8. Bố cục luận văn
3.2.1. Phương phỏp xử lý ảnh viễn thỏm
Phõn tớch và xử lý ảnh viễn thỏm
Bằng cỏc dấu hiệu về địa mạo để nhận biết cỏc lũng sụng cổ, cỏc lý thuyết địa mạo dũng chảy đó cho ta những nhận biết ban đầu về cỏc đặc điểm hỡnh thỏi, cấu trỳc của cỏc đơn vị địa hỡnh trờn ảnh vệ tinh chụp ở cỏc thời điểm khỏc nhau (Ảnh Landsat chụp cỏc năm 2000, 2003 và 2007) và bản đồ địa hỡnh tỷ lệ 1 : 25.000 khu vực nghiờn cứu.
Sau đõy, là quy trỡnh xử lý ảnh để tỏch thụng tin cỏc hồ sút và lũng cổ
54
a. Tiền xử lý dữ liệu ảnh
- Hiển thị ảnh:
Ảnh được hiển thị thụng qua tổ hợp màu của cỏc kờnh phổ giỳp cho người sử dụng phõn biệt được nhiều đối tượng cú tone ảnh tương tự nhau trờn ảnh đen trắng. Sự tổ hợp màu này cú thể sử dụng phương phỏp quang học hoặc kỹ thuật xử lý ảnh số để tạo ra nhiều tổ hợp màu khỏc nhau với việc tổ hợp ba màu cơ bản: đỏ (red), xanh lơ (blue), xanh lục (green).
- Tăng cường chất lượng ảnh:
Chớnh là việc thay đổi giỏ trị độ xỏm của pixel trong ảnh (DN) ban đầu thành một giỏ trị độ xỏm mới cho ảnh cú chất lượng cao hơn. Với việc tăng độ tương phản nhằm cung cấp thờm cỏc thụng tin bị bỏ sút trong những trường hợp độ sỏng quỏ thấp hoặc quỏ cao.
Trong đú:
DN’: giỏ trị độ xỏm của ảnh mới DN: giỏ trị độ xỏm của ảnh chưa xử lý Max: giỏ trị DN cực đại của ảnh chưa xử lý Min: giỏ trị DN cực tiểu của ảnh chưa xử lý
Hỡnh 3.2. Ảnh Landsat TM 2007 sau khi sử dụng phương phỏp tổ hợp màu giả
255 min). (max min ' DN DN
55
- Nắn chỉnh hỡnh học
Nắn chỉnh hỡnh học được tiến hành nhằm loại bớt cỏc mộo hỡnh học gõy ra trong quỏ trỡnh chụp ảnh và đưa ảnh về hệ toạ độ VN 2000
Việc nắn chỉnh hỡnh học bằng cỏc hệ xử lý ảnh được tiến hành dựa trờn cỏc điểm khống chế tọa độ trờn bản đồ. Cỏc điểm khống chế thường ớt biến động, vớ dụ cỏc điểm giao nhau giữa cỏc đường giao thụng, đường bờ,...
Việc lấy cỏc điểm khống chế ảnh cú ảnh hưởng quan trọng đến độ chớnh xỏc của phộp nắn. Cỏc điểm khống chế được chọn phải thoả món yờu cầu sau:
- Được rải đều trờn toàn bộ phạm vi ảnh nắn. Điều này làm giảm sai số cho phộp nắn. Tại khu vực khụng cú điểm khống chế hay điểm khống chế ớt, sai số sẽ lớn hơn.
- Cỏc điểm khống chế phải dễ nhận biết trờn ảnh và bản đồ, phải là cỏc yếu tố ớt thay đổi của địa hỡnh hay địa vật.
Hỡnh 3.3. Nắn chỉnh hỡnh học theo giao thụng b. Xử lý dữ liệu ảnh
- Thống kờ giỏ trị xỏm độ của cỏc đối tượng trờn cỏc kờnh ảnh:
Do cú độ ẩm cao nờn phổ phản xạ của cỏc đối tượng hồ sút và lũng sụng cổ thường thấp trờn cỏc kờnh ảnh. Tuy nhiờn, trong mỗi kờnh ảnh, chỳng cú thể bị lẫn
56
với cỏc đối tượng khỏc như thực vật, hoặc sự phõn biệt với cỏc đối tượng kề cận khụng lớn, khiến cho việc tỏch lớp gặp phải khú khăn.
