97
TP CHÍ KHOA HC, ði hc Hu, S 65, 2011
NGHIÊN C U S" D$NG %NH V' TINH
ð( NH)N DI'N S* BI,N ð-NG ðƯ/NG B/ BI(N T0NH TH1A THIÊN HU,
Nguyn Tin Hoàng, Trn Hu Tuyên
Trưng ði hc Khoa hc, ði hc Hu
Nguyn ðình Hòe
Trưng ði hc Khoa hc T nhiên, ði hc Qu!c gia Hà N"i
TÓM T4T
T#nh Th$a Thiên Hu là m"t trong nhng ñ)a phương ch)u nhi,u t-n thương nh.t do
thiên tai và bin ñ-i khí h4u gây ra 6 Vi8t Nam. B bi;n liên t<c b) xói l6 hàng năm. S bin
ñ"ng ñưng b bi;n Th$a Thiên Hu trong 40 năm qua ñã ñưEc xác ñ)nh thông qua phân tích
Hnh v8 tinh Landsat, ASTER và bHn ñN ñ)a hình. Các phương pháp giHi ñoán ñưng b trong
ñi,u ki8n sóng vP cũng ñưEc ñ, xu.t. Kt quH phân tích cho th.y, ñon b t$ HHi Dương ñn
Phú Thu4n b) xâm thc vUi t!c ñ" mnh nh.t, khoHng 10 W 15m/năm. Khu vc hai cZa sông
Thu4n An và Tư Hi,n bin ñ-i ph[c tp. Vùng cZa sông Hương có xu hưUng bin ñ-i t$ c.u
trúc liman sang c.u trúc cZa sông hình phu.
T khóa: xói l6 b bi;n, giHi ñoán Hnh, vin thám.
1. Gi6i thi8u
B bin Tha Thiên Hu liên tc bin ñng hàng năm. Trong nhng th p niên
g"n ñây, s' bin ñ(i này r)t m*nh m+ theo xu hư/ng xâm th'c phá h1y b, gây nhng
h u qu3 r)t l/n ñn ñi s4ng, s3n xu)t và môi trưng. Ngoài nguyên nhân t' nhiên t)t
yu (m'c nư/c bin ñang có xu hư/ng dâng cao, s' tăng cưng c1a bão, lũ...), các ho*t
ñng c1a con ngưi ñã tr> thành và ngày càng ñóng vai trò l/n trong vi@c gây bin ñ(i
b bin. ðiBu này làm cho bCc tranh toàn c3nh c1a các quá trình ñEa m*o > ñây tr> nên
phCc t*p và ña d*ng hơn.
Nghiên cCu nhng bin ñng c1a ñEa hình, xu th bin ñ(i c1a ñưng b có ý
nghĩa r)t quan trIng trong công tác quy ho*ch và phát trin ñ/i b mà trong ñó bao hàm
c3 công tác Cng phó tai bin thiên nhiên [2]. Xu)t phát t th'c t ñó, chúng tôi th'c hi@n
nghiên cCu sZ d<ng Hnh v8 tinh ñ; nh4n di8n s bin ñ"ng ñưng bbi;n t#nh Th$a
Thiên Hu bOng phương pháp hi@n ñ*i, có ñ tin c y và tính c p nh t cao.
2. D9 li8u và phương pháp nghiên cDu
2.1. D liu
Nghiên cCu s' bin ñng ñưng b bin c"n ph3i có mt cơ s> d li@u b3o ñ3m
98
yêu c"u vB ch)t lưRng và tính ña thi gian (bin ñng theo mùa trong nhiBu năm và theo
các mùa khác nhau trong năm). NhOm ñáp Cng các yêu c"u ñó, nghiên cCu ñã sU dng
hai lo*i d li@u: 3nh v@ tinh và b3n ñW ñEa hình các năm 1965, 1998, 2007. \nh v@ tinh
bao gWm 21 c3nh 3nh Landsat t năm 1973 ñn năm 2009, 4 c3nh 3nh ASTER t năm
2000 ñn năm 2008 và 2 c3nh 3nh SPOT ñưRc chp vào các năm 2005, 2007.
2.2. Hiu chnh nh v tinh
Trong phân tích 3nh v@ tinh, quá trình tiBn xU lý 3nh là khâu c'c kỳ quan trIng
ñ lo*i bg t4i ña nhng sai s4 do bin d*ng ñEa hình, nhihu khí quyn,… Các 3nh v@ tinh
sU dng trong nghiên cCu này ñBu ñưRc s4 hóa t hãng s3n xu)t bOng quy trình chukn
tương Cng c1a mli lo*i v@ tinh. ðEa hình ñ/i ven bin Tha Thiên Hu tương ñ4i bOng
phmng, di@n tích d3i bin ñng do quá trình bWi xói tương ñ4i hnp so v/i di@n tích toàn
c3nh nên bin d*ng hình hIc không 3nh hư>ng l/n ñn kt qu3 phân lo*i 3nh. Tuy nhiên,
kt qu3 tách ñưng b bE 3nh hư>ng r)t l/n b>i nhihu khí quyn khi mây hooc bóng râm
che ph1 trên b bin. Vì v y, trư/c khi tin hành phân tích, các 3nh v@ tinh ñã ñưRc hi@u
chqnh ph( (l)y mru ñ chói sáng), hi@u chqnh nhihu khí quyn theo mô hình FLAASH
[6].
2.3. Tách ñưng b t nh v tinh
Trình t' các bư/c xác ñEnh ñưng b (Hình 1) ñưRc áp dng chung cho c3 hai
lo*i 3nh Landsat và Aster. Kt qu3 tách ñưng b t3nh v@ tinh ñưRc ñ4i chiu v/i
ñưng b bin trong b3n ñW ñEa
hình và/hooc chWng ghép lên 3nh v@
tinh SPOT > cùng thi gian ñ ñánh
giá ch)t lưRng c1a phương pháp xác
ñEnh. \nh SPOT cũng là 3nh v@ tinh
quang hIc nhưng có ñ phân gi3i
cao (2,5 m và 10 m), kt qu3 t( hRp
màu ba kênh ph( 3nh cho màu c1a
ñ4i tưRng th'c trên mot ñ)t nên có
th phân bi@t tương ñ4i chính xác
các ñ4i tưRng qua 3nh, ñoc bi@t là
ñưng b bin. Nu kt qu3 kim
ñEnh không t4t thì tin hành kim
tra l*i khâu phân lo*i ñ tìm ra
nguyên nhân sai s4 và ñiBu chqnh.
Các bư/c phân tích 3nh v@
tinh ñưRc th'c hi@n bOng ph"n mBm RSI ENVI 4.5 có so sánh kt qu3 th'c nghi@m v/i
ph"n mBm ILWIS 3.3 Academic.
Hình 1. Sơ ñN các bưUc xác ñ)nh ñưng b
t$ Hnh v8 tinh
99
Tách ñưng b t nh Landsat
Kh3o sát hành vi ph( c1a nư/c bin và các ñ4i tưRng khác ven b cho th)y,
nư/c bin phân bi@t t4t nh)t > kênh 7 c1a hai lo*i 3nh ñưRc chp tcác b c3m TM,
MSS và kênh 4 (0,77 – 0,90 {m) 3nh ETM+. Kt qu3 này hoàn toàn phù hRp khi so
sánh v/i b3ng s4 li@u chukn vB hành vi ph( c1a các ñ4i tưRng trên 3nh Landsat. Tuy
nhiên, khi xem xét > các 3nh có vùng sóng v}, kênh 7 3nh MSS và TM cho kt qu3 t4t
nhưng r)t khó phân bi@t gia vùng sóng v} và b cát > kênh 4 3nh ETM+. SU dng
công c Band Math c1a ENVI kt hRp v/i phân tích hành vi ph( c1a các ñ4i tưRng ñã
xác ñEnh ñưRc t~ l@ kênh ph( phù hRp ñ phân lo*i ñưng b. T~ l@ kênh ph( t4t nh)t
ñ4i v/i 3nh ETM+ trong ñiBu ki@n sóng v} ñưRc l'a chIn là:
2
75
B
BB
R
−
=
Quá trình gi3i ñoán gWm 2 bư/c chính:
€
Xác ñEnh giá trE ngư}ng: th'c hi@n trên kênh 7 c1a 3nh MSS và TM; trên
kênh 4 c1a 3nh ETM+ khi không có vùng sóng v} và trên kênh t~ l@ R c1a
3nh ETM+ trong ñiBu ki@n sóng v}.
