Tiểu luận ứng dụng trên viễn thám

Tổng quan Viễn thám +VIỄN THÁM LÀ GÌ ? Ở Việt Nam, viễn thám ngành chưa phổ biến, thường nghe nhiều người hỏi viễn thám Nói cách nôm na “viễn thám” có hai từ “viễn” “thám” “Viễn” có nghĩa xa, từ xa, không tiếp xúc với đối tượng “Thám” có nghĩa tìm hiểu, lấy thông tin đối tượng Ta hiểu cách đơn giản viễn thám ngành khoa học nghiên cứu đối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng Trong tiếng Anh, viễn thám “remote sensing”, thường viết tắt RS Nếu nói cách khoa học dùng định nghĩa sau: Viễn thám khoa học thu nhận thông tin bề mặt trái đất mà không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt Điều thực nhờ vào việc quan sát thu nhận lượng phản xạ, xạ từ đối tượng sau phân tích, xử lý, ứng dụng thông tin nói (theo CCRS) Hệ thống viễn thám thường bao gồm bảy phần tử có quan hệ chặt chẽ với Theo trình tự hoạt động hệ thống, có: Nguồn lượng Thành phần hệ thống viễn thám nguồn lượng để chiếu sáng hay cung cấp lượng điện từ tới đối tượng quan tâm Có loại viễn thám sử dụng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp lượng tới đối tượng Thông tin viễn thám thu thập dựa vào lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nguồn lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận Những tia phát xạ khí Vì lượng từ nguồn lượng tới đối tượng nên phải tác qua lại với vùng khí nơi lượng qua Sự tương tác lặp lại vị trí không gian lượng phải theo chiều ngược lại, tức từ đối tượng đến cảm Sự tương tác với đối tượng Một truyền qua không khí đến đối tượng, lượng tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm đối tượng sóng điện từ Sự tương tác truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí Thu nhận lượng cảm Sau lượng phát hay bị phản xạ từ đối tượng, cần có cảm từ xa để tập hợp lại thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền cảm mang thông tin đối tượng Sự truyền tải, thu nhận xử lý Năng lượng thu nhận cảm cần phải truyền tải, thường dạng điện từ, đến trạm tiếp nhận-xử lý nơi liệu xử lý sang dạng ảnh Ảnh liệu thô Giải đoán phân tích ảnh Ảnh thô xử lý để sử dụng Để lấy thông tin đối tượng người ta phải nhận biết hình ảnh ảnh tương ứng với đối tượng Công đoạn để “nhận biết” gọi giải đoán ảnh Ảnh giải đoán kết hợp nhiều phương pháp Các phương pháp giải đoán thủ công mắt, giải đoán kỹ thuật số hay công cụ điện tử để lấy thông tin đối tượng khu vực chụp ảnh Ứng dụng Đây phần tử cuối trình viễn thám, thực ứng dụng thông tin mà chiết từ ảnh để hiểu rõ đối tượng mà quan tâm, để khám phá thông tin mới, kiểm nghiệm thông tin có nhằm giải vấn đề cụ thể Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 +BỨC XẠ ĐIỆN TỪ Như nói trên, thành phần hệ thống viễn thám nguồn lượng để chiếu vào đối tượng Năng lượng dạng xạ điện từ Tất xạ điện từ có thuộc tính phù hợp với lý thuyết sóng Bức xạ điện từ bao gồm điện trường (E) có hướng vuông góc với hướng xạ điện từ di chuyển từ trường (M) hướng phía bên phải điện trường Cả hai di chuyển với tốc độ ánh sáng (c) Có hai đặc điểm xạ điện từ đặc biệt quan trọng mà cần hiểu bước sóng tần số - Bước sóng (λ): chiều dài chu kỳ sóng tính từ mô sóng đến mô sóng liền kề Bước sóng ký hiệu λ tính centimet, met, nanomet hay micromet - Tần số (f) thuộc tính thứ hai mà quan tâm Tần số số chu kỳ sóng qua điểm cố định đơn vị thời gian Thông thường tần số tính herzt (Hz) tương đương với chu kỳ giây Ngoài tần số tính số đơn vị khác Hz Tần số bước sóng quan hệ với công thức: c=λ.f Trong c tốc độ ánh sáng (c=3.108m/s), λ bước sóng tính mét, f tần số tính Hz Rõ ràng, hai yếu tố có quan hệ tỉ lệ nghịch với nhau, bước sóng ngắn tần số cao, bước sóng dài tần số thấp Hiểu đặc điểm xạ điện từ cách rõ ràng bước sóng tần số điều cốt yếu để hiểu thông tin chiết từ liệu viễn thám +ỨNG DỤNG VIỄN THÁM NHIỆT KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐÔ THỊ VỚI SỰ PHÂN BỐ CÁC KIỂU THẢM PHỦ Môi trường nhiệt xung quanh khu vực đô thị đặc trưng tượng “đảo nhiệt” (heat island) làm ảnh hưởng đến nhu cầu lượng, sức khoẻ điều kiện môi trường Các quan trắc mặt đất phản ảnh điều kiện nhiệt khu vực cục xung quanh trạm đo Thực tế, thiết lập nhiều trạm quan trắc khí tượng với mật độ dày đặc Dữ liệu viễn Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 thám có độ phân giải không gian cao phần phủ mặt đất lớn hơn, đồng thời cho phép thu nhận thông tin bề mặt trái đất vùng người đến Với ưu điểm trên, nhánh viễn thám nhiệt (với kênh có bước sóng từ - 14μm) sử dụng cho khu vực đô thị để theo dõi diễn biến nhiệt độ đánh giá tượng “đảo nhiệt đô thị” Để đánh giá điều kiện nhiệt mặt đất liệu vệ tinh, cần phải tìm mối quan hệ nhiệt độ bề mặt kiểu thảm phủ Nhiệt độ bề mặt ước tính hàng ngày cách sử dụng kênh nhiệt vệ tinh NOAA/AHVRR Tuy nhiên, liệu có độ phân giải thấp 1,1 km thích hợp để khảo sát nhiệt độ bề mặt đất mức độ vĩ mô, không khả thi thực khảo sát cho khu vực đô thị yêu cầu chi tiết Ảnh vệ tinh Landsat ETM+ có kênh hồng ngoại nhiệt (thermal infrared band - TIR) với độ phân giải không gian 60m giúp người sử dụng xác định nhiệt độ bề mặt chi tiết Dưới nghiên cứu bước đầu ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát nhiệt độ đô thị tìm hiểu mối quan hệ nhiệt độ với kiểu thảm phủ khác ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG THỦY VĂN Thông số hệ thống thuỷ văn Nghiên cứu thuỷ văn hướng trọng tâm kỹ thuật viễn thám Xử lý tư liệu viễn thám cho phép xác định hầu hết thông số hệ thống thuỷ văn lục địa bao gồm:  Cơ cấu mạng lưới thuỷ văn vùng, khu vực  Hình dạng kích thước vật thể chứa nước ao hồ, sông, suối, vùng đóng băng, tuyết bao phủ…  Chế độ biến đổi lưu lượng, cường độ dòng chảy hệ thống thuỷ văn, dự báo tai biến tự nhiên thuỷ văn triều cường, lũ lụt …  Xác định thành phần ô nhiễm nước Nghiên cứu ô nhiễm nước phương pháp viễn thám cho ưu điểm bật so với phương pháp truyền thống, cho phép xác định phân bố không gian ô nhiễm, cung cấp thông tin liên tục nhanh chóng Bộ cảm máy bay, vệ tinh thu nhận vật chất hàm lượng ô nhiễm, thông qua biến đổi hệ số phản xạ so với hệ số phản xạ nước Kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, phương pháp viễn thám cho kết tốt để nghiên cứu ô nhiễm nhiệt nguồn nước có nhiệt độ cao có màu sáng; nước lạnh, màu sẫm Cường độ tông màu hàm số nhiệt độ nguồn nước Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Ứng dụng viễn thám nghiên cứu thuỷ văn +Ứng dụng ảnh viễn thám siêu Phổ (hyperspectral) Trong ba thập kỷ qua, công nghệ viễn thám có thành tựu to lớn lĩnh vực nghiên cứu trái đất trở thành công cụ quan trọng cho việc đánh giá quản lý tài nguyên thiên nhiên Ngành viễn thám mở khả cho nghiên cứu môi trường mức toàn cầu, cung cấp liệu xác kịp thời cho nhà quản lý Tại Việt nam, loại ảnh viễn thám truyền thống LandSat, SPOT ảnh máy bay sử dụng rộng rãi việc xây dựng đồ địa hình, địa chất, trạng rừng Tuy nhiên loại ảnh có nhược điểm số băng tần (LandSat băng, SPOT băng) nên lượng thông tin mang lại bị hạn chế Hiện có loại ảnh mới, ảnh viễn thám siêu phổ (hyperspectral), có 100 băng tần Do số băng tần nhiều hơn, ảnh viễn thám siêu phổ (VTSP) cho phép giải đoán yếu tố chi tiết mà ảnh viễn thám truyền thống nhận biết được, ví dụ loại đất, khoáng bật, loại thực vật khác Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 +Cơ sở viễn thám siêu phổ ứng dụng quản lý môi trường ảnh viễn thám băng tần rộng truyền thống (ví dụ: ảnh LandSat băng, ảnh SPOT băng) từ lâu ứng dụng thành công cho việc xây dựng đồ trạng, theo dõi biến đổi môi trường Tuy nhiên kỹ thuật rằng, bên cạnh ưu điểm dễ sử dụng, nắn chỉnh tốt, nhiều phần mềm xử lý ảnh hỗ trợ, ảnh viễn thám băng tần rộng có hạn chế định Do số băng tần độ rộng băng tần lớn, nên ảnh viễn thám truyền thống, nhiều thông tin quan trọng bị trộn lẫn với Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Trên ảnh viễn thám, giá trị quang phổ phát xạ R (radiation value) sensor nhận hàm số (f) vị trí (x), thời gian (t), độ dài bước sóng (λ), góc chụp (θ) R=f(x,t, λ, θ) Qua hàm số ta thấy: để có thêm thông tin từ ảnh, hay nói cách khác để tăng giá trị R, biến x,t, λ, θ phải có biến đổi Nếu ý tới yếu tố độ dài bước sóng ta thấy bước sóng vật thể có cường độ phản xạ khác Nhiều đối tượng có phản xạ đặc trưng (spectral signature) giúp phân biệt chúng với đối tượng khác, phần lớn điểm đặc trưng nằm bước sóng hẹp Để đoán đọc điểm đặc trưng này, cần ảnh có bước sóng hẹp Viễn thám siêu phổ đời nhằm phục vụ cho mục đích nói VTSP[2] thuật ngữ dùng để hệ thống thu nhận ảnh nhiều băng tần hẹp liên tiếp từ giải phổ nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại trung, tới hồng ngoại nhiệt Một hệ thống VTSP điển hình thường thu nhận 200 band liệu, qua cho phép xây dựng quang phổ phản xạ [HVA1]liên tiếp (countinous reflectance spectrum) cho điểm ảnh (pixel) VTSP cho phép phân biệt [HVA2]được yếu tố mặt đất có quang phổ chuẩn đoán nằm bước sóng hẹp, mà hệ thống ảnh đa phổ truyền thống ko phát Hình biểu thị quang phổ phản xạ số khoáng vật khoảng 200 tới 250-nm Trên ảnh siêu phổ HyMap ta thấy khoáng chất có đường quang phổ khác biệt với đỉnh hấp thụ phản xạ bước sóng định Trong band ảnh Landsat TM khoảng sóng cho ta điểm liệu phân biệt khoáng vật Thiết bị VTSP Fluorescence Line Image (FLI), Airborne Imaging Spectrometer (AIS) NASA chế tạo năm 1981 1983 Thiết bị thu thập 128 band liệu khoảng 1200 đến 2400 nm, độ rộng băng 9.3 nm Năm 1987 NASA cải tiến hệ thống AIS thành hệ thống Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) AVIRIS thiết kế với chức nắn chỉnh tiên tiến để phục vụ cho nghiên cứu đa ngành Hiện VTSP ứng dụng số nghiên cứu về: khoáng vật bề mặt, chất lượng nước, đo độ sâu, xác định xói mòn đất, xác định loại thực vật, hàm lượng nước vv Nhiều tổ chức viễn thám công ty tư nhân sản xuất nhiều loại thiết bị VTSP khác nhau, danh sách đặc tính kỹ thuật chi tiết hệ thống VTSP hành tham khảo Van de Meer, 1999 Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 +Ứng dụng VTSP vào việc theo dõi trình sa mạc hoá Tây Ban Nha quốc gia châu Âu chịu ảnh hưởng sa mạc hoá tới nửa diện tích đất nông nghiệp Điều kiện môi trường khắc nghiệt với 10 tháng mùa khô, mùa mưa ngắn với lũ lớn, địa hình chia cắt mạnh, tầng đất mỏng làm cho trình xói mòn xẩy mạnh mẽ Vùng Tebernas thuộc tỉnh Almeria vùng bị sa mạc hoá nghiêm trọng miền Đông Nam Tây Ban Nha Việc xác định kiểm soát trình cần thiết cho Tây Ban Nha mà cho quốc gia khác phải đối đầu với vấn đề sa mạc hoá Tuy nhiên loại ảnh viễn thám truyền thống LandSat, SPOT lại không đủ độ phân giải để đoán đọc loại trạng sa mạc hoá như, đất xói trơ sỏi đá, đất bị nhiễm mặn vv Mục tiêu nghiên cứu đề tài đặt ứng dụng kỹ thuật VTSP để theo dõi trình +Ứng dụng quan trắc ô nhiễm dầu biển công nghệ viễn thám Năm 2008, Trung tâm Quan trắc Thông tin Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường phối hợp GeoInfo thực nhiệm vụ nhà nước “ Quan trắc ô nhiễm dầu biển công nghệ viễn thám” nhằm sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS thử nghiệm theo dõi, giám sát vị trí biển có khả phát sinh ô nhiễm dầu phục vụ công tác quản lý kiểm soát môi trường biển Hàng tháng, công ty GeoInfo có nhiệm vụ đặt mua tư liệu ALOS PALSAR Trung tâm phân tích liệu viễn thám Trái đất (ERSDAC - Nhật Bản) để tiến hành theo dõi định kỳ vùng biển Việt Nam Sau nhận ảnh, chuyên gia viễn thám GeoInfo tiến hành xử lý, lọc nhiễu, hiệu chỉnh hình học để nâng cao chất lượng hình ảnh thuận tiện việc khai thác, triết tách thông tin phục vụ nghiên cứu tràn dầu biển Cuối tư liệu radar sau xử lý xuất sang khuôn dạng geotiff để dễ dàng kết nối với phần mềm xử lý ảnh GIS thông dụng Cùng với tham gia phối hợp bên, nhiệm vụ nhà nước “ Quan trắc ô nhiễm dầu biển công nghệ viễn thám” kết thúc, đánh dấu thành công việc bước đầu ứng dụng công nghệ viễn thám theo dõi, giám sát nơi có khả xảy ô nhiễm dầu phục vụ công tác quản lý môi trường biển Việt Nam Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Ảnh PALSAR khu vực Quảng Nam trước xử lý Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Ảnh PALSAR khu vực Quảng Nam sau xử lý Độ sâu, rộng, dài hệ thống sông kênh bán đảo Cà Mau thể đồ 3D vừa đưa vào sử dụng nhằm ứng phó với cố tràn dầu xảy VNExpress Đối với khu vực