Ứng dụng viễn thám để chiết tách một số đứt gãy địa hình phục vụ công tác tìm kiếm nước ngầm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ TRANG ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH
PHỤC VỤ CÔNG TÁC TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM

Hà nội - 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ TRANG ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH
PHỤC VỤ CÔNG TÁC TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM

Chuyên ngành: Trắc Địa – Bản Đồ
Mã ngành: D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: Th.S Phạm Thị Thanh Thủy

Hà nội - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Đồ án “Ứng dụng viễn thám để chiết tách một số đứt gãy địa hình phục
vụ công tác tìm kiếm nước ngầm” là một công trình nghiên cứu khoa học độc lập
cùng với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn.

Đây là đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Trắc Địa - Bản Đồ. Số liệu thực
nghiệm hoàn toàn do tác giả tính toán, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào. Đồ án
này chưa được dùng để bảo vệ bất kỳ một học vị nào.

Hà Nội, ngày

tháng 06 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Trang Anh


LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và rèn luyện tại khoa Trắc địa – Bản đồ trường Đại học
Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội, cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận tình của
Thầy Trần Tuấn Đạt, em đã hoàn thành cuốn đồ án này.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Tuấn Đạt, người
thầy đã động viên và giúp đỡ em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để
em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới.
Một lần nữa xin được gửi lời cảm ơn đến Thầy, chúc Thầy luôn mạnh khoẻ và công
tác tốt.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Trắc địa – Bản
đồ, những người đã dìu dắt, cho em kiến thức chuyên nghành và những kinh
nghiệm quý báu để cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành cuốn đồ án
tốt nghiệp ngày hôm nay.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn chế,
thời gian nghiên cứu có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án của em có
thể hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VIỄN THÁM ............................................ 3
1.1. Cơ sở viễn thám ............................................................................................ 3
1.2. Tổng quan về ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần .......... 9
1.2.1. Ảnh viễn thám quang học ........................................................................ 9
1.2.2. Ảnh viễn thám siêu cao tần .................................................................... 16
1.2.3. So sánh đặc điểm của ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu
cao tần ............................................................................................................ 25
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐỂ CHIẾT TÁCH MỘT
SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH..................................................................................... 26
2.1. Tổng quan các nghiên cứu ở Việt Nam và trên Thế giới .............................. 26
2.2. Công nghệ viễn thám trong nghiên cứu địa chất .......................................... 27
2.3. Đứt gãy địa hình và các dấu hiệu tồn tại của nước dưới đất ......................... 31
2.3.1. Dấu hiệu tồn tại..................................................................................... 31
2.3.2. Điều kiện hình thành ............................................................................. 35
2.3.3. Phân loại các đứt gãy địa hình .............................................................. 36
2.4. Cơ sở khoa học của phương pháp viễn thám trong xác định đứt gãy địa hình
........................................................................................................................... 37
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TẠO ẢNH TỔ HỢP PHỤC VỤ CHIẾT TÁCH
MỘT SỐ ĐỨT GÃY ĐỊA HÌNH ........................................................................... 40
3.1. Tổng quan về khu vực thử nghiệm (đặc điểm địa lí, kinh tế, văn hoá, xã hội)
........................................................................................................................... 40

3.2. Hiện trạng tư liệu......................................................................................... 44


3.3. Phương pháp tạo ảnh tổ hợp từ ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám
siêu cao tần ........................................................................................................ 44
3.4. Chiết tách một số thông tin đứt gãy địa hình ................................................ 46
3.5. Kết quả ........................................................................................................ 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 60
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 60
KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 62


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. 1 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm trên các vệ tinh Landsat .................... 14
Bảng 1. 2 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm trên các vệ tinh SPOT....................... 15
Bảng 1. 3 So sánh ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần ........... 25
Bảng 2. 1 Dấu hiệu nhận biết các loại đá ở Tây Nguyên trên ảnh vệ tinh ............... 29
Bảng 2. 2 Khả năng chứa nước của các đứt gãy như sau ........................................ 33
Bảng 2. 3 Triển vọng nước dưới đất trên cơ sở mạng lưới thủy văn ....................... 34


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên ................................................... 4
Hình 1.2. Hệ thống viễn thám .................................................................................. 7
Hình 1.3. Nguyên lí hoạt đông của hệ thống viễn thám ............................................ 8
Hình 1.4. Độ phân giải không gian ........................................................................ 10
Hình 1.5. Độ phân giải phổ .................................................................................... 11
Hình 1.6. Ảnh ASAR chế độ chụp ảnh rộng (Wide Swath); VV hoặc HH ............. 18

Hình 1.7. Các mode tạo ảnh với kích thước và độ phân giải khác nhau của hệ thống
Radarsat -1 ............................................................................................................ 20
Hình 1.8. Hiện tượng co ngắn phía trước ............................................................... 21
Hình 1.9. Hiện tượng chồng đè trên ảnh viễn thám siêu cao tần ............................. 22
Hình 2.1. Bản đồ địa mạo đoạn sông Tiền ở Tân Châu – Hồng Ngự ...................... 28
Hình 2.2. Mạng lưới thuỷ văn ................................................................................ 33
Hình 3. 1. Vị trí địa lý huyện Bá Thước, tỉnh Thanh Hoá....................................... 40
Hình 3. 2. Sơ đồ ảnh SPOT5 tại khu vực thử nghiệm ............................................. 47
Hình 3. 3. Sơ đồ ảnh ENVISAT ASAR tại khu vực thử nghiệm ............................ 48
Hình 3. 4. Tiến hành Resize ảnh SPOT5 ................................................................ 49
Hình 3. 5. Trộn ảnh bằng phương pháp Brovey (chọn 3 kênh màu ảnh SPOT5) .... 50
Hình 3. 6. Trộn ảnh bằng phương pháp Brovey (chọn 1 kênh ảnh ENVISAT ASAR) .. 50
Hình 3. 7. Ảnh tổ hợp SPOT5 và ENVISAT ASAR .............................................. 51
Hình 3. 8. Các yếu tố đứt gãy thuận ....................................................................... 52
Hình 3. 9. Phân loại các đứt gãy thuận theo mối tương quan với phương của các đá
bị phá hủy. a - đứt gãy thuận dọc; b - đứt gãy thuận xiên (chéo); c - đứt gãy thuận
ngang. ................................................................................................................... 52
Hình 3. 10. Các đứt gẫy thuận chỉnh hợp và bất chỉnh hợp trong mặt cắt thắng đứng
.............................................................................................................................. 53
Hình 3. 11. Phân loại các đứt gẫy thuận theo hướng chuyển động của các cánh
(Theo A.E. Mikhailov, 1973) a) đứt gẫy thuận thẳng; b - đứt gẫy thuận ngược; c, d -


đứt gẫy thuận bản lề; e - đứt gẫy thuận hình trụ (a, b, e - các mặt cắt thẳng đứng).
Các mũi tên chỉ hướng chuyên động của cốc cánh ................................................. 54
Hình 3. 12. Các đứt gẫy thuận dạng bậc thang (a), các đứt gẫy phóng xạ (b, c), các
đứt gẫy thuận dạng lông chim (d). (Theo A.E. Mikhailov, 1973) ........................... 54
Hình 3. 13. Dăm kết kiến tạo (a) vò các thấu kính dăm kết kiến tạo (b) ................. 55
Hình 3. 14. Xác định sự dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gẫy thuận theo sự
uốn cong của các lớp gần mặt trượt (a) và theo sự di chuyến của các lớp theo các

đứt gẫy thuận nhỏ (b) (Theo A.E. Mikhailov, 1973) và các đứt gãy hợp với sự uốn
cong địa hình trên ảnh vệ tinh ............................................................................... 55
Hình 3. 15. Xác định sự dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gẫy thuận theo tuổi
tương đối của các đá tạo nên chúng (Theo A.E. Mikhailov, 1973) .......................... 56
Hình 3. 16. Sơ đồ đứt gẫy nghịch trong mặt cắt và các yếu tố đứt gẫy nghịch ........ 56
Hình 3. 17. Khu vực xuất lộ dạng đứt gãy bằng trên ảnh vệ tinh ............................ 56
Hình 3. 18. Sơ đồ thành tạo đứt gãy nghịch chờm trong các nếp uốn đảo .............. 57
Hình 3. 19. Bản đồ lớp thông tin địa hình cơ bản huyện Bá Thước ........................ 58


MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên đặc biệt quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển
của sự sống trên Trái đất. Chúng ta sử dụng nước trong hầu hết các hoạt động hằng
ngày, từ phục vụ sinh hoạt gia đình như ăn, uống, vệ sinh, chăm sóc sức khỏe đến
sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản và công nghiệp. Với sự phát triển kinh
tế xã hội và sự gia tăng dân số, nhu cầu dùng nước đang ngày càng tăng lên một
cách mạnh mẽ, dẫn đến sự thiếu hụt về nước sạch. Như vậy, khi nguồn tài nguyên
nước mặt là không đủ để đáp ứng nhu cầu thì việc khai thác và sử dụng tài nguyên
nước ngầm là một giải pháp hữu hiệu.
Nước ta có trữ lượng nước ngầm khá phong phú. Theo đánh giá sơ bộ, tổng
trữ lượng động của nước dưới đất trong cả nước ước tính khoảng 63 tỷ m3/năm, đáp
ứng được 60% nhu cầu nước ngọt của đất nước. Tuy nhiên, việc dò tìm mạch nước
ngầm ở Việt Nam còn thủ công và gặp nhiều khó khăn.
Trên thế giới đã có nhiều nước áp dụng phương pháp viễn thám trong công
tác điều tra, tìm kiếm tài nguyên khoáng sản cũng như tài nguyên nước và đã mang
lại những hiệu quả to lớn. Tại Việt Nam, phương pháp viễn thám đã được áp dụng
trong công tác điều tra, đo vẽ địa chất và khoáng sản. Các thông tin về đứt gãy địa
hình rất quan trọng trong công tác tìm kiếm tài nguyên nước ngầm. Mà từ trước đến
nay công tác này chủ yếu là dựa vào đo đạc khảo sát thực địa và đo từ trường hàng
không. Với khả năng ưu việt thu nhận ảnh trên một diện tích rộng vào một thời

điểm, độ phân giải mặt đất cao và dải phổ rộng, ảnh viễn thám là nguồn tư liệu quý
để giải đoán các yếu tố địa hình và địa chất cung cấp các thông tin hiểu biết trên
một vùng rộng, từ đó qua các phép phân tích đánh giá có thể thu gọn diện tích khảo
sát địa chất và khoáng sản. Điều này sẽ làm giảm đáng kể chi phí cũng như thời
gian cho các công tác ngoài thực địa.
Nhận thức được tầm quan trọng của viễn thám trong việc xác định các vị trí
triển vọng chứa nước ngầm, phục vụ cho việc tìm kiếm, khai thác và sử dụng nước
ngầm một cách hiệu quả và xuất phát từ ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này, tôi xin

1


chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp: “Ứng dụng viễn thám để chiết tách một số đứt
gãy địa hình phục vụ công tác tìm kiếm nước ngầm”.
Đề tài đặt ra 2 mục tiêu chính:
- Tổ hợp ảnh viễn thám quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần để chiết tách
một số đứt gãy địa hình phục vụ tìm kiếm nước ngầm;
- Đánh giá giá trị thực tiễn của đề tài trong việc tìm kiếm nước ngầm.
Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu về cơ chế hình thành nước ngầm có nguồn gốc nội sinh.hình thành
tại giao điểm của các đứt gãy kiến tạo;
- Tìm hiểu phương pháp viễn thám trong việc chiết tách các đứt gãy địa hình
để phục vụ tìm kiếm nước ngầm;
- Nghiên cứu cơ sở khoa học chiết tách đứt gãy địa hình bằng tổ hợp ảnh
quang học và ảnh viễn thám siêu cao tần;
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tổ hợp ảnh quang học và ảnh viễn
thám siêu cao tần;
- Thử nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm.
Nội dung của đề tài gồm có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về viễn thám

Chương 2: Ứng dụng của công nghệ viễn thám trong chiết tách một số đứt
gãy địa hình
Chương 3: Thực nghiệm tạo ảnh tổ hợp phục vụ chiết tách một số đứt gãy
địa hình

2