Ứng dụng viễn thám và gis theo dõi diễn biến xói lở bồi tụ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THEO DÕI DIỄN BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ KHU VỰC BỜ BIỂN HUYỆN THẠNH PHÚ TỈNH BẾN TRE Họ tên sinh viên: LÊ THỊ NGỌC ÁNH Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý Niên khóa: 2012 – 2016 Tháng 6/2016 ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THEO DÕI DIỄN BIẾN XÓI LỞ - BỒI TỤ KHU VỰC BỜ BIỂN HUYỆN THẠNH PHÚ TỈNH BẾN TRE Tác giả LÊ THỊ NGỌC ÁNH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Địa lý Giáo viên hướng dẫn: ThS Bùi Chí Nam Tháng năm 2016 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cám ơn thầy ThS Bùi Chí Nam, cán cơng tác Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, người tận tình hướng dẫn cho tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tơi trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu tạo điều kiện để thực tập quý quan Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn đến Cán cơng tác Phịng Nghiên cứu Khí tượng - Khí hậu phụ cận trao đổi kiến thức, kinh nghiệm quý báu chia sẻ tài liệu, liệu Tôi xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi tất quý thầy cô Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh tận tình truyền dạy kiến thức cho suốt thời gian theo học trường Tôi xin chân thành cám ơn Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bến Tre cung cấp tài liệu giúp thực tốt đề tài Cám ơn gia đình ln động viên, tạo điều kiện cho tơi suốt q tình học tập hồn thành đề tài Xin cảm ơn tập thể lớp DH12GI, người bạn bên ngày tháng ngồi giảng đường đại học Trong thời gian thực đề tài thân cố gắng, nổ lực để đạt đươc kết tốt Tuy nhiên cịn nhiều sai sót, kính mong q thầy góp ý để đề tài hồn chỉnh Lê Thị Ngọc Ánh Khoa Môi trường Tài nguyên Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Số điện thoại: 01628799550 Email: 12162007@st.hcmuaf.edu.vn ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám GIS theo dõi diễn biến xói lở - bồi tụ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú tỉnh Bến Tre” thực khoảng thời gian từ tháng 3/2016 đến tháng 5/2016 Phương pháp tiếp cận đề tài ứng dụng công nghệ viễn thám GIS Công nghệ viễn thám có chức rút trích đường bờ dựa tư liệu ảnh vệ tinh (Landsat) phép tính tỷ số ảnh Gathot Winasor GIS sử dụng phần mở rộng DSAS phần mềm ArcGIS để tính tốc độ xói lở - bồi tụ Nội dung đề tài cần nghiên cứu vấn đề sau: - Nghiên cứu lý thuyết diễn biến bờ biển, viễn thám GIS - Thu thập liệu ảnh vệ tinh Landsat năm (2006, 2011 2015), tài liệu khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú - Trích xuất đường bờ thơng qua phần mềm ENVI - Tính tốn thống kê phần mở rộng DSAS phần mềm ArcGIS - Rút kết luận nhận xét xói lở - bồi tụ bờ biển huyện Thạnh Phú Kết đạt khóa luận là: - Các lớp đồ đường bờ khu vực bờ biển huyện Thạnh Phú năm 2006, 2011 2015 - - Các thông số thay đổi đường bờ huyện Thạnh Phú qua năm:  So sánh năm 2006 2011  So sánh năm 2011 2015 Phân tích đánh giá mức độ tác động ảnh hưởng đến đường bờ qua mốc năm 2006, 2011, 2015 iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .2 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan đường bờ 2.1.1 Một số khái niệm 2.1.2 Hình thái bờ biển 2.1.3 Quá trình diễn biến bờ biển 2.1.4 Các trình tác động đến bờ biển .6 2.2 Khu vực nghiên cứu 2.2.1 Điều kiện tự nhiên .8 2.2.1.1 Vị trí địa lý 2.2.1.2 Địa chất iv 2.2.1.3 Địa hình, địa mạo .10 2.2.1.4 Khí hậu .10 2.2.1.5 Thủy văn 11 2.2.2 Điều kiện kinh tế xã hội .11 2.2.2.1 Dân số 11 2.2.2.2 Du lịch 11 2.2.2.3 Lâm nghiệp 12 2.3 Cơ sở lý thuyết 12 2.3.1 Viễn thám 12 2.3.1.1 Khái niệm 12 2.3.1.2 Nguyên lí hoạt động 12 2.3.1.3 Đặc điểm liệu ảnh viễn thám 13 2.3.