“Một số ứng dụng công nghệ viễn thám trong

quan trắc môi trường”

TS. Nguyễn Quốc Khánh

ThS. Nguyễn Thị Thanh Hương

Hội nghị Quan trắc Môi trường toàn quốc - Hải phòng 19/6/2014

1. Ứng dụng ảnh vệ tinh và công nghệ GIS phục vụ cho công tác

giám sát môi trường.

2. Ứng dụng trong giám sát lớp phủ thực vật rừng và mặt nước

khu vực xây dựng nhà thủy điện Sơn La và Lai Châu

3. Ứng dụng trong giám sát lớp phủ thực vật rừng và mặt nước

khu vực dự án khai thác Bôxít ở các tỉnh Đắk Nông, Lâm

Đồng

4. Kết luận

Công cụ viễn thám cho phép thu nhận thông tin về tiềm năng, hiện trạng cácđối tượng trên địa bàn rộng, trong một thời gian ngắn. Công cụ GIS hỗ trợ đắclực trong việc chiết tách, tổng hợp và lưu trữ thông tin chính xác, nhanhchóng, hiệu quả. Sự kết hợp hai công nghệ là giải pháp tốt nhất, đáp ứng yêucầu thông tin đồng bộ, hiện thời của bộ bản đồ hiện trạng tài nguyên thiênnhiên phục vụ quy hoạch bảo vệ môi trường cấp tỉnh.

Kỹ thuật xử lý ảnh số và GIS (Hệ thông tin Địa lý) có thể được coi là một trongcác kỹ thuật chủ đạo của công nghệ Viễn thám hiện đại.

GIS hay hệ thông tin địa lý được định nghĩa là công cụ trên cơ sở máy tính để lậpbản đồ và phân tích những hiện tượng đang tồn tại và những sự kiện xảy ra trêntrái đất.

GIS là một công nghệ tương đối tiện ích đối với hầu hết các lĩnh vực. Khả năngcủa GIS có thể đảm nhiệm được rất nhiều chức năng:

Thu thập, cập nhật dữ liệu.

Xử lý dữ liệu

Phân tích, mô hình hoá dữ liệu

Lưu trữ dữ liệu

Hiển thị dữ liệu, tự động thống kê dữ liệu

Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu

Ứng dụng ảnh vệ tinh và công nghệ GIS

phục vụ cho công tác giám sát môi trường

Ảnh vệ tinh có nhiều đặc tính ưu việt đáp ứng yêu cầu đối với công tác giám sátmôi trường (Dựa theo: Sử dụng tư liệu viễn thám để thành lập bản đồ cho mụcđích khai thác lãnh thổ và bảo vệ thiên nhiên)

Trái đất được nghiên cứu thông qua một dải quang phổ rộng với nhiều bướcsóng khác nhau từ dải sóng nhìn thấy được đến dải sóng hồng ngoại nhiệt. Cácthế hệ vệ tinh mới được bổ sung thêm các tính năng quan sát trái đất tốt hơn vớinhững quy mô không gian khác nhau, đã cung cấp một lượng thông tin khổng lồvà phong phú về các phản ứng quang phổ của các hợp phần trên trái đất như:đất, nước, thực vật

Sử dụng GIS đã tạo ra những giá trị mới cho các thông tin hiện có, thông quaphân tích không gian - thời gian hoặc mô hình hoá các dữ liệu có toạ độ. Nhờkhả năng phân tích không gian - thời gian và mô hình hoá, GIS cho phép tạo ranhững thông tin có giá trị gia tăng cho các thông tin được chiết xuất từ dữ liệuvệ tinh (Burrough và cộng sự., 1998).

Ứng dụng ảnh vệ tinh và công nghệ GIS

phục vụ cho công tác giám sát môi trường

Dải chụp

Đ

ộ

p

h

â

n

g

i

ả

i

Các loại ảnh vệ tinh

Tên ảnh vệ tinh Kênh phổ Bước sóng (μm) Độ phân giải (m)

SPOT 5 Panchromatic

B1 : green

B2 : red

B3 : near infrared

B4 : mid infrared (MIR)

0.48 - 0.71 µm

0.50 - 0.59 µm

0.61 - 0.68 µm

0.78 - 0.89 µm

1.58 - 1.75 µm

2.5 – 5

10

10

10

20

SPOT 4 Monospectral

B1 : green

B2 : red

B3 : near infrared

B4 : mid infrared (MIR)

0.61 - 0.68 µm

0.50 - 0.59 µm

0.61 - 0.68 µm

0.78 - 0.89 µm

1.58 - 1.75 µm

10

20

20

20

20

SPOT 1

SPOT 2

SPOT 3

Panchromatic

B1 : green

B2 : red

B3 : near infrared

0.50 - 0.73 µm

0.50 - 0.59 µm

0.61 - 0.68 µm

0.78 - 0.89 µm

10

20

20

20

HRVIR- M p 0,61 – 0,68 10

Các thông số ảnh SPOT

Ảnh vệ tinh SPOT 2, 4, 5 là tư liệu chính để giám sát môi trường

JV- LOTUSat-1 (2017)

JV- LOTUSat-2 (2020)

X-band SAR

Tuổi thọ: 5 năm

Tên Bộ cảm

Radarsat-2(Canada)

C-band SAR

RISAT(Ấn Độ)

C-band SAR

TerraSAR-X(Đức)

X-band SAR

Cosmo-Skymed(Ý)

X-band SAR

Sentinel-1(ESA)

C-band SAR

ALOS-2(Nhật Bản)

L-band SAR

Vệ tinh Radar tương lai của Vietnam

Kỹ thuật và mức độ

tích hợp giữa viễn

thám và GIS được

phân ra theo cách

đánh giá của

Wilkinson (1996)

Loại A: Viễn thám

được sử dụng như một

nguồn thông tin cho

GIS.

Loại B: Dữ liệu GIS

được sử dụng để hỗ trợ

xử lý, giải đoán và

chiết xuất thông tin của

các đối tượng từ ảnh

Viễn thám.

Loại C: Viễn thám và

GIS cùng được sử dụng

trong mô hình hóa môi

trường và