nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao các thời kỳ để đánh giá biến động đường bờ sông tiền, sông hậu tại 2 tỉnh an giang, đồng tháp

Với mong muốn ứng dụng kết quả của công tác nghiên cứu khoa học để giảm bớt thiệt hại do biến động đường bờ gây ra, được sự đồng ý của Vụ Khoa học và Công nghệ - bộ Tài Nguyên và Môi trư

BTNMT TTVTQG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA

108 Phố Chùa láng - Quận Đống Đa – Hà Nội

-*** -

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI CẤP BỘ:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM ĐỘ PHÂN GIẢI CAO

CÁC THỜI KỲ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG TIỀN,

SÔNG HẬU TẠI 2 TỈNH AN GIANG, ĐỒNG THÁP

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: K.S NGUYỄN NGỌC LÂM

8912

Hà Nội, tháng 10 năm 2010

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA

108 – Phố chùa Láng – Quận Đống Đa – Hà Nội

SÔNG HẬU TẠI 2 TỈNH AN GIANG, ĐỒNG THÁP

Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Hà Nội, ngày tháng năm 2010

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ

TRUNG TÂM VIỄN THÁM QUỐC GIA

GIÁM ĐỐC

Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Hà Nội, ngày tháng năm 2010

HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TL BỘ TRƯỞNG

VỤ TRƯỞNG VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Thứ trưởng

Hà Nội, tháng 10 – 2010

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 KS Nguyễn Ngọc Lâm Giám đốc Trung tâm Ứng

dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam

Chủ nhiệm đề tài

2 KS Nguyễn Văn Minh Phó Giám đốc Trung tâm

Ứng dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam

Xử lý ảnh vệ tinh

3 CN Nguyễn Văn Sinh Nguyên Giám đốc Trung

tâm Ứng dụng Công nghệ Viễn thám miền Nam

Tư vấn đề tài

4 KS Nguyễn Nam Đức Phó Trưởng phòng -

Đài Khí tượng Thủy văn Nam bộ

Phân tích số liệu thuỷ văn

8 KS Trần Thanh Hiền Trung tâm UDCNVTMN Đo khống chế ảnh vệ tinh, điều

vẽ ngoại nghiệp, đo địa hình lòng sông

Các đơn vị tham gia hỗ trợ thực hiện đề tài

1 Phân viện Khoa học Trắc địa Bản đồ

2 Sở Tài nguyên & Môi trường các tỉnh: An Giang, Đồng Tháp

3 Đài Khí tượng Thủy văn Nam bộ

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Sông Tiền, sông Hậu nằm trong hệ thống sông Cửu Long có vai trò rất quan trọng,

là nguồn cung cấp nước ngọt lớn nhất cho dân sinh, kinh tế, là tuyến thoát lũ, truyền triều, xâm nhập mặn, tuyến giao thông thủy quan trọng nối liền các huyện thị, tuyến du lịch, tuyến ổn định môi trường bảo vệ sinh thái, và có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với an ninh quốc phòng Các đô thị, thị trấn, thị xã với mật độ dân cư lớn ngày càng phát triển đồng đều dọc các con sông lớn, dọc các tuyến kênh rạch Với sự chú trọng đầu tư phát triển kinh tế-xã hội cho vùng đồng bằng sông Cửu long có rất nhiều công trình xây dựng kiến trúc, kho tàng, bến bãi, các công trình giao thông, thủy lợi đã và sẽ được xây dựng dọc sông v.v Với đặc thù của vùng lợi thế về hệ thống giao thông đường thủy, sự phát triển kinh tế phụ thuộc rất lớn vào sự ổn định của hệ thống thủy văn

Tuy nhiên trong những năm gần đây quá trình diễn biến lòng sông Tiền, sông Hậu

đã gây ra những thiệt hại đáng kể về người, của cải vật chất của nhà nước và người dân sống ven sông Vấn đề này thực sự đang là mối đe dọa rất lớn đối với cuộc sống dân sinh, kinh tế trong khu vực

Với mong muốn ứng dụng kết quả của công tác nghiên cứu khoa học để giảm bớt thiệt hại do biến động đường bờ gây ra, được sự đồng ý của Vụ Khoa học và Công

nghệ - bộ Tài Nguyên và Môi trường chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao qua các thời kỳ để đánh giá biến động đường

bờ sông Tiền, sông Hậu tại 2 tỉnh An Giang, Đồng Tháp” Mục tiêu chính của đề tài là

ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS - cụ thể hóa bằng việc sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian và công nghệ thành lập, phân tích bản đồ số - để xây dựng bản đồ biến động đường bờ sông, để từ đó xác định được các khu vực sạt lở bờ nghiêm trọng, những khu vực cần được ưu tiên tập trung theo dõi và bảo vệ trong phạm vi vùng nghiên cứu Kết quả của đề tài sẽ là cơ sở giúp cho các cấp, các ngành từ trung ương tới địa phương định hướng một số giải pháp giảm bớt thiệt hại

Với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh đa thời gian, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để thành lập bản đồ biến động đường bờ sông: các nội dung nghiên

1

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 19

I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 19

I.1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới 19

I.1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trong nước 200

I.2 Tổng quan về điều kiện tự nhiên 222

I.2.1 Điều kiện khí hậu 222

I.2.2 Địa hình, địa mạo 233

I.2.3 Chế độ thủy văn 233

I.2.4 Chế độ thủy triều 244

I.3 Hiện trạng biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu 255

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH & THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG, BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ 311

II.1 Cơ sở lý thuyết 311

II.1.1 Cơ sở lý thuyết về công nghệ viễn thám 311

II.1.2 Cơ sở lý thuyết về công nghệ GIS 377

II.1.3 Khả năng ứng dụng cuả công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý 387

II.2 Tư liệu sử dụng 39

II.2.1 Tư liệu bản đồ 39

II.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và ảnh hàng không 39

II.2.3 Đánh giá tư liệu sử dụng 400

II.3 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động

đường bờ 411

II.3.1 Thành lập bình đồ ảnh 422

II.3.2 Thành lập bản đồ hiện trạng đường bờ của các thời kỳ bằng ảnh vệ tinh đa thời gian 488

II.3.3 Thành lập bản đồ biến động đường bờ 555

II.3.4 Ứng dụng công nghệ GIS trong phân tích diễn biến đường bờ 600

CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG TIỀN SÔNG HẬU QUA CÁC THỜI KỲ 1995 – 2003 – 2010 622

III.1 Biến động đường bờ sông Tiền 622

III.1.1 Đoạn 1: ( từ biên giới Campuchia tới ấp Long thị B) 622

III.1.2 Đoạn 2: ( từ ấp Long thị B đến cuối cù lao Long Khánh) 69

III.1.3 Một số khu vực biến động khác 733

III.2 Biến động đường bờ sông Hậu 777

III.2.1 Khu vực thị xã Châu Đốc 777

III.2.2 Ngã 3 sông thị trấn An Châu 777

III.2.3 Thành phố Long Xuyên 788

CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN ĐỊA HÌNH, THỦY VĂN LÒNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TỚI DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ SÔNG - DỰ BÁO XU HƯỚNG BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ 822

IV.1 Sử dụng các số liệu đo đạc địa hình mặt cắt sông nhiều thời kỳ để phân tích đánh giá diễn biến lòng sông tại khu vực có nhiều biến động 822

IV.2 Sử dụng các số liệu thuỷ văn nhiều thời kỳ, tính toán, phân tích những ảnh hưởng tác động của dòng chảy đối với bờ sông 844

IV.2.1 Diễn biến và nguyên nhân gây xói lở dòng sông 844

IV.2.2 Cơ chế xói lở trên sông Cửu Long 89

IV.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xói lở bờ sông Cửu Long 89

IV.3 Dự báo biến động đường bờ sông 900

CHƯƠNG V : XÂY DỰNG QUY TRÌNH QUAN TRẮC ĐƯỜNG BỜ SÔNG BẰNG ẢNH VIỄN THÁM 99

KẾT LUẬN 1055

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1088

PHỤ LỤC 1100

DANH MỤC BẢNG Bảng I.1: Diễn biến sạt lở lớn trên sông Tiền và sông Hậu 255

Bảng IV 1: Lưu lượng lớn nhất năm tại Tân Châu và Châu Đốc (2000-2009) 855

Bảng IV 2: Quy mô, tốc độ sạt lở tại một số khu vực hai bên sông Cửu Long giai đoạn từ năm 1966 – 2002 933

Bảng IV 3: Diễn biến bồi lắng tại một số cù lao, bãi bồi trong lòng sông Tiền, sông Hậu, giai đoạn từ năm 1966 – 2002 933

Bảng IV 4: Diễn biến hố xói tại một số khu vực trên sông Cửu Long 944

Bảng IV 5: Dự báo xói lở bờ khu vực Thường Phước huyện Hồng Ngự 966

Bảng IV 6: Dự báo xói lở bờ khu vực Tân Châu, huyện Tân Châu, 966

Bảng IV 7: Dự báo xói lở bờ khu vực thị trấn Hồng Ngự huyện Hồng Ngự tỉnh Đồng Tháp các giai đoạn 2002, 2005 và 2010 977

Bảng IV 8: Dự báo xói lở bờ khu vực thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang các giai đoạn 2002, 2005 và 2010……….………977

DANH MỤC HÌNH Hình I 1: Dải đất phía trước UBND huyện Tân Châu 277

Hình I 2: Đợt lở bờ sông khu vực UBND huyện Tân Châu – 6/12/2000 277

Hình I 3: Đợt lở bờ ngày 21/12/2000 ở Tân Châu 288

Hình I 4: Cơ sở sản xuất gạch đang có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi xói lở 288

Hình I 5: Đợt sạt lở bờ sông Tiền khu vực thị xã Sa Đéc năm 2000 29

Hình I 6: Xói lở bờ ngã ba sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới 300

Hình II 1: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng và biến động….……….422

Hình II 2: Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 444

Hình II.3: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT4 ( tổ hợp màu giả), chụp năm 1995 455

Hình II 4: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT5 (tổ hợp màu tự nhiên), chụp năm 2003 466 Hình II 5: Bình đồ ảnh vệ tinh SPOT5 ( tổ hợp màu tự nhiên), chụp năm 2010 477 Hình II 6: Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng đường bờ 49

