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.

TRƯỜNGĐẠI HỌCTÀINGUNVÀMơiTRƯỜNG TP.HỒCHÍ MINH Chủ đề ỨNG ỨNG DỤNG DỤNG CÔNG CÔNG NGHỆ NGHỆ GIS GIS & & VIỄN VIỄN THÁM THÁM ĐỂ ĐỂ GIÁM GIÁM SÁT SÁT SỰ SỰ CỐ CỐ TRÀN TRÀN DẦU DẦU Ở Ở NƯỚC NƯỚC TA TA HIỆN HIỆN NAY NAY GVHD: Ts Trần Thống Nhất Môn học: Ứng dụng GIS Viễn thám MT Lớp: 04_ĐH_QLMT_03 Nhóm: 12 Ứ n g d ụ n g c ô n g n g h ệ G I S & V T Nội dung I Đặt vấn đề: 1.1 Thực trạng VN 1.2 Nguyên nhân ảnh hưởng : 1.2.1 Nguyên nhân 1.2.2 Ảnh hưởng II Phương pháp nghiên cứu: 2.1 Ảnh viễn thám radar 2.2 Ảnh viễn thám quang học III Các bước thực & Kết quả: 3.1 Các bước triển khai 3.2 Các CSDL thu IV Ứng dụng thực tiễn: V Kết luận: Ứng dụng công nghệ GIS & VT Ứng dụng công nghệ GIS & VT I Đặt vấn đề : 1.1 Thực trạng VN : - Theo Cục BVMT (VEPA), từ năm 1987 đến xảy 90 vụ tràn dầu vùng sông biển Việt Nam Theo Bộ TN&MT, năm có khoảng 10 vụ tràn dầu, gây thiệt hại lớn kinh tế ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (đặc biệt tỉnh ven biển miền Trung Việt Nam) - Đầu 2007, cố tràn dầu ảnh hưởng đến tỉnh/TP ven biển miền Trung: Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Thừa Thiên - Huế, Quảng Trị, Quảng Bình , tiếp vùng biển Hà Tĩnh, vùng lân cận thuộc tỉnh phía Bắc tỉnh Phú Yên, Bà Rịa - Vũng Tàu, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Tiền Giang Tổng cộng có 2.077 dầu thu gom, xử lý 1.905 Thống kê sơ 9/20 tỉnh TP, cố ô nhiễm dầu gây thiệt hại khoảng 80 tỷ đồng Ứng dụng công nghệ GIS & VT I Đặt vấn đề : 1.1 Thực trạng VN : Ứng dụng công nghệ GIS & VT I Đặt vấn đề : 1.2 Nguyên nhân ảnh hưởng: 1.2.1 Nguyên nhân: Nguyên nhân Tai Tai nạn nạn các phương phương tiện tiện vận vận tải tải đường đường Sự Sự cố cố giàn giàn thủy thủy (đặc (đặc biệt biệt là tàu tàu khoan khoan chở chở dầu) dầu) • Sự cố phun dầu Rò rỉ dầu, đổ trộm biến động địa chất dầu thải biển… Điển hình: Cuối tháng 10/2007, tàu vận tải biển New Oriental bị lâm nạn chìm vùng biển tỉnh Phú Yên (Vết dầu loang cách vị trí tàu bị chìm hướng Tây Nam khoảng 500 m với diện rộng, ước tính khoảng 25 ha, thu gom khoảng 8.800 lít dầu FO) Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT Tàu New Oriental trước bị chìm sâu Sự cố tràn dầu tàu BĐ-0508H gây xuống biển biển Quy Nhơn (Bình Định) Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT I Đặt vấn đề : 1.2 Nguyên nhân ảnh hưởng: 1.2.2 Ảnh hưởng:  Cuối năm 2007, địa phương dọc bờ biển Việt Nam xuất hiện tượng dầu vón cục như: Quảng Nam, Vũng Tàu, Thừa Thiên - Huế, Làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven biển, khu nghỉ dưỡng, resort ,  Tại nhiều vùng biển, tượng “thủy triều đen” diễn phổ biến gây chết loài thủy sinh, cạn kiệt nguồn nước sạch,  Các cố tràn dầu để lại hậu nghiêm trọng: ô nhiễm môi trường, cảnh quan du lịch, ảnh hưởng đến môi trường sống, gây thiệt hại đến hoạt động kinh tế, đặc biệt khai thác sử dụng tài nguyên thủy sản,…  Gây bệnh tim mạch, đường hô hấp, ảnh hưởng đến sinh hoạt người dân, Ứng dụng công nghệ GIS & VT I Đặt vấn đề : 1.2 Nguyên nhân ảnh hưởng: 1.2.2 Ảnh hưởng: Người dân tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu thu gom dầu vón cục Để khắc phục cố tràn dầu có hiệu Hiện Việt Nam ứng