ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN LÊ QUANG VŨ

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO CÔNG TÁC
GIÁM SÁT DIỄN BIẾN XĨI LỞ BỜ SƠNG TIỀN

Chun ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 60 44 76

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2016


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Lê Văn Trung Ký tên: ………………..
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Lê Thanh Hòa

Ký tên: ………………..

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Phan Hiền Vũ

Ký tên: ………………..

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 22 tháng 07 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Trần Trọng Đức (Chủ tịch)
2. TS. Lê Thanh Hòa (Phản biện 1)

3. TS. Phan Hiền Vũ (Phản biện 2)
4. TS. Trần Thị Vân (Ủy viên)
5. TS. Trần Thái Bình (Thư ký)
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS. Trần Trọng Đức

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442

Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1986

Nơi sinh: Thừa Thiên Huế

Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và GIS

Mã số: 60 44 76


I. TÊN ĐỀ TÀI:
“Ứng dụng viễn thám và GIS vào công tác giám sát diễn biến xói lở bờ sơng Tiền”
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
- Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình và các dữ liệu liên quan về phục
vụ cơng tác giám sát sạt lở đường bờ sông Tiền.
- Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và phương pháp luận trong giám sát xói lở
đường bờ bằng phương pháp viễn thám và GIS.
- Ứng dụng GIS và xử lý ảnh viễn thám trong tính tốn sự thay đổi đường bờ
sơng Tiền (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Vĩnh Long giai đoạn từ 1989 đến 2013).
- Đánh giá thay đổi diễn biến xói lở và đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu
nguy cơ xói, sạt lở đường bờ sơng.
III. NGÀY GIAO LUẬN VĂN: 18/08/2014
IV. NGÀY HOÀN THÀNH LUẬN VĂN: 08/05/2015
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Lê Văn Trung
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS. TS. Lê Văn Trung
TRƯỞNG KHOA


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân còn là sự giúp đỡ
của quý thầy cô, bạn bè. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cám ơn chân
thành đến Thầy hướng dẫn là PGS. TS. Lê Văn Trung, người ln tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện và hồn thành luận văn này.
Tơi cũng xin chân thành cám ơn TS. Hồ Đình Duẩn và ThS. Phạm Thị Phương
Thảo - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, TS. Trương Văn Hiếu – Phân

viện Khí tượng thủy văn và Mơi trường phía Nam đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong q
trình thực hiện luận văn.
Đồng thời, cho tôi xin được gửi lời cám ơn đến quý thầy, cô trong Bộ môn Địa
tin học - Trường Đại học Bách Khoa, Viện Kỹ thuật biển, Viện Khoa học Thủy lợi
miền Nam cũng như các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân đã ln giúp
đỡ, động viên để tơi có thể hồn thành tốt luận văn này.
Người thực hiện luận văn

Phan Lê Quang Vũ


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Luận văn đã tiến hành hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và phương pháp luận trong
giám sát xói lở đường bờ bằng phương pháp viễn thám, GIS và đã sử dụng ảnh vệ
tinh Landsat đa thời gian để giám sát diễn biến sạt lở bờ sông Tiền đoạn chảy qua
thành phố Vĩnh Long, trong giai đoạn từ năm 1989 đến 2013. Đồng thời, ảnh vệ tinh
quang học quan sát Trái Đất đầu tiên của Việt Nam (VNREDSat-1) cũng đã được thử
nghiệm để đánh giá khả năng ứng dụng vào công tác giám sát biến động đường bờ
cho khu vực nghiên cứu.
Kết quả phân tích cho thấy, đối với ảnh vệ tinh Landsat sử dụng công thức ảnh
tỷ số cải tiến (Kênh 5 + Kênh 7)/Kênh 2 và công thức ảnh tỷ số Kênh 4/Kênh 2 đối
với ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cho phép xác định được đường bờ đảm bảo các yêu cầu
đề ra. Dữ liệu đường bờ được trích từ ảnh vệ được phân tích bởi phần mềm DSAS.
Từ kết quả tính tốn cho thấy từ năm 1989 đến 2013, hiện tượng sạt lở bờ sông Tiền
đoạn chảy qua thành phố Vĩnh Long xảy ra với tần suất ngày càng dày và nghiêm
trọng hơn so với giai đoạn trước đây. Khu vực phường 1, phường 2 và phường 5 của
thành phố Vĩnh Long là những khu vực thường hay xảy ra hiện tượng sạt lở mạnh
với tốc độ trung bình khoảng 3m/năm. Ngồi ra, luận văn cũng đã đề xuất các giải
pháp thích hợp để giảm thiểu sạt lở bờ sông Tiền đoạn chảy qua thành phố Vĩnh Long.

Từ kết quả đạt được, luận văn đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả
của việc sử dụng ảnh vệ tinh và công cụ DSAS của GIS vào công tác giám sát biến
động đường bờ, tiết kiệm được thời gian và kinh phí rất nhiều so với các phương pháp
truyền thống khác mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu đề ra.