Hình II 7: Mẫu ảnh SPOT4 và SPOT5 500

Hình II 8: Mẫu ảnh SPOT4 và SPOT5 511

Hình II 9:Ảnh SPOT và hiện trạng đường bờ từng thời kỳ 544

Hình II 10: Sơ đồ các bước thành lập bản đồ biến động 577

Hình II 11: Đường bờ sông qua các thời kỳ, nền ảnh năm 2003 59

Hình II.12: Giao diện làm việc với phần mềm Acrgis 9.3 611

Hình III 1: Nghiên cứu đoạn 1 (Tân Phú – Hồng Ngự)……… ………… 622

Hình III 2: Khu vực có biến động mạnh, nền ảnh SPOT4_1995; SPOT5 _2010 644 Hình III 3:Biến động bờ sông giai đoạn 1978 - 1995 655

Hình III 4: Biến động bờ sông giai đoạn 2003 - 2010 666

Hình III 5: Bản đồ ảnh biến động đoạn Tân Phú – Hồng Ngự, 677

Hình III 6: Bản đồ biến động khu vực Tân Phú – Hồng Ngự 688

Hình III 7: Nghiên cứu đoạn 2 (khu vực cù lao Long Khánh) 69

Hình III 8: Kè đá chống sạt lở tại thị trấn Tân Châu 700

Hình III 9: Sạt lở tại đầu cù lao 711

Hình III 10: Ảnh viễn thám chụp năm 1995 – 2003 – 2010 & bản đồ biến động tổng hợp 3 thời kỳ khu vực phía bắc cù lao Long Khánh 722

Hình III 11: Biến động đường bờ khu vực xã Phú Thuận B 733

Hình III 12: Biến động đường bờ khu vực sông Vàm Nao 744

Hình III 13: Bản đồ ảnh biến động đường bờ 755

Hình III 14: Bản đồ biến động đường bờ khu vực cù lao Long Khánh 766

Hình III 15: Biến động đường bờ khu vực thị xã Châu Đốc 777

Hình III 16: Biến động đường bờ khu vực thị trấn An Châu 788

Hình III 17: Xói lở quốc lộ 91 (xã Bình Mỹ, Châu Phú, An Giang) 79

Hình III 18: Bản đồ biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu 800

Hình IV 1: Mặt cắt biến động……….……….844

Hình IV 2: Diễn biến mặt cắt sông tại vị trí Tân Châu, sông Tiền 2000-2009 866

Hình IV 3: Mặt cắt ngang tại trạm Tân châu-sông Tiền 866

Hình IV 4: Phân bố tốc độ tại mặt cắt Cần Thơ – sông Hậu 888

Hình IV 5: Diễn biến mặt cắt sông tại vị trí Cần Thơ, sông Hậu 2000-2009 888

Hình IV 6: Chập ảnh xác định quy luật diễn biến lòng dẫn 922

Hình IV 7: Quy trình công nghệ dự báo xói bồi lòng dẫn 955

Hình IV 8: Dự báo biến động đường bờ năm 2020, khu vực cồn Cỏ Gáng 1 988

Hình V.1: Quy trình tổng quát sử dụng ảnh vệ tinh để quan trắc, dự báo biến động đường bờ sông………100

− ĐBSCL: Đồng bằng Sông Cửư Long

− UBND: Ủy ban nhân dân

− KCA: Khống chế ảnh

− SPOT: Hệ thống vệ tinh quan sát trái đất của Pháp

− TTVTQG: Trung tâm Viễn thám Quốc gia

− TTƯDCNVTMN: Trung tâm Ứng dụng công nghệ Viễn thám miền Nam

Sông Cửu Long, hay Cửu Long Giang, là tên gọi chung cho các phân lưu của sông

Mê Kông chảy trên lãnh thổ của Việt Nam

Bắt đầu từ Phnom Penh, sông Mekong chia thành 2 nhánh: bên phải là sông Bassac, sang Việt Nam gọi là Hậu Giang( hay sông Hậu) và bên trái sông Mê Kông gọi là Tiền Giang (hay sông Tiền), cả hai đều chảy vào khu vực đồng bằng châu thổ Nam Bộ Việt Nam, mỗi sông dài khoảng 220-250 km.Tại Việt Nam, sông Mê Kông còn có tên gọi là sông Lớn, sông Cửu Long

Hình 1: Hệ thống sông ĐBSCL chụp từ vệ tinh

Lưu lượng hai sông này rất lớn, tại Tân Châu ( trên sông Tiền) lưu lượng lớn nhất là 26.000 m³/s, tại Châu Đốc ( trên sông Hậu) lưu lượng lớn nhất 7.680 m³/s, và vận chuyển rất nhiều phù sa bồi đắp cho đồng bằng Nam Bộ

Sông Hậu đi qua Châu Đốc, Long Xuyên (An Giang), thành phố Cần Thơ, Sóc Trăng và đổ ra biển trước khi qua ba cửa: cửa Định An, cửa Bassac, cửa Trần Đề Cửa Bassac vào thập niên 1970 đã bị bồi lấp nên sông Hậu chỉ còn hai cửa biển như ngày nay

Sông Tiền có lòng sông rộng với nhiều cù lao ở giữa dòng, chảy qua Tân Châu (An Giang), Hồng Ngự và Cao Lãnh (Đồng Tháp) đến Cái Bè (Tiền Giang) thì chia thành bốn nhánh sông đổ ra biển qua sáu cửa:

- Sông Mỹ Tho chảy qua thành phố Mỹ Tho và phía nam Gò Công thuộc tỉnh Tiền Giang qua cửa Đại và cửa Tiểu ra biển

- Sông Hàm Luông đi qua phía nam tỉnh Bến Tre qua cửa Hàm Luông

- Sông Cổ Chiên là ranh giới tỉnh Bến Tre và Trà Vinh, đổ ra biển qua cửa Cổ Chiên

và cửa Cung Hầu

- Sông Ba Lai chảy qua phía bắc tỉnh Bến Tre, ra cửa Ba Lai Hiện nay, cửa Ba Lai

có hệ thống cống đập Ba Lai ngăn lại Hệ thống này nằm trong dự án ngọt hóa vùng ven biển của tỉnh Bến Tre

Trong nhiều năm gần đây, quá trình diễn biến lòng sông Tiền, sông Hậu đã dẫn đến hiện tượng xói, bồi, sạt lở mái bờ sông liên tục, rộng khắp trên toàn tuyến sông và đã gây nên những tổn thất rất nặng nề về người và của, là mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng và tài sản của Nhà nước và nhân dân ở ven sông Theo báo cáo của địa phương, khu vực lòng sông biến hình mạnh mẽ làm ảnh hưởng rõ rệt đến điều kiện dòng chảy là các khu Tân Châu, Hồng Ngự, Vàm Nao, Sa Đéc, Mỹ Thuận, Vĩnh Long, Long Xuyên…Theo khảo sát của Sở tài nguyên – Môi trường Đồng Tháp, toàn tỉnh có

53 điểm với 104 đoạn bờ sông (tổng chiều dài hơn 70km) bị sạt lở, ảnh hưởng đến 6.000 hộ dân Mấy năm qua từng xảy ra nhiều vụ sạt lở đất nghiêm trọng, không chỉ làm mất đất, thiệt hại tài sản mà còn gây chết người:

• 32 người bị thiệt mạng và mất tích

• 05 dãy phố bị đổ xuống sông

• 06 làng bị xóa sổ, trên 2.200 căn hộ bị sụp đổ và buộc phải di dời

• Một thị xã tỉnh lỵ phải di dời đi nơi khác (Sa Đéc)

• Hiện nay 01 thành phố, 02 thị xã, 04 thị trấn đang trong tình trạng xói lở mạnh

• Nhiều cầu đường giao thông, bến phà, nhiều nhà cửa trụ sở cơ quan, bệnh viện, trường học, cơ sở kinh tế công trình kiến trúc, công trình văn hóa, cơ sở hạ tầng

Sự cần thiết của đề tài

Việc đưa ra những căn cứ khoa học một cách khách quan trong việc đánh giá diễn biến hiện tượng sạt lở dọc tuyến sông Tiền, sông Hậu là rất cấp bách trong giai đoạn hiện nay Bên cạnh đó việc xây dựng một quy trình giám sát hiện tượng sạt lở, xói mòn trên toàn tuyến sông Tiền, sông Hậu một cách chính xác, khoa học và kịp thời là rất cần thiết Những luận cứ khoa học được đưa ra sẽ là tiền đề cho việc đánh giá và dự đoán

xu hướng biến đổi đường bờ trong thời gian tiếp theo, hỗ trợ cho các cấp lãnh đạo từ trung ương đến địa phương đưa ra những quyết sách đúng đắn phòng tránh các hậu quả xấu do hiện tượng sạt lở đường bờ gây nên

Với những luận điểm nêu trên chúng tôi thực hiện đề tài này với mong muốn mở ra một ứng dụng kỹ thuật khai thác thông tin từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao đa thời gian kết hợp GIS để phân tích, đánh giá và xây dựng một quy trình giám sát hiện tượng sạt

lở xói mòn đường bờ sông dọc tuyến sông Tiền, sông Hậu nói riêng, hướng tới áp dụng cho Đồng bằng sông Cửu Long nói chung

Đề tài được Bộ Tài nguyên & Môi trường giao cho Trung tâm Viễn thám Quốc

gia chủ trì có tên:” Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao các thời kỳ

để đánh giá biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu tại 2 tỉnh An Giang, Đồng Tháp”

“ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ “ có tên nêu ở trên có các nội dung và nhiệm vụ sau :

Mã số đề tài:

Thời gian thực hiện: 5/2009 đến 11/2010

Cấp quản lý: Bộ Tài nguyên và Môi trường

Kinh phí: 663.36 triệu đồng từ nguồn ngân sách SNKH

Tên cơ quan chủ trì đề tài: Trung tâm Viễn thám Quốc gia

Điện thoại : (04) 7755283 Fax : (04).8350728

E-mail : TTVT@more.gov.vn

Website: http://www.rsc.gov.vn

Địa chỉ: số 108 – Phố Chùa Láng – Quận Đống Đa – Tp Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng cơ quan: Nguyễn Xuân Lâm

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Tài nguyên và Môi trường

Mục tiêu của đề tài :

- Nghiên cứu sử dụng ảnh Viễn thám độ phân giải cao, kết hợp công nghệ GIS

để nghiên cứu phân tích biến động theo thời gian đường bờ sông Tiền, sông Hậu, khu vực đầu nguồn tại Việt Nam tại 2 tỉnh An Giang, Đồng Tháp

- Nghiên cứu kết hợp các số liệu quan trắc địa hình mặt cắt lòng sông, số liệu quan trắc thuỷ văn để đánh giá tổng quan biến động đường bờ và dự báo xu hướng biến động đường bờ trong thời gian tiếp theo

- Đề xuất những giải pháp, quy trình quan trắc hàng năm biến động đường bờ sông tại khu vực có khả năng có những biến động lớn dựa trên tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho thời gian tới

