TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ TRANG ANH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC TÌM KIẾ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ TRANG ANH
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH
PHỤC VỤ CÔNG TÁC TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM
Hà nội - 2015
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ TRANG ANH
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH
PHỤC VỤ CÔNG TÁC TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM
Chuyên ngành: Trắc Địa – Bản Đồ
Mã ngành: D520503
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: Th.S Phạm Thị Thanh Thủy
Hà nội - 2015
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Đồ án “Ứng dụng viễn thám để chiết tách một số đứt gãy địa hình phục
vụ công tác tìm kiếm nước ngầm” là một công trình nghiên cứu khoa học độc lập
cùng với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn
Đây là đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa - Bản Đồ Số liệu thực nghiệm hoàn toàn do tác giả tính toán, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào Đồ án này chưa được dùng để bảo vệ bất kỳ một học vị nào
Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Trang Anh
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và rèn luyện tại khoa Trắc địa – Bản đồ trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội, cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận tình của Thầy Trần Tuấn Đạt, em đã hoàn thành cuốn đồ án này
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Tuấn Đạt, người thầy đã động viên và giúp đỡ em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để
em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới Một lần nữa xin được gửi lời cảm ơn đến Thầy, chúc Thầy luôn mạnh khoẻ và công tác tốt
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Trắc địa – Bản
đồ, những người đã dìu dắt, cho em kiến thức chuyên nghành và những kinh nghiệm quý báu để cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành cuốn đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, thời gian nghiên cứu có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án của em có thể hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VIỄN THÁM 3
1.1 Cơ sở viễn thám 3
1.2 Tổng quan về ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần 9
1.2.1 Ảnh viễn thám quang học 9
1.2.2 Ảnh viễn thám siêu cao tần 16
1.2.3 So sánh đặc điểm của ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần 25
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH 26
2.1 Tổng quan các nghiên cứu ở Việt Nam và trên Thế giới 26
2.2 Công nghệ viễn thám trong nghiên cứu địa chất 27
2.3 Đứt gãy địa hình và các dấu hiệu tồn tại của nước dưới đất 31
2.3.1 Dấu hiệu tồn tại 31
2.3.2 Điều kiện hình thành 35
2.3.3 Phân loại các đứt gãy địa hình 36
2.4 Cơ sở khoa học của phương pháp viễn thám trong xác định đứt gãy địa hình 37
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TẠO ẢNH TỔ HỢP PHỤC VỤ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH 40
3.1 Tổng quan về khu vực thử nghiệm (đặc điểm địa lí, kinh tế, văn hoá, xã hội) 40
3.2 Hiện trạng tư liệu 44
Trang 63.3 Phương pháp tạo ảnh tổ hợp từ ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám
siêu cao tần 44
3.4 Chiết tách một số thông tin đứt gãy địa hình 46
3.5 Kết quả 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60
KẾT LUẬN 60
KIẾN NGHỊ 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1 1 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm trên các vệ tinh Landsat 14
Bảng 1 2 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm trên các vệ tinh SPOT 15
Bảng 1 3 So sánh ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần 25
Bảng 2 1 Dấu hiệu nhận biết các loại đá ở Tây Nguyên trên ảnh vệ tinh 29
Bảng 2 2 Khả năng chứa nước của các đứt gãy như sau 33
Bảng 2 3 Triển vọng nước dưới đất trên cơ sở mạng lưới thủy văn 34
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 4
Hình 1.2 Hệ thống viễn thám 7
Hình 1.3 Nguyên lí hoạt đông của hệ thống viễn thám 8
Hình 1.4 Độ phân giải không gian 10
Hình 1.5 Độ phân giải phổ 11
Hình 1.6 Ảnh ASAR chế độ chụp ảnh rộng (Wide Swath); VV hoặc HH 18
Hình 1.7 Các mode tạo ảnh với kích thước và độ phân giải khác nhau của hệ thống Radarsat -1 20
Hình 1.8 Hiện tượng co ngắn phía trước 21
Hình 1.9 Hiện tượng chồng đè trên ảnh viễn thám siêu cao tần 22
Hình 2.1 Bản đồ địa mạo đoạn sông Tiền ở Tân Châu – Hồng Ngự 28
Hình 2.2 Mạng lưới thuỷ văn 33
Hình 3 1 Vị trí địa lý huyện Bá Thước, tỉnh Thanh Hoá 40
Hình 3 2 Sơ đồ ảnh SPOT5 tại khu vực thử nghiệm 47
Hình 3 3 Sơ đồ ảnh ENVISAT ASAR tại khu vực thử nghiệm 48
Hình 3 4 Tiến hành Resize ảnh SPOT5 49
Hình 3 5 Trộn ảnh bằng phương pháp Brovey (chọn 3 kênh màu ảnh SPOT5) 50
Hình 3 6 Trộn ảnh bằng phương pháp Brovey (chọn 1 kênh ảnh ENVISAT ASAR) 50