ABSTRACT

This research was carried out to codify theoretical basis and methodology in
monitoring the erosion of shoreline by methods of remote sensing, GIS and having
using multi-time Landsat satellite images to monitor the erosion movement of Tien
riverbank, which flows Vinh Long City, in the period of 1989 to 2013.
Simultaneously, the optical satellite imagery firstly observing the Earth of Vietnam
(VNREDSat-1) was also tested to evaluate the application ability in the monitoring
of shoreline’s fluctuations for research area.
The analyzed results show that, for the Landsat image using improved band
ratio formula (Band 5 + Band 7)/Band 2 and using band ratio formula Band 4/Band
2 for VNREDSat-1 satellite image allow to detect shoreline, which ensures the set
out requirements. Shoreline data, which were extracted from satellite images
combined, were analyzed by DSAS software. From the result from 1989 to 2013, the
erosion phenomenon of a part of Tien riverbank flowing Vinh Long City occurs more
and more with higher serious rate than previous period. Ward 1, ward 2 and ward 5
of Vinh Long City are the areas where often occur strong erosion phenomenon with
average speed about 3m/year. In addition, researcher also proposed some suitable
solutions to minimize the erosion of Tien river bank, the part flowing Vinh Long City.
From the achieved results, the thesis has demonstrated the feasibility and
effectiveness of using satellite images and DSAS tools of GIS in monitoring
shoreline’s changes, saving time and money very much compared to other traditional
methods while ensuring the necessary requirements.



LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan tất cả những gì trong luận văn là do tôi thực hiện, không sao
chép và ở bất kỳ tài liệu nào, nếu có tham khảo các tài liệu khác thì đều được ghi rõ
nguồn gốc, trích dẫn cụ thể.
Tất cả các tài liệu phục vụ cho q trình thực hiện luận văn đều có cơ sở khoa
học và thực tế, đã được thực hiện trong các đề tài, nghiên cứu đã được kiểm tra,
nghiệm thu.
Tơi xin chịu trách nhiệm về những gì đã được thực hiện trong luận văn này.
Người thực hiện luận văn

Phan Lê Quang Vũ


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AOR

Average of Rates

DN

Digital number

DSAS

Digital Shoreline Analysis System

ENVI


Environment for Visualizing Images

EPR

End Point Rate

ETM+

Enhanced Thematic Mapper, Plus

GCP

Ground Control Point

GIS

Geographic Information System

JKR

Jack-Knife Rate

JPIP

JPEG 2000 Interactive Protocol

LRR

Linear Regression Rate


MLC

Maximum Likelihood Classifier

MSS

Multi Spectral

NAOMI

New AstroSat Optical Modular Instrument

NDVI

Normalized difference vegetation index

NDWI

Normalized difference water index

NIR

Near Infrared

NSM

Net Shoreline Movement

OGC


Open Geospatial Consortium

OLI

Operational Land Imager

OLI

Operatinal Land Imager

SCR

Shoreline Change Envelope

SWIR

Short wave Infrared

TIRS

Thermal Infrared Sensor

TM

Thematic Mapper

TP

Thành phố


USGS

United States Geological Survey

VNREDSat-1

Vietnam Natural Resources, Environtment and Disater-monitoring
Satelite-1


Luận văn thạc sĩ
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................4
2.1. Mục tiêu chung ............................................................................................4
2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................4
3. Nội dung nghiên cứu...........................................................................................5
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................5
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................5
5.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................5
5.2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................6
6. Ý nghĩa nghiên cứu .............................................................................................6
6.1. Ý nghĩa khoa học .........................................................................................6
6.2. Ý nghĩa thực tiễn .........................................................................................7
7. Tính mới của Đề tài ............................................................................................7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ .........8
1.1. Đường bờ .........................................................................................................8

1.1.1. Định nghĩa đường bờ ................................................................................8
1.1.2. Các nguyên nhân gây ra sự biến động đường bờ .....................................8
1.1.2.1. Ảnh hưởng các yếu tố động lực ........................................................8
1.1.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất ...................................................9
1.2. Các nghiên cứu về biến động đường bờ bằng công nghệ viễn thám và GIS ...9
1.2.1. Trên thế giới .............................................................................................9
1.2.2. Ở Việt Nam.............................................................................................13
1.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu .....................................................................18
1.3.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................................18
1.3.1.1. Địa hình ...........................................................................................19
1.3.1.2. Địa mạo ...........................................................................................20
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
1.3.1.3. Địa chất ...........................................................................................20
1.3.1.4. Khí hậu, khí tượng thủy văn ...........................................................21
1.3.1.5. Hệ thống sơng ngịi, kênh rạch .......................................................22
1.3.2. Đặc điểm triều ........................................................................................22
1.3.2.1. Chế độ mực nước thủy triều............................................................22
1.3.2.2. Sự truyền triều vào nội đồng ...........................................................23
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............24
2.1. Cơ sở khoa học về viễn thám .........................................................................24
2.1.1. Định nghĩa viễn thám .............................................................................24
2.1.2. Nguyên lý của viễn thám ........................................................................24
2.1.3. Phổ điện từ trong viễn thám ...................................................................25
2.1.4. Đường đặc trưng phổ ..............................................................................26
2.2. Cơ sở khoa học đường bờ ..............................................................................27

2.2.1. Baseline ..................................................................................................27
2.2.2. Shoreline .................................................................................................29
2.2.3. Transect ..................................................................................................30
2.3. Tư liệu sử dụng ..............................................................................................32
2.3.1. Ảnh vệ tinh .............................................................................................32
2.3.1.1. Ảnh vệ tinh Landsat ........................................................................32
2.3.1.2. Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ..............................................................35
2.3.2. Các phần mềm xử lý ...............................................................................37
2.3.2.1. Phần mềm ENVI .............................................................................37
2.3.2.2. Phần mềm ArcGIS ..........................................................................39
2.3.2.3. Phần mềm DSAS ............................................................................40
2.3.3. Tư liệu sử dụng .......................................................................................41
2.3.3.1. Tư liệu ảnh vệ tinh ..........................................................................41
2.3.3.2. Dữ liệu bản đồ .................................................................................42
2.4. Quy trình giám sát sạt lở đường bờ ...............................................................43
2.4.1. Q trình tiền xử lý.................................................................................43
2.4.2. Trích, rút đường bờ ảnh vệ tinh ..............................................................44
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
2.4.2.1. Ảnh vệ tinh Landsat ........................................................................44
2.4.2.2. Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ..............................................................45
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................46
3.1. Tiền xử lý ảnh ................................................................................................46
3.1.1. Xử lý ảnh ................................................................................................46
3.1.2. Cắt ảnh ....................................................................................................46
3.1.3. Nắn chỉnh hình học ảnh ..........................................................................46

3.1.3.1. Chọn điểm khống chế mặt đất GCP ................................................46
3.1.3.2. Nắn chỉnh hình học .........................................................................47
3.2. Hiện trạng đường bờ qua các năm .................................................................48
3.2.1. Hiệu chỉnh ảnh hưởng của triều .............................................................48
3.2.2. Trích, rút đường bờ.................................................................................49
3.2.2.1. Chọn phương pháp trích, rút đường bờ...........................................49
3.2.2.2. Kết luận chung ................................................................................54
3.3. Biến động đường bờ ......................................................................................55
3.3.1. Khu vực tính tốn sạt lở .........................................................................55
3.3.2. Tính tốn DSAS .....................................................................................55
3.3.2.1. Dữ liệu đầu vào ...............................................................................55
3.3.2.2. Tính tốn DSAS ..............................................................................55
3.3.2.3. Đánh giá kết quả tính tốn DSAS ...................................................64
3.5. Thảo luận .......................................................................................................66
3.6. Giải pháp ........................................................................................................68
3.6.1. Giải pháp khoa học .................................................................................68
3.6.2. Giải pháp cơng trình ...............................................................................68
3.6.3. Giải pháp phi cơng trình .........................................................................69
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................70
4.1. Kết luận ..........................................................................................................70
4.2. Kiến nghị........................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................72
PHỤ LỤC ..................................................................................................................76
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
Phụ lục 1: Độ cao mực nước và biểu đồ biểu hiện sự thay đổi độ cao mực nước

trong ngày tại các thời điểm thu nhận ảnh ............................................................76
Phụ lục 1.1: Độ cao mực nước tại các thời điểm thu nhận ảnh ........................76
Phụ lục 1.2: Biên độ triều trong ngày tại các thời điểm thu nhận ảnh .............77
Phụ lục 2: Sơ đồ vị trí các mặT cắt và chi tiết các mặt cắt ...................................79
Phụ lục 3: Tọa độ các điểm giao nhau giữa các transect và các shoreline, khoảng
cách giữa các shoreline và baseline ......................................................................80

HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Thành phần hạt của các lớp đất ................................................................22
Bảng 1.2: Thống kê hệ thống sông rạch và kênh nội đồng TP. Vĩnh Long ..............22
Bảng 2.1: Cấu trúc các trường của lớp Baseline .......................................................28
Bảng 2.2: Cấu trúc các trường của lớp Baseline .......................................................29
Bảng 2.3: Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh ảnh Landsat...............................32
Bảng 2.4: Đặc trưng của bộ cảm và độ phân giải không gian của vệ tinh Landsat ..33
Bảng 2.5: Khả năng ứng dụng tương ứng với các kênh phổ.....................................35
Bảng 2.6: Các đặc trưng của vệ tinh VNREDSat-1 ..................................................36
Bảng 2.7: Đặc điểm của ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ..................................................37
Bảng 2.8: Tư liệu ảnh vệ tinh sử dụng ......................................................................41
Bảng 3.1: Độ cao mực nước thời điểm thu nhận ảnh................................................48
Bảng 3.2: Sự thay đổi đường bờ trong ngày .............................................................49
Bảng 3.3: Khoảng cách từ baseline đến các shoreline dọc theo các transect ...........57
Bảng 3.4: Sự thay đổi đường bờ sông qua các giai đoạn ..........................................59
Bảng 3.5: Tốc độ thay đổi đường bờ (m/năm) qua các giai đoạn .............................61