Đối tượng nghiên cứu:

- Đường bờ sông Tiền, sông Hậu khu vực đầu nguồn tại Việt Nam, tại tỉnh An Giang, Đồng Tháp

Phạm vi nghiên cứu :

Qua tìm hiểu và nghiên cứu các đề tài nghiên cứu khoa học, các báo cáo biễn biến xói lở bồi đắp sông Tiền, sông Hậu trong hàng chục năm qua, khu vực diễn biến xói bồi mạnh nhất tập trung trên địa bàn tỉnh An Giang, Đồng Tháp Do đó phạm vi nghiên cứu của đề tài là:

- Sông Tiền, từ biên giới đến khu vực Cao Lãnh- Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp có độ dài khoảng 110km

- Sông Hậu, từ biên giới đến khu vực T.p Long Xuyên, tỉnh An Giang có độ dài khoảng 95km

Nội dung nghiên cứu:

+ Thu thập tư liệu, tài liệu

- Tìm hiểu, thu thập các đề tài, báo cáo trong và ngoài nước về lĩnh vực liên quan đến đề tài nghiên cứu

- Tiến hành thu thập các tài liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao, ảnh hàng không các thời kỳ phủ trùm khu vực nghiên cứu Ảnh Spot 4 chụp năm 1995, Spot 5 các năm

2003, 2009-2010

- Tiến hành thu thập các loại bản đồ đã có từ trước đến nay trên khu vực nghiên cứu: Bản đồ do Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nuớc xuất bản trước năm 2000, bản đồ

- Thu thập các số liệu đo đạc địa hình đáy sông, số liệu thuỷ văn dọc theo các tuyến nghiên cứu

+ Nghiên cứu xây dựng nội dung, quy trình, phương pháp thực hiện đề tài

- Nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh vệ tinh ứng dụng trong xây dựng bản đồ hiện trạng đường bờ

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong phân tích diễn biến đường bờ

- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động đường bờ bằng ảnh vệ tinh kết hợp GIS

+ Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh các thời kỳ

- Đo GPS các điểm khống chế ảnh Khối lượng dự kiến: 27 điểm

- Xử lý ảnh vệ tinh Số lượng 3 cảnh ảnh Spot 5 Hai chu kỳ ảnh: 2003, 2010

- Cắt mảnh, trình bày khung, tạo bình đồ ảnh tỷ lệ 1/10.000 phủ trùm tuyến nghiên cứu

- Khối lượng dự kiến là 25 mảnh bản đồ đã quy đổi tỷ lệ 1/10.000 cho 1 chu kỳ ảnh

- In bình đồ ảnh trên giấy

- Điều vẽ nội nghiệp

- Điều vẽ ngoại nghiệp

+ Xây dựng bản đồ hiện trạng đường bờ sông các thời kỳ

- Thành lập bản đồ hiện trạng đường bờ trên các tư liệu khác thu thập được trước thời điểm năm 2000

- Thành lập bản đồ hiện trạng đường bờ trên tư liệu ảnh vệ tinh SPOT5 độ phân giải 2.5m – thời điểm năm 2003 và 2010 tại các khu vực trọng điểm trên toàn tuyến nghiên cứu

+ Xây dựng bản đồ biến động đường bờ

- Chuẩn hoá dữ liệu hiện trạng đường bờ các thời kỳ

- Sử dụng phần mềm GIS phân tích diễn biến đường bờ qua các giai đoạn, phát hiện sự biến động thông qua xử lý các lớp thông tin trạng thái

- Thành lập bản đồ biến động, xử lý đưa ra số liệu biến động

+ Xử lý số liệu quan trắc địa hình, thuỷ văn để đánh giá và dự báo xu hướng biến động đường bờ

- Sử dụng các số liệu thủy văn nhiều thời kỳ, tính toán, phân tích những ảnh hưởng tác động của dòng chảy đối với đường bờ sông

- Sử dụng các số liệu đo đạc địa hình mặt cắt sông nhiều thời kỳ để phân tích đánh giá diễn biến lòng sông tại khu vực có nhiều biến động và dự báo xu hướng biến đổi đường bờ trong tương lai

- Kết hợp số liệu tính toán và bản đồ biến động để thành lập bản đồ dự báo biến

động đường bờ sông trong thời gian tiếp theo

+ Xây dựng quy trình quan trắc biến động đường bờ bằng ảnh vệ tinh

- Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được, đề xuất những biện pháp, quy trình ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao giám sát biến động bờ sông cho thời gian tới

+ Báo cáo tổng kết đề tài

Cách tiếp cận:

- Mục tiêu của đề tài là sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao đa thời gian để xây dựng bản đồ biến động đường bờ, xác định được diễn biến của đường bờ trong 1 khoảng thời gian dài và trên diện rộng, phân tích đánh giá để từ đó đưa ra những luận

cứ khoa học dự báo biến động cho giai đoạn tiếp theo Quy trình công nghệ đưa ra sẽ là một trong những phương pháp thiết thực theo dõi diến biến đường bờ sông qua các thời

kỳ

- Để giải quyết các vấn đề này, phương pháp khả thi nhất là sử dụng kết hợp công nghệ Viễn thám, GIS và các số liệu đo đạc địa hình, quan trắc thuỷ văn Ảnh vệ tinh với độ phân giải cao, thông tin đồng nhất trên diện rộng sẽ đem đến góc nhìn trực quan bao quát trên toàn bộ khu vực nghiên cứu Các thông tin chiết xuất từ ảnh vệ tinh sẽ là nguồn dữ liệu đầu vào đáng tin cậy để giải quyết các bài toán phân tích không gian trong công nghệ GIS Kết quả của quá trình này khi kết hợp với các số liệu khảo sát thực địa sẽ tạo ra cái nhìn toàn cảnh về thực trạng cảnh quan, cấu trúc đường bờ của khu vực cần nghiên cứu

- Sản phẩm chính của đề tài này là dữ liệu không gian biến động đường bờ qua các thời kỳ được thành lập dựa trên tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao Các thời điểm thu nhận ảnh có độ giãn cách khá lớn và hoàn toàn độc lập với nhau, tuy nhiên các kết quả thu được từ việc sử dụng ảnh lại có mối quan hệ mật thiết với nhau do vậy phải được thể hiện trên một nền địa lý thống nhất và các yếu tố nội dung phải đảm bảo độ chính xác

- Để thành lập bản đồ biến động việc thu thập đầy đủ tài liệu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Các mốc thời gian, nội dung và mức độ chi tiết của bản đồ biến động đều phụ thuộc vào tài liệu Ngoài tư liệu ảnh viễn thám độ phân giải cao trong thời gian gần đây, cần thu thập cả các tư liệu cũ đang được lưu trữ tại các cơ quan Trung ương và địa phương Bên cạnh đó, hướng tới mục tiêu hỗ trợ phòng chống thiên tai việc dự đoán diễn biến tiếp theo của xu hướng biến động là rất cần thiết do vậy các số liệu quan trắc thuỷ văn, địa hình đáy sông thu thập được cần phải đảm bảo độ tin cậy cao

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu, đánh giá kết quả của các đề tài, chương trình thành lập bản đồ hiện

trạng đường bờ sông đã được thực hiện trước đây trong khu vực;

Thu thập nghiên cứu đánh giá kết quả của các đề tài trong và ngoài nước thực hiện

về lĩnh vực đánh giá biến động đường bờ biển, bờ sông Tổng hợp và kế thừa kết quả

nghiên cứu từ các công trình đã có

Nghiên cứu lý thuyết ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian để xác định biến động

địa hình, địa vật

Nghiên cứu các phần mềm và phương pháp phân tích thông tin không gian dùng

trong công nghệ GIS để xác định các giá trị biến

Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp xử lý ảnh vệ tinh độ chính xác cao kết hợp

các tài liệu bản đồ thu thập được của các thời điểm trước để xác định đường bờ sông

các thời kỳ tương ứng

Tổ chức các nhóm công tác kết hợp với cán bộ chức năng của địa phương để khảo

sát điều tra hiện trạng sạt lở, xói mòn tại các khu vực trọng điểm

Ứng dụng các phương pháp thành lập bản đồ chuyên đề để xây dựng cơ sở dữ liệu

biến động đường bờ

Nghiên cứu những ảnh hưởng của dòng chảy tác động tới sự biến động của đường

bờ sông

Sử dụng số liệu quan trắc địa hình, mô hình số địa hình, số liệu thủy văn để tính

toán dự báo xu hướng biến đổi đường bờ trong tương lai

Nghiên cứu xây dựng quy trình giám sát diễn biễn đường bờ sông

Kỹ thuật sử dụng:

- Kỹ thuật chủ yếu được sử dụng trong đề tài này là kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và

kỹ thuật phân tích các dữ liệu không gian:

+ Xử lý ảnh vệ tinh độ phân giải cao (SPOT5) phủ trùm khu vực nghiên cứu

được thu nhận tại các thời điểm khác nhau; Xử lý hình học và tăng cường chất lượng

ảnh

+ Vẽ đường bờ tại các thời điểm thu nhận ảnh + Chồng xếp dữ liệu không gian của đường bờ các thời kì

+ Tạo bản đồ biến động; Phân tích diễn biến đường bờ bằng công cụ GIS

+ Kết hợp số liệu đo đạc địa hình lòng sông, số liệu thủy văn, đánh giá tổng quát

và dự báo xu hướng biến động của dòng sông

- Để thực hiện được nội dung này, nhất thiết phải kết hợp hai công nghệ viễn thám

và thông tin địa lý đồng thời kết hợp với các phương pháp kỹ thuật và nghiên cứu khác

như:

Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm tạo ra

- Bình đồ ảnh vệ tinh và bản đồ hiện trạng đường

bờ các thời kỳ tương ứng

Sản phẩm có độ chính xác cao, phản ánh đúng hiện trạng đường

bờ các thời kỳ

- Bản đồ biến động và dự báo biến động đường

bờ Đầy đủ, chính xác, ứng dụng được trong thực tiễn

- Quy trình quan trắc đường bờ sông bằng ảnh

viễn thám

Ứng dụng vào thực tiễn

- Báo cáo tổng kết đề tài Được hội đồng khoa học nghiệm

thu

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Ngày nay, kỹ thuật viễn thám được xem là một công cụ cung cấp nhiều thông tin chi tiết về không gian đồng nhất trên một diện rộng và ngày càng đạt độ chính xác cao, đáp ứng các yêu cầu trong quản lý, điều hành cũng như trong mục đích giám sát sinh lợi Viễn thám đang được sử dụng để theo dõi những biến đổi về bề mặt quả đất, quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường Có thể nói các ảnh viễn thám

là nguồn thông tin trực quan về mặt đất, khi kết hợp với Hệ thống thông tin địa lý, các ảnh này được xử lý bằng cách chồng ghép nhiều lớp lên nhau, cho ra cái nhìn toàn cảnh

về địa hình, cảnh quan, cấu trúc của một khu vực, từ đó hỗ trợ cho việc điều tra tài nguyên, khoáng sản, đánh giá biến động đất đai, nguồn nước qua thời gian, điều tra cháy rừng, lũ lụt…Trên cơ sở này, nhà quản lý, nhà quy hoạch có điều kiện để đưa ra các quyết định hợp lý hơn trong việc sử dụng tài nguyên Với những khả năng trên, viễn thám có thể xem là một công cụ không thể thiếu của các nhà khoa học nói riêng,

và các nhà quản lý kinh tế, xã hội nói chung

I.1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới

Tại các Quốc gia công nghiệp phát triển việc xây dựng các kế hoạch hành động nhằm cải thiện quá trình sạt lở đường bờ trên một đoạn sông cho một khu vực nhất định

đã được thực hiện từ giữa những năm 90 của thế kỷ 20 Cho đến nay, hệ thống phương pháp luận, cách tiếp cận trong hoạch định kế hoạch hành động ngày càng được hoàn thiện nhờ tiến bộ lớn trong khoa học, kỹ thuật và công nghệ thông tin Với phương pháp tiếp cận công nghệ Viễn thám và GIS đã cho phép rút ngắn thời gian trong việc đánh giá biến động đường bờ

Mới đây, công nghệ GIS và Viễn thám đã giúp người Mỹ chủ động phòng chống và đối phó khá hiệu quả với việc sạt lở đường bờ Nhờ các công nghệ này, tất cả chúng ta đều có thể gần như giám sát được quá trình diễn biến

Nhiều nước trong khu vực Đông Nam Á cũng có nhiều đề tài nghiên cứu về sự biến động đường bờ như Thái Lan Malaysia, Singapore, Indonesia…[14][15][16][17]

Thái Lan cũng là một trong những quốc gia phải chịu thiệt hại rất nhiều do sạt lở đường bờ gây ra, và cũng đã sử dụng công nghệ này để xây dựng hệ thống cảnh báo sớm Các kỹ thuật đã được ứng dụng để dự báo tình trạng sạt lở tại các địa phương và lưu lượng dòng chảy trong sông Dự báo này có thể được sử dụng để xây dựng chiến lược điều hành giảm sạt lở về phía hạ lưu

Theo nội dung của đề tài, tác giả của đề tài và các cộng sự đã đến thăm và học hỏi

kinh nghiệm, tham dự hội thảo về ứng dụng công nghệ viễn thám tại : Cơ quan Phát triển Công nghệ Vũ trụ và Địa-Tin học GISTDA của Thái Lan Một trong các nghiên

cứu của Thái Lan đã nêu ra :” Đồng bằng sông Chao Phraya mở rộng về phía vịnh ThaiLan với tốc độ trung bình là 1.5 km2/ năm, trong vòng 2000 năm qua Nhưng trong 40 năm gần đây, vùng bờ biển của sông Chao Phraya bị xói lở nghiêm trọng Cụ thể: Vùng cửa sông Chao Phraya lở 0.49 km2 / năm , trong giai đoạn 1976-1987; Diện tích rừng đước vùng ven biển đã sụt giảm từ 140 km2 xuống còn 20 km2 trong vòng 40 năm qua.[13]

Malaysia nghiên cứu sử dụng ảnh IKONOS và ảnh hàng không để giám sát sự biến động đường bờ sông khu vực Kuala Terengganu Sông Kuala Terengganu chảy ra khu vực Biển Đông với mức độ xói lở rất nghiêm trọng Tư liệu ảnh sử dụng giai đoạn năm

1966, 1975, 1983, 1994, các vectơ được so sánh với nhau để xác định thay đổi đương

bờ Mục đích của đề tài này là bản đồ và phân tích những thay đổi lịch sử của đường bờ khu vực Kuala Terengganu.[16]

Một nghiên cứu gần đây của Bledsoe B P., Watson C.C., 2005, NewYork về các nhân tố tác động đến quá trình sạt lở bờ trên một đoạn sông Mekong, phân tích quá trình biến dạng sườn mái bờ theo tốc độ bóc mòn, ăn sâu vào các lớp dưới, một nguyên nhân dẫn đến sự mất cân bằng giữa lực cắt gây trượt và sức chống cắt trượt, nhận thấy rằng các số liệu đo đạc mà thiết bị đo ADCP cung cấp có thể giúp nghiên cứu và dự báo quá trình sạt lở các đoạn sông theo lý thuyết “cân bằng năng lượng” trong nghiên cứu ổn định bờ sông

I.1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trong nước

Tại Việt Nam công nghệ viễn thám đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực và ngành nghề, đặc biệt là trong lĩnh vực Địa chất, Lâm nghiệp, Đo đạc – Bản đồ, giám sát tài nguyên, môi trường…Các dự án, các đề tài nghiên cứu sử dụng tư liệu Viễn thám đã mang lại lợi ích về kinh tế và đảm bảo tính khách quan rất cao Trong nhiều trường hợp

tư liệu viễn thám là gần như không thể thay thế Vì vậy trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh đánh giá biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu thì trước tiên phải

kể đến các công trình nghiên cứu về sự biến động của đường bờ biển, bờ sông lớn ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, phục vụ cho việc cải tạo và khai thác các tuyến đường giao thông thủy

Theo hướng này, trong các năm 2000-2002, Viện nghiên cứu phát triển ĐBSCL đã khảo sát và nghiên cứu tình trạng xói lở, bồi lắng bờ sông Hậu tại Cần Thơ Cụ thể, đã xác định được cấu trúc dòng chảy trên toàn mặt cắt ướt ngang sông và giúp xác định các khuynh hướng phát triển tổng thể hình thái mặt cắt (ngang, đứng), cũng như xác định các đoạn xung yếu bị tác động tập trung của dòng chảy, các đặc trưng dòng chảy

áp mái tại các điểm xung yếu để đánh giá sức kháng xói của vật liệu mái bờ (kết hợp với kết quả phân tích thành phần vật liệu, cấu trúc, đặc tính cơ lý ) và nguy cơ biến dạng mái bờ

Chương trình Điều tra cơ bản tổng hợp vùng Đồng bằng sông Cửu Long cũng đã sớm sử dụng ảnh viễn thám vào công tác điều tra cơ bản Khai thác các ảnh vệ tinh LANDSAT, SOYOUZ và SPOT vào các thời điểm khác nhau, kết hợp với bản đồ và ảnh hàng không tỉ lệ lớn, vào giữa thập niên 1980, Chương trình đã khảo sát diễn biến của đường bờ sông Tiền tại thị xã Sa Đéc, nơi có xói lở khá mạnh, vùng các cửa sông Tiền và sông Hậu, vùng bị xói lở ở cửa Bồ Đề, vùng bãi bồi ở Mũi Cà Mau trong một trăm năm, từ năm 1885 đến 1985, nhằm chỉ ra những vùng địa mạo không ổn định và mức độ không ổn định

Từ năm 1965 đến 1996 trường Đại học thủy lợi đã tiến hành giải đoán thông tin nhằm đánh giá hiện trạng đoạn hạ lưu sông Thu Bồn thông qua phần mềm xử lý ảnh và

hệ thống thông tin địa lý Dựa trên kết quả này, có thể đưa ra một số định hướng nhằm hạn chế xói lở và biến đổi lòng sông

Trong báo cáo nghiên cứu tình trạng biến đổi dòng sông Cửu Long, các tác giả Phạm Bách Việt & Lâm Đạo Nguyên đã sử dụng tư liệu ảnh viễn thám Mos-1b, Radarsat, LandsatTM và bản đồ UTM , đã chỉ ra các vùng biến động mạnh trong giai đoạn 1966-1990 theo hệ thống sông Cửu Long: tập trung tại các tỉnh An Giang, đồng Tháp, Cần Thơ [10]

Trong các năm 1999-2000, Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nam đã xây dựng CSDL phục vụ công tác quản lý và khai thác nguồn nước vùng đồng bằng sông Cửu Long Số liệu không gian ở đây là hệ thống bản đồ 1/50.000, trong đó hiển thị các điểm cao độ, đường giao thông, sông suối, mạng lưới các trạm khí tượng – thuỷ văn, vị trí các công trình thuỷ lợi Số liệu thuộc tính là các thông tin như độ cao, thông số kỹ thuật của sông kênh, số liệu đo đạc của các trạm khí tượng thuỷ văn, tài liệu liên quan đến công trình thuỷ lợi và các dự án thuỷ lợi Năm 2004, Viện Khoa học thủy lợi miền nam đã thực hiện đề tài cấp Nhà nước KC08-15: Nghiên cứu dự báo xói lở bồi lắng và các giải pháp phòng chống trên hệ thống sông ở ĐBSCL” [4] Nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa hoc: Lê Mạnh Hùng, Đinh Công Sản, Hà Quang Hải, Phạm Huy Long … về nghiên cứu dự báo xói lở bờ sông Cửu Long và các biện pháp phòng tránh đã được thực hiện.[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[11],[12]…

Nhìn chung, trong thời gian gần đây đã có nhiều nghiên cứu dọc tuyến sông Tiền và sông Hậu nhằm tìm ra nguyên nhân của hiện tượng sạt lở, bồi đắp để từ đó đưa ra các giải pháp phòng tránh, bảo vệ tính mạng người dân và tài sản xã hội Các kết quả của những công trình này đã đưa ra được những đánh giá mang tính tổng quát về địa hình, thủy văn, địa chất của diễn biến quá trình sạt lở Tuy nhiên chưa có nhiều các nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám để đưa ra được hình ảnh trực quan của diễn biến quá trình sạt lở, xói mòn trong một thời gian dài Tư liệu ảnh viễn thám đã sử dụng là các loại ảnh Radar, hoặc quang học có độ phân giải ảnh thấp, độ chính xác đánh giá biến động

đường bờ sông còn hạn chế Việc giám sát và dự đoán xu hướng biến đổi đường bờ sông chưa được quan tâm đúng mức, dẫn đến việc phòng tránh thiên tai từ hiện tượng sạt lở, xói mòn không mang lại hiệu quả cao

I.2 Tổng quan về điều kiện tự nhiên

I.2.1 Điều kiện khí hậu

Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, ấm áp quanh năm, lượng mưa khá lớn Trong năm chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ Tháng Năm đến Tháng Mười Một, thịnh hành gió mùa Tây Nam, có nhiều mưa ẩm ướt Mùa khô từ Tháng Muời Hai đến cuối Tháng Tư, thịnh hành gió mùa Đông Bắc, ít mưa khô hạn

