Nghiên cứu mối quan hệ của biến động sử dụng đất khu vực lân cận và mức độ phú dưỡng của hồ tây

Xuất phát từ thực tiễn đó học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu mối quan hệ của biến động sử dụng đất khu vực lân cận và mức độ phú dưỡng của Hồ Tây” làm đề tài nghiên cứu cho luận văn n

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

*******

Đoàn Thị Mai Khanh

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ CỦA

BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC LÂN CẬN

VÀ MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG CỦA HỒ TÂY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

*******

Đoàn Thị Mai Khanh

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ CỦA

BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC LÂN CẬN

VÀ MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG CỦA HỒ TÂY

Chuyên ngành: Địa chất môi trường

Mã số : Đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Nguyễn Thị Thu Hà

Hà Nội – 2018

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, học viên xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Thu Hà, người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn học viên trong suốt thời gian hoàn thành Luận văn thạc sĩ khoa học

Đồng thời, học viên cũng chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã luôn nhiệt tình giảng dạy cho học viên trong suốt chương trình đạo tạo thạc sĩ Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh/chị/em và bạn bè đồng nghiệp trong nhóm nghiên cứu thuộc bộ môn Địa chất môi trường, Phòng thí nghiệm trọng điểm Địa môi trường và Biến đổi khí hậu, Trung tâm CARGIS và Đề tài NAFOSTED mã số 105.08-2013.12 đã tạo điều kiện giúp đỡ cho học viên hoàn thành luận văn

Cuối cùng, học viên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã luôn quan tâm, chia

sẻ mọi khó khăn và ủng hộ học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Hà ội, ngà tháng năm 20

Học viên

Đoàn Thị Mai Khanh

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỒ TÂY VÀ QUẬN TÂY HỒ 3

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên 3

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 7

1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 10

1.2.1 Viễn thám phục vụ đánh giá, giám sát chất lượng nước 10

1.2.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu Hồ Tây và quận Tây Hồ 15

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 THU THẬP VÀ TỔNG HỢP TÀI LIỆU 19

2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 21

2.2.1 Đo độ phản xạ bề mặt nước 22

2.2.2 Đo độ thấu quang của nước 23

2.3 DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH 24

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG TỪ SD 28

2.5 PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM TÍNH TOÁN ĐỘ THẤU QUANG CỦA NƯỚC 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ TÂY 32

3.2 MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG CỦA NƯỚC HỒ TÂY THEO THỜI GIAN 34

3.2.1 Mối quan hệ giữa độ thấu quang và phổ phản xạ bề mặt nước 34

3.2.2 Hiện trạng phú dưỡng theo thời gian 37

3.2.3 Xu hướng biến động 48

3.3 BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT QUẬN TÂY HỒ GIAI ĐOẠN 1996-2017 54

3.3.1 Hiện trạng sử dụng đất theo các năm 54

3.3.2 Biến động sử dụng đất quận Tây Hồ giai đoạn 1996-2017 58

3.4 MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VỚI MỨC ĐỘ

PHÚ DƯỠNG NƯỚC HỒ TÂY 60

3.4.1 Diện tích đất ở và TSI 60

3.4.2 Diện tích đất cây xanh và TSI 61

3.4.3 Diện tích đất mặt nước và TSI 62

KẾT LUẬN 65

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Vị trí của Hồ Tây và quận Tây Hồ tại Hà Nội 3

Hình 1 2 Dân số quận Tây Hồ năm 2000-2015 8

Hình 2 1 Sơ đồ mạng lưới khảo sát 22

Hình 2 2 Đo phổ phản xạ mặt nước tại Hồ Tây sử dụng máy GER 1500 23

Hình 2 3 Nguyên lý của phương pháp đo độ thấu quang của nước (a) và đo độ thấu quang của nước Hồ Tây sử dụng đĩa Secchi (b) 24

Hình 2 4 Quy trình và phương pháp xử lý ảnh Landsat OLI để có được dữ liệu Landsat Surface Reflectance Level 2 26

Hình 2 5 Quy trình làm việc với ảnh Landsat để tính toán TSI 28

Hình 3 1 Phổ phản xạ mặt nước đo tại các điểm khảo sát ở Hồ Tây trong 3 đợt khảo sát vào các ngày 1/6/2016, 27/9/2016 và 3/9/2017 và độ thấu quang tương ứng đo được cùng thời điểm 33

Hình 3 2 Phổ phản xạ mặt nước đo tại các điểm khảo sát ở Hồ Tây và vị trí các kênh phổ ảnh Landsat 5 TM (a) và Landsat 8 OLI (b) 33

Hình 3 3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính cao nhất giữa độ thấu quang (SD) và tỷ số nh phổ lam/lục (B/Gr) (a), lam/đỏ (B/R) (b), lục/đỏ ( r/R) (c) và các nh phổ lam (B) (d), đỏ (R) (e) và lục (Gr) ứng với dải sóng của ảnh TM 34

Hình 3 4 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính cao nhất giữa độ thấu quang (SD) và tỷ số nh phổ lam/lục (B1/ r và B2/ r) (a, b), lam/đỏ (B1/R và B2/R) (c, d), lục/đỏ ( r/R) (e) và các nh phổ lam (B) (f, g), đỏ (R) (h), lục (Gr) (i) ứng với dải sóng của ảnh OLI 36 Hình 3 5 Tương quan giữa SD đo được ngoài thực địa và SD tính toán từ ảnh Landsat 8 OLI 37

Hình 3 6 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô (a) và cuối mùa mưa (b) năm 1996 38

Hình 3 7 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô (a) và cuối mùa mưa (b) năm 1996 39

Hình 3 8 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô (a) và mùa mưa (b) năm 2001 40

Hình 3 9 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô (a) và mùa mưa (b) năm 2001 40

Hình 3 10 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô

(a) và mùa mưa (b) năm 2005 41

Hình 3 11 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2005 42

Hình 3 12 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa khô (a) và mùa mưa (b) năm 2010 42

Hình 3 13 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh TM thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2010 43

Hình 3 14 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh OLI thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2015 44

Hình 3 15 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh OLI thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2015 45

Hình 3 16 Sơ đồ phân bố SD của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh OLI thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2016 46

Hình 3 17 Sơ đồ phân bố TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh OLI thu được vào mùa hô (a) và mùa mưa (b) năm 2016 47

Hình 3 18 Sơ đồ phân bố SD (a) và TSI (b) của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh OLI ngày 04/06/2017 47

Hình 3 19 Biểu đồ biến động SD thu được từ ảnh Landsat giai đoạn 1996- 2017 49

Hình 3 20 Sơ đồ phân bố SD mùa mưa từ năm 1996 đến năm 2017 50

Hình 3 21 Sự thay đổi SD mùa khô từ năm 1996 đến năm 2017 50

Hình 3 22 Biểu đồ biến động TSI giai đoạn (1996 – 2017) 52

Hình 3 23 Sơ đồ sự thay đổi TSI mùa mưa từ 1996 đến 2017 53

Hình 3 24 Sơ đồ sự thay đổi TSI mùa khô từ 1996 đến 2016 53

Hình 3 25 Sơ đồ phân bố không gian lớp phủ mặt đất năm 2005 phân loại từ ảnh Landsat 8 57

Hình 3 26 Sơ đồ phân bố không gian lớp phủ mặt đất năm 2010 phân loại từ ảnh ASTER 58

Hình 3 27 Biến động diện tích các loại hình đất nông nghiệp quận Tây Hồ (1996-2017) 59 Hình 3 28 Biến động diện tích các loại hình đất phi nông nghiệp quận Tây Hồ (1996-2017) 60

Hình 3 29 Tương quan biến động diện tích đất ở và TSI 61

Hình 3 30 Tương quan biến động diện tích cây xanh và TSI 62

Hình 3 31 Tương quan biến động diện tích đất mặt nước và TSI 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số giá trị và chức năng chính của hồ Tây 6 Bảng 1.2 Thành phần các loài sinh vật ở Hồ Tây 7Bảng 2.1 Danh sách các cảnh ảnh Landsat sử dụng trong nghiên cứu 25 Bảng 2.2 Các kênh phổ của Landsat 5-8 sử dụng trong các phương trình hồi quy với với bước sóng tương ứng 27 Bảng 2.3 Mối quan hệ giữa tỷ số TSI, độ trong của nước với mức độ phú dưỡng của nước hồ theo Carlson và Simpson 29 Bảng 2 4 Các phương pháp viễn thám đo SD qua việc sử dụng các nh phổ và các

tỷ số giữa chúng 31 Bảng 3 1 Tình hình sử dụng đất ở quận Tây Hồ thể hiện qua một số loại đất chính 55

đó, đánh tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước của Hồ Tây là việc làm vô cùng cần thiết nhằm cung cấp thông tin cho việc quản lý môi trường đô thị, cải thiện chất lượng nước hồ

Xuất phát từ thực tiễn đó học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu mối quan hệ của biến động sử dụng đất khu vực lân cận và mức độ phú dưỡng của Hồ Tây” làm