57
Trờn cơ sở sử dụng dữ liệu cỏc kờnh ảnh, tiến hành thống kờ giỏ trị xỏm độ ảnh của đối tượng cú mặt trờn ảnh (nước trong, nước đục, đầm lầy trũng, rau màu, thực vật cạn, đất khụ, dõn cư và roi cỏt). Tại cỏc kờnh phổ khỏc nhau thỡ khả năng phản xạ của cỏc đối tượng khỏc nhau. Qua bảng thống kờ giỏ trị xỏm độ ảnh, chỳng ta cú thể nhận thấy, cỏc yếu tố dải trũng ngập nước rất dễ lẫn với cỏc yếu tố như rau màu, đất dõn cư và đụi khi lẫn với thực vật cạn. Để giải quyết vấn đề này, làm tăng sự phõn biệt giữa đối tượng quan tõm với cỏc đối tượng khỏc, chỳng ta sử dụng phương phỏp kết hợp giữa cỏc kờnh ảnh theo thuật toỏn.
58
Sau khi xử lý ảnh, lớp thụng tin về cỏc vựng ngập nước và cú độ ẩm cao được tỏch ra từ ảnh. Tuy nhiờn, khụng phải toàn bộ cỏc đối tượng này đều liờn quan tới dấu vết hoạt động của dũng sụng, nú cú thể bị lẫn với cỏc đối tượng khỏc như yếu tố canh tỏc, sử dụng đất của người dõn. Bởi vậy, sau khi tỏch, dữ liệu này được tiếp tục nghiờn cứu và lược bỏ cỏc đối tượng khụng liờn thụng qua cỏc thụng số khỏc, như hỡnh dạng, kớch thước, vị trớ để xõy dựng được sơ đồ ban đầu về sự phõn bố của cỏc lũng sụng cổ.
- Phõn loại cỏc đối tượng trờn ảnh
a. Lấy mẫu
Luận văn sử dụng cỏch chiết xuất thụng tin dựa trờn phương phỏp giải đoỏn bằng mắt với lý do:
- Phõn tớch bằng mắt là cụng việc tổng hợp, kết hợp nhiều thụng số của ảnh, bản đồ, tài liệu thực địa và kiến thức chuyờn mụn.
- Phõn tớch bằng mắt cú thể ỏp dụng nhiều chuyờn ngành khỏc nhau, trong
những điều kiện trang thiết bị khỏc nhau. Cơ sở để giải đoỏn là đưa vào cỏc dấu hiệu giải đoỏn trực tiếp hoặc giỏn tiếp
như yếu tố ảnh, yếu tố địa kỹ thuật và chỡa khoỏ giải đoỏn.
- Cỏc yếu tố ảnh: Tone ảnh, cấu trỳc ảnh, kớch thước, mẫu, kiến trỳc, búng, vị trớ, màu.
- Cỏc yếu tố địa kỹ thuật: địa hỡnh, thực vật, mạng lưới thuỷ văn- sụng suối. - Chỡa khoỏ giải đoỏn ảnh: là tiờu chuẩn để phõn biệt đối tượng với xỏc yếu tố giải đoỏn về đối tượng đú. Chỡa khoỏ giải đoỏn dựa vào kinh nghiệm và kiến thức được thiết lập cựng những nghiờn cứu trờn một tấm ảnh cụ thể của người phõn tớch.
- Định nghĩa cỏc lớp: qua thụng tin thực địa và khảo sỏt ảnh bằng mắt thường xỏc định cỏc lớp sau: nước đục, nước trong, đất trống, thực vật cạn, khu dõn cư, đất lầy trũng, rau màu, đất khụ, roi cỏt.
- Lấy mẫu: mục đớch chung của quỏ trỡnh lấy mẫu là thu thập một tập hợp thống kờ mụ tả mẫu phổ cho mỗi loại lớp phủ mặt đất cần phõn loại trong ảnh.
59
Để đảm bảo độ chớnh xỏc việc lựa chọn vựng mẫu cần phải thoả món những yờu cầu sau:
- Số lượng cỏc vựng mẫu của mỗi đối tượng cần phải phự hợp về số lượng và chọn vựng mẫu nờn phõn bố đều khu vực nghiờn cứu (nếu quỏ ớt khụng đảm bảo độ chớnh xỏc, nếu quỏ nhiều dễ làm nhiễu)
- Diện tớch cỏc vựng mẫu phải đủ lớn, cỏc vựng lấy mẫu khụng được gần ranh giới cỏc đối tượng khỏc.
- Độ chớnh xỏc lấy mẫu: phụ thuộc nhiều vào độ phõn tỏch của mẫu được lấy: Độ tỏch biệt tốt khi giỏ trị nằm trong khoảng từ 1.9 đến 2.0
Giỏ trị nằm trong khoảng từ 1.0 đến 1.9 việc lấy mẫu khụng đảm bảo, phải lấy lại
Giỏ trị nhỏ hơn 1.0 nờn gộp hai mẫu đú lại với nhau.
b. Phõn loại cú kiểm định
Là so sỏnh những đối tượng chưa biết với mẫu phổ của cỏc đối tượng được xõy dựng ở giai đoạn lấy mẫu, sau đú quy cỏc pixel này về cỏc đối tượng mà chỳng gần giống nhất.
Phương phỏp phõn loại cú kiểm định thường dựng thuật toỏn sau: - Thuật toỏn phõn loại theo xỏc suất cực đại (Maximum likelihood) - Thuật toỏn phõn loại theo khoảng cỏch ngắn nhất (Minimum distance) - Thuật toỏn phõn loại hỡnh hộp (Parallelepipied)
Thuật toỏn được dựng trong nghiờn cứu này là thuật toỏn phõn loại theo xỏc suất cực đại (Maximum likelihood). Phương phỏp này dựng số liệu mẫu để xỏc định hàm mật độ phõn bố xỏc suất của mỗi lớp cần phõn loại, đối với mỗi Pixel được tớnh xỏc suất thuộc vào một lớp nào đú và nú được gỏn vào lớp mà xỏc suất thuộc lớp đú là lớn nhất.
Dưới đõy là khúa giải đoỏn ảnh vờ ̣ tinh Landsat TM theo tụ̉ hợp màu giả của cỏc đối tượng nghiờn cứu.
60
Nước trong Nước đục Dõn cư Đất trống
Thực vật cạn Rau màu Đất lầy trũng Roi cỏt
Bảng 3.3. Khúa giải đoỏn trong khu vực nghiờn cứu
Với cỏc khúa giải đoỏn như trờn, học viờn đó tiến hành phõn loại ảnh trờn phần mềm ENVI.
61
Hỡnh 3.4. Kết quả phõn loại cỏc đối tượng trờn ảnh vệ tinh
Tuy nhiờn, trờn thực tế cỏc đối tượng trờn sơ đồ trờn chưa thể hiện được toàn bộ cỏc lũng sụng cổ. Như đó đề cập đến trờn ảnh chỉ thể hiện được cỏc đối tượng cũn đang tồn tại, rất nhiều cỏc lũng sụng cổ đó bị cỏc yếu tố nhõn sinh xoỏ nhoà. Bởi vậy, để xỏc lập được hệ thống lũng sụng cổ khu vực nghiờn cứu, ngoài cỏc kết
62
quả xử lý ảnh, cần phải cú sự phối kết hợp với cỏc nghiờn cứu khỏc về địa mạo, về hỡnh thỏi, cấu trỳc của cỏc đối tượng.
3.2.2. Tiờu chớ nhận dạng vết cổ
a.Cỏc dấu hiệu địa mạo
Cỏc dấu hiệu về địa mạo quan trọng để nhận biết cỏc lũng sụng cổ là cỏc dải trũng kộo dài, hồ múng ngựa, cỏc gờ cao ven lũng sụng.
