Sử dụng ảnh viễn thám sentinel 2 trong giám sát biến động đường bờ biển khu vực tỉnh nam định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ HIỀN SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM SENTINEL TRONG GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ BIỂN KHU VỰC TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ HIỀN SỬ DỤNG ẢNH VIỄN THÁM SENTINEL TRONG GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ BIỂN KHU VỰC TỈNH NAM ĐỊNH Ngành: Bản đồ viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: `8440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Xuân Trường TS Trần Tuấn Ngọc Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi Các số liệu, ví dụ trích dẫn luận văn đảm bảo độ tin cậy, xác trung thực Những kết luận khoa học luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2018 Tác giả luận văn Trần Thị Hiền i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan biến động bờ biển 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguyên nhân gây biến động bờ biển 1.1.3 Ảnh hưởng biến động bờ biển 11 1.2 Tổng quan biến động bờ biển Việt Nam Nam Định 12 1.2.1 Biến động bờ biển Việt Nam 12 1.2.2 Biến động bờ biển khu vực Nam Định 14 1.3 Tổng quan ứng dụng công nghệ viễn thám GIS nghiên cứu biến động bờ biển 16 1.3.1 Trên giới 16 1.3.2 Trong nước 21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THEO DÕI BIẾN ĐỘNG BỜ BIỂN27 2.1 Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát biến động bờ biển 27 2.1.1 Tổng quan công nghệ viễn thám 27 2.1.2 Tương tác sóng điện từ đối tượng địa lý vùng bờ 30 2.1.3 Khả chụp ảnh viễn thám 33 2.2 Tổng quan công nghệ GIS 34 2.2.1 Định nghĩa 34 2.2.2 Chức GIS 35 2.2.3 Thành phần GIS 35 ii 2.2.4 Mơ hình liệu GIS 35 2.2.5 Phần mở rộng DSAS (Digital Shoreline Analysis System) ArcGIS 36 2.3 Quy trình cơng nghệ giám sát biến động bờ biển Nam Định 36 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM-ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THEO DÕI GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG BỜ BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH 42 3.1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 42 3.1.1 Vị trí địa lý 43 3.1.2 Điều kiện tự nhiên 43 3.1.3 Hoạt động khai thác chỉnh trị ven biển 46 3.2 Dữ liệu sử dụng 47 3.2.1 Thời kỳ 2018: sử dụng ảnh Sentinel 47 3.2.2 Thời kỳ 2010: sử dụng ảnh SPOT- 50 3.2.3 Thời kỳ 2000: sử dụng ảnh SPOT- 5, gồm cảnh: 51 3.3 Kết xử lý liệu 52 3.3.1 Kết xử lý ảnh vệ tinh chiết tách thông tin bờ biển 52 3.3.2 Kết xử lý liệu GIS 62 3.3.3 Đánh giá kết giám sát biến động bờ biển tỉnh Nam Đinh 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DSAS Hệ thống thông tin địa lý EPR End Point Rate (Tốc độ diểm cuối) ESRI Economic and Social Research Institute (Viện nghiên cứu hệ thống môi trường) ENVI The Environment for Visualizing Images (Phần mềm xử lý ảnh viễn thám) ESA Cơ quan Không gian Châu Âu GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) LRR Linear Regression Rate (Tốc độ bồi xói tuyến tính) LR2 R-squared (Hệ số tuyến tính bồi tụ hay xói lở) NIR Cận hồng ngoại NSM Net shoreline Movement (Tổng biến động đường bờ) MIR Hồng ngoại SCR Shoreline Change Envelope (Thay đổi hình dạng đường bờ) USGS Cơ quan Địa chất Hoa Kỳ iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các kênh liệu viễn thám siêu cao tần 30 Bảng 2.2: Phân loại mức độ xói lở - bồi tụ 41 Bảng 3.1: Đặc điểm ảnh vệ tinh Sentinel-2 48 Bảng 3.2: Đặc điểm ảnh vệ tinh SPOT- 51 Bảng 3.3: Các cảnh ảnh sử dụng thời kỳ 2010 51 Bảng 3.4: Các cảnh ảnh sử dụng thời kỳ 2003 51 Bảng 3.5: Thông số thay đổi đường bờ tỉnh Nam Định năm 2003 2010 65 Bảng 3.6: Thông số thay đổi đường bờ tỉnh Nam Định năm 2010 2018 67 Bảng 3.7: Thông số thay đổi đường bờ tỉnh Nam Định năm 2003 2018 70 Bảng 3.8: Tốc độ thay đổi đường bờ (LRR) đường bờ Nam Định 73 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Các tác nhân gây xói lở - bồi tụ bờ biển Hình 1.2: Dọc bờ biển Việt Nam bị xói lở 14 Hình 1.3: Ảnh vệ tinh Spot khu vực bờ sông Ama on (Nam M ) 25 17 Hình 1.4: Ảnh Landsat kết tính số ND I 15 17 Hình 1.5: Ảnh Landsat kết tính số MND I 22 18 Hình 1.6: So sánh số ND I (c), MND I (d), A EI (e) ND I (f) 18 từ ảnh vệ tinh Landsat năm 201 24 18 Hình : Kết chiết tách thông tin ranh giới nước - đất liền giai đoạn - 2001 nghiên cứu Alesheikh 13 19 Hình 1.8: Bản đồ lịch sử bờ biển khu vực Puerto Rico lập ứng dụng DSMS DSAS 21 Hình : Ảnh vệ tinh đa thời gian khu vực cửa Tư Hiền, Thừa Thiên Huế 3] 22 Hình 1.10: Biến động đường bờ khu vực Hàm Tiến, Phan Thiết 23 Hình 1.11: Biến động b i bồi khu vực Cửa Đáy giai đoạn 66 – 2011 24 Hình 1.12: Quá trình xói lở, bồi tụ khu vực Ngọc Hiển từ ảnh vệ tinh Landsat giai đoạn – 2000, 2000 – 2005, 2005 – 2010 (từ trái sang) [2] 24 Hình 1.13: Chiết tách thơng tin đường bờ khu vực Cửa Đại tư liệu ảnh Landsat 25 đa thời gian 10 25 Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động viễn thám 35] 27 Hình 2.2: Ảnh vệ tinh độ phân giải thấp, trung bình, cao siêu cao 29 Hình 2.3: Đặc trưng phản xạ phổ số đối tượng thuộc vùng bờ 31 Hình 2.4: Ảnh Landsat-8 chụp bờ biển Nam Định ngày 02 tháng năm 2018 32 Hình 2.5: Ảnh viễn thám chụp bờ biển Nam Định 32 Hình 2.6: Hiện trạng phát triển vệ tinh viễn thám đến năm 2020 35] 33 Hình : Các thành phần GIS 35 Hình 2.8: Sơ đồ quy trình cơng nghệ 36 Hình : Quy trình xác định trạng đường bờ theo phương pháp tỉ số ảnh Alesheikh 38 Hình 2.10: Quy trình thực phân tích DSAS 40 Hình 3.1: Bản đồ Nam Định 43 Hình 3.2: Hoạt động chỉnh trị khu vực Lạch Giang 47 Hình 3.3: Cảnh ảnh S2A_MSIL1C_20180 05T031541_N0206_R118_T48QXH 50 Hình 3.4: Kết hiệu chỉnh ảnh hưởng đầu thu ảnh vệ tinh, khí quyển, góc cao mặt trời ảnh (theo thứ tự từ trái sang phải năm 2003, 2010 2018) 53 vi Hình 3.5: Phân ngưỡng cho kênh (3) năm 2018 54 Hình 3.6: Phân ngưỡng cho kênh (3) năm 2010 54 Hình : Phân ngưỡng cho kênh (3) năm 2003 54 Hình 3.8: Ảnh 55 Hình : Ảnh tỷ số Kênh (1) Kênh (2) 55 Hình 3.10: Ảnh tỷ số Kênh (1) Kênh (3) 55 Hình 3.11: Ảnh nhị phân tỷ số Kênh (1) Kênh (2) 56 Hình 3.12: Ảnh nhị phân tỷ số Kênh (1) Kênh (3) 56 Hình 3.13: Ảnh 56 Hình 3.14: Ảnh 57 Hình 3.15: Kết chiết tách thơng tin đường bờ 59 Hình 3.16 Biến động bờ biển qua năm 2003, 2010 2018 59 Hình 3.17 Phân chia bờ biển Nam Định theo khu vực xói, bồi 60 Hình 3.18 Khu vực 1(từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn) 61 Hình 3.19 Khu vực 2(từ cửa Hà Lạn đến cồn Tròn) 61 Hình 3.20 Khu vực 4(từ cửa Lạch Giang đến cửa Đáy) 62 Hình 3.21 Bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực ven biển tỉnh Nam Định 62 Hình 3.22 Sự thay đổi đường bờ Nam Định năm 2003 2010 63 Hình 3.23 Sự thay đổi đường bờ Nam Định năm 2010 2018 64 Hình 3.24 Sự thay đổi đường bờ Nam Định năm 2003 2018 64 Hình 3.25 Các yếu tố để tính tốc độ xói lở bồi tụ đường bờ biển 65 Hình 3.26 Bờ biển x Giao Long xói vào đến chân đê 66 Hình 3.27 Khu vực xói lở doi cát cửa Lạch Giang 67 Hình 3.28 Khu vực xói lở x Hải Hịa, Hải Triều - huyện Hải Hậu 69 Hình 3.29 Luồng giao thơng thủy qua sông Linh Cơ 69 Hình 3.30 Xu hướng bồi tụ tập trung khu vực rừng