đề tài nghiên cứu cho luận văn nhằm xác định một cách định lượng mối quan hệ của quá trình đô thị hóa, thể hiện thông qua biến động sử dụng đất, của khu vực lân cận

Hồ Tây (cụ thể là tr n địa bàn quận Tây Hồ) và chất lượng nước Hồ Tây thông qua biến động chỉ số độ phú dưỡng của nước hồ theo thời gian sử dụng kết hợp số liệu thống kê và ảnh vệ tinh Landsat đa thời Mục tiêu của Luận văn là:

- Xây dựng phương pháp tính toán chỉ số độ phú dưỡng (trophic state index: TSI) của nước Hồ Tây từ ảnh vệ tinh Landsat và số liệu độ thấu quang của nước đo đạc tại hồ;

- Tính toán chỉ số TSI của nước Hồ Tây vào các năm 1996, 2005, 2010,

2013, 2015, 2016, 2017 từ ảnh Landsat 5-TM và 8-OLI;

- Xác định hệ số tương quan tuyến tính giữa chỉ số TSI của nước Hồ Tây tính toán từ ảnh Landsat và diện tích của một số loại hình đất sử dụng của quận Tây Hồ như: đất ở, đất mặt nước và đất cây xanh

Luận văn hông ể phần mở đầu và kết luận bao gồm 3 phần chính sau: Chương 1: Tổng quan vùng nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu

Chương 2: Phương pháp nghi n cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Luận văn được thực hiện tại bộ môn Địa chất Môi trường, Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQ HN dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Thị Thu Hà Để thực hiện nghiên cứu, Luận văn đã nhận được sự hỗ trợ của Trung tâm CARGIS, Phòng thí nghiệm trọng điểm Địa môi trường và Biến đổi khí hậu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Đề tài NAFOSTED mã số 105.08-2013.12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU

VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỒ TÂY VÀ QUẬN TÂY HỒ

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên

a) Vị trí địa lý:

Tây Hồ là một quận nằm ở phía Bắc-Tây Bắc của thủ đô Hà Nội có diện tích

là 2.401 ha trong tổng số hơn 17.878 ha (chiếm 13,4%) diện tích đất khu vực nội thành Hà Nội Phía Bắc và Đông quân Tây Hồ là sông Hồng nằm dọc theo ranh giới giữa quận Tây Hồ với Huyện Gia Lâm và Huyện Đông Anh Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Từ Liêm và quận Cầu Giấy Phía Đông Nam và Nam giáp quận Ba Đình-là một trung tâm hành chính, chính trị của thành phố và cả nước

Hình 1.1 Vị trí của Hồ Tây và quận Tây Hồ tại Hà Nội

Tây Hồ có nhiều tiềm năng phát triển, có cảnh quan thi n nhi n lý tưởng là

Hồ Tây, nên có sức hấp dẫn cao về nhập cư, xây dựng, đặc biệt là các công trình khách sạn, biệt thự, nhà nghỉ Những lợi thế nói trên tạo ra tiềm năng về kinh tế cho quận Tây Hồ phát triển

Vùng được lựa chọn nghiên cứu là toàn bộ quận Tây Hồ, đặc biệt là phần diện tích mặt nước của Hồ Tây (Hình 1.1) Trong đó, Hồ Tây có vị trí địa lý vào khoảng 21º04 vĩ độ Bắc và 105º05 inh độ Đông, cao hơn mực nước biển chưa tới

10 m Lưu vực hồ diện tích khoảng 9,3 km2 Diện tích mặt hồ khoảng 530,65 ha Độ sâu trung bình của hồ là 2,8 m Độ cao mặt đất tự nhiên ven hồ từ 5,8 m đến 7,2 m

Độ cao lòng hồ thường từ 2,5 m đến 4,0 m Mực nước duy trì thường xuyên của hồ

từ 5,8 m đến 6,0 m Nước ngầm trong tầng có áp là 3,72 m

b) Địa chất, địa hình:

Địa hình quận Tây Hồ tương đối bằng phẳng, có chiều hướng cao dần từ Nam lên Bắc, có sông Hồng chảy từ Tây Bắc xuống Đông Nam Nằm giáp với Sông Hồng nên Tây Hồ có tuyến đ chạy dài từ cầu Thăng Long (tính từ phường Phú Thượng) đến Bãi An Dương (tính đến hết phường Yên Phụ) làm cho địa hình đất đai quận được chia thành hai vùng rõ rệt, đó là vùng trong đ và hu vực ngoài đ

Khu vực ngoài đ : đất xây dựng, đất ở có độ cao thay đổi từ 9m đến 14m; đất nông nghiệp có độ cao từ 7 m đến 12 m; một số nơi có ao, hồ trũng độ cao chỉ từ 3

m đến 7 m Đây là hu vực có địa tầng trên cùng là cát, các lớp cá cát và á sét có nền địa chất không ổn định, không thuận lợi cho xây dựng, cần hạn chế xây dựng

Khu vực trong đ : Đất xây dựng có độ cao thay đổi từ 6m đến 12 m, đất nông nghiệp có độ cao từ 4 m đến 9 m Một số nơi có ao, hồ trũng độ cao từ 2 m đến 7 m Đây là hu vực có địa tầng lớp trên cùng là á sét với chiều dày từ 3m đến 10 m, lớp tiếp theo là cát, có nền địa chất ổn định thuận lợi cho xây dựng nhà cao tầng [77, 90]

c) Khí hậu:

Thuộc địa phận thành phố Hà Nội, quận Tây Hồ mang nét đặc trưng của đồng bằng sông Hồng Một năm có 2 mùa rõ rệt: mùa lạnh bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau, gió Đông Bắc là chủ đạo Nhiệt độ trung bình thấp nhất

từ 8ºC tới 10ºC Mùa nóng bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, gió Đông Nam là chủ đạo, nhiệt độ trung bình cao nhất là 38ºC Mùa mưa bão rơi vào mùa nóng, từ tháng

7 đến tháng 9 Độ ẩm trung bình trong năm 84,5%, tháng 1 và tháng 2 là những tháng có độ ẩm cao nhất có thể đạt tới 100% Với đặc điểm khí hậu này, Tây Hồ là nơi thuận lợi cho việc trồng các loại cây nông nghiệp đặc biệt là trồng các loại hoa, cây cảnh

d) Thủy văn:

Đặc điểm nổi bật nhất của quận Tây Hồ là có diện tích mặt nước khá lớn với nhiều hồ lớn, đặc biệt là Hồ Tây là hồ lớn nhất với diện tích khoảng 530,65 ha, bên cạnh đó là hồ Quảng Bá, Đầm Trị, Sông Hồng ở phía Đông Bắc và rất nhiều đầm hồ nhỏ phân bố rộng khắp tr n địa bàn quận Hầu hết các hồ tr n địa bàn quận đều là một phần của hồ Tây trước đây Phía Bắc quận có sông Hồng chảy qua với chiều dài khoảng 8km, có diện tích khoảng 510,54 ha thuộc 4 phường Nhật Tân, Phú Thượng, Tứ Liên, Yên Phụ, sông có chiều rộng từ 800 m đến 1.200 m vào mùa cạn

và 2.000 m đến 2.500 m vào mùa lũ Sông Hồng và Hồ Tây có tác động trực tiếp tới điều kiện tiểu khí hậu ở một khu vực rộng trên diện tích toàn quận Vào mùa hè không khí của các khu vực quanh hồ và ven sông thường mát mẻ hơn những khu vực khác, khí hậu được điều hòa Ngoài ra, quận còn có nhiều ao, hồ khác ở khu vực ngoài đ và ở các khu vực hác trong đ như Phú Thượng, Xuân La Các hồ này đang bị lấp dần để xây dựng nhà ở và cửa hàng Hàng năm do dòng chảy sông Hồng thay đổi n n vùng đất giáp sông thường bị lở hoặc không ổn định Vào mùa lũ (tháng 7 - 8) mực nước sông Hồng thường dâng cao từ +10 m đến +12 m (cao hơn

độ cao nền của quận) và hi đó hu vực đất bãi ngoài đ sông Hồng phần lớn bị ngập nước Quá trình bồi tụ, xói lở và ngập lụt ở khu vực ngoài đ có ảnh hưởng lớn tới việc sử dụng đất ở khu vực này

Nước mặt trong khu vực quận rộng lớn, ngoài lợi thế có thể dự trữ một lượng lớn nước cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt, đặc biệt là hoạt động sản xuất nông nghiệp mà còn tạo ra phong cảnh thi n nhi n đặc biệt kết hợp với không khí trong lành, tạo điều kiện cho quận Tây Hồ phát triển du lịch, làm thay đổi các loại hình sử dụng đất theo hướng phục vụ du lịch là chính

e) Thổ nhưỡng:

Quận Tây Hồ bao gồm đất phù sa hông được bồi trong đ và đất phù sa được bồi ngoài đ Đất phù sa hông được bồi trong đ có diện tích lớn, phần lớn là trầm tích hiện đại, thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình Đây là diện tích đất phù

sa màu mỡ có tiềm năng trồng nhiều loại cây như lúa nước, các loại rau mau, rau, cây ăn quả và các loại cây cảnh, hoa Đất phù sa được bồi ngoài đ có thành phần

cơ giới nhẹ, tơi xốp, đất giàu mùn, lân, kali, dễ ti u nước, có tính thấm nước cao,

n n vào mùa mưa thường bị hạn, chúng được sử dụng để trồng các loại cây ngắn ngày như ngô, đậu, lạc, khoai

f) Sinh vật:

Khi mới thành lập quận Tây Hồ có diện tích đất nông nghiệp khá lớn (1149,94 ha năm 2001), có nhiều làng nghề truyền thống trồng hoa, cây cảnh ở Nghi Tàm, Quảng Bá, Nhật Tâm, những địa danh này đã trở thành địa danh du lịch hiện nay của Hà Nội Ngoài ra còn có các loại cây lương thực, thực phẩm như lúa, ngô, hoa màu các loại

Hồ Tây với lợi thế là hồ nước ngọt lớn nhất ở Hà Nội không chỉ là cảnh quan

tự nhiên thu hút mà còn tiềm ẩn nhiều chức năng quan trọng đối với quận Tây Hồ nói riêng và của cả Hà Nội nói chung Theo Báo cáo Đánh giá HST Thiên niên kỷ,

Hồ Tây có những giá trị và chức năng như sau:

Bảng 1.1 Một số giá trị và chức năng chính của hồ Tây

Cung cấp thực phẩm Nuôi thủy sản, rau hoa quả x Nguồn cấp nước Cấp nước cho tưới ti u và sinh hoạt x Điều hòa hí hậu Điều hòa nhiệt độ, vi hí hậu của thành phố xx Điều tiết chế độ thủy văn Nạp nước ngầm và trao đổi nước ngầm x

Kiểm soát ô nhiễm Tiếp nhận và giữ chất lắng đọng; hòa tan chất dinh

dưỡng và chất ô nhiễm, chất thải x Kiểm soát thi n tai Kiểm soát ngập lụt xx

iá trị tâm linh Tín ngưỡng, niềm tin của người dân xx

iá trị cảnh quan, giải trí Cơ hội cho du lịch và các hoạt động vui chơi giải trí, xx

ngắm cảnh

iá trị giáo dục Cơ hội cho giáo dục, đào tạo chính thống và ngoại

Hỗ trợ ĐDSH Nơi cư trú của các loài sinh vật xx

Hỗ trợ chu ỳ chất dinh dưỡng Tiếp nhận/giữ và xử lý chất dinh dưỡng xx

Ghi chú: “x”: giá trị được sử dụng ít, “xx”: giá trị được sử dụng nhiều [76]

Bảng 1.2 Thành phần các loài sinh vật ở Hồ Tây [78, 97]

Ngành sinh vật Tên khoa học Số loài Ngành sinh vật Tên khoa học Số loài

Tảo Lam Cyanophyta 12 Động vật đáy Benthos 14 Tảo Lục Chlorophyta 73 Cá Pices 39 Tảo Silic Bacillariophyta 26 Họ cá chép Cyprinidae 23 Tảo Mắt Euglenophyta 7 Chim Aves 58 Tảo iáp Pyrrophyta 4 Lưỡng cư và bò sát Amphilia và Reptilia 11 Động vật nổi Zoophaton 38 Thú Mammalia 2

g) Cảnh quan:

Tây Hồ có cảnh quan nổi bật nhất là Hồ Tây với hình dáng vai cày và một số

hồ nhỏ hác như hồ Quảng Bá, hồ Tứ Liên tạo thành một quần thể thiên nhiên tạo hóa tôn thêm vẻ đẹp và sự hấp dẫn của Hồ Tây, kết hợp với các cảnh quan hác như cảnh quan hoa cây cảnh, cảnh quan biệt thự kiến trúc đô thị, làng văn hóa Việt-Nhật, công vi n nước Hồ Tây, tạo ra một hông gian thoáng đãng, mát mẻ Ngoài

ra, tr n địa bàn quận còn có 64 kiến trúc di tích lịch sử văn hóa mang đậm bản sắc văn hóa dân tộc, cũng là những địa điểm thu hút khách du lịch Tất cả các cảnh quan này được đan xen ết hợp với nhau tạo ra cảnh quan đặc thù rất đặc trưng, độc đáo của quận Tây Hồ tại thủ đô Hà Nội, làm cho giá trị đất đai của quận Tây Hồ tăng cao và cũng là nguy n nhân gây biến đổi lớn về sử dụng đất trong cơ chế của thị trường hiện nay

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

Dân cư và lao động: Quận Tây Hồ bao gồm 8 phường với tổng dân số là 92.736 người (năm 2000) và mật độ dân số trung bình 3.862 người/km2 So với các quận nội thành khác, mật độ dân số của quận Tây Hồ có phần thấp hơn do diện tích mặt nước và diện tích đất nông nghiệp chiếm tỷ lệ khá lớn Dân cư trong quận phân

bố hông đều, các phường nội thành cũ có mật độ dân số há cao như phường Yên Phụ, Bưởi trung bình 12.000 người/km2, trong hi đó mật độ dân số ở phường Phú Thượng, Tứ Liên, Nhật Tân, Quảng An chỉ khoảng tr n 2.000 người/km2

Hình 1 2 Dân số quận Tây Hồ năm 2000-2015 [91-93]

Do ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa, dân số quận Tây Hồ hàng năm (từ năm 1995 đến năm 2003) luôn tăng từ 5% đến 8%, trong đó tăng tự nhiên khoảng 1,5%, tăng cơ học từ 4% đến 7% Đặc biệt trong những năm trở lại đây tốc độ ngày càng tăng cao điển hình năm 2010 tăng 12,58% và giảm dần nhưng tỷ lệ tăng vẫn ở mức cao (>10%) Đây là những vấn đề gây bức xúc cho quản lý và cũng là một trong những nguyên nhân chính gây biến động sử dụng đất thời gian qua Song song với quá trình tăng dân số cơ học, cơ cấu lao động trong quận cũng có những thay đổi theo chiều hướng lao động nông nghiệp giảm dần và chiếm tỷ lệ thấp trong tổng

số người trong độ tuổi lao động Các phường Yên Phụ, Thụy Khu , Bưởi không còn lao động nông nghiệp, số người lao động nông nghiệp phân bố rải rác trên các phường còn lại chiếm nhiều nhất ở phường Phú Thượng

b) Đặc điểm của các ngành kinh tế trong quận

Du lịch và dịch vụ: Quận Tây Hồ không những có ưu thế về Hồ Tây - một

điểm du lịch lý tưởng, mà còn có hệ thống 63 di tích lịch sử văn hóa nghệ thuật có giá trị, góp phần làm phong phú các hoạt động du lịch ở đây Để đáp ứng nhu cầu

0 20 40 60 80 100 120 140 160

du lịch ngày càng tăng trong nền kinh tế thị trường Các nhà hàng, khách sạn mọc

l n nhanh chóng, đặc biệt các trục đường chính của quận như đường Thanh Niên, Nghi Tàm, Yên Phụ, Lạc Long Quân, Thụy Khu và đặc biệt là hu bán đảo Tây

Hồ Việc xây dựng tự phát như tr n đã dẫn đến những biến động về sử dụng đất trong quận, gây hó hăn cho việc quản lý đất đai

Ngành nông nghiệp: Tây Hồ trước đây là một quận ngoại thành mới được

chuyển thành quận mới của Hà Nội nên nền nông nghiệp ở đây trong những năm qua vẫn phát triển đặc biệt là 5 xã của huyện Từ Li m cũ Nhân dân địa phương đa

số sản xuất lúa 2 vụ xen lẫn trồng màu như ngô, hoai, rau, các hồ, ao trũng thường nuôi cá, trồng sen Đặc biệt ở phường Nhật Tân, Phú Thượng, Xuân La có nghề trồng hoa, cây cảnh như đào, quất nổi tiếng, là nơi cung cấp cây cảnh cho Hà Nội vào những dịp lễ tết Đây là loại hình canh tác đất nông nghiệp có hiệu quả kinh

tế cao hơn trồng các loại cây lương thực, thực phẩm Do vậy, diện tích trồng cây lương thực, thực phẩm ngày càng giảm, thay vào đó là diện tích trồng hoa, cây cảnh Đây là nét độc đáo về nông nghiệp của một quận phát triển du lịch

Vùng đất giáp sông Hồng phía ngoài đ là vùng đất bồi không ổn định có diện tích tương đối lớn (khoảng 171,56 ha) thay đổi hàng năm do dòng chảy sông Hồng và thường bị ngập lụt hi mùa nước l n, dân cư địa phương vẫn trồng hoa màu như ngô, hoai

Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ngành công nghiệp của quận Tây Hồ hông được phát triển như các hu vực ven đô hác của Hà Nội Ở đây chỉ có một

số cơ sở sản xuất với quy mô nhỏ như chế biến thực phẩm, đồ uống Trong quận chỉ phát triển một số ngành nghề thủ công truyền thống như làm giấy ở Hồ Khẩu,

Y n Thái, Đông Xã, Y n Hòa, Nghĩa Đô, dệt ở Bưởi, Nghi Tàm

Ảnh hưởng của chính sách pháp luật về đất đai tới việc sử dụng và quản lý đất đai của quận Tây Hồ Để quản lý đất đai, nhà nước đã ban hành các luật đất đai (năm 1988, 1993), cùng với các thông tư chỉ thị của UBND thành phố, quận đặc biệt năm 1998, chính phủ đã ra chỉ thị về quy hoạch tổng thể đến năm 2020 cho thành phố Hà Nội nói chung và quận Tây Hồ nói ri ng đã tạo cơ sở pháp lý cho việc

quản lý đất đai có hiệu quả hơn và cũng nhờ đó phần nào làm ổn định tình trạng xây dựng nhà tùy tiện tr n địa bàn quận

Có thể nói, cùng với sự ưu ái của tự nhiên, sự phát triển dân số, kinh tế, xã hội trong quận, sự ra đời các chính sách đã thúc đẩy nhanh quá trình đô thị hóa, làm biến động các loại hình sử dụng đất, chuyển đất nông nghiệp, hồ ao thành đất ở và đất xây dựng các cơ sở phục vụ dịch vụ du lịch

l n hông gian đã mang lại nhiều thành tựu quan trọng Trong đó, thành công rõ rệt nhất phải kể đến ứng dụng viễn thám giám sát môi trường nước đại dương và các vùng biển mở [11, 47] Từ những nghiên cứu ban đầu đó, cho đến nay đã có hàng loạt các thuật toán, các bản đồ quan trắc các thông số như Chlorophyll-a [36] và nhiệt độ nước tầng mặt cho vùng biển hở và đại đại dương của các nhà khoa học từ các trung tâm nghiên cứu hàng đầu như NASA thông qua Ocean Color Website

Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám quan trắc biến động chất lượng nước của các hồ nội địa cũng được khai thác từ khá sớm Các nghiên cứu dựa trên việc ứng dụng đặc điểm của viễn thám để quan trắc các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước như: độ đục, độ thấu quang, thực vật phù du và vi khuẩn lam (Ví dụ: Chlorophylls, Carotenoids), các chất hữu cơ hòa tan (Dissolved Organic Matter

- DOM), các chất dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật, kim loại, tảo macrophytic, các loại vi sinh vật gây bệnh và dầu mỡ Ngoại trừ các hóa chất và các vi sinh vật gây bệnh, các yếu tố kể tr n đều tác động tới đặc tính quang học (khả năng hấp thụ, phản xạ và tán xạ ánh sáng) và nhiệt độ của nước làm thay đổi kết quả thu được từ bộ cảm biến Do đó, các yếu tố tr n được xem là các chỉ số quang học

của nước Trong đó, một vài chỉ số có thể được xác định trực tiếp bằng công nghệ viễn thám bao gồm: vật chất lơ lửng (Suspended Particulate Matter - SPM) [21]; Sắc tố của thực vật phù du và vi khuẩn lam chủ yếu là do chlorophyll-a hoặc phycocyanin gây ra Chúng được dùng để xác định mức độ dinh dưỡng của nước

hồ, đánh giá hả năng xảy ra hiện tượng tảo nở hoa độc và được dùng như một chỉ

số về mức độ phong phú của thực vật phù du [55, 56]; Các chất hữu cơ hòa tan có màu (xỉ vàng - CDOM) thường được dùng để xác định hàm lượng axit fulvic hay axit humic trong nước [35]; Hệ số thấu quang (Kd) [33, 34, 53]

Trong những năm gần đây, Matthews [44] và Kutser [35] đã đưa ra những đánh giá chi tiết về các công cụ trong viễn thám có thể sử dụng được để đánh giá chất lượng nước các hồ nội địa Bên cạnh việc khai thác thành công dữ liệu ảnh ALI [11], ALOS [23], SPOT [16]; các dữ liệu ảnh LANDSAT được mô tả chi tiết là hệ thống vệ tinh quốc tế với 8 vệ tinh được nâng cấp nhằm phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu ngày càng lớn trên thế giới Đã có rất nhiều các nghiên cứu sử dụng ảnh

vệ tinh LANDSAT để tính toán và giám sát nước hồ [48, 49], mật độ thực vật phù

du [29], vật chất lơ lửng [70] , CDOM [9], sự bùng nổ của tảo xanh [66] và macrophyte [1] Ngày 30/5/2013, dữ liệu thu được từ vệ tinh Landsat-8 (được phóng vào ngày 11/2/2013) đã tiếp tục thúc đẩy các nghiên cứu về chất lượng nước

hồ (cho đến thời điểm đó chủ yếu thực hiện với Landsat 5 và Landsat 7) Hơn thế nữa, các kênh phổ Landsat còn cung cấp thêm dải sóng vùng hồng ngoại nhiệt (TIR) cho phép tính toán nhiệt độ bề mặt nước [69]

Việc nghiên cứu, tính toán nồng độ chlorophyll-a là một trong những ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất trong giám sát chất lượng nước [58] Các vùng nước trong lục địa thường được đặc trưng bởi nồng độ sinh khối phytoplankton cao với khoảng dao động tương đối rộng (thông thường là từ 1-100 µg/L và cũng có thể

l n đến 350 µg/L [24] thậm chí cao hơn nữa, đặc biệt là trong trường hợp “tảo nở hoa” [54] mà hông li n quan đến hàm lượng các hạt khoáng vật, mùn, và CDOM [57] Do đó, việc phát triển các thuật toán của các vùng nước nội địa trở nên phức tạp hơn và hả năng ứng dụng của chúng bị hạn chế giữa các thủy vực nước khác nhau

Bên cạnh đó, chỉ số độ thấu quang của nước cũng là một thông số để đánh giá chất lượng nước được áp dụng phổ biến trong thời gian gần đây do phương pháp đơn giản, tiết kiệm chi phí, thuận tiện cho việc sử dụng ngoài thực địa và khả năng

áp dụng cao, tiết kiệm chi phí, thuận tiện cho việc sử dụng ngoài thực địa và khả năng áp dụng cao Vì thế, phương pháp đo độ sâu Secchi là một phương pháp phù hợp để đánh giá độ thấu quang của nước không chỉ cho các hồ trong đô thị mà cho

cả việc quan trắc và giám sát chất lượng nước hồ một cách chuyên nghiệp hơn

Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám để ước tính toán độ thấu quang của nước và các kết quả đưa ra có thể hiện mối liên quan mật thiết giữa

dữ liệu ảnh vệ tinh và độ thấu quang của nước [34, 39] Trong số những bộ cảm được sử dựng để ước tính độ thấu quang của nước, thì dữ liệu Landsat là dữ liệu được sử dụng rộng rãi nhất vì nó tương thích với lớp phủ thực vật, độ phân giải không gian và sự phong phú về dữ liệu Tất cả các bộ cảm của Landsat bao gồm MSS, TM, ETM đều được hai thác để sử dụng cho nghiên cứu độ thấu quang của nước [30-32, 49] Vệ tinh Landsat mới nhất, Landsat 8 với sự cải tiến về độ phân giải phổ và độ nhạy bức xạ cao đã cung cấp công cụ vô cùng hữu ích cho việc quan trắc môi trường nước nói chung [50] và độ thấu quang của nước nói riêng [40]

Ngoài ra, đã nhiều nghiên cứu cho thấy mối liên hệ mật thiết giữa hoạt động

sử dụng đất và chất lượng môi trường nước [43, 61, 62, 67] Mối liên hệ này chịu tác động của sự thay đổi của các loại hình sử dụng đất Các loại hình sử dụng đất khác nhau có tác động hác nhau đến chất lượng nước [59] Cụ thể, đất công nghiệp và đất canh tác làm suy giảm chất lượng nước trong hi đất rừng và đất đồng cỏ không cho thấy ảnh hưởng tiêu cực tới sự tập trung các chất gây ô nhiễm [7, 68]. Bên cạnh

