Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS trong giám sát xâm nhập mặn sông Cửu Long

Bài báo giới thiệu giải pháp tích hợp ảnh viễn thám và GIS trong giám sát và thành lập bản đồ chuyên đề phân bố độ mặn của nước theo không gian và thời gian. Dữ liệu được sử dụng là ảnh vệ tinh Landsat 8 kết hợp với số liệu quan trắc độ mặn của nước được thu thập từ 11 trạm quan trắc. Kết quả phân tích cho thấy sự tương quan cao giữa giá trị quan trắc độ mặn của nước và giá trị độ sáng pixel của ảnh thành phần chính thứ nhất. Điều này cho phép áp dụng mô hình hồi quy và công cụ phân tích không gian của GIS để phát triển giải pháp giám sát xâm nhập mặn dọc sông Cửu Long.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS trong giám sát xâm nhập mặn sông Cửu Long Khoa học Tự nhiên Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS trong giám sát xâm nhập mặn sông Cửu Long Lê Văn Trung, Trần Thị Vân, Nguyễn Nguyên Vũ* Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Ngày nhận bài 2/7/2018; ngày chuyển phản biện 5/7/2018; ngày nhận phản biện 6/8/2018; ngày chấp nhận đăng 10/8/2018 Tóm tắt: Giải pháp truyền thống trong giám sát xâm nhập mặn sông Cửu Long đòi hỏi phải lấy mẫu thực địa, nên tốn nhiều thời gian và kinh phí. Bài báo giới thiệu giải pháp tích hợp ảnh viễn thám và GIS trong giám sát và thành lập bản đồ chuyên đề phân bố độ mặn của nước theo không gian và thời gian. Dữ liệu được sử dụng là ảnh vệ tinh Landsat 8 kết hợp với số liệu quan trắc độ mặn của nước được thu thập từ 11 trạm quan trắc. Kết quả phân tích cho thấy sự tương quan cao giữa giá trị quan trắc độ mặn của nước và giá trị độ sáng pixel của ảnh thành phần chính thứ nhất. Điều này cho phép áp dụng mô hình hồi quy và công cụ phân tích không gian của GIS để phát triển giải pháp giám sát xâm nhập mặn dọc sông Cửu Long. Giải pháp đề xuất cho phép hỗ trợ các địa phương trong việc giám sát, phân tích và phân vùng ảnh hưởng xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Từ khóa: GIS, phân tích không gian, viễn thám, xâm nhập mặn. Chỉ số phân loại: 1.7 Mở đầu ĐBSCL là vùng sản xuất nông nghiệp lớn nhất Việt Nam, đóng góp quan trọng trong cung cấp lương thực nội tiêu cũng như cho xuất khẩu. Tuy nhiên, nơi đây đang phải chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và tác động tiêu cực từ các công trình ngăn nước ở thượng nguồn. Hệ thống sông Cửu Long được tính từ Tân Châu trên sông Tiền và Châu Đốc trên sông Hậu chảy ra biển qua 9 cửa sông: Tiểu, Đại, Ba Lai, Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu, Định An, Trần Đề và Bát Thát. Chế độ thủy văn của sông Cửu Long bị chi phối đáng kể bởi thủy triều ở biển Đông và sự suy giảm lưu lượng nước từ thượng nguồn. Theo số liệu của các trạm quan trắc cho thấy, vào mùa khô, xâm nhập mặn từ các cửa sông thường diễn ra và tiến sâu vào đất liền với diễn biến phức tạp theo thời gian. Hiện nay, số lượng trạm không đủ để xác định mức độ ảnh hưởng trên toàn vùng và phương pháp quan trắc truyền thống thường tốn kém, nhưng vẫn không cung cấp đủ thông tin kịp thời cho các hệ thống cảnh báo sớm [1]. Để khắc phục vấn đề này, nhiều nghiên cứu đã ứng dụng thành công việc kết hợp ảnh viễn thám với số liệu quan trắc truyền thống trong công tác giám sát xâm nhập mặn [2, 3]. Bài báo nhằm giới thiệu giải pháp sử dụng ảnh vệ tinh Landsat kết hợp với số liệu của 11 trạm quan trắc để giám sát và thành lập bản đồ xâm nhập mặn dựa trên kỹ thuật phân tích không gian của GIS (hình 1). Hình 1. Vị trí khu vực nghiên cứu và các trạm quan trắc vùng ĐBSCL. Phương pháp thực hiện Dữ liệu mặt đất Để giám sát xâm nhập mặn trên các con sông và kênh rạch chính thuộc sông Cửu Long, dữ liệu đo mặn của 11 trạm quan trắc phân bố tại các cửa sông và dọc các sông do Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ cung cấp vào năm 2014 được sử dụng (hình 2). Các trạm cung cấp dữ liệu độ mặn liên tục trong ngày (2 giờ/lần) từ tháng 1 đến tháng 6 trong năm. Dữ liệu được tổ chức, lưu trữ và quản lý trong GIS để tạo cơ sở đánh giá xu hướng xâm nhập mặn theo không gian và thời gian. Tác giả liên hệ: Email: nnvu2310@gmail.com * 61(3) 3.2019 22 Khoa học Tự nhiên Integrating remote sensing and GIS technology in monitoring salinity intrusion in Mekong River Van Trung Le, Thi Van Tran, Nguyen Vu Nguyen* Department of Environment and Resources, Ho Chi Minh City University of Technology 1 Received 2 July 2018; accepted 10 August 2018 Abstract: The traditional method used in monitoring salinity intrusion in Mekong River requires in-situ sampling which is costly and time consuming. This study introduces a remote sensing and GIS technique based solution for monitoring and building the thematic maps of the spatial and temporal distribution of salinity in water. The used data consisted of Landsat 8 images acquired at the same time as the data that were collected at 11 salinity measurement stations. The analysis results showed a significant correlation between the observed salinity data and brightness value of pixel in the first principal component image. The suitable regression equation was developed to realise the salinity intrusion by using Landsat time-series imagery, and the spatial analysis tools in GIS were used in developing maps of areas at risk for salinity intrusion along the Mekong River. The proposed method proved to be effective in monitoring, analysing impacts of salinity intrusion in different regions of the Mekong River Delta. Dữ liệu ảnh Landsat Ảnh vệ tinh Landsat 8 (độ phân giải không gian 30 m) thu nhận vào các ngày: 22/02/2014, 10/3/2014, 26/3/2014, 27/4/2014 và 13/5/2014 (tại các thời điểm trùng với thời gian đo độ mặn của nước). Các ảnh Landsat 8 được tải miễn ph ...