Tích hợp viễn thám và GIS trong quan trắc độ đục nước vịnh tiên yên quảng ninh

Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TUYẾT TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG QUAN TRẮC ĐỘ ĐỤC NƯỚC VỊNH TIÊN YÊN, QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội -Năm 2013 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TUYẾT TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG QUAN TRẮC ĐỘ ĐỤC NƯỚC VỊNH TIÊN YÊN, QUẢNG NINH Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Thu Hà Hà Nội - Năm 2013 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TÊ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 1.2.2 Điều kiện kinh tế- xã hội 24 1.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG 29 1.4 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG NƯỚC 31 1.4.1 Trên giới 31 1.4.2 Tại Việt Nam 32 1.5 TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ VỊNH TIÊN N 33 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 35 2.2 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ TỔNG HỢP SỐ LIỆU 35 2.3 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 36 2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM 38 2.4.1 Dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS 38 2.4.2 Phần mềm ứng dụng 40 2.4.3 Phương pháp xử lý ảnh 41 2.5 PHƯƠNG PHÁP LẬP BẢN ĐỒ SỬ DỤNG MƠ HÌNH ĐỊA THỐNG KÊ TRONG ARCGIS 42 2.6 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46 3.1 PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐỘ ĐỤC TỪ DỮ LIỆU VIỄN THÁM 46 3.1.1 Cơ sở vật lý toán học để xây dựng phương trình 46 3.1.2 Xác định hệ số 49 3.2 PHÂN BỐ ĐỘ ĐỤC NƯỚC VỊNH TIÊN YÊN GIAI ĐOẠN 2006 - 2011 50 3.2.1 So sánh đánh giá kết độ đục nước vịnh ngày 6/7/2010 50 3.2.2 Phân bố độ đục nước vịnh tháng giai đoạn 2006 – 2011 53 3.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ VIỆT NAM 70 KẾT LUẬN 73 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường i Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐNN Đất ngập nước RNM Rừng ngập mặn NTTS Nuôi trồng thủy sản HST Hệ sinh thái ĐDSH Đa dạng sinh học CSDL Cơ sở kiệu PTBV Phát triển bền vững KT-XH Kinh tế - Xã hội OK Ordinary Kriging CK Co-Kriging TSS Tổng chất rắn lơ lửng Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường ii Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số đặc trưng khí hậu khu vực vịnh Tiên Yênnăm 2011 Bảng 1.2 Đặc trưng hình thái sơng đổ vào vịnh Tiên n Bảng 1.3 Các kiểu đất ngập nước có khu vực vịnh Tiên Yên 11 Bảng 1.4 Sự suy giảm diện tích thảm cỏ biển vịnh Tiên Yên 23 Bảng 1.5 Diện tích, dân số huyện khu vực vịnh Tiên Yên năm 2011 24 Bảng 1.6 Sản lượng thủy sản khu vực vịnh Tiên Yên năm (nghìn tấn) 25 Bảng 1.7 Sản lượng thủy sản nuôi trồng thủy sản khu vực vịnh Tiên Yên năm 2011 26 Bảng 2.1 Các thông số thống kê độ đục nước vịnh Tiên Yên………………….37 Bảng 2.2 Bảng kênh phổ ảnh MODIS 39 Bảng 2.3 Các ảnh MODIS thu thập sử dụng luận văn 40 Bảng 3.1 Độ đục nước vịnh Tiên Yên tháng từ 2006 đến 2011 68 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường iii Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu Hình 1.2 Sơ đồ địa chất khống sản khu vực vịnh Tiên Yên Hình 1.3 Biểu đồ phân loại trầm tích Cục Địa chất Hoàng gia Anh Hình 1.4 Sơ đồ trầm tích tầng mặt khu vực vịnh Tiên Yên Hình 1.5 Vùng nước cửa sơng Tiên n 13 Hình 1.6 Cồn đảo cửa sông Chương Hai Thoi - vịnh Tiên Yên 13 Hình 1.7 Bãi cát vùng gian triều 14 Hình 1.8 Bãi cuội sỏi vùng gian triều Xã Phú Hải - Hải Hà - Quảng Ninh 14 Hình 1.9 Bãi cát bùn vùng gian triều Xã Phú Hải - Hải Hà 15 Hình 1.10 Bãi bùn cát vùng gian triều Xã Quảng Minh - Hải Hà 15 Hình 1.11 Rừng ngập mặn ven vịnh Tiên Yên 16 Hình 1.12 