Cỏc hồ múng ngựa và dải trũng kộo dài
Hỡnh 3.5. Cỏc hồ múng ngựa và dải trũng
Cỏc khu vực hồ sút cú dạng hỡnh múng ngựa là dấu hiệu đặc trưng để xỏc định cỏc lũng sụng cổ. Quan sỏt cấu trỳc cỏc hồ này, chỳng ta cú thể xỏc định được xu hướng biến đổi của dũng sụng theo cỏc thời kỳ. Bờn cạnh đú, việc nghiờn cứu đai khỳc uốn lũng sụng, hướng di chuyển chung của lũng sụng cũng là một dấu hiệu quan trọng trong nghiờn cứu lũng sụng cổ. Nghiờn cứu xỏc lập cỏc đai uốn khỳc lũng sụng sẽ giỳp cho việc nhận biết phạm vi ảnh hưởng và đới biến đổi, dịch chuyển của lũng sụng sau một khoảng thời gian dài. Việc nghiờn cứu, tỡm ra đai uốn khỳc lũng sụng đũi hỏi phải tỡm ra cỏc lũng sụng cổ bờn trong trước, từ đú mở rộng, tổng hợp cỏc lũng sụng này lại và mang tới nhận định cho đai uốn khỳc lớn của lũng sụng.
b. Cỏc gờ cao ven lũng:
Cỏc gờ cao ven lũng được nhận thấy trờn thực địa là những khu dõn cư phõn bố cú quy luật và thường tồn tại từ lõu đời bởi đõy là những nơicú địa hỡnh nổi cao
63
trờn đồng bằng, được cấu tạo bởi vật liệu hạt thụ hơn và kớch thước hạt giảm dần tương ứng sự nghiờng thoải khi xa dần lũng sụng.
Hỡnh 3.6. Cỏc gờ cao và hồ múng ngựa trờn ảnh vệ tinh c. Cỏc dấu hiệu khỏc
Bờn cạnh cỏc tiờu chớ nhận biết lũng sụng cổ như đó phõn tớch, việc xỏc lập lại cỏc lũng sụng cổ cũn cú thể được thực hiện dựa vào cỏc yếu tố sử dụng đất, cỏc hệ thống đờ,…
Do tớnh chất thấp trũng, cú độ ẩm cao, cỏc lũng sụng cổ thường được người dõn sử dụng để canh tỏc lỳa nước, trồng sen hoặc thả bốo…. Sự xuất hiện của cỏc ngồi miếu, đỡnh, đền hay cỏc khu vực được khoanh để đắp mộ thờ cũng thường được chọn là những nơi cao, khụng bị lũng sụng cắt qua, dọc theo cỏc hệ thống lũng sụng… Từ đú, chỳng ta cũng cú thể cú những dự đoỏn về sự phõn bố cỏc lũng cổ của cỏc con sụng trong quỏ khứ.
Từ sơ đồ cỏc vết cổ lũng sụng Hồng, học viờn đưa ra nhận xột về một số vựng được coi là vựng chỡa khúa quan trọng trong việc xỏc định sự dịch chuyển của sụng Hồng như sau:
64
Hỡnh 3.7. Sơ đồ cỏc vết cổ lũng sụng Hồng
- Dũng chảy sụng Hồng ở ngó ba Thao Đà đến Sơn Tõy thường thay đổi hướng rất đột ngột tựy thuộc vào hướng phỏt tiển của đới đứt góy. Từ phương TB – ĐN ở khu vực Tam Nụng đến Trung Hà chuyển hướng ỏ kinh tuyến, từ Cổ Đụ chuyển hướng đột ngột hướng ỏ vĩ tuyến và từ Tõn Hồng lại đột ngột chuyển hướng ỏ kinh tuyến.
65
- Đoạn Tõy Đằng – Võn Cốc, xuất hiện rất nhiều cỏc vết cổ ở phớa bắc của dũng sụng hiện đại, sự dịch chuyển của sụng Hồng diễn ra ở đõy rất mạnh mẽ, sụng Hồng ở đoạn này cú thể dịch chuyển qua lại theo 2 hướng TB – ĐN và ĐB – TN.
- Đoạn sụng Đỏy cỏc vết cổ phõn bố chủ yếu trong phạm vi tuyến đờ sụng Đỏy. Trờn sơ đồ, cú hỡnh phễu với phần mở rộng là khu vực chia nước từ sụng Hồng vào sụng Đỏy. Chiều rộng của đới biến động lũng sụng ở đõy đạt trờn 8km, thu hẹp dần về phớa đập Phựng là 3 km. Phớa sau đập Phựng, đai uốn khỳc khỏ ổn định với chiều rộng đạt trung bỡnh 3 km. Cỏc lũng sụng cổ trong phạm vi đới biến động này chỉ được quan sỏt và khoanh vẽ chớnh ở phớa bắc đập Phựng. Phớa nam đập, hầu như chỉ quan sỏt thấy lũng sụng cổ giỏp tuyến đờ ở phớa tõy sụng Đỏy. Dũng sụng Đỏy uốn khỳc mạnh trong phạm vi đới biến động, nhiều đoạn hai đỉnh khỳc uốn sỏt nhau, thể hiện động lực dũng chảy yếu ở giai đoạn sau cựng của lịch sử phỏt triển. Cỏc lũng sụng cổ tại đõy thể hiện khỏ rừ, đú là cỏc lũng sụng cú bỏn kớnh cong khỏ lớn. Tại Sơn Tõy, kộo dài theo phương tõy bắc đụng nam qua phớa đụng Thạch Thất đến khu vực Phựng Xỏ. Phớa nam đường Lỏng - Hũa Lạc, đới hoạt động lũng sụng khụng cũn được khoanh định rừ nữa. Đới biến động cú chiều rộng khoảng 3 km, tương xứng với đới biến động của sụng Đỏy hiện đại. Đỏng chỳ ý là ở phớa tõy đới biến động này là thềm bậc I của sụng với tầng trầm tớch sột loang lổ khỏ điển hỡnh, nhiều nơi trầm tớch bị kết vún hoặc thậm chớ tạo đỏ ong.
- Từ khu vực Hạ Mỗ, kộo dài theo hướng đụng nam qua Tõn Lập, Tõy Tựu. Chiều rộng của đới đạt trờn 3km.
- Khu vực thứ hai là đoạn Liờn Mạc - Cổ Nhuế để lại dấu vết rừ ràng là hàng loạt dũng sụng cổ và gờ cao ven lũng tại cổ Nhuế, cú dạng hỡnh phễu với cửa vào tại Liờn Mạc đạt khoảng 3km, phần phớa đụng nam thu hẹp chỉ cũn khoảng 2km.
- Từ Cổ Nhuế tới Mễ Trỡ, cỏc vết cổ kộo dài về phớa nam theo sụng Nhuệ hiện đại, nhỏnh thứ hai được giải định kộo dài về phớa sụng Tụ Lịch, được giới hạn phớa bắc bởi cỏc lũng sụng cổ dọc theo hồ Thành Cụng, Đống Đa và tuyến đờ La Thành. Hai nhỏnh cổ trờn uốn lượn quanh khối sút Yờn Hũa - Trung Hũa.
66
- Phần phớa nam, phõn bố khỏ dày cỏc lũng sụng cổ, trờn bề mặt định hỡnh thấp, là khu vực cú sự chia cắt địa hỡnh tương đối phức tạp, khụng theo quy luật.
- Đoạn Phỳ Xuyờn, cỏc vết cổ xuất hiện ở phớa đụng của dũng sụng hiện đại, điều này cho thấy sụng Hồng cú thể chuyển dịch theo hướng ĐB – TN.
Dựa vào kết quả phõn loại ảnh vệ tinh, học viờn đó xõy dựng được sơ đồ cỏc vết cổ dũng sụng Hồng, dựa vào đõy, ta cú thể cú cỏi nhỡn khỏi quỏt về sự dịch chuyển của sụng Hồng. Tuy nhiờn, để xỏc định được chớnh xỏc ranh giới dịch chuyển của sụng Hồng trong thời kỳ Holocen và hiện đại, chỳng ta cần dựa vào cỏc mặt cắt địa chất của một số vựng làm chỡa khúa.
3.3. Cỏc dấu hiệu địa chất trong xỏc định lũng sụng cổ
- Cỏc thành tạo tuổi trẻ hơn nằm trờn cỏc thành tạo tuổi già hơn, phõn theo cột địa tầng: Hệ tầng Thỏi Bỡnh (Q23tb) Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh) Hệ tầng Vĩnh Phỳc (Q13vp) Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn) Hệ tầng Lệ Chi (Q11lc)
- Lũng sụng dịch chuyển từ từ hoặc nhảy quóng .
- Dựa vào tướng lũng và tướng bói bồi: tướng lũng thường là trầm tớch hạt thụ, tướng bói bồi là trầm tớch hạt mịn.
- Dựa trờn tuổi cỏc trầm tớch Đệ Tứ xỏc định bằng bào tử phấn hoa.