Bảng 3.6: Giá trị sạt lở đường bờ giai đoạn 1989-1995............................................64
Bảng 3.7: Giá trị sạt lở đường bờ giai đoạn 1995-2007............................................64
Bảng 3.8: Giá trị sạt lở đường bờ giai đoạn 1995-2007............................................64

HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1: Sơ đồ vị trí sơng Tiền .....................................................................................1
Hình 2: Sạt lở bờ sơng Tiền đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long ..........................4
Hình 3: Khu vực nghiên cứu .......................................................................................6
Hình 1.1: Vị trí thành phố Vĩnh Long .......................................................................19
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý thu nhận dữ liệu ảnh viễn thám......................................24
Hình 2.2: Những thành phần cơ bản của một hệ thống viễn thám............................25
Hình 2.3: Dải phổ sóng điện từ .................................................................................26
Hình 2.4: Đường đặc trưng phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên..................27
Hình 2.5: Baseline .....................................................................................................27
Hình 2.6: Các shoreline .............................................................................................29
Hình 2.7: Các transect ...............................................................................................31
Hình 2.8: Vệ tinh VNREDSat-1................................................................................35
Hình 2.9: Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chụp một số khu vực ở Việt Nam ..................36
Hình 2.10: Phần mềm xử lý ảnh ENVI .....................................................................37
Hình 2.11: Các phần mềm ứng dụng của ArcGIS ....................................................40
Hình 2.12: Tính tốn thay đổi đường bờ trong DSAS ..............................................41
Hình 2.13: Ảnh vệ tinh Landsat và VNRedSat-1 sử dụng ........................................42
Hình 2.14: Quy trình giám sát sạt lở đường bờ.........................................................43

Hình 3.1: Cắt ảnh theo ranh giới hành chính ............................................................46
Hình 3.2: Chọn các điểm khống chế ảnh ..................................................................47
Hình 3.3: Cơng cụ Cây quyết định ............................................................................50
Hình 3.4: Trích rút đường bờ bằng cơng thức 1 .......................................................51
Hình 3.5: Trích rút đường bờ bằng cơng thức 2 .......................................................52
Hình 3.6: Trích rút đường bờ bằng cơng thức 3 .......................................................52
Hình 3.7: So sánh các cơng thức trích, rút đường bờ ................................................52
Hình 3.8: Đường bờ được trích, rút năm 1989..........................................................53
Hình 3.9: Đường bờ được trích, rút năm 1995..........................................................53
Hình 3.10: Đường bờ được trích, rút năm 2007........................................................53
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ
Hình 3.11: Đường bờ được trích, rút năm 2013........................................................54
Hình 3.12: Khu vực tính tốn sạt lở ..........................................................................55
Hình 3.13: Shoreline, basline và các transect ...........................................................56
Hình 3.14: Các điểm giao nhau giữa các transect và baseline, shoreline .................56
Hình 3.15: Biểu đồ sự thay đổi đường bờ dọc theo các transect ..............................59
Hình 3.16: Biểu đồ tốc độ sạt lở qua từng giai đoạn.................................................63
Hình 3.17: Bản đồ diện tích sạt lở các phường các giai đoạn ...................................65
Hình 3.18: Biểu đồ diện tích sạt lở qua các giai đoạn...............................................65
Hình 3.19: Vị trí tương quan giữa cống đập Ba Lai và thành phố Vĩnh Long .........66
Hình 3.20: Hoạt động khai thác cát trên sơng Cổ Chiên...........................................68
Hình 3.21: Hệ thống đê kè dọc theo sông Cổ Chiên, thành phố Vĩnh Long ............69

HVTH: Phan Lê Quang Vũ


MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-1MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sông Tiền là một nhánh thuộc hạ lưu tả ngạn của sông Mê Kông, chảy từ lãnh
thổ Campuchia vào đồng bằng sông Cửu Long, qua các tỉnh An Giang, Đồng
Tháp, Tiền Giang, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, sau đó đổ ra biển Đông. Sông
Tiền cũng giống như sông Hậu đều chảy theo theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, khi
đến tỉnh Vĩnh Long nó được tách làm 3 nhánh lớn: nhánh Hàm Luông (tức sông Hàm
Luông); nhánh Cổ Chiên (tức sông Cổ Chiên) chảy qua địa phận của tỉnh Bến Tre và
đổ ra biển qua hai cửa Hàm Luông và Cổ Chiên; nhánh Mỹ Tho (tức sông Mỹ Tho)
chảy qua địa phận Tiền Giang và đổ ra biển bởi ba cửa: cửa Tiểu, cửa Đại và cửa Ba
Lai.

Hình 1: Sơ đồ vị trí sơng Tiền
(Nguồn: )
Chiều dài sơng Tiền tính từ chỗ giáp ranh với tỉnh Đồng Tháp đến đầu cù lao
Tàu, nơi phân lưu thành 2 sông Cửa Tiểu, Cửa Đại là 77.400m, đây cũng là ranh giới
tự nhiên của Tiền Giang với 2 tỉnh Bến Tre và Vĩnh Long ở phía Nam. Nơi rộng nhất
2.100m tại đầu cù lao Tàu, nơi hẹp nhất chỉ 300m cách vàm rạch Trà Lọt thuộc xã
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ


-2-

Hòa Khánh, huyện Cái Bè 600m về hướng Tây. Chiều sâu sông thay đổi tùy theo
đoạn: đoạn từ đầu cù lao Tàu đến vàm Kỳ Hôn sâu 9-11m, đoạn từ vàm Kỳ Hôn qua
thành phố Mỹ Tho đến vàm kinh Nguyễn Tấn Thành sâu 7-9m, từ vàm kinh Nguyễn
Tấn Thành đến Cầu Mỹ Thuận độ sâu lòng sơng chính trung bình từ 12-15m so với
mặt đất tự nhiên – trong đoạn này khúc sông từ cầu Mỹ Thuận ngược về phía Tây có
nơi sâu đến 27m, địa hình lịng sơng thấp hẳn về phía Tiền Giang và độ dốc mái bờ
tại khúc này rất bé.
Với những đặc điểm trên của sơng Tiền, tình hình sạt lở trên bờ sơng Tiền diễn
biễn rất phức tạp và khó lường. Theo các nghiên cứu của Lê Mạnh Hùng và Đinh
Công Sản thì sạt lở trên tồn tuyến sơng Tiền có 37 điểm khác nhau [1]. Tính theo
chiều dài sạt lở từ 2.500m đến 5.000m có 16 điểm, từ 1.000-2.000m có 19 điểm, 700–
800m có 2 điểm. Theo tốc độ sạt lở, có 7 điểm sạt lở tốc độ trên 10m/năm, 18 điểm
sạt lở tốc độ trên 5–10m/năm, 12 điểm sạt lở tốc độ dưới 5m/năm.
Tại đoạn sông Tiền chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long, tình hình sạt lở cũng
diễn biến rất phức tạp, gây ra thiệt hại không nhỏ về kinh tế, ảnh hưởng đến cuộc
sống của người dân sống dọc theo hai bên bờ sông Tiền. Theo thống kê của Ủy ban
Phịng chống lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn tỉnh Vĩnh Long, hằng năm tỉnh Vĩnh Long
mất đi từ 22-25ha đất và có khoảng 300 hộ phải di dời đến nơi ở khác an toàn hơn do
ảnh hưởng của sạt lở bờ sơng, trong đó đa số là do sạt lở bờ sông Tiền gây ra (Nguồn:
). Tại bến phà Mỹ Thuận, trước năm 1960, bờ phải bị sạt lở nghiêm
trọng. Sau năm 1960, bờ trái bị sạt lở với tốc độ 14-25m/năm đã làm sụp đổ xuống
sông 1 dãy phố, 1km đường ô tô, 2 bến phà. Từ năm 1978 đến năm 2001, bến phà đã
phải di dời đi 6 vị trí, gây tổn thất lớn. Đến năm 2007, tình trạng sạt lở bờ sơng kéo
dài hơn 5km xảy ra ở phía hạ lưu cầu Mỹ Thuận với tốc độ sạt lở sâu vào đất liền 210m mỗi năm (Nguồn: ). Tính đến tháng 7 năm 2011, tồn tỉnh Vĩnh
Long có tới 66 khu vực có nguy cơ sạt lở cao, bao gồm 687 điểm với tổng chiều dài
124km, ảnh hưởng đến trên 5.130 hộ dân, trong đó đa số các khu vực sạt lở nằm dọc
bờ sông Tiền (Nguồn: ). Trong những năm gần đây, dọc theo bờ sông

Tiền đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long đều xảy ra các vụ sạt lở nghiêm trọng.
Ngày 29/10/2012, do sạt lở nền đất ven sông Tiền tại ấp An Long, xã An Bình, huyện
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-3-

Long Hồ đã cuốn trôi hơn 8000m3 đất xuống sông, làm vỡ 23 bè cá, 4 hầm cá của
người dân, ước tính tổng giá trị thiệt hại khoảng 4 tỷ đồng. Tiếp đó, một đoạn đê dài
200m cũng bị sạt lở làm cá giống trong ao nuôi bị cuốn trôi ra sông Tiền (Nguồn:
). Đến tháng 8/2013, ở khu vực trại Cồn Dông, xã Tân Hội, thành
phố Vĩnh Long vẫn đang xảy ra sạt lở nhiều đoạn đê với tổng chiều dài gần 400m.
Tại khu vực trại thủy sản Cồn Dông, các bờ ao cá dọc theo tuyến đê bao này cũng bị
sạt lở chiều dài gần 300m đang gây nguy hiểm cho 60ha mặt nước nuôi trồng thủy
sản và vườn cây ăn trái của 220 hộ dân nơi đây (Nguồn: ). Ngày
7/5/2014 trên khu vực ấp Tân Hưng, xã Tân Hòa, thành phố Vĩnh Long đã xảy ra sạt
lở cách rạch Cái Đôi Cạn khoảng 50m về hướng cầu Mỹ Thuận với chiều dài sạt lở
30m, chiều rộng sạt lở 15m đã làm chìm 02 lồng sắt nuôi cá; 02 bè sắt, làm 1 người
bị thương, 1 người mất tích. Tiếp đó, đến ngày 6/6/2014 tại tuyến đê bao ấp Long
Khánh, xã Long Mỹ, huyện Mang Thít tiếp tục xảy ra sạt lở trên tuyến đê bao ven bờ
sông (tuyến sông Long Hồ), với chiều dài sạt lở 31m, rộng 5m (sạt lở hết phần đê
bao), sâu 8m so mặt đất tự nhiên làm ảnh hưởng trực tiếp đến 01 hộ gia đình (Nguồn:
).
Trước tình hình và diễn biến phức tạp về tình hình xói, sạt lở dọc bờ sơng Tiền
nói chung và đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long nói riêng, đã có nhiều đề tài
nghiên cứu, đánh giá biến động đường bờ sông Tiền với nhiều phương pháp được áp