Đầm ni tơm xã Tiến Tới - Hải Hà 16 Hình 1.13 Phân bố tài nguyên hoạt động nhân sinh vịnh Tiên Yên 18 Hình 1.14 Người dân xã Tiến Tới - Hải Hà đan lưới phục vụ đánh bắt cá 25 Hình 1.15 Bãi ni ngao khai thác sá sùng 25 Hình 1.16 Bãi san lấp mặt khu công nghiệp – cảng biển Hải Hà 27 Hình 1.17 Cảng Đầm Bn giai đoạn xây dựng (năm 2010) 28 Hình 2.1 Đo đạc độ đục nước vịnh Tiên yên ngày 6/7/2010………………………… 36 Hình 2.2 Sơ đồ điểm đo đạc độ đục vịnh Tiên Yên 37 Hình 2.3 Sơ đồ vị trí khảo sát thực địa ven vịnh 38 Hình 2.4 Ảnh trước sau hiệu chỉnh hình học 42 Hình 3.1 Sóng điện từ vào môi trường nước 46 Hình 3.2 Tương quan TSS độ đục đo vịnh Tiên Yên 48 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ độ đục nước vịnh Tiên Yên phổ phản xạ kênh ảnh MODIS 49 Hình 3.4 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên sử dụng phương pháp OK số liệu đo thực tế ngày 6/7/2010 50 Hình 3.5 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 sử dụng phương pháp OK kết độ đục 40 điểm khảo sát tính từ phổ phản xạ kênh ảnh MODIS theo phương trình 3.10 51 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường iv Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Hình 3.6 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên 6/7/2010 sử dụng phương pháp CK 52 Hình 3.7 Phương sai phương pháp CK thành lập sơ đồ độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 53 Hình 3.8 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 20/7/2006 54 Hình 3.9 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 20/7/2006 55 Hình 3.10 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 14/07/2007 57 Hình 3.11 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 14/7/2007 58 Hình 3.12 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 20/08/2008 59 Hình 3.13 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 20/8/2008 61 Hình 3.14 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 62 Hình 3.15 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 63 Hình 3.16 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 64 Hình 3.17 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 65 Hình 3.18 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 03/07/2011 66 Hình 3.19 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 03/07/2011 67 Hình 3.20 Đồ thị so sánh biến động độ đục qua thời điểm khác 68 Hình 3.21 Các sơ đồ độ đục nước vịnh Tiên Yên thời điểm khác từ năm 2006 - 2011 69 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường v Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh MỞ ĐẦU Vịnh Tiên Yên (còn gọi vịnh Tiên Yên - Hà Cối) nằm phía Đơng Bắc nước ta, thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh Vịnh khơng có vị trí địa lý đặc biệt, có giá trị vị nhiều tiềm để phát triển kinh tế tỉnh Quảng Ninh khu vực Đơng Bắc nước ta mà cịn nơi có giá trị đa dạng sinh học cao với nhiều hệ sinh thái quan trọng Tuy nhiên, với trình tự nhiên hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên từ người gây tác động xấu đến vịnh, khiến cho số hệ sinh thái bị đe dọa đứng trước nguy suy thoái Do vậy, nhằm bảo tồn đa dạng sinh học bảo vệ môi trường vịnh Tiên Yên quan trắc chất lượng nước thường xuyên việc vô quan trọng Độ đục tiêu thiết yếu để đánh giá chất lượng nước, mặt khác phần giúp xác định chu trình vận chuyển trầm tích chất nhiễm mơi trường nước Tuy nhiên, phương pháp truyền thống để quan trắc độ đục nước vùng biển ven bờ rộng lớn vịnh Tiên Yên thường gây tốn mặt thời gian kinh phí Trong giới việc sử dụng viễn thám, cụ thể ảnh MODIS để quan trắc chất lượng môi trường nước trở nên phổ biến mang lại hiệu cao Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh” học viên đề