Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong giám sát sự cố tràn dầu

Việt Nam là một trong những nước có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đó là điều kiện thuận lợi để nước ta có thể khai thác và phát triển về nền kinh tế. Tuy nhiên, việc khai thác quá mức nguồn nhiên liệu cũng gây ra tác hại không ít. Theo thống kê có khoảng 65-70% năng lượng sử dụng từ dầu mỏ, chỉ có khoảng 20-22% từ than,5-6% từ năng lượng nước, và 8-12% là năng lượng hạt nhân. Không thể phủ nhận những lợi ích to lớn của dầu mỏ đem lại, nhưng kèm theo đó là thực trạng ô nhiễm biển do tràn dầu. Hiện nay ở Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS phục vụ giám sát sự cố ô nhiễm do tràn dầu là một giải pháp hữu hiệu và khả thi nhất.

III Các bước thực hiện & Kết quả:

3.1 Các bước triển khai

3.2 Các CSDL thu được.

IV Ứng dụng thực tiễn:

V Kết luận:

I Đặt vấn đề :

- Theo Cục BVMT (VEPA), từ năm 1987 đến nay đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu tại các vùng sông và

biển của Việt Nam Theo Bộ TN&MT, mỗi năm có khoảng 10 vụ tràn dầu, gây thiệt hại lớn về kinh tế

và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (đặc biệt là các tỉnh ven biển miền Trung Việt Nam)

- Đầu 2007, sự cố tràn dầu đã ảnh hưởng đến các tỉnh/TP ven biển miền Trung: Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Thừa Thiên - Huế, Quảng Trị, Quảng Bình , tiếp đó là vùng biển Hà Tĩnh, vùng lân cận thuộc các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Phú Yên, Bà Rịa - Vũng Tàu, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Tiền

Giang Tổng cộng có trên 2.077 tấn dầu đã thu gom, và đã xử lý 1.905 tấn Thống kê sơ bộ của 9/20 tỉnh TP, sự cố ô nhiễm dầu gây thiệt hại khoảng 80 tỷ đồng

I Đặt vấn đề :

1.1 Thực trạng ở VN :

Nguyên nhân

Tai nạn các phương tiện vận tải đường thủy (đặc biệt là tàu chở dầu)

Tai nạn các phương tiện vận tải đường thủy (đặc biệt là tàu chở dầu)

Sự cố giàn khoan

Sự cố giàn khoan

Sự cố phun dầu do biến động địa chất

Rò rỉ dầu, đổ trộm dầu thải trên biển…

Tàu New Oriental trước khi bị chìm sâu

xuống biển

Sự cố tràn dầu do tàu BĐ-0508H gây ra trên

biển Quy Nhơn (Bình Định)

I Đặt vấn đề :

1.2.2 Ảnh hưởng:

dầu vón cục như: Quảng Nam, Vũng Tàu, Thừa Thiên - Huế, Làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven biển, các khu nghỉ dưỡng, resort ,

các loài thủy sinh, cạn kiệt nguồn nước sạch,

cảnh quan du lịch, ảnh hưởng đến môi trường sống, gây thiệt hại đến các hoạt động kinh tế, đặc biệt là khai thác và sử dụng tài nguyên thủy sản,…

của người dân,

I Đặt vấn đề :

1.2 Nguyên nhân và ảnh hưởng:

Người dân tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu thu gom dầu vón cục

Để khắc phục sự cố tràn dầu có hiệu quả Hiện nay Việt Nam ứng dụng công nghệ Viễn thám & GIS phục vụ giám sát sự cố ô nhiễm tràn dầu trên biển , đó là một giải pháp hữu hiệu và khả thi nhất.

1.2.2 Ảnh hưởng:

II Phương pháp nghiên cứu:

- Công nghệ VT thu nhận hình ảnh nhanh, đa thời gian và xác định tính chất của các đối tượng trên mặt đất hiệu quả Ảnh thu sẽ được xử lý, phân tích, tìm kiếm các vệt dầu trên biển Việc phân tích ảnh sẽ xác định kích thước vệt dầu, loại dầu (dầu thô hay dầu đã qua tinh chế), các vệt dầu tràn xuất hiện quanh khu vực gần đó, Khu vực giám sát liên tục sẽ được đặt ảnh khi có vệ tinh đi qua

Công nghệ Viễn Thám và GIS

Công nghệ Viễn Thám và GIS

ALOS PALSAR (Phân giải 10 - 1000 m, Độ phủ 100 - 350 km)

Landsat

II Phương pháp nghiên cứu:

Tính

chất

Tính

chất

- Sóng radar còn gọi là vi sóng (microwave), là một dải sóng của quang phổ điện từ, có λ khác nhau

trong khoảng 0.8-1.0 (μm) với tần số (f) từ 1.000 - 125.000 (MHZ) cho các kênh: Ku, Ka, X, C, S, L, P

- Sóng radar còn gọi là vi sóng (microwave), là một dải sóng của quang phổ điện từ, có λ khác nhau

trong khoảng 0.8-1.0 (μm) với tần số (f) từ 1.000 - 125.000 (MHZ) cho các kênh: Ku, Ka, X, C, S, L, P

- Do λ và f khác nhau nên ảnh radar rất nhạy cảm với môi trường nhám và nhẵn Các vệt dầu loang trên biển là màu đen trên ảnh radar vì dầu cản sóng, làm cho bề mặt nhẵn hơn Khi sử dụng ảnh radar cần kết hợp: cường độ của gió, độ cao của sóng biển, trường nhiệt

II Phương pháp nghiên cứu:

2.1 Ảnh viễn thám radar:

II Phương pháp nghiên cứu:

2.2 Ảnh viễn thám quang học:

* Phương pháp Tiền xử lý ảnh Landsat 7 ETM+:

- Đầu tiên, sửa lỗi sọc trên ảnh bằng thuật toán GapFill do NASA đưa ra, gồm 2 bước: + Định dạng lại ảnh để có cùng kích thước.

+ Sử dụng DL ảnh lấp để thay DL ảnh trống trên ảnh gốc

- Trong quá trình định dạng, kênh hồng ngoại nhiệt sẽ chuyển từ pixel 60m thành 30m, việc sử dụng nhiều ảnh ghép sẽ giảm kích thước các khe hở của ảnh.

- Ảnh sau khi sửa sẽ chuyển giá trị số (digital number) sang giá trị bức xạ, nhằm giảm

sự khác biệt về phổ khi ghép các ảnh lại với nhau.

II Phương pháp nghiên cứu:

2.2 Ảnh viễn thám quang học:

*Bảng giá trị Lmax , Lmin đối với các kênh phổ

• Chuyển đổi giá trị số sang giá trị bức xạ phổ đối với ảnh Landsat 7 ETM+ được thực hiện như sau:

Do ảnh Landsat 7 ETM+ được lưu ở cấu trúc 8 bit tương ứng với 256 cấp độ xám, DNmax=255, DNmin =1

II Phương pháp nghiên cứu:

2.2 Ảnh viễn thám quang học:

III Các bước thực hiện & Kết quả:

3.1 Các bước triển khai:

- Nghiên cứu phân tích, thu thập thông tin các ảnh trong khu vực cần quan tâm; tra cứu thông tin ảnh hiện có từ các website của nhà cung cấp ảnh; lựa chọn loại ảnh; Mode thu nhận, độ phân giải không gian và thời điểm đặt ảnh.

- Thu thập tài liệu, số liệu bản đồ, vị trí các dàn khoan có trong vùng Biển Đông; các báo cáo về giám sát môi trường biển;

- Xử lý thông tin nhanh từ các ảnh QuickLook thu được, phát hiện dấu hiệu tương đối nhằm hỗ trợ quá trình lựa chọn danh sách ảnh cần đặt mua.

- Xác lập tài khoản trên website để giao dịch và làm các thủ tục nhận ảnh.

- Xử lý lọc nhiễu thô để áp dụng các phương pháp tự động phát hiện các đối tượng có giá trị phản xạ thấp hoặc các đối tượng nghi ngờ khác.

III Các bước thực hiện & Kết quả:

3.1 Các bước triển khai:

-Nghiên cứu ứng dụng các thuật toán để xử lý ảnh radar, tự động dò tìm các đối tượng, phân loại ảnh.

-Phân tích các đối tượng thu nhận được trên cơ sở kết hợp với các thông tin tư liệu khác như khí tượng, thủy văn ở thời điểm thu nhận ảnh.

-Tổng hợp, đánh giá, hoàn thiện quá trình suy giải ảnh.

-Thành lập bản đồ và xây dựng CSDL khu vực có dầu loang.

-Lập báo cáo tổng hợp kết quả.

=> Để đảm bảo tính khách quan, chính xác và nhanh chóng khi có dữ liệu ảnh cần tổ chức thành 2

tổ xử lý, sau đó kiểm tra chéo và chuyển kết quả xử lý vào cùng 1 hệ thống để phân tích sâu hơn cùng với các chuyên gia nước ngoài.

III Các bước thực hiện & Kết quả:

3.2 Các CSDL thu được :

147 cảnh ENVISAT ASAR , 49 cảnh ALOS PALSAR và bổ sung thêm các ảnh Quicklook

Thông tin gió từ vệ tinh Quikscat của Mỹ, radar 13.4 GHZ,

1800 km swath, 90% coverage every day, wind speed 20m/s, sai số 2 m/s, hướng sai số 20%, wind vector 25 km

3-III Các bước thực hiện & Kết quả:

3.2. Các CSDL thu được :

III Ứng dụng thực tiễn:

IV Kết luận:

- Dữ liệu VT ngày càng đa dạng và được thu nhận với tần suất liên tục, có khả năng cung cấp thông tin giám sát tràn dầu hiệu quả Tuy nhiên, đối với vùng biển Việt Nam đòi hỏi nguồn kinh phí rất lớn nên khó có thể đáp ứng được yêu cầu giám sát thường xuyên.

-  Công cụ VT và GIS có thể giám sát sự xuất hiện của các vệt dầu, sự di chuyển của chúng qua các ảnh đa thời gian Các thông tin về vệt dầu được kết hợp trong môi trường GIS cùng với các thông tin về trường sóng, gió, dòng chảy bề mặt biển, giúp xác định được nguồn phát sinh và quá trình di chuyển của vệt dầu.

- Nhờ công nghệ GIS kết hợp VT nên việc cập nhập và theo dõi các thông tin về sự cố tràn dầu cũng được giải quyết nhanh chóng và mang lại hiệu quả xử lý cao, góp phần làm giảm vết dầu tràn lan rộng ra các vùng biển gây ô nhiễm môi trường, gây suy giảm hệ sinh thái biển và làm mất môi trường sống của các loài vi sinh vật

- Qua đó, chứng minh rằng công nghệ GIS &Viễn Thám có tính hiệu quả cao trong việc quản lý tài nguyên tự nhiên; xử lý, giám sát, phát hiện nhanh các biến động gây ảnh hưởng xấu môi trường sống của con người và các loài sinh vật

-Dữ liệu VT ngày càng đa dạng và được thu nhận với tần suất liên tục, có khả

năng cung cấp thông tin giám sát tràn dầu hiệu quả Tuy nhiên, đối với vùng biển Việt Nam đòi hỏi nguồn kinh phí rất lớn nên khó có thể đáp ứng được yêu cầu

giám sát thường xuyên

- Công cụ VT và GIS có thể giám sát sự xuất hiện của các vệt dầu, sự di chuyển của chúng qua các ảnh đa thời gian Các thông tin về vệt dầu được kết hợp trong môi trường GIS cùng với các thông tin về trường sóng, gió, dòng chảy bề mặt

biển, giúp xác định được nguồn phát sinh và quá trình di chuyển của vệt dầu

- Nhờ công nghệ GIS kết hợp VT nên việc cập nhập và theo dõi các thông tin về sự

cố tràn dầu cũng được giải quyết nhanh chóng và mang lại hiệu quả xử lý cao, góp phần làm giảm vết dầu tràn lan rộng ra các vùng biển gây ô nhiễm môi trường, gây suy giảm hệ sinh thái biển và làm mất môi trường sống của các loài vi sinh vật

- Qua đó, chứng minh rằng công nghệ GIS &Viễn Thám có tính hiệu quả cao trong việc quản lý tài nguyên tự nhiên; xử lý, giám sát, phát hiện nhanh các biến động gây ảnh hưởng xấu môi trường sống của con người và các loài sinh vật

Cảm ơn Thầy và Các bạn đã theo dõi bài thuyết trình của nhóm!!!