đó, đất đô thị và đất ở có ảnh hưởng tới thành phần hóa học trong nước nhiều hơn

so với những loại hình sử dụng đất khác [60] Trái lại, [63] thấy rằng chất đất rừng

có chứa hàm lượng ion vô cơ thấp hơn và có vai trò quan trọng trong việc hạ thấp mức độ suy giảm chất lương nước Ngoài ra, nghiên cứu của [60] cũng cho thấy đất trang trại có ảnh hưởng lớn đến mật độ NO3- và SO42- trong nước Điều đó cho thấy, quá trình đô thị hóa nói chung và hoạt động sử dụng đất nói riêng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng nước

b) Ở Việt Nam

Từ đầu những năm 80 viễn thám bắt đầu được ứng dụng ở Việt Nam như một nguồn tư liệu mới, một phương pháp, công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực và đã đem lại hiệu quả rõ rệt về khoa học, công nghệ và kinh tế Cụ thể, trong công tác điều tra nghiên cứu biển: Công nghệ viễn thám sử dụng để khảo sát một số yếu tố hải dương học như địa chất - địa mạo dải ven biển, biến động bờ biển và cửa sông, trường nhiệt lớp mặt, phân bố san hô, điều tra các loại tài nguyên biển, biến động sử dụng đất, lớp phủ thực vật…B n cạnh đó, trong lĩnh vực nghiên cứu và giám sát môi trường nước Ngày nay ảnh vệ tinh có thể đem lại nhiều thông tin trực tiếp và gián tiếp về mạng lưới thủy văn, hối lượng và chất lượng cũng như diễn biến theo mùa, theo thời gian, các hiện tượng thuỷ văn có li n quan như lũ lụt, nhiễm mặn, biến động lòng sông, lòng hồ,… Việc sử dụng ảnh vệ tinh để điều tra, giám sát tài nguy n nước là một phương pháp cho ết quả nhanh và kịp thời nhất

Ảnh vệ tinh đã được một số cơ quan sử dụng để khảo sát, thành lập bản đồ biến động lòng sông ở các tỉ lệ khác nhau, từ 1:100.000 đến 1:25.000 cho hệ thống sông Cửu Long, một số sông ở miền Trung và sông Hồng Phần lớn những bản đồ này do Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguy n và Môi trường lập Ngoài ra, ảnh vệ tinh đã được một số đơn vị thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia và Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguy n và Môi trường sử dụng để thành lập bản đồ ngập lụt đồng bằng sông Cửu Long và một số tỉnh miền Trung Ảnh vệ tinh hiện nay có khả năng sử dụng để điều tra giám sát chất lượng nước như độ mặn, mức độ ô nhiễm do chất thải công nghiệp và để điều tra, quản lí tổng hợp các lưu vực sông

Một số các nghiên cứu nổi bật li n quan đến ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý chất lượng môi trường nước như là: các nghi n cứu li n quan đến quan trắc hàm lượng chlorophyll-a và chất rắn lơ lửng trong nước biển Đông [52, 53] và vùng vịnh ven biển [25, 26, 83] Về các nghiên cứu hiện nay có đề tài nghiên cứu hợp tác giữa Trung tâm Viễn thám quốc gia và Viện Vật Lý, Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia đã và đang tiến hành li n quan đến thử nghiệm ứng dụng ảnh

vệ tinh MODIS để tính toán nhiệt độ nước biển và hàm lượng chlorophyll-a trên Biển Đông ần đây, Nguyễn Thu Hà và Koi e [26] đã xây dựng phương pháp ứng dụng viễn thám và địa thống kê trong quan trắc chất lượng nước biển ven bờ, áp dụng nghiên cứu vịnh Tiên Yên và làm sáng tỏ rằng ảnh MODIS có khả năng cung cấp dữ liệu nhằm đánh giá hiệu quả chất lượng các vùng nước ven biển Đối với vùng hồ nội địa có nghiên cứu “Tính toán hàm lượng trầm tích lơ lửng trong nước mặt hồ Trị An sử dụng ảnh Landsat đa phổ” của tác giả Trịnh L Hùng và Vũ Danh Tuyến [29] Đáng chú ý, đề tài “Nghi n cứu tài nguy n nước mặt khu vực Hà Nội bằng phương pháp viễn thám và IS”, mã số QT-00-22 của Nguyễn Đình Minh và nnk [80] đã phân tích biến động theo hông gian và thời gian các lưu vực sông trong khu vực Hà Nội tr n cơ sở phân tích dữ liệu viễn thám vệ tinh và GIS

Năm 2014-2015, Nguyễn Văn Thảo [86] trong tiến hành đề tài “Nghi n cứu các phương pháp phân tích, đánh giá và giám sát chất lượng nước ven bờ bằng tư liệu viễn thám độ phân giải cao và độ phân giải trung bình, đa thời gian; áp dụng thử nghiệm cho ảnh của vệ tinh VNREDSat-1” Đề tài đã xây dựng được 2 thuật toán theo mô hình truyền thống là OC2 Vietnam và OC4 Vietnam để xử lý dữ liệu ảnh MODIS xác định phân bố hàm lượng Chl-a tr n cơ sở bộ dữ liệu đo quang học

và hàm lượng Chl-a tại vùng biển Việt Nam Đã xác định được quan hệ giữa CDOM (412 nm) với tỷ số phổ phản xạ rời mặt nước Rrs (531 nm)/Rrs (443 nm) tuân theo hàm e mũ có hệ số hồi quy R2 = 0,75 là lớn nhất cho vùng biển Việt Nam Đây là cơ sở xây dựng thuật toán truyền thống xác định giá trị CDOM trên ảnh vệ tinh MODIS Ảnh VNREDSAT-1 hạn chế trong xây dựng thuật toán xác định hàm lượng Chl-a và giá trị CDOM do thiếu các kênh phổ có các bước sóng dưới 0,43

nm Tuy nhiên, ảnh VNREDSAT-1 có thể được sử dụng để xác định hàm lượng vật chất lơ lửng (SPM- suspended particulate matter) vùng ven biển ở tỷ lệ lớn

Gần đây nhất là nghiên cứu quan trắc chỉ số mức độ phú dưỡng của Vũ Thị Hân, Nguyễn Thị Thu Hà và nnk [27] tiến hành ở Hồ Linh Đàm thông qua việc xác định hàm lượng Chl-a trong nước hồ sử dụng ảnh Landsat 8 Theo đó, phổ phản xạ đo được ở Hồ Linh Đàm tương quan tuyến tính với tỷ lệ phổ phản xạ kênh

3 và kênh 2 của Landsat 8, phù hợp để tính chỉ số mức độ phú dưỡng TSI với tỷ số tường quan R2

=0,78 Kết quả nghiên cứu cho thấy TSI ở hồ Linh Đàm có xu hướng tăng dần theo thời gian (từ năm 2013 đến năm 2016) và biến đổi theo không gian (cao ở khu vực ven hồ và giảm dần vào giữa hồ Theo kết quả đó, nước hồ Linh Đàm chuyển từ trạng thái phú dưỡng (năm 2013) sang trạng thái

si u phú dưỡng vào năm 2017

1.2.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu Hồ Tây và quận Tây Hồ

so với các tiêu chuẩn Việt Nam, Canada, Úc Bên cạnh đó, ết quả nghiên cứu về thành phần các loại tảo – nhóm sinh vật chỉ thị cho sự phú dưỡng của Dương Thị Thủy và Lê Thị Phương Quỳnh [71] đã càng hẳng định mức độ báo động về hiện tượng phú dưỡng ở hồ Tây

Hoàng Dương Tùng (2004) [75] chỉ ra một đặc điểm quan trọng của chất lượng nước Hồ Tây là sự khác nhau giữa mùa hô và mùa mưa Theo đó, thì ngoài

pH, các yếu tố thủy lý hóa đều hác nhau theo mùa; hàm lượng oxi hòa tan DO không chênh lệch nhau nhiều nhưng mùa mưa tầng đáy đạt 2mg/l; vào mùa khô, nước thải từ các cống đổ vào trong hồ có mức độ ô nhiễm hơn so với mùa mưa và

có sự chênh lệch về hàm lượng của một số yếu tố thủy, lý, hóa ở một số khu vực của hồ

Bùi Nguyên Phổ (2012) [96] nghiên cứu về các chức năng của hệ sinh thái đất ngập nước Hồ Tây và những ảnh hưởng của phát triển đô thị tới các chức năng đó cho thấy các chức năng, giá trị của Hồ Tây rất đa dạng, quan trọng trong sự phát triển của thủ đô; tuy nhi n các chức năng này đang bị suy giảm nghiêm trọng do ô nhiễm môi trường chất thải rắn và lỏng; việc khai thác và tận dụng Hồ Tây ngày càng nhiều hơn, trong hi vấn đề bảo vệ và duy trì chưa tương xứng với những giá trị, chức năng

đó Phần lớn các chỉ tiêu về môi trường đều vượt giới hạn cho phép khiến cho sự đang dạng về HST động thực vật ở Hồ Tây có nguy cơ bị suy giảm cả về số lượng và chất lượng Bên cạnh đó là rất nhiều những nghiên cứu về hiện trạng môi trường nước của Hồ Tây [88, 95] và những nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng hồ như: biến đổi khí hậu, hoạt động nhân sinh, điều kiện địa chất môi trường [74, 81]

