Ứng dụng viễn thám trong giám sát biến động đường bờ

TP. HCM
KHOA

GVHD: PGS.TS TRẦN TRỌNG ĐỨC

60 44 76


Cơng trình
Cán b

c hồn thành t i:

i h c Bách Khoa

-HCM

ng d n khoa h c: CBHD: TS H

Cán b ch m nh n

o Nguyên,

Cán b ch m nh n xét 2: TS Tr n Anh Tú,
Lu

cs

cb ov t

Ngày 22 tháng 01

ih

4.

Thành ph n h

c s g m:

1: PGS. TS Hà Quang H i (Ch t ch h

ng)

2: PGS. TS Tr n Tr
3:

o Nguyên

4: TS Tr n Anh Tú
5: TS. H

n

Xác nh n c a Ch t ch H
ngành sau khi lu
CH T CH H

ng Khoa qu n lý chuyên
c s a ch a.
NG

NG KHOA


I H C QU C GIA TP.HCM
I H C BÁCH KHOA

C NG HÒA XÃ H I CH
T NAM
c l p - T do - H nh phúc

NHI M V LU

H tên h c viên:
Chuyên ngành:

Nguy
-03B

MSHV: 11104475

vi n thám và GIS

Mã s 60 44 76

TÀI :

NG D NG VI N THÁM TRONG GIÁM SÁT BI N
NG
NG B

NHI M V VÀ N I DUNG:
Thu th p d li u nh vi n thám các th
m 1976, 1989, 1996, 2002, 2009
trong kho ng th i gian mùa khô t
v c sông Ti
n ch y qua Thành ph Sa c t
ng Tháp.
Thu th p d li u v th y tri u khu v c sông ti
n qua Sa c, thu th p
các d li
d c, dòng ch y, th
X lý nh vi n thám b ng các ph n m m chuyên d
có nh
ch
ng t t nh t.
Nghiên c u ph
ng m
ng b ) t t nh t
cho khu v c áp d
i v i t ng lo i nh vi n thám.
u tra th
a khu v c nghiên c
ng b th c t và
ng b chính xác nh t.
S d
th ng kê s bi
báo
Các k t lu n và ki n ngh
II. NGÀY GIAO NHI M V : 2
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 22/11/2013

IV. CÁN B
NG D N: CBHD: TS. H
n
Tp. HCM, ngày 22 tháng 11
CÁN B

TS. H

NG D N

n

CH NHI M B

NG KHOA KTXD

O


L IC
hoàn thành lu

n này là s

c a các th y cô, b

s n l c c a b n thân. Tơi xin bày t lịng bi
t i Th

ng d n: TS. H

th y luôn t

n và PGS.TS Tr n Tr

ng d

c, nh

i

tôi h c t p và th c hi n lu

Tôi xin chân thành c

m Th

tôi r t nhi
Tôi xin chân thành c
om

c và l i c

o vi n H

Nha

tơi có th hồn thành lu
y cơ trong B

u ki n t t nh

ki n th

c

a tin h c

ih c

tôi h c t p nghiên c u trau d i nh ng

ki n th c hồn thành lu

Tơi xin chân thành c

ng nghi p trong Vi n Khoa h c Th y l i Mi n

u ki n và cung c p nh

u quý giá ph c v làm lu

t

nghi p này.
Tôi xin chân thành c

n bè, nh

i thân luôn chia s bu n vui

trong h c t p và cu c s ng.
Cu i cùng xin c

u ki

tôi hoàn thành t t lu


TĨM T T LU
Trong nh

c s t l b sơng là vô cùng ph c t p và nguy

hi m. S s t l
c

t nông nghi p, nhà c a và tính m ng

i dân. Khu v c sơng Ti

tr ng,
ng.

n qua th xã Sa

s t l nghiêm

i s ng nhân dân và phát tri n kinh t xã h i c
ng d ng vi n thám trong giám sát bi

ng b là c n thi

theo dõi và d báo nh

a lu

d ng công ngh vi

s t l b sông m t cách

nhanh chóng và hi u qu . D li u s d ng là nh vi
d ng công th c c i ti

i gian Landsat t
i v i nh

i v i nh
b b
nh vi

a

ng

nh t s . Tích h
i gian. S d

ch

ng b rút trích t

tính tốn phân tích s bi

ng b sơng. Áp d ng thu t toán h i quy tuy

d báo bi

ng
ng

ng b
ABSTRACT
In recent years, the erosion of riverside is incredibly complicated and dangerous.
The landslide has caused damage to houses, agricultural land, and local people's
lives. The Tien River valley of Sadec town has been eroded very seriously and this
has affected the life, social, and economy of the locality. The application of remote
sensing in monitoring shoreline change is necessary to monitor and predict the
change in the future. The purpose of this thesis is to use remote sensing technology
to analyze and assess riverbank change quickly and efficiently. Landsat images
from 1976 to 2009 in the studied area are collected. The improved formula (B3+
B4)/ B1 for Landsat MSS and (B5+B4) / B2 for Landsat TM and ETM+ are used to
extract shoreline from images by means of band ratio. GIS tool is used to overlay
extracted shoreline from multi-temporal satellite images. In additions, the change
rates of the riverbank are calculated by DSAS. Finally, the change in the future is
predicted by using linear regression algorithm.


L

A TÁC GI LU
t c nh ng gì trong lu

c hi n

b t k tài li u nào, n u có tham kh o các tài li u khác
c trích d n c th . T t c các tài li u ph c v th c hi n trong lu
khoa h c và th c t

c hi

tài hay nghiên c

c nghi m thu. Tôi xin ch u trách nhi m v nh

c hi n trong lu

c a mình.
i th c hi n lu

Nguy


Danh m c các ch vi t t t
GIS

Geographic Information System

DSAS

Digital Shoreline Analysis System

RS

Remote Sensing

BV

Brightness Value

DN

Digital Number

GPS

Global Positioning System

DEM

Digital Elevation Model

DTM

Digital Terrain Model

USGS

United State Geological Society

US Army

US Army Corporation of Engineers

PAN

Panchromatic

AOE

Average of Eras

AOR

Average of Rate

EPR

End Point Rate

JKR

Jack Knife Rate

LRR

Linear Regression Rate

MSS

Multi Spectra Scanner

TM

Thematic Mapper

ETM+

Enhanced Thematic Mapper

PCA

Principal Component Analysis

GCP

Ground Control Point

NDVI

Normalised Difference Vegetation Index

LR2

R-squared of Linear Regression

LSE

Linear Regression Standard Error

HVTH:

[1]

MSHV:11104475

....................................................................................................... 2
...................................................................................... 4
............................................................................................... 5
...................................................................... 6
............................................................................................. 6
............................................................................................... 6
..................................................................................... 7
....................................................... 7
.................................................................................................. 8
........ 8
...................................................................................................... 8
........................................................................................... 9
.............................................................................. 9
......................................................................... 9
...................................................................................... 10
............................................................................ 10
................................. 13
.................................................................................... 13
2.2 Các ngu

............................................. 13

................................................................. 15

3

......................................................................................................... 15
.................................................................................................... 17
.................. 20
............................................................................ 20
........................................................................................ 23
............................................................................................ 27
................................................................ 27
.................................................. 27


HVTH:

[2]

MSHV:11104475

............................................................ 28
............................................................................... 29
....................................................................................... 32
............................................................................ 32
.................................................................................... 34
.............................................................................. 34
.......................................................... 36
........................................................................................ 36
.......................................................................... 38
.................................................................. 46
.................................................................................................... 47
................................................................................................... 48

................................................ 49
............................................................................. 49
..................................................................................... 49
....................................................................................... 49
IV.1.2 Internet ..................................................................................................... 52
....................................................................................................... 52

................................................................................................... 4
................................................................................................... 4
..................................................................... 8
............................................................... 8
.................................................................................... 24
ng ngày 21/2/1996[31] ................................................. 25
.................................................................................. 26
................................................................ 26
.......................................................... 30
............................................................. 30


[3]

HVTH:

MSHV:11104475
32] .................................................. 31

Hình 12: S

..................................................................................................... 32
-

................................ 36
...................................................... 37
- 2008 ...................................................................... 38
................ 39
............................ 41
................................................ 41
.............................................. 53

.................................... 11
..................................................... 12
.................................. 20
n [5] [30]. ............... 21
................................... 23
............................................................................................... 24
....................................................................................... 25
................................................................................................. 33
....... 39
................................................................................... 42
...................................... 43
...................................... 44
...................................... 44
...................................... 45
Tính
..................................................................................................................... 56
6:

.................................................................. 60

[4]

HVTH:

MSHV:11104475

:
I.1 Tính
Giám sát bi n

ng b là m t trong nh

báo nh m gi m s

ng x

n

c n quan tâm
i s ng c a nhân dân trong

khu v c g n b sông hay b bi n.
Trong nh
i dân v
s t l kéo dài

ng xói l b sơng, b bi n làm thi t h i
i và c a r t l n. Nhi
, sâu t 15-25 m, n

s p xu ng sông, khu v c
t b sông xu t hi n các v t n t và

s t l r t cao.

Hình 1

/>
Hình 2

http:// congan.com.vn/vie/news/news)


[5]

HVTH:

MSHV:11104475

Tình tr ng s t l này do nhi
c

ng

i khai thác cát lịng sơng, do th y tri u, bi

i khí h

c bi n

dâng vv. Nh ng thi t h i do nó gây ra là vơ cùng to l n, không nh ng thi t h i v
v t ch t c a c i mà còn thi t h i v tính m

i s ng c

i dân

ln trong tình tr ng lo l ng s hãi s b s t l và cu n trôi xu ng sông,
i s ng kinh t chính tr xã h i và an ninh trong khu v c
Chính quy

úng túng trong vi c ra quy

s t l là do khơng có d

s tl

m quy n xem xét và x lý k p th i

nh

c x y ra gi m thi t h i

vùng. T t c nh
c bi

là h t s c c p thi

góp ph
lý k p th i cho khu v

nhân dân.
I.2
Khi nghiên c
:
T

n m c t i thi u v

i và c a
i dân trong

c kh c ph c và gi i quy t n u ta giám sát

ng b . Xu t phát t

d ng Vi n thám trong giám sát bi

báo cáo
c

i s ng kinh t xã h i an ninh c
ng m c trên s

ng c

ng này. V

c khu v c nào có kh

v

cho nhân dân, giúp

i dân sinh s ng.

nh và x lý các tình hu ng

phòng và ch ng các hi

c p thi t hi n nay là làm sao bi

ng

nghiên c
ng b

tài

ng

y vi c nghiên c u này

ng d báo nh m giúp nh ng nhà qu n lý
tl

m b o an toàn cho


[6]

HVTH:

MSHV:11104475

.
I.3

trong vi

I.4

(Linear Regression Rate)
trong GIS
Sa

c

I.5
Sa

Sa

hàng ngh

.

é

é

trung bình

].

àm


[7]

HVTH:

MSHV:11104475

1.6
GIS và DSAS (Digital Shoreline Analysis System)
u.

báo.
(Band5+Band4)/Band2

Landsat TM, ETM và

(Band4+Band3)

MSS.
-

1.7
a.

Tríc

ng m

c trên nh vi

nh t s và s d ng GISbi

ng

th i gian b ng

tính tốn d báo

khoa h

ng b . Trên th c t khi mà vi c giám sát bi

giám sát
ng b b ng

c tr c ti p, g n các thi t b c m bi n s g
ph m vi r ng l n, kinh phí và th i gian là r t t n kém. Nghiên c
th y vi c ng d ng

ng b b ng nh t s

thám và s d ng DSAS th ng kê d

giám sát bi

i v i nh vi n
ng b là r t hi u

qu .
b.

VNREDsat-1

phóng thành cơng ngày 7/5/2013.
.


[8]

HVTH:

MSHV:11104475

:
:

0

0

1
-

.

Hình 3:

Th

Sa

c
Phía
Lãnh.

Hình 4


[9]

HVTH:

MSHV:11104475

2 mét so
B
và vùng phía Nam

sơng

.

-

. Phù sa

-

0.7kg/cm2

- 0.29kg/cm2

[30].

.
1.4
,
và mùa khô
tháng 5

tháng 11, mùa khô
26.40-27.30

tháng 12

tháng 4
o

C.

0

vào

C.[30].

ng tháng 9-

1500


[10]

HVTH:

MSHV:11104475

-11
-

[30].
1.5
Sa

é

a

é

5 1.8m,
1.5m[2].

.

km

/

.

[2].
tháng 4
.

H = 1.

[2].

1.6
a

ê Kơn
-

9 ÷ 11
7

ị


[11]

HVTH:

MSHV:11104475

éc
[30].

é

t

1

]

Tân Châu
Hmax (cm)

Ngày

Hmax (cm)

Ngày

1961

512

12/10

157

25/10

1966

511

27/9

153

01/10

1978

478

09/10

162

17/10

1984

481

12/9

156

25/9

1991

464

12/9

161

25/9

1994

451

03/10

177

08/10

1996

487

05/10

165

15/10

2000

506

23/9

180

30/9

Dịng ch

max=1.5

3.

m/s ÷

V0


[12]

HVTH:

MSHV:11104475

2

2]

Tân Châu
Vmax (m/s)

2.70

2.40

2.45

T
.0m/s,

hà

Sa

i
sơng
éc tháng
ngang

2÷2.0m/s[2].
b
kéo dài 5
5

3 và tháng 4 là hai

ê Kông. Sô

3

3

/s[2].

1


[13]

HVTH:

MSHV:11104475

Theo

v2

nh

é


[14]

HVTH:

MSHV:11104475

].

,
gi

].

xây


[15]

HVTH:

Di n bi

ng b

MSHV:11104475

c nghiên c u qua nhi

i ta nghiên c u di n bi

ng b b ng các thi t b

c tr c ti p ho c b ng

nh ng chuy n kh o sát th c t , b ng các lo i

nh s

công ngh vi n thám phát tri n thì vi c nghiên c u di n bi
áp d ng r t nhi u. Trên th gi

ng b

t nhi u nghiên c u v di n bi

b

u k thu

c
ng b
(US

ng s d ng vi

ng b

b ng vi c s d ng các band c a nh v tinh Landsat

phân bi t gi

c

b ng các thu t tốn khác nhau[5]. Nhóm tác gi Aksehir, A.A., Ghorbanali, A.,

Nouri, N th c hi n vi c nghiên c
pháp k t h p giá tr

ng b s d ng nh vi n thám b

ng c a band
ng m

nh t s B5/B2 c a nh Landsat
c c a h mu i Urmia t

c di n tích c a h mu i Urmia c a Iran [9]. Tác
gi Guariglia nghiên c u vi c so sánh k thu
nh khác nhau k t h p v i vi c l p nh t s

ng b t m t s ngu n
iv i

tìm ra s bi n

ng b [10]. Theo tác gi Siddiqui và Maajid, s d
ph n chính PC

phân bi t gi

ct

nh v tinh Landsat MSS và Landsat TM [11].
Các nghiên c
tác gi s d ng

ng b nh m m
nghiên c u ch ng h

u
Philip-

Neri Jayson-Quashigah, Kwasi Appearing Addo, and Kufogbe Sosthenes Kodzo
nghiên c u bi

ng b s d ng nh vi

tính toán s

ng b bi n Ghana.

p nearest neighbour và dù

i gian và nh


[16]

HVTH:

MSHV:11104475

[12]. Nhóm
tác gi Neamat Karimi & Dr. Mohammad Reza Mobasheri s d ng nh vi n thám
phân tích s

ng b t

d a vào

phân lo i nh vi n thám theo d ng phân lo i có giám sát[13].
b

phân bi

ng

ng b nhóm tác gi Maged Bouchahma & Wanglin
d ng nh v

i gian t

d ng cho khu v c nghiên c

o Djerba c a Tunisia [14]. Nhóm tác gi Weifu

Sun, Jie Zhang, Guangbo Ren, Yi Ma, Shaoqi Ni c a Trung Qu c s d ng nh vi n
i gian t

bi

ng c a v nh

Laizhou. Các tác gi

,
[15].
i v i vi c s d ng ph n m
trên th gi

d

ng b qu c gia c a C c Kh
tính tốn t

các s li u thu th p t b
C c Kh

ng b

u tác gi nghiên c u và s d ng ph n m m này ch ng h n
giá s

k

tính tốn t

a ch t Hoa k

a ch t Hoa

ng b California, thơng qua

và nh v
d

i gian
tính tốn t

ng

b v nh Mexico. Nhóm tác gi Maged Bouchahma, Wanglin Yan & Mohamed
Ouessar s d ng d li u nh vi

phân gi i 30m th i gian t
ng b c a m t ph n d i ven bi n

c

o Djerba c

d ng ch s

NIR)/(Green+NIR) c a nh Landsat c a band 2 va band 4 t

NDWI= (Greenng


[17]

HVTH:

phân bi t gi

MSHV:11104475

c. S d ng ph n m m ArcGIS

tính tốn s bi

DSAS

phân tích và

ng b bi n. Trong DSAS nhóm tác gi s d ng
m cu

i quy tuy n tính

LRR (Linear Regression Rate)[16]. Vi c s d
l

ng b

th ng kê tính tốn xói

c nhóm tac gi Sanjeevi Hanmugam, Jayaprakash Nayak c a

s d ng

tính tốn bi

ng b khu v c v nh Bengal t

[17]. Nhóm tác gi Albuquerque, M., Espinoza, J., Teixeira, P., de

Oliveira, A., Correa, I., Calliari, L.,

d ng DSAS th c hi n [18].

Công ngh s d ng vi

bi

s tác gi c a Vi t Nam th c hi
tác gi

ng b

cm t

i th gi i. Tuy nhiên các

ng công ngh vi n thám và GIS r

ng

i hi u

qu vơ cùng to l n. Nhóm tác gi Nguy n T D n và Nguy n Th Ti
c u bi

ng b các c

a Trà Lý, c a Ba L t, c

Úc và c

d ng nh Sport, nh Landsat, b

nh

ng b t

gi Ph m Th

o, H

ng m

n 1995 [6]. Nhóm tác
u cách trích

ct
ng m

a hình,

phân ranh 2 l
c nhóm tác gi s d

t

nh. D a trên tính ch t v t lý c a ph và công th c nh t s theo t s c i ti n cho
ng c a B7
c s d ng k t h

lo i b nhi

i v i Landsat MSS, công th c nh t s

c i ti n là (B6+B7)/B4[7]. Nhóm tác gi Ph m Bách Vi
Th Mai Thi, s d ng nh vi n thám nghiên c u bi

o Nguyên, Ph m
ng b bi n t Vân

t Nam b ng cách s d ng nh vi n
thám và nh hàng không nghiên c u


[18]

HVTH:

MSHV:11104475

[8]. Nhóm tác gi H
và Ph m Th

d ng nh vi n thám

ng b khu v c Phan Thi t - Bình Thu n[19]. Nhóm tác gi
Tr n Th Vân, Tr nh Th
tích s bi

d ng nh vi

phân

ng b các c a sơng C u Long [20]. Nhóm tác gi Ph m Bách

Vi

o Nguyên và H

bi

d ng nh vi

phân tích

ng b sông Mê Kông Vi t Nam b ng các k thu t x lý nh vi n

thám[21]. Tác gi Ph m Th

d ng nh vi n thám Landsat và

các k thu t x lý

ng b khu v c Qu ng Tr Vi t

phân tích bi

Nam [22]. Nhóm tác gi Ph m Bách Vi

ng, Nguy n Thanh

d ng nh vi n thám Landsat và nh máy bay
nghiên c u s bi

i gian t

n

ng b khu v c c a sông L c An [23]. Nhóm

tác gi Nguy n H nh Quyên, Tr n Minh Y, Lê Th Thu Hi n, s d ng k thu t vi n
ng b khu v c v nh H Long Vi t Nam. Tác gi
s d ng nh vi

i gian t
t ng

c t i khu v c v nh H

r ng ng p m

i

i b bi n trong nh ng kho ng th i gian khác

nhau [24]. Nhóm tác gi Ph m Bách Vi
nghiên c u bi

o Nguyên, H

ng b sông Mê Kông, Vi t Nam b ng vi c phân tích nh

vi n thám nhi u th

i v i nh Landsat nhóm tác gi
ng m

iv im ts

nh k t qu

d ng band 4 và

i v i nh Messr thì s d ng band 4 và band

nh khác thì dùng ch s NDVI và t s [Infra Red - Red] / [Infra
ng m

c t

bi

ng

b [25].
S d ng vi n thám và GIS k t h p s d
ng b có nhóm tác gi

o Nguyên, Nguy n Thanh Minh, Nguy n Th

Mai Thi, Hoàng Phi Ph
sông Mê Kô
gi

u bi

n ch y qua Vi t Nam t
, Ph m Th

ng

ng b
26]. Nhóm tác

o

áp d ng vi