Hình 3 7 Ảnh tổ hợp SPOT5 và ENVISAT ASAR 51
Hình 3 8 Các yếu tố đứt gãy thuận 52
Hình 3 9 Phân loại các đứt gãy thuận theo mối tương quan với phương của các đá bị phá hủy a - đứt gãy thuận dọc; b - đứt gãy thuận xiên (chéo); c - đứt gãy thuận ngang. 52
Hình 3 10 Các đứt gẫy thuận chỉnh hợp và bất chỉnh hợp trong mặt cắt thắng đứng 53
Hình 3 11 Phân loại các đứt gẫy thuận theo hướng chuyển động của các cánh
(Theo A.E Mikhailov, 1973) a) đứt gẫy thuận thẳng; b - đứt gẫy thuận ngược; c, d -
Trang 9đứt gẫy thuận bản lề; e - đứt gẫy thuận hình trụ (a, b, e - các mặt cắt thẳng đứng)
Các mũi tên chỉ hướng chuyên động của cốc cánh 54
Hình 3 12 Các đứt gẫy thuận dạng bậc thang (a), các đứt gẫy phóng xạ (b, c), các đứt gẫy thuận dạng lông chim (d) (Theo A.E Mikhailov, 1973) 54
Hình 3 13 Dăm kết kiến tạo (a) vò các thấu kính dăm kết kiến tạo (b) 55
Hình 3 14 Xác định sự dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gẫy thuận theo sự uốn cong của các lớp gần mặt trượt (a) và theo sự di chuyến của các lớp theo các đứt gẫy thuận nhỏ (b) (Theo A.E Mikhailov, 1973) và các đứt gãy hợp với sự uốn cong địa hình trên ảnh vệ tinh 55
Hình 3 15 Xác định sự dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gẫy thuận theo tuổi tương đối của các đá tạo nên chúng (Theo A.E Mikhailov, 1973) 56
Hình 3 16 Sơ đồ đứt gẫy nghịch trong mặt cắt và các yếu tố đứt gẫy nghịch 56
Hình 3 17 Khu vực xuất lộ dạng đứt gãy bằng trên ảnh vệ tinh 56
Hình 3 18 Sơ đồ thành tạo đứt gãy nghịch chờm trong các nếp uốn đảo 57
Hình 3 19 Bản đồ lớp thông tin địa hình cơ bản huyện Bá Thước 58
Trang 10MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên đặc biệt quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của sự sống trên Trái đất Chúng ta sử dụng nước trong hầu hết các hoạt động hằng ngày, từ phục vụ sinh hoạt gia đình như ăn, uống, vệ sinh, chăm sóc sức khỏe đến sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản và công nghiệp Với sự phát triển kinh
tế xã hội và sự gia tăng dân số, nhu cầu dùng nước đang ngày càng tăng lên một cách mạnh mẽ, dẫn đến sự thiếu hụt về nước sạch Như vậy, khi nguồn tài nguyên nước mặt là không đủ để đáp ứng nhu cầu thì việc khai thác và sử dụng tài nguyên nước ngầm là một giải pháp hữu hiệu
Nước ta có trữ lượng nước ngầm khá phong phú Theo đánh giá sơ bộ, tổng trữ lượng động của nước dưới đất trong cả nước ước tính khoảng 63 tỷ m3/năm, đáp ứng được 60% nhu cầu nước ngọt của đất nước Tuy nhiên, việc dò tìm mạch nước ngầm ở Việt Nam còn thủ công và gặp nhiều khó khăn
Trên thế giới đã có nhiều nước áp dụng phương pháp viễn thám trong công tác điều tra, tìm kiếm tài nguyên khoáng sản cũng như tài nguyên nước và đã mang lại những hiệu quả to lớn Tại Việt Nam, phương pháp viễn thám đã được áp dụng trong công tác điều tra, đo vẽ địa chất và khoáng sản Các thông tin về đứt gãy địa hình rất quan trọng trong công tác tìm kiếm tài nguyên nước ngầm Mà từ trước đến nay công tác này chủ yếu là dựa vào đo đạc khảo sát thực địa và đo từ trường hàng không Với khả năng ưu việt thu nhận ảnh trên một diện tích rộng vào một thời điểm, độ phân giải mặt đất cao và dải phổ rộng, ảnh viễn thám là nguồn tư liệu quý
để giải đoán các yếu tố địa hình và địa chất cung cấp các thông tin hiểu biết trên một vùng rộng, từ đó qua các phép phân tích đánh giá có thể thu gọn diện tích khảo sát địa chất và khoáng sản Điều này sẽ làm giảm đáng kể chi phí cũng như thời gian cho các công tác ngoài thực địa
Nhận thức được tầm quan trọng của viễn thám trong việc xác định các vị trí triển vọng chứa nước ngầm, phục vụ cho việc tìm kiếm, khai thác và sử dụng nước ngầm một cách hiệu quả và xuất phát từ ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này, tôi xin
Trang 11chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp: “Ứng dụng viễn thám để chiết tách một số đứt
gãy địa hình phục vụ công tác tìm kiếm nước ngầm”
Đề tài đặt ra 2 mục tiêu chính:
một số đứt gãy địa hình phục vụ tìm kiếm nước ngầm;
Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu về cơ chế hình thành nước ngầm có nguồn gốc nội sinh.hình thành tại giao điểm của các đứt gãy kiến tạo;
- Tìm hiểu phương pháp viễn thám trong việc chiết tách các đứt gãy địa hình
để phục vụ tìm kiếm nước ngầm;
- Nghiên cứu cơ sở khoa học chiết tách đứt gãy địa hình bằng tổ hợp ảnh quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần;
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tổ hợp ảnh quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần;
- Thử nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm
Nội dung của đề tài gồm có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về viễn thám
Chương 2: Ứng dụng của công nghệ viễn thám trong chiết tách một số đứt
gãy địa hình
Chương 3: Thực nghiệm tạo ảnh tổ hợp phục vụ chiết tách một số đứt gãy
địa hình