Năm 1997, Nguyễn Văn Viết xây dựng mô hình toán lan truyền ô nhiễm nước

ở Hồ Tây [87]; Mô hình dự báo do ô nhiễm BOD và tình trạng phú dưỡng ở Hồ Tây (Trần Đức Hạ, 2000) [98]; Đánh giá chất lượng nước hồ dựa vào sự phú dưỡng bằng phương pháp toán học, Mô hình hóa hệ sinh thái Hồ Tây-Hà Nội nhằm bảo vệ và phát triển bền vững của Lưu Thị Lan Hương (2007) [79] Trong một nghiên cứu khác (2008), Lưu Thị Lan Hương đã cho thấy được thực trạng chất lượng môi trường nước, trạng thái phú dưỡng và sự đa dạng sinh học ở Hồ Tây [42]

Ngoài ra, các nghiên cứu đánh giá chất lượng nước Hồ Tây trong tương quan với hoạt động sử dụng đất cũng bước đầu được quan tâm Tiêu biểu phải kể đến

“Các công trình nghi n cứu tình hình sử dụng đất đai trong mối liên quan với hoạt động kinh tế và bảo vệ môi trường nước khu vực Hồ Tây (Nguyễn Cao Huần và nnk) [77]; Đánh giá biến động sử dụng đất khu vực Hồ Tây và phụ cận với sự trợ giúp của hệ thống thông tin địa lý (Phạm Bình Quyền và nnk, 2000) [94]

Tuy nhiên, số lượng các công trình nghiên cứu chất lượng nước ở Hồ Tây sử dụng công nghệ viễn thám vẫn còn ít Tính đến nay, mới chỉ có nghiên cứu của Nguyễn Thu Hà tiến hành năm 2016 [85] là sử dụng công nghệ viễn thám nghiên

cứu chất lượng nước của Hồ Tây Nghiên cứu đã thử nghiệm thành công mô hình hóa sự phân bố không gian của hàm lượng chl-a và trạng thái chỉ số phú dưỡng nước Hồ Tây sử dụng ảnh Sentinal 2A Nghiên cứu cho thấy phần lớn diện tích nước Hồ Tây (99% tổng diện tích si u phú dưỡng trong tháng 06/2016 (TSI>70) Đặc biệt vùng có TSI> 80 chiếm gần 50% tổng diện tích mặt nước hồ giúp giải thích cho hiện tượng cá chết hàng loạt ở Hồ Tây vào đầu tháng 07/2016

b) Quận Tây Hồ

Quận Tây Hồ là một quận thuộc khu vực phát triển của Thành phố trung tâm

có điều kiện đặc biệt thuận lợi thu hút các nguồn lực vốn tài chính, nguồn nhân lực và khoa học công nghệ Chính vì thế, có rất nhiều nghiên cứu về hoạt động sử dụng đất

đã được tiến hành cho thấy sự ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa tới biến động sử dụng đất tr n địa bàn quận với độ tin cậy cao Năm 2002, Nguyễn Đức Khả và nnk [82] đã tiến hành nghiên cứu quá trình đô thị hóa phục vụ cho quản lý đất đô thị ở Quận Tây Hồ Theo đó, trong giai đoạn 1977-2000 đất trồng trọt, đất mặt nước và đất thổ cư biến động mạnh, nhưng hông cùng hướng và tốc độ theo các giai đoạn và theo các tiểu vùng Đất ao hồ và đất trồng trọt giảm trong hi đất thổ cư và đất chuy n dùng tăng Quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ trong giai đoạn 1990-2000 gây biến đổi môi trường tự nhiên bao gồm sự gia tăng chất thải và ô nhiễm mặt nước

Năm 2003, Nhữ Thị Xuân và nnk [89] tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý phục vụ quản lý đất đai ở quận Tây Hồ Nghiên cứu cho thấy trong giai đoạn từ năm 1992 đến 2001 diện tích đất nông nghiệp, đặc biệt là đất cây xanh, đất mặt nước đã bị chuyển thành đất ở, đất chuyên dùng Vũ Thị Phương Thảo [100] trong nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra xu hướng đô thị hóa tăng nhanh tuy nhi n giai đoạn 2003-2010 (tăng 2,1%/năm) nhỏ hơn so với giai đoạn 1992-2003 (tăng 7,2%/năm) do việc quản lý các loại hình sử dụng đất chặt chẽ hơn

Như vậy, sử dụng ảnh Landsat và dộ thấu quang trong để tính toán TSI cho nước Hồ Tây là hoàn toàn khả thi nhưng cho đến nay vẫn chưa có nghi n cứu nào được tiến hành Hầu hết các nghiên cứu về khu vực này đều sử dụng phương pháp nghiên cứu truyền thống, đặc điểm quan trắc rời rạc và không có tính bao quát cho

cả một khu vực rộng lớn, tốn kém về mặt thời gian và chi phí Trong hi đó, việc

quan trắc độ trong của nước sử dụng ảnh Landsat và độ thấu quang có thể giải quyết được những vấn đề còn tồn tại của phương pháp nghi n cứu truyền thống

Các nghiên cứu về tình hình sử dụng đất ở Hồ Tây được tiến hành từ rất sớm

và quản lý một cách chặt chẽ bởi phòng Tài nguy n Môi trường của quận Số liệu này được tính toán, cập nhật liên tục từng năm và mang tính nhất quán Do đó, luận văn sử dụng dữ liệu sử dụng đất thu thập từ phòng Tài nguy n và Môi trường quận Tây Hồ

Do đó, luận văn lựa chọn sử dụng dữ liệu sử dụng đất được thống kê và cung cấp bởi Phòng Tài nguyên – môi trường quận Tây Hồ để phân tích, nhằm tránh những xung đột về số liệu sử dụng đất so với các nghiên cứu trước đây Luận văn sẽ tập trung vào tính toán, xác định sự biến động của TSI trong nước Hồ Tây qua thời gian sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat phục vụ mục đích nghi n cứu

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 THU THẬP VÀ TỔNG HỢP TÀI LIỆU

Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu là phương pháp được sử dụng ở những bước đầu tiên của nghiên cứu khoa học Nguồn tài liệu thu thập sẽ là

cơ sở giúp cho người thực hiện đánh giá tổng quan về khu vực nghiên cứu từ đó xác định được các yếu tố góp phần gây ảnh hưởng đến chất lượng nước hồ

Các tài liệu đã thu thập phục vụ cho thực hiện luận văn gồm các công trình nghiên cứu trước đây, các báo cáo inh tế - xã hội, niên giám thống kê của quận Tây Hồ về các loại hình sử dụng đất và dân số Từ các tài liệu này có thể tổng hợp, tính toán và phân tích sự biến động, khái quát các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số mức

độ phú dưỡng của nước hồ như đặc điểm khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa), chế độ thủy văn, hoạt động sinh hoạt (gia tăng diện tích đất ở, suy giảm diện tích mặt nước, thu hẹp diện tích đất công viên và cây xanh, mật độ dân số và hiện trạng xả thải của dân cư hu vực quanh hồ,…)

Các tài liệu thu thập sẽ được phân loại, sắp xếp theo trình tự hợp lý nhằm phục vụ hiệu quả cho nghiên cứu Tổng hợp, phân tích, đánh giá tài liệu một cách khoa học nhằm sử dụng hiệu quả nhất những thông tin đó Các số liệu thống kê về các tác nhân gây ảnh hưởng đến chỉ số phú dưỡng của nước hồ xử lý, tính toán thống kê sử dụng phần mềm IBM 2.0 để phân tích

Các tài liệu về hiện trạng sử dụng đất của quận Tây Hồ được sử dụng trong Luận văn chủ yếu là số liệu thống kê của quận trong các năm 1996, 2005, 2010,

2013, 2016, 2017 theo bảng thông tin được ghi trong bảng 2.1 ví dụ cho hai năm

2005 và 2010 như sau:

Bảng 2.1: Bảng hiện trạng sử dụng đất của quận Tây Hồ năm 2005 và 2010 [72]

2.5 Đất sông suối và mặt nước chu ên dùng SMN 484.94 498.07

3 Đất chưa sử dụng CSD 129.35 128.15

Tuy nhiên, luận văn chỉ tập trung nghiên cứu 3 loại hình sử dụng đất chính thường xuy n thay đổi qua các nằm nhằm làm nổi bật sự ảnh hưởng sự biến đổi đó tới chất lượng nước ở Hồ Tây là: đất mặt nước, đất cây xanh và đất ở Trong đó, đất mặt nước lấy từ số liệu về đất sông suối và mặt nước chuy n dùng; đất cây xanh sử dụng số liệu đất trồng cây hàng năm, và đất ở sử dụng số liệu của đất ở đô thị như trong bảng 2.1

Ba loại hình sử dụng đất này được lựa chọn phục vụ nghiên cứu vì sự biến động về diện tích mặt nước ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng nước trong hồ, trong

hi đó đất cây xanh là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá quy hoạch đô thị và đất ở thể hiện xu hướng phát triển của đô thị

2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA

Đây là phương pháp quan trọng trong nghiên cứu nhằm bổ sung và hiệu chỉnh các thông tin có được từ các tài liệu thu thập và tiến hành đo đạc các thông số ngoài hiện trường như: 1) đo độ thấu quang của nước (SD) bằng cách sử dụng đĩa Secchi; 2) đo phổ phản xạ tại mặt nước đồng thời với đo độ thấu quang để xây dựng, phân tích mối quan hệ giữa độ thấu quang của nước và phổ phản xạ mặt nước

và phổ ảnh vệ tinh sử dụng (Landsat 8 OLI và Landsat 5 TM); 3) đo các thông số môi trường nước hác như: nhiệt độ, pH, DO B n canh đó, trong quá trình hảo sát

đo đạc, học vi n đồng thời phỏng vấn ý kiến của người dân sống quanh khu vực để

có được những đánh giá hách quan và thực tế về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của nước hồ tại các vị trí nghiên cứu

Để tiến hành nghiên cứu trong Luận văn, học viên đã thực hiện 3 đợt khảo sát thực địa, cụ thể là:

- Đợt 1: Vào ngày 01/06/2016 với 8 điểm phân bố dọc ven bờ dọc đường Thụy Khu , đường Thanh Niên, đường Yên Phụ Đây là khu vực tập trung dịch vụ kinh doanh nhà thuyền và nơi tập trung nhiều cống xả thải nhất của Hồ Tây như Cống Tàu Bay, Cống Cây Si, Cống Đõ nhằm đánh giá tác động của hoạt động kinh doanh và xả thải quanh hồ tới độ trong của nước Hồ Tây

- Đợt 2: Vào ngày 27/09/2016 với 8 điểm dọc theo hồ từ hu Công vi n nước

Hồ Tây đến đường Thanh Niên nhằm xác định sự thay đổi độ trong của nước Hồ Tây theo không gian

- Đợt 3: Vào ngày 03.09.2017 với 8 điểm khu vực ven hồ dọc đường Bưởi, Lạc Long Quân và khu vực phường Quảng An Đây là hu vực không có hoạt động nhà thuyền để so sánh với độ trong với những khu vực tập trung hoạt động nhà thuyền thu thập từ đợt khảo sát thứ nhất nhằm làm rõ sự ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh tới chất lượng nước Hồ Tây

Vị trí các điểm khảo sát, đo đạc phân bố chủ yếu ở gần bờ do điều kiện thuê tàu, thuyền hó hăn và một số hạn chế về mặt kỹ thuật (máy đo phổ bị rung lắc và không hoạt động khi dùng thuyền nghiên cứu trên mặt nước) Các vị trí này được thể hiện trên hình 2.1

Hình 2 1 Sơ đồ mạng lưới khảo sát

Để chuẩn bị cho công tác thực địa cần chuẩn bị PS, máy đo phổ, máy GPS cầm tay, đĩa Secchi, thước dây, thuyền… Các thiết bị chính sử dụng trong quá trình lấy mẫu đều được kiểm tra và hiệu chuẩn đạt yêu cầu, đảm bảo độ chính xác trong quá trình vận hành Ngày thực địa được chọn vào các ngày thời tiết có nắng đẹp trùng với ngày chụp ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI Vị trí các điểm khảo sát được xác định bằng máy đo PS hiện trường Thuyền nhỏ được sử dụng làm phương tiện di chuyển đi đến các điểm khảo sát đã định sẵn trước đó

Trong quá trình khảo sát có các phương pháp đo hiện trường cụ thể như sau:

2.2.1 Đo độ phản xạ bề mặt nước

Phổ phản xạ mặt nước Hồ Tây được tiến hành đo bằng cách sử dụng máy đo bức xạ hiện trường ER 1500 do Trung tâm CAR IS, trường Đại học Khoa học Tự

nhiên cung cấp Máy đo bức xạ hiện trường ER 1500 được sản xuất bởi Tập đoàn Vista (Vista Corporation), Hoa Kỳ cho phép đo phổ phản xạ mặt nước trong dải sóng

từ tia cực tím (UV) đến cận hồng ngoại (NIR) ứng với 350 nm đến 1050 nm với độ phân giải kênh phổ là 1,5 nm sử dụng sóng điện từ tự nhiên phát xạ từ mặt trời Phổ phản xạ mặt nước được đo ở góc chiếu 40-45o theo hướng 130-135o so vớihướng chiếu của mặt trời theo phương pháp của Mobley [10] và Mueller [46] (hình 2.2) Theo đó, phổ phản xạ của mặt nước được tính toán bằng phương trình (1) dưới đây:

w

L

L R

R

Trong đó:

- R w  là phổ phản xạ của mặt nước được đo ngay tr n bề mặt nước có đơn vị

là %; R p  là hệ số phản xạ ảnh hưởng bởi bầu trời được cung cấp theo năm bởi Field Spectroscopy Facility (http://fsf.nerc.ac.uk/)

- L t  là hệ số phát xạ thu được của mặt nước tại điểm đo;

- L r  là hệ số phát xạ thu được của bề mặt vật phản xạ chuẩn (panel)

Hình 2 2 Đo phổ phản xạ mặt nước tại Hồ Tây sử dụng máy GER 1500

2.2.2 Đo độ thấu quang của nước

Độ thấu quang (hay còn gọi là độ trong) của nước là một đặc tính quang học của nước liên quan mật thiết đến các hợp phần hác có trong môi trường nước như

(1)

chất rắn lơ lửng, CDOM, các chất dinh dưỡng, Độ thấu quang có tương quan nghịch với tổng số lượng chất rắn lơ lửng (TSS) có trong các vùng nước Nó có thể được sử dụng để nghiên cứu sự có mặt của các chất dinh dưỡng và tải lượng chất rắn trong môi trường nước [41] Phương pháp phổ biến nhất để đo độ thấu quang nước được dựa trên các nguyên tắc tập trung ánh sáng [28] Phương pháp phổ biến được dùng để đo độ thấu quang của nước là phương pháp sử dụng đĩa Secchi, được tạo ra bởi Pietro Angelo Secchi SJ năm 1865 Đĩa secchi dạng hình tròn,dẹt làm bằng vật liệu không thấm nước (inox, thiếc), đường kình khoảng 20 cm được chia đĩa làm 4 phần đều nhau, sơn hai màu đen và trắng xen kẽ nhau Đĩa được treo trên một que hay trên một sợi dây có đánh dấu khoảng cách mỗi khoảng chia là 5 cm hoặc 10 cm Hai đầu của đĩa được cố định để giữ đĩa luôn nằm ngang

Khi đo, cầm đầu dây thả từ từ cho đĩa ngập nước và ghi nhận lần 1 khoảng cách từ mặt nước đến đĩa khi không còn phân biệt được hai màu đen trắng trên mặt đĩa Sau đó cho đĩa secchi sâu hơn vị trí vừa rồi và éo l n đến khi vừa phân biệt được hai màu đen trắng, ghi nhận khoảng cách lần 2 (Hình 2.3a) Độ thấu quang của nước ao/biển đo bằng đĩa secchi là độ dài trung bình của hai lần ghi nhận khoảng cách

Hình 2 3 Nguyên lý của phương pháp đo độ thấu quang của nước (a) và đo độ thấu quang

của nước Hồ Tây sử dụng đĩa Secchi (b)

2.3 DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH

Luận văn sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat Surface Reflectance Level 2 Science Products Landsat 8/OLI (Operational Land Imager) và ảnh Landsat 5/TM

(Thematic Mapper) với độ phân giải 30 x 30m kết hợp với kết quả đo phổ thực địa

và đo độ thấu quang bằng đĩa Secchi để xây dựng phương trình tính toán độ thấu quang của của nước Hồ Tây Các ảnh được thu thập để sử dụng trong nghiên cứu đều là các ảnh được lựa chọn vào thời điểm thời tiết tốt, độ che phủ mây tùy thuộc vào từng cảnh ảnh nằm trong khoảng từ 1 (ảnh Landsat 5 TM vào chụp vào ngày 08/11/2010) đến 79% (ảnh Landsat 5 TM vào chụp vào ngày 01/06/2010)

Các ảnh Landsat 8 OLI (5 ảnh) và Landsat 5 TM (9 ảnh) (bảng 2.2) được thu thập tại địa chỉ của Cục Địa chất Hoa Kỳ là https://earthexplorer.usgs.gov/ Vị trí ảnh thu thập Path/Row: 127/45 và đều nằm trong hệ tọa độ W S 84, múi 48N, định dạng GEOTIFF Các ảnh được sử dụng được lấy vào các năm 2016, 2017 (thời điểm khảo sát thực địa); các mốc thời gian theo bước nhảy 5 năm (2015, 2010, 2005); riêng năm 2000 và 1995 do hông có ảnh nên luận văn sử dụng ảnh của các năm 2001 và 1996

Bảng 2.1 Danh sách các cảnh ảnh Landsat sử dụng trong nghiên cứu

lý của ảnh Landsat để thu được Landsat Surface Reflectance Level 2 được thể hiện trong hình 2.4 Đây là sản phẩm nằm trong chương trình Landsat ARD (Landsat Analysis Ready Data) của US S được công bố vào ngày 25 tháng 9 năm 2017, có sẵn để tải xuống từ EarthExplorer cho Hoa Kỳ, Alaska và Hawaii với vộ tham chiếu

