Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động đường bờ khu vực ven biển tây nam việt nam giai đoạn 2005 – 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

Nguyễn Thị Ái Ngân

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ KHU VỰC VEN BIỂN TÂY NAM
VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2005-2017

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

Nguyễn Thị Ái Ngân

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ KHU VỰC VEN BIỂN TÂY NAM
VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2005-2017
Chuyên ngành:

Bản đồ, viễn thám và Hệ thông tin địa lý

Mã số:

60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Nhữ Thị Xuân
2. TS. Trần Anh Tuấn

Hà Nội - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn
toàn trung thực. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và
các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và đƣợc
phép công bố.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Ái Ngân

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới

Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, Ban
chủ nhiệm Khoa Địa lý đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập.
Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Địa Chất và Địa lý Biển, Viện Hàn Lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện trong suốt quá trình thực tập và thực
hiện luận văn.
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Anh Tuấn,
PGS.TS. Nhữ Thị Xuân đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá
trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Địa lý cùng các thầy
giáo, cô giáo trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã nhiệt tình giảng dạy
trong suốt quá trình tôi học tập tại trường; xin trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ
Phòng Viễn thám và Hệ thông tin địa lý, Viện Địa chất và Địa vật lý biển đã hỗ trợ
về số liệu và trang thiết bị để thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn chia sẻ,
động viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Trong quá trình thực hiện đề tài, do điều kiện về thời gian và trình độ nghiên
cứu của bản thân còn nhiều hạn chế nên khi thực hiện đề tài khó tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy
cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Học viên thực hiện
Nguyễn Thị Ái Ngân

ii

MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT ........................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................. ix
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................... 1
2. Mục tiêu .............................................................................................................. 1
3. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................... 2
4. Phạm vi nghiên cứu của đê tài ............................................................................ 2
5. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................... 3
6. Cơ sở tài liệu nghiên cứu .................................................................................... 3
7. Những kết quả đạt đƣợc của đề tài ..................................................................... 4
8. Cấu trúc luận văn ................................................................................................ 4
CHƢƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN BẰNG TƢ LIỆU VIỄN THÁM VÀ
HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ................................................................................ 5
1.1. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN........................... 5
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới ........................................................... 5
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................. 9
1.2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ
BẰNG TƢ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS ............................................................. 14
1.2.1. Khái niệm chung về đƣờng bờ biển và biến động đƣờng bờ biển .......... 14
1.2.2. Đặc trƣng quang phổ của đối tƣợng đất và nƣớc trên ảnh viễn thám
và áp dụng trong phân tích đƣờng bờ biển ........................................................ 18
1.3. PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 21
1.3.1. Cơ sở phƣơng pháp luận .......................................................................... 21
1.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 22

1.3.2.1. Phƣơng pháp tổng hợp và phân tích tài liệu ..................................... 22
1.3.2.2. Phƣơng pháp viễn thám .................................................................... 22
1.3.2.3. Phƣơng pháp hệ thông tin địa lý (GIS) ............................................. 25
1.3.2.4. Phƣơng pháp thống kê ...................................................................... 26
1.3.3. Quy trình và các bƣớc nghiên cứu........................................................... 27
iii


CHƢƠNG II. ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG
ĐƢỜNG BỜ BIỂN KHU VỰC DẢI VEN BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM ............ 29
2.1. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ........................................................... 29
2.1.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu .............................................................. 29
2.1.2. Đặc điểm địa chất, địa mạo ..................................................................... 30
2.1.2.1. Đặc điểm địa chất.............................................................................. 30
2.1.2.2. Đặc điểm địa mạo ............................................................................. 33
2.1.2.3. Các dạng địa hình.............................................................................. 39
2.1.3. Đặc điểm thổ nhƣỡng, sinh vật ................................................................ 40
2.1.3.1. Đặc điểm thổ nhƣỡng ........................................................................ 40
2.1.3.1. Đặc điểm sinh vật.............................................................................. 43
2.1.4. Đặc điểm khí hậu, thủy văn và hải văn ................................................... 47
2.1.4.1. Đặc điểm khí hậu .............................................................................. 47
2.1.4.2. Đặc điểm thủy văn, hải văn............................................................... 49
2.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ MÔI TRƢỜNG ................................ 52
2.2.1. Đặc điểm dân cƣ ...................................................................................... 52
2.2.2. Các hoạt động phát triển kinh tế .............................................................. 53
2.2.3. Đặc điểm môi trƣờng và tai biến xói lở bờ biển...................................... 54
CHƢƠNG III: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ XU THẾ
BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHỤC VỤ
PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU VỰC VEN BIỂN TÂY NAM VIỆT NAM ...... 57
3.1. XÁC ĐỊNH HIỆN TRẠNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN TÂY NAM ....................... 57

3.1.1. Tính toán các chỉ số nƣớc và phân tích ngƣỡng ...................................... 57
3.1.2. Đánh giá ảnh hƣởng của thủy triều ......................................................... 64
3.1.3. Đánh giá độ chính xác vị trí đƣờng bờ biển ............................................ 67
3.2. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN TÂY BAM ......................... 69
3.2.1. Xây dựng hê thống đƣờng cơ sở và mặt cắt DSAS ................................. 69
3.2.2. Đánh giá biến động đƣờng bờ biển ......................................................... 73
3.2.2.1. Biến động đƣờng bờ biển theo từng giai đoạn .................................. 73
3.2.2.2. Xu thế biến động đƣờng bờ biển giai đoạn 2005-2017 .................... 83
3.3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ THIÊN TAI PHỤC VỤ
PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG DẢI VEN BIỂN TÂY NAM .................................. 85
3.3.1. Phân vùng bờ biển khu vực nghiên cứu theo xu thế biến động .............. 85
iv


3.3.2. Các giải pháp phòng chống biến động bờ biển phục vụ phát triển
bền vững dải ven biển Tây Nam Việt Nam ....................................................... 87
3.3.2.1. Các giải pháp chung .......................................................................... 87
3.3.2.2. Một số giải pháp cụ thể đối với vùng nghiên cứu ............................. 90
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 97

