ỨNG DỤNG VIỄN THÁM PHÂN TÍCH XU THẾ NGUY CƠ MẶN TẠI TỈNH TRÀ VINH TRONG MÙA KHÔ NĂM 2014 VÀ 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM PHÂN TÍCH XU THẾ NGUY CƠ MẶN
TẠI TỈNH TRÀ VINH TRONG MÙA KHÔ NĂM 2014 VÀ 2015

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Quế Anh
Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý
Niên khóa: 2014 – 2018

Tháng 7/2018


ỨNG DỤNG VIỄN THÁM PHÂN TÍCH XU THẾ NGUY CƠ MẶN TẠI TỈNH
TRÀ VINH TRONG MÙA KHÔ NĂM 2014 VÀ 2015

Tác giả
Nguyễn Thị Quế Anh

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hướng dẫn:

KS. Nguyễn Duy Liêm

Tháng 7 năm 2018


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện tiểu luận tốt nghiệp, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ
nhiệt tình từ quý thầy cô tại Bộ môn GIS và Tài nguyên – Trường Đại Học Nông Lâm
TP.HCM để tôi có thể hoàn thành tốt tiểu luận của mình. Qua đây, tôi xin gửi lời cám ơn
chân thành đến:


Quý thầy cô bộ môn GIS và Tài nguyên, khoa Môi trường và Tài nguyên,

trường Đại học Nông Lâm TP.HCM đặc biệt là thầy Nguyễn Duy Liêm đã tận tình
giảng dạy và truyền đạt nhiều kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập tại
trường; người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, góp ý cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.


Những anh chị trong bộ môn, anh chị trong tập thể DH12GI, DH13GI và các

em DH15GI đã gặp gỡ, giao lưu và học tập trong suốt 4 năm đại học tại trường, giúp
tôi có quãng đời sinh viên tuyệt vời tại nơi đây.


Những người bạn trong tập thể DH14GI đã đồng hành cùng tôi trong quãng

đời sinh viên, những người đã giúp đỡ khi tôi gặp khó khăn, chia sẻ và động viên tôi
cùng phấn đấu trong môi trường học đường.


Cuối cùng, con cảm ơn cha mẹ và quỹ học bổng Lê Thị Mẫn do Nghĩa trang

Hội Tương tế tỉnh Bến Tre tại Bình Dương đã tạo điều kiện cho con học tập cho đến
ngày hôm nay.

Nguyễn Thị Quế Anh
Khoa Môi trường và Tài nguyên
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Số điện thoại: 0972706621
Email:

i


TÓM TẮT
Đề tài “Ứng dụng viễn thám phân tích xu thế nguy cơ mặn tại tỉnh Trà Vinh trong
mùa khô năm 2014 và 2015” đã được thực hiện từ tháng 3 năm 2018 đến tháng 7 năm
2018. Mục tiêu đề tài là ứng dụng ảnh Landsat 8 và các chỉ số viễn thám phân tích xu thế
nguy cơ mặn tại tỉnh Trà Vinh trong hai năm 2014 và 2015.
Phương pháp thực hiện của đề tài bao gồm các bước là thu thập và xử lý dữ liệu ảnh
Landsat, hiệu chỉnh khí quyển, tính toán các chỉ số độ mặn, thành lập bản đồ xu thế thay
đổi độ mặn năm 2014 và 2015.
Kết quả tính toán theo chỉ số SI, trong năm 2014, 33,57% diện tích có nguy cơ mặn
rất thấp. Diện tích có nguy cơ mặn rất cao chiếm 0,08%. Đến năm 2015, diện tích có nguy
cơ mặn rất thấp chiếm 43,27% (tăng 9,7% so với năm 2014) và nguy cơ mặn rất cao
chiếm 0,25% (tăng 0,17% so với năm 2014). Nhìn tổng thể, diện tích có nguy cơ mặn gia
tăng trong giai đoạn 2014- 2015 chiếm tỉ lệ 59,19%. Trong khi đó, theo chỉ số NDSI,
trong năm 2014, diện tích khu vực có nguy cơ mặn rất thấp và rất cao lần lượt chiếm
35,89%, 10,21%. Đến năm 2015, nguy cơ mặn rất thấp tăng 9,27% (năm 2015 là
45,16%), nguy cơ mặn rất cao giảm 1,24% (năm 2015 là 8,97%). Diện tích có nguy cơ
mặn gia tăng chiếm 59,49%. Các khu vực có nguy cơ mặn cao tập trung chủ yếu ở vùng
cửa sông Cung Hầu, cửa sông Định An do ảnh hưởng từ Biển Đông.

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ i
TÓM TẮT.............................................................................................................................ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................... vi
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................... 2
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................................. 3
2.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu................................................................................... 3
2.1.1. Khái niệm độ mặn .................................................................................................. 3
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xâm nhập mặn ............................................................. 3
2.1.3. Một số phương pháp xác định độ mặn trên sông ................................................... 4
2.1.4. Các chỉ số xác định độ mặn trên ảnh viễn thám..................................................... 8
2.2. Tổng quan khu vực nghiên cứu ..................................................................................... 8
2.2.1. Vị trí địa lý ............................................................................................................. 8
2.2.2. Điều kiện tự nhiên .................................................................................................. 9
2.2.3. Điều kiện kinh tế- xã hội ...................................................................................... 11
2.3. Tổng quan ảnh Landsat 8 ............................................................................................ 12
2.4. Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu.............................................. 13
2.4.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam...................................................................... 13
2.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ....................................................................... 14
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 16
3.1. Phương pháp ................................................................................................................ 16
3.2. Thu thập dữ liệu ........................................................................................................... 17
iii

3.2.1. Dữ liệu hành chính ............................................................................................... 17
3.2.2. Dữ liệu viễn thám ................................................................................................. 17
3.3. Gộp kênh và cắt ảnh theo ranh giới hành chính .......................................................... 17
3.3.1. Gộp kênh ảnh ....................................................................................................... 17
3.3.2. Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu ......................................................... 19
3.4. Hiệu chỉnh khí quyển................................................................................................... 20
3.5. Tính chỉ số NDSI và SI ............................................................................................... 22
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ........................................................................... 23
4.1. Bản đồ chỉ số SI tỉnh Trà Vinh năm 2014 và 2015 ..................................................... 23
4.2. Bản đồ chỉ số NDSI tỉnh Trà Vinh năm 2014 và 2015 ............................................... 24
4.3. Bản đồ phân vùng nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh năm 2014 và 2015 ............................ 26
4.3.1. Theo chỉ số SI....................................................................................................... 26
4.3.2. Theo chỉ số NDSI ................................................................................................. 28
4.4. Bản đồ xu thế thay đổi nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh giai đoạn 2014-2015 .................. 30
4.4.1. Theo chỉ số SI....................................................................................................... 30
4.4.2. Theo chỉ số NDSI ................................................................................................. 31
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ........................................................................... 33
5.1. Kết luận........................................................................................................................ 33
5.2. Kiến nghị ..................................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 34

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Các chỉ số xác định độ mặn .................................................................................. 8
Bảng 2.2 Thông tin chung về các kênh trên ảnh vệ tinh Landsat 8 ................................... 12
Bảng 3.1 Dữ liệu ảnh viễn thám được thu thập .................................................................. 17
Bảng 4.1 Thống kê diện tích nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI năm 2014 .......... 27

Bảng 4.2 Thống kê diện tích nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI năm 2015 .......... 28
Bảng 4.3 Thống kê diện tích nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số NDSI năm 2014 .... 29
Bảng 4.4 Thống kê diện tích nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số NDSI năm 2015 .... 30
Bảng 4.5 Thống kê diện tích thay đổi độ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI năm 2014-2015
............................................................................................................................................ 31
Bảng 4.6 Thống kê diện tích thay đổi độ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số NDSI năm 20142015 .................................................................................................................................... 32

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Tỷ trọng kế ...................................................................................................... 5
Hình 2.2 Khúc xạ kế cơ học ........................................................................................... 6
Hình 2.3 Khúc xạ kế kỹ thuật số SALT METER ........................................................... 6
Hình 2.4 Máy đo độ mặn Hanna HI931100 ................................................................... 7
Hình 2.5 Bản đồ hành chính tỉnh Trà Vinh .................................................................... 9
Hình 3.1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 16
Hình 3.2 Ảnh gộp kênh ảnh năm 2014 ......................................................................... 18
Hình 3.3 Ảnh gộp kênh ảnh năm 2015 ......................................................................... 18
Hình 3.4 Ảnh cắt theo ranh giới tỉnh Trà Vinh năm 2014 ........................................... 19
Hình 3.5 Ảnh cắt theo ranh giới tỉnh Trà Vinh năm 2015 ........................................... 19
Hình 3.6 Biên tập bước sóng ........................................................................................ 20
Hình 3.7 Ảnh trước và sau khi hiệu chỉnh khí quyển năm 2014 .................................. 21
Hình 3.8 Ảnh trước và sau khi hiệu chỉnh khí quyển năm 2015 .................................. 21
Hình 3.9 Tính chỉ số NDSI ........................................................................................... 22
Hình 3.10 Tính chỉ số SI............................................................................................... 22
Hình 4.1 Bản đồ chỉ số SI tỉnh Trà Vinh năm 2014 ..................................................... 23
Hình 4.2 Bản đồ chỉ số SI tỉnh Trà Vinh năm 2015 ..................................................... 24
Hình 4.3 Bản đồ chỉ số NDSI tỉnh Trà Vinh năm 2014 ............................................... 25
Hình 4.4 Bản đồ chỉ số NDSI tỉnh Trà Vinh năm 2015 ............................................... 26

Hình 4.5 Bản đồ phân vùng nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI năm 2014 ..... 27
Hình 4.6 Bản đồ phân vùng nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI năm 2015 ..... 28
Hình 4.7 Bản đồ phân vùng nguy cơ mặn theo chỉ số NDSI năm 2014 ...................... 29
Hình 4.8 Bản đồ phân vùng nguy cơ mặn theo chỉ số NDSI năm 2015 ...................... 30
Hình 4.9 Bản đồ xu thế thay đổi độ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số SI trong năm 20142015 .............................................................................................................................. 31
Hình 4.10 Bản đồ xu thế thay đổi độ mặn tỉnh Trà Vinh theo chỉ số NDSI trong năm
2014-2015 ..................................................................................................................... 32
vi


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Tỉnh Trà Vinh có 3 nhóm đất chính: đất giồng cát (6,62%), đất phù sa (58%), đất
phèn (24,3%), còn lại là hồ ao, sông, kênh, rạch chiếm 11,08%. Nguồn nước cung cấp cho
sản xuất và sinh hoạt của tỉnh chủ yếu dựa vào lượng nước từ hai con sông Hậu, sông Cổ
Chiên và nước ngầm. Trên 90% đất tự nhiên trên địa bàn tỉnh bị nhiễm mặn, với chiều sâu
xâm nhập khoảng 30 km. Nước mặn xâm nhập bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau
tại Vàm Cầu Quan (Sông Hậu) và Vàm Vũng Liêm (Sông Cổ Chiên) (Cổng thông tin điện
tử tỉnh Trà Vinh, 2018). Trà Vinh được coi là khu vực dễ tổn thương nhất khi mực nước
biển dâng do có độ cao thấp so với mực nước biển. Xói lở bờ biển và xâm nhập mặn ảnh
hưởng mạnh tới các sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông, sinh hoạt và
các hoạt động khác của con người. Khi xâm nhập mặn kéo dài sẽ ảnh hưởng đến kinh tếxã hội (KTXH) như thiếu nước ngọt cho sản xuất nông nghiệp, nguồn cung cấp nước cho
sinh hoạt, từ đó gây tổn hại đến hệ sinh thái nước ngọt và đe dọa đến đa dạng sinh học,
ảnh hưởng tiêu cực đến sinh kế của người dân (Viện Công nghệ Vũ trụ, 2014). Những
tình trạng trên đã và đang tạo nên thách thức lớn đối với tỉnh Trà Vinh, đòi hỏi cần có
những biện pháp quản lí thích hợp cũng như nắm vững động thái dòng chảy và quy luật
xâm nhập mặn.
Hiện nay, công nghệ viễn thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhằm giải quyết
những vấn đề liên quan đến xâm nhập mặn. Một số nghiên cứu sử dụng mô hình như Trần
Thị Lệ Hằng và cộng sự (2015) ứng dụng mô hình thủy lực HEC-RAS trên hạ lưu sông

Tiền, Lâm Mỹ Phụng (2013) ứng dụng mô hình MIKE-11 đánh giá tình hình xâm nhập
mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Trà Vinh. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu sử dụng
công nghệ viễn thám như Rachid Lhissou và cộng sự (2014) ứng dụng công nghệ viễn
thám thành lập bản đồ độ mặn đất tại Ma-rốc, Manu Mehta và cộng sự (2012) đánh giá
các chỉ số độ mặn tại các vùng đất nước nhiễm mặn miền bắc Ấn Độ.
Xuất phát từ các lý do trên, đề tài “Ứng dụng viễn thám phân tích xu thế nguy cơ
mặn tại tỉnh Trà Vinh trong mùa khô năm 2014 và 2015” đã được thực hiện.
1


1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là ứng dụng công nghệ viễn thám phân tích diễn biến
độ mặn tỉnh Trà Vinh mùa khô năm 2014 và 2015. Mục tiêu cụ thể như sau:


Tính toán chỉ số độ mặn dựa trên ảnh vệ tinh quang học Landsat 8.



Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ mặn thông qua các chỉ số độ mặn.



Thành lập bản đồ xu thế nguy cơ mặn tỉnh Trà Vinh giai đoạn 2014-2015.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: độ mặn.
Phạm vi nghiên cứu: tỉnh Trà Vinh trong mùa khô năm 2014 và 2015.

2

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Khái niệm độ mặn
Là tổng số gam muối NaCl trong một gam nước biển, g/1000g. Kí hiệu là S. Để xác
định độ mặn thường dựa vào mối quan hệ giữa Clo và độ mặn như sau (Nguyễn Thanh
Sơn và Đặng Quý Phượng, 2003):
S = 1,65 Cl
Trong đó S là độ mặn phần nghìn (0/00), Cl là độ Clo phần nghìn (0/00).
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xâm nhập mặn
2.1.2.1. Dòng chảy thượng nguồn và phân bố dòng chảy trên các sông
Dòng chảy từ thượng nguồn vào ĐBSCL: Năm 2015, do ảnh hưởng của hiện tượng
El-Nino nên mùa mưa đến trễ nhưng lại kết thúc sớm, tổng lượng mưa trên lưu vực thiếu
hụt so với trung bình nhiều năm từ 20-50%. Vì vậy, mùa lũ năm 2015 thuộc năm lũ nhỏ
dần, dẫn đến dòng chảy trong mùa khô từ thượng lưu chảy về ĐBSCL xuống ở mức cực
thấp.
Phân phối dòng chảy giữa dòng chính và các phân lưu: Phân phối lượng dòng chảy
giữa sông chính và cá phân lưu ảnh hưởng đáng kể đến độ mặn tại các vùng cửa sông.
Theo thời gian tỷ lệ phân phối dòng chảy giữa sông chính và các phân lưu cũng đã thay
đổi theo địa hình lòng sông và tác động của các công trình thủy lợi.
Dòng chảy trên sông, kênh rạch nội đồng: Mạng lưới sông ngòi, kênh rạch nội đồng
vùng ĐBSCL chằng chịt, dòng chảy trên sông, kênh rạch nội đồng phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như lượng nước ngọt từ thượng lưu truyền về, độ lớn của thủy triều, các yếu tố khí
tượng (chủ yếu là mưa và bốc hơi), hoạt động kinh tế xã hội như công trình dẫn nước
ngọt, hệ thống kênh rạch chuyển nước ngọt và hệ thống cống, chế độ vận hành của các
công trình đập ngăn mặn, lượng nước lấy từ sông ngòi, kênh rạch cho các nhu cầu (chủ
yếu là cho tưới) tạo nên chế độ dòng chảy, thủy lực trong sông, kênh phức tạp (Lê Hữu
Thuần, 2013).

3


2.1.2.2. Chế độ thủy triều vùng ĐBSCL
Phần lớn vùng ĐBSCL chịu ảnh hưởng của thủy triều từ biển Đông với chế độ bán
nhật triều không đều và biển Tây với chế độ triều hỗn hợp. Biên độ triều giảm dần từ cửa
sông vào trong sông theo khoảng cách xa biển và dòng chảy từ thượng lưu chảy về càng
lớn thì giảm càng nhanh; trong những ngày có lũ lớn, triều tắt hẳn khi lên đến Tân Châu,
Châu Đốc. Đầu mùa cạn, dòng chảy thượng nguồn giảm dần, chỉ còn trên dưới 2000 m3/s,
biên độ triều tại Tân Châu (cách biển 200 km) có thể đạt 1,0 m và đến Phnom Penh (cách
biển 300 km) chỉ còn khoảng 0,40 m (Lê Hữu Thuần, 2013).
2.1.2.3. Mưa và bốc hơi nội đồng
Khí hậu ở ĐBSCL có sắc thái riêng, đó là khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa cận xích
đạo, nắng nhiều, nhiệt độ cao quanh năm, mùa mưa (từ tháng V đến tháng X) mùa khô (từ
tháng XI đến tháng IV) xuất hiện vào các tháng giữa và cuối mùa đông, đầu mùa hè. Sự
tương phản về mưa giữa mùa mưa và mùa khô rất sâu sắc. Lượng mưa trung bình năm
trên cả ĐBSCL tính từ 1991 đến 2012 có xu thế giảm nhẹ, nhưng lượng mưa 5 tháng từ
tháng I đến tháng V lại có xu thế tăng tương đối rõ rệt. Bốc hơi cũng biến đổi theo mùa
trong năm với lượng bốc hơi trong các tháng mùa khô cao hơn so với các tháng trong mùa
mưa (Lê Hữu Thuần, 2013).
2.1.2.4. Khai thác, sử dụng nước
Các công trình khai thác, sử dụng nước, hệ thống công trình thủy lợi như kênh rạch,
cống ngăn triều, ngăn mặn... giảm đáng kể mặn từ biển xâm nhập vào nội đồng. Tuy
nhiên cũng làm giảm lượng nước ngọt chảy về hạ du và mặn sẽ cơ hội xâm nhập vào
trong sông sâu hơn (Lê Hữu Thuần, 2013).
2.1.3. Một số phương pháp xác định độ mặn trên sông
2.1.3.1. Tính độ mặn bằng phương pháp tỷ trọng thông qua tỷ trọng kế hoặc
tỷ trọng kế tay đòn
Độ mặn được xác định bằng lượng muối (tính bằng gam) hòa tan trong nước biển.
Còn tỷ trọng là tỷ lệ giữa trọng lượng riêng của nước cần đo và trọng lượng riêng của

nước. Bởi tỷ trọng là một đại lượng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, nên để xác định được độ
mặn chính xác thì nhiệt độ của nước cũng phải nằm trong mức tiêu chuẩn.
4


Hình 2.1 Tỷ trọng kế
Tùy theo chất cần đo là chất gì mà người dùng có thể lựa loại tỷ trọng kế cho thích
hợp. Thường thì phân ra 2 loại chính là chất nặng hơn nước và chất nhẹ hơn nước:


Nhẹ hơn nước thì chủ yếu dùng để đo nồng độ rượu – Cồn kế.



Nặng hơn nước thì dùng đo nồng độ muối – Tỷ trọng kế.

Cách tiến hành đo: thả tỷ trọng kế vào ao, hồ cần đo. Mực nước sẽ tương ứng với
vạch chia trên thân tỷ trọng. Đây là một phương pháp tiện lợi, nhỏ gọn, dễ sử dụng. Giá
thành của tỷ trọng kế thấp. Tuy nhiên do tỷ trọng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, dẫn đến
độ chính xác của phương pháp này không cao. Quan sát bằng mắt thường cũng dễ gây
nhầm lẫn, sai số.
2.1.3.2. Xác định độ mặn bằng phương pháp khúc xạ kế
Phần lớn các khúc xạ kế đều yêu cầu nguồn sáng khi đo vì các khúc xạ kế này đo
nồng độ muối theo chỉ số khúc xạ. Có hai loại phổ biến là khúc xạ kế cơ học và khúc xạ
kế kỹ thuật số.
Khúc xạ kế cơ học là khúc xạ kế đo theo nguyên tắc ánh sáng có vận tốc khác nhau
phụ thuộc vào tỉ trọng của môi trường truyền qua. Khi môi trường ít dày đặt, ánh sáng sẽ
truyền đi nhanh hơn. Khi ánh sáng truyền từ môi trường có tỉ trọng này sang môi trường
có tỉ trọng khác, ánh sáng sẽ bị quay đi một góc, tia ánh sáng bị khúc xạ và hiển thị trên
thang đo của khúc xạ kế.

5


Hình 2.2 Khúc xạ kế cơ học
Thao tác đo: Nhỏ một vài giọt nước (có chứa muối) lên trên lăng kính ở phía đầu
của khúc xạ kế. Nước phải phủ đều và không được có bọt khí để đạt được kết quả chính
xác. Đậy nắp trên lăng kính. Chỉnh độ đi-ốp cho phù hợp với mắt người đọc, và đọc số
vạch chuyển màu trên ống ngắm.
Khúc xạ kế kỹ thuật số có khả năng đo nồng độ muối một cách chính xác bên cạnh
đó nó còn bổ sung chức năng tự động bù trừ nhiệt độ đối với mẫu cần đo. Hoặc nó có thể
đo được cả chỉ số khúc xạ đối với 1 số loại máy chuyên dụng phù hợp với nhu cầu sử
dụng.
Thao tác đo: Nhỏ vài giọt mẫu nước cần đo lên lăng kính hoặc buồng chứa mẫu sau
đó nhấn phím “Start” trên máy để bắt đầu đo khi đo xong cần vệ sinh lăng kính sạch sẽ
sau đó nhấn phím “Zero” để đưa giá trị ban đầu về 0 và tiếp tục đo mẫu khác. Cần qua
bước kiểm tra độ chính xác của máy trước khi sử dụng.

Hình 2.3 Khúc xạ kế kỹ thuật số SALT METER

6


2.1.3.3. Xác định độ mặn bằng máy đo kỹ thuật số
Sử dụng máy đo độ mặn cầm tay là cách đo chính xác nhất, hiện đại và tiên tiến nhất
hiện nay. Đây là phương pháp dễ dàng sử dụng đồng thời có thể tích hợp nhiều chức năng
trong một loại máy. Máy đo độ mặn dựa trên nguyên tắc cấu tạo hóa học của hợp chất
NaCl được tạo thành do 2 ion Na+ và Cl-.

Hình 2.4 Máy đo độ mặn Hanna HI931100
Thao tác đo: muối tồn tại dưới dạng ion Na+ và ion Cl- mang điện tích dương và

điện tích âm di chuyển tự do trong nước. Một khi trường điện từ xuất hiện, điện tích
dương sẽ di chuyển về điện cực âm và điện tích âm sẽ di chuyển về điện cực dương, máy
sẽ tính toán để cho ra kết quả đo.
Nguyên lý đo độ mặn: dựa trên phương pháp đo độ dẫn điện của dung dịch. Muối
trong dung dịch tồn tại ở dạng ion Na+ và ion Cl-. Khi số lượng ion Na+ và ion Cl- tăng
lên, độ dẫn điện của dung dịch cũng tăng lên tương ứng vơi độ tăng của nồng độ muối. Sử
dụng nguyên lý này, độ mặn được xác định bằng cách tính toán độ dẫn điện của dung dịch
mẫu.
Thao tác đo: đơn giản bằng cách nhúng điện cực vào trong nước mặn (nước nuôi
trồng thuỷ sản) và nhấn nút bật máy để trên màn hình hiển thị nhiệt độ (°C hoặc °F), độ
mặn (ppt) và tỉ trọng.

7


2.1.4. Các chỉ số xác định độ mặn trên ảnh viễn thám
Trong viễn thám, thực vật và nước được sử dụng như một chỉ số gián tiếp để dự
đoán và lập bản đồ độ mặn. Theo đó, rất nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành các nghiên
cứu về lập bản đồ và phân tích độ mặn bằng cách sử dụng các chỉ số khác nhau tùy theo
từng mục đích cụ thể và đối tượng nghiên cứu. Các chỉ số xác định độ mặn phổ biến xem
trong Bảng 2.1 (Amal Allbed và Lalit Kumar, 2013).
Bảng 2.1 Các chỉ số xác định độ mặn
Chỉ số

Công thức

Normalized Differential Salinity Index

NDSI=(R-NIR)/(R+NIR)

Brightness Index

BI=(R2 + NIR2)0,5

Salinity Index
Soil Adjusted Vegetation Index
Enhanced Vegetation Index

SI=(B*R)0,5
SAVI=(NIR-R)/(NIR+R+L)*(1+L)
EVI=2,5*(NIR-R)/(NIR+6R-7,5B+1)

*Chữ viết tắt: R- Red kênh phổ đỏ, G- Green kênh phổ xanh lá cây, B- Blue kênh phổ
xanh lục, NIR- Near Infrared Reflectance kênh cận hồng ngoại, L- hệ số hiệu chỉnh.
Dựa trên mục tiêu nghiên cứu cũng như tính hiệu quả của các chỉ số, đề tài sử dụng
chỉ số NDSI và SI để nghiên cứu độ mặn tại tỉnh Trà Vinh.
2.2. Tổng quan khu vực nghiên cứu
2.2.1. Vị trí địa lý
Trà Vinh là một tỉnh ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long; vị trí địa lý giới hạn
từ 9°31'46" đến 10°4'5" vĩ độ Bắc và từ 105°57'16" đến 106°36'04" kinh độ Đông.
Trà Vinh có diện tích là 2.341,2 km2, chiếm 5,81% diện tích vùng đồng bằng sông
Cửu Long. Phía Đông giáp Biển Đông, phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Long, phía Nam giáp
tỉnh Sóc Trăng, phía Bắc giáp tỉnh Bến Tre, có 65 km bờ biển (Viện Nhiệt đới Môi
trường, 2015).

8


Hình 2.5 Bản đồ hành chính tỉnh Trà Vinh
Đơn vị hành chính của tỉnh Trà Vinh bao gồm 1 thành phố Trà Vinh, 1 thị xã Duyên

Hải và 6 huyện (Càng Long, Cầu Kè, Tiểu Cần, Châu Thành, Cầu Ngang và Trà Cú).
Trong đó có tất cả 105 thị trấn, phường, xã.
2.2.2. Điều kiện tự nhiên
2.2.2.1. Địa hình
Trà Vinh có địa hình đồng bằng ven biển với đặc trưng kiến tạo là địa hình chia
thành các vùng trũng đan xen các giồng cát chạy xuyên suốt theo hình vòng cung và song
song với bờ biển. Các khu vực phía Bắc của tỉnh nằm trong vùng nước ngọt và có địa
hình tương đối bằng phẳng, các khu vực phía Nam ven biển của tỉnh địa hình có dạng
sóng, xen kẹp là giồng cát hình cánh cung do gió biển tạo thành.

9


Độ cao trung bình 1-3 m, trong đó đại bộ phận từ 0,4 m đến 1,0 m. Các vùng trũng
xen kẹp với các giồng cao, xu thế độ dốc chỉ thể hiện trên từng cánh đồng. Riêng phần
phía nam tỉnh là vùng đất thấp, bị các giồng cát hình cánh cung chia cắt thành nhiều vùng
trũng cục bộ, nhiều nơi chỉ ở độ cao 0,5-0,8 m nên hàng năm thường bị ngập mặn 0,4-0,8
m trong thời gian 3-5 tháng (Viện Nhiệt đới Môi trường, 2015).
2.2.2.2. Khí hậu
Tỉnh Trà Vinh nằm trong vùng nhiệt đới có khí hậu mát mẻ quanh năm, ít bị ảnh
hưởng bởi lũ. Các yếu tố khí hậu, nhiệt độ, ánh sáng, lượng nước bốc hơi và lượng mưa
được phân bổ đều khá rõ rệt giữa 2 mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11) và mùa khô (từ
tháng 11 đến tháng 4).


Nhiệt độ trung bình năm dao động trong khoảng 26-270C.



Toàn tỉnh có tổng số giờ nắng trung bình 7,7 giờ/ngày, cao nhất vào mùa khô

từ 9,2-9,7 giờ/ngày. Tổng lượng bức xạ trung bình trong các tháng đạt 439
cal/cm2/ngày, tháng 10 là tháng có lượng bức xạ thấp nhất 340 cal/cm2/ngày và
tháng 3 có lượng bức xạ cao nhất 549 cal/cm2/ngày.


Lượng mưa trung bình năm 1.500 mm, phân bố không đều và phân hóa mạnh

theo thời gian và không gian. Về thời gian mưa, có 90% lượng mưa năm tập trung
vào mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11. Càng về phía biển, thời gian mưa
càng ngắn dần tức là mùa mưa bắt đầu muộn nhưng kết thúc sớm.


Độ ẩm không khí phụ thuộc vào lượng mưa và nhiệt độ không khí. Độ ẩm

không khí tại Trà Vinh biến đổi theo hai mùa rõ rệt. Độ ẩm có trị số cao nhất vào
mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 12) dao động trong khoảng 85-90%, độ ẩm có trị số
thấp hơn vào mùa khô (từ tháng 1 đến tháng 4) thay đổi từ 77-90%.
Nhìn chung, khí hậu tỉnh Trà Vinh với đặc điểm nhiệt đới gió mùa với nền nhiệt độ
cao ổn định, nắng và bức xạ mặt trời rất thuận lợi cho sản suất nông nghiệp, nếu có đủ
nước ngọt và vốn đầu tư có thể thâm canh 2-3 vụ cây ngắn ngày trong năm, cho năng suất
cao. Tuy nhiên, yếu tố hạn chế đáng kể nhất của khí hậu là lượng mưa ít, lại tập trung
theo mùa, kết hợp với địa hình thấp, đỉnh triều cao, đã gây ngập úng cục bộ một số vùng
10


trong mùa mưa hoặc hạn cục bộ thúc đẩy bốc phèn, gia tăng xâm nhập mặn, gây khó khăn
cho sản suất nông nghiệp (Viện Nhiệt đới Môi trường, 2015).
2.2.2.3. Thủy văn
Trên địa bàn Trà Vinh có hệ thống sông chính với tổng chiều dài 578 km, trong đó

có các sông lớn là sông Hậu và sông Cổ Chiên. Các sông ngòi, kênh rạch trên địa bàn Trà
Vinh hợp lưu đổ ra biển chủ yếu qua hai cửa sông chính là cửa Cổ Chiên hay còn gọi là
cửa Cung Hầu và cửa Định An. Nhìn chung, mật độ kênh trục phân bố khá đều trong khu
vực tỉnh Trà Vinh với mật độ khoảng 4-10 m/ha. Tuy nhiên, mật độ kênh nội đồng còn
thấp chưa đảm bảo khả năng cung cấp nước ngọt vào mùa khô cũng như thoát lũ vào mùa
mưa.
Trà Vinh chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ bán nhật triều biển Đông thông qua 2
sông lớn và mạng lưới kênh rạch chằng chịt. Đây là chế độ bán nhật triều không đều,
ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống, hàng tháng có 2 kỳ triều cường (vào ngày 1
và 15 âm lịch) và 2 kỳ triều kiệt (vào ngày 7 và 23 âm lịch). Ảnh hưởng thủy triều giảm
dần từ biển vào sâu trong nội đồng, chủ yếu là vùng ven biển (Viện Nhiệt đới Môi trường,
2015).
2.2.3. Điều kiện kinh tế- xã hội
2.2.3.1. Dân số và lao động
Dân số khoảng 1,1 triệu người với 03 dân tộc chính: Kinh, Khmer, Hoa, trong đó
dân tộc Khmer chiếm khoảng 30% dân số. Đây là địa bàn cư trú lâu đời của cộng
đồng dân tộc người Khmer có nền văn hóa dân tộc đặc trưng tiếng nói, chữ viết, món ăn
và đặc biệt là hệ thống chùa rất đặc thù.
Dân số Trà Vinh chiếm 5,99% Đồng bằng sông Cửu Long, trong đó 25% dân số
sống ở khu vực đô thị và 75% dân số sống ở khu vực nông thôn. Mật độ dân số 433
người/km² (Tổng cục thống kê, 2011).
Lao động trong độ tuổi trên 70%, trong đó có 34% đã qua đào tạo sẽ là nguồn cung
cấp lao động tốt cho các cơ sở sản xuất công nghiệp, nhất là các ngành có nhu cầu sử
dụng nhiều lao động.

11


2.2.3.2. Tăng trưởng kinh tế
Mức tăng trưởng kinh tế thời kỳ 1996 - 2000 đạt 8,87%; thời kỳ 2001- 2005 đạt

11,64%; thời kỳ 2006 - 2010 đạt 11,64%. Dự báo thời kỳ 2010 – 2015 đạt 14% (Cổng
thông tin điện tử tỉnh Trà Vinh, 2018).
2.2.3.3. Cơ cấu kinh tế
Tốc độ tăng trưởng hàng năm ngành nông nghiệp là 2%, thủy sản tăng 12%, công
nghiệp tăng 15% và thương mại dịch vụ tăng 20%. Thu nhập bình quân đầu người đạt
19,325 triệu đồng, tương đương 920 USD (Cổng thông tin điện tử tỉnh Trà Vinh, 2018).
2.3. Tổng quan ảnh Landsat 8
Ảnh Landsat 8 của Mỹ được phóng vào vũ trụ ngày 11-02-2013 có độ phân giải
không gian ở mức trung bình và hoàn toàn miễn phí có nhiều ưu điểm và triển vọng áp
dụng trong việc giải đoán và xác định biến động lớp phủ thực vật ở quy mô lớn. Từ quỹ
đạo cách mặt đất gần 725 km, vệ tinh Landsat 8 bay vòng quanh trái đất mất 99 phút, bao
phủ toàn bộ bề mặt Trái đất trong 16 ngày và gửi về khoảng hơn 400 ảnh mỗi ngày. Ảnh
được thu nhận, lưu trữ và cung cấp miễn phí cho các nhà khoa học và các tổ chức có quan
tâm (Vũ Thị Thìn và cộng sự, 2015).
Landsat 8 mang theo 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI – Operational Land
Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS – Thermal Infrared Sensor). Những bộ
cảm này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm
Landsat thế hệ trước. Landsat 8 thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh
sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài (xem chi tiết ở Bảng 2.2).
Bảng 2.2 Thông tin chung về các kênh trên ảnh vệ tinh Landsat 8
Kênh ảnh

Bước sóng (µm)

Độ phân giải

Bộ cảm

không gian (m)
Band 1 - Coastal aerosol

0,433 - 0,453

30

OLI

Band 2 – Blue

0,450 - 0,515

30

OLI

Band 3 – Green

0,525 - 0,600

30

OLI

Band 4 – Red

0,630 - 0,680

30

OLI

Band 5 - Near Infrared (NIR)

0,845 - 0,885

30

OLI

12


Band 6 - SWIR 1

1,560 - 1,660

30

OLI

Band 7 - SWIR 2

2,100 - 2,300

30

OLI

Band 8 – Panchromatic

0,500 - 0,680

15

OLI

Band 9 – Cirrus

1,360 - 1,390

30

OLI

Band 10 - Thermal Infrared (TIR) 1

10,3 - 11,3

100

TIRS

Band 11 - Thermal Infrared (TIR) 2

11,5 - 12,5

100

TIRS

2.4. Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu
2.4.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Nghiên cứu “Ứng dụng mô hình toán thủy lực một chiều đánh giá và dự báo tình
hình xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính trên địa bàn tỉnh Trà Vinh” đã áp dụng mô
hình MIKE-11 để đánh giá tình hình xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính thuộc tỉnh
Trà Vinh, dự báo sự xâm nhập mặn do nước biển dâng và suy giảm lưu lượng nước
thượng nguồn trong tương lai. Các số liệu đầu vào để tính toán mô hình thủy lực bao gồm
số liệu theo không gian (hệ thống sông/kênh, mặt cắt ngang và hệ thống công trình ngăn
mặn vào năm 2005) và số liệu theo thời gian (chuỗi giá trị mực nước và lưu lượng theo
thời gian). Trong nghiên cứu này, xâm nhập mặn năm 2005 được chọn làm kịch bản gốc,
xây dựng các kịch bản nhằm dự đoán tình hình xâm nhập mặn trong tương lai ở khu vực
nghiên cứu. Kịch bản 1 và 2 được mô phỏng mực nước biển dâng cao hơn so với năm
2005 là 12 cm, với kịch bản 1 lưu lượng nước thượng nguồn giảm 15% và kịch bản 2
giảm 20%; kịch bản 3 và 4 được mô phỏng mực nước biển dâng 17 cm, lưu lượng nước
thượng nguồn lần lượt giảm 15% và 30% so với kịch bản gốc. Kết quả theo các kịch bản
đã xây dựng cho thấy, mặn vào mùa khô sẽ xâm nhập vào nội đồng. Đặc biệt ở kịch bản 2
và 4, mặc dù đã thực hiện cách vận hành cống theo thiết kế ban đầu, hạn chế mặn xâm
nhập vào nội đồng nhưng trên sông chính mặn vẫn vào sâu 17 km so với kịch bản gốc
(Lâm Mỹ Phụng và cộng sự, 2013).
Trong nghiên cứu “Động thái xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính vùng hạ lưu
sông Tiền dưới tác động công trình cống Ba Lai”, mô hình thủy lực một chiều HEC-RAS
đã được xây dựng nhằm mục tiêu mô phỏng động thái thủy lực dòng chảy cho hệ thống
13


sông chính vùng hạ lưu sông Tiền. Dữ liệu về mạng lưới sông vùng nghiên cứu bao gồm
các dữ liệu về không gian: dạng hình mặt cắt đáy sông, bản đồ độ cao số (DEM) với độ
phân giải 90 m, độ cao mặt nước ban đầu tại mỗi mặt cắt, giới hạn bờ mỗi mặt cắt và
khoảng cách giữa các mặt cắt; dữ liệu thời gian bao gồm các số liệu sẵn có về thủy lực: số
liệu về lưu lượng và mực nước được đo theo giờ trong hai năm (năm 2010 và năm 2011).

Trong nghiên cứu này, kịch bản xâm nhập mặn năm 2010 được chọn làm kịch bản gốc để
so sánh với các kịch bản xây dựng, hai kịch bản được xây dựng thông qua sự thay đổi giá
trị lưu lượng nước ở thượng nguồn (lưu lượng nước thượng nguồn giảm lần lượt là 20%;
30%) đồng thời kết hợp với việc gia tăng mực nước biển 14 cm so với kịch bản gốc năm
2010. Kết quả dự báo cho thấy rằng, vào năm 2020, ứng với lưu lượng nước thượng
nguồn giảm 20%; mực nước biển tăng thêm 14 cm thì độ mặn 4 g/L có thể lấn sâu vào
thêm 11 km trên sông Hàm Luông và 25 km so với kịch bản gốc cho năm 2030 (Trần Thị
Lệ Hằng và cộng sự, 2015).
2.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu “Sử dụng công nghệ viễn thám lập bản đồ độ mặn đất tưới tiêu tại đồng
bằng Tadla, Ma-rốc” đã sử dụng ảnh viễn thám Landsat TM kết hợp với các số liệu đo
đạc độ dẫn điện (EC) phát triển mô hình bán thực nghiệm lập bản đồ độ mặn đất trong
khu vực nghiên cứu. Nghiên cứu đã trình bày 3 mô hình tối ưu. Thứ nhất, mô hình dựa
trên pixel đạt hệ số R2=0,64 và sai số RMSE=0,319; thứ hai, mô hình dựa trên cửa sổ lọc
(kích thước 3x3 pixel) có hệ số R2=0,688 và sai số RMSE=0,310; thứ ba, mô hình dựa
trên giá trị EC có R2=0,908 và RMSE=0,293. Kết quả thể hiện rõ cách tiếp cận thứ ba ước
lượng chính xác hơn so với hai cách đầu tiên, tuy nhiên độ chi tiết không gian lại thấp
hơn. Nghiên cứu cho thấy chỉ số SI có mối tương quan tốt hơn với độ mặn đất trong khu
vực nghiên cứu so với các chỉ số khác (Rachid Lhissou và cộng sự, 2014).
Nghiên cứu “Đánh giá các chỉ số và thông số thu được từ dải quang học và các kênh
của Landsat 7 ETM + cho việc lập bản đồ các vùng đất và nước bị nhiễm mặn” được thực
hiện tại một phần của quận Mathura thuộc bang Uttar Pradesh, miền bắc Ấn Độ. Các chỉ
số khác nhau như NDVI, WI, VTCI, TVDI, BI, NDSI, SI và các thông số như albedo đã
được đánh giá để mô tả các khu vực bị ảnh hưởng bởi muối từ các mục đích sử dụng đất
14


hoặc che phủ đất bằng cách sử dụng phân loại dựa trên kiến thức. Sau đó, sử dụng phân
loại dựa trên kiến thức, bản đồ được tạo ra cho khu vực nghiên cứu với độ chính xác 95%
và thống kê kappa là 0,94. Nghiên cứu cho thấy Albedo là một tham số chính hữu ích để

phân biệt đất bị nhiễm muối từ các vùng không bị ảnh hưởng muối, ngoài ra, các chỉ số
NDSI, SI và COSRI có thể sử dụng để xác định các mức độ khác nhau của đất bị nhiễm
mặn, các khu vực bị ngập úng có thể được lập bản đồ thành công khi sử dụng WI và
TVDI hoặc VTCI (Manu Mehta và cộng sự, 2012).

15


CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phương pháp
Phương pháp nghiên cứu được thực hiện theo Hình 3.1.

Hình 3.1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu
Quá trình thực hiện nghiên cứu gồm những bước sau:


Thu thập dữ liệu: bao gồm dữ liệu hành chính, dữ liệu viễn thám và dữ liệu

thực đo.


Tiến hành tải ảnh vệ tinh Landsat 8, gộp kênh và cắt ảnh theo ranh giới hành

chính.


Hiệu chỉnh khí quyển bằng công cụ QUick.



Tính toán các chỉ số NDSI và SI qua công cụ Band Math.
16




Chuẩn hóa chỉ số SI và NDSI qua các năm.



Phân tích sự thay đổi các chỉ số.



Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ mặn theo các chỉ số.



Thành lập bản đồ xu thế thay đổi nguy cơ mặn năm 2014 và 2015.

3.2. Thu thập dữ liệu
3.2.1. Dữ liệu hành chính
Dữ liệu hành chính bao gồm ranh giới hành chính tỉnh Trà Vinh và ranh giới hành
chính huyện, xã nằm trong khu vực nghiên cứu.
3.2.2. Dữ liệu viễn thám
Đề tài sử dụng dữ liệu ảnh Landsat ETM+, độ phân giải 30 m được lấy từ trang web
chụp năm 2014 và năm 2015 khu vực tỉnh Trà Vinh, cụ thể
xem Bảng 3.1.
Bảng 3.1 Dữ liệu ảnh viễn thám được thu thập
Mã ảnh

LC08_L1TP_125053_20140222

Ngày thu nhận

Độ che phủ mây (%)

Độ phân giải (m)

22/02/2014

2

30

09/02/2015

3

30

_20170425_01_T1
LC08_L1TP_125053_20150209
_20170413_01_T1

3.3. Gộp kênh và cắt ảnh theo ranh giới hành chính
Để phục vụ cho quá trình nghiên cứu, tiến hành gộp các kênh ảnh lại với nhau và cắt
ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu.
3.3.1. Gộp kênh ảnh
Kết quả gộp kênh ảnh được thể hiện qua Hình 3.2 và Hình 3.3.

17