€
Ch*y phép phân lo*i Band Threshold v/i giá trE ngư}ng ñã chIn.
Tách ñưng b t nh Aster
Th'c hi@n phương pháp gi3i ñoán tương t' như 3nh Landsat, các kênh ph(
ASTER ñưRc chIn ñ phân lo*i theo phương pháp Band Threshold bao gWm: kênh
VNIR_Band3B (0,76 – 0,86 {m) trong ñiBu ki@n không có vùng sóng v} (Hình 4) và
kênh t~ l@ R = VNIR_Band2/VNIR_Band3N trong ñiBu ki@n có vùng sóng v} (Hình 5).
T hai biu ñW > hình 2 và 3, ta có th th)y rõ b cát phân bi@t t4t v/i nư/c trong
kênh 4 và phân bi@t t4t v/i sóng v} trong kênh t~ l@.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4
ð phn x
Cát Nưc Cátnưc
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Cát
Nưc
Sóng vỡ
ð phn x
Hình 2. So sánh giá tr) ñ" phHn x cfa các
ñ!i tưEng trên các kênh Hnh ASTER (xác
ñ)nh theo phương pháp IAR Reflectance)
Hình 3. So sánh giá tr) ñ" phHn x cfa các
ñ!i tưEng trên kênh th l8 cfa Hnh ASTER (R
= VNIR_Band2/VNIR_Band3N)
100
a. inh t- hEp màu 3 kênh Hnh ASTER (3,2,1) b. Kênh 4 cfa Hnh ASTER
c. Kt quH phân loi theo phương pháp Band
Threshold
d. Kt quH tách ñưng b t$ Hnh phân loi
Hình 4. GiHi ñoán ñưng b t$ Hnh ASTER trong ñi,u ki8n không có sóng vP
a. inh t- hEp màu khi chưa xZ lý
101
b. inh ñã xZ lý vùng sóng vP theo th l8 R = VNIR_Band2/VNIR_Band3N
c. Kt quH tách ñưng b t$ Hnh phân loi
Hình 5. GiHi ñoán ñưng b t$ Hnh ASTER trong ñi,u ki8n có sóng vP
2.4. Xây d)ng bn ñ* bi+n ñ,ng ñưng b bi-n Tha Thiên Hu+
B3n ñW ñưRc xây d'ng trên cơ s> chWng ghép các l/p ñưng b bin ñã ñưRc tách
t 3nh v@ tinh và b3n ñW ñEa hình (Hình 6). Nghiên cCu này sU dng ph"n mBm ILWIS 3.3
Academic và ARCMAP 9.3 ñ xây d'ng b3n ñW và tính toán di@n tích bin ñng do quá
trình bWi xói b bin.
Các l/p ñưng b bin sau khi tách ra t 3nh v@ tinh và b3n ñW ñEa hình ñưRc
chuyn vB cùng mt h@ tIa ñ UTM/WGS84. ð tính toán bin ñng, ñB tài chWng ghép
các l/p ñưng b > các năm khác nhau nhưng cùng mt mùa và ñưRc tách ra t cùng
lo*i v@ tinh. Kt qu3 tính toán ñưRc ñ4i chiu v/i d li@u thu ñưRc t quá trình ñiBu tra
theo phiu và phgng v)n cng ñWng. B3n ñW này là cơ s> ñ ñánh giá xu th xói l> b
bin và nh n di@n nguyên nhân c1a ho*t ñng xói l> )y.