v


DANH MỤC VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
AWEI

Giải thích tiếng nƣớc ngoài
: Automated Water Extraction

Giải thích tiếng Việt
Chỉ số tách nƣớc tự động

Index
DN
DSAS

: Digital Number

Giá trị xám độ

: Digital Shoreline Analysis

Hệ thống phân tích
đƣờng bờ kỹ thuật số

System
ETM

: Enhanced Thematic Mapper

Lập bản đồ chuyên đề
nâng cao

GIS
LANDSAT

: Geographic Information System

Hệ thông tin địa lý

: Land Satellite

Hệ thống vệ tinh quan sát
Trái đất của Mỹ

MIR
MNDWI

Hồng ngoại giữa

: Mid-InfraRed

: Modified Normalized Difference Chỉ số nƣớc khác biệt
chuẩn hóa cải tiến

Water Index
NIR
NDWI

: Near-InfraRed

Cận hồng ngoại

: Normalized Difference Water

Chỉ số nƣớc khác biệt
chuẩn hóa

Index
OLI
SPOT

: Operational Land Imager

Bộ cảm thu ảnh mặt đất

: Systeme Pour L’Observation de

Hệ thống vệ tinh quan sát
Trái đất của Pháp

la Terre
: Short-Wave Infrared

Hồng ngoại sóng ngắn

TM

: Thematic Mapper

Lập bản đồ chuyên để

TOA

: Top of Atmosphere

Đỉnh khí quyển

SWIR

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ các thuật ngữ bờ biển, dựa theo Hƣớng dẫn Bảo vệ bờ biển, 1984,
Mangor, K và cộng sự, 2017 ..................................................................................... 16
Hình 1.2. Khả năng phản xạ và hấp thụ của nƣớc theo các bƣớc sóng khác nhau ... 19
Hình 1.3. Khả năng phản xạ phổ của một số loại nƣớc ............................................ 20
Hình 1.4. Sơ đồ mô phỏng DSAS để tính toán biến động đƣờng bờ biển................ 26
Hình 1.5. Sơ đồ quy trình nghiên cứu ....................................................................... 28
Hình 2.1. Sơ đồ phạm vi khu vực nghiên cứu và vị trí các điểm khảo sát ............... 29
Hình 2.2. Bản đồ địa mạo thu nhỏ từ tỷ lệ 1:500.000 ............................................... 34
Hình 2.3. Rừng ngập mặn phòng hộ (trái) và trồng theo luống (phải)
(Ảnh: Trần Anh Tuấn, 2017) .................................................................................... 46
Hình 2.4. Khu vực đầm nuôi hải sản (trái) và đất chuyên lúa (phải)
(Ảnh: Nguyễn Thi Ái Ngân, 2017) ........................................................................... 47
Hình 2.5. Bản đồ phân bố chế độ thủy triều vịnh Thái Lan ..................................... 50
Hình 2.6. Vị trí Đồn biên Phòng Kim Quy phải di chuyển do quá trình xói lở
bờ biển (Ảnh: Trần Anh Tuấn, 2017) ....................................................................... 56
Hình 3.1. Sơ đồ ảnh vệ tinh Landsat TM5 năm 2005 (trái) và 2009 (phải) ............. 58
Hình 3.2. Sơ đồ ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI năm 2015 (trái) và 2017 (phải)........... 59
Hình 3.3. Sơ đồ ảnh các chỉ số nƣớc AWEInsh các năm 2005, 2009, 2015 và 2017
(tƣơng ứng từ trái sang phải) .................................................................................... 60
Hình 3.4. Biểu đồ phân phối giá trị AWEInsh (trái) và đƣờng bờ biển năm 2005
đƣợc chiết tách trên ảnh chỉ số AWEInsh .................................................................. 62
Hình 3.5. Biểu đồ phân phối giá trị AWEInsh (trái) và đƣờng bờ biển năm 2009
đƣợc chiết tách trên ảnh chỉ số AWEInsh .................................................................. 62
Hình 3.6. Biểu đồ phân phối giá trị AWEInsh (trái) và đƣờng bờ biển năm 2015

đƣợc chiết tách trên ảnh chỉ số AWEInsh .................................................................. 63
Hình 3.7. Biểu đồ phân phối giá trị AWEInsh (trái) và đƣờng bờ biển năm 2017
đƣợc chiết tách trên ảnh chỉ số AWEInsh .................................................................. 63
Hình 3.8. a) Ảnh đƣờng bờ rừng ngập mặn đƣợc xác định ngoài thực địa;
b) Bản đồ hiện trạng phân bố rừng ngập mặn năm 2017 cảnh ảnh 126 - 54 ............ 67
vii


Hình 3.9. Sơ đồ hệ thống đƣờng cơ sở dùng để tính biến động đƣờng bờ ............... 70
Hình 3.10. Sơ đồ hệ thống mặt cắt DSAS dùng để tính biến động đƣờng bờ .......... 71
Hình 3.11. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2005-2009 theo độ rộng
biến động ................................................................................................................... 75
Hình 3.12. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2005-2009 theo tốc độ
biến động ................................................................................................................... 76
Hình 3.13. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2009-2015 theo độ rộng
biến động ................................................................................................................... 78
Hình 3.14. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2009-2015 theo tốc độ
biến động ................................................................................................................... 79
Hình 3.15. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2015-2017 theo độ rộng
biến động ................................................................................................................... 81
Hình 3.16. Bản đồ phân cấp biến động đƣờng bờ giai đoạn 2015-2017 theo tốc độ
biến động ................................................................................................................... 82
Hình 3.17. Bản đồ xu thế biến động đƣờng bờ giai đoạn 2005-2017 dải ven biển
Tây Nam Việt Nam ................................................................................................... 84
Hình 3.18. Bản đồ phân vùng bờ biển theo xu thế biến động đƣờng bờ dải ven biển
tây nam Việt Nam (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:50.000) .......................................................... 86
Hình 3.19. Giải pháp kết hợp giữa trồng rừng ngập mặn và kè đá bảo vệ phía ngoài
tại khu vực bờ biển cảng cá Xẻo Nhàu, huyện An Minh, tỉnh Kiên Giang
(Ảnh: Nguyễn Thị Ái Ngân năm 2017) .................................................................... 91
Hình 3.20. Công trình kè bảo vệ bờ biển tại Hòn Đá Bạc, huyện Trần Văn Thời,

tỉnh Cà Mau (Ảnh: Nguyễn Thi Ái Ngân, 2017) ...................................................... 92
Hình 3.21. Công trình đê chắn sóng bảo vệ bờ biển tại Đất Mũi, huyện Ngọc Hiển,
tỉnh Cà Mau (Ảnh: Trần Anh Tuấn, 2017) ............................................................... 93

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Mối quan hệ giữa bƣớc sóng và độ thấu quang của nƣớc ........................ 20
Bảng 3.1. Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat sử dụng trong nghiên cứu ........................... 57
Bảng 3.2. Bảng độ cao mực nƣớc thủy triều tại các trạm Rạch Giá và Sông Đốc
vào các ngày thu nhận ảnh ........................................................................................ 65
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá độ chính xác ................................................................. 68
Bảng 3.4. Phân cấp độ mạnh xói lở theo các thông số độ dài, độ rộng và tốc độ
xói lở bờ biển ............................................................................................................ 73

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bờ biển là một môi trƣờng độc đáo, tại đó khí quyển, thuỷ quyển và thạch
quyển có mối quan hệ tƣơng tác qua lại lẫn nhau. Khi các yếu tố này thay đổi, hoặc
có sự tác động của các nhân tố khác, đƣờng bờ biển có khả năng bị thay đổi. Trong
nghiên cứu vùng ven biển, việc giám sát hiện trạng và biến động đƣờng bờ biển dựa
trên nhiều phƣơng pháp và cách tiếp cận khác nhau, trong đó phân tích dữ liệu viễn
thám đa thời gian là một phƣơng pháp rất hiệu quả và có độ chính xác cao, đƣợc
thực hiện nhanh chóng và hiệu quả hơn các phƣơng pháp truyền thống khác. Các dữ
liệu viễn thám với đặc trƣng đa phân giải về phổ, đa phân giải về không gian và thời
gian là những ƣu điểm lớn trong nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển trên các quy

mô khác nhau từ toàn cầu đến khu vực đến và các vùng cửa sông, ven biển.
Các quá trình xói lở, bồi tụ bờ biển ngày càng phức tạp, ảnh hƣởng lớn đến
môi trƣờng sinh thái biển cũng nhƣ rừng ngập mặn. Bên cạnh đó, hiện tƣợng xói lở,
bồi tụ còn đe dọa cuộc sống nhiều vùng dân cƣ, gây nguy hại cho các công trình, cơ
sở kinh tế ven biển. Hiện nay, hiện tƣợng xói lở, bồi tụ bờ biển là mối lo ngại sâu
sắc và là vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu, giải quyết ở các tỉnh ven biển Việt Nam.
Khu vực dải ven biển Tây Nam thuộc hai tỉnh Kiên Giang và Cà Mau trong những
năm gần đây đang diễn ra sự biến động nhanh chóng bởi tác động của thiên nhiên
và con ngƣời. Tuy nhiên những nghiên cứu về biến động đƣờng bờ biển khu vực
này còn hạn chế, cần có thêm những nghiên cứu cụ thể để có cơ sở định hƣớng
đúng đắn trong công tác quản lý vùng ven biển.
Xuất phát từ những lý do trên, học viên đề xuất nghiên cứu đề tài: “Ứng
dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động đường bờ khu vực ven
biển Tây Nam Việt Nam giai đoạn 2005 - 2017”
2. Mục tiêu
Xác định rõ xu thế biến động đƣờng bờ biển trong giai đoạn 2005 - 2017 dựa
trên phân tích tƣ liệu viễn thám và GIS nhằm đề xuất các giải pháp giảm nhẹ thiên
tai phục vụ phát triển bền vững dải ven biển Tây Nam Việt Nam.
1


3. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu
* Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan, cơ sở khoa học về ứng dụng
viễn thám và GIS trong đánh giá biến động đƣờng bờ biển.
- Nghiên cứu đặc điểm các nhân tố ảnh hƣởng đến biển động bờ biển dải ven
biển Tây Nam Việt Nam.
- Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS chiết tách các đƣờng bờ biển và
đánh giá biến động đƣờng bờ biển dải ven biển Tây Nam Việt Nam giai đoạn
2005-2017.
- Phân vùng biến động bờ biển và đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiên tai

phục vụ phát triển bền vững dải ven biển Tây Nam Việt Nam.
* Nhiệm vụ nghiên cứu: - Thu thập số liệu, cơ sở dữ liệu liên quan đến vùng
nghiên cứu và khảo sát thực địa bổ sung các số liệu mới.
- Tính toán chỉ số nƣớc từ các kênh phổ của ảnh vệ tinh Lansat và chiết tách
thông tin đƣờng bờ biển dựa trên phân tích ranh giới đất - nƣớc theo ngƣỡng giá trị
trên ảnh chỉ số nƣớc.
- Thực hiện đánh giá biến động và phân vùng biến động đƣờng bờ biển giai
đoạn 2005 - 2017 bằng công cụ Hệ thống phân tích đƣờng bờ kỹ thuật số (DSAS Digital Shoreline Analysis System) trên môi trƣờng ArcGIS.
- Tính toán thống kê và xây dựng các bản vẽ, sơ đồ, bản đồ.
4. Phạm vi nghiên cứu của đê tài
- Phạm vi không gian: Khu vực ven biển Tây Nam Việt Nam thuộc hai tỉnh
Kiên Giang và Cà Mau trong giới hạn tọa độ 104° 25' đến 105° 10' kinh độ đông và
08°30' đến 10°25' vĩ độ bắc (hình 2.1).
- Phạm vi thời gian: Từ năm 2005 đến năm 2017.
- Phạm vi khoa học: Tính toán và phân tích các chỉ số nƣớc từ ảnh vệ tinh
Landsat để chiết tách đƣờng bờ biển các năm 2005, 2009, 2015 và 2017 làm cơ sở
để đánh giá biến động đƣờng bờ khu vực nghiên cứu giai đoạn 2005 - 2017 sử dụng
Hệ thống phân tích đƣờng bờ kỹ thuật số trên môi trƣờng ArcGIS.
2


5. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Đề tài luận văn đã góp phần xác định đƣợc cơ sở khoa học
của việc sử dụng dữ liệu viễn thám và công nghệ GIS trong phân tích, tính toán chỉ
số nƣớc và phân ngƣỡng giá trị chỉ số nƣớc để xác định vị trí đƣờng bờ biển. Đánh
giá xu thế biến động đƣờng bờ biển theo tổ hợp các chỉ tiêu chiều dài đoạn bờ bị
biến động, độ rộng đoạn bờ bị biến động và tốc độ biến động.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả phân vùng biến động bờ biển khu vực nghiên cứu
và các giải pháp đề xuất nhằm giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai ở mỗi vùng bờ biển
đƣợc phân chia có ý nghĩa quan trọng phục vụ phát triển bền vững khu vực ven biển

Tây Nam Việt Nam.
6. Cơ sở tài liệu nghiên cứu
Cơ sở tài liệu đƣợc tác giả thu thập trong quá trình thực hiện luận văn bao
gồm các nguồn dữ liệu sau:
- Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat bao phủ vùng nghiên cứu gồm hai cảnh ảnh
126-53 và 126-54 đƣợc cung cấp miễn phí từ trang Web
Các cảnh ảnh 126-53 bao gồm: Landsat TM5 ngày
19/01/2005 và ngày 29/10/2009; Landsat 8 OLI ngày 21/04/2015 và ngày
26/4/2017. Các cảnh ảnh 126-54 bao gồm: Landsat TM5 ngày 15/08/2005 và ngày
13/10/2009; Landsat 8 OLI ngày 21/04/2015 và ngày 26/4/2017.
- Nguồn dữ liệu thực địa bao gồm 21 điểm vị trí đƣờng bờ biển và các dữ
liệu khảo sát địa mạo, xói lở bờ biển, lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu đƣợc
khảo sát vào tháng 3, tháng 4 năm 2017, mà tác giả với tƣ cách là ngƣời tham gia,
trong khuôn khổ đề tài Khoa học Công nghệ cấp Quốc gia về Công nghệ vũ trụ:
“Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu xu thế biến động điều kiện tự nhiên và tài
nguyên thiên nhiên làm cơ sở khoa vùng biển, đảo Tây Nam Việt Nam”, mã số:
VT-UD.01/16-20 do TS. Trần Anh Tuấn làm chủ nhiệm, Viện Địa chất và Địa vật
lý biển chủ trì.
- Nguồn dữ liệu về điều kiện tự nhiên và các dữ liệu khác liên quan đến khu
vực nghiên cứu và lĩnh vực nghiên cứu của luận văn thuộc đề tài mã số VTUD.01/16-20 nêu trên đã đƣợc sự đồng ý của chủ nhiệm đề tài cho phép tác giả khai
thác sử dụng trong quá trình làm luận văn.
3


- Các nguồn tài liệu khác bao gồm các đề tài, đề án, bài báo, báo cáo khoa
học đƣợc tác giả thu thập phục vụ cho quá trình nghiên cứu (liệt kê trong danh mục
tài liệu tham khảo).
7. Những kết quả đạt đƣợc của đề tài
- Luận văn đã nêu đƣợc cơ sở khoa học của việc sử dụng các dữ liệu viễn
thám và công nghệ GIS trong phân tích, chiết tách đƣờng bờ biển và đánh giá biến

động đƣờng bờ biển.
- Các bản đồ đƣờng bờ biển tại các thời điểm năm 2005, 2009, 2015 và 2017
tỷ lệ 1:50.000 đƣợc phân tích từ các ảnh vệ tinh Landsat.
- Bản đồ biến động đƣờng bờ biển, phân vùng biến động đƣờng bờ biển tỷ lệ
1:50.000 và các giải pháp giảm thiểu thiên tai phục vụ phát triển bền vững khu vực
nghiên cứu.
8. Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm 111 trang, 32 hình vẽ và 5 bảng biểu. Ngoài các phần
mục lục, mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo. Cấu trúc luận văn đƣợc
chia thành 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Cơ sở khoa học và phƣơng pháp nghiên cứu biến động đƣờng bờ
biển bằng tƣ liệu viễn thám và GIS.
Chƣơng 2: Đặc điểm các nhân tố ảnh hƣởng đến biến động đƣờng bờ khu
vực dải ven biển Tây Nam Việt Nam.
Chƣơng 3: Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá xu thế biến động đƣờng bờ
biển và đề xuất các giải pháp phục vụ phát triển bền vững khu vực ven biển Tây
Nam Việt Nam.

4


CHƢƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN BẰNG TƢ LIỆU VIỄN THÁM
VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
1.1. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN
CỨU, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BIỂN
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới
Công nghệ viễn thám kể từ khi ra đời với những ƣu điểm nổi bật so với các
phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống đã đƣợc sử dụng rộng rãi và mang
lại hiệu quả to lớn trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi

trƣờng nói chung. Việc nghiên cứu, đánh giá biến động đƣờng bờ biển qua các giai
đoạn khác nhau đã đƣợc thể hiện trong nhiều công trình và đề tài nghiên cứu thông
qua việc ứng dụng viễn thám và GIS. Trên Thế giới, đặc biệt là các nƣớc phát triển,
việc sử dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển tƣơng đối phổ
biến. Nhiều nƣớc có các nghiên cứu trong lĩnh vực này nhƣ Mỹ, Trung Quốc, Thổ
Nhĩ Kỳ…[34,37,54]. Nghiên cứu sử dụng tƣ liệu viễn thám trong giám sát sự biến
động đƣờng bờ biển, đảo khu vực phía Nam biển Địa Trung Hải bằng tƣ liệu ảnh vệ
tinh LANDSAT TM giai đoạn 1984 - 2009 đã đƣợc Maged Bouchahma và cộng sự
thực hiện [31]. Ở Iran, nghiên cứu biến động đƣờng bờ bằng tƣ liệu vệ tinh
LANDSAT TM và ETM giai đoạn 1990 - 2005 [30,43]. Ở Đông Nam Á, nghiên
cứu biến động đƣờng bờ cũng rất phổ biến và có nhiều công trình đƣợc công bố nhƣ
ở Thái Lan, Malaysia... [28,29,49].
Cho đến nay, các dạng tƣ liệu ảnh vệ tinh đƣợc sử dụng rất đa dạng và phong
phú, bao gồm cả ảnh quang học và siêu cao tần với tính chất đa phân giải không
gian, thời gian và phổ phục vụ tốt trong việc đánh giá và giám sát biến động đƣờng
bờ sông, hồ nói chung và đƣờng bờ biển nói riêng. Trong đó, công trình nghiên cứu
tiêu biểu có sử dụng tƣ liệu viễn thám, bao gồm ảnh vệ tinh quang học Landsat và
ảnh siêu cao tần (SAR) trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng khu
vực ven biển đã đƣợc công bố năm 2009 [38]. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã
sử dụng kết quả phân loại các đối tƣợng bề mặt từ ảnh vệ tinh đa thời gian, sau đó
5


chồng xếp để phát hiện và đánh giá biến động đƣờng bờ. Một nghiên cứu khác đƣợc
thực hiện ở khu vực Nam Mỹ [46] đã sử dụng đa nguồn tƣ liệu viễn thám, bao gồm
ảnh vệ tinh Landsat, SPOT và Radarsat nhằm nghiên cứu biến động bờ biển
Amazon. Mục tiêu nhằm nghiên cứu về những thay đổi địa mạo bờ biển và hậu quả
của nó đối với sự phát triển của thảm thực vật ven biển. Các tác giả đã sử dụng ảnh
vệ tinh đa thời gian để đánh giá những thay đổi các đối tƣợng bề mặt chính, quá
trình biến động khu vực ven biển đƣợc nghiên cứu bằng cách sử dụng các chƣơng

trình tính toán nội suy với các trục thời gian và không gian.
Về phƣơng pháp nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển sử dụng dữ liệu viễn
thám cũng có những bƣớc phát triển đáng kể, từ những phƣơng pháp đơn giản có độ
chính xác thấp đến các phƣơng pháp phân tích có độ chính xác cao, có thể kể đến
các phƣơng pháp chính sau đây:
Phương pháp tổ hợp màu: là một trong những phƣơng pháp đơn giản nhất
dựa trên việc tổ hợp các kênh ảnh ở các dải phổ khác nhau để tạo sự tƣơng phản
ranh giới giữa đất liền và nƣớc. Các phƣơng pháp tổ hợp màu để xác định đƣờng bờ
thƣờng sử dụng kênh ảnh ở dải sóng cận hồng ngoại (NIR) và hồng ngoại giữa
(MIR) do ở các bƣớc sóng này, năng lƣợng bức xạ bị nƣớc hấp thụ rất lớn. Phƣơng
pháp tổ hợp màu tốt nhất để tạo sự tƣơng phản rõ rệt giữa đất và nƣớc là tổ hợp màu
của 3 kênh ảnh: hồng ngoại giữa (MIR), cận hồng ngoại (NIR), đỏ (RED). Mặc dù
rất đơn giản nhƣng phƣơng pháp tổ hợp màu cũng có nhƣợc điểm lớn là không thể
tự động tách ranh giới giữa đất và nƣớc, việc xác định đƣờng bờ phải sử dụng
phƣơng pháp thủ công. Kết quả chiết tách thông tin đƣờng bờ phụ thuộc kinh
nghiệm và khả năng của ngƣời xử lý ảnh. Phƣơng pháp này hiện nay thƣờng ít đƣợc
sử dụng trong nghiên cứu.
Phương pháp phân loại ảnh: Phân tích và chiết tách đƣờng bờ biển dựa trên
các kết quả phân loại lớp phủ bề mặt trái đất bằng các phƣơng pháp phân loại ảnh
có kiểm định và không kiểm định. Đối tƣợng nƣớc thƣờng có đặc trƣng phổ phản xạ
khác biệt với các đối tƣợng thực phủ khác, vì lẽ đó khi phân loại, nƣớc thƣờng đƣợc
tách riêng thành một đối tƣợng ít bị lẫn với đối tƣợng khác. Dựa vào sự tách biết
tƣơng đối rõ ràng này, các nghiên cứu có thể dễ dàng sử dụng ranh giới giữa nƣớc
6


và các đối tƣợng thực phủ khác để xác lập đƣờng bờ nƣớc, điều này đƣợc thể hiện
trong nhiều công trình nghiên cứu khác nhau [38,46]. Tuy nhiên, các nghiên cứu
chiết tách đƣờng bờ dựa vào kết quả phân loại các đối tƣợng bề mặt thƣờng hạn chế
về độ chính xác ở các khu vực không có lớp phủ thực vật nhƣ các bãi bồi ven biển,

đất có độ ẩm cao.
Phương pháp phân ngưỡng ảnh đơn kênh: Phƣơng pháp phân ngƣỡng
(threshold) là phƣơng pháp xử lý số phân đoạn ảnh hay tách ảnh làm hai lớp tách
biệt nhau bởi một giá trị ngƣỡng cho trƣớc. Đây là kĩ thuật xử lý đơn giản và đƣợc
sử dụng rất rộng rãi trong các phƣơng pháp phân vùng trên một kênh ảnh. Ảnh đƣợc
xử lý chia ra một lớp có giá trị nhỏ hơn mức độ xám của ngƣỡng xác định và lớp kia
có giá trị cao hơn. Kết quả thu đƣợc là một ảnh số với 2 giá trị khác nhau. Có thể
gán giá trị 0 cho một lớp ảnh (đối tƣợng không quan tâm) và 1 cho lớp ảnh còn lại.
Năm 2007, Alesheikh và cộng sự [30] đã phân ngƣỡng ở kênh giữa hồng ngoại
(kênh 5) ảnh Landsat 5 TM nhằm nâng cao độ chính xác trong kết quả chiết tách
thông tin đƣờng bờ phục vụ đánh giá biến động. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kênh
5 ảnh Landsat 5 TM có khả năng phân biệt tốt ranh giới đất - nƣớc kể cả khu vực có
thực vật che phủ ở đƣờng bờ. Chiết tách đƣờng bờ bằng phƣơng pháp phân tích
ngƣỡng trên một kênh ảnh thƣờng dựa trên đặc tính phản xạ khác nhau của đối
tƣợng đất và nƣớc cũng đã đƣợc thực hiện trong nhiều nghiên cứu khác [31,40].
Tuy nhiên, giá trị ngƣỡng là không thể áp dụng cho toàn cầu mà chỉ áp dụng cho
từng khu vực cục bộ, bởi vậy khó nhận đƣợc kết quả chính xác khi sử dụng phƣơng
pháp này. Bên cạnh đó, độ chính xác của kết quả phân tách ranh giới đất - nƣớc phụ
thuộc vào ngƣỡng đƣợc chọn cũng nhƣ kinh nghiệm, khả năng của ngƣời sử dụng.
Trong thực tế, phƣơng pháp phân ngƣỡng chỉ đƣợc dùng nhƣ một bƣớc trong quá
trình nghiên cứu.
Phương pháp ảnh tỷ số: là một trong những phƣơng pháp biến đổi số học
ảnh đƣợc sử dụng nhiều nhất. Phƣơng pháp tỉ số ảnh cho phép thể hiện những biến
đổi nhỏ nhất trong đặc tính phổ của các vật thể, từ đó có thể giải đoán một cách
chính xác các đối tƣợng trên bề mặt Trái đất. Một số nghiên cứu đã phát triển các
phƣơng pháp chiết tách thông tin đƣờng bờ trên cơ sở các ảnh tỉ số giữa các kênh
7


xanh lục (green), cận hồng ngoại (near infrared) và hồng ngoại giữa (middle

infrared) ảnh Landsat TM, ETM+ [30,59]. Ảnh tỉ số kênh4/kênh2 đƣợc sử dụng để
tách vùng bờ có thực vật, trong khi ảnh tỉ số kênh5/kênh2 đƣợc sử dụng để tách
vùng bờ không có thực vật. Kết quả hai ảnh tỉ số trên sẽ bổ sung cho nhau để tạo
ranh giới hoàn chỉnh giữa đất và nƣớc với giá trị ngƣỡng là 1, giá trị nhỏ hơn 1 là
nƣớc và lớn hơn 1 là đất.
Phương pháp tính chỉ số nước: Để chiết tách thông tin nƣớc mặt, ngoài các
phƣơng pháp trên, một số nhà khoa học còn đề xuất các chỉ số ranh giới mặt nƣớc
khác nhau nhằm tăng cƣờng trong việc phân tích sự khác biệt của nƣớc và các loại
lớp phủ mặt đất khác [36,42,47,55].
Chỉ số NDWI (Normalized Difference Water Index) đƣợc đề xuất bởi
Mcfeeters, S. K., 1996 [42] trên cơ sở sử dụng phản xạ phổ tại kênh lục (Green) và
và kênh cận hồng ngoại (NIR). Một nghiên cứu khác của Rogers and Kearney, 2004
[47] cũng đã đề xuất chỉ số NDWI khác bằng việc sử dụng tƣơng ứng các kênh đỏ
(Red) và hồng ngoại sóng ngắn (kênh 3 và kênh 5 của ảnh Lansat TM) trong công
thức của Mcfeeters. Nhìn chung, chỉ số NDWI của Mcfeeter đã đƣợc sử dụng trong
nhiều nghiên cứu và cho thấy khả năng phân biệt ranh giới đất - nƣớc tƣơng đối tốt.
Năm 2006, chỉ số khác biệt nƣớc điều chỉnh MNDWI (Modified Normalized
Difference Water Index) đƣợc đề xuất bởi Xu, H (2006) [55] trên cơ sở sử dụng
phản xạ phổ tại kênh xanh lục (Green) và kênh hồng ngoại sóng ngắn (Swir), công
thức điều chỉnh thay thế kênh cận hồng ngoại trong công thức của Mcfeeters bằng
kênh hồng ngoại sóng ngắn. Nghiên cứu của Xu, 2006 đã phát hiện ra rằng, chỉ số
NDWI của Mcfeeters không thế tách biệt đƣợc hoàn toàn ranh giới giữa các khu
vực có các công trình xây dựng và nƣớc. Tại các khu vực xây dựng nhà cửa và các
công trình, thƣờng ở các vùng đô thị, giá trị NDVI mang giá trị dƣơng (+) giống
nhƣ chỉ số NDWI của nƣớc, lý do là tại các khu vực này giá trị phản xạ của kênh
cận hồng ngoại (NIR) thấp hơn so với giá trị phản xạ tại kênh xanh lục (Green).
Mặc dù các chỉ số nƣớc đã nêu trên đƣợc áp dụng rất thành công trong việc
phân tích ranh giới nƣớc. Tuy nhiên, có hai vấn đề lớn thƣờng gặp phải đó là: 1)
Các chỉ số NDWI đƣợc tính toán từ việc kết hợp các kênh ảnh khác nhau thƣờng
8

cho ra các kết quả khác nhau, và 2) Ngƣỡng của các chỉ số NDWI thay đổi tùy
thuộc và tỷ lệ giữa các điểm ảnh là nƣớc trên các thành phần không phải là nƣớc.
Theo nhiều nghiên cứu, chỉ số MNDWI có khả năng phân biệt ranh giới nƣớc - đất
liền tốt hơn so với chỉ số NDWI. Nghiên cứu của Lei, J và cộng sự, 2009 [39] cho
rằng, chỉ số NDWI đƣợc tính toán từ tỷ số của (green - SWIR)/(green + SWIR), khi
kênh hồng ngoại sóng ngắn SWIR trong khoảng 1.2 to 1.8 m là có ngƣỡng ổn định
nhất và tác giả khuyên nên dùng chỉ số này để lập các bản đồ nƣớc nhƣng cần thiết
phải điều chỉnh ngƣỡng dựa trên các tình huống thực tế.
Chỉ số nƣớc AWEI (Automated Water Extraction Index) [36] đƣợc đề xuất
trên cơ sở phản xạ phổ ở dải sóng xanh lục và giữa hồng ngoại phục vụ chiết tách
thông tin đƣờng bờ. So với các chỉ số nƣớc trƣớc đây, chỉ số AWEI đƣợc cho là đã
cải thiện độ chính xác và cung cấp một giá trị ngƣỡng ổn định nó cũng đã đƣợc
chứng minh tính hiệu quả so với các chỉ số khác trong nghiên cứu diễn biến đƣờng
bờ từ ảnh vệ tinh Landsat [57].
Nhìn chung, các nghiên cứu trên Thế giới đã minh chứng tính hiệu quả
của phƣơng pháp sử dụng tƣ liệu viễn thám đánh giá biến động đƣờng bờ. Với diện
tích phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, tƣ liệu viễn thám trở thành công cụ
mạnh phục vụ nghiên cứu, giám sát biến động khu vực ven bờ.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia có đƣờng bờ biển dài, hệ thống sông, hồ dày đặc,
do vậy việc giám sát, quản lý biến động đƣờng bờ là một vấn đề có ý nghĩa
hết sức quan trọng. Trên thực tế, tình trạng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông
đang diễn ra khá phổ biến ở nƣớc ta, gây ra những thiệt hại không nhỏ về kinh
tế - xã hội. Hàng năm, Nhà nƣớc phải chi một lƣợng kinh phí lớn để khắc
phục, phòng chống và cứu hộ. Việc bồi tụ bờ biển, cửa sông đang tạo nên các
bãi bồi quý giá cho nhiều vùng, song nhiều nơi cũng trở thành tai biến nghiêm
trọng, gây ra sa bồi luồng tàu, bến cảng, bồi lấp cửa sông, làm giảm khả năng
thoát lũ, gây ngập lụt trên diện rộng, ngọt hoá các đầm phá, vũng vịnh... [24]

Nhận thức rõ tính cấp bách và quan trọng của vấn đề xói lở, bồi tụ bờ
biển, cửa sông, nhiều cơ quan, địa phƣơng đã triển khai các chƣơng trình, đề
9


tài, đề án nhằm điều tra, xác định hiện trạng xói lở, bồi tụ, theo dõi diễn biến
ở các vùng trọng điểm, xây dựng luận cứ khoa học cho các giải pháp phòng
chống. Một số công trình tiêu biểu đã đƣợc triển khai nhƣ nghiên cứu thuỷ
động lực, trầm tích Vịnh Bắc Bộ (thuộc Chƣơng trình khảo sát hỗn hợp Việt Trung
giai đoạn 1959 1961); nghiên cứu đặc trƣng khí tƣợng - hải dƣơng
vùng ven biển từ cửa Thuận An đến Kiên Giang của Viện hải dƣơng học
SCrips (Mỹ và Hải quân Mỹ (1960 1974); nghiên cứu nguyên nhân và giải
pháp phòng chống xói lở bờ biển Cát Hải, Hải Phòng do Viện các khoa học
trái đất thực hiện (1982 1986), động lực các vùng cửa sông Việt Nam (thuộc
đề tài KT.02.01, giai đoạn 1986 1990); nghiên cứu phòng chống xói lở bờ
biển Hải Hậu, Cảnh Dƣơng, Gò Công (đề tài KT.03.12)... Đặc biệt trong 2
năm 1999 2001, Nhà nƣớc đã cho triển khai 8 đề án về nghiên cứu, dự báo
phòng chống sạt lở bờ sông, bờ biển, trong đó 3 đề tài về sạt lờ bờ biển là 5A
(miền Bắc) do Phân viện hải dƣơng học Hải Phòng chủ trì thực hiện, 5B
(miền Trung) do Viện Địa lý chủ trì thực hiện, 5C (miền Nam) do Viện hải
dƣơng học Nha Trang chủ trì thực hiện. Một số đề tài thuộc chƣơng trình
nghiên cứu biển giai đoạn 1991 1995 và 1996 2000 cũng đã đề cập đến vấn
đề điều tra nghiên cứu quy luật vận chuyển bùn cát ven bờ biển và dòng phù
sa tƣ sông đổ ra biển [24].
Từ những năm cuối thế kỷ XX, cùng với sự phát triển của khoa học
công nghê, trong đó có công nghệ thông tin và công nghệ vũ trụ, tƣ liệu viễn
thám và GIS đã bắt đầu đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu, đánh giá hiện tƣợng
xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển ở Việt Nam. Các nghiên cứu của Việt Nam nhìn
chung cũng đã tiếp cận đƣợc nhiều phƣơng pháp nghiên cứu trên thế giới trong việc
ứng dụng các tƣ liệu vệ tinh khác nhau để chiết tách thông tin đƣờng bờ. Những

phƣơng pháp chủ yếu thƣờng đƣợc sử dụng dựa trên các kết quả phân loại ảnh, các
phƣơng pháp tổ hợp màu để làm nổi bật đối tƣợng nghiên cứu là đƣờng bờ, các
phƣơng pháp sử dụng ảnh tỷ số và các phƣơng pháp tính chỉ số nƣớc đã đƣợc đề
xuất trong nhiều nghiên cứu quốc tế khác nhau. Có thể thấy nghiên cứu tƣơng đối
đa dạng và phong phú đƣợc phân tích cụ thể dƣới đây.
10