I.2.1.1 Nhiệt độ không khí

Có nền nhiệt độ cao và tương đối đồng đều Nhiệt độ trung bình năm khoảng 26,4 – 27,3oC Chênh lệch giữa nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất 3 –

I.2.1.2 Nắng và bức xạ

Bức xạ mặt trời rất dồi dào và tương đối ổn định, số giờ nắng trung bình trong ngày cao: 7,2 giờ/ngày Năng lượng bức xạ ổn định lớn: bình quân khoảng 150,8 Kcal/cm2/năm

I.2.1.5 Lượng mưa

Chế độ mưa: Lượng mưa ở ĐBSCL biến động khá lớn về không gian và thời gian Lượng mưa hàng năm đạt tới 1.600 – 2.800 mm Lượng mưa trung bình tháng phân phối khá đều trong toàn mùa mưa ở mức 200 – 300 mm/tháng, số ngày mưa/tháng đạt

từ 15 – 20 ngày Lượng mưa vào mùa này chiếm 85-90% tổng lượng mưa/ năm

Tổng lượng mưa giữa các năm không có sự biến động lớn, nhưng ở các tháng và các thời kỳ bắt đầu và kết thúc mừa mưa thì có sự biến động lớn Thông thường mùa mưa bắt đầu từ tháng Năm và kết thúc vào Tháng Mười Một, nhưng cũng có những năm đến tháng Mưòi Hai lượng mưa vẫn còn khá lớn

I.2.1.6 Lượng bốc hơi

Bốc hơi Picher khoảng từ 900 – 1.300, bốc hơi châu Á khoảng từ 1.500 – 1.800

mm Bốc hơi trong mùa khô cao hơn trong mùa mưa, trung bình 4 – 5 mm/ngày trong

mùa khô và 3 – 4 mm/ngày trong mùa mưa

I.2.2 Địa hình, địa mạo

Sông Tiền, sông Hậu chảy trên đồng bằng châu thổ rộng, có độ cao từ 1-5m, có độ nghiêng thoải (0.01 %) Lòng sông rộng 600-650m, có chỗ 1500-2000m, thuộc kiểu sông bện tết, phân đôi Lòng dẫn của sông cắt qua các trầm tích bờ rời, với 2 tập trầm tích: tập trên là sét bột hoặc bột sét pha cát, dày 18-21m; tập dưới là cát dày 18-25m Tập cát là tầng chứa nước tương đối, có áp và có quan hệ thủy lực với nước sông Khi chế độ dòng chảy sông thay đổi, tầng nước ngầm trong cát cũng sẽ thay đổi, các hạt cát

bị xáo động, được sắp xếp lại Biến đổi này có thể phát sinh hiện tượng cát chảy dẫn đến sạt lở bờ Khi bị tác động trực tiếp của dòng chảy với lưu tốc lớn (0.5-3m/s), do vận tốc cho phép xói thấp, các tập cát này bị rửa xói nhanh hơn các tập sét ở phía trên, tạo nên các hàm ếch ngầm, tiềm ẩn nguy cơ sạt lở bờ, tai biến địa chất Tập sét bột hoặc bột sét pha cát cũng có tính ổn định cơ học thấp: dễ bị mất liên kết trong môi trường nước do tính tan rã cao và dễ nhạy cảm với các tác động bên ngoài vì có tính xúc biến Với đặc điểm như vậy, lòng dẫn dễ bị thay đổi, biến hình khi có tác dụng của dòng chảy [8]

Vùng An Giang-Đồng Tháp là vùng đồng bằng bị chia cắt dọc ngang bởi nhiều con kênh và các con sông Sự dịch chuyển uốn khúc là đặc trưng địa mạo động lực của đồng bằng này Các dấu vết uốn khúc cho thấy bán kính khúc uốn của sông Tiền và sông Hậu khá lớn, tại Sa Đéc là 2,5 km, Hồng Ngự là 5 km, Khánh An là 3 km, Long Xuyên là 2,5 km Địa hình bằng phẳng của đồng bằng và vật liệu cấu tạo bờ chủ yếu với các tầng đất yếu, là tiền đề cho các đai uốn khúc mở rộng

Khu vực nằm kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu có địa hình lòng máng dốc từ hai phía sông vào giữa Khu vực ở hữu ngạn sông Hậu ở các huyện An Phú, Châu Phú, Châu Thành, thị xã Châu Đốc, thành phố Long Xuyên có địa hình hơi nghiêng, thấp dần về phía Tây – Tây Nam

Do chịu tác động trực tiếp của dòng chảy lũ thượng nguồn, chế độ triều Biển Đông, cùng chế độ mưa vùng đồng bằng làm cho sông Tiền – sông Hậu xảy ra sự xói lở, hình

thành các bãi bồi, do vậy địa hình địa mạo khu vực diễn biến rất phức tạp

I.2.3 Chế độ thủy văn

Chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng mạnh của nhiều yếu tố tác động: thủy triều biển Đông, thủy triều biển Tây – vịnh Thái Lan và chế độ mưa ở đồng bằng

Tỷ lệ trung bình phân bố lưu lượng nước cho cả năm qua Tân Châu là 79%, qua Châu Đốc là 21% Nhìn chung, tỉ lệ này khá ổn định và có những biến đổi nhỏ theo

Mùa lũ bắt đầu khi nước sông Mê kông dâng cao làm ngập vùng Savannakhet và Pakse ở miền Nam Lào rồi đến vùng Kratie ở miền Đông Campuchia Nước lũ từ thượng lưu theo sông Tiền và sông Hậu chảy vào nước ta rồi thoát ra biển Đông Mùa

lũ thường kéo dài từ cuối tháng 6 cho đến cuối tháng 12 và được chia ra ba giai đoạn Trong giai đoạn 1, từ tháng 7 đến tháng 8, nước lũ chảy vào các kênh và các mương rạch thiên nhiên vùng Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên Cao điểm lũ lụt xảy

ra trong giai đoạn 2 khi mực nước sông Tiền ở Tân Châu cao hơn 4,2 m, và mực nước sông Hậu ở Châu Đốc cao hơn 3,5 m Giai đoạn 3 bắt đầu từ tháng 10 khi mực nước hạ thấp dần cho đến cuối tháng 12

I.2.4 Chế độ thủy triều

Chế độ thủy triều biển đông ảnh hưởng và chi phối rất mạnh mẽ và rộng khắp đến chế độ dòng chảy sông Cửu Long, đặt biệt trong mùa kiệt Biên độ thủy triều vùng cửa sông rất lớn (trên 3m) đã làm thay đổi mực nước trong sông, làm ứ nước sông và tạo ra dòng chảy ngược Thời gian triều rút ngắn hơn triều dâng khoảng 2 lần ( cách cửa sông khoảng 140-150km) Vào tháng kiệt nhất (tháng 4) sóng triều có khả năng truyền lên thượng lưu và làm dao động mực nước ở khoảng cách 380-410km làm dòng chảy ngược lên tới phạm vi cách biển 260-280km ( tại Ba Nam) Khi lưu lượng thượng nguồn tăng lên, ảnh hưởng của thủy triều giảm đi Trong tháng lũ lớn nhất ( tháng 10), song triều vẫn truyền lên thượng nguồn tại nơi cách xa biển 140-150km và dòng chảy ngược vẫn xảy ra ở cách biển 80-100km Biên độ triều vẫn đạt tới 0.2m ở cách biển 200km, 0.5m ở cách biển 150km, và 1m ở cách biển 100km.[7]

Sông Tiền và sông Hậu chảy ra Biển Đông nên chịu ảnh hưởng của chế độ nhật-triều của Biển Đông (trong 24 giờ ngày – đêm có 2 lần mực nước lên và 2 lần mực nước xuống) Trong một ngày có 2 đỉnh (1 thấp, 1 cao) và 2 chân triều (cũng 1 thấp, 1 cao)

bán-Mực nước đỉnh triều lớn nhất trung bình tại Tân Châu khoảng 1.70 m; tại Châu Đốc

(cách biển 190 km) khoảng 1.50 m

Mực nước chân triều thấp nhất trung bình tại Tân Châu là – 0.35 m; tại Châu Đốc là – 0.55 m; tại Mỹ Thuận là –1.37 m

Thời gian truyền triều từ cửa biển đến Tân Châu, Châu Đốc khoảng 7 - 8 giờ Tốc

độ truyền triều trung bình trên sông Tiền - đến Tân Châu, khoảng 25 – 30 km/giờ; trên

sông Hậu - đến Châu Đốc, chậm hơn, khoảng 22 - 24 km/giờ

I.3 Hiện trạng biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu

Vùng ĐBSCL nơi tập trung của 37 con sông có tổng chiều dài trên 1706 km, trong

mấy năm gần đây tình trạng sạt lở mái bờ sông đã trở nên hiện tượng rất phổ biến

Theo số liệu thống kê của Viện Khí tượng thủy văn có tới 130 điểm sạt lở bờ trong đó

các tỉnh bị thiệt hại nhiều do sạt lở sông gây ra là tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh

Long, Cần Thơ, Cà Mau

Trong số 37 con sông vùng ĐBSCL, sông Tiền và sông Hậu là hai con sông có quy

mô, tốc độ sạt lở lớn nhất Theo dõi thực tế và nghiên cứu diễn biến đường bờ sông

Tiền và sông Hậu, giai đoạn từ năm 1966 đến 2002 bằng ảnh vệ tinh đã xác định được

các vị trí bờ sông có phạm vi và tốc độ sạt lở lớn được ghi trong bảng I.1

Bảng I.1: Diễn biến sạt lở lớn trên sông Tiền và sông Hậu

trong giai đoạn từ 1966 – 2002

(Nguồn: Viện Khí tượng thủy văn)

- Các đọan bờ sông có tốc độ và quy mô sạt lở lớn đều tập trung ở sông Tiền, sông Hậu Mỗi đợt lở bờ tại các đoạn sông cong có hố xói cục bộ, các đoạn sông có cửa hợp lưu, phân lưu gần nhau như Tân Châu, Hồng Ngự, Sa Đéc, Vàm Nao…, đều có khối lượng lở lớn, chiều sâu lấn vào bờ có chỗ lớn nhất đến 1250m, chiều dài đoạn bờ lở có chỗ lớn nhất đến 10 km (giai đoạn 1966-2002)

- Các đoạn sông ảnh hưởng chủ yếu do lũ làm xói lở bờ nhiều hơn và mãnh liệt hơn, gây nguy hiểm nhiều hơn so với các sông ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều Xói lòng dẫn diễn ra mãnh liệt khi lũ chính vụ nhưng sạt lở bờ lại thường xảy ra vào thời gian lũ rút, triều xuống

- Các bờ sông thuộc địa phận thành phố, thị xã, thị trấn, tập trung đông dân cư sinh sống, nơi có nhiều hoạt động của con người khai thác dòng sông, có mật độ tàu thuyền

đi lại nhiều đều bị sạt lở

- Hầu hết đầu các cù lao, cồn, bãi trong lòng sông đều bị xói lở mạnh vào mùa lũ, vùng cửa sông xói lở xảy ra ở các đoạn bờ sông không có cây cối bảo vệ

- Trung tâm xói lở bờ luôn dịch chuyển xuống hạ lưu theo thời gian Tốc độ dịch chuyển tâm xói lở giảm dần từ thượng nguồn ra cửa biển

- Tất cả các sông, kênh, rạch đào sông Tiền, sông Hậu đều bị xói lở và mạnh nhất là đoạn giữa nơi có sự tranh chấp của hai chế độ dòng chảy lệch pha, mặt cắt tại đó thường lớn hơn rất nhiều so với mặt cắt hai đầu, ví dụ như kênh xáng Tân Châu-Châu

Đốc, sông Vàm Nao, kênh đào nối sông Tiền và sông Sa Đéc… Mỗi đợt sạt lở ở

những khu vực này đã gây thiệt hại lớn Các khu vực sạt lở được xếp theo thứ tự

nghiêm trọng giảm dần:

1 Khu vực xói lở bờ sông Tiền đoạn thị trấn Tân Châu

Những năm xói lở gây thiệt hại nặng đáng ghi nhận là ở khu vực xói lở sông Tiền đoạn thị trấn Tân Châu: Năm 1982, 1984, 1988, 1991, 1994, 1995, 1996 và 2000 Đã

có những lần khối đất lở ăn sâu vào bờ từ 50 ÷100 m, với chiều dài từ 100 ÷200 m, dải đất trước UBND huyện Tân Châu gần như toàn bộ đã bị dòng nước cuốn đi (Hình I.1)

Hình I 1: Dải đất phía trước UBND huyện Tân Châu

chụp tháng 6/2000

Tháng 3/2000 đoạn bờ sông từ UBND huyện Tân Châu về phía hạ lưu một khối đất

lở dài 50 m, rộng 7÷8 m, đã sạt xuống sông, làm hai căn nhà gỗ nằm trong khu vực xói

lở bị đứt đôi, 11 căn nhà trong đó có trụ sở UBMT Tổ Quốc huyện Tân Châu nằm trong tình trạng báo động

Ngày 6/12/2000 tại công viên trước cửa UBND huyện Tân Châu đã xảy ra một đợt

lở lớn với chiều dài cung trượt gần 45 m, sâu vào bờ 20 m làm sụp đổ vườn hoa trước UBND Huyện (Hình I.2)

Hình I 2: Đợt lở bờ sông khu vực UBND huyện Tân Châu – 6/12/2000

Ngày 21/12/2000 đoạn bờ sông từ trạm đo thủy văn Tân Châu đến cửa kênh Vĩnh

sông đem theo nhiều căn nhà cao tầng, nhiều cột điện và các công trình kiến trúc khác (hình I.3)

Hình I 3: Đợt lở bờ ngày 21/12/2000 ở Tân Châu

2 Khu vực xói lở bờ sông Vàm Nao

Sông Vàm Nao là một con sông với chiều rộng trên 600 m, độ sâu trung bình khoảng 17 m, chuyển tải một lưu lượng nước rất lớn từ sông Tiền sang sông Hậu Mấy thập niên gần đây dưới tác động của các yếu tố khách quan và chủ quan, lòng dẫn sông Vàm Nao đã có những biến động đáng kể Xói lở bờ sông Vàm Nao đang có xu thế gia tăng một cách đáng lo ngại Xói lở bờ với tốc độ trung bình từ 10 đến 15 m/năm đã khiến bến phà Hà Giang phải di chuyển nhiều lần trong mấy năm qua Hiện tượng xói

lở bờ hiện đang diễn ra trên diện rộng, hầu như trên suốt chiều dài bờ sông Vàm Nao Diễn biến đường bờ sông Vàm Nao trong nhiều năm, đã cuốn trôi không ít nhà cửa, ruộng vườn và các cơ sở sản xuất của nhân dân xây dựng ven sông Hình I.4 là cảnh tượng xói lở bờ đoạn sông Vàm Nao đang có nguy cơ bị xói lở

Hình I 4: Cơ sở sản xuất gạch đang có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi xói lở

Xói lở bờ sông Vàm Nao xảy ra không chỉ gây ra những thiệt hại lớn tại đây mà còn

nguy hại hơn là gây nên những biến đổi lòng dẫn rất phức tạp, rất khó kiểm soát cho cả

sông Tiền và sông Hậu đoạn sau Vàm Nao Xói lở bờ sông Vàm Nao kéo theo sự thay

đổi lưu lượng trên sông Tiền và sông Hậu và vì thế lòng dẫn sông Tiền, sông Hậu sẽ tự

điều chỉnh (xói bồi) để phù hợp với sự thay đổi đó

3 Khu vực xói lở bờ sông Tiền đoạn thị xã Sa Đéc

Xói lở bờ sông Tiền khu vực thị xã Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp, là một trong những

khu vực có tốc độ lở bờ vào loại lớn nhất vùng ĐBSCL trong mấy thập niên qua Tốc

độ xói lở bờ trung bình hàng năm khoảng 20 m, có năm đạt đến 30-40 m Hiện tượng xói lở bờ sông khu vực này đã kéo dài trong nhiều năm trên chiều dài

hơn 10 km và tiến sâu vào bờ gần 3 km Xói lở bờ sông Tiền khu vực thị xã Sa Đéc

trong mấy thập niên qua đã làm sụp đổ xuống sông nhiều nhà cửa, hai cây cầu dài 30 m

và 100 m, hơn chục km đường ô tô, một bệnh viện đa khoa của tỉnh, một trường trung

học của thị xã, trụ sở một số cơ quan cấp tỉnh như sở Thủy Lợi cũ, sở Lương Thực, Chi

cục thống kê, Công ty ngoại thương Xói lở còn làm hư hỏng gần như toàn bộ tuyến cừ

thép dài 500m và làm xói lở khu phố chợ Sa Đéc (Hình I.5)

Hình I 5: Đợt sạt lở bờ sông Tiền khu vực thị xã Sa Đéc năm 2000

Trong mùa lũ năm 1994, xói lở bờ đã gây thiệt hại cho tỉnh Đồng Tháp 36,5 tỷ đồng

và lôi kéo đi trên 51ha đất đai ruộng vườn Do dòng chảy từ sông Tiền qua rạch Nhà

Thương vào sông Sa Đéc thường có vận tốc lớn, nên đã gây ra xói lở bờ sông Sa Đéc

(khu vực phố chợ Sa Đéc) Tháng 5/1995 đã xảy ra vụ sạt lở lớn đọan bờ sông Sa Đéc

gần cầu Cái Sơn, chiều dài khối đất lở trên 40m, ăn sâu vào bờ hơn 10m, đưa nhiều dãy

nhà cao tầng vào tình trạng nguy hiểm

Năm 1998, 1999 là những năm lũ nhỏ và là những năm sau khi đã xây dựng đập

Nhà Thương ngăn dòng chảy từ sông Tiền vào sông Sa Đéc, hiện tượng xói lở bờ sông

Tiền khu vực thị xã Sa Đéc hầu như không xảy ra Tuy nhiên, trong và sau trận lũ lịch

sử năm 2000, tình hình xói lở bờ khu vực này lại diễn ra với tốc độ tương đối lớn Đập Nhà Thương được xây dựng năm 1998 đang nằm trong tình trạng báo động, có nguy cơ mất an toàn Trường hợp đập Nhà Thương bị vỡ thì đường giao thông, dãy phố chợ thị

xã Sa Đéc, cầu Cái Sơn… sẽ nằm trong tình trạng báo động khẩn cấp Vì vậy, xói lở

bờ sông Tiền, đoạn thị xã Sa Đéc, được xếp vào nhóm những khu vực xói lở trọng điểm cần được nghiên cứu

4 Khu vực xói lở bờ sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới Việt Nam – Campuchia

Xói lở bờ sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới Việt Nam-Campuchia hiện đang diễn ra với tốc độ từ 5 đến 10m/năm, trên chiều dài hơn 1000 m Điểm có tốc độ xói lở mạnh nhất là vị trí trạm biên phòng số 933, thuộc xã Khánh Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang Vị trí xói lở bờ là nơi tập trung đông dân cư, là khu chợ biên giới khá sầm uất Mỗi đợt lở bờ đều gây nên những tổn thất không nhỏ về của cải vật chất của nhân dân, làm mất ổn định một bộ phận dân cư vùng biên giới, nhưng quan trọng hơn

cả là tình trạng xói lở bờ sông khu vực này phần nào ảnh hưởng đến vấn đề biên giới

(Hình I.6)

Hình I 6: Xói lở bờ ngã ba sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới

Việt Nam-Campuchia

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH & THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG, BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ

II.1 Cơ sở lý thuyết

II.1.1 Cơ sở lý thuyết về công nghệ viễn thám

Viễn thám là một ngành khoa học thu nhận thông tin về bề mặt Trái đất mà không

trực tiếp tiếp xúc đến đối tượng Viễn thám cho phép thu thập thông tin từ xa trên diện

rộng, với ranh giới giữa các đối tượng được khoanh định trên ảnh phần lớn chính xác hơn việc ghép nối các ranh giới theo những lộ trình khảo sát cục bộ trên mặt đất; cho phép nghiên cứu kỹ nhiều lần các đối tượng trên ảnh; có khả năng cập nhật thông tin và các tài liệu mới phục vụ cho đánh giá, nhận định nhanh các đối tượng nghiên cứu; có tính chất đa thời gian; có thể quan sát được những vùng nằm trong phạm vi chưa có điều kiện tiếp cận; chi phí rẻ, thời gian thực hiện nhanh so với các phương pháp truyền thống

Nguyên tắc của viễn thám là dựa trên các phản xạ, bức xạ sóng điện từ ở các bước sóng khác nhau để phát hiện và đo đạc các đặc tính của đối tượng Ảnh viễn thám có thể được phân làm 3 loại chính dựa trên chiều dài bước sóng và tính chất của chúng như sau:

- Dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ

Trên nguyên tắc, ảnh vệ tinh quang học chụp được các đối tượng trên mặt đất bao gồm đất, nước và thực vật Sở dĩ ảnh vệ tinh quang học có thể phân biệt được các đối tượng nêu trên là do khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời của chúng khác nhau Nghĩa

là, trên các kênh ảnh khác nhau, một đối tượng sẽ có các giá trị số (digital number) khác nhau Sự khác biệt này là cơ sở để tiến hành xử lý số và luận giải bằng mắt thường với ảnh vệ tinh trong nghiên cứu

• Đặc điểm ảnh vệ tinh

+ Tính chất phổ của ảnh vệ tinh: Với cùng một vùng phủ mặt đất tương ứng, các

phần tử ảnh sẽ cho các giá trị riêng biệt ứng với các loại bước sóng khác nhau Do đó, mỗi loại ảnh vệ tinh cung cấp thông tin không chỉ phụ thuộc vào số bit dùng để ghi nhận

mà còn phụ thuộc vào phạm vi bước sóng “ Độ phân giải phổ thể hiện bởi kích thước

và kênh phổ, bề rộng phổ, hoặc sự phân chia vùng phổ Độ phân giải bức xạ thể hiện độ

nhạy tuyến tính của bộ cảm biến trong khả năng phân biệt sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể”[18] Ngoài ra, số bít dùng để ghi nhận thông tin cũng rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng ảnh khi được thể hiện

+ Độ phân giải thời gian của ảnh vệ tinh: Hầu hết các vệ tinh đều bay qua 1 thời

điểm vào khoảng một thời gian cố định, phụ thuộc vào quỹ đạo và độ phân giải không

gian Độ phân giải thời gian là khả năng chụp lặp lại của vệ tinh, cho phép cung cấp

thông tin chính xác hơn và nhận được sự biến động của một khu vực nào đó

+ Tính chất hình học: “Trường nhìn không đổi IFOV (instantaneous field of

view) được định nghĩa là góc không gian tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất Lượng thông tin được ghi trong IFOV tương ứng với giá trị một phần tử ảnh” [18]

Ngoài ra, góc nhìn tối đa mà một bộ cảm biến có thể thu được sóng điện từ gọi là trường nhìn FOV Khoảng không gian trên mặt đất do FOV tạo ra chính là bề rộng tuyến bay

+ Độ phân giải không gian: Độ phân giải không gian là một tính chất quan trọng

của ảnh viễn thám Vùng phủ mặt đất tương ứng với phần tử ảnh là độ phân giải không gian Tuy nhiên, kích thước phần tử ảnh không phải luôn luôn tương ứng với độ phân giải không gian Nếu bộ cảm biến có độ phân giải không gian là 20m và một ảnh thu được từ bộ cảm biến này được thể hiện đúng độ phân giải thì kích thước phần tử ảnh là

20 x 20m trên mặt đất

Ảnh viễn thám chỉ thu nhận được thông tin hình học và đối tượng có kích thước lớn gọi là ảnh có độ phân giải không gian thấp, ngược lại, ảnh cho phép phân biệt các đối tượng nhỏ, chi tiết trên mặt đất gọi là ảnh có độ phân giải không gian cao Hiện nay,

có các loại ảnh độ phân giải cao như Spot, Alos, Kompsat, Ikonos; Các loại ảnh độ phân giải siêu cao như Quickbird, GeoEye, Worldview

II.1.1.1 Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám và đặc trưng cơ bản của ảnh Spot

a Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám

Nguyên lý cơ bản của của viễn thám trong việc nghiên cứu lớp phủ bề mặt là sự hấp thụ và phản xạ của các đối tượng trong các dải phổ với cường độ nhất định Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám quang học là bức xạ mặt trời, năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi các bộ cảm gắn trên các vật mang là vệ tinh

Bức xạ điện từ là quá trình truyền năng lượng điện từ trên cơ sở các dao động của điện trường và từ trường trong không gian Viễn thám thường sử dụng 4 tính chất cơ bản của bức xạ điện từ là tần số hay bước sóng, hướng lan truyền, biên độ và mặt phẳng phân cực để thu nhận thông tin từ đối tượng Sóng điện từ lan truyền tới bề mặt vật thể, năng lượng sóng điện từ sẽ tương tác với vật thể đó dưới dạng hấp thụ, phản xạ và truyền qua vật thể, phần năng lượng phản xạ sẽ phụ thuộc vào chất liệu và điều kiện tương tác với vật thể đó Do các tính chất của vật thể có thể xác định thông qua năng lượng bức xạ từ vật thể hay phản xạ của đối tượng đối với năng lượng bức xạ của mặt trời, năng lượng sóng điện từ này được thu nhận bởi các đầu thu đặt trên vật mang, ta

có thể nhận biết được đối tượng thông qua đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng

Mỗi đối tượng lại có những đặc điểm phản xạ khác nhau tùy thuộc vào từng bước sóng Vì vậy, mỗi loại vệ tinh được thiết kế khác nhau, thu chụp các vùng dải phổ khác nhau, sẽ có khả năng cung cấp thông tin về đối tượng khác nhau

(Denelle Gran – 2001)

Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng

Nước hấp thụ năng lượng ánh sáng khả kiến có bước sóng dài và hồng ngoại nhiều hơn so với ánh sáng khả kiến có bước sóng ngắn Nước trong thường có màu Blue hay Blue-Green do phản xạ mạnh trong vùng có bước sóng ngắn hơn Ở vùng ánh sáng đỏ

và hồng ngoại nước có tạp chất trên bề mặt( phù sa) sẽ cho phản xạ tốt nhưng cũng dễ nhầm với những vùng cạn nhưng nước trong Ngoài ra chất diệp lục trong tảo lại hấp thu mạnh năng lượng của bước sóng màu Blue so với sóng màu Green nên những vùng

có tảo sẽ xanh hơn Trong vùng phổ khả kiến ở bước sóng từ (0.45-0.67 µm ) chất Chlorophyll có trong thực vật hấp thụ nguồn năng lượng Blue và Red và phản xạ mạnh năng lượng màu Green Do vậy ở vùng sóng này ta thấy thực vật có màu Green Nếu như thực vật ngừng phát triển không có sự sản sinh ra Chlorophyll, thì cũng ở bước sóng này nhưng thực vật ít hấp thu năng lượng sóng Blue – Red mà ngược lại, lại phản

chiếu năng lượng Red cao lúc này ta thấy thực vật có màu vàng (Yellow) Do cấu trúc của lá cây có hàm lượng Chlorophyll, lượng nước nhiều hay ít Mỗi một loại cây sẽ cho những phản xạ khác nhau ở trên cùng một bước sóng Theo đường cong phản xạ thì thực vật phản chiếu cao ở bước sóng (0.7 – 1.3 µm ) phản chiếu thấp ở các bước sóng (1.4; 1.9; 2.7 µm) do nước có trong lá cây hấp thụ mạnh những bước sóng này Theo đường cong phản xạ thì đất khô trơ trọi ít có sự biến đổi, đất phản xạ mạnh ở bước sóng

từ (1.2 – 1.8 µm) Các yếu tố ảnh hưởng tới phản xạ của đất đó là (độ ẩm trong đất, cấu

trúc đất, độ nhấp nhô của bề mặt và thành phần hữu cơ trong đất) Đất phản xạ mạnh khi đất khô bằng phẳng… và phản xạ yếu khi đất ẩm, có sự hiện diện của Iron oxide [19]

b Đặc trưng cơ bản của ảnh Spot

Vệ tinh SPOT: Vệ tinh SPOT 1 được cơ quan hàng không Pháp phóng lên quỹ đạo

năm 1986, sau đó lần lượt các vệ tinh SPOT 2, 3, 4, 5 được đưa vào hoạt động SPOT

có góc mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 98,7 độ Vệ tinh SPOT được thiết kế có thời điểm bay qua xích đạo là 10:30 sáng Đây là loại vệ tinh đầu tiên sử dụng kỹ thuật quét dọc tuyến chụp với hệ thống quét điện tử có khả năng cho ảnh lập thể dựa vào nguyên lý thám sát nghiêng Do ảnh SPOT phủ một vùng trên mặt đất rộng

60 x 60 km, độ phân giải không gian khá cao và cho phép tạo ảnh lập thể, vì vậy ảnh SPOT được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất, nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ…Đặc biệt, vệ tinh SPOT 5 có thể cho ảnh có độ phân giải cao, cho phép thu ảnh toàn sắc 2,5m

Bảng các kênh phổ của ảnh Spot 5

Tên bộ cảm biến Kênh Bước

MIR 1,58 – 1,75 Hồng ngoại giữa 20m

II.1.1.2 Xử lý và chuyển tải dữ liệu ảnh viễn thám

Quá trình xử lý và chuyển tải dữ liệu ảnh viễn thám là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau Tuy nhiên, quá trình này được thể hiện gồm các bước sau:

ra một dữ liệu cần thiết cung cấp cho người sử dụng

b.1 Hiệu chỉnh bức xạ ảnh

Để đảm bảo nhận được những giá trị chính xác của năng lượng bức xạ, phản xạ của vật thể trên ảnh vệ tinh cần hiệu chỉnh bức xạ nhằm loại trừ các giá trị nhiễu trước khi

sử dụng ảnh Hiệu chỉnh bức xạ ảnh gồm ba nhóm chính là: hiệu chỉnh bức xạ do ảnh hưởng bởi bộ cảm biến, hiệu chỉnh do địa hình và góc chiếu của mặt trời, hiệu chỉnh bức xạ do ảnh hưởng của khí quyển

b.2 Hiệu chỉnh hình học ảnh

Đây là quá trình chuyển các điểm trên ảnh bị biến dạng về tọa độ thực trong hệ tọa

độ mặt đất, quá trình này được hiểu là quá trình loại bỏ sai số nội sai gây ra bởi tính chất của bộ cảm hay sai số ngoại sai gây ra bởi vị thế của vật mang và sự thay đổi của địa hình…Quá trình hiệu chỉnh hình học ảnh gồm hai phương pháp chính gồm xử lý hình học hai chiều và xử lý hình học ba chiều Mục đích của hiệu chỉnh hình học ảnh là

để xác định tọa độ của các đối tượng hoặc tạo ảnh lập thể, chồng các ảnh với nhau để thích hợp trong xử lý và phân tích ảnh, để tạo ảnh nền cho dữ liệu vector, hiển thị ảnh trong môi trường GIS…

c Xử lý và tăng cường chất lượng ảnh

Đây là quá trình xử lý như lọc không gian, nén ảnh, tạo ảnh tỷ số…nhằm mục đích tăng cường chất lượng ảnh vệ tinh, nâng cao độ chính xác trong quá trình phân loại ảnh phục vụ các mục đích và yêu cầu khác nhau của người sử dụng

Tăng cường chất lượng ảnh nhằm mục đích làm nổi bật những đối tượng trên ảnh

mà người giải đoán quan tâm để thuận lợi trong quá trình phân loại giải đoán ảnh thành

hiển thị ảnh

Xử lý và tăng cường chất lượng ảnh

Phân loại và phân tích thông tin trên ảnh

Xuất kết quả

để chuyển dữ

liệu vào các

phần mềm GIS

lập bản đồ

+ Tăng cường độ phân giải không gian: Mục đích của bước này là nhằm tăng

cường giải đoán ảnh bằng mắt thông qua việc tái lập mẫu cho các kênh ảnh có độ phân giải thấp hơn Với đặc trưng của ảnh Spot kênh ảnh 1; 2; 3 có độ phân giải là 10m và kênh ảnh toàn sắc (P) có độ phân giải là 2.5m Vì vậy, trong đề tài sẽ được thực hiện tái lập mẫu cho 3 kênh ảnh có độ phân giải 10m lên độ phân giải 2.5m Theo nguyên tắc, các kênh ảnh này vẫn có độ phân giải không gian là 10m, tuy nhiên kích thước phần tử ảnh là 2.5m và có thể kết hợp để tổ hợp màu với kênh toàn sắc có độ phân giải không gian là 2.5m Từ đó, ta có thể thay thế kênh phổ có độ phân giải không gian cao hơn (kênh toàn sắc 2.5m) vào tổ hợp màu với các kênh đa phổ khác Tuy nhiên, cách tái lập mẫu này sẽ không làm thay đổi giá trị cấp độ xám của phần tử ảnh Phương pháp chuyển đổi màu nhằm kết hợp đặc điểm màu của tổ hợp RGB của 3 kênh ảnh chứa đựng nhiều thông tin nhất, với đặc điểm không gian của kênh toàn sắc có độ phân giải không gian cao hơn Như vậy, kích thước phần tử ảnh của các kênh là 2.5m, và có cấp

độ xám thay đổi, mức độ chi tiết của ảnh sẽ được thay đổi đáng kể nó sẽ giúp cho việc xác định ranh giới giữa đối tượng đường bờ - mặt đất, đường bờ và mặt nước được chính xác hơn

+ Tổ hợp kênh ảnh: Một ảnh Spot gốc bao gồm nhiều kênh ảnh riêng rẽ và được hiển

thị màu theo cấp độ sáng khác nhau, rất khó cho việc giải đoán ảnh Mục đích của việc

tổ hợp các kênh ảnh vệ tinh nhằm tạo ra một ảnh màu hiển thị rõ ràng các đối tượng cần quan tâm giúp cho công tác xác định đối tượng dễ dàng hơn, bằng cách kết hợp các giá trị phổ của ba kênh ảnh đa phổ riêng rẽ Thông qua việc phân tích phản xạ phổ điện

từ của các đối tượng cần quan tâm của nhóm thực hiện đề tài, cùng với sự đóng góp ý

kiến của các chuyên gia giải đoán ảnh Spot, thì ở bước sóng từ 0.5-0.59 µm,( tương

ứng kênh ảnh thứ 1) nước phản xạ mạnh nhất Do đó ở kênh ảnh có bước sóng này người ta sử dụng trong công tác thành lập bản đồ ven bờ biển, nghiên cứu các hệ sinh thái nước, theo dõi chất lắng đọng trong nước, thành lập bản đồ dải ngầm san hô và độ sâu mực nước; ở bước sóng từ 0.78-0.89 µm (tương ứng kênh ảnh thứ 3) theo nguyên

lý khối nước phản xạ giảm dần theo chiều dài bước sóng cho nên ở khoảng bước sóng này nước bắt đầu giảm phản xạ và đồng thời đối tượng đất lại có phản xạ mạnh lên Cho nên kênh ảnh này thường được ứng dụng trong việc giám sát sinh khối thực vật, độ

ẩm đất, dùng để phân biệt giữa nước với đất cạn Như vậy ở đề tài này để có thể phân biệt và xác định được rõ ràng yếu tố đường bờ và yếu tố mặt nước, ranh giới giữa đất

và nước ở những vùng có thực vật thì việc kết hợp ba kênh ảnh 1, 3 và (P) sẽ cho kết quả kết quả chiết suất đường bờ từ ảnh tốt nhất

Hạn chế của phương pháp này là chưa được quy chuẩn với mực thủy triều Tuy nhiên đặc điểm địa hình phần ven bờ tại vùng nghiên cứu có độ dốc lớn nên mực thủy triều không ảnh hưởng lớn tới sai số của kết quả

+ Thể hiện màu dữ liệu ảnh: Phương pháp thể hiện màu dữ liệu ảnh vệ tinh có vai

trò quan trọng trong việc giải đoán ảnh bằng mắt, đặc biệt là thể hiện màu đa phổ thích

Việc thể hiện màu dữ liệu ảnh quan trọng nhất là chọn các kênh phù hợp để tổ hợp màu nhằm khai thác các thông tin trên ảnh hiệu quả cho việc lập bản đồ Do đó, có nhiều cách khác nhau để chọn kênh phổ nhằm mục đích thể hiện màu dữ liệu ảnh như:

tổ hợp màu, chỉ số OIF ( Optimum index factor)

d Phân loại và phân tích thông tin trên ảnh

Đây là giai đoạn quan trọng của quá trình giải đoán ảnh Phân loại và phân tích thông tin từ ảnh đa phổ với mục đích tách các thông tin cần thiết phục vụ việc đánh giá

biến động

Phân tích thành phần chính: Ảnh vệ tinh đa phổ có độ tương quan rất cao Vì vậy,

thông tin của chúng có phần trùng lắp rất lớn Do đó, cần xác định sự tương quan giữa các kênh phổ để loại bỏ thông tin nhiễu nhằm chọn ra các kênh phổ có ít sự trùng lắp thông tin mà vẫn giữ được thông tin ở mức chấp nhận được

e Xuất kết quả

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình giải đoán ảnh số Sau khi hoàn tất các khâu

xử lý, kết quả nhận được có thể xuất dưới dạng phim, ảnh, file…Các kết quả xuất này được sử dụng các chức năng của GIS để tạo ra kết quả chính xác hơn theo yêu cầu của người sử dụng

II.1.2 Cơ sở lý thuyết về công nghệ GIS

Hệ thống thông tin địa lý – GIS là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành

từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS

là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi

để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định

Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có tọa độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý

Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần:

- Hệ thống máy tính : gồm cả phần cứng và phần mềm máy tính

- Cơ sở dữ liệu gồm: ảnh viễn thám, các bản đồ số (địa hình, địa chất, địa mạo )

và dữ liệu thuộc tính (định tính và định lượng)

- Đội ngũ chuyên gia

GIS có những ưu điểm là dữ liệu không gian được bảo trì tốt hơn trong một khuôn dạng chuẩn; cập nhật, chỉnh sửa dữ liệu dễ dàng hơn; tìm kiếm, tra cứu, phân tích và hiển thị cả dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính nhanh chóng và chính xác;

dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính có thể được chia sẻ và trao đổi; hiệu quả làm việc cao; tiết kiệm được thời gian và tiền bạc; và ứng dụng nổi bật của GIS là

hỗ trợ việc ra quyết định nhanh và chính xác

Thông tin luận giải từ dữ liệu viễn thám được phân tích bằng hệ thông tin địa lý trên

cơ sở hiểu được mối tương quan của các quá trình kể trên với nhau Sự tích hợp và xử

lý thông tin qua các năm sẽ đánh giá được biến động trong giai đoạn nghiên cứu, từ đó làm sáng tỏ được mối quan hệ giữa các quá trình biến động xói lở và bồi tụ của sông

II.1.3 Khả năng ứng dụng cuả công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý

Hiện nay, việc nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như:

- Dự báo thời tiết, theo dõi và dự báo những hiện tượng nguy hiểm như bão, áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, mưa lớn…

- Giám sát hiện tượng sạt lở bờ biển, bờ sông, các tai biến địa chất, cháy rừng và điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động thực phủ, xói mòn đất, hoang mạc hóa…

- Nghiên cứu địa chất và tìm kiếm – thăm dò khoáng sản, ảnh viễn thám vừa đem nhiều thông tin mới mà các phương pháp truyền thống không mang lại được vừa tiết kiệm thời gian, tài chính trong công tác thăm dò tìm kiếm khảo sát thực địa

- Cập nhật bản đồ địa hình tỷ lệ lớn theo các chu kỳ và theo hệ thống quy định

- Để quản lý quy hoạch, sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất và có được số liệu chính xác làm cơ sở để hoạch định các chương trình phát triển kinh tế - xã hội: các biện pháp ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám, kết hợp với điều tra khảo sát cho tính đồng nhất về thời điểm thu thập thông tin trên phạm vi rộng, kể cả vùng địa hình phức tạp

- Cung cấp thông tin cho công tác quản lý nuôi trồng thủy sản ven bờ và phục vụ đánh bắt hải sản xa bờ, thông tin về mùa màng phục vụ xuất khẩu nông sản, thông tin điều tra tổng hợp phục vụ quản lý dải ven bờ cũng như quy hoạch vùng, quy hoạch ngành phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế

- Đề tài ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nhằm để đảm bảo đầy đủ hơn cơ sở khoa học – kỹ thuật cũng như rút ngắn thời gian thực hiện thành lập bản đồ, tạo cơ sở phân tích đánh giá biến động đường bờ sông qua các thời kỳ

Việc kết hợp viễn thám và GIS nhằm xác định các biến động địa hình và đường bờ sông tại vùng nghiên cứu là một hướng tiếp cận mới nhằm nâng cao khả năng đánh giá tình hình xói lở - bồi tụ tại khu vực đầu nguồn sông Tiền, sông Hậu

II.2 Tư liệu sử dụng

II.2.1 Tư liệu bản đồ

Tư liệu bản đồ nền dùng làm cơ sở để thành lập bản đồ nền, bản đồ hiện trạng đường bờ trong đề tài là bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 5.000 do trung tâm Viễn thám thành lập bằng ảnh hàng không, ảnh vệ tinh Quickbird năm 2005, trong hệ tọa độ VN2000, lưới chiếu UTM, ellipsoid WGS84, kinh tuyến trục 105o, múi chiếu 3o

II.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao và ảnh hàng không

Ảnh vệ tinh SPOT là tư liệu chính dùng để thành lập bản đồ hiện trạng và bản

đồ biến động đường bờ qua các thời kỳ Trong đề tài sử dụng gồm các loại ảnh sau: