Ứng dụng công nghệ viễn thám và gis để đánh giá biến động đường bờ biển đảo lý sơn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG DƯƠNG QUANG HƯNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ BIỂN ĐẢO LÝ SƠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG DƯƠNG QUANG HƯNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ BIỂN ĐẢO LÝ SƠN Ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Niên khóa: 2012 - 2016 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS TS VÕ VĂN MINH Đà Nẵng - Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám GIS để đánh giá biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn” kết nghiên cứu tác giả Các số liệu nghiên cứu, kết điều tra, kết phân tích trung thực, chưa cơng bố Các số liệu liên quan trích dẫn có ghi nguồn gốc Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm kết sản phẩm kế thừa công bố người khác Đà Nẵng, ngày 05 tháng 05 năm 2016 Tác giả Dương Quang Hưng LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài: “Ứng dụng cơng nghệ viễn thám GIS để đánh giá biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn”, nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng; Phịng Tài ngun Mơi trường huyện Lý Sơn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Võ Văn Minh - người Thầy trực tiếp hướng dẫn bảo cho tơi hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy Đoạn Chí Cường, thầy Phạm Tài Minh bạn bè, gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình thực hồn thành khóa luận Sau cùng, xin gửi đến quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, thầy cô Khoa Sinh – Môi trường lời chúc sức khoẻ, hạnh phúc thành đạt Đà Nẵng, ngày 05 tháng 05 năm 2016 Tác giả Dương Quang Hưng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan đảo Lý Sơn 1.1.1 Đặc điểm khí tượng 1.1.2 Đặc điểm thủy văn 1.1.3 Địa hình – Địa mạo 1.1.4 Điều kiện kinh tế - xã hội đảo Lý Sơn 1.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ứng dụng 11 1.2.1 Khái niệm GIS 11 1.2.2 Thành phần GIS 12 1.2.3 Chức GIS 12 1.3 Tổng quan Viễn thám ứng dụng 13 1.3.1 Định nghĩa 13 1.3.2 Nguyên lý Viễn Thám 13 1.3.3 Ứng dụng Viễn thám 15 1.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ viễn thám GIS để đánh giá biến động đường bờ biển giới Việt Nam 16 1.4.1 Trên giới 16 1.4.2 Ở Việt Nam 17 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng 20 2.2 Nội dung nghiên cứu 23 2.3 Phương pháp nghiên cứu 23 2.3.1 Phương pháp tiếp cận 23 2.3.2 Phương pháp Viễn thám GIS 25 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 32 2.3.4 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 34 2.3.5 Phương pháp tham vấn bên liên quan 34 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 35 3.1 Bản đồ biến động đường bờ biển Lý Sơn (1975-2015) 35 3.2 Tính tốn tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn 39 3.2.1 Giai đoạn từ năm 1975-2015: 39 3.2.2 Tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn qua hai giai đoạn: 1975-2000 2000-2015 45 3.3 Một số nguyên nhân tượng xâm thực bờ biển đảo Lý Sơn49 3.3.1 Độ cao địa hình 49 3.3.2 Đặc điểm thạch học 54 3.3.3 Sự suy giảm lớp phủ thực vật 58 3.3.4 Dân số 63 3.3.5 Tập tục canh tác nông nghiệp 64 3.3.6 Xây dựng đồ tổng hợp số nguyên nhân tượng xâm thực bờ biển đảo Lý Sơn 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 75 CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KHCN Khoa học công nghê THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông UBND Ủy ban nhân dân DEM Digital Elevation Model DSAS Digital Shoreline Analysis System ETM Enhanced Thematic Mapper GIS Geographic Information Systems IUCN International Union for Conservation of Nature MSS Multi Spectral Scanner NDVI Normalized Diffirence Vegetation index TM Thematic Mapper USGS United States Geological Survey DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Các liệu ảnh vê tinh sử dụng đề tài 21 2.2 Tóm tắt bước để xử lý ảnh, xác định đường bờ công cụ Landsat Toolbox 26 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Đảo Lớn, góc nhìn từ hướng Bắc 1.2 Đảo Bé, góc nhìn từ phía Nam 1.3 Địa hình núi lửa đảo Lý Sơn 1.4 Miệng phễu núi lửa đảo Bé, góc nhìn từ phía Nam 1.5 Miệng phễu núi lửa Giếng Tiền, góc nhìn từ phía Tây bắc 1.6 Phần phía Bắc miệng phễu núi lửa Thới Lới 1.7 Thôn Tây, An Vĩnh, huyện Lý Sơn 1.8 Lễ khao lề lính Hồng Sa đảo Lý Sơn 11 1.9 Những thành phần GIS 12 1.10 Thu nhận, xử lý ứng dụng liệu Viễn thám 14 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu 20 2.2 Các ảnh viễn thám sử dụng đề tài 22 2.3 Tách chiết liệu đường bờ từ ảnh viễn thám 25 2.4 ứng dụng mơ-đun DSAS để tính tốn tốc độ biến động đường bờ 28 2.5 Sơ đồ thành lập đồ số NDVI 29 2.6 Bản đồ hiên trạng sử dụng đất huyên Lý Sơn 2010 31 2.7 Ảnh phân loại có kiểm định ENVI 4.7 31 2.8 Bản đồ định hướng quy hoạch khai thách, sử dụng tài nguyên nước huyên Lý Sơn năm 2011 32 2.9 Hướng dẫn cách chuyển WGS84 quan VN2000 33 2.10 Tổng hợp phương pháp nghiên cứu 34 3.1 Bản đồ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2015 35 3.2 Biến động diện tích đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2015 36 3.3 Chênh lệch diện tích đảo Lý Sơn qua giai đoạn 36 3.4 Biến động chiều dài đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2015 37 3.5 Chênh lệch chiều dài đường bờ đảo Lý Sơn qua giai đoạn 37 3.6 Cảng tàu khách Vũng tàu thuyền phía Tây đảo Lớn 39 3.7 Vũng tàu thuyền phía Đơng đảo Lớn 39 3.8 Bản đồ tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2015 40 3.9 Truy xuất thông tin transect đường bờ 40 3.10 Tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2015 42 3.11 Tốc độ biến động đường bờ transect khu vực đảo Lớn giai đoạn (1975-2015) 42 3.12 Tốc độ biến động đường bờ transect khu vực đảo Bé giai đoạn (1975-2015) 42 3.13 Giá trị biến động lớn khoảng cách tất đường bờ đươc nghiên cứu giai đoạn 1975-2015 44 3.14 Tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 1975-2000 45 3.15 Tốc độ biến động đường bờ biển đảo Lý Sơn giai đoạn 2000-2015 46 3.16 So sánh tốc độ biến động đường bờ đảo Lớn giai đoạn (1975-2000) (2000-2015) 47 2.17 So sánh tốc độ biến động đường bờ đảo Bé giai đoạn (1975-2000) (2000-2015) 47 3.18 Tuyến bờ kè Đông Nam đảo Bé – Lý Sơn 48 3.19 Mơ hình số độ cao đảo Lý Sơn 49 3.20 Tỉ lệ % diện tích vùng ứng với giá trị độ cao huyên Lý Sơn 50 3.21 Bản đồ chồng ghép giá trị độ cao tốc độ biến động 51 3.22 Xâm thực khu vực phía Đơng Nam đảo Lớn đảo Bé 51 3.23 Khu vực có độ cao địa hình lớn xảy xâm thực 52 3.24 Khu vực có độ cao địa hình lớn bị xâm thực mạnh 53 3.25 Chùa Hang – Lý Sơn 53 3.26 Khu vực Hang Câu 54 3.27 Đặc điểm thạch học đảo Lý Sơn 54 3.28 Tỉ lệ % diện tích theo đặc điểm thạch học đảo Lý Sơn 54 3.29 Đá banzan lổ hổng cát san hô đảo Lý Sơn 55 3.230 Bản đồ chồng ghép đặc điểm thạch học tốc độ biến động 56 3.31 Giá trị NDVI đảo Lý Sơn năm 1989 58 3.32 Giá trị NDVI đảo Lý Sơn năm 2009 năm 2015 59 3.33 Biến động giá trị NDVI qua năm 1989, 2009 2015 60 3.34 So sánh giá trị NDVI Hòn Lao (Cù Lao Chàm) đảo Lý Sơn 62 3.35 Bản đồ phân bố dân cư đảo Lý Sơn 64 3.36 Hiện trạng sử dụng đất huyện Lý Sơn 65 khơ Bên cạnh cơng tác quản lý, truyền thông bảo vệ rừng tăng cường đẩy mạnh 1% 8% 3% 0% 6% < 0.2 < 0.2 13% 0.2 - 0.3 13% 72% 0.3 - 0.4 0.4 - 0.5 > 0.5 0.2 - 0.3 0.3 - 0.4 23% 61% 0.4 - 0.5 > 0.5 Hình 3.34 So sánh giá trị NDVI Hòn Lao (Cù Lao Chàm) đảo Lý Sơn Để thấy rõ suy giảm nghiêm trọng lớp phủ thực đảo Lý Sơn, chúng tơi có so sánh số NDVI đảo Lý Sơn Hòn Lao (Cù Lao Chàm) kết hình 3.34 cho thấy, có 8% diện tích Hịn Lao có giá trị NDVI thấp (