miền Đông Nam Bộ, giao thông thủy huyết mạch giao thông vùng Việc khai thác phát triển dầu khí khu vực làm tăng mật độ giao thông, kéo theo nguy xảy va chạm tàu thuyền gây cố tràn dầu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường đời sống người dân Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Khu vực bán đảo Cà Mau thể hình ảnh 3D Bản dồ vừa đưa vào sử dụng Từ thực tế đó, nhằm giúp nhanh chóng xây dựng phương án ứng phó hiệu có cố tràn dầu, đồ số 3D sông kênh thuộc khu vực bán đảo Cà Mau Trung tâm Nghiên cứu phát triển an toàn môi trường dầu khí, Viện Dầu khí Việt Nam thiết lập Hơn 4.100 mặt cắt hệ thống sông kênh, công trình cấp thoát nước số liệu địa hình toàn khu vực Liên đoàn địa chất miền Nam cung cấp để thể đồ chiều Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Tại nhánh sông, hình ảnh thông số thể rõ ràng Bản đồ hệ thống sông kênh khu vực bán đảo Cà Mau có tính phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển, quay giúp người xem thấy rõ vị trí cần tìm cách dễ dàng để xác định hướng di chuyển cho phương tiện ứng cứu có cố tràn dầu Ngoài ra, vị trí, đồ thể đầy đủ thông tin liên quan đến nhánh sông tên, hình ảnh, chiều dài, độ rộng, sâu, dòng chảy, công trình liên quan Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Dòng chảy với thông số thể đồ Một thí nghiệm dược nhóm nghiên cứu tiến hành với cố tràn dầu sông khu vực gần cụm Điện - Đạm Cà Mau Hình ảnh khả lan truyền dầu nhánh sông thể chương trình sinh động, với phần màu sắc thể nồng độ dầu lan truyền sông, hướng trôi dạt mảng dầu loang theo dòng chảy hướng gió Theo đó, quan chức đề xuất biện pháp xử lý phù hợp cho khu vực hay dùng phao để ngăn dầu tràn đến khu vực nhạy cảm Nhóm nghiên cứu Viện Dầu khí dự kiến cho đời chương trình tương tự phục vụ cho khu vực cửa biển Gành Rái - Vũng Tàu, nơi có khả xảy va chạm gây cố tràn dầu ỨNG DỤNG REMOTE SENSING & GIS ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN TỚI ĐỊA HÌNH VÀ ĐƯỜNG BỜ BIỂN VÙNG CẨM PHẢ - CỬA ÔNG Tóm tắt: Hoạt động khai thác than vùng Cẩm Phả - Cửa Ông tác động lớn đến môi trường vùng Có nhiều nghiên cứu vùng đề cập tới vấn đề trên, Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 việc ứng dụng hệ thông tin địa lý viễn thám nghiên cứu tác động môi trường liên quan tới khai thác than mức hạn chế Bài báo trình bày kết nghiên cứu tác động khai thác than lộ thiên tới địa hình đường bờ việc phân tích tư liệu viễn thám năm 1969, 1993 2001 Việc luận giải mắt thường kết hợp với phương pháp xử lý số nhằm có kết xác Phương pháp nghiên cứu trình bày báo áp dụng vùng khai thác than khác nước ta I ĐẶT VẤN ĐỀ Hoạt động khai thác than địa bàn tỉnh Quảng Ninh tác động lớn tới môi trường khu vực, có biến đổi địa hình, đặc biệt từ cuối năm 1960 hoạt động khai thác mở rộng [Đặng Văn Bát, 1999, Lưu trữ Đại học MĐC; Ngô Phúc Hưng nnk, 1990, Lưu trữ Bộ Công nghiệp] Các bãi thải diện tích đổ thải ngày phát triển, việc bồi lấp sông suối bãi biển vùng diễn với tốc độ nhanh Các nghiên cứu có trước tác động khai thác than tới môi trường vùng nghiên cứu đề cập tới vấn đề nêu Tuy nhiên việc xử lý ảnh viễn thám phân tích thông tin hệ thông tin địa lý (GIS) liên quan tới ảnh hưởng khai thác than tới địa hình áp dụng khoảng thời gian gần hạn chế việc phân tích thời điểm riêng biệt Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng khai thác than lộ thiên tới biến động địa hình tư liệu viễn thám GIS khía cạnh biến động cao trình mỏ, diện tích bãi thải đường bờ biển thị trấn Cẩm Phả - Cửa Ông Việc kết hợp viễn thám GIS nhằm định lượng biến động địa hình đường bờ vùng nghiên cứu hướng tiếp cận nhằm nâng cao khả đánh giá tình hình môi trường vùng khai thác than II VÙNG VÀ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU Phạm vi liệu vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu Cẩm Phả - Cửa Ông thuộc bể than Quảng Ninh (Hình 1) Dữ liệu viễn thám thể bảng Dữ liệu GIS bao gồm lớp thông tin địa hình, thủy văn, giao thông, điểm độ cao tỷ lệ 1:25000 Nguồn liệu khác lấy từ Chương trình 364, Văn phòng Chính phủ hoàn