Luận Văn Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ xác đ

Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ xác định vị trí xây dựng công trình kinh tế xã hội - Cầu giao thông Rạch Miễu vượt sông Tiền

MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống công trình kinh tế xã hội bao gồm các công trình y tế, văn hoá, giáo dục, hệ thống giao thông . Nhằm tạo động lực phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng an ninh và an sinh xã hội. Các công trình kinh tế xã hội đã và đang được Nhà nước quan tâm và đầu tư rất lớn. Trong đó hệ thống giao thông vận tải đóng một vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của con người. Trong hệ thống giao thông đường bộ thì cầu giao thông vượt sông đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt đối với các vùng có hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc như các tỉnh Bến Tre và Tiền Giang. Việc xây dựng những cây cầu sẽ làm giảm chi phí vận chuyển, giảm thời gian đi lại, thúc đẩy sự thông thương giữa các khu vực.
Khi thiết kế một cây cầu vượt sông cụ thể thì công việc trước tiên là phải khảo sát thăm dò sơ bộ khu vực dự kiến xây cầu nhằm mục đích lựa chọn được vị trí hợp lý nhất, an toàn nhất để xây dựng cầu. Chọn vị trí xây cầu là một công tác hết sức quan trọng và khó khăn, chọn được vị trí tốt thì giá thành xây dựng sẽ rẻ, chất lượng cây cầu sẽ ổn định hơn và giảm được giá thành khi vận chuyển hàng hoá đến các khu vực khác, đạt được mục tiêu thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội mà địa phương và Nhà nuớc đã đề ra. Việc lựa chọn vị trí cầu phụ thuộc nhiều yếu tố, tuy nhiên, một trong những yếu tố quan trọng nhất là sự ổn định và độ vững chắc của đường bờ sông [6]. Mặt khác, vị trí đặt cầu phải thuận lợi cho giao thông, phù hợp với hiện trạng phân bố dân cư và phương hướng phát triển kinh tế xã hội hai bên bờ sông trong tương lai [11].
Có nhiều phương pháp khác nhau và nhiều cách tiếp cận khác nhau có thể được lựa chọn để nghiên cứu biến động đường bờ, quá trình biến động đường bờ cũng như quan hệ của chúng với các yếu tố khác để tìm ra một vị trí tối ưu xây dựng cầu vượt sông. Trong các phương pháp nghiên cứu, các phương pháp viễn thám và GIS là những phương pháp hiện đại, là những công cụ mạnh có khả năng giúp giải quyết những vấn đề ở tầm vĩ mô (về không gian) trong thời gian ngắn [10]. Dữ liệu viễn thám có các ưu điểm là đa thời gian, đa kênh phổ, đa độ phân giải, và có độ phủ trùm những vùng lãnh thổ nghiên cứu lớn nên đã được sử dụng để theo dõi biến động bề mặt địa lý tự nhiên nói chung và theo dõi biến động đường bờ nói riêng.
Để lựa chọn vị trí tối ưu xây dưng công trình cầu giao thông vượt sông, cần phải phân tích nhiều thể loại thông tin. Hệ thông tin địa lý (GIS), là công cụ thích hợp để xử lý các thông tin viễn thám kết hợp với các thể loại thông tin khác. Sử dụng hệ thông tin địa lý để tích hợp các thông tin kinh tế - xã hội, giao thông, dân cư trên nền địa lý với vị trí đường bờ ổn định, cho phép chỉ ra vị trí tối ưu xây dựng cầu giao thông vượt sông.
Với những cơ sở nêu trên và trong phạm vi nghiên cứu của luận văn thạc sỹ, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động đường bờ hỗ trợ xác định vị trí xây dựng công trình kinh tế xã hội - Cầu giao thông Rạch Miễu vượt sông Tiền”.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu mối liên hệ giữa biến động đường bờ sông với việc lựa chọn vị trí xây dựng cầu giao thông vượt sông.
- Tìm hiểu tình hình ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động bề mặt địa lý tự nhiên nói chung và khả năng ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động bờ sông.
- Xây dựng mô hình tích hợp viễn thám và Hệ Thông tin Địa lý trong nghiên cứu biến động đường bờ từ đó hỗ trợ xác định vị trí tối ưu xây dựng công trình cầu giao thông vượt sông.
- Thực nghiệm khảo sát, xây dựng quy trình công nghệ ứng dụng viễn thám và Hệ thông tin Địa Lý nghiên cứu biến động đường bờ sông Tiền hỗ trợ xác định vị trí xây dựng cầu giao thông nối liền Tiền Giang với Bến Tre.
Do không đi sâu nghiên cứu về nguyên nhân biến động, cũng như không đi sâu về địa chất, thủy văn của công trình cầu nên luận văn chỉ dừng ở việc khảo sát nghiên cứu về vị trí, diện tích biến động của đường bờ.
Để thực hiện được mục tiêu nêu trên luận văn phải thực hiện những công việc sau đây:
- Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS.
- Thu thập tài liệu, dữ liệu: bản đồ, ảnh vệ tinh,
- Tiến hành nghiên cứu biến động đường bờ sông, xác định vị trí xây dựng cầu giao thông:


Nắn chỉnh hình học.
Tăng cường độ tương phản.
Chuyển đổi khuôn dạng sang phần mềm giải đoán trên màn hình
Giải đoán ảnh viễn thám và xác định hiện trạng đường bờ ở từng thời điểm khác nhau.
Thành lập bản đồ biến động đường bờ của các thời kỳ.
Tích hợp viễn thám và GIS tìm vị trí đường bờ ổn định lâu dài từ đó trợ giúp quyết định để xác định vị trí xây dựng cầu vượt sông.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Luận văn đề cập đến các phương pháp xử lý ảnh viễn thám để xác định tình hình biến động đường bờ và tích hợp các thông tin này với các thông tin kinh tế - xã hội khác trong môi trường hệ thông tin địa lý, từ đó đưa ra các phân tích và nhận xét về quá trình biến động đường bờ sông Tiền - đoạn chảy qua hai tỉnh Bến Tre và Tiền Giang. Các thông tin tìm kiếm biến động trên dữ liệu viễn thám được phân tích, xử lý, từ đó tìm ra một ví trí có đường bờ ổn định nhất, kết hợp với các lớp thông tin về dân cư, giao thông, kinh tế . đề xuất một vị trí tối ưu xây dựng công trình cầu giao thông vượt sông. Về các nguyên nhân gây ra các hiện tượng biến động tại khu vực nghiên cứu cũng như việc phân tích ảnh hưởng của chúng đến các công trình kinh tế - kỹ thuật trên bờ sông sẽ không được đặt ra trong khuôn khổ luận văn này, vì đây là một vấn đề lớn, phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian và điều kiện vật chất – kỹ thuật để nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận văn là biến động đường bờ sông (tập trung vào các số liệu biến động thấy được mà không đi vào giải thích nguyên nhân các biến động đó). Đồng thời luận văn cũng không đi sâu về địa chất, thủy văn công trình cầu mà chỉ dừng lại ở việc tìm ra được vị trí mà ở đó có tính ổn định lâu dài về đường bờ. Luận văn chỉ giới hạn nghiên cứu trong khu vực đã được khảo sát sơ bộ, thành lập bản đồ biến động đường bờ tại khu vực đã được khảo sát và trên khu vực đó nghiên cứu đánh giá biến động đường bờ. Các kết quả thu nhận được trong luận văn qua quá trình phân tích ảnh số và phân tích không gian trên máy tính cần có được những kiểm chứng thực địa đáng tin cậy trước khi sử dụng vào một mục đích cụ thể nào đó. Thực nghiệm trong đề tài mang tính kiểm chứng những việc đã xảy ra trong thực tế nhằm ứng dụng cho các công trình sẽ được xây dưng trên sông trong tương lai.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ hiện trạng đường bờ sông Tiền ở các thời điểm 1954, 1967, 1987 và 2001.
- Xác định vị trí đường bờ ổn định từ năm 1954-2001, các vùng bồi tụ và xói lở qua các giai đoạn từ 1953 đến 2001.
- Đề xuất chọn phương án tối ưu cho việc xác định vị trí đặt công trình cầu giao thông nối liền Tiền Giang với Bến Tre.
5. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp đã được lựa chọn để thực hiện đề tài nghiên cứu này bao gồm: