Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ việc xác định vị trí công trình kinh tế xã hội

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế

BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT UTM Universal trasverse mercator Hệ toạ độ chuyển đổi Mỹ NDVI Normalized Difference Vegetation Index Chỉ số khác biệt thực vật DEM Digital Elevation Model Mơ hình số địa hình IGN Institut Geographique National Nha địa dư Quốc gia (Pháp) GIS Geographical Information System Hệ thống thông tin Địa lý GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu DN Digital number Gía trị số (trong ảnh số) PC Personnal computer Máy tính cá nhân DANH MỤC CÁC HÌNH STT Số hình Tên hình Trang Hình Nguyên tắc nghiên cứu biến động GIS 14 Hình Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 19 Hình Các giải sóng chủ yếu sử dụng viễn thám 20 Hình Đường cong phản xạ phổ số đối tượng 21 Hình Đường cong phổ phản xạ số đối tượng tự nhiên 22 Hình Sơ đồ quy trình thành lập đồ biến động đường bờ sơng 25 Hình Cấu trúc GIS 34 Hình Hình ảnh thu nhỏ đồ hành tỉnh Tiền Giang 40 Hình Hình ảnh thu nhỏ đồ thủy văn tỉnh Bến Tre 43 10 Hình 10 Sơ đồ quy trình xác định vị trí xây cầu giao thơng vượt sơng 55 11 Hình 11 Hiện trạng đường bờ sơng Tiền năm 1954 năm 1967 60 12 Hình 12 Hiện trạng đường bờ sông Tiền năm 1967 năm 1987 61 13 Hình 13 Hiện trạng đường bờ sơng Tiền năm 1987 năm 2001 62 DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số bảng Tên bảng Bảng Nắn chỉnh hình học ảnh 56 Bảng Giới hạn không gian ảnh khu vực nghiên cứu 57 Bảng Bảng tính chéo biến động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1954-1967 60 Bảng Bảng tính chéo biến động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1967-1987 61 Bảng Bảng tính chéo biến động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1987-2001 62 Trang MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hệ thống cơng trình kinh tế xã hội bao gồm cơng trình y tế, văn hố, giáo dục, hệ thống giao thông… Nhằm tạo động lực phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng an ninh an sinh xã hội Các cơng trình kinh tế xã hội Nhà nước quan tâm đầu tư lớn Trong hệ thống giao thơng vận tải đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế - xã hội người Trong hệ thống giao thơng đường cầu giao thơng vượt sơng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt vùng có hệ thống sơng ngịi, kênh rạch dày đặc tỉnh Bến Tre Tiền Giang Việc xây dựng cầu làm giảm chi phí vận chuyển, giảm thời gian lại, thúc đẩy thông thương khu vực Khi thiết kế cầu vượt sơng cụ thể cơng việc trước tiên phải khảo sát thăm dò sơ khu vực dự kiến xây cầu nhằm mục đích lựa chọn vị trí hợp lý nhất, an tồn để xây dựng cầu Chọn vị trí xây cầu cơng tác quan trọng khó khăn, chọn vị trí tốt giá thành xây dựng rẻ, chất lượng cầu ổn định giảm giá thành vận chuyển hàng hoá đến khu vực khác, đạt mục tiêu thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội mà địa phương Nhà nuớc đề Việc lựa chọn vị trí cầu phụ thuộc nhiều yếu tố, nhiên, yếu tố quan trọng ổn định độ vững đường bờ sông [6] Mặt khác, vị trí đặt cầu phải thuận lợi cho giao thông, phù hợp với trạng phân bố dân cư phương hướng phát triển kinh tế xã hội hai bên bờ sơng tương lai [11] Có nhiều phương pháp khác nhiều cách tiếp cận khác lựa chọn để nghiên cứu biến động đường bờ, trình biến động đường bờ quan hệ chúng với yếu tố khác để tìm vị trí tối ưu xây dựng cầu vượt sông Trong phương pháp nghiên cứu, phương pháp viễn thám GIS phương pháp đại, cơng cụ mạnh có khả giúp giải vấn đề tầm vĩ mô (về không gian) thời gian ngắn [10] Dữ liệu viễn thám có ưu điểm đa thời gian, đa kênh phổ, đa độ phân giải, có độ phủ trùm vùng lãnh thổ nghiên cứu lớn nên sử dụng để theo dõi biến động bề mặt địa lý tự nhiên nói chung theo dõi biến động đường bờ nói riêng Để lựa chọn vị trí tối ưu xây dưng cơng trình cầu giao thơng vượt sơng, cần phải phân tích nhiều thể loại thơng tin Hệ thông tin địa lý (GIS), công cụ thích hợp để xử lý thơng tin viễn thám kết hợp với thể loại thông tin khác Sử dụng hệ thơng tin địa lý để tích hợp thông tin kinh tế - xã hội, giao thông, dân cư… địa lý với vị trí đường bờ ổn định, cho phép vị trí tối ưu xây dựng cầu giao thông vượt sông Với sở nêu phạm vi nghiên cứu luận văn thạc sỹ, thực đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cơng trình kinh tế xã hội - Cầu giao thông Rạch Miễu vượt sông Tiền” Mục tiêu nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu mối liên hệ biến động đường bờ sơng với việc lựa chọn vị trí xây dựng cầu giao thơng vượt sơng - Tìm hiểu tình hình ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động bề mặt địa lý tự nhiên nói chung khả ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động bờ sơng - Xây dựng mơ hình tích hợp viễn thám Hệ Thông tin Địa lý nghiên cứu biến động đường bờ từ hỗ trợ xác định vị trí tối ưu xây dựng cơng trình cầu giao thông vượt sông - Thực nghiệm khảo sát, xây dựng quy trình cơng nghệ ứng dụng viễn thám Hệ thông tin Địa Lý nghiên cứu biến động đường bờ sơng Tiền hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cầu giao thông nối liền Tiền Giang với Bến Tre Do không sâu nghiên cứu nguyên nhân biến động, không sâu địa chất, thủy văn cơng trình cầu nên luận văn dừng việc khảo sát nghiên cứu vị trí, diện tích biến động đường bờ Để thực mục tiêu nêu luận văn phải thực cơng việc sau đây: - Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS - Thu thập tài liệu, liệu: đồ, ảnh vệ tinh, … - Tiến hành nghiên cứu biến động đường bờ sơng, xác định vị trí xây dựng cầu giao thơng: o Nắn chỉnh hình học o Tăng cường độ tương phản o Chuyển đổi khuôn dạng sang phần mềm giải đốn hình o Giải đốn ảnh viễn thám xác định trạng đường bờ thời điểm khác o Thành lập đồ biến động đường bờ thời kỳ o Tích hợp viễn thám GIS tìm vị trí đường bờ ổn định lâu dài từ trợ giúp định để xác định vị trí xây dựng cầu vượt sơng Phạm vi nghiên cứu đề tài Luận văn đề cập đến phương pháp xử lý ảnh viễn thám để xác định tình hình biến động đường bờ tích hợp thơng tin với thơng tin kinh tế - xã hội khác môi trường hệ thơng tin địa lý, từ đưa phân tích nhận xét q trình biến động đường bờ sông Tiền - đoạn chảy qua hai tỉnh Bến Tre Tiền Giang Các thơng tin tìm kiếm biến động liệu viễn thám phân tích, xử lý, từ tìm ví trí có đường bờ ổn định nhất, kết hợp với lớp thông tin dân cư, giao thông, kinh tế đề xuất vị trí tối ưu xây dựng cơng trình cầu giao thông vượt sông Về nguyên nhân gây tượng biến động khu vực nghiên cứu việc phân tích ảnh hưởng chúng đến cơng trình kinh tế - kỹ thuật bờ sông không đặt khuôn khổ luận văn này, vấn đề lớn, phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian điều kiện vật chất – kỹ thuật để nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chủ yếu luận văn biến động đường bờ sông (tập trung vào số liệu biến động thấy mà khơng vào giải thích nguyên nhân biến động đó) Đồng thời luận văn không sâu địa chất, thủy văn công trình cầu mà dừng lại việc tìm vị trí mà có tính ổn định lâu dài đường bờ Luận văn giới hạn nghiên cứu khu vực khảo sát sơ bộ, thành lập đồ biến động đường bờ khu vực khảo sát khu vực nghiên cứu đánh giá biến động đường bờ Các kết thu nhận luận văn qua trình phân tích ảnh số phân tích khơng gian máy tính cần có kiểm chứng thực địa đáng tin cậy trước sử dụng vào mục đích cụ thể Thực nghiệm đề tài mang tính kiểm chứng việc xảy thực tế nhằm ứng dụng cho cơng trình xây dưng sông tương lai Nội dung nghiên cứu đề tài - Xây dựng sở liệu đồ trạng đường bờ sông Tiền thời điểm 1954, 1967, 1987 2001 - Xác định vị trí đường bờ ổn định từ năm 1954-2001, vùng bồi tụ xói lở qua giai đoạn từ 1953 đến 2001 - Đề xuất chọn phương án tối ưu cho việc xác định vị trí đặt cơng trình cầu giao thơng nối liền Tiền Giang với Bến Tre Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp lựa chọn để thực đề tài nghiên cứu bao gồm:  Phương pháp kế thừa Trong phạm vi đề tài nghiên cứu, học viên sử dụng kết đồ thành lập từ giai đoạn trước phương pháp khác để xác định đường bờ thời điểm khác thành lập đồ trạng Tổng hợp kế thừa thành nghiên cứu ứng dụng đề tài, dự án ứng dụng quan nghiên cứu sản xuất  Phương pháp viễn thám Việc giải đoán trạng đường bờ tiến hành dựa vào khả tách biệt hoàn toàn đối tượng thực vật, đất nước tư liệu viễn thám nhờ độ phản xạ xạ đối tượng Phương pháp chủ đạo sử dụng luận văn giải đốn mắt máy tính với trợ giúp liệu liên quan đến đường bờ như: địa hình, thuỷ văn, …được lưư trữ sở liệu thị đồng thời với ảnh vệ tinh Các tư liệu ảnh viễn thám nắn chỉnh hình học hệ quy chiếu đồ với sai số nắn chỉnh phải nhỏ 1pixel Dữ liệu viễn thám mang thông tin phong phú trạng đường bờ sơng có nhiều cách tiếp cận khác để chiết xuất thông tin trạng đường bờ từ ảnh viễn thám Q trình chiết xuất thơng tin từ ảnh viễn thám thực chất trình chuyển đổi thơng tin ảnh thành thơng tin có nghĩa với người sử dụng [10]  Phương pháp hệ thông tin địa lý Hệ thống thông tin địa lý với khả phân tích khơng gian, sử dụng để phân tích biến động đường bờ nhờ việc chồng xếp đồ trạng đường bờ thời gian khác đặc biệt nhờ khả tích hợp lớp thơng tin khác như: dân cư, giao thơng, để tìm vị trí tối ưu xây dựng cơng trình cầu giao thơng vượt sơng Các liệu ảnh có toạ độ chuyển vào môi trường hệ thông tin địa lý liệu phụ trợ khác Kết giải đoán thời điểm phân tích phương pháp tính bảng chéo (crossing table) để tính biến động Tích hợp thông tin viễn thám với thông tin kinh tế xã hội khác giúp cho việc đánh giá mối liên quan biến động đường bờ với yếu tố kinh tế xã hội mà ta quan tâm  Phương pháp phân tích thống kê: Đây phương pháp tương đối phổ biến hầu hết khóa luận nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu biến động đường bờ ta phải so sánh, phân tích, xử lý chọn lọc số liệu theo mục tiêu nghiên cứu, phù hợp với nội dung đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kỹ thuật viễn thám giải pháp hữu hiệu việc nghiên cứu biến động đường bờ sông Các tư liệu viễn thám kết hợp với hệ thơng tin địa lý giúp nhanh chóng thu nhận thông tin đánh giá trạng biến động đường bờ, sạt lở bờ sông Tiền Các tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý công cụ trợ giúp định có hiệu cho nhà quản lý, cấp lãnh đạo việc chọn vị trí tối ưu cho việc tìm kiếm vị trí xây dựng cơng trình giao thơng khu vực cụ thể Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương, phần mở đầu phần kết luận, gồm 70 trang, 05 bảng biểu, 13 hình vẽ, danh mục 17 tài liệu tham khảo Mở đầu Chương 1: Một số vấn đề chung Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu biến động đường bờ, hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cầu giao thông vượt sông Chương 3: Nghiên cứu biến động bờ sông Tiền, hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cầu giao thơng Rạch Miễu Kết luận kiến nghị Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Khái quát nghiên cứu biến động đường bờ mối quan hệ biến động đường bờ với vị trí xây dựng cầu vượt sơng Cơng tác thiết kế thi công cầu giao thông vượt sông thực có đầy đủ tài liệu khảo sát thăm dò khảo sát địa hình, địa chất cơng trình, thủy văn, khí tượng, trạng giao thông đặc điểm kinh tế xã hội khu vực cần xây cầu [2] Công tác khảo sát thăm dị thường nhằm tìm vị trí tối ưu để xây dựng cơng trình cầu Vị trí cầu cần chọn nơi có địa chất cơng trình đồng nhất, vững phù hợp với tuyến đường, không xa khu dân cư đặc biệt vị trí cầu phải đặt khu vực có đường bờ ổn định để đảm bảo tuổi thọ lâu dài cầu [2] 1.1.1 Một số khái niệm * Khái niệm đường bờ: Đường bờ giới hạn mức nước sông, suối, ao, hồ, biển cao trung bình nhiều năm tạo thành hoạt động nước qua trình lịch sử lâu dài Trong thực tế đường bờ thường ranh giới lịng sơng, lịng hồ, ao, hay bãi biển với khu vực người cư trú canh tác ổn định lâu dài * Khái niệm biến động: Biến động biến đổi, thay đổi, thay trạng thái trạng thái khác liên tục vật, tượng tồn môi trường tự nhiên mơi trường xã hội Có hai loại biến động: - Biến động diện tích đối tượng (biến động lượng) Giả sử đối tượng A thời điểm T1 có diện tích S1, thời điểm T2 có diện tích là S2 (đối tượng A thu nhận từ hai ảnh viễn thámcó thời đIểm chụp khác nhau) ta nói A bị biến đổi diện tích thời điểm T1 so với T2 (sự biến đổi nhau, lớn hay nhỏ hơn) ta dùng kĩ thuật để chồng xếp 10 Hình 10: Sơ đồ quy trình xác định vị trí xây cầu giao thơng vượt sơng (Học viên) 3.4 Các phép xử lý ảnh 3.4.1 Nắn chỉnh hình học ảnh Các tư liệu ảnh sử dụng đề tài nắn điểm khống chế, chọn đồ địa hình tỷ lệ 1: 25.000 Ở tỷ lệ đồ này, điểm khống chế chọn xác tương đối dễ dàng Trong khu vực hầu hết điểm khống chế chọn giao điểm đường giao thơng yếu tố thay đổi Các điểm khống chế chọn rải ảnh để đảm độ xác phép nắn tương tự toàn phạm vi ảnh Bậc nắn chọn bậc 1, phương pháp nội suy phương pháp người láng giềng gần Do ảnh viễn thám khu vực nghiên cứu không méo nhiều nên chọn bậc nắn đảm bảo yêu cầu Các bậc nắn cao cho độ xác cao mặt hình học lại làm biến đổi đáng kể giá trị phản xạ phổ pixel sau phép nắn qua ảnh hưởng tới bước xử lý ảnh số sau Cũng vậy, để đảm bảo giữ thông tin phản xạ phổ sau phép nắn, phương pháp nội suy “Người láng giềng gần nhất” lựa chọn thay nội suy bậc hai hay bậc ba, phép nội suy có tính đến ảnh hưởng pixel xung quanh lớn Để đảm bảo xác cho việc phân tích biến động đường bờ xử lý ảnh số, ảnh xem xét biến động nắn chỉnh theo ảnh tham chiếu (2001) để đảm bảo sai số nắn chỉnh hai ảnh nhỏ Điều đặc biệt quan trọng theo dõi biến động ảnh vệ tinh đa thời gian, sai số nắn ảnh đem lại sai lệch đáng kể kết tính tốn biến động phương pháp Điểm nắn sai số phép nắn trình bày bảng CONTROL POINTS REPORT Coordinate File: f:\sinhvienthuctap\rachmieu\warp.cor Input Layer Name: rachmieu_2m5.tif Design File Name: F:\sinhvienthuctap\rachmieu\rachmieu\TK-2001\2001TH.DGN Summary: Number of Points: (none withheld) Degrees of Freedom: Standard Error: 3.9811 Point with Highest SSE: Model: Affine Control Point List: Point #: 56 Control x,y (mu): Input x,y (pix): Weight x,y: Residual x,y (mu): SSE: Point #: Control x,y (mu): Input x,y (pix): Weight x,y: Residual x,y (mu): SSE: Point #: Control x,y (mu): Input x,y (pix): Weight x,y: Residual x,y (mu): SSE: Point #: Control x,y (mu): Input x,y (pix): Weight x,y: Residual x,y (mu): SSE: Point #: Control x,y (mu): Input x,y (pix): Weight x,y: Residual x,y (mu): SSE: 648595.7910 3928.6100 1.0000 -3.9616 4.3835 649601.8680 4484.1600 1.0000 2.7596 2.9644 641756.0910 1759.8300 1.0000 2.2789 2.2874 10 643695.2180 2392.9800 1.0000 2.7766 3.5582 12 641727.1570 1937.4200 1.0000 -3.8535 4.1835 1145739.6120 924.0700 1.0000 -1.8764 1142753.6180 2003.7300 1.0000 1.0828 1143666.5750 2290.8000 1.0000 0.1971 1143994.5390 2005.4600 1.0000 2.2251 1141111.8360 3284.6900 1.0000 -1.6287 Bảng 1: Nắn chỉnh hình học ảnh (Học viên) 57 Các ảnh sau nắn chỉnh cắt theo vị trí tọa độ khu vực thực nghiệm để tiện việc quan sát giảm không gian nhớ STT X (m) Y (m) 102207 1061631 102207 1062421 101854 1061631 101852 1062421 Bảng 2: Giới hạn không gian ảnh khu vực nghiên cứu (Học viên) Sau cắt ảnh theo toạ độ định tiến hành xử lý ảnh để tăng cường, làm thông tin đối tượng 3.4.2 Tăng cường chất lượng ảnh Ảnh vệ tinh gốc, nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nên thường có chất lượng hiển thị khơng cao Ðể tăng cường chất lượng hiển thị ảnh qua giúp cho cơng tác giải đốn dễ dàng xác hơn, người ta thường phải tiến hành bước tăng cường chất lượng ảnh trước giải đoán Phương pháp giãn ảnh: Ảnh số có giá trị từ đến 255 Tuy nhiên ảnh gốc thường có giá trị tập trung khoảng nhỏ (từ 50 đến 150) Ðiều có nghĩa cung cấp số lượng nhỏ giá trị cho việc hiển thị, đối tượng ảnh không phân biệt rõ ràng, ảnh thường tối Giãn ảnh phương pháp làm cho khoảng giá trị hiển thị ảnh lớn hơn, đối tượng ảnh phân biệt rõ ràng hơn, ảnh trở nên sáng đó, dễ dàng cho việc giải đốn hình Phương trình giãn có dạng tổng qt sau: O = f(I) Trong : O: giá trị cuả ảnh sau giãn I: giá trị ảnh trước giãn f: hàm số giãn 58 Khi f hàm bậc nhất, phương trình giãn trở thành phương trình tuyến tính phép giãn gọi giãn tuyến tính Ðây phép giãn đơn giản hay sử dụng tăng cường chất lượng ảnh Phép giãn tuyến tính áp dụng cho toàn ảnh với hệ số giãn hay áp dụng hệ số giãn khác cho khoảng giá trị khác 3.4.3 Xác định trạng đường bờ thời kỳ Các tài liệu đồ quét xử lý tỷ lệ 1:25.000 quy lưới chiếu thống lãnh thổ Việt Nam hệ VN 2000 Các loại ảnh vệ tinh xử lý nắn chỉnh đưa tỷ lệ 1:25.000 Công tác điều vẽ ảnh ảnh vệ tinh thực theo phương pháp điều vẽ mắt máy tính sử dụng phần mềm Microstation để số hóa Việc giải đốn yếu tố đường bờ từ ảnh vệ tinh dựa vào dấu hiệu giải đốn như: hình dạng, màu sắc ảnh Đường bờ nước điều vẽ dựa tương phản hình ảnh nước sơng đất liền Trên ảnh vệ tinh trắng đen yếu tố đường bờ thể tương đối rõ ràng Trên ảnh vệ tinh điều vẽ đường bờ nước sơng trực tiếp từ ảnh màu kênh ảnh cận hồng ngoại trắng đen kênh thể rõ tương phản màu đen nước sông, thuỷ hệ đất liền Trên đồ kết giải đoán đường bờ nước năm tô màu khác Kết thu liệu số gốc điều vẽ thể đường bờ, bãi cát, đường giao thông, dân cư… số đối tượng liên quan đến thủy hệ thời điểm chụp ảnh Hiện trạng đường bờ năm 1954 xác định thông qua ảnh hàng không chụp năm 1954 với hỗ trợ đồ địa hình thành lập năm 1954 Hiện trạng đường bờ năm 1967 xác định thông qua đồ địa hình năm 1967 kết hợp với đồ ảnh năm 1967 Hiện trạng đường bờ năm 1987 xác định thông qua ảnh vệ tinh chụp tháng năm 1987 Bản đồ địa hình năm 1994 kết hợp với ảnh vệ tinh SPOT chụp năm 2001 thành lập đồ xác định đường bờ sông thời điểm 2001 59 3.5 Phân tích thơng tin viễn thám hệ thông tin địa lý Giải pháp cho tốn phân tích xử lý đồ áp dụng hệ thống phần mềm ArcGIS ArcGIS cho phép thực toán GIS từ đơn giản phức tạp, bao gồm hiển thị đồ, quản lý liệu, phân tích địa lý, sửa chữa xử lý liệu ArcGIS bao gồm ứng dụng sau: - ArcMap ứng dụng cung cấp chức trình bày hiển thị đồ, phân tích đồ sửa chữa liệu - ArcCatolog ứng dụng cho phép người sử dụng tổ chức quản lý tất dạng liệu địa lý sở liệu ArcCatolog cung cấp cơng cụ để hiển thị, tra cứu tìm kiếm thơng tin, ghi nhận hiển thị thông tin metadata, định nghĩa lược đồ cấu trúc lớp thông tin địa lý - ArcToolBox ứng dụng chứa công cụ GIS dùng cho phân tích xử lý liệu định nghĩa chuyển hệ tọa độ Phân tích xử lý đồ: chồng xếp, thực phép tốn đại số đồ, chuyển đồi khn dạng liệu 3.5.1 Thành lập đồ biến động đường bờ Hiện trạng đường bờ giai đoạn sau xác định chuyển sang phần mềm hệ thông tin địa lý ARC GIS để tiến hành chồng xếp thơng tin, thực phép phân tích, để biên tập thành đồ biến động đường bờ đánh giá biến động đường bờ sông Tiền thời điểm 1954, 1967, 1987 2001 Trên đồ biến động thể nội dung sau: - Đường bờ ổn định từ năm 1954-2001 - Đường bờ thời điểm 1954, 1967, 1987 2001 - Vùng bồi tụ giai đoạn 1954-1967, 1967-1987 1987-2001 - Vùng xói lở giai đoạn 1954-1967, 1967-1987 1987-2001 -Vùng bồi tụ xói lở xen kẽ giai đoạn khác nhau: bồi tụ giai đoạn 1954-1967 xói lở giai đoạn 1967-1987 Việc phân tích biến động thực thông qua cặp đồ thời kỳ là: 1954-1967, 1967-1987, 1987-2001 60 Hình 11: Hiện trạng đường bờ sông Tiền năm 1954 (đường đỏ) năm 1967(đường xanh) ML_1967 BAI Sum of DIEN_TICH 903293.59 DAT NUOC Grand Total 29.39 1023184.86 62071351.74 ML_1954 119861.88 41752.79 62113104.53 NUOC 36973.21 234845.12 21431100.21 21702918.54 Grand Total 940266.8 62426058.74 21472882.39 84839207.93 Bảng : Bảng tính chéo biến động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1954-1967 60 Hình 12: Hiện trạng đường bờ sông Tiền năm 1967 (đườngxanh) năm 1987(đườngvàng) Sum of DIEN_TICH ML_1967 ML_1987 BAI BUN DAT NUOC Grand Total BAI 252190.88 219356.25 468717.42 940264.55 DAT 25523.93 62169891.32 230639.41 62426054.66 NUOC Grand Total 1135795.6 428951.16 888763.32 19019382.25 21472892.33 1413510.41 428951.16 63278010.89 19718739.08 84839211.54 Bảng 4: Bảng tính chéo động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1967-1987 (Học viên) 62 Hình 13: Hiện trạng đường bờ sông Tiền năm 1987 (đườngxanh) năm 2001(đườngvàng) Sum of DIEN_TICH ML_2001 ML_1987 BAI BAI 993619.49 BUN DAT 115402.03 NUOC Grand Total 304307.59 190.93 1413520.04 BUN 2775.85 414326.76 11828.31 428930.92 DAT 7588.16 63259998.9 10415.07 63278002.13 501.22 345095.38 19373150.46 19718747.06 64323728.63 19395584.77 84839200.15 NUOC Grand Total 1004484.72 115402.03 Bảng 5: Bảng tính chéo biến động diện tích đường bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1987-2001(Học viên) 63 Từ kết phân tích biến động đường bờ qua cặp đồ biến động đường bờ sông Tiền tỷ lệ 1:25.000 cho phép rút số nhận xét sau: Đường bờ phía Bắc thuộc tỉnh Tiền Giang không biến động biến động không đáng kể suốt trình từ năm 1953 đến năm 2001, trừ vùng xung quanh cửa kênh Xáng bồi tụ đáng kể Theo đặc điểm biến động, chia thành đoạn: - Đoạn bờ từ ấp Tân Thuận (xã Bình Đức) đến cửa sơng Kì Hồ Trên đoạn đường bờ sơng có tính ổn định cao Duy có ba đoạn ngắn, đoạn thứ ấp Bình Phú gần đường ranh giới xã Trung An thành phố Mỹ Tho với xã Bình Đức huyện Châu Thành có tượng bồi lấp giai đoạn 19671987 Trên đồ đường bờ sông thời điểm 1967, đường bờ ăn sâu vào đất liền tạo thành hõm sâu trông vuông vắn, nhân tạo đến năm 1987 hõm sâu lấp kín nên trở lại phẳng, tự nhiên từ năm 1987 2001 đoạn bờ ổn định Đoạn thứ hai, từ cửa kênh đào (đường ranh giới phường xã Trung An thành phố Mỹ Tho) có tượng bồi tụ không đáng kể giai đoạn 1954-1967 sau ổn định Đoạn thứ thuộc thành phố Mỹ Tho có tượng bồi tụ khơng đáng kể giai đoạn 1967-1987 ổn định từ 1987 đến - Đoạn bờ hai phía cửa kênh Xáng đổ sông Tiền (giáp ranh xã Song Thuận xã Bình Đức huyện Châu Thành) Đoạn bờ có xu bồi tụ với tốc độ bồi tụ trung bình khoảng 2-3m/năm Bồi tụ nhanh diễn giai đoạn 19541967 Khu vực cách bến phà Rạch Miễu (bên phía Bắc) khoảng km phía Tây Vậy tồn dải bờ phía Bắc xói lở diến đoạn phía Nam cửa sơng Kì Hồ (thuộc xã Xn Đơng huyện Chợ Gạo, giáp ranh với xã Tân Mỹ Chánh thành phố Mỹ Tho), giai đoạn 1967-1987 với cường độ trung bình 2,5m/năm Song từ năm 1987 đến đoạn bờ trở lại ổn định Đường bờ phía Nam thuộc tỉnh Bến Tre có tính ổn định cao phần lớn chiều dài, phần lại bồi tụ yếu 63 Theo đặc điểm biến động, đường bờ phía Nam chia thành hai loại: - Bờ ổn định kéo dài 9km từ bến đị (cạnh bến phà phía Nam thuộc xã Tân Thạnh phía Tây) đến cồn Bốn Thôn xã Phú Túc (trừ vùng cửa lạch Cái Sơn) Từ năm 1954 đến 2001 đoạn bờ không biến động - Bờ bồi tụ bao gồm số đoạn ven cửa sơng Trong diễn liên tục từ 1954 đến 2001 đoạn cửa sông Phú Thạnh thuộc xã Qưới Sơn huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre Ngược phía bến phà Nam, tượng bồi tụ có hai giai đoạn gần 1967-1987 1987-2001 Đoạn giáp ranh xã Qưới Sơn xã Tân Thạnh bồi tụ diễn giai đoạn 1954-1967 sau đường bờ trở lại ổn định Trên đoạn bờ hai phía cửa Rạch Miễu chảy tới bến phà phía Nam tượng bồi tụ có giai đoạn 1967-1987 cịn ổn định Xa phía Tây cồn Bốn Thơn thuộc xã Phú Túc có tượng bồi tụ hai đầu cồn giai đoạn 1954-1967 1967-1987 với tốc độ bồi khoảng 2-3m/năm Biến động rõ rệt khu vực thành lập đồ diễn cù lao nhỏ bãi gần bờ phía Nam, bồi tụ xu hướng trội Giữa lịng sơng có cù lao cồn bãi Nếu thời điểm 1954 có cù lao: cù lao Thới Sơn, cù lao Rồng (nay cù lao xã Tân Long) cù lao Tân Vinh (cù lao xã Tân Thạnh), đến thêm hai cồn khác Lớn cồn (chưa rõ tên) thuộc hai xã Qưới Sơn Tận Thạnh huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre cách bến phà Nam khoảng km phía Đơng Cồn hình thành từ năm 50 đến tiếp tục bồi tụ phía Đơng với tốc độ bồi tụ nhanh giai đoạn 1967-1987, khoảng 10-15m/năm Cồn Tân Mỹ thuộc xã Phú Túc huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre hình thành từ năm 1967 Tốc độ bồi tụ tương đối lớn, khoảng 30m/năm Hiện trình bồi tụ tiếp diễn Trong số ba cù lao hình thành từ trước, cù lao Thới Sơn có tính ổn định Tuy nhiên diến số biến động, cụ thể sau: Khu vực ấp Thới Thuận có tượng xói lở giai đoạn 1954-1967 khơng nhiều, ổn 64 định Phía cù lao thuộc ấp Thới Bình có hai khu vực có biến động: phía Bắc có tượng bồi phía Nam có tượng xói lở giai đoạn 1967-1987, ổn định Một dẻo bờ phía Tây Nam cù lao chạy dài khoảng 1km thuộc ấp Thới Bình có tượng bồi tụ giai đoạn 1967-1987 Cù lao xã Tân Long thuộc thành phố Mỹ Tho có xu hướng xói lở rõ rệt hai đầu, đặc biệt đoạn bờ phía Nam Hiện tượng xói lở diễn mạnh giai đoạn 1967-1987 với tốc độ khoảng 5m/năm Hiện xu hướng xói lở vấn cịn tiếp diễn Cù lao Tân Vinh (xã Tân Thạnh) thuộc huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre đối diện với bền phà Nam có tượng bồi tụ xảy suốt từ 1953 q trình cịn tiếp diễn 3.5.2 Vị trí xây dựng cầu giao thơng Rạch Miễu Từ kết luận biến động đường bờ sơng Tiền tích hợp lớp thơng tin giao thơng, dân cư từ đề xuất vị trí để xây dựng cầu Vị trí dự định xây dựng cầu đường đỏ đồ biến động Trên khu vực sơng Tiền có vị trí lựa chọn để xây cầu: Vị trí 1: Phía bờ Bắc (phía Tiền Giang) trung tâm TP Mỹ Tho- phường thành phố Mỹ Tho, qua cù lao xã Tân Phong Phía bờ Nam thuộc ấp xã Qưới Sơn tỉnh Bến Tre Vị trí 2: Phía bờ Bắc thuộc ấp (gần Quân y viện 120) xã Trung An tỉnh Tiền Giang, qua cù lao Tân Vinh Phía bờ Nam ấp huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre Vị trí 3: Phía bờ Bắc thuộc xã Bình Đức ấp Tân Thuận tỉnh Tiền Giang qua cù lao thuộc ấp Thới Bình sang bờ Nam ấp thuộc xã An Khánh tỉnh Bến Tre Từ kết luận biến động đường bờ sơng Tiền tích hợp lớp thơng tin giao thơng, dân cư từ đề xuất vị trí tối ưu để xây dựng cầu Vị trí tối ưu dự định xây dựng cầu đường đỏ đồ biến động (vị trí 2) 65 Nhận xét vị trí dự định xây dựng cầu Rạch Miễu (vị trí 2): - Đường bờ sơng xung quanh vị trí có tính ổn định suốt gần 50 năm qua Sự biến động, chủ yếu theo xu hướng bồi tụ với tốc độ không lớn (khoảng 1-3m/năm) diễn đoạn cách địa điểm dự kiến xây cầu xa phía thượng lưu khoảng 6-7 km hai bên bờ phía hạ lưu khoảng 2-5 km bờ Nam Trên khu vực vị trí có tượng bồi tụ khơng đáng kể (dưới 2m/năm) giai đoạn đầu từ 1954 đến 1967 - Đường bờ phía bờ Bắc ( phía Tiền Giang) khơng thay đổi dịng chảy sơng Tiền Đường bờ phía Nam (phía Bến Tre) có tượng cồn, bãi phát triển hai đầu Điều dẫn đến khả dòng chảy bị thu hẹp Cù lao Thới Sơn, Cù lao Tân Vinh (xã Tân Thạnh) có biến động lại xu hướng bồi tụ - Tại khu vực vị trí có mạng lưới sơng ngịi, kênh mương dày đặc Các khu dân cư phân bố tập trung Các khu dân cư nơng thơn chiếm diện tích đáng kể với miệt vườn rộng lớn Trục đường giao thơng phía bờ Bắc quốc lộ 1A cịn phía bờ Nam quốc lộ 60, nối liền hai bờ phà Rạch Miễu Phía bờ Bắc có nhiều sở kinh tế - xã hội (chế biến thực phẩm - thức ăn gia súc, kho bãi, cảng cá, bệnh viện, trường học ) Trên cù lao phía bờ Nam có khu du lịch sinh thái vườn Đất sử dụng chủ yếu cho kinh tế nông nghiệp cho dịch vụ 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Thông qua việc thực hiện, luận văn đạt mục tiêu đề rút số kết luận kiến nghị sau: Kết luận 1- Ảnh viễn thám đa thời gian với độ phân giải đa dạng nguồn thông tin tốt giúp việc khảo sát ổn định đường bờ sơng, thơng qua lựa chọn vị trí đặt cầu Đây ứng dụng công nghệ viễn thám công tác giao thông vận tải Trong khuôn khổ nghiên cứu đề tài, việc đưa quy trình thành lập đồ trạng đường bờ, đồ biến động đường bờ quy trình xác định vị trí xây dựng cầu giao thơng vượt sơng thể tính ưu việt thay kết hợp ứng dụng công nghệ viễn thám GIS ứng dụng khoa học vào lĩnh vực ngành giao thông vận tải Trong tương lai, với phát triển không ngừng kỹ thuật thu nhận xử lý thông tin, kết hợp viễn thám hệ thông tin địa lý công cụ hữu hiệu trợ giúp định có hiệu 2- Các thơng tin ảnh viễn thám thu chụp thời kỳ khác chiết tách đưa vào hệ thông tin địa lý (GIS) để phân tích thơng tin đồ, thơng tin thuộc tính khác Kết q trình ứng dụng cơng nghệ viễn thám GIS nhiên cứu biến động đường bờ giúp cho việc phân tích đánh giá quy luật biến đổi dòng chảy, quy luật bồi lở đường bờ đưa kết luận giúp cho việc định hướng xây dựng cơng trình hợp lý tìm biện pháp xử lý thích hợp để tránh tượng bất thường biến động đường bờ sông gây Đồng thời ứng dụng viễn thám GIS giúp cho việc xác định vị trí xây cầu thực cách nhanh chóng, tiết kiệm thời gian kinh phí 3- Phần mền ARCGIS sử dụng cho việc chồng phủ phân tích lớp thông tin không gian để đánh giá biến động đường bờ qua thời kỳ từ tìm vị trí mà đường bờ ổn định lâu dài Tích hợp thơng tin đường bờ với thơng tin kinh tế, xã hội,… tìm vị trí tối ưu để xây dựng cơng trình cầu vượt sơng GIS đóng vai trị cơng cụ hỗ trợ định Trong tương lai, với 67 phát triển không ngừng kỹ thuật thu nhận xử lý thông tin, kết hợp viễn thám hệ thông tin địa lý công cụ hữu hiệu trợ giúp định có hiệu 4- Kết nghiên cứu cho thấy vị trí đặt cầu Rạch Miễu đặt vào vị trí có độ ổn định đường bờ suốt 50 năm qua Vị trí lựa chọn cịn nằm thuận lợi gần khu dân cư tập trung nối liền với quốc lộ 60 Với vị trí lựa chọn cầu Rạch Miễu góp phần quan trọng vào việc phát triển kinh tế xã hội hai tỉnh Tiền Giang Bến Tre Kiến nghị Ngày tư liệu ảnh viễn thám thu chụp thường xuyên cần thiết lưu trữ tư liệu đồ ảnh viễn thám chụp thời kỳ khác khu vực để sau sử dụng lại đánh giá biến động cần thiết Quy trình phương pháp lựa chọn để xác định vị trí đặt cầu cần hoàn thiện đề xuất sử dụng tư liệu viễn thám việc nghiên cứu chọn vị trí đặt cầu để định đưa có sở khoa học, khách quan hợp lý Hệ thống thông tin địa lý ngày phát triển hoàn thiện, GIS ứng dụng nghiều lĩnh vực đời sống xã hội Tuy nhiên xây dựng hệ thống GIS ta phải định xem GIS xây dựng theo mơ hình ứng dụng nào, lộ trình phương thức tổ chức thực Chỉ sở định xem GIS định xây dựng phải đảm đương chức trợ giúp định có định nội dung, cấu trúc hợp phần lại hệ thống cấu tài cần đầu tư cho việc hình thành phát triển hệ thống GIS Với xã hội có tham gia người dân q trình quản lý đóng góp tri thức từ phía cộng đồng ngày trở nên quan trọng ngày có vai trị khơng thể thiếu 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Phạm Văn Cự, “Xây dựng đồ địa mạo vùng đồng sở phối hợp hệ xử lý ảnh số hệ thông tin địa lý (trên thí dụ đồng sơng Hồng), Luận án PTSKH Địa Lý- Địa Chất -Bộ Giáo Dục Đào Tạo- Trung tâm Khoa học Tự Nhiên Công nghệ Quốc Gia - Hà Nội Đặng Quang Chương (1972), “Giáo trình thủy văn cơng trình”, NXB Nơng Nghiệp Hà Nội Nguyễn Đình Dương, (1997), “Kỹ thuật viễn thám hệ thống thông tin địa lý vấn đề đánh giá tác động môi trường Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo hội thảo lần thứ đánh giá tác động môi trường- Trung tâm Khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia Hà Nội Nguyễn Xuân Lâm (2001), “Viễn thám đại cương”, Tập giảng PowerPoint, Trung tâm Viễn thám Quốc gia Nguyễn Xuân Lâm (2004), “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý phục vụ mục đích giám sát số thành phần tài ngun, mơi trường khu vực xây dựng cơng trình thủy điện”, Trung tâm Viễn thám Quốc gia Nguyễn Sỹ Ngọc (2005) “ Nền móng cơng trình cầu đường”, Nhà xuất Xây Dựng Nguyễn Đình Nghiêm (2008), “Xói lở cơng trình cầu”, Nhà xuất Xây Dựng Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Đình Hoè NNK (1997), “ Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường”, NXB KHKT - Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (2005), “ Cơ sở viễn thám”, NXB Nông Nghiệp Hà Nội 10 Vũ Anh Tuân (2004), “Nghiên cứu biến động trạng lớp phủ thực vật ảnh hưởng tới q trình xói mịn lưu vực sơng Trà Khúc phương 69 ... nghiên cứu luận văn thạc sỹ, thực đề tài ? ?Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cơng trình kinh tế xã hội - Cầu giao thông. .. khả ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động bờ sông - Xây dựng mơ hình tích hợp viễn thám Hệ Thơng tin Địa lý nghiên cứu biến động đường bờ từ hỗ trợ xác định vị trí tối ưu xây dựng cơng trình. .. khoa học ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu biến động đường bờ, hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cầu giao thơng vượt sông Chương 3: Nghiên cứu biến động bờ sông Tiền, hỗ trợ xác định vị trí xây