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 14 2.3.2.1 Định nghĩa 14 2.3.2.2 Chức GIS 15 2.3.2.3 Thành phần GIS 15 2.3.2.4 Mơ hình liệu GIS 15 2.4 Tổng quan nghiên cứu đường bờ biển 16 2.4.1 Tình hình nghiên cứu bờ biển nước giới .16 2.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam .17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .19 3.1 Dữ liệu 19 3.2 Phương pháp .20 3.2.1 Phương pháp viễn thám .21 3.2.2 Phương pháp GIS 23 3.2.2.1 Định nghĩa DSAS 23 3.2.2.2 Tiến trình thực phân tích DSAS 24 v 3.2.2.3 Thống kê biến động đường bờ 26 3.2.3 Phần mềm sử dụng 27 3.2.3.1 ENVI 27 3.2.3.2 ArcGIS .27 CHƯƠNG KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 29 4.1 Bản đồ đường bờ .29 4.2 Tốc dộ thay đổi đường bờ qua năm 31 4.2.1 So sánh năm 2006 2011 .32 4.2.2 So sánh năm 2011 2015 .33 4.3 Mức độ tác động ảnh hưởng đến đường bờ qua năm 2006, 2011 2015 35 CHƯƠNG KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 40 5.1 Kết luận .40 5.2 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .42 PHỤ LỤC 44 vi DANH MỤC VIẾT TẮT AEQM Area wide Environmental Quality Management (Phương pháp quản lý môi trường diện rộng) CSDL Cơ sở liệu DSAS The Digital Shoreline Analysis System ĐBSCL Đồng Sông Cửu Long EPR End Point Rate (Tốc độ diểm cuối) ESRI Economic and Social Research Institute (Viện nghiên cứu hệ thống môi trường) ENVI The Environment for Visualizing Images (Phần mềm xử lý ảnh viễn thám) GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) IDL Interactive Data Language (Ngôn ngữ lập trình cấu trúc) LRR Linear Regression Rate (Tốc độ bồi xói tuyến tính) LR2 R-squared (Hệ số tuyến tính bồi tụ hay xói lở) NSM Net shoreline Movement (Tổng biến động đường bờ) RS Remote Sensing (Viễn thám) SCR Shoreline Change Envelope (Thay đổi hình dạng đường bờ) USGS Cơ quan Địa chất Hoa Kỳ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Phân bố dân số huyện Thạnh Phú năm 2013 11 Bảng 3.1 Dữ liệu thu thập 19 Bảng 3.2 Các kênh phổ sử dụng tiến trình thực trích xuất đường bờ 21 Bảng 3.3 Phân loại mức độ xói lở - bồi tụ 27 Bảng 4.1 Thông số thay đổi đường bờ huyện Thạnh Phú năm 2006 2011 .32 Bảng 4.2 Thông số thay đổi đường bờ huyện Thạnh Phú năm 2011 2015 .34 Bảng 4.3 Thông số thay đổi đường bờ huyện Thạnh Phú năm 2006 2015 .35 Bảng 4.4 Tốc độ thay đổi đường bờ (LRR) huyện Thạnh Phú .37 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mặt cắt ngang đường bờ (Shore Protection Manual, 1984) .5 Hình 2.2 Vị trí khu vực nghiên cứu Hình 2.3 Mơ hình ngun lý hoạt động viễn thám (Lê văn Trung, 2010) 13 Hình 2.4 Các thành phần GIS 15 Hình 3.1 Sơ đồ thực phương pháp nghiên cứu 20 Hình 3.2 Ảnh sau gom kênh cắt năm 2006 (a) 2011 (b) 21 Hình 3.3 Ảnh sau gom kênh cắt năm 2015 (c) .22 Hình 3.4 Ảnh tỷ số kết hợp với giá trị ngưỡng năm 2006 (a) 2011 (b) 23 Hình 3.5 Ảnh tỷ số kết hợp với giá trị ngưỡng năm 2015 (c) 23 Hình 3.6 Các yếu tố để tính tốc độ xói lở bồi tụ đường bờ biển .25 Hình 3.7 Quy trình thực phân tích DSAS .26 Hình 4.1 Đường bờ năm 2006 29 Hình 4.2 Đường bờ năm 2011 30 Hình 4.3 Đường bờ năm 2015 30 Hình 4.4 Đường bờ năm 2006, 2011 2015 31 Hình 4.5 Sự thay đổi đường bờ huyện Thạnh phú năm 2006 2011 32 Hình 4.6 Sự thay đổi đường bờ huyện Thạnh phú năm 2011 2015 33 Hình 4.7 Sự thay đổi đường bờ huyện Thạnh phú năm 2006 2015 35 Hình 4.8 Biểu đồ diện tích bồi xói (ha) qua giai đoạn 36 Hình 4.9 Tốc độ thay đổi đường bờ huyện Thạnh phú qua năm 2006, 2011, 2015 .38 Hình 4.10 Hệ số tuyến tính (LR2) tốc độ thay đổ đường bờ 39 ix