ngập mặn huyện Nghĩa Hưng 70 Hình 3.31 Khu vực bồi tụ tài rừng ngập mặn Xuân Thủy 71 Hình 3.32 Điểm đê biển khu vực x Hải Lý (Hải Hậu) bị xói lở nặng 72 Hình 3.33 Biểu đồ diện tích bồi - xói (ha) qua giai đoạn 72 Hình 3.34 Tốc độ thay đổi đường bờ Nam Định qua năm 2003, 2010, 2018 74 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam quốc gia ven biển, chịu tác động lớn tượng biến động bờ biển Biến động bờ biển thay đổi bờ biển theo không gian thời gian, bao gồm q trình xâm thực bồi tụ Hoạt động xói lở, bồi tụ bờ biển ngày phức tạp, ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái biển c ng rừng ngập mặn, tác động lớn đến kinh tế x hội khu vực bị biến động Bên cạnh đó, tượng xói lở, bồi tụ đe dọa sống nhiều vùng dân cư, gây nguy hại cho cơng trình, sở kinh tế ven biển Hiện nay, tượng xói lở, bồi tụ bờ biển mối lo ngại sâu sắc vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu, giải tỉnh ven biển Việt Nam Nam Định tỉnh ven biển nằm phía nam châu thổ sơng Hồng với gần 80 km bờ biển, có cửa sơng lớn hàng nghìn b i bồi ven biển Nam Định có khu đất ngập nước Xuân Thủy công nhận khu dự trữ sinh giới (RAMSAR) Trong năm qua, ảnh hưởng biến đổi khí hậu nguyên nhân khác, bờ biển khu vực Nam Định có diễn biến phức tạp, có xói lở bồi tụ Trước tình hình trên, việc nghiên cứu, đánh giá biến động bờ biển vùng ven biển Nam Định cần thiết, cung cấp thông tin sở khoa học giúp nhà quản lý đưa biện pháp nhằm giám sát bảo vệ môi trường sinh thái ven biển Qua nghiên cứu nước đánh giá biến động bờ biển cho thấy, phương pháp sử dụng tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian để đánh giá trạng bờ biển có hiệu lớn Với ưu điểm diện tích phủ rộng, liệu ảnh phong phú, thời gian chụp lặp lại khu vực vài ngày, có liệu lịch sử, tính đồng nhất, chi tiết khách quan cao, khơng tốn nhiều thời gian, công sức c ng chi phí so với phương pháp khác, cơng nghệ viễn thám sử dụng hiệu giám sát biến động bờ biển Để quản lý biến động bờ biển khu vực, việc xây dựng sử dụng tư liệu ảnh viễn thám định đến tính khách quan, xác cơng tác 66 Nhìn chung, bờ biển Nam Định năm 2003 2010 có xu hướng “xói mạnh bồi” Diện tích xói (10 21ha) lớn nhiều lần diện tích bồi (48.859ha) Trong đoạn bờ biền, có xu hướng xói vào, bồi tụ xảy chủ yếu vùng vùng khu vực có rừng ngập mặn lớn - Vùng (Đoạn từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn), chiều rộng xói lở trung bình khoảng 191.52m, khu vực xói lở mạnh có chiều rộng 648.622m, thấp 0.45 m Có khu vực x Giao Long, bờ biển đ lùi đến chân đê kè biển, mặt b i sát chân đê c ng bị bào mịn, hạ thấp (hình 3.26) Tình trạng d n đến việc phá vỡ đê, kè Ở giai đoạn bồi tụ diễn với quy mô nhỏ tập trung hầu hết cửa sông khu vực rừng ngập mặn Xuân Thủy, chiều rộng lớn vùng bồi tụ 468.356 Hình 26 Bờ biển x Gia ng xói đ n chân đ (Th th t t t n xu ng i l n m 2 ) - Vùng (từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang), giai đoạn chủ yếu xảy tượng xói lở Khu vực xói lở lớn có chiều rộng lên đến 88 514m thuộc doi cát nằm kề cửa Lạch Giang thuộc địa phận TT Long Thịnh (hình 3.2 ) Với xu 67 hướng xói lở khu vực khơng doi cát biến Hiện tượng bồi tụ có xảy khơng đáng kể, chiều rộng lớn 21 15m nhỏ 1.6 m Hình 27 hu ( h c xói lở t i i cát cửa ch Giang th t t t ang h i l n m 2003 2010) - Vùng (từ cửa Lạch Giang đến cửa Đáy), khu vực chủ yếu xảy tượng xói lở, chiều rộng đoạn xói lở lớn 35 601m Việc chặt phá rừng ngập mặn để làm đầm nuôi tôm ô nuôi trồng thủy sản nước lợ chưa khoa học c ng có tác động xấu đến việc xói lở bờ biển Khu vực bồi tụ tập trung vùng nhỏ có diện tích khoảng 8.4 1ha thuộc cửa Đáy với chiều rộng lớn 26 2m b) So sánh năm 2010 2018 Diên tích thay đổi tương đối đường bờ 2010 2018 thể Hình 3.23 B ng 6: h ng thay đổi đ ờng bờ t nh Nam ịnh n m 10 Thay đổi lớn Thay đổi nhỏ Thay (m) (m) đổi TB 18 Diện tích (ha) Bồi Xói Bồi Xói (m) Bồi Xói 1722.369 91.789 3.310 0.611 480.83 1288.841 22.070 Vùng Vùng 68 Vùng 168.695 129.028 1.134 1.232 22.29 140.559 58.525 Vùng 847.424 75.966 9,099 21.799 187.59 326.321 1.431 1755.721 82.026 Tổng Từ năm 2010 đến năm 2018, bờ biển Nam Định có xu hướng “bồi mạnh xói” Mức độ bồi tụ tăng nhiều so với giai đoạn trước, xói lở giảm đáng kể Diện tích bồi (1 55 21ha) lớn diện tích xói vào (82.026) Phải kể đến việc trồng bổ sung rừng phịng hộ để chắn sóng, bảo vệ đê biển Tính đến Nam Định có khoảng 3.110 rừng; đó, 55 rừng phịng hộ, tập trung x vùng đệm Vườn Quốc gia Xuân Thủy, huyện Giao Thủy gần 585 Các x Nghĩa Hưng như: Nam Điền 186 ha, Nghĩa Lâm ha, Nghĩa Hải 221 ha, Nghĩa Thành 282 rải rác x , thị trấn ven biển Trong đoạn bờ, có xu hướng bồi ra, tưởng xói lở giảm nhiều - Vùng (Đoạn từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn), giai đoạn bồi tụ diễn với quy mô lớn, tập trung chủ yếu khu vực cửa sông khu rừng ngập mặn Xuân Thủy Chiều rộng bồi tụ có chỗ rộng tới 22.36 m, thấp 3.310m - Vùng (từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang), khu vực bồi tụ nhiều có chiều rộng bồi 168.6 5m, 1.134m Xói lở diễn với quy mô nhỏ khoảng 12 028m Trong đó, có b i biển x Hải Hịa, Hải Triều thuộc huyện Hải Hậu (hình 3.28) tượng xói xảy mạnh Một nguyên nhân d n đến xói lở khu vực việc khoanh ô nuôi trồng thủy sản diễn ạt, chưa khoa học Trên hình ảnh vệ tinh năm 2018 nhận thấy tuyến đê, kè khu vực ranh giới hai x đ xây dựng Nhưng khơng có biện pháp chỉnh trị hữu hiệu củng cố lại tuyến đê biển, trồng chắn sóng, quy hoạch lại khu vực ni trồng thủy sản nguy sạt lở đê, kè lớn bờ biển đ vào đến chân đê Do tình trạng xói lở bờ biển diễn mạnh giai đoạn 2003-2010, nên giai đoạn tuyến đê biển liên tục bồi đăp, củng cố chỉnh trị cơng trình k thuật cao Điển hình luồng giao thông thủy qua cửa Lạch Giang đưa vào khai thác cuối năm 2015 (hình 3.29) Tuyến luồng mở cắt qua vị trí doi cát phía TT Thịnh Long Dọc theo tuyến luồng công trình k thuật gồm đê ngăn cát, giảm sóng 69 Hình 28 hu h c xói lở t i x H i Hòa H i iều - huyện H i Hậu th t t t ang h i l n m 10 18) Hình 29 Luồng gia th ng th y ua c a ng inh Cơ h th t t t ang h i l n m 2010 18) - Vùng (từ cửa Lạch Giang đến cửa Đáy), tương tự Vùng bồi tụ diễn với quy mô lớn, tập trung chủ yếu khu vực rừng ngập mặn Nghĩa Hưng (hình 3.30) Chiều rộng bồi tụ có chỗ rộng tới 84 424m, thấp m Quá trình bồi tụ chủ yếu trồng rừng ngập mặn quai đê lấn biển Hiện tượng xói lở khu vực giai đoạn khơng đáng kể với diện tích khoảng 1.421ha 70 Hình 30 Xu h ng bồi tụ tậ t ung hu h c ng ngậ mặn huyện Nghĩa H ng th t t t ang h i l n m 10 18) c) So sánh năm 2003 2018 Diên tích thay đổi tương đối đường bờ (2003 2018) thể Hình 3.24 B ng 7: h ng thay đổi đ ờng bờ t nh Nam ịnh n m Thay đổi lớn Thay đổi nhỏ Thay (m) (m) đổi TB Bồi Xói Diện tích (ha) Bồi Xói (m) Bồi Xói Vùng 1524.142 521.452 20.245 1.112 321.98 Vùng 103.089 185.885 7.755 2.347 -114.95 21.485 237.554 Vùng 830.547 259.818 5.774 3.941 18.40 186.544 128.038 Vùng Tổng 1050.339 255.277 1258.368 620.869 Giữa năm 2003 2018 (Bảng 3.7), diện tích bồi (1258.368ha) lớn diện tích xói vào (620.86 ha) - Vùng (Đoạn từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn), giai đoạn bồi tụ diễn với quy mô lớn Chiều rộng bồi tụ có chỗ rộng tới 1524.142m, thấp 20.245m Tập trung chủ yếu khu vực cửa sông khu rừng ngập mặn Xuân 71 Thủy (hình 3.31) Nguyên nhân chủ yếu nhận lượng bùn cát sông Hồng qua cửa Ba Lạt lớn trình tái trồng rừng ngập mặn ven biển đ có tác động tích cực đến xu hướng bồi tụ khu vực Bên cạnh c ng đan xen xói lở mạnh có chỗ rộng tới 521.452m Cả bồi xói tập trung chủ yếu khu vực rừng ngập mặn Xuân Thủy Hình 31 hu h c bồi tụ t i ng ngậ mặn Xuân h y th t t t ang h i l n m 2 18) - Vùng (từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang), đường bờ mang xu hướng xói lở Khu vực xói lở nhiều có chiều rộng xói vào 185.885m, 2.34 m Nhiều điểm đê biển thuộc x Hải Triều, Hải Hòa, Hải Lý, Thị trấn Thịnh Long thuộc huyện Hải Hậu bị xói lở nặng (hình 3.32) Ngồi ngun nhân tự nhiên cịn hoạt động đào kênh d n nước, khoanh ô nuôi trồng thủy sản chưa khoa học d n đến tượng xói lở khu vực Với xu xói lở mạnh bờ biển lùi dần đến chân đê kè biển Cần phải có nghiên cứu chỉnh trị, nhằm đưa giải pháp hưu hiệu để bảo vệ đê biển c ng khu dân cư nằm cạnh chân đê Bên cạnh, v n có đoạn bờ bị bồi tụ Khu vực bị bồi tụ lớn khoảng 103.089m 72 Hình iểm đ biển hu c x H i ý H i Hậu bị xói lở nặng h th t t t ang h i l n m 03 18) - Vùng (từ cửa Lạch Giang đến cửa Đáy), đường bờ mang xu hướng bồi tụ Khu vực bồi tụ nhiều có chiều rộng bồi lên đến 830.54 m, 5.774m Tập chung chủ yếu khu vực rừng ngập mặn cửa Đáy Bên cạnh, v n có đoạn bờ bị xói lở Khu vực bị xói lở lớn khoảng 25 818m Theo biểu đồ hình 3.34, thấy qua giai đoạn 2003-2010 2010-2018 diện tích bồi ngày tăng, đó, diện tích xói lở giảm mạnh Diện tích tích lu bồi tụ xói lở qua giai đoạn cho thấy bồi tụ theo chiều hướng ngày tăng DIÊN TÍCH THAY ĐỔI 2000 1500 1000 500 2003-2010 2010-2018 Bồi tụ 2003-2018 Xói lở Hình 33 Biểu đồ iện t ch bồi - xói ua giai đ n 73 B ng 8: T c độ thay đổi đ ờng bờ Vùng RR đ ờng bờ Nam ịnh Tốc độ thay đổi lớn Tốc độ thay đổi Tốc độ (m/năm) nhỏ (m/năm) thay đổi Bồi Xói Bồi Xói LR2 TB (m/năm) Vùng 116.68 35.28 0.08 0.63 22.94 0.54 Vùng 33.25 52.56 0.30 0.04 -5.48 0.68 Vùng 57.98 17.45 1.07 0.14 1.7 0.46 Dựa số liệu số LRR từ năm 2003 - 2018 (Bảng 3.8), ta phân loại mức độ tác động ảnh hưởng đến đường bờ Mức độ bồi xói (LRR) trung bình hàng năm đoạn bờ cho thấy vùng, có vùng có xu hướng xói (vùng 2), vùng có xu hướng bồi (vùng 3) Tuy nhiên, tính trung bình cho tồn khu vực bờ biển Nam Định xu hướng bồi v n chiếm ưu Tốc độ bồi tụ hàng năm (22,94m năm) cao tốc độ xói lở (5,48 m năm) 17,46m năm toàn khu vực - Vùng (Đoạn từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn), tốc độ bồi tụ trung bình hàng năm 22,94m năm Chỉ số LR2 trung bình đoạn mức trung bình 0,54, cho thấy xu hướng bồi tụ có tuyến tính tăng qua năm Khu vực có tốc độ bồi mạnh khoảng 116.68m năm, thấp 0.08m năm Bên cạnh đó, cịn có đoạn bị xói lở Khu vực có tốc độ xói vào nhiều 35.28m năm, nhỏ 1,34 m năm Nhìn chung, đoạn có mức độ bồi tụ mạnh (Bảng 2.2) - Vùng (từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang), tốc độ xói lở trung bình hàng năm khoảng 5.48m năm Khu vực xói lở lớn có tốc độ xói 52.56m năm, thấp 0.04m năm Bên cạnh đó, v n có đoạn bồi tụ Tốc độ bồi tụ lớn 33.25m năm, nhỏ 0.30m năm Mức độ xói lở mạnh (Bảng 2.2) - Vùng (từ cửa Lạch Giang đến cửa Đáy), tương tự khu vực 1, khu vực có xu hướng bồi tụ tốc độ bồi tụ trung bình hàng năm khoảng m năm Nhưng khu vực bồi tụ nhiều có tốc độ bồi lớn 8m năm, 1.0 m năm Bên cạnh đó, v n có đoạn bị xói lở Tốc độ xói lở lớn 45m năm, nhỏ 0.14 m năm Qua đó, ta thấy đoạn có mức độ bồi tụ trung bình (Bảng 2.2) 74 Tốc độ bồi xói đoạn đường bờ trình bày (Hình 3.35) Kết tính tốn trung bình mức độ biến đổi đường bờ tỉnh Nam Định cho thấy trình bồi tụ chiếm ưu Hình 34 c độ thay đổi đ ờng bờ Nam ịnh ua n m Nguyên nhân gây xói lở bồi tụ bờ biển Nam Định là: 2 - Bờ biển tỉnh Nam Định nằm đới sụt hạ mạnh tâm kiến tạo đồng châu thổ sông Hồng - Suy giảm nguồn cát - Ảnh hưởng biến đổi khí hậu mực nước biển dâng - Sóng b o gây - Hệ việc khai thác nước ngầm lớn cho nuôi trồng thủy sản - Người dân sinh hoạt, xây dựng cơng trình khai thác kinh tế vùng ven biển có đất yếu - Tình trạng phá rừng ngập mặn, hút cát cửa sơng, lịng sơng 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kết nghiên cứu luận văn “ ụng nh iễn thám giám át bi n động đ ờng bờ biển hu c t nh Nam ntin l t ng ịnh” đ đạt mục tiêu đề rút số kết luận sau: Sử dụng công nghệ viễn viễn thám GIS để nghiên cứu biến động bờ biển có sở khoa học vững có ý nghĩa thực tiễn cao Cơng nghệ viễn thám với mạnh chụp ảnh với tần suất cao, có độ phân giải ngày cải thiện cung cấp chuỗi thông tin khách quan theo thời gian trạng bờ biển Phương pháp hệ thông tin địa lý cho ph p mơ hình hóa biến động này, sử dụng chuỗi liệu theo thời gian thu nhận từ phương pháp viễn thám, đưa cảnh báo biến động bờ biển c ng số nguyên nhân gây biến động bờ biển giúp việc quản lý bờ biển hữu hiệu Phương pháp tỉ số ảnh Alesheikh sử dụng nghiên cứu chứng tỏ phương pháp hữu hiệu cho ph p tự động hóa chiết xuất đường bờ với độ tin cậy, khách quan cao Phương pháp giúp giảm đáng kể thời gian, công sức chiết tách đường bờ Phương pháp mơ hình hóa DSAS cho khả đưa tốc độ biến động đường bờ từ đưa cảnh báo xu biến động, mô diễn biến bờ biển tương lai Thông tin đối tượng địa lý vùng bờ biển chiết xuất từ liệu viễn thám dân cư, rừng ngập mặt, nuôi trồng thủy sản khu vực bờ biển quan trọng, giúp đánh giá tác nhân gây ra, c ng chịu tác động biến động bờ biển Điều giúp nhà quản lý biển hải đảo đưa giải pháp hữu hiệu ứng phó thích ứng với biến động bờ biển Kết nghiên cứu với liệu viễn thám thu nhận năm 2003, 2010 2018 cho thấy, biến động bờ biển tỉnh Nam Định với xu bồi tụ chiếm ưu với diện tích bồi tụ hàng năm 123 20 diện tích xói lở 620.869 76 Biến động bờ biển tỉnh Nam Định chia thành 03 khu vực với xu khác nhau: - Khu vực bờ biển từ Ba Lạt đến cửa Hà Lạn với xu bồi tụ Từ năm 2003 đến 2018 khu vực với diện tích bồi 1050.33 diện tích bị xói lở 255.277ha - Khu vực bờ biển từ Cửa Hà Lạn đến Lạch Giang với xu xói Từ năm 2003 đến 2010 khu vực với diện tích bồi 21.485ha diện tích bị xói lở 237.554ha - Khu vực bờ biển từ Lạch Giang đến Đáy với xu bồi tu với tốc độ chậm Từ năm 2003 đến 2010 khu vực với diện tích bồi 186.544 diện tích bị xói lở 128.038ha Phương pháp chỉnh trị kè biển chưa chứng tỏ tính hữu hiệu đoạn bờ biển kè có tượng nước biển ăn sâu vào chân kè, thời gian dài d n đến việc phá vỡ kè biển đ xây dựng Kiến nghị Tình hình xói lở - bồi tụ bờ biển nước ta ngày nghiêm trọng bối cảnh biến đổi khí hậu d n đến nước biển dâng việc ứng dụng cơng nghệ viễn thám kết hợp GIS giám sát biến động bờ biển cần sớm triển khai thực tế tỉnh có biển Để hạn chế tình trạng xói lở bờ biển tỉnh Nam Định phương pháp thân thiện với môi trường phát triển rừng ngập mặn ven biển nên khuyến khích áp dụng Phương pháp chỉnh trị đắp kè biển nên có nghiên cứu, đánh giá sâu tính hiệu Việc ni trồng thuỷ sản ven bờ biển nên phát triển cách có cân nhắc tránh ảnh hưởng tiêu cực đến biến động bờ biển 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Bộ Tài nguyên Môi trường (200 ), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam 2- Huỳnh Văn Chương, Trần Huy Cương, Phạm Gia Tùng (2014), “Ứng dụng viễn thám GIS đánh giá biến đổi địa hình bờ biển khu vực Núi Thành, tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2000 – 2013”, ỷ y u Hội th Ứng ụng G t n u c 14, trang - 3- Trần Văn Điện, Trần Đình Lân, Trần Đức Thạnh, Nguyễn Văn Thảo, Đỗ Thu Hương (2005), “Ứng dụng viễn thám giám sát xói lở bờ biển biến động cửa đầm phá Tam Giang, Cầu Hai”, ỷ y u Hội th u c gia ề đầm há h a hi n Hu , trang 277 – 287 4- Lê Mạnh Hùng, Nguyễn Duy Khang, Lê Thanh Chương (2011), “Xói lở, bồi tụ bờ biển Nam Bộ từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Kiên Giang - Nguyên nhân giải pháp bảo vệ”, 5- ch h a học h y lợi 2, trang - Nguyễn Duy Khang, Lê Mạnh Hùng (2012), “Thực trạng xói lở bờ biển, suy thối rừng phịng hộ xu diễn biến đường bờ khu vực ven biển Gị Cơng Đơng, tỉnh Tiền Giang”, 6- ch h a học C ng nghệ h y lợi V Văn Phái (200 ), “Cơ sở địa lý tự nhiên biển đại dương”, Nh xu t b n i học u c gia H Nội, 240 trang 7- V Văn Phái (2013), “Nghiên cứu đánh giá biến động đường bờ biển tỉnh Nam Bộ tác động biến đổi khí hậu mực nước biển dâng”, Bá cá tổng hợ đề t i nghi n c u h a học B 8- H ờng c ng nghệ c i học h a học t nhi n Nh n c m H GHN trang 382 Phạm Thị Phương Thảo, Hồ Đình Du n, Đặng Văn Tỏ (2011), “Ứng dụng viễn thám GIS theo dõi tính toán biến động đường bờ khu vực Phan Thiết”, 9- ch h a học C ng nghệ biển tậ 11 , trang - 13 Phạm Huy Tiến (2005), “Dự báo tượng xói lở – bồi tụ bờ biển, cửa sơng giải pháp phịng tránh, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước”, Viện ịa lý Viện H n lâm h a học C ng nghệ Việt Nam 78 10 - Nguyễn Văn Trung, Nguyễn Văn Khánh (2016), “Quan trắc biến động đường bờ sử dụng ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian khu vực Cửa Đại, sông Thu Bồn, Quảng Nam”, ch h a học thuật - ịa ch t 11 - Lưu Thành Trung, V Văn Phái, V Tuấn Anh (2014), “Đặc điểm địa mạo dải ven biển Sóc Trăng – Cà Mau (từ cửa Định An đến cửa Tiểu Dừa)", h a học H GHN: Các h a học đ t ch i t ờng tậ , trang 55 - 72 12 - Phan Anh Tuấn, 2004, Báo cáo đề tài điều tra “Diễn biến đường bờ biển từ Bình Thuận - M i Cà Mau đến Kiên Giang”, h y lợi u t ữ Viện h a học iền Nam 13 -Alesheikh A.A., Ghorbanali A., Nouri A (2007), “Coastline change detection using remote sensing”, Int J Environ, Sci Tech, 61 – 66 14 - Bajjouk (1996), "Bringing Geographical Information Systems Into Business" 15 - Bo-Cai Gao (1996) “NDWI - A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space, Remote Sensing of Environment”, 58, 257 - 266 16 - Burrough (1986), "Principles of geographical information systems for land resources assessment", Geocarto International, 1(3), tr 54 17 - De Jaeger (1999), "An introduction to urban geographic information systems" 18 - Phan Kieu Diem et al (2013), “Monitoring the shoreline change in coastal area of Ca Mau and Bac Lieu province from 1995 to 2010 by using remote sensing and GIS”, Journal of Science, Can Tho University, Vol, 26, 35 – 43 19 - Feysia G., Meiby H., Fensholt R., Proud S (2014) “Automated water extraction index: a new technique for surface water mapping using Landsat imagery”, DOI: 10.1016/j.rse.2013.08.029 20 - Klemas V (2009) “Remote sensing of coastal resources and environment”, Environment Research, Engineering and Management, No.2 (48), 11 – 18 79 21 - Levitzke (1990), "Geographic information systems, spatial modeling, and policy evaluation" 22 - McFeetersS.K (1996), “The use of normalized difference vegetation index (NDWI) in the delineation of open water features, International Journal of Remote Sensing”, 17, 1425 - 1432 23 - Michalik (1993), "Extending ArcView GIS", Environmental Systems Research Institute, 3(3) 24 - Paramate Horkaew, Supattra Puttinaovarat (2017),” Entropy – based fusion of water indices and DSM derivatives automatic water surface extraction and flood monitoring”, International Journal of Geo-Information, 6(1), 301 25 - Proisy C., Souza Filho, Fromard F., F de Coligny (2003), “Monitoring the dynamic of the Amazon coast using a common methodology based on a spatial analysis coupled to a simulation tool”, proceeding of the Mangrove 2003 Conference, Brazil 26 - Thematic Mapper (1993), "Evaluating landsat thematic mapper derived vegetation indices for estimating above-ground biomass on semiarid rangelands", Remote Sensing of Environment, 45(2) 27 - Pham Huy Tien, Nguyen Van Cu, et al (2005), “Forecasting the erosion and sedimentation in the coastal and river mouth areas and preventive measures”, State level research project, Hanoi, 497 pp 28 - Tran Thi Van, Trinh Thi Binh (2008), “Shoreline change detection to serve sustainable management of coastal zone in Cuu Long estuary”, International Symposium on Geoinformatics for spatial infrastructure development and Earth Apllied Sciences, 351 – 356 29 - Pham Bach Viet, Pham Thi Ngoc Nhung, Hoang Phi Hung, Lam Dao Nguyen (2012), “Remote sensing application for coastline detection in Ca Mau, Mekong delta”, International Symposium on Geoinformatics for Spatial Infrastructure Development in Earth and Allied Sciences 2012 80 30 - Winasor G., Budhiman S (2001), “The potential application of remote sensing data for coastal study”, Proc 22nd, Asian Conference on Remote sensing, Singapore, pp 31 - Cơ quan hàng không v trụ châu Âu (ESA), ngày truy cập 25 2014, (Remote sensing is a way of collecting and analysing data to get information about an object without the instrument used to collect the data being in direct contact with the object) 32 - Fundamental Remote Sensing tutorial, Natural Resources Canada, ngày truy cập 26 2014 (Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earth's surface without actually being in contact with it This is done by sensing and recording reflected or emitted energy and processing, analyzing, and applying that information) 33 - Zacharias (1992) t i Cana a 34 - Level-1C Algorithm (ESA - Sentinel online) Thông tin chi tiết mức xử lý 1C cho liệu Sentinel-2 35 - Centre for the Observation and Modelling of Earthquakes, Volcanoes and Tectonics, http://comet.nerc.ac.uk/golden-age-tectonic-remote-sensing/, ngày truy cập 05 10 2018 365- http://sentinel.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel-2-msi Thông tin chi tiết vệ tinh Sentinel-2 Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA) 37 - https://scihub.copernicus.eu Địa tải ảnh Sentinel-2 miễn phí 38 - http://www.namdinh.gov.vn/ ... Nam Nam Định 12 1 .2. 1 Biến động bờ biển Việt Nam 12 1 .2. 2 Biến động bờ biển khu vực Nam Định 14 1.3 Tổng quan ứng dụng công nghệ viễn thám GIS nghiên cứu biến động bờ biển ... nghệ giám sát biến động bờ biển Nam Định Ảnh viễn thám thời kỳ 20 03 B c1 Hiện trạng bờ biển thời kỳ 20 03 Ảnh viễn thám thời kỳ 20 10 B c1 Hiện trạng bờ biển thời kỳ 20 10 Ảnh viễn thám thời kỳ 20 18... cơng nghệ viễn thám sử dụng hiệu giám sát biến động bờ biển Để quản lý biến động bờ biển khu vực, việc xây dựng sử dụng tư liệu ảnh viễn thám định đến tính khách quan, xác cơng tác 2 Mục tiêu