xuất thực nhằm góp phần đưa ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ hiệu công tác bảo vệ môi trường khu vực Đối tượng nghiên cứu trực tiếp luận văn yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước vịnh Tiên Yên, độ độ đục nước vịnh Tiên Yên vào tháng (hoặc tháng 8) hàng năm từ năm 2006 đến năm 2011 phân bố theo không gian thông số Mục tiêu: + Xác định mối quan hệ độ đục nước phổ phản xạ kênh ảnh MODIS + Tính tốn độ đục sử dụng mối quan hệ + Thành lập đồ phân bố độ đục nước vịnh không gian Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh + Nghiên cứu xu hướng phân bố độ đục nước vịnh tháng hàng năm thông qua kết tháng từ năm 2006 - 2011 Các phương pháp sử dụng luận văn bao gồm: phương pháp kế thừa tổng hợp tài liệu thứ cấp, phương pháp khảo sát thực địa, phương pháp vấn, phương pháp xử lý ảnh viễn thám (hiệu chỉnh hình học, hiệu chỉnh khí quyển), phương pháp lập đồ sử dụng mơ hình địa thống kê ARCGIS, phương pháp đánh giá độ xác Các phần mềm ứng dụng ENVI 4.8 ARCGIS 10 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU Vịnh Tiên Yên (còn gọi vịnh Tiên Yên - Hà Cối) nằm phía Đơng Bắc nước ta, thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh Giới hạn tọa độ sau: 21015’00’’-21030’00’’vĩ độ Bắc ; 107027’00”-108021’35’’kinh độ Đơng Vịnh có chiều rộng khoảng km, chiều dài khoảng 57 km, diện tích phần ngập nước thường xuyên khoảng 400 km2, độ sâu trung bình khoảng m, độ sâu lớn 30 km phía cửa vịnh [22] Vịnh che chắn phía hệ thống đảo Cái Bầu, Vạn Vược, Vạn Nước, Vạn Mặc, Cái Chiên, Vĩnh Thực Vịnh trao đổi nước với biển thông qua Cửa Mô (giữa đảo Cái Bầu Vạn Vược), Cửa Bò Vàng (giữa đảo Vạn Vược Vạn Nước), Cửa Tiểu (giữa đảo Vạn Mặc Cái Chiên), Cửa Đại (giữa đảo Vĩnh Thực Cái Chiên), cửa Đầu Tán (phía cuối đảo Vĩnh Thực) Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 3.2.2.4 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 Kết thu từ giải đoán phổ phản xạ kênh ảnh MODIS, kết hợp với phương trình 3.10 xác định giá trị độ đục tọa độ tương ứng với đơn vị ảnh (pixel) có chứa độ phản xạ Giá trị sau đượcsử dụng đầu vào mơ hình OK tạo sơ đồ phân bố không gian độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 hình 3.14 đây: Hình 3.14 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 Độ đục nước vịnh có xu hướng giảm dần từ bờ xa, dao động từ - 18 NTU, độ đục trung bình tồn vịnh 5,5 NTU Độ đục ven bờ dao động từ - 18 NTU, khu vực phía ngồi độ đục mức - NTU Độ đục cao từ 11 - 18 NTU cửa sơng đổ từ xã Hải Tiến, Hải Đơng (Móng Cái), sông Đường Hoa (ranh giới Đầm Hà Hải Hà) sông Tiên Yên Một vùng nước nhỏ phía tây đảo Vĩnh Thực có độ đục tương đối lớn, dao động từ - 10 NTU Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 62 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Xu hướng phân bố không gian chung độ đục nước vịnh Tiên Yên giảm dần giá trị từ bờ vùng nước sâu trung tâm đảo Ở sơ đồ phân bố này, cửa sông địa phương Đầm Hà, Tiên Yên, độ đục nước tương đối cao, điều cho thấy thời điểm ngày 10/07/2009 độ đục vùng nước ven bờ tây bắc vịnh chịu chi phối chủ yếu sóng nhẹ nguồn vật liệu từ sông địa phương mang Sai số phép nội suy thành lập đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/7/2009 thể hình 3.15 Theo sai số OK không đáng kể, độ sai số toàn vịnh từ – 14 % giá trị trung bình độ đục nước tồn vịnh Hình 3.15 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 10/07/2009 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 63 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 3.2.2.5 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 06/07/2010 So sánh với đồ phân bố độ đục sử dụng phép nội suy đơn biến cho 40 điểm giá trị