại ảnh ……67 Bảng 3.2 Diện tích vùng chứa tính theo đƣờng cong nội suy (ha) 69 Bảng 3.3 Mức giảm diện tích vùng chứa so với năm trƣớc (%) .71 Bảng 3.4 Hệ số tƣơng quan mực nƣớc cao diện tích vùng chứa 73 Bảng 3.5 Ký hiệu yếu tố ảnh hƣởng 74 x - Hệ số xác định hiệu chỉnh R  R2  m (1  R ) n  m 1 (2-10) - Sai số dự báo trung bình Stb  n abs(Yˆi  Yi )  n i 1 (2-11) - ƣớc lƣợng S phƣơng trình hồi qui S2  n (Yˆi  Yi )  n  m  i 1 (2-12) - Độ lệch chuẩn hệ số hồi qui S j  S V jj j  1, 2, , m (2-13) - Thống kê Fisher n  m  R2 F m  R2 (2-14) Trên sở lý thuyết hồi qui tuyến tính phƣơng pháp hồi qui tuyến tính bƣớc đƣợc xây dựng với thuật tốn quay ma trận Đây phƣơng pháp góp phần nâng cao chất lƣợng phƣơng trình hồi qui với số biến tham gia vào dự báo b) Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp hồi qui tuyến tính bƣớc Cơ sở phƣơng pháp hồi qui tuyến tính bƣớc (HQTTTB) nhƣ hồi qui tuyến tính Để lựa chọn nhân tố dự báo phƣơng pháp HQTTTB ngƣời ta sử dụng thuật toán quay ma trận Với phƣơng pháp biến đƣợc lựa chọn bƣớc cho chất lƣợng phƣơng trình hồi qui tốt Luận văn nghiên cứu xây dựng hàm hồi qui sở tập số liệu đƣợc xây dựng theo đơn vị hành chánh quận huyện theo thống kê Các phần mềm sử dụng gồm Excel SPSS 52 Nội dung thuật toán nhƣ sau: Xây dựng ma trận A cấp 2m+1 x 2m+1 Để viết đơn giản ta ký hiệu Y (2-1) tƣơng ứng với ký hiệu X0 thành phần aJh (j, h = ,1 … 2m) ma trận A có giá trị đƣợc tính theo (2-15) a jh j , h  0,1, m  r jh     j  1, 3, , m; h jm j  m  1, m  2, ,2m; h  j  m (2-15) giá trị lại ajk đƣợc gán khơng Trong rjh hệ số tƣơng quan đƣợc tính theo cơng thức sau: n r jh   ( X ij  X j )( X ih  X h ) i 1 n n   sqrt   ( X ij  X j )  ( X ih  X h )  i 1  i 1  (2-16) Ta thực phép quay ma trận A lần quay bƣớc phép HQTTTB Gọi akk phần tử thứ k đƣờng chéo ma trận A Phần tử aJh ma trận đƣợc tính nhƣ sau: a jh a jk akh  j  k  a jh  akk    akh j  k   akk (2-17) Với phép quay ma trận thành phần ma trận A đƣợc gán giá trị ban đầu có phần tử khác khơng bƣớc quay (l) hệ số hồi qui bl đƣợc tính theo công thức: bl  a0 kV0 Vk (2-18) 53 Trong n Vk  sqrt (  ( X ik  X k ) ) k  0,1, , m (2-19) i 1 - Hệ số b0 đƣợc tính theo công thức l b0  X   bv X v (2-20) v 1 - Hệ số xác định R   a0 , (2-21) - Hệ số xác định hiệu chỉnh R  R2  l (1  R ) n  l 1 (2-22) - Sai số dự báo trung bình Stb  n abs(Yˆi  Yi )  n i 1 (2-23) - ƣớc lƣợng S phƣơng trình hồi qui S2  a0, n ( X i ,0  X )  n  l 1 (2-24) i 1 - Độ lệch chuẩn hệ số hồi qui Sj  S Vj a j  m, j  m - Thống kê Fisher j  1, 2, , l n  l 1 R F l 1 R2 (2-25) (2-26) 54 Biến Xk để thực phép quay ma trận đƣợc chọn theo tiêu chuẩn sau: biến số biến giải thích làm giảm biến động mức cao đƣợc chọn trƣớc Các điều kiện để chọn lựa biến đầu vào đƣợc tiến hành nhƣ sau: bƣớc thứ Xk đƣợc lựa chọn cho r0k (2-16) đạt giá trị lớn nhất, bƣớc Xk đƣợc