thành năm 2000 Dữ liệu thực địa tác giả thực tháng 4/2003 với 15 điểm khảo sát 90 ảnh chụp Các liệu xử lý đưa hệ tọa độ Gauss Pulkovo 1942 Múi 18 đảm bảo thống tọa độ, góp phần nâng cao độ xác kết Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Bảng Dữ liệu viễn thám sử dụng nghiên cứu Loại tư liệu viễn thám Ảnh máy bay Ảnh vệ tinh Tên ảnh / ký hiệu ảnh B6-12-1969 F5-93 Ảnh LandSat (Path 125, Row 45) Thời gian chụp 12/1969 /1993 16/11/ 2001 Tỷ lệ độ phân giải không gian : 25 000 : 20 000 30 m (ảnh đa phổ) 15 m (ảnh toàn sắc) III CÁCH TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU Trong hoạt động khai thác than, tác động địa chất người vào địa hình bao gồm yếu tố phá hoại học, vận chuyển vật liệu tạo nên địa hình âm - moong khai thác địa hình dương -bãi thải Bãi thải than, vật liệu thải trình sàng tuyển cung cấp nguồn vật liệu góp phần gia tăng tượng lắng đọng trầm tích sông suối, bồi lấp kênh mương, gây biến đổi đường bờ [Đặng Văn Bát, 1999, Lưu trữ Đại học MĐC] Kết tác động phát tư liệu viễn thám thông qua dấu hiệu trực tiếp (như hình dạng, tông ảnh, bóng địa vật), dấu hiệu gián tiếp khác tính đa thời gian tư liệu viễn thám Thông tin luận giải liệu viễn thám phân tích hệ thông tin địa lý sở hiểu mối tương quan trình kể với Đối với nghiên cứu này, việc phân tích trình bày sau: biến động địa hình khai thác than = F (biến động mỏ khai thác lộ thiên, biến động bãi thải, bồi lắng vật liệu thải, biến đổi đường bờ) Có thể tóm tắt trình nghiên cứu nêu hình IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp luận giải ảnh viễn thám Để phục vụ cho mục đích nghiên cứu, ảnh máy bay ảnh vệ tinh LandSat xử lý phần mềm PCI Rubber Map Một cặp ảnh lập thể vùng mỏ Cọc 6, Đèo Nai sử dụng để Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 lập mô hình số địa hình phần mềm PCI Ảnh vệ tinh nắn chỉnh hình học theo liệu vectơ với sai số nhỏ kích thước pixel Bảng Vai trò dấu hiệu ảnh luận giải mắt thường vùng nghiên cứu Đối tượng Mỏ khai thác lộ thiên Bãi thải than Các trình ngoại sinh đại Mô hình lập thể *** ** ** Hình dạng Tông ảnh Kiến trúc Hoa văn *** *** ** ** * ** * * Kích thướ c * * *** ** *** ** * * ** Đa thời gian ** ** ** *** Vị trí Chú thích vai trò: * bổ sung; ** thứ yếu; *** chủ yếu a Luận giải ảnh mắt thường Ảnh máy bay sử dụng cho luận giải mắt thường nắn chỉnh phần mềm Rubber Map Việc sử dụng phần mềm không đạt độ xác cao nắn ảnh trực chiếu, ứng dụng cho luận giải ảnh mắt thường Kết hợp nhiều loại dấu hiệu luận giải việc cần thiết nhằm nhận dạng đối tượng khác Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Bản đồ trạng môi trường vùng nghiên cứu năm 1969, 1993 thành lập từ luận giải ảnh máy bay năm 1969 1993 (Hình 4, 5) Ảnh vệ tinh LandSat năm 2001 sử dụng để xác định ranh giới bờ mỏ mỏ Đèo Nai Cọc Sáu Khi xây dựng đồ trạng môi trường liên quan tới khai thác than cho thời kỳ, tác giả xây dựng đồ quan điểm nguồn gốc hình thái kết hợp với quan điểm địa chất môi trường Với mục đích đó, để làm bật tác động nhân sinh tới môi trường khu vực, kiểu địa hình thành tạo tác động tự nhiên dạng địa hình cải tạo bàn tay người gộp chung thành địa hình nhân sinh Các kiểu địa hình thành tạo chịu tác động lớn trình khai thác than nhấn mạnh Để kiểm chứng kết thu thập thông tin thực địa vùng nghiên cứu, tác giả tiến hành khảo sát thực địa với tổng số 15 điểm kiểm tra Thông tin điểm chuyển vào sở liệu GIS vùng nghiên cứu phục vụ luận giải ảnh phân tích thông tin (Hình 3) b Xử lý ảnh số - chiết suất đường bờ năm 2001 Trên nguyên tắc, vệ tinh quang học chụp đối tượng mặt đất bao gồm đất, nước thực vật Sở dĩ ảnh vệ tinh quang học phân biệt đối tượng nêu khả phản xạ ánh sáng mặt trời chúng khác Nghĩa là, kênh ảnh khác nhau, đối tượng có giá trị số (digital number) khác Sự khác biệt sở để tiến hành luận giải mắt thường xử lý số với ảnh vệ tinh nghiên cứu Việc xử lý số tiến hành ảnh vệ tinh LandSat năm 2001 Với mục tiêu chiết suất ranh giới nước đất, tác giả sử dụng phương pháp chiết suất đường bờ từ ảnh LandSat G Winasor S Budhiman [3] nghiên cứu Phương pháp