BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
ĐINH THỊ THU HIỀN
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIÁM SÁT
MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT KHU VỰC HÀ NỘI TỪ DỮ LIỆU
VỆ TINH VNREDSAT-1A
Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số : 9.52.05.03
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2018
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám,
Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Trần Xuân Trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2. TS Lê Quốc Hưng, Cục Viễn thám quốc gia
Phản biện 1: PGS.TS Trần Thị Vân Anh
Phản biện 2: PGS.TS Phạm Quang Vinh
Phản biện 3: PGS.TS Phạm Việt Hòa
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường họp tại
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, vào hồi .... giờ .... ngày ..... tháng ..... năm 2018
Có thể tìm hiều luận án tại thư viện : Thư viện Quốc gia Hà Nội hoặc Thư
viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nước nói chung và nước mặt nói riêng là yếu tố không thể thiếu trong toàn bộ sự
sống và các quá trình xảy ra trên Trái Đất. Nước là môi trường cho các phản ứng chuyển
dịch nhiều loại vật chất, góp phần điều tiết và điều hòa khí hậu. Nước còn có vai trò quyết
định trong các hoạt động kinh tế và đời sống văn hóa tinh thần của loài người [18].
Các phương pháp nghiên cứu truyền thống sử dụng kết quả phân tích các mẫu nước
thử nghiệm chỉ đánh giá được chất lượng nước một cách cục bộ xung quan điểm đo. Hơn
nữa, cũng không thể lấy quá nhiều mẫu thử nghiệm hay thiết lập mạng lưới quan trắc chất
lượng nước dày đặc do tốn kém về thời gian và chi phí. Những hạn chế này đã được khắc
phục khi sử dụng tư liệu viễn thám, với ưu điểm diện tích phủ trùm rộng, tiết kiệm thời gian,
dải phổ và số lượng kênh phổ đa dạng, chi phí thấp...
Dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A đã được sử dụng trong thành lập bản đồ lớp phủ,
giám sát biến động khu vực lục địa, hải đảo và xuyên biên giới, đảm bảo mục đích quốc phòng
- an ninh… Mặc dù vậy, cho đến nay mới chỉ có Cục viễn thám quốc gia thực hiện dự án sản
xuất bằng dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A, dự án đã thông qua nhiều lần hội thảo khoa học,
bảo vệ sản phẩm niên độ qua các thời kỳ trong đánh giá và giám sát chất lượng nước mặt. Các
nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám đánh giá chất lượng môi trường nước mặt chủ yếu sử
dụng tư liệu ảnh vệ tinh quang học độ phân giải trung bình như Landsat, SPOT,…hoặc độ phân
giải thấp (MODIS)Với những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ
giám sát môi trường nước mặt khu vực Hà Nội từ dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A”
được lựa chọn xuất phát từ nhu cầu thực tế, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu nhằm xây dựng được quy trình giám sát chất lượng nước mặt một số
sông, hồ, đầm khu vực Hà Nội từ dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat - 1A.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu: đối tượng nghiên cứu trong luận án là chất lượng nước mặt ở
một số sông, hồ, đầm khu vực Hà Nội.
• Phạm vi nghiên cứu:
+ Phạm vi không gian: Giới hạn trong một số sông, hồ khu vực Hà Nội.
+ Phạm vi thời gian: trong nghiên cứu sử dụng 02 cảnh ảnh VNREDSat-1A, chụp
ngày 20 tháng 10 năm 2016 và ngày 21 tháng 12 năm 2017.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích, tổng hợp; Phương pháp viễn thám; Phương pháp GIS;
2
Phương pháp hồi quy
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a) Ý nghĩa khoa học:
• Kết quả nghiên cứu đã minh chứng tính hiệu quả và độ tin cậy của công nghệ viễn
thám trong đánh giá và giám sát chất lượng nước mặt so với các phương pháp
nghiên cứu truyền thống.
• Góp phần minh chứng tính hiệu quả của dữ liệu ảnh vệ tinh quang học
VNREDSat-1A trong xác định phân bố hàm lượng các thông số chất lượng nước
mặt, phục vụ công tác giám sát, đánh giá và thành lập bản đồ chất lượng nước
mặt.
b) Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần cung cấp thông tin để các nhà quản lý đưa ra các biện pháp
trong giám sát và ứng phó với ô nhiễm môi trường nước mặt ở khu vực Hà Nội. Bên cạnh
đó, kết quả nhận được trong đề tài cũng có thể sử dụng, tham khảo trong công tác nghiên
cứu khoa học, giảng dạy ở các trường đại học, viện nghiên cứu.
6. Nội dung nghiên cứu
Luận án gồm: phần mở đầu, ba chương, phần kết luận và kiến nghị và phụ lục.
Chương 1 trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu; Chương 2 trình bày cơ sở khoa học
xây dựng quy trình công nghệ giám sát môi trường nước mặt từ dữ liệu ảnh vệ tinh
VNREDSat-1A; Chương 3 thực nghiệm xác định hàm lượng chất lượng nước mặt khu
vực Hà Nội từ dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A. Các kết quả chính của luận án được
trình bày trong phần kết luận và kiến nghị
7. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Có mối quan hệ chặt chẽ giữa phổ phản xạ của nước mặt được xác
định từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1A sau khi hiệu chỉnh khí quyển với hàm lượng các thông
số chất lượng nước mặt khu vực Hà Nội.
Luận điểm 2: Quy trình công nghệ giám sát nước mặt được đề xuất góp phần nâng
cao hiệu quả và độ chính xác xác định hàm lượng các thông số chất lượng nước mặt từ dữ
liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A.
8. Những điểm mới của luận án
• Xây dựng được quy trình công nghệ, giám sát môi trường nước mặt thông qua các
thông số chất lượng nước mặt từ dữ liệu ảnh vệ tinh VNREDSat-1A.
• Xây dựng được hàm quan hệ giữa hàm lượng các thông số chất lượng nước xác
3
định từ các mẫu thực địa và giá trị phổ phản xạ từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1A sau
khi đã hiệu chỉnh khí quyển.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về tài nguyên nước mặt Việt Nam
Việt Nam có hơn 2.360 con sông có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 109 sông
chính. Cả nước có 16 lưu vực sông với diện tích lưu vực lớn hơn 2.500 km2, trong đó 10/16
lưu vực có diện tích trên 10.000 km2. Tổng diện tích các lưu vực sông trên cả nước lên đến
1.167.000 km2, trong đó phần lưu vực nằm ngoài diện tích lãnh thổ chiếm đến 72% [4].
Như vậy, có thể nhận thấy, tài nguyên nước ở Việt Nam có vai trò hết sức quan trọng
và đang trở nên quý hiếm trong những năm gần đây. Trong khi nhu cầu về nước không
ngững tăng cao, nguồn nước mặt ở nhiều sông, hồ lại đang bị suy thoái và ô nhiễm nghiêm
trọng dẫn đến nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm. Hạn hán, thiếu nước xảy ra thường
xuyên, nghiêm trọng ở nhiều vùng ở nước ta, không chỉ vào mùa khô mà cả mùa mưa. Ảnh
hưởng của biến đổi khí hậu, sự gia tăng dân số và các hoạt động của con người đang gây áp
lực rất lớn đến chất lượng nguồn nước mặt, đe dọa an ninh về nguồn nước ở Việt Nam. Ở
nhiều thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, các hệ thống sông, hồ bị ô nhiễm
hết sức nghiêm trọng bởi rác thải, nước thải sinh hoạt, công nghiệp, ý tế. Đặc biệt ở Hà Nội,
nơi tập trung 22% làng nghề cả nước (1.350 làng có nghề, 286 làng nghề truyền thống),
trong đó có 43 làng chế biến thực phẩm, 59 làng dệt nhuộm đồ da, 135 làng thủ công mỹ
nghệ, chất lượng nước mặt ở các sông, hồ bị ô nhiễm nặng nề.
1.2 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt: Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt; Ô nhiễm
do nước thải công nghiệp; Ô nhiễm do nước thải y tế; Ô nhiễm do nước thải nông nghiệp,
làng nghề
1.3 Các thông số chất lượng môi trường nước mặt
Có nhiều thông số để đánh giá chất lượng môi trường nước mặt. Theo Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về chất lượng nước mặt năm 2015 (QCVN 08-MT:2015/BTNMT), có tới 36
thông số có thể sử dụng nhằm đánh giá chất lượng môi trường nước mặt (Bảng 1.4) [7].
1.4 Tổng quan các nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát chất lượng
nước mặt
1.4.1 Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu chất lượng nước
mặt
Dữ liệu ảnh viễn thám với độ phân giải không gian đa dạng cho phép nghiên cứu,
giám sát các vùng nước ở các quy mô khác nhau. Đối với những khu vực rộng lớn như