dụng công nghệ Viễn thám & GIS phục vụ giám sát cố ô nhiễm tràn dầu biển , giải pháp hữu hiệu khả thi Ứng dụng công nghệ GIS & VT II Phương pháp nghiên cứu: nghệ VT thu nhận hình ảnh nhanh, đa thời gian xác định tính chất đối tượng mặt đất hiệu Ảnh thu - Công xử lý, phân tích, tìm kiếm vệt dầu biển Việc phân tích ảnh xác định kích thước vệt dầu, loại dầu (dầu thô hay dầu qua tinh chế), vệt dầu tràn xuất quanh khu vực gần đó, Khu vực giám sát liên tục đặt ảnh có vệ tinh qua Ứng dụng công nghệ GIS & VT 10 II Phương pháp nghiên cứu: 2.2 Ảnh viễn thám quang học: Ứng dụng công nghệ GIS & VT 15 II Phương pháp nghiên cứu: 2.2 Ảnh viễn thám quang học: * Phương pháp Tiền xử lý ảnh Landsat ETM+: - Đầu tiên, sửa lỗi sọc ảnh thuật toán GapFill NASA đưa ra, gồm bước: + Định dạng lại ảnh để có kích thước + Sử dụng DL ảnh lấp để thay DL ảnh trống ảnh gốc - Trong trình định dạng, kênh hồng ngoại nhiệt chuyển từ pixel 60m thành 30m, việc sử dụng nhiều ảnh ghép giảm kích thước khe hở ảnh - Ảnh sau sửa chuyển giá trị số (digital number) sang giá trị xạ, nhằm giảm khác biệt phổ ghép ảnh lại với Ứng dụng công nghệ GIS & VT 16 II Phương pháp nghiên cứu: 2.2 Ảnh viễn thám quang học: *Bảng giá trị Lmax , Lmin kênh phổ Kênh Tên kênh phổ Bước sóng(μm) Lmax Lmin Blue 0,45 - 0,515 191,600 -6,200 Green 0,525 - 0,605 196,500 -6,400 Red 0,63 - 0,69 152,900 -5,000 NIR 0,75 - 0,90 241,100 -5,100 MIR 1,55 - 1,75 31,060 -1,000 MIR 2,09 - 2,35 10,800 -0,350 Ứng dụng công nghệ GIS & VT 17 II Phương pháp nghiên cứu: 2.2 Ảnh viễn thám quang học: • Chuyển đổi giá trị số sang giá trị xạ phổ ảnh Landsat ETM+ thực sau: Lλ= • (DN – DN min) + Lmin Trong đó: Lλ: Giá trị xạ phổ; Lmax, Lmin : Giá trị xạ phổ ứng với DNmax DNmin kênh phổ (giá trị lấy từ file metadata liệu ảnh Landsat); DNmax : Giá trị số lớn nhất; DNmin : Giá trị số nhỏ Do ảnh Landsat ETM+ lưu cấu trúc bit tương ứng với 256 cấp độ xám, DN max=255, DNmin =1 Ứng dụng công nghệ GIS & VT 18 III Các bước thực & Kết quả: 3.1 Các bước triển khai: - Nghiên cứu phân tích, thu thập thơng tin ảnh khu vực cần quan tâm; tra cứu thông tin ảnh có từ website nhà cung cấp ảnh; lựa chọn loại ảnh; Mode thu nhận, độ phân giải không gian thời điểm đặt ảnh - Thu thập tài liệu, số liệu đồ, vị trí dàn khoan có vùng Biển Đơng; báo cáo giám sát môi trường biển; - Xử lý thông tin nhanh từ ảnh QuickLook thu được, phát dấu hiệu tương đối nhằm hỗ trợ trình lựa chọn danh sách ảnh cần đặt mua - Xác lập tài khoản website để giao dịch làm thủ tục nhận ảnh - Xử lý lọc nhiễu thô để áp dụng phương pháp tự động phát đối tượng có giá trị phản xạ thấp đối tượng nghi ngờ khác Ứng dụng công nghệ GIS & VT 19 III Các bước thực & Kết quả: 3.1 Các bước triển khai: -Nghiên cứu ứng dụng thuật toán để xử lý ảnh radar, tự động dò tìm đối tượng, phân loại ảnh -Phân tích đối tượng thu nhận sở kết hợp với thơng tin tư liệu khác khí tượng, thủy văn thời điểm thu nhận ảnh -Tổng hợp, đánh giá, hồn thiện q trình suy giải ảnh -Thành lập đồ xây dựng CSDL khu vực có dầu loang -Lập báo cáo tổng hợp kết => Để đảm bảo tính khách quan, xác nhanh chóng có liệu ảnh cần tổ chức thành tổ xử lý, sau kiểm tra chéo chuyển kết xử lý vào hệ thống để phân tích sâu với chun gia nước ngồi Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT 20 III Các bước thực & Kết quả: 3.2 Các CSDL thu : 147 cảnh ENVISAT ASAR , 49 cảnh ALOS PALSAR bổ sung thêm ảnh Quicklook Thơng tin gió từ vệ tinh Quikscat Mỹ, radar 13.4 GHZ, 1800 km swath, 90% coverage every day, wind speed 320m/s, sai số m/s, hướng sai số 20%, wind vector 25 km Ứng dụng công nghệ GIS & VT 21 III Các bước thực & Kết quả: 3.2 Các CSDL thu : Ứng dụng công nghệ GIS & VT 22 III Ứng dụng thực tiễn: Ứng dụng công nghệ GIS & VT 23 Ứng dụng công nghệ GIS & VT 24 Ứng dụng công nghệ GIS & VT 25 Ứng dụng công nghệ GIS & VT 26 IV Kết luận: - Dữ liệu VT ngày đa dạng thu nhận với tần suất liên tục, có khả cung cấp thơng tin giám sát tràn dầu hiệu Tuy nhiên, vùng biển Việt Nam đòi hỏi nguồn kinh phí lớn nên khó đáp ứng yêu cầu giám sát thường xuyên -  Công cụ VT GIS giám sát xuất vệt dầu, di chuyển chúng qua ảnh đa thời gian Các thông tin vệt dầu kết hợp môi trường GIS với thông tin trường sóng, gió, dòng chảy bề mặt biển, giúp xác định nguồn phát sinh trình di chuyển vệt dầu - Nhờ công nghệ GIS kết hợp VT nên việc cập nhập theo dõi thông tin cố tràn dầu giải nhanh chóng mang lại hiệu xử lý cao, góp phần làm giảm vết dầu tràn lan rộng vùng biển gây ô nhiễm môi trường, gây suy giảm hệ sinh thái biển làm môi trường sống loài vi sinh vật - Qua đó, chứng minh cơng nghệ GIS &Viễn Thám có tính hiệu cao việc quản lý tài nguyên tự nhiên; xử lý, giám sát, phát nhanh biến động gây ảnh hưởng xấu môi trường sống người lồi sinh vật Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT 27 -Dữ liệu VT ngày đa dạng thu nhận với tần suất liên tục, có khả cung cấp thơng tin giám sát tràn dầu hiệu Tuy nhiên, vùng biển Việt Nam đòi hỏi nguồn kinh phí lớn nên khó đáp ứng yêu cầu giám sát thường xun - Cơng cụ VT GIS giám sát xuất vệt dầu, di chuyển chúng qua ảnh đa thời gian Các thông tin vệt dầu kết hợp môi trường GIS với thơng tin trường sóng, gió, dòng chảy bề mặt biển, giúp xác định nguồn phát sinh trình di chuyển vệt dầu - Nhờ công nghệ GIS kết hợp VT nên việc cập nhập theo dõi thông tin cố tràn dầu giải nhanh chóng mang lại hiệu xử lý cao, góp phần làm giảm vết dầu tràn lan rộng vùng biển gây ô nhiễm môi trường, gây suy giảm hệ sinh thái biển làm môi trường sống lồi vi sinh vật - Qua đó, chứng minh cơng nghệ GIS &Viễn Thám có tính hiệu cao việc quản lý tài nguyên tự nhiên; xử lý, giám sát, phát nhanh biến động gây ảnh hưởng xấu môi trường sống người lồi sinh vật Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT 28 Cảm ơn Thầy Các bạn theo dõi thuyết trình nhóm!!! Ứng dụng cơng nghệ GIS & VT 29 ... km Ứng dụng công nghệ GIS & VT 21 III Các bước thực & Kết quả: 3.2 Các CSDL thu : Ứng dụng công nghệ GIS & VT 22 III Ứng dụng thực tiễn: Ứng dụng công nghệ GIS & VT 23 Ứng dụng công nghệ GIS. .. Hiện Việt Nam ứng dụng công nghệ Viễn thám & GIS phục vụ giám sát cố nhiễm tràn dầu biển , giải pháp hữu hiệu khả thi Ứng dụng công nghệ GIS & VT II Phương pháp nghiên cứu: nghệ VT thu nhận hình... 350 km) Công Công nghệ nghệ Viễn Viễn Thám Thám và ALOS PALSAR (Phân GIS GIS giải 10 - 1000 m, Độ phủ 100 - 350 km) Ảnh Ảnh VT VT Quang Quang học học Ảnh VT Landsat Ứng dụng công nghệ GIS & VT 11