Với dữ liệu ảnh SPOT, LANDSAT, bản đồ địa hình, ảnh máy bay nhóm tác
giả Nguyễn Tứ Dần và Nguyễn Thế Tiệp đã nghiên cứu biến động đƣờng bờ các
cửa sông chính: cửa Trà Lý, cửa Ba Lạt, cửa Văn Úc và cửa Đáy thuộc dải ven
biển đồng bằng sông Hồng từ năm 1926 đến 1995 [4]. Diễn biến đƣờng bờ biển
Nam Định giai đoạn 1912 - 2013 cũng đƣợc thực hiện bởi nhóm tác giả Vũ Minh
Cát và Phạm Quang Sơn thông qua phần mềm ENVI và ILWIS với dữ liệu ảnh
LANDSAT, ảnh SPOT [1]. Nghiên cứu biến động vùng cửa sông Cái Nha Trang
qua các tƣ liệu viễn thám giai đoạn 1999-2013 [12]. Cũng với dữ liệu LANDSAT:
ảnh vệ tinh LANDSAT 5 TM và LANDSAT 7 ETM, nhóm tác giả Nguyễn Hiệu
và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu biến đổi bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế dƣới
ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng do biến đổi khí hậu [6]. Công trình nghiên cứu sử
dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian, bao gồm ảnh quang học Landsat, ảnh siêu
cao tần Radarsat trong đánh giá biến động đƣờng bờ khu vực cửa đầm phá Tam
Giang, Cầu Hai đã đƣợc công bố [5]. Việc sử dụng kết hợp ảnh vệ tinh quang học
và siêu cao tần cho phép nâng cao độ chính xác trong xác định thông tin đƣờng bờ
do ảnh siêu cao tần không chịu ảnh hƣởng của điều kiện thời tiết. Trong nghiên
cứu này, các tác giả đã sử dụng phƣơng pháp tổ hợp màu nhằm làm nổi bật ranh
giới đất - nƣớc, sau đó sử dụng phƣơng pháp phân ngƣỡng để xác định đƣờng bờ
nƣớc và chồng xếp nhằm đánh giá biến động đƣờng bờ. Phƣơng pháp phân loại tự
động ranh giới đất và nƣớc đƣợc phát triển gần đây đã dựa trên dạng đƣờng cong
phổ của đối tƣợng để nhận dạng lớp phủ khác nhau trên dữ liệu ảnh Landsat. Theo
đó có thể phân tách nƣớc với các loại hình lớp phủ khác và áp dụng trong chiết

tách đƣờng bờ các thủy vực ở khu vực miền Trung Việt Nam và Lào [33]. Nghiên
cứu này đã chỉ ra rằng mỗi loại hình lớp phủ liên quan tới một dạng phổ đơn giản
nhất định và dựa trên mối quan hệ này có thể phân loại tự động lớp phủ và áp
dụng cho chiết tách đƣờng bờ.
Nghiên cứu sử dụng kết quả phân loại ảnh vệ tinh đa thời gian, sau đó áp
dụng phép lọc đƣờng biên Sobel nhằm chiết tách thông tin nƣớc - đất liền phục vụ
đánh giá biến động đƣờng bờ khu vực hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên [9]. Phƣơng
pháp này khá đơn giản và có thể áp dụng cho tất cả các loại ảnh vệ tinh khi việc
11


phân loại nƣớc từ ảnh vệ tinh, kể cả ảnh radar là không khó khăn.Tuy nhiên,
phƣơng pháp này cũng có hạn chế khi độ chính xác kết quả chiết tách thông tin
đƣờng bờ phụ thuộc vào độ chính xác kết quả phân loại.
Nghiên cứu sử dụng kết hợp các loại hình tƣ liệu viễn thám khác nhau, bao
gồm tƣ liệu viễn thám đa độ phân giải, bao gồm ảnh vệ tinh Landsat TM và SPOT
nhằm đánh giá thực trạng xói lở bờ biển và suy thoái rừng phong hộ khu vực Gò
Công Đông, tỉnh Tiền Giang [10]. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã số hóa trực
tiếp đƣờng bờ từ ảnh vệ tinh, sau đó chồng xếp để đánh giá biến động đƣờng bờ.
Công trình nghiên cứu sử dụng tƣ liệu viễn thám đa thời gian kết hợp công
nghệ GIS nhằm theo dõi biến động đƣờng bờ khu vực Phan Thiết [20]. Tác giả sử
dụng tƣ liệu ảnh Landsat đa thời gian giai đoạn 1973 - 2004, sau đó sử dụng phần
mềm DSAS trong GIS để đánh giá tốc độ thay đổi đƣờng bờ khu vực Hàm Tiến
(Phan Thiết). Kết quả nhận đƣợc cho thấy, đƣờng bờ khu vực Hàm Tiến giai đoạn
1973 - 2000 có sự thay đổi rất lớn, trong đó có nhiều khu vực bị xói lở nghiêm trọng.
Một số công trình nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp ảnh tỷ số để thực hiện
việc chiết tách đƣờng bờ. Trong đó, đáng chú ý là công trình nghiên cứu dụng kết
hợp tƣ liệu quan trắc và các tƣ liệu ảnh vệ tinh Landsat giai đoạn 1975 - 2001 và
ảnh SPOT năm 2011 để phân tích, đánh giá diễn biến bãi bồi ven biển khu vực Cửa
Đáy giai đoạn 1966 - 2011 [2]. Nghiên cứu sử dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh Landsat đa

thời gian trong giai đoạn 1973 - 2014 phục vụ đánh giá biến động đƣờng bờ khu
vực Cửa Đại, sông Thu Bồn, Quảng Nam [26]. Các nghiên cứu này đã sử dụng
phƣơng pháp tỉ số ảnh do Alesheikh đề xuất phục vụ chiết tách thông tin nƣớc - đất
liền, sau đó với sự trợ giúp của công cụ GIS để đánh giá biến động đƣờng bờ.
Huỳnh Văn Chƣơng và cộng sự, năm 2014 [3] đã sử dụng tƣ liệu viễn thám
và chức năng chồng xếp bản đồ trong GIS nhằm đánh giá biến động đƣờng bờ biển
khu vực Núi Thành, tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2000 - 2013. Trong nghiên cứu trên,
các tác giả đã sử dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh Landsat các năm 2000, 2007 và 2013
nhằm chiết tách thông tin hiện trạng đƣờng bờ. Kết quả nhận đƣợc cho thấy, tình
hình sạt lở và bồi tụ ven bờ biển huyện Núi Thành giai đoạn 2000 - 2013 diễn biến
phức tạp. Quá trình sạt lở và bồi tụ luôn đan xen với nhau trong từng thời kỳ. Trong
12


đó, khu vực sạt lở nhiều nhất tại cửa Lở thuộc xã Tam Hải và đoạn bờ thuộc thôn
Trung Toàn xã Tam Quang.
Vùng ven biển Nam Bộ mà trong đó khu vực Tây Nam là một phần cấu
thành là một trong những khu vực có hiện tƣợng xói lở và bồi tụ tƣơng đối phổ
biến, vì vậy cũng đã có nhiều nghiên cứu đƣợc thực hiện ở đây. Một số nghiên cứu
đƣợc thực hiện ở phạm vi rộng hơn nhƣ toàn bộ dải ven bờ Nam Bộ từ Cà Mau đến
Bạc Liêu trong giai đoạn 1995-2010 [45], nghiên cứu nguyên nhân xói xói lở, bồi tụ
và đề xuất các biện pháp bản vệ cho dải ven biển từ Thành phố Hồ Chí Minh đến
Kiên Giang [8], nghiên cứu đánh giá biến động đƣờng bờ biển tỉnh Nam Bộ dƣới
tác động của biến đổi khí hậu và mực nƣớc biển dâng [14] hay nghiên cứu biến
động đƣờng bờ phục vụ quản lý phát triển bền vững vùng ven bờ cửa sông Cửu
Long [51]. Các nghiên cứu đều cho thấy thực trạng biến động đƣờng bờ Ban Bộ
đang diễn ra hết sức phức tạp.
Trong phạm vi khu vực nghiên cứu là dải ven biển Tây Nam Việt Nam bao
gồm hai tỉnh Kiên Giang và Cà Mau cũng có một số nghiên cứu về biến động đƣờng
bờ biển dựa trên phân tích các chỉ số nƣớc từ dữ liệu viễn thám. Đáng chủ ý là nghiên

cứu sử dụng các chỉ số nƣớc NDVI, NDWI dựa trên cơ sở ảnh vệ tinh Landsat [44].
Trong nghiên cứu này, các tác giả đã sử dụng 10 cảnh ảnh Landsat giai đoạn 2002 2009 nhằm chiết tách thông tin đƣờng bờ và đánh giá biến động khu vực ven biển
tỉnh Cà Mau. Một nghiên cứu đáng chú ý sử dụng chỉ số nƣớc AWEI để chiết tách
đƣờng bờ biển và đánh giá biến động đƣờng bờ dải ven biển Tây Nam giai đoạn
1999-2006 trên cơ sở sử dụng ảnh Lansat TM và Lansat 8 OLI [50].
Kết quả khảo sát, thu thập thông tin, tài liệu về lịch sử biến động đƣờng bờ
khu vực ven biển Kiên Giang - Cà Mau đã cho thấy đƣờng bờ có sự biến động đáng
kể do quá trình xói lở và bồi tụ. Đặc biệt, quá trình xói lở ở đây đang là vấn đề rất
cấp bách, gây ảnh hƣởng rất nghiêm trọng đến các hoạt động phát triển và môi
trƣờng sinh thái của khu vực. Một nửa trong tổng số 206 km đƣờng bờ biển Kiên
Giang đã và đang bị xói lở [53]. Đặc biệt, giai đoạn 2001 - 2008, xói lở đã lấn vào
khoảng 200 m, uy hiếp đến sự an toàn của tuyến đê biển ở một số khu vực mũi
Rảnh thuộc bờ Nam sông Cái Lớn và Vàm Rầy thuộc huyện Hòn Đất [8]. Các kết
13


quả nghiên cứu biến động đƣờng bờ trong giai đoạn 1999 - 2006 đã phân chia khu
vực nghiên cứu thành 5 đoạn bờ có mức độ biến động khác nhau, trong đó đáng chú
ý là đoạn bờ có phƣơng kinh tuyến từ Xã Vân Khánh, huyện An Minh đến Thị trấn
Cái Đôi Vàm, huyện Phú Tân với xu thế chủ yếu là bị giật lùi, tốc độ trung bình nhỏ
nhất vào khoảng 2m/năm và lớn nhất là 24m/năm; đoạn bờ từ cửa sông Bảy Hạp
đến khu vực Đất Mũi xu thế lấn ra biển lại chiếm ƣu thế với tốc độ biến động nằm
trong khoảng 35 - 80m/năm và là khu vực có tốc độ biến động lớn nhất trong toàn
vùng nghiên cứu [50].
Bên cạnh các nghiên cứu ven biển, một số nghiên cứu thực hiện đánh giá
biến động đƣờng bờ cho các đảo lớn ở vùng biển Tây Nam nhƣ nghiên cứu sự thay
đổi bờ biển đảo Phú Quốc giai đoạn từ năm 1973 - 2010 với dữ liệu ảnh vệ tinh
LANDSAT MSS, TM và ETM [22] hay nghiên cứu biến động đƣờng bờ đảo Thổ
Chu dựa trên các bản đồ địa hình tỷ lệ lớn và tƣ liệu ảnh viễn thám trong giai đoạn
1989-2013 [13].

Nhìn chung, các nghiên cứu ở Việt Nam tƣơng đối đa dạng và phong phú,
các kết quả cũng đã chứng minh tính hiệu quả của phƣơng pháp viễn thám và GIS
trong nghiên cứu và đánh giá biến động đƣờng bờ phục vụ công tác quản lý và phát
triển bền vững hệ sinh thái vùng cửa sông, ven biển Việt Nam.
1.2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ BẰNG
TƢ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS
1.2.1. Khái niệm chung về đƣờng bờ biển và biến động đƣờng bờ biển
Bờ biển là một môi trƣờng rất độc đáo, do bờ biển là nơi tiếp giáp gữa đất
liền và biển, đây là không gian vừa chịu tác động của các yếu tố tự nhiên trên lục
địa vừa chịu ảnh hƣởng của các yếu tố hải văn biển. Với vai trò rất quan trọng về cả
kinh tế - xã hội, môi trƣờng và an ninh quốc phòng, đồng thời cũng là nơi tập trung
đông dân cƣ nên những vấn đề môi trƣờng cấp thiết ở đới bờ biển cũng xảy ra mạnh
mẽ và đƣợc quan tâm nhiều hơn những khu vực khác. Hiện tƣợng xói lở bờ biển đã
trở thành vấn đề rất nghiêm trọng và đƣợc các quốc gia có biển, các tổ chức và các
nhà khoa học quan tâm. Các kết quả nghiên cứu biến động địa hình (nghĩa là các
quá trình địa mạo) cả trên đất liền cũng nhƣ ở bờ biển đều đƣợc thừa nhận là một
14