Hỡnh 53: Sơđồ trớch xuất cỏc dạng thụng tin thủy văn 6.1.1. Loại bỏđiểm giỏn đoạn dũng chảy trong mụ hỡnh sốđộ cao
Cỏc điểm làm giỏn đoạn dũng chảy cú thể chia làm 2 loại là cỏc điểm trũng và cỏc
điểm cao bất thường.
Điểm trũng (ao, hồ, thựng, vũng...) là cỏc khu vực thấp hơn cỏc khu vực xung quanh và nú cũng phự hợp để gọi là cỏc điểm bẫy nước, hố sụt. Đõy là một khu vực của hệ
thống thoỏt nước nội bộ.
Cỏc điểm này nờn được loại bỏđể đảm bảo phõn định đỳng đắn cho cỏc lưu vực và cỏc dũng chảỵNếu cỏc điểm này khụng được loại bỏ, mạng lưới thoỏt nước cú lẽ bị
giỏn đoạn.
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 71 Cụng cụ này cũng cú thể được sử dụng để loại bỏ cỏc điểm cao bất thường do lỗi của quỏ trỡnh tạo mụ hỡnh sốđộ caọ
Hỡnh 55: Mụ hỡnh sốđộ cao trước và sau khi loại bỏ cỏc điểm cao bất thường 6.1.2. Xỏc định hướng dũng chảy
Hỡnh 56: Xỏc định hướng dũng chảy
Đầu ra của cụng cụ xỏc định hướng dũng chảy là một ảnh cú giỏ trị độ sỏng là số nguyờn từ 1 tới 255. Giỏ trị cho mỗi hướng chảy từ trung tõm là:
Vớ dụ, nếu hướng của độ dốc nhất là phớa trỏi thỡ hướng chảy của nú sẽđược gỏn giỏ trị là 16.
Nếu 1 ụ thấp hơn 8 ụ lõn cận, ụ đú được gỏn giỏ trị của ụ lõn cận thấp nhất và dũng chảy được xỏc định hướng tới ụ nàỵ Nếu nhiều ụ lõn cận cú cựng giỏ
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 72 trị thấp nhất thỡ ụ đú vẫn được gắn giỏ trị này nhưng dũng chảy sẽ được xỏc
định theo 1 trong 2 cỏch dưới đõỵ Nú thường được loại bỏ như 1 điểm trũng và coi đõy là 1 điểm nhiễụ
Nếu 1 ụ cú cựng độ thay đổi giỏ trị độ cao với nhiều hướng khỏc nhau và ụ
đú là phần của vựng trũng thỡ hướng dũng chảy khụng xỏc định. Trong trường hợp đú, giỏ trị gỏn cho ụ đú sẽ là tổng của cỏc hướng. Vớ dụ, nếu sự
thay đổi độ cao là giống nhau về phớa phải (gỏn giỏ trị 1) và hướng xuống (gỏn giỏ trị là 4), hướng dũng chảy của ụ này sẽ là 1+4=5. Cỏc ụ khụng xỏc
định hướng chảy này sẽ được đỏnh dấu như những điểm nhiễu (Điểm trũng và điểm cao bất thường).
Nếu 1 ụ cú cựng độ thay đổi giỏ trị độ cao với nhiều hướng khỏc nhau và ụ
đú là khụng là phần của vựng trũng thỡ hướng dũng chảy được xỏc định dựa trờn bảng tham chiếu của See Greenlee (1987).
Kết quảđược tớnh bằng sự thay đổi cao độ chia cho chiều dài giữa trung tõm cỏc ụ, thể hiện bằng %. Đối với cỏc ụ liền kề, đõy tương tự như phần trăm độ
dốc giữa cỏc ụ. Đối với khu vực bằng phẳng, khoảng cỏch trở thành khoảng cỏch tới ụ gần nhất cú cao độ thấp hơn. Kết quả là một bản đồ về sự tăng phần trăm trờn đường dốc nhất từ mỗi ụ.
Khi tớnh toỏn độ dốc của cỏc khu vực bằng phẳng, khoảng cỏch giữa đường chộo cỏc ụ là 1.414 nhõn với kớch thước ụ và sẽ được xấp xỉ bằng 1.5 nhõn với kớch thước ụ để tăng tốc độ tớnh toỏn số nguyờn.
Khi sử dụng lựa chọn thụng thường, một ụ tại biờn của ảnh sẽ chảy vào ụ phớa trong với sự thay đổi cao độ. Nếu sự thay đổi này thấp hơn hoặc bằng 0, ụ này sẽ chảy ra ngoài bề mặt.
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 73
6.1.3. Tớnh toỏn sự tớch lũy dũng chảy Hỡnh 57: Tớnh toỏn sự tớch lũy dũng chảy Kết quả của tớnh toỏn tớch lũy dũng chảy là một ảnh của sự tớch lũy dũng chảy tới mỗi ụ và được xỏc định bằng tớch lũy trọng số từ tất cả cỏc ụ chảy vào ụ thấp hơn. Cỏc ụ khụng xỏc định được hướng chảy sẽ chỉ nhận dũng chảy; chỳng khụng phõn phối dũng chảy cho bất cứ ụ nào khỏc. Một ụ được xem như khụng xỏc
định hướng chảy khi giỏ trị hướng dũng chảy của nú là bất cứ số nào khỏc cỏc con số 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, hoặc 128.
Tớch lũy dũng chảy dựa trờn số lượng cỏc ụ chảy vào mỗi ụ trờn ảnh kết quả. ễ đang được tớnh toỏn khụng được tớnh vào tớch lũy nàỵ
ễ kết quả với độ tớch lũy dũng chảy cao là khu vực tập trung dũng chảy cao và cú thểđược định nghĩa như cỏc kờnh dẫn nước. ễ kết quả với độ tớch lũy dũng chảy cao là 0 nằm tại điểm cao địa hỡnh và cú thểđược định nghĩa như cỏc đường phõn thủỵ 6.1.4. Phõn loại kết quả tớnh toỏn tớch lũy dũng chảy và phõn chia hạng dũng chảy Kết quả của hàm tớnh toỏn tớch lũy dũng chảy cú thể sử dụng để tạo ra hệ thống mạng lưới dũng chảy bằng cỏch ỏp dụng một ngưỡng để lựa chọn ụ với tớch lũy dũng chảy caọ Vớ dụ, ụ cú trờn 100 ụ khỏc chảy vào thường
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 74 dũng chảy cú thể được sử dụng để trớch xuất cỏc đặc tớnh mạng lưới và liờn kết mạng lưới dũng chảỵ Một phương phỏp phõn tớch để xỏc định một giỏ trị
ngưỡng thớch hợp cho xỏc định mạng lưới được trỡnh bày trong bài bỏo của Tarboton. (1991).
Do vậy, mạng lưới dũng chảy trỡnh bày dưới dạng ảnh cú thểđược tạo ra bởi ỏp dụng ngưỡng dựa trờn kết quả tớnh toỏn tớch lũy dũng chảỵ Kết quả sẽ
cho một ảnh mạng lưới dũng chảy với 2 lớp là lớp mạng lưới và lớp khụng phải mạng lướị
Nếu Tớch lũy dũng chảy lớn hơn Ngưỡng thỡ Mạng lưới nếu khụng thỡ khụng thuộc mạng lưới
*Phõn chia hạng dũng chảy
Hỡnh 58: Phương phỏp sắp xếp STRAHLER và Shreve
Kết quả của phõn hạng dũng chảy sẽ tốt hơn nếu dữ liệu về mạng dũng chảy và hướng dũng chảy được tạo ra từ cựng 1 bề mặt. Nếu dữ liệu về mạng dũng chảy được lấy ra từ dữ liệu khỏc, kết quả cú thể khụng sử dụng được bởi vỡ theo cỏch dựa trờn ụ tương ứng với ụ, hướng dũng chảy cú thể khụng tương
ứng với mạng cỏc ụ nằm trong mạng lướị
Trong phương phỏp sắp xếp STRAHLER, tất cả cỏc liờn kết khụng phõn nhỏnh được sắp xếp như nhỏnh cấp 1. Khi 2 nhỏnh cấp 1 giao cắt thỡ từđiểm này xếp thành loại nhỏnh cấp 2. Khi 2 nhỏnh cấp 2 giao cắt thỡ hỡnh thành lờn nhỏnh cấp 3 và tương tự như vậỵ Khi 2 nhỏnh cú cựng cấp giao cắt với nhau sẽ hỡnh thành lờn một nhỏnh cấp cao hơn. Đõy là phương phỏp phổ biến nhất của phương phỏp xếp hạng dũng chảỵ
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 75
6.1.5. Xỏc định điểm tiếp nhận và đường phõn lưu
Hỡnh 59: Xỏc định đường phõn lưu
Một lưu vực là một khu vực mà nước và cỏc vật chất khỏc chảy tới điểm tiếp nhận thụng thường như hệ thống thoỏt nước tập trung. Những thuật ngữ
thụng thường dựng để miờu tả lưu vực là khu tập trung nước hay vựng phõn phối nước. Khu vực này thường được định nghĩa như toàn bộ diện tớch bề
mặt chảy vào một điểm tiếp nhận cho trước. Đường biờn của 2 lưu vực gọi là
đường phõn lưụ
Một điểm xả hay điểm tiếp nhận là điểm mà tại đú nước chảy ra từ một khu vực. Đõy là điểm thấp nhất dọc theo đường biờn của lưu vực.
6.2. Kết quả xỏc định mạng lưới sụng và đường phõn lưu
Hà Tĩnh được lựa chọn làm khu vực nghiờn cứu để xỏc định mạng lưới sụng và đường phõn lưụ Năm 2010, Hà Tĩnh bị ảnh hưởng nặng nề bởi ngập lụt. Do vậy, việc nắm vững cỏc thụng tin về mạng lưới sụng và đường phõn lưu rất hữu ớch cho việc quản lý lũ lụt và phũng ngừa thiờn taị
Dữ liệu sử dụng: Mụ hỡnh số độ cao độ phõn giải (DEM) 30m: WRS2 - p126r47
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 76
Hỡnh 60: Kết quả xỏc định mạng lưới sụng thuộc tỉnh Hà Tĩnh
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 77
Hỡnh 62: Hiển thị cỏc lưu vực của tỉnh Hà Tĩnh trờn mụ hỡnh sốđộ cao dưới dạng 3D 6.3. Nhận xột kết quả Mạng lưới dũng chảy và hệ thống cỏc lưu vực cú thểđược xỏc định bằng mụ hỡnh sốđộ caọ Kết quả xỏc định mạng lưới và cấp độ sụng từ mụ hỡnh số độ cao khỏ phự hợp với hệ thống sụng thực tế trờn địa bàn tỉnh Hà Tĩnh. 1 1 2 2 3 3 1. Hương Khờ 2. Vũ Quang 3. Hương Sơn
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 78 Từ mụ hỡnh 3D, cú thể nhỡn thấy rừ cỏc huyện Hương Khờ, Vũ Quang, Hương Sơn cú diện tớch lưu vực thoỏt nước rộng tuy nhiờn khu vực dõn cư
sinh sống nằm ở cỏc điểm trũng là nguyờn nhõn bị ngập lụt hàng năm. Trong trường hợp này, kết quả tớnh tớch lũy dũng chảy sẽ là nguồn thụng tin quý
bỏu để dựđoỏn cỏc trận lụt khi cú dựđoỏn lưu lượng mưạ
Kết quả xỏc định lưu vực cũng là thụng tin hữu ớch trong việc quản lý chất lượng nguồn nước. Từ 1 điểm tiếp nhận cụ thể cú thể xỏc định được lưu vực thu nước và khoanh vựng đối tượng gõy biến đổi chất lượng nước.
Độ chớnh xỏc của kết quảđược xỏc định chủ yếu bởi độ phõn giải khụng gian của mụ hỡnh sốđộ cao (Khoảng cỏch giữa 2 điểm mẫu). Cỏc yếu tố khỏc ảnh hưởng tới độ chớnh xỏc chớnh là kiểu loại dữ liệu của mụ hỡnh số độ cao (số
nguyờn hay số thập phõn) và số lượng điểm mẫu trong quỏ trỡnh thành lập mụ hỡnh sốđộ caọ
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 79
CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN
Rừng ngập mặn cú thể được trớch xuất từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat. Đõy thực sự là thụng tin hữu ớch để bảo vệ bờ biển từ tỏc động của súng thần hoặc triều cường. Tuy nhiờn, kết quả cũng cho thấy rừng ngập mặn vẫn tiếp tục bị
chặt phỏ bởi cỏc hoạt động nuụi trồng thủy sản. Cần cú thờm bước khảo sỏt thực địa cho khu vực rừng ngập mặn phớa Nam.
Cũng như vậy, nhiệt độ bề mặt cú thể tớnh toỏn được từ dữ liệu ảnh vệ tinh. Từ kết quả tớnh toỏn cú thể xỏc định vựng ảnh hưởng nhiệt do cỏc khu cụng nghiệp gõy ra cho khu vực xung quanh. Bờn cạnh đú, việc thu thập dữ liệu nhiệt độ qua vệ tinh trong thời gian dài cũng là nguồn tư liệu rất hữu ớch trong việc theo dừi hiện tượng ấm lờn toàn cầụ Bảng hệ số phỏt xạđược lấy theo thư viện dữ liệu thu thập bởi Viện Khoa học tớnh toỏn Trỏi đất thuộc đại học California và chưa được kiểm chứng thực tế tại Việt Nam.
Kết quả xỏc định mạng lưới dũng chảy và lưu vực cũng là cỏc thụng tin quan trọng trong việc dựđoỏn, phũng ngừa và giảm thiểu thiệt hại của lũ lụt. Cỏc thụng tin này cũng là cỏc thụng tin đầu vào trong việc điều tiết hệ thống dũng chảy và quản lý chất lượng nguồn nước.
Để phục vụ cụng tỏc quản lý tài nguyờn mụi trường, việc thành lập bản đồ
lớp phủ thực vật với tỷ lệ từ 1:1.000.000 tới 1:2.000.000 cú thể cập nhật thường xuyờn thụng qua dữ liệu MODIS. Sản phẩm cú thể dựng để kiểm chứng cỏc nguồn thụng tin thống kờ khỏc.
Kết quả xỏc định cỏc loại đất bị ảnh hưởng bởi mực nước dõng đó xỏc định nếu mực nước biển dõng thờm 1m thỡ khoảng 36% diện tớch đất canh tỏc của Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng. Trong đú khu vực đồng bằng Sụng Cửu Long là khu vực bị ảnh hưởng nhiều nhất. Với vai trũ xuất khẩu gạo của Việt Nam núi chung và đồng bằng sụng Cửu Long núi riờng, cựng với ỏp lực về tăng dõn số và đụ thị húa thỡ việc bị thu hẹp diện tớch đất canh tỏc sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh lương thực trong khu vực. Tuy nhiờn, tớnh chớnh xỏc của phương phỏp vẫn cần phải cú những nghiờn cứu bổ sung.
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 80 Do đú, bằng việc thường xuyờn thu nhận ảnh từ vệ tinh và kết hợp với mụ hỡnh sốđộ cao, rất nhiều cỏc thụng tin hữu ớch cú thểđược trớch xuất phục vụ
quản lý mụi trường và ngăn ngừa thảm họạ Cụng nghệ Viễn Thỏm và GIS phự hợp với việc cung cấp cỏc thụng tin mang tớnh tổng quan trờn một diện tớch rộng, nú cũng thể hiện tốt mối tương quan về cao độ, nhiệt độ... giữa 2
địa điểm nằm cỏch xa nhau trong cựng 1 thời điểm.
Từ những nghiờn cứu trờn cho thấy việc ỏp dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS trong nghiờn cứu và quản lý mụi trường, ngăn ngừa thảm họa cho Việt Nam là rất cần thiết.
Nghiờn cứu mụi trường ven biển Việt Nam sử dụng cụng nghệ viễn thỏm và GIS
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 81
LỜI CẢM ƠN
Xin chõn thành cảm ơn Viện khoa học và Cụng nghệ Mụi trường – Đại học Bỏch khoa Hà Nội đó tạo điều kiện cho tụi tham gia chương trỡnh học bổng JENESYS để
thực hiện nghiờn cứu này tại Đại học Kyoto Nhật Bản.
Đặc biệt cảm ơn Giỏo sư Tamura Masayuki đó tận tỡnh hướng dẫn và hỗ trợ tụi trong suốt quỏ trỡnh nghiờn cứu tại Nhật Bản.
Xin chõn thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Ngọc Lõn đó cú những định hướng, gúp ý
cho tụi hoàn thành luận văn nàỵ
Xin chõn thành cảm ơn PGS. TS Junichi Susaki, trợ lý giỏo sư Masayasu Maki và trợ lý giỏo sư Kei Oyoshi cựng cỏc thành viờn trong Environment Informatics Laboratory đó gúp ý, động viờn trong suốt quỏ trỡnh làm luận vặn.
Tỏc giả cũng xin cảm ơn Global Land Cover Facility, the Land Processes Distribution Archive Center và the CGIAR-CSI đó cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh, và mụ hỡnh số độ cao cho nghiờn cứu nàỵ Cảm ơn Cảng vụ hàng hải Hải Phũng đó cung cấp dữ liệu thủy triều trạm đo Đồ Sơn.
Nguyễn Hoàng Sõm – Luận văn tốt nghiệp cao học 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Canada Centre for Remote Sensing (2007), Fundamentals of Remote Sensing, Canadạ
2. Karen C. Setoa and Michail Fragkiasc, (2007), "Mangrove conversion and aquaculture development in Vietnam: A remote sensing-based approach for evaluating the Ramsar Convention on Wetlands", Global Environmental Change (17), Science direct, pp. 468-500.
3. Kazuyo HIROSE, Mizuhiko SYOJI, Huynh Thi Minh HANG, Nguyen Hoang ANH, Tran TRIET and Vien Ngoc NAM (2004), "Satellite data application for mangrove management", International Symposium on Geoinfomatics for Spatial Infrastructure Development in Earth and Allied Sciences.
4. Masayuki Tamura and Kota Kikushima (2008), "Extraction of mangrove forests using a satellite image and a digital elevation model", Proc. SPIE 7104, 710403 (2008); doi:10.1117/12.799341.
5. Pham Van Cu (2004), "GIS and Remote Sensing Applications to Environment Natural Resources Menagement in Vietnam. Current status, perspective and challenges", Centre for Remote Sensing and Geomatics