đo đạc thực tế, sơ đồ phân bố độ đục ước tính từ giá trị phổ phản xạ kênh ảnh MODIS thu vào ngày 06/07/2010 phản ảnh biến thiên độ đục không gian chi tiết Đó có đến 6000 đơn vị/pixel ảnh sử dụng qua 6000 giá trị độ đục phân bố bề mặt nước vịnh tính tốn Ngồi khoảng biến thiên dao động từ – 16 NTU (tương tự đo đạc trực tiếp), q trình giải đốn ảnh nhằm tính tốn độ đục phát khu vực có độ đục cao từ 16 – 32 NTU xung quanh luồng Vĩnh Thực (nơi chịu ảnh hưởng sông đổ từ Móng Cái nước biển xâm nhập qua cửa Đầu Tán) xung quanh Cửa Đại (giữa đảo Cái Chiên Vĩnh Thực) nơi mà q trình khảo sát đo đạc khơng tiến hành đo điều kiện sóng to, gió lớn, dịng chảy xiết Hình 3.16 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 64 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Dựa kết phân bố độ đục nước biển vịnh Tiên Yên thấy thời điểm ngày 6/7/2010, dòng chảy ven bờ hướng bắc – nam yếu tố chi phối phân bố khơng gian độ đục nước biển Tương tự năm 2007, qua lạch Vĩnh Thực, dòng chảy gây xáo trộn bùn cát đáy vịnh khu vực đem tái lắng đọng phần ven bờ phía nam đảo Hòn Miều Hoạt động xây dựng đường cầu cảng Hòn Miều thể tương đối rõ tăng cao độ đục nước vịnh thời điểm Khác với phân bố độ đục ngày 14/7/2007, ngày 6/7/2010, Cửa Đại, gió Đơng Nam thổi vào đất liền mạnh, đạt cấp 5, sóng khu vực có độ cao đơi đạt tới 2m, đó, độ đục nước biển khu vực Cửa Đại vùng ven đảo xung quanh cửa Đại tương đối lớn Điều kiện sóng gió ghi nhận trình thu thập đo đạc mẫu nước Hình 3.17 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 6/7/2010 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 65 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Thêm vào đó, thời điểm vệ tinh MODIS chụp ảnh vịnh vào ngày 6/7/2010, khu vực Cửa Đại có mây che phủ nên đơn vị ảnh không thu được, giá trị độ đục ước tính thơng qua giá trị đơn vị ảnh gần Tuy nhiên, giá trị hồn tồn phù hợp với giá trị đo đạc ghi nhận thực tế khảo sát Sai số phép nội suy OK thể sơ đồ phân bố phương sai hình 3.17 Theo đó, khu vực có phương sai cao gần lạch sông Tiên Yên cửa Đại (giữa đảo Cái Chiên Vĩnh Thực), khu vực khơng có giá trị phổ ghi nhận có mây che phủ bị loại bỏ trình xử lý ảnh 3.2.2.6 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 03/07/2011 Kết độ đục thu từ ảnh MODIS kênh chụp vịnh Tiên Yên ngày 03/7/2011 sử dụng phương trình 3.10 kết hợp với mơ hình OK tạo sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh vào ngày hình 3.17 đây: Hình 3.18 Phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 03/07/2011 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 66 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Theo đó, độ đục nước vịnh Tiên Yên dao động khoảng – 17 NTU, trung bình đạt6,5 NTU Độ đục nước ngày 3/7/2011 thể hiệnxu hướng chung giảm dần từ bờ vùng nước sâu trung tâm vịnh.Dọc theo dải ven bờ cửa sông địa phương, độ đục dao động từ - 17 NTU Giá trị độ đục cao dải ven biển xã Hải Tiến xã Hải Đơng (Móng Cái) Phân bố khơng gian độ đục nước vịnh cho thấy thời điểm ngày 03/07/2011 có kết hợp nhịp nhàng yếu tố sóng, gió dịng chảy ven biển Theo kết quy chiếu với thông số thời tiết trạm Móng Cái cho thấy hướng sóng gió thịnh hành thời điểm chụp ảnh đông nam, cấp - Độ đục chung nước biển không lớn, trũng sâu trung tâm vinh, che chắn, độ đục đạt NTU Hình 3.19 Phương sai phương pháp OK thành lập sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh Tiên Yên ngày 03/07/2011 Sai số phép nội suy thể theo sơ đồ phân bố phương sai hình 3.19 Theo đó, sai số cho tồn vịnh dao động từ – 10% giá trị độ đục trung bình Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 67 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Đây giá trị sai số thấp chấp nhận cho quan trắc nước diện tích rộng lớn vịnh Để so sánh biến thiên độ đục thời điểm khác qua năm 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, sơ đồ phân bố độ đục nước vịnh qua ngày nói thể theo thước đo chung thể hình 3.21 Theo đó, thời điểm có giá trị độ đục trung bình lớn ngày 6/7/2010 với giá trị 12.4 NTU nhỏ ngày 20/07/2006 với giá trị NTU Tương tự, độ đục nước vịnh có giá trị biến thiên lớn vào ngày 20/8/2010, dao động từ – 70 NTU (bảng 3.1) Bảng 3.1 Độ đục nước vịnh Tiên Yên tháng từ 2006 đến 2011 Độ đục (NTU) Lớn Trung bình Nhỏ Trung vị 20/07/2006 20 5.0 14/07/2007 42 11.0 11 20/8/2008 70 7.0 10/7/2009 18 5.5 6/7/2010 32 12.4 11 3/7/2011 17 6.5 80 Độ đục (NTU) 70 60 50 Lớn 40 Nhỏ 30 Trung vị Trung bình 20 10 Độ đục Độ đục Độ đục Độ đục Độ đục Độ đục 20/7/2006 14/07/2007 20/8/2008 10/7/2009 06/7/2010 03/7/2011 Hình 3.20 Đồ thị so sánh biến động độ đục qua thời điểm khác Như vậy, độ đục nước vịnh Tiên Yên có quy luật phân bố phụ thuộc vào chế độ thủy động lực vịnh gây dòng chảy ven bờ hướng bắc - nam dòng thủy triều vịnh, chế độ sóng gió đặc trưng địa hình đáy vịnh Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 68 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Hình 3.21 Các sơ đồ độ đục nước vịnh Tiên Yên thời điểm khác từ năm 2006 - 2011 Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 69 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Nhìn chung, phân bố không gian độ đục nước vịnh có xu hướng sau đây: + Có xu hướng giảm dần từ bờ khơi, vùng nước ven bờ nơng bị tác động sóng thủy triều làm khuấy động trầm tích gây độ đục lớn + Có xu hướng giảm dần từ bắc xuống nam vịnh hoạt động dòng chảy ven bờ thường xuyên hướng bắc – nam, gặp cồn ngầm vùng biển xã Quảng Điền, dòng biển bị chặn, làm giảm lượng dòng chảy, gây khuấy động trầm tích đáy tái lắng đọng dải ven bờ từ Móng Cái đến Hải Hà + Có xu hướng cao cửa Đại chịu ảnh hưởng khối nước biển dịng triều lên xuống thơng qua cửa + Có liên quan đến đặc trưng thời tiết giai đoạn (mưa bão cửa sơng có độ đục lớn lượng vật chất mang nhiều) thời điểm chụp ảnh (hướng gió, vận tốc gió) khu vực 3.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ VIỆT NAM Nước ta có đường bờ biển dài 3200km, khoảng triệu km2 thềm lục địa, 3000 đảo lớn nhỏ, dải ven biển giàu tài nguyên khoáng sản (than đá, dầu mỏ, titan ), phát triển kinh tế biển mục tiêu chiến lược quốc gia Theo điều tra Ngân hàng giới (World Bank, 2005) có đến 50% dân số nước ta sinh sống khu đô thị đồng ven biển số không ngừng gia tắng Trong thập niên gần đây, với gia tăng dân số phát triển mạnh mẽ kinh tế - xã hội – công nghiệp dải ven biển, nước ta phải đối mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng ô nhiễm môi trường biển, suy giảm nguồn tài nguyên đa dạng sinh học biển Nhằm phát triển bền vững, bảo vệ môi trường biển, việc quan trắc thường xuyên chất lượng môi trường, chất lượng hệ sinh thái, biến động không gian vùng ven biển nhiệm vụ vô cần thiết cấp bách Trong phương pháp quan trắc môi trường truyền thống địi hỏi chi phí cao cho cơng tác thu thập lấy mẫu phân tích mẫu diện rộng sử dụng tư liệu viễn thám công cụ bổ trợ thay hướng hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích tốn chi phí, thời gian mà liệu thu lại thường xuyên phủ trùm diện rộng lớn Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 70 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Từ kết nghiên cứu thu luận văn thấy nguồn ảnh vệ tinh cung cấp miễn phí công cụ tuyệt vời cho nghiên cứu quan trắc chất lượng nước vùng ven biển nước ta Tuy nhiên, để nâng cao ứng dụng việc sử dụng tư liệu viễn thám nghiên cứu, quản lý, bảo vệ mơi trường biển ven bờ cần có giải pháp cụ thể sau: - Tập trung đầu tư phát triển phương pháp quan trắc, quản lý môi trường biển sử dụng tư liệu viễn thám thông qua việc đầu tư tiến hành dự án nghiên cứu chuyên sâu theo hướng này, tạo điều kiện xây dựng hệ thống thiết bị thuận lợi cho nghiên cứu biển tận dụng tối đa thông tin viễn thám; - Tập trung đầu tư phát triển chương trình vệ tinh riêng nước ta quản lý tài nguyên – mơi trường biển Hiện nay, nước ta vừa phóng thành công vệ tinh VNRED Sat1 vào quỹ đạo (5/2013), với độ phân giải lớn 10-15m cho kênh phổ, 2,5m cho ảnh toàn sắc PAN, thời gian chụp ảnh lặp lại ngày, ảnh vệ tinh VNRED Sat1 hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng quản lý môi trường nghiên cứu thiên tai Tuy nhiên, dừng lại dải phổ MSS, tức có kênh phổ xanh lục, kênh phổ màu đỏ, kênh phổ hồng ngoại ứng dụng mơi trường nước cịn hạn chế Do đó, cần đầu tư phát triển để nước ta có vệ tinh đa phổ quan trắc liên tục, từ mở rộng ứng dụng viễn thám quản lý tài nguyên – môi trường biển cách hiệu - Như biết, thông số môi trường nước quan trắc tư liệu viễn thám hạn chế, chủ yếu thông số hàm lượng chất rắn lơ lửng, độ đục, hàm lượng chlorophyll, CDOM, nhiệt độ nước mặt Trong tương lai cần phát triển mở rộng thông số môi trường nước quan trắc ảnh vệ tinh, từ quản lý hiệu chất lượng nước biển ven bờ; - Các hợp phần môi trường khác biển trầm tích, hệ sinh thái biển nhạy cảm san hô, cỏ biển, rừng ngập mặn cần đầu tư mở rộng nâng cao khả ứng dụng để tận dụng tối đa tư liệu viễn thám, từ cảnh ảnh quan trắc nhiều hợp phần mơi trường; - Viễn thám có ứng dụng tốt nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt nghiên cứu theo dõi dải tảo độc (hiện tượng thuỷ triều đỏ) – đối tượng gây Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 71 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh chết hàng loạt loài thuỷ sản ni Do đó, cần đầu tư phát huy tối đa ứng dụng dải ven biển nước ta để phát triển có hiệu ni trồng thuỷ sản; - Hiện ứng dụng viễn thám nghiên cứu, quan trắc, quản lý môi trường thực cộng đồng khoa học mà chuyển giao đến nhiều đối tượng người sử dụng, đặc biệt cán quản lý môi trường địa phương Quan niệm truyền thống viễn thám để nghiên cứu biến động không gian tồn phần lớn người sử dụng Do đó, cần phát triển, xây dựng quy trình đánh giá, quan trắc quản lý chất lượng môi trường, tài nguyên từ tư liệu viễn thám cách đơn giản để chuyển giao đến đối tượng sử dụng Các lớp nâng cao kỹ thuật hướng dẫn cho cán quản lý môi trường địa phương việc cập nhật, sử dụng liệu viễn thám công tác cần mở thường xuyên tập huấn kỹ thuật chi tiết Đối với vịnh Tiên Yên, thông qua nghiên cứu thấy hoạt động người, dù ven bờ hay biển ảnh hưởng đến chất lượng nước sức khoẻ hệ sinh thái vịnh Do đó, cần tiến hành giải pháp: + Quản lý chặt chẽ công trình xây dựng hoạt động dân sinh ven bờ hoạt động tàu thuyền biển Trong khu vực có cảng Vạn Hoa, Mũi Chùa, Đầm Buôn, tương lai khu công nghiệp – cảng biển Hải Hà vào hoạt động thúc đẩy hoạt động tàu thuyền trọng vịnh Ngoài ra, khu vực vịnh nằm tuyến giao thông biển từ Quảng Ninh Trung Quốc Hàng ngày tàu thuyền qua lại tập nập, thải dầu mỡ, chất hữu môi trường biển gây suy giảm chất lượng môi trường vịnh Do vậy, việc quản lý hoạt động góp phần đảm bảo môi trường vịnh + Quản lý nguồn xả thải vào sông trực tiếp đổ vịnh Vịnh Tiên Yên nơi đổ sông Tiên Yên, Hà Cối, Ba Chẽ, Đầm Hà Ka Long Do việc quản lý hoạt động dân sinh đất liền, đảm bảo không gây ô nhiễm đến hệ thống sơng gián tiếp góp phần trì chất lượng môi trường vịnh Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 72 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh KẾT LUẬN Từ kết thu luận văn đến số kết luận sau: Vịnh Tiên Yên ghi nhận vùng có đa dạng sinh học cao, giàu tiềm phát triển du lịch sinh thái ni trồng thuỷ sản, có vị trí vai trị quan trọng an ninh – quốc phịng Vịnh Tiên n có hình dạng điển hình cho kiểu vịnh kín ven bờ, diện tích lớn, độ nông thấp, giàu nguồn lợi thuỷ sản sinh vật phù du Để bảo vệ môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học phát huy tối đa tiềm năng, mạnh vịnh, môi trường nước vịnh cần quan trắc thường xuyên; Giá trị phổ phản xạ thu từ kênh ảnh MODIS hoàn toàn phù hợp cho tính tốn độ đục nước vịnh Phương trình thể mối quan hệ giá trị phổ phản xạ kênh ảnh MODIS độ đục nước vịnh Tiên Yên thể phương trình mũ với hệ số thu tiến hành đồng thời đo đạc độ đục thực tế giá trị phổ ảnh chụp thời điểm; Sử dụng mơ hình địa thống kê nội suy đơn biến (Ordinary Kriging) phương pháp sau xử lý ảnh cho hiệu cao trình thành lập đồ phân bố độ đục nước vịnh; Độ đục nước vịnh Tiên Yên tháng qua năm 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 thể quy luật phân bố giá trị giảm dần từ bờ vùng nước sâu trung tâm vịnh từ bắc xuống nam Các yếu tố ảnh hưởng đến phân bố biến thiên không gian độ đục nước vịnh chế độ thuỷ động lực vịnh (dịng chảy ven bờ, chế độ sóng, gió, thuỷ triều), đặc trưng địa hình đáy vịnh, hoạt động nhân sinh vịnh Trong yếu tố thuỷ động lực yếu tố tạo phân bố độ đục nước vịnh; Kết thu cho thấy tính khả thi ứng dụng cao viễn thám quan trắc, đánh giá, quản lý môi trường nước vịnh nói riêng vùng biển ven bờ Việt Nam nói chung, cần tập trung nghiên cứu mở rộng nâng cao ứng dụng quản lý bảo vệ môi trường biển nước ta nhằm tiết kiệm tối đa chi phí cơng sức cho phương pháp quan trắc môi trường truyền thống Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 73 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2005), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh 2004, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2006), Niên giám Thống kê tỉnh Quảng Ninh 2005, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2007), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh 2006, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2008), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh 2007, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2010), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh 2009, NXB Thống kê, Hà Nội Cục Thống kê tỉnh Quảng Ninh (2012), Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh 2011, NXB Thống kê, Hà Nội Nguyễn Hữu Cử nnk (2003), Báo cáo đề tài “Khảo sát bổ sung tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tài nguyên môi trường vịnh Tiên Yên - Hà Cối nhằm đề xuất hướng sử dụng hợp lí phát triển bền vững”, Lưu trữ: Viện Tài nguyên Mơi trường Biển, Hải Phịng Nguyễn Đức Cự nnk (1996),Báo cáo tổng kết đề án “Điều tra khảo sát đất ngập nước triều vùng biển ven bờ đảo Đông Bắc Việt Nam”, Đề án điều tra cấp nhà nước, Lưu trữ: Viện Tài ngun – mơi trường Biển, Hải Phịng Trần Tuấn Đạt (2008), “Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thống thông tin địa lý quản lý tổng hợp lưu vực sông”, Viễn thám địa tin học, 5, tr 2632 10 Trương Quang Học, Nguyễn Văn Sản (2003), Quan điểm phương pháp luận nghiên cứu vấn đề kinh tế - xã hội – môi trường phục vụ phát triển bền vững, báo cáo HNKH lần thứ 1, Đồ Sơn, KH&CN, chương trình KH cấp Nhà nước “Bảo vệ Mơi trường phịng tránh thiên tai – KC – 08, NXB KH KT, trang 265- 277 11 Nguyễn Dư Khang (2008), “Nguyên lý thuật toán xử lý ảnh vệ tinh”, Viễn thám địa tin học, 5, tr 33-37 12 Nguyễn Công Lượng nnk (1999), Bản đồ địa chất khoáng sản Việt Nam, tỉ lệ 1:200.000, tờ Hạ Long, Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội 13 Nguyễn Công Lượng nnk (1999), Bản đồ địa chất khống sản Việt Nam, tỉ lệ 1:200.000, tờ Móng Cái, Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 74 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh 14 Trịnh Thanh Minh, Nguyễn Văn Tiếp Nguyễn Minh Hiệp (2009), Lập đồ địa chất tầng nông vịnh Tiên Yên - Hà Cối, tỉ lệ 1:50.000, Lưu trữ: Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển, Hà Nội 15 Lê Thị Nga (2011), Đánh giá biến động đất ngập nước vịnh Tiên Yên phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên, Luận án thạc sĩ chuyên ngành khoa học môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 16 Mai Trọng Nhuận nnk (2007), Điều tra, đánh giá, thống kê, quy hoạch khu bảo tồn đất ngập nước có ý nghĩa quốc tế, quốc gia, Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ, Lưu trữ Bộ Tài nguyên môi trường, 2008 17 Mai Trọng Nhuận nnk (2008), Báo cáo chuyên đề “Hệ thống đồ báo cáo thuyết minh tài nguyên môi trường vịnh Tiên Yên - Hà Cối tỷ lệ 1:50.000”, Đề tài độc lập cấp nhà nước KC 09.05/06-10 18 Mai Trọng Nhuận, Đào Mạnh Tiến nnk (2009), Báo cáo tổng kết Đề tài cấp nhà nước, mã số KC.09.05/06-10: Điều tra đánh giá tài nguyên môi trường vũng vịnh trọng điểm ven bờ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường, Lưu trữ: Trung tâm Địa chất Khoáng sản Biển, Hà Nội 19 Trần Đăng Quy (2012), Nghiên cứu đặc điểm địa hóa môi trường phục vụ sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, Luận án tiến sĩ chuyên ngành địa hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 20 Nguyễn Ngọc Thạch nnk (1997), Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật 21 Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở viễn thám, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 22 Trần Đức Thạnh nnk (2005), Đánh giá trạng, dự báo biến động đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên số vũng vịnh chủ yếu ven biển Việt Nam, Đề tài KC.09 - 22 23 Hà Ngọc Trạc (2006), Từ điển Bách khoa Toàn Thư Việt Nam, Viện Từ điển học Bách khoa thư Việt Nam, NXB Từ điển Bách khoa, Hà Nội Tiếng Anh 24 Antoine D., Andre J M., Morel A (1996) “Oceanic primary production Estimation of global scale from satellite (coastal zone color scanner) chlorophyll”, Global Biogeochemical Cycles, V 10, pp 57-69 25 Ha N T T and Koike K (2011), “Integrating satellite imagery and geostatistics of point samples for monitoring spatio-temporal changes of total suspended solids in bay waters: application to Tien Yen Bay (Northern Vietnam)”, Frontiers of Earth Science, V (3), pp 305-316 26 Mai Trong Nhuan, Hoang Van Thuc, Nguyen Thi Minh Ngoc, Nguyen Tai Tue, Nguyen Thi Hong Hue, Nghiem Quynh Huong, Pham Bao Ngoc(2008), Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường 75 Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Assessment of Vietnam Coastal Wetland Vulnerability for Sustainable Use (Case Study in Xuan Thuy Ramsar Site, Nam Dinh Province), Hội thảo Osaka, Nhật Bản, 20/11/2008 Tài liệu khác 27 http://www.climategis.com/ 28 http://rsc.gov.vn/, Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Bộ Tài nguyên Môi trường Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Môi trường 76 .. .Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TUYẾT TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG QUAN. .. tốn độ đục sử dụng mối quan hệ + Thành lập đồ phân bố độ đục nước vịnh không gian Phạm Thị Tuyết K18 Khoa học Mơi trường Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh. .. trường Tích hợp viễn thám GIS quan trắc độ đục nước vịnh Tiên Yên, Quảng Ninh Đặc điểm thủy triều: vịnh Tiên Yên chịu ảnh hưởng chung chế độ nhật triều với biên độ triều vào loại lớn nước ta,