W S84 và định dạng GeoTIFF Phép chiếu được sử dụng Alber Equal Area Conic Khoảng thời gian sẽ bao gồm hình ảnh từ năm 1985 đến năm 2016 cho Hoa Kỳ và

từ 2000-2016 cho Alaska và Hawaii Dữ liệu được cung cấp bao gồm phản xạ khí quyển, độ sáng, phản xạ bề mặt và thông tin chất lượng điểm ảnh Mỗi ảnh có kích thước 5000 x 5000 với độ phân giải 30 mét

Hình 2 4 Quy trình và phương pháp xử lý ảnh Landsat OLI để có được dữ liệu Landsat

Surface Reflectance Level 2 [65]

Với ảnh Landsat Surface Reflectance Level 2 Science Products người dùng

có thể bỏ qua nhiều công đoạn như xác định nguồn gốc của dữ liệu ảnh và hệ thống

xử lý mà trước đây thường tốn rất nhiều thời gian Landsat Surface Reflectance Level 2 Science Products cung cấp các cảnh ảnh được hiệu chỉnh một cách đồng bộ, xác định chất lượng ảnh tới từng Pixel, cung cấp nhiều dữ liệu có thể sử dụng được hơn Theo đó, dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat thu đươc sẽ ngay lập tức được hệ thống

xử lý một cách chính xác và đồng bộ giúp rút ngắn thời gian làm việc đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng ảnh; phân loại ảnh vào từng nhóm theo đặc điểm hình học, đặc điểm khí quyển giúp cho việc sử dụng được dễ dàng hơn; và cuối cùng là cung cấp dữ liệu Landsat với chất lượng cao nhất cho người sử dụng Vì thế

Landsat Surface Reflectance Level 2 Science Products cung cấp sẽ trở thành công

cụ hữu ích cho các nghiên cứu chuyên sâu trong thời gian tới

Do các ảnh Landsat thu thập được qua trang Earthexplorer của Cục Địa chất Hoa Kỳ đã được hiệu chỉnh hình học, tọa độ và hiệu chỉnh khí quyển nên việc hiệu chỉnh này được loại bỏ Ảnh thu thập được trích rút mực nước thông qua áp dụng tỷ

số của hai kênh 5 và 2 (với ảnh Landsat 5); kênh 6 và kênh 3 (với ảnh Landsat 8) bằng phần mềm ENVI 5.3 để tách đối tượng đất và nước để từ đó tìm ra được hông gian nước mặt trong từng thời điểm hác nhau để tính toán biến động chất lượng nước mặt Từ đó có được bộ dữ liệu gồm các bảng dữ liệu và bản đồ dạng raster cho độ thấu quang của nước thông qua độ sâu đĩa Secchi tại các thời gian khác nhau

Bảng 2.2 Các kênh phổ của Landsat 5-8 sử dụng trong các phương trình hồi quy với với

Nghiên cứu được tiến hành trên phần mềm ENVI 5.3 và ArcGIS 10.4 Trong

đó, phần mềm ENVI được thiết kế dựa trên ngôn ngữ lập trình IDL (Interactive Data Language) có điểm mạnh của ENVI là: 1 - khả năng xử lý ảnh kết hợp cách tiếp cận theo file ảnh (file-based) và theo kênh (bandbased); 2 - khả năng xử lý và phân tích đa nh/ đa dữ liệu; 3 - khả năng mở rộng và đưa th m những modul phân tích xử lý và phân tích ảnh với các kích cỡ và định dạng ảnh khác nhau; 4 - hoàn thiện nhiều công cụ phân tích phổ với các thuật toán hoàn chỉnh và khả năng tích hợp với GIS Ngoài ra phần mềm ENVI có các công cụ để đưa dữ liệu ảnh về khuôn dạng bản đồ cuối cùng như các công cụ nắn chỉnh hình học ảnh với ảnh, ảnh với bản đồ, tạo ảnh trực chiếu, ghép ảnh, biên tập bản đồ

Hình 2 5 Quy trình làm việc với ảnh Landsat để tính toán TSI

Bản đồ phân bố chỉ số phú dưỡng trong nước Hồ Tây cuối cùng được thành lập dựa tr n phương pháp phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên sử dụng “Slice raster” trong ENVI 5.3 và bi n tập trong ArcGIS 10.4 Quy trình làm việc với ảnh Landsat Surface Reflectance Level 2 Science Products bằng phần mềm ENVI 5.3 được thể hiện trong hình 2.5

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÚ DƯỠNG TỪ SD

Năm 1996, Carlson và Simpson [12] đã công bố hệ thống phân loại chất lượng nước bằng chỉ số phú dưỡng thông qua việc đánh giá các thông số chất lượng nước như độ thấu quang (SD), Chl-a, phốt pho tổng (TP) cung cấp một công cụ hiệu quả để đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số phú dưỡng (Trophic State Index) của các hồ nội địa Theo đó, trạng thái phú dưỡng của hồ và hồ chứa được đánh giá

tr n thang chia độ 100 và chia thành 4 cấp độ: Nghèo dinh dưỡng (Oligotrophy), Dinh dưỡng trung bình (Mesotrophy), Phú dưỡng (Eutrophy), Si u phú dưỡng (Hypereutrophy) (bảng 2.3)

Phương trình tính TSI sử dụng SD (Carlson 1973): 14.41*ln(SD)

TSI(SD)=60-Bảng 2.3 Mối quan hệ giữa tỷ số TSI, độ trong của nước với mức độ ph dưỡng của nước hồ

theo Carlson và Simpson [12]

độ thấu quang của nước và ước lượng đo độ thấu quang Gần đây, Lee và cộng sự [40] đã đưa ra một mô hình thuật toán để tính toán độ trong của nước, không giống với mô hình cổ điển mà dựa hoàn toàn vào sự suy giảm hệ số bức xạ, mô hình mới chỉ dựa trên hệ số suy giảm khuếch tán tại bước sóng tương ứng cho độ thấu quang tối đa cho cách diễn giải này Nhiều nhà nghiên cứu đã áp dụng viễn thám cho mục

đích này và cho thấy rằng dữ liệu viễn thám có tương quan với giá trị độ trong của nước đo bằng đĩa Secchi [19, 28, 30, 32, 37]

Kết quả đo độ thấu quang thực địa thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài như: màu nước, sóng, gió, ánh sáng mặt trời [16] Vì thế cần lên kế hoạch cụ thể trước khi tiến hành thực địa nhằm giảm thiểu tác động tới chất lượng kết quả đo Theo đó thì thời gian thích hợp nhất để tiến hành đo là hoảng từ 10 giờ đến 16 giờ, vào những ngày trời trong, ít mây Khi đo cần chú ý tránh sóng và các hoạt động nhiễu động vùng nước gây ảnh hưởng không mong muốn tới kết quả đo

Nhiều nhà nghi n cứu đã áp dụng viễn thám cho mục đích giám sát độ thấu quang của nước và cho thấy trong nghi n cứu của họ rằng dữ liệu viễn thám có tương quan với giá trị độ thấu quang của nước [14] Mối quan hệ này há chính xác với giá trị độ sâu của đĩa Secchi nhỏ hơn 16 m [8] Các thuật toán quan trọng đã được phát triển cho việc giám sát độ thấu quang của nước sử dụng các dữ liệu viễn thám hác nhau, như TM [2, 3, 5, 38, 49], MSS [22, 30, 32, 66] và IKONOS [4, 15,

20, 51] Tuy nhiên, landsat-TM thường xuy n được sử dụng để để ước lượng độ thấu quang Braga và cộng sự [8] thấy rằng dộ trong có tương quan chặt chẽ với dữ liệu TM, đặc biệt là hi triều cao Hơn nữa, các mô hình thích hợp cao đã được phát triển cho các giá trị của đĩa Secchi nằm trong hoảng từ 4 m đến 15 m so với các vệ tinh TM1 và TM3 [51]

Đến nay, việc ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu độ thấu quang của nước đã trở lên phổ biến và đạt được những thành tựu đáng ể Các nghiên cứu đã cho thấy độ thấu quang của nước thể hiện mối tương quan với các kênh phổ đơn lẻ

và với tỷ lệ kênh phổ Trong đó ảnh Landsat 5 TM thường được sử dụng nhất và có tương quan tốt với kênh Blue và Red; với tỷ lệ giữa kênh Blue và Green; tỷ lệ kênh Blue và Red; tỷ lệ nh reen và Red Ngoài ra, SD cũng tương quan tốt với các các nh đơn lẻ và tỷ lệ các kênh khi sử dụng các bộ cảm hác nhau được thể hiện

cụ thể trong bảng 2.4

Bảng 2 4 Các phương pháp viễn thám đo SD qua việc sử dụng các kênh phổ và các

tỷ số giữa chúng [45]

Landsat 5-MSS Landsat 7-ETM+

ASTER and ETM+

Landsat 5-MSS PROBA-CHRIS IKONOS

ALOS-AVNIR-2 SPOT