dụng như đo đạc, điều tra, khảo sát,... Trong xu thế hiện nay, công nghệ viễn thám và
GIS được sử dụng phổ biến để phối hợp và bổ sung các nhược điểm của phương pháp
truyền thống. Công nghệ này cho phép đánh giá đường sự biến động đường bờ trên
một phạm vi rộng lớn trong nhiều thời điểm khác nhau, đồng thời có thể kết hợp với
mơ hình tốn để phân tích đánh giá một cách tổng quát biến động đường bờ phục vụ
cho nhiều mục đích khác nhau. Đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS vào cơng tác
giám sát diễn biến xói lở bờ sơng Tiền” nhằm mục đích đánh giá tình hình xói lở diễn
ra trên bờ sơng Tiền đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long bằng công nghệ viễn thám
và GIS, từ đó đề xuất các phương án dự báo và biện pháp phòng tránh sạt lở dọc theo
bờ sông Tiền.

HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-4-

Hình 2: Sạt lở bờ sơng Tiền đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam)
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu chung
Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS vào công tác giám sát hiện trạng và diễn biến
xói lở bờ sông Tiền, đoạn chảy qua địa bàn thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long
giai đoạn từ năm 1989 đến 2013.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và phương pháp luận trong giám sát xói lở
đường bờ bằng phương pháp viễn thám và GIS.

- Đề xuất giải pháp ứng dụng GIS và viễn thám trong tính tốn sự thay đổi
đường bờ sơng Tiền.
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-5-

- Thực nghiệm trên ảnh Landsat và VNREDSat-1 đồng thời sử dụng phần mềm
DSAS để phân tích đánh giá diễn biễn sạt lở bờ sông Tiền giai đoạn từ năm 1989 đến
2013.
- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu, hạn chế xói sạt lở bờ sơng Tiền.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng viễn thám và
GIS trong giám sát sạt lở đường bờ.
- Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và phương pháp luận trong giám sát xói lở
đường bờ bằng phương pháp viễn thám và GIS.
- Thực nghiệm xử lý ảnh Landsat đa thời gian và VNREDSat-1 để trích, rút
dữ liệu đường bờ bằng phần mềm xử lý ảnh viễn thám.
- Tính tốn sự thay đổi đường bờ sông Tiền đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh
Long giai đoạn từ 1989 đến 2013 bằng phần mềm GIS (ArcGIS, DSAS,...).
- Thảo luận và đánh giá thay đổi diễn biến xói lở bờ sơng Tiền, đoạn chảy qua
địa bàn thành phố Vĩnh Long giai đoạn từ năm 1990 đến 2013.
- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ sạt lở đường bờ dọc sông
Tiền.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Khảo sát thực tế, thu thập bản đồ địa hình và các dữ liệu liên quan phục vụ

công tác giám sát sạt lở đường bờ sông .
- Phương pháp thống kê được áp dụng trong đánh giá, xử lý số liệu và đề xuất
giải pháp hạn chế và giảm thiểu nguy cơ sạt lở đường bờ.
- Phương pháp xử lý ảnh viễn thám được áp dụng để trích, rút các yếu tố đường
bờ từ ảnh Landsat đa thời gian và thử nghiệm trên ảnh VNREDSat-1.
- Phương pháp GIS được sử dụng trong quản lý cơ sở dữ liệu liên quan sạt lở
bờ sông và ứng dụng phần mềm DSAS để tính tốn, đánh giá diễn biến sạt lở bờ sông
Tiền.
5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
5.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài xây dựng giải pháp ứng dụng ảnh vệ tinh đa thời gian kết hợp với GIS
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-6-

vào công tác giám sát hiện trạng và diễn biến xói lở bờ sơng Tiền, giai đoạn từ năm
1989 đến nay.
5.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi không gian nghiên cứu trong luận văn là đoạn sông Tiền thuộc thành
phố Vĩnh Long, có chiều dài đường bờ sơng khoảng 15km, về phía Nam bờ sơng
Tiền. Đây là nơi thường xuyên bị sạt lở và gây ra rất nhiều tác động tiêu cực, ảnh
hưởng lớn đến cuộc sống của người dân dọc hai bên bờ sơng.

Hình 3: Khu vực nghiên cứu
(Nguồn: )

6. Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU
6.1. Ý nghĩa khoa học
- Góp phần hệ thống hóa cơ sở khoa học trong giám sát xói lở đường bờ bằng
phương pháp viễn thám và GIS.
- Đề xuất giải pháp hiệu quả trong xử lý ảnh vệ tinh đa thời gian để trích, rút
các yếu tố đường bờ.
- Đề xuất giải pháp GIS thích hợp trong việc phân tích các yếu tố đường bờ
cung cấp bởi ảnh vệ tinh đa thời gian để đánh giá diễn biến xói, sạt lở bờ sơng.
- Cung cấp các giải pháp mang tính khoa học cao trong việc đánh giá khả năng
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-7-

ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 của Việt Nam trong xác định đường bờ.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Góp phần giúp tỉnh Vĩnh Long, là địa bàn có sơng Tiền chảy qua (thường
xun bị ảnh hưởng sạt lở) có giải pháp hạn chế và giảm thiểu nguy cơ sạt lở đường
bờ và ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân cũng như phát triển kinh tế - xã hội
của tỉnh.
- Giải pháp đề xuất nhằm góp phần cung cấp thơng tin tồn diện về diễn biến
xói, sạt lở bờ sông Tiền đoạn chảy qua địa bàn thành phố Vĩnh Long, giai đoạn từ
năm 1989 đến 2013.
- Phương pháp và quy trình thực hiện có thể nhân rộng áp dụng cho tồn bộ
sơng Tiền hoặc sơng Hậu của Đồng bằng Sơng Cửu Long.
7. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Đề tài đánh giá được một cách tổng quát diễn biễn xói, sạt lở của sơng Tiền
đoạn chảy qua địa bàn thành phố Vĩnh Long trong một giai đoạn khá dài từ năm 1989
đến 2013.
- Ngoài các ảnh viễn thám của các vệ tinh nước ngoài như Landsat, đề tài lần
đầu thử nghiệm ảnh thu từ vệ tinh VNREDSat-1 của Việt Nam (được phóng thành
cơng vào tháng 5/2013) trong việc đánh giá khả năng ứng dụng trong xác định diễn
biến sạt lở bờ sông.

HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-8-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ
1.1. ĐƯỜNG BỜ
1.1.1. Định nghĩa đường bờ
Theo định nghĩa cơ bản, đường bờ được định nghĩa là đường tiếp giáp giữa ba
lớp: đất, nước và khơng khí.
Ngồi ra, đường bờ còn được định nghĩa đơn giản hơn là đường biên giữa đất
và nước (Alesheikh et al., 2006).
Đối với đường bờ sơng, thì đường biên này sẽ thay đổi phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như đường bờ vào mùa mưa và mùa khô, đường bờ vào thời điểm triều cường
và triều kiệt,...
1.1.2. Các nguyên nhân gây ra sự biến động đường bờ
1.1.2.1. Ảnh hưởng các yếu tố động lực
a. Ảnh hưởng do hình thái sơng

Hình thái sơng là nhân tố khống chế, chi phối và tạo nên kết cấu dịng chảy
của từng mặt cắt cũng như cho tồn bộ dịng chảy trên sơng. Những đoạn sơng cong,
đoạn sơng gấp khúc mặt cắt ngang sơng có dạng khơng đối xứng. Phía bờ lõm sâu
hơn nhiều so với phía bờ lồi. Vận tốc dòng chảy trên mặt cắt ngang phân bố khơng
đồng đều, vận tốc dịng chảy phía bờ lõm lớn hơn nhiều so với vận tốc dịng chảy
phía bờ lồi. Vì thế thường xảy ra hiện tượng phía bờ lõm bị xói lở cịn phía bờ lồi
được bồi lắng.
b. Ảnh hưởng dịng chảy
Ngun nhân gây ra xói lở bờ là do sự tác động cơ học, lý học, hóa học của
dòng nước tác dụng vào lòng dẫn làm bùn cát, một bộ phận tạo thành lịng dẫn bị lơi
cuốn đi theo dòng nước. Kết quả là lòng dẫn bị bào mịn dần, có khi lịng sơng sâu
thêm, bờ sơng mở rộng ra một bên hoặc cả hai diễn ra tùy thuộc vào đặc điểm địa
hình, địa chất của vùng cửa biển, cửa sơng ven biển.
Tốc độ xói lở nhanh hay chậm, nhiều hay ít là do dịng nước tại vị trí đó có
khả năng cơng phá, lơi cuốn được nhiều hay ít bùn, cát và thời gian dịng nước duy
trì được khả năng đó.
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ

-9-

c. Ảnh hưởng của triều
Chế độ thủy triều cũng ảnh hưởng cũng ảnh hưởng không nhỏ tới vị trí, phạm
vi, tốc độ xói lở bờ sơng, nhất là những đoạn sơng có chế độ dịng chảy bị chi phối
chủ yếu bởi chế độ thủy triều. Chế độ thủy triều lên xuống hai lần trong ngày với biên
độ biên khá lớn, trong điều kiện lịng sơng rộng và độ dốc đáy bình quân nhỏ, đã làm

cho thủy triều truyền rất sâu vào sông. Vào mùa kiệt, dao động lớn của thủy triều đã
làm cho bờ sông từ cao trình chân triều trở lên bị ướt rồi lại khơ liên tục. Dịng thấm
bờ sơng có chiều thuận nghịch tạo điều kiện cho đất bờ sông qua năm tháng giảm dần
tính chất cơ lý dần dần bở rời nên rất dễ bị xói lở. Ở gần cửa sơng, thủy triều lên có
thể gây nên các vùng nước vật khiến vận tốc dịng nước giảm đi đáng kể, vì thế đa
phần phù sa bị bồi lắng ngay vùng cửa sông.
Dọc theo sơng, càng lên thượng lưu thì tác động của thủy triều càng giảm,
nhưng do có sự giao thoa giữa dịng chảy thượng nguồn và dịng triều, nên dịng chảy
trong sơng xuất hiện nhiều vùng xoáy vật lớn, làm gia tăng lưu tốc mạch động, đồng
thời làm dòng chảy chủ lưu bị hẹp lại, có tác động rất bất lợi đến sự ổn định bờ sông.
d. Ảnh hưởng của các yếu tố khác
Do những nhu cầu khác nhau trong cuộc sống, xã hội mà trong những thập
niên qua, con người đã có những tác động ảnh hưởng đến q trình xói lở bờ biển,
các cửa biển như hoạt động xây dựng cảng, xây dựng các cơng trình nhà ở, cơng trình
phục vụ du lịch như nhà hàng, khách sạn,…
1.1.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất
Thành phần cấp phối hạt, kích thước kết cấu của đất ở các vùng bờ biển, các
cửa biển ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành, phát sinh và phát triển của hiện tượng
xói lở bờ.
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ BẰNG CÔNG
NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
1.2.1. Trên thế giới
Do biến động đường bờ đã gây nên những thiệt hại lớn đối với phát triển kinh
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442


Luận văn thạc sĩ


-10-

tế - xã hội cũng như cuộc sống của người dân nằm trong vùng bị ảnh hưởng. Do đó,
vấn đề sạt lở bờ sơng, bờ biển đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm
giảm thiểu và hạn chế những tác hại do sạt lở gây ra.
Khi nghiên cứu về phương pháp trích, rút đường bờ một cách tự động,
Hongxing Liu và Kenneth C. Jezek đã sử dụng giá trị ngưỡng cục bộ để phân đoạn
ảnh. Các nghiên cứu đã trích, rút được yếu tố đường bờ, từ đó cung cấp tư liệu cho
các nghiên cứu về sự thay đổi của đường bờ trong tương lai [2][3].
Đối với sự thay đổi đường bờ ở vùng Basilicata, phía Nam Italy [4][5],
Annibale Guariglia và nhóm tác giả đã sử dụng bản đồ và ảnh vệ tinh SPOT-PX/XS,
Landsat TM, Corona,... để nghiên cứu. Phương pháp được sử dụng là dựa trên phân
tích phổ các kênh NIR và SWIR. Đối với ảnh Landsat TM và ETM+ sử dụng ảnh tỷ
số B5/B2, đối với ảnh SPOT sử dụng công thức B3/(B1-B2) để tiến hành phân tích.
Kết quả thu được đã cho kết quả phân tích tốt hơn các phương pháp thông thường
khác.
Trong trường hợp nghiên cứu về phát hiện sự thay đổi đường bờ ở hồ Urmia
bằng công nghệ viễn thám [6], nhóm tác giả A. A. Alesheikh, A. Ghorbanali, N. Nouri
đã sử dụng ảnh Landsat TM và ETM+ từ năm 1989 đến năm 2001 để trích, rút đường
bờ. Nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp phân tích đặc trưng phổ của các đối tượng
trên từng kênh ảnh. Để giải đoán ranh giới giữa đất và nước, nghiên cứu đã sử dụng
giá trị ngưỡng của kênh 5 (hồng ngoại) của ảnh Landsat TM. Ngồi ra, cịn sử dụng
ảnh tỷ số B4/B2 và B5/B2 để tách trực tiếp ranh giới giữa đất và nước. Kết quả đã
đánh giá được sự thay đổi về diện tích của hồ muối Urmia trong giai đoạn từ năm
1989 đến năm 2001 với độ chính xác ước tính khoảng 1,3 pixel (1 pixel = 30m).
Trong khi đó, nhóm tác giả Neamat Karimi & Dr. Mohammad Reza Mobasheri sử
dụng ảnh Landsat TM, Landsat ETM+, Landsat MSS và ảnh MODIS từ năm 1973
đến năm 2010 [7]. Phương pháp phân loại có giám sát ISO DATA được sử dụng, kết
quả thu được sẽ xuất ra ở định dạng vector. Nghiên cứu đã tính tốn được sự về diện
tích bị giảm của hồ Urmia cũng như sự thu hẹp của đường bờ của hồ trong thời gian

37 năm (1973-2010).
Để phân tích sự uốn khúc và xói mịn của bờ sơng Nile và tác động của nó trên
HVTH: Phan Lê Quang Vũ

MSHV: 12100442