tiến hành chiết xuất ranh giới đất-nước sở thống kê giá trị phản xạ đối tượng kênh tỷ lệ 4/2 5/2 (kênh 2, ảnh LandSat) Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Kết nghiên cứu cho thấy, kênh tỷ lệ b4/b2 cho ranh giới đất nước vùng bờ có thực vật, vùng đất thực vật bị “cho” biển Ngược lại kênh tỷ lệ b5/b2 thể đường bờ tốt vùng thực vật Để hạn chế sai số, tác giả kết hợp đồng thời hai kênh b4/b2 b5/b2 Qua thống kê ảnh thực phân loại nhiều lần, tác giả thấy ranh giới nước đất khó xác định vùng giao nước-đất (ví dụ cửa sông, vùng có dòng bùn) Do tác giả sử dụng ngưỡng lấy từ thống kê vùng mẫu sa bồi ven biển áp dụng vào điều kiện sau Giá trị kênh ảnh kết ghi nhận “đất liền” giá trị pixel kênh b4/b2 ≥ 0,39 kênh b5/b2 ≥ 0,42 Nếu không thỏa mãn điều kiện pixel kênh ảnh kết ghi nhận “biển” Đường bờ thu từ phương pháp so sánh với liệu đường bờ năm 1969, 1993 từ ảnh máy bay nhằm đánh giá xu phát triển đường bờ Hạn chế phương pháp chưa quy chuẩn với mực thủy triều Tuy nhiên đặc điểm địa hình phần ven bờ vùng nghiên cứu có độ dốc lớn nên mực thủy triều không ảnh hưởng lớn tới sai số kết Bảng Thống kê giá trị độ xám đối tượng ảnh LandSat vùng nghiên cứu Tên mẫu Nước Sa bồi ven biển (vùng giao nước - đất) Đất đá (vùng không bị ảnh hưởng thủy triều) Vùng lấn biển dân sinh Số pixel tính toán (b4/b2) (b5/b2) Giá trị Độ lệch trung bình chuẩn 0,201 0,023 2422 Giá trị trung bình 0,228 Độ lệch chuẩn 0,021 1086 0,394 0,105 0,419 0,17 825 1,346 0,226 1,238 0,272 52 0,648 0,074 0,472 0,05 Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Phân tích thông tin Dữ liệu GIS địa hình, đường bờ năm 1969 1993 phân tích phương pháp chồng ghép liệu, phương pháp thông dụng GIS Kết thu từ việc chồng ghép tiến hành định lượng chức thành lập bảng ma trận chéo (crossing table) Trong nghiên cứu kết số liệu biến động địa hình đường bờ vùng Cẩm Phả - Cửa Ông giai đoạn 1969 – 1993 trình bày bảng V TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN TỚI ĐỊA HÌNH VÀ ĐƯỜNG BỜ VÙNG CẨM PHẢ - CỬA ÔNG Biến đổi địa hình bãi thải khai thác than tác động tới môi trường vùng nghiên cứu Biến dạng bề mặt đất nhiều vấn đề môi trường cộm vùng khai thác mỏ Vùng khai thác lộ thiên Hạ Long - Cẩm Phả phải đối mặt với vấn đề với việc tạo địa hình âm phát triển bãi thải Bản đồ trạng môi trường năm 1969, 1993 thông tin từ ảnh vệ tinh năm 2001 sử dụng để phân tích vấn đề Dữ liệu phân tích ảnh máy bay cho thấy diện tích bãi thải không ngừng tăng theo thời gian (Bảng 3) Nếu năm 1969, diện tích bãi thải Nam Đèo Nai 42,9 tới năm 1993, diện tích bãi thải tăng 4,2 lần Diện tích bãi thải nhà sàng Cửa Ông 24 năm tăng gấp 4,5 lần từ 10,3 lên 48 Và năm, từ năm 1993 tới 2001, bãi thải tăng 1,5 lần từ 48 lên 73,24 Bảng Cao trình đáy moong khai thác thời kỳ 1969 2000 mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu (Dữ liệu cao trình moong khai thác tính từ mô hình số địa hình thành lập từ cặp ảnh máy bay năm 1969 liệu địa hình năm 2000 Người thực hiện: Trần Quốc Cường) Dữ liệu luận giải năm 1969 1993 ghép chồng để có kết biến động số loại địa hình vùng Cẩm Phả - Cửa Ông (Bảng 7) Tổng diện tích bãi thải lấn biển từ năm 1969 tới năm 1993 89,7 Qua phân tích ảnh viễn thám, tác giả nhận thấy chân bãi thải từ nam Đèo Nai từ năm 1993 tới năm 2003 tiến thêm 200 m theo hướng đông nam phía khu dân cư Ngăn cách khu dân cư bãi thải đê đắp vật liệu thải nằm phía bắc, cạnh đường tàu hỏa Vấn đề trôi lấp bãi thãi mỏ uy hiếp trực tiếp tới đời sống nhân dân khu dân cư kề cận với chân bãi thải Ngoài ra, bồi lấp mương thoát khu Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Bảng 7:Biến động số loại địa hình vùng Cẩm Phả - Cửa Ông giai đoạn 1969-1993 (tính từ đồ trạng môi trường năm 1969 1993) Đơn vị diện tích: NĂM 1993 Bãi bồi Bãi thải Năm 1969 Bãi bồi Bãi thải 5,3 43,7 66,2 Biển Địa hình nhân sinh 48,6 Vùng bị tác động khai thác than Địa hình Vùng bị tác động Sa bồi nhân sinh khai thác than 47,2 0,3 89,7 58,1 1,5 1,304,4 6,7 34,1 28,4 Sa bồi San lấp xây dựng Biển 2,9 22,0 684,3 36,9 15,7 12,0 4,0 1,3 15,5 5,6 348,9 75,4 3,7 San lấp xây dựng 2,7 0,5 36,2 Tác động khai thác than tới đường bờ khu vực nghiên cứu Đường bờ luận giải ảnh máy bay quan niệm đường bờ nước mức triều cao Ở vùng có thực vật ngập mặn không xác định khái niệm ranh giới quy ước ranh giới thảm thực vật ngập mặn biển [3] Đối với ảnh LandSat năm 2001 chiết xuất tự động đường bờ ranh giới đất nước thời điểm chụp Một giới hạn khác nghiên cứu đường bờ luận giải từ tư liệu viễn thám chưa định chuẩn với mức triều Tuy vậy, đặc điểm địa hình đới bờ vùng nghiên cứu có độ dốc lớn nên sai lệch mức triều tới vị trí đường bờ thời điểm không chịu tác động lớn thủy triều xét phương nằm ngang Năm 1969, khoảng cách từ đất liền (nơi xa theo hướng bắc-nam) tới Hòn Hai 160 m Tới năm 1993, đường bờ vượt Hòn Hai phía nam Số liệu phân tích ảnh cho thấy khu Cẩm Phả so với năm 1969, đường bờ năm 1993 lấn 700 m 2001 lấn 1000 m Theo [Đặng Văn Bát, 1999; Ngô Phúc Hưng nnk, 1990; Phạm Khả Tùy, 1995, Lưu trữ Viện ĐCKS] đoạn đường bờ vùng thị trấn Cẩm Phả lấn biển trung bình 300-400 m giai đoạn 1969-1985 Tại vùng trình bồi tụ dòng bùn đá tạo lưỡi bồi tụ rộng lớn tiến dần phía đảo Khỉ Vật liệu thải gây bồi lấp mương thoát nước cạnh mỏ Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Đèo Nai Tại khu nhà máy tuyển than Cửa Ông, bãi thải lấp cửa sông hình thành hồ nhân tạo Các số liệu nghiên cứu tác giả cho thấy từ năm 1993 tới năm 2001 bãi thải lấn phía tây-tây nam 450 m Trong đợt thực địa tháng 4/2003 với hỗ trợ máy định vị (GPS), tác giả xác định điểm xa bãi thải năm 2003 cách ranh giới năm 2001 khoảng 60 m theo hướng tây-tây nam, chiều rộng trung bình bãi thải 400 m Nghiên cứu ảnh vệ tinh năm 2001 cho phép tác giả hướng vận chuyển vật liệu trầm tích ven bờ Sự vận chuyển vật liệu trầm tích đoạn từ vụng Cửa Lớn tới Cửa Ông có chiều hướng từ đông bắc xuống tây nam Các dòng vật liệu chịu tác động sóng nên dễ dàng tích tụ ven bờ, đặc biệt nơi có địa hình chắn theo hướng vuông góc với bờ đoạn Khe Cát, bến tàu Cẩm Phả, thị trấn Cẩm Phả VI KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trên, rút số kết luận sau Công tác khai đào đổ thải từ hoạt động khai thác than lộ thiên yếu tố gây biến động vi địa hình, làm thay đổi chế độ thủy văn cục Cụ thể cao trình khai thác mỏ Cọc Sáu năm 1969 45 m, liệu địa hình năm 2000 cho thấy giảm xuống -127,39 m Tương tự, mỏ Đèo Nai 147 m năm 1969 12,79 m năm 2000 Sự biến đổi đường bờ hoạt động khai thác than diễn với cường độ lớn làm thay đổi đáng kể cảnh quan ven biển vùng nghiên cứu Từ năm 1969 tới năm 1993 diện tích đổ thải vùng Cẩm Phả - Cửa Ông lấn biển 89,7 ha, đó, diện tích bãi thải nhà sàng Cửa Ông (đổ ven bờ) tăng từ 10,3 năm 1969 lên 73,24 năm 2001 Các phương pháp áp dụng cho vùng nghiên cứu áp dụng cho vùng khai thác than khác Đối với việc luận giải đường bờ, vùng đới bờ có độ dốc nhỏ, áp dụng phương pháp thiết phải quy chiếu với mực nước triều Trong khâu tính ngưỡng cho chiết suất đường bờ từ ảnh LandSat, nên tính tới yếu tố không đồng đặc điểm thực vật, phù sa, dòng ven bờ khu vực tính toán Các yếu tố gây sai lệch đường bờ chiết suất với đường bờ thực Ngoài ứng dụng viễn thám nhiều ứng dụng khác kinh tế xã hội ngày Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 [...]... quả của các tác động này đều có thể phát hiện được trên tư liệu viễn thám thông qua các dấu hiệu trực tiếp (như hình dạng, tông ảnh, bóng địa vật), các dấu hiệu gián tiếp khác và tính đa thời gian của tư liệu viễn thám Thông tin luận giải dữ liệu viễn thám được phân tích bằng hệ thông tin địa lý trên cơ sở hiểu được mối tương quan của các quá trình kể trên với nhau Đối với nghiên cứu này, việc phân tích... nêu trên Tuy nhiên việc xử lý ảnh viễn thám và phân tích thông tin trên hệ thông tin địa lý (GIS) liên quan tới ảnh hưởng của khai thác than tới địa hình mới chỉ được áp dụng trong khoảng thời gian gần đây và còn hạn chế ở việc phân tích ở từng thời điểm riêng biệt Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của khai thác than lộ thiên tới biến động địa hình bằng tư liệu viễn thám và GIS trên. .. sự cố tràn dầu ỨNG DỤNG REMOTE SENSING & GIS ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN TỚI ĐỊA HÌNH VÀ ĐƯỜNG BỜ BIỂN VÙNG CẨM PHẢ - CỬA ÔNG Tóm tắt: Hoạt động khai thác than tại vùng Cẩm Phả - Cửa Ông đã tác động rất lớn đến môi trường trong vùng Có khá nhiều các nghiên cứu về vùng này đã đề cập tới vấn đề trên, nhưng Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 việc ứng dụng hệ thông tin địa lý và viễn thám trong nghiên... tới yếu tố không đồng nhất của đặc điểm thực vật, phù sa, dòng ven bờ của khu vực tính toán Các yếu tố này có thể gây sai lệch đường bờ được chiết suất với đường bờ thực Ngoài những ứng dụng trên viễn thám còn rất nhiều ứng dụng khác trong kinh tế xã hội ngày nay Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 ... lắng vật liệu thải, biến đổi đường bờ) Có thể tóm tắt quá trình nghiên cứu nêu trên trong hình 2 IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 Phương pháp luận giải ảnh viễn thám Để phục vụ cho mục đích nghiên cứu, ảnh máy bay và ảnh vệ tinh LandSat được xử lý trên phần mềm PCI và Rubber Map Một cặp ảnh lập thể vùng mỏ Cọc 6, Đèo Nai được sử dụng để Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 lập mô hình số địa hình bằng phần mềm PCI Ảnh... bằng phần mềm Rubber Map Việc sử dụng phần mềm này tuy không đạt độ chính xác cao như nắn ảnh trực chiếu, nhưng có thể ứng dụng cho luận giải ảnh mắt thường Kết hợp nhiều loại dấu hiệu trong luận giải là việc cần thiết nhằm nhận dạng các đối tượng khác nhau Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Bản đồ hiện trạng môi trường vùng nghiên cứu các năm 1969, 1993 được thành lập từ sự luận giải ảnh máy bay các năm 1969... địa do tác giả thực hiện tháng 4/2003 với 15 điểm khảo sát và 90 ảnh chụp Các dữ liệu trên đều được xử lý đưa về hệ tọa độ Gauss Pulkovo 1942 Múi 18 đảm bảo thống nhất về tọa độ, góp phần nâng cao độ chính xác của kết quả Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Bảng 1 Dữ liệu viễn thám sử dụng trong nghiên cứu Loại tư liệu viễn thám Ảnh máy bay Ảnh vệ tinh Tên ảnh / ký hiệu ảnh B6-12-1969 F5-93 Ảnh LandSat 7 (Path... nêu trên là do khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời của chúng khác nhau Nghĩa là, trên các kênh ảnh khác nhau, một đối tượng sẽ có các giá trị số (digital number) khác nhau Sự khác biệt này là cơ sở để tiến hành luận giải mắt thường và xử lý số với ảnh vệ tinh trong nghiên cứu Việc xử lý số được tiến hành trên ảnh vệ tinh LandSat năm 2001 Với mục tiêu chiết suất ranh giới nước và đất, tác giả đã sử dụng. .. thiên tới địa hình và đường bờ bằng việc phân tích các tư liệu viễn thám năm 1969, 1993 và 2001 Việc luận giải bằng mắt thường được kết hợp với các phương pháp xử lý số nhằm có được kết quả chính xác nhất Phương pháp nghiên cứu trình bày trong bài báo có thể áp dụng ở những vùng khai thác than khác ở nước ta I ĐẶT VẤN ĐỀ Hoạt động khai thác than trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh đã tác động rất lớn tới môi trường... nhấn mạnh Để kiểm chứng kết quả và thu thập thông tin thực địa vùng nghiên cứu, tác giả đã tiến hành khảo sát thực địa với tổng số 15 điểm kiểm tra Thông tin của các điểm được chuyển vào cơ sở dữ liệu GIS của vùng nghiên cứu phục vụ luận giải ảnh và phân tích thông tin (Hình 3) b Xử lý ảnh số - chiết suất đường bờ năm 2001 Trên nguyên tắc, vệ tinh quang học chụp được các đối tượng trên mặt đất bao gồm ... Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 +Cơ sở viễn thám siêu phổ ứng dụng quản lý môi trường ảnh viễn thám băng tần rộng truyền thống (ví dụ: ảnh LandSat băng, ảnh SPOT băng) từ lâu ứng dụng thành công cho việc xây... nước Nguyễn Tiến Dũng ĐH1TĐ2 Ứng dụng viễn thám nghiên cứu thuỷ văn +Ứng dụng ảnh viễn thám siêu Phổ (hyperspectral) Trong ba thập kỷ qua, công nghệ viễn thám có thành tựu to lớn lĩnh vực nghiên... giúp người sử dụng xác định nhiệt độ bề mặt chi tiết Dưới nghiên cứu bước đầu ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát nhiệt độ đô thị tìm hiểu mối quan hệ nhiệt độ với kiểu thảm phủ khác ỨNG DỤNG VÀO NGHIÊN