xác định cho: FM  a k a0 k akk (2-27) đạt giá trị lớn Ngoài biến đƣợc lựa chọn phải đáp ứng hệ số thống kê phƣơng trình hồi qui nhƣ làm tăng đáng kể chất lƣợng phƣơng trình dự báo 2.2.3 Phương pháp phân tích xử lý ảnh viễn thám - Viễn thám đƣợc sử dụng để phân loại ảnh nhằm cung cấp liệu xác định vùng chứa hạ lƣu vực - Dữ liệu viễn thám đƣợc dùng để trích xuất thơng tin chuyên đề đo lƣờng, làm đầu vào cho GIS Thông tin chuyên đề cung cấp liệu mô tả đối tƣợng mặt đất có thay đổi đa dạng tùy thuộc vào lĩnh vực quan tâm, nhƣ đất, thực vật, độ sâu lớp nƣớc thực phủ Thông tin đo lƣờng bao gồm vị trí, độ cao thơng tin liên quan nhƣ diện tích, thể tích, độ dốc Thơng tin chun đề thực thơng qua giải đốn ảnh mắt hay phân tích ảnh số máy tính Khi đó, thơng tin đo lƣờng đƣợc trích xuất sở sử dụng nguyên lý trắc đạc ảnh [8]: a) Ảnh Lanhdsat sử dụng đề tài bao gồm mảnh thuộc địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh vùng lân cận, điều kiện tƣơng đối quang mây Tƣ liệu đƣợc sử dụng bao gồm ảnh Landsat từ năm 1989 đến năm 2017 b) Sau có tƣ liệu ảnh, tiến hành q trình tổ hợp màu ảnh Phƣơng pháp tổ hợp màu phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi dựa chuẩn màu viễn thám để hỗ trợ cho công tác giải đoán ảnh Lợi ảnh chụp đa phổ sử 55 dụng tích hợp kênh phổ khác để phân tích giải đốn đối tƣợng theo đặc trƣng xạ phổ Ƣu điểm phƣơng pháp tổ hợp màu sử dụng kênh ảnh đa phổ hiển thị lúc ba kênh ảnh đƣợc gắn tƣơng ứng với ba loại màu đỏ, xanh xanh lam hay cịn gọi RGB Phƣơng pháp tổ hợp hiển thị ba kênh ảnh loại ảnh vệ tinh, ảnh vệ tinh khác độ phân giải, ảnh vệ tinh ảnh máy bay độ phân giải, ảnh rađa với thời gian chụp khác Trong đề tài liệu đƣợc tổ hợp theo kênh 1-4-7 phƣơng pháp cho kết màu sắc đẹp, rõ nét làm bật đƣợc hai nhóm lớp thuỷ hệ thực vật; nhận biết xác yếu tố mặt nƣớc màu xanh nƣớc biển (màu xanh dƣơng); phân biệt rõ đƣợc ranh giới vùng rừng già, rừng non trồng, vùng đất trồng lúa, trồng màu màu xanh đậm nhạt; vùng đất trống hay khu thị có màu hồng màu tím Phƣơng pháp có hiệu cao việc giải đoán đối tƣợng thuộc nhóm lớp thuỷ hệ thực vật màu sắc tƣơng đồng với cảm nhận mắt ngƣời c) Nắn chỉnh ảnh Để phân tích giải đốn ảnh kết giải đốn xác liệu ảnh hai thời kỳ phải hệ tọa độ Vì ta phải tiến hành nắn chỉnh tọa độ cho hai ảnh, hệ tọa độ Khi tiến hành nắn chỉnh có ba vấn đề cần đƣợc xác định là: chọn hàm chuyển đổi, xác định tham số chuyển đổi chọn số lƣợng điểm khống chế  Chọn hàm chuyển đổi: hàm chuyển đổi thƣờng hàm đa thức tùy thuộc vào biến dạng ảnh mà chọn hàm phù hợp Đối với ảnh vệ tinh thƣờng dùng đa thức bậc ba để nắn chỉnh đủ Cũng có trƣờng hợp cần dùng đa thức bậc để nắn chỉnh đƣợc  Xác định tham số chuyển đổi: sử dụng điểm khống chế để xác định tham số biện pháp có hiệu Các điểm khống chế đƣợc chọn phải điểm xuất rõ ảnh đồ với tỷ lệ thích hợp Kết 56 việc chọn điểm khống chế bảng tọa độ điểm liên quan Sai số cịn tồn q trình chuyển đổi lớn chất lƣợng kết chuyển đổi giảm Mà nguyên nhân dẫn đến sai số liên quan đến số điểm khống chế phân bố chúng Nhƣng sai số thể cho vùng đƣợc bao điểm khống chế Vì việc chọn số lƣợng điểm phân điểm ảnh giữ vai trò quan trọng việc nâng cao độ xác chuyển đổi  Chọn điểm khống chế: chọn điểm khống chế có ý nghĩa quan trọng Số lƣợng điểm phân bố điểm khống chế ảnh hƣởng đến độ xác hiệu chỉnh hình học Số điểm phải nhiều số ẩn đƣợc phân bố ảnh Các điểm khống chế cần đảm bảo yêu cầu sau:  Các điểm khống chế phải rõ ảnh đồ thƣờng (các điểm giao lộ, giao sơng ngịi kênh rạch, điểm khống chế tọa độ)  Các điểm khống chế phải đƣợc phân bố ảnh (thƣờng phân bố 04 góc ảnh)  Số điểm phải nhiều số ẩn d) Ghép ảnh, cắt ảnh Do thành phố Hồ Chí Minh vùng lân cận khu vực nghiên cứu nằm nhiều tờ ảnh khác nên cần phải tiến hành ghép ảnh Quá trình ghép đƣợc thực phƣơng pháp nội suy – tái chia mẫu tối ƣu hóa mẫu gần giống Để chi tiết không gây hao phí thời gian, sức lực ảnh đƣợc cắt giảm theo đƣờng biên giới tập trung vào khu vực nghiên cứu e) Phát triển lƣợc đồ phân loại thực phủ Lƣợc đồ phân loại thực phủ danh sách lớp thực phủ có mặt bên khu vực nghiên cứu mà nhận diện hoàn toàn đầy đủ từ ảnh vệ tinh Việc phân loại thực phủ có thành cơng hay khơng phần lớn phụ thuộc vào tính hợp lý lƣợc đồ phân loại Muốn vậy, lƣợc đồ cần dễ hiểu bao gồm tất lớp thực phủ có mặt bên khu vực nghiên cứu 57 Bảng 2.1 Lƣợc đồ phân loại thực phủ đƣợc sử dụng đề tài Loại thực phủ Cấp I Đất nông nghiệp Mã Cấp II số Lúa màu Định nghĩa Ruộng, nƣơng rẫy trồng lúa từ vụ trở lên trồng kết hợp với hoa màu Đất có rừng tự nhiên rừng Đất rừng x trồng đạt tiêu chuẩn rừng với loại nhƣ vẹt, đƣớc Đất khác Khu vực sử dụng đất tập trung dƣới hình Đất xây dựng x thức nhà ở, cơng trình kiến trúc Bao gồm khu dân cƣ, khu cơng nghiệp, cơng trình giao thơng Vùng đất có dƣới 1/3 diện tích thực Đất trống x vật Bao gồm đất trồng trọt chuẩn bị gieo cấy hay thu hoạch, đụn cát, đá Mặt nƣớc Dòng chảy Vùng chứa Tất vùng nƣớc bao gồm sông, suối Vùng nƣớc Tất vùng nƣớc bao gồm ao, hồ, vùng trũng ngập úng Tất lớp lƣợc đồ phân loại cần đƣợc định nghĩa rõ ràng để tránh nhầm lẫn thƣờng đƣợc nhóm theo cấp bậc để thuận tiện cho thành lập đồ Có nhiều lƣợc đồ phân loại thực phủ đƣợc sử dụng Một số lƣợc đồ phổ biến Hệ thống Phân loại Thực phủ Sử dụng đất Hoa Kì (U.S Geological Survey Land Use/Cover System) đƣợc phát minh Anderson et al (1976), với cấp bậc (I, II, III, IV) Lƣợc đồ đƣợc thiết kế cho việc sử dụng liệu viễn thám 58 ứng dụng cho tồn cầu Đối với liệu có độ phân giải khơng gian trung bình nhƣ Landsat, sử dụng lƣợc đồ thành lập đồ thực phủ mức độ chi tiết cấp II Dựa tìm hiểu đặc điểm lƣu vực nghiên cứu mục tiêu đề tài, lƣợc đồ phân loại thực phủ cho vùng hạ du lƣu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn đƣợc phát triển, dựa hệ thống phân loại thực phủ sử dụng đất Hoa Kì, có kèm theo biến đổi để phù hợp với khu vực nghiên cứu nhƣ bảng f) Giải đốn ảnh Q trình giải đốn ảnh viễn thám bắt đầu việc đọc ảnh, nói cách khác ghi nhận lớp thực phủ việc sử dụng yếu tố giải đốn ảnh (kích thƣớc, hình dạng, bóng râm, độ đậm nhạt, màu sắc, cấu trúc, hình mẫu, mối liên quan) Từ đó, xây dựng nên khóa giải đoán cho lớp thực phủ, giúp cho việc chọn mẫu huấn luyện, mẫu đánh giá ảnh đƣợc nhanh chóng xác Khóa giải đốn thiết lập bảng thống kê yếu tố, dấu hiệu mang tính đặc trƣng cho đối tƣợng, ngƣời giải đoán thiết lập nên Mục tiêu cuối lập khóa trợ giúp cho việc giải đốn nhanh tách đƣợc thơng tin hữu ích cần cho nhu cầu ngƣời giải đốn xác Thành phố Hồ Chí Minh vùng có tình trạng sử dụng đất manh mún, pixel ảnh bao gồm nhiều loại đối tƣợng khác nhau; số nơi, đối tƣợng khác có giá trị giống khó khăn để có kết xác Để xác định loại đất phân loại khu vực nghiên cứu đề tài dựa vào đồ trạng sử dụng đất thành phố năm trƣớc, bảng tình hình sử dụng đất năm qua với khảo sát thực địa nguồn tƣ liệu Viễn thám sử dụng Đề tài giải đốn cho hai nhóm đất lƣu vực sơng Đồng Nai - Sài Gịn mặt nƣớc đất khác (đất nông nghiệp, đất xây dựng, đất trống, đất rừng); đƣợc phát triển nhƣ bảng 2.2 59 Bảng 2.2 Khóa giải đốn ảnh Lớp thực phủ Ảnh mẫu Ảnh thực địa Màu xanh, có ranh rõ Lúa, màu ràng, cấu trúc mịn Màu xanh nhạt, cấu trúc lốm Đất rừng đốm Đất khác Yếu tố giải đốn Màu tím, có hình dạng Đất khơng xác định, cấu trúc xây lốm đốm, xen lẫn với dựng đốm xanh Màu cam nhạt, pha lẫn màu trắng, hình dạng khơng xác Đất trống định, cấu trúc tƣơng đối mịn Màu xanh đậm, có dạng Dịng chảy tuyến Mặt nƣớc Màu xanh đậm tối đen, Vùng ngập g) có ranh giới rõ ràng Phân loại ảnh Phân loại ảnh q trình tách hay gộp thơng tin dựa tính chất phổ, khơng gian thời gian cho ảnh đối tƣợng cần nghiên cứu Mục tiêu việc phân loại làm phù hợp loại phổ liệu ảnh với loại thông tin đƣợc yêu cầu ngƣời giải đoán Dựa quan điểm P.H Swain and S.M Davis (1978), số 60 lƣợng mẫu huấn luyện đƣợc chọn kênh phổ cho lớp thực phủ 30 pixel để ứng dụng phƣơng pháp phân loại gần (MLC) Phƣơng pháp MLC đƣợc xem phƣơng pháp phân loại có giám định phổ biến (P.H Swain and S.M Davis, 1978) thuật toán chuẩn để so sánh với thuật toán khác đƣợc sử dụng xử lý ảnh viễn thám (Lê Văn Trung, 2012) Thuật toán dựa giả thiết: liệu ảnh có phân phối chuẩn, ảnh có độ phân giải- H1; pixel thuộc trọn vẹn vào lớp thực phủ (Franklin, J et al., 2003) Mỗi pixel đƣợc tính xác suất thuộc vào loại đƣợc định gán tên loại mà xác suất thuộc vào loại lớn Trong phƣơng pháp ngƣời ta đƣa định nghĩa xác suất hậu định nguyên lý phân loại nhƣ sau: Lc xác suất hậu định pixel thuộc loại Ci (vùng tập mẫu Ci) Lc lớn (2-28) Trong X giá trị phổ pixel xem xét P(Ci/X) xác suất có điều kiện để X thuộc vùng mẫu Ci; P(Ci) xác suất tiền định X vùng mẫu i Thơng thƣờng nên (2-29) Trong trƣờng hợp liệu vùng mẫu tn theo phân bố chuẩn Gauss thì: (2-30) Trong  ,  c1 thành phần c  c Khi tƣơng ứng định thức ma trận nghịch đảo  c  c với đối xứng phân loại trở thành phân loại Euclid 61 chuẩn hóa,  c phân loại trở thành phân loại Mahalanobis Để đảm bảo độ xác, sau phân loại phải loại bỏ đối tƣợng nhiễu, giải đoán bị lỗi nằm rải rác ảnh Thuật toán Clump đƣợc sử dụng đề tài để nhóm hay gộp đối tƣợng rời rạc vào đối tƣợng lân cận 2.2.4 Phương pháp GIS GIS với chức tích hợp thực cơng việc chồng ghép lớp thông tin khác thông qua việc sử dụng nhiều nguồn liệu đƣợc xây dựng đồ sở địa hình Trong trình xử lý nghiên cứu này, liệu GIS ranh giới hành (thành phố, quận huyện, phƣờng xã), thủy hệ đƣợc chuyển đổi vào hệ thống xử lý ảnh để tạo sở liệu cho việc thống kê diện tích vùng chứa theo ranh giới khu vực nghiên cứu Đồng thời Gis đƣợc dùng để xây dựng đồ vùng chứa phần mềm Arcgis 10.3 Phƣơng pháp xác định diện tích vùng chứa lƣu vực ứng dụng công nghệ GIS đồ số khắc phục đƣợc nhƣợc điểm phƣơng pháp xác định đồ giấy địa hình lƣu vực sơng Bên cạnh dùng phƣơng pháp truyền thống để tích hợp thơng tin gặp nhiều khó khăn tốn thời gian nhƣng với GIS tiện ích mở rộng, thơng tin đƣợc tích hợp hồn tồn tự động, nhanh chóng Việc ứng dụng công nghệ GIS không dừng lại việc xác định ranh giới lƣu vực sông mà cịn phát huy đƣợc chức cơng cụ máy tính nhƣ liên kết, tự động hóa, cải tiến tốc độ tính tốn, ứng dụng mở rộng tính tốn xử lý phía sau 2.3 Số liệu sử dụng Các trạm quan trắc mực nƣớc đƣợc đƣa vào phân tích bao gồm Vũng Tàu, Nhà Bè, Phú An, Thủ Dầu Một, Biên Hòa, Bến Lức Vị trí trạm đƣợc trình bày hình 2.2 Dạng số liệu sử dụng nghiên cứu mực nƣớc cao năm 62 Thời gian chuỗi đƣợc lấy từ năm 1989 - 2014 Mực nƣớc cao trạm đƣợc trình bày bảng 2.1, giá trị Hệ cao độ Quốc gia Hå TrÞ An 11.1 S S Đ S g ồn Na i Biên Hòa n Đ Cỏ àm Gò S V ài 11 10.9 Thủ Dầu Một ôn g Phú An 10.8 10.7 Nhà Bè S V 10.6 Cỏ T òn gT àu Bè àm S L S Nhà Bến Lức ây 10.5 S So iR Vị trí trạm quan trắc mực n-ớc 106.3 106.4 106.5 ạp 10.4 Vũng Tàu 106.6 106.7 106.8 106.9 107 107.1 Hình 2.2 Vị trí trạm đo mực nƣớc Bảng 2.3 Mực nƣớc cao trạm quan trắc [19,20] Mực nƣớc cao trạm (cm) Năm Vũng Tàu Nhà Bè Phú An Biên Hòa Thủ Dầu Một Bến Lức 1989 124 140 131 151 113 117 1990 128 128 127 185 111 107 1991 128 130 124 150 111 115 1992 136 140 129 156 112 112 1993 131 127 123 144 110 113 1994 138 127 123 179 109 120 63 1995 146 134 130 163 112 122 1996 136 139 134 179 116 137 1997 132 137 132 160 115 123 1998 125 136 133 159 116 116 1999 148 142 142 187 119 120 2000 139 142 143 219 126 138 2001 141 137 140 191 120 140 2002 145 150 145 174 121 145 2003 127 158 143 182 121 136 2004 128 141 139 157 121 135 2005 124 139 142 166 122 140 2006 132 147 146 189 123 137 2007 136 148 149 206 126 140 2008 140 152 155 -999 127 144 2009 138 157 154 -999 127 137 2010 136 152 155 175 139 142 2011 138 156 158 199 147 151 2012 140 161 162 204 145 147 2013 134 159 162 204 144 152 2014 141 170 168 211 148 158 2015 134 163 161 203 147 151 2016 144 169 167 200 159 153 2017 132 168 165 194 158 152 64 Dữ liệu viễn thám ảnh landsat, đƣợc nêu bảng 2.4 với 16 ảnh từ năm 1989 đến năm 2017 Đây ảnh vào tháng mùa khô có chất lƣợng ảnh tốt khu vực nghiên cứu Các kênh ảnh đƣợc sử dụng nghiên cứu kênh thị phổ Dựa kênh này, ảnh đa phổ đƣợc xây dựng đƣa vào phân loại ảnh Bảng 2.4 Thông tin ảnh sử dụng [10] Thời gian STT lấy ảnh Thời gian Sensor STT (yyyymmdd) lấy ảnh Sensor (yyyymmdd) 19890116 Landsat TM 20080325 Landsat TM 19950322 Landsat TM 10 20090208 Landsat TM 19991222 Landsat TM 11 20100211 Landsat TM 20011211 Landsat TM 12 20110129 Landsat TM 20020213 Landsat TM 13 20140121 Landsat OLI_TIRS 20030131 Landsat TM 14 20150124 Landsat OLI_TIRS 20050120 Landsat TM 15 20160111 Landsat OLI_TIRS 20060304 Landsat TM 16 20170214 Landsat OLI_TIRS 65 CHƢƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Diễn biến diện tích vùng chứa theo thời gian Theo kết đánh giá phân loại ảnh, số Kappa cho ảnh năm 2017 có giá trị 0,89, năm cịn lại có giá trị trung bình 0,91 Nhƣ kết phân loại ảnh tin cậy Minh họa hình 3.1 kết phân loại vùng chứa cho năm 1989 2015 Các hình cho thấy sau 29 năm, diện tích vùng chứa giảm nhanh huyện Nhà Bè, Nhơn Trạch, Bình Chánh Quận Sự suy giảm mạnh kết việc san lấp xây dựng tuyến đê bao Hình 3.1 Bản đồ vùng chứa từ kết phân loại ảnh Dựa ảnh phân loại, kết thống kê diện tích vùng chứa theo quận huyện đƣợc trình bày bảng 3.1 Trong bảng mức giảm đƣợc tính tỷ số diện tích ngập năm 1989 năm 2017 Tỷ số cho thấy, Bình Chánh Quận hai đơn vị hành có mức giảm cao với mức giảm tƣơng ứng 98,8% lần 99,1% Đây quận huyện có tốc độ thị hóa cao tuyến đƣờng đê bao đƣợc xây dựng hoàn thiện Mức giảm thấp 66 ... dựng đê bao đến mực nƣớc cao hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai Đối tƣợng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng thị hóa đến mực nƣớc lƣu vực hạ lƣu hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai với đối... vậy, việc thực đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hƣởng thị hóa đến xu mực nƣớc hạ lƣu hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai? ?? cần thiết Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng suy giảm diện... tƣợng nghiên cứu chính: - Các vùng chứa - Mực nƣớc Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: hạ lƣu hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai Hình 0.1 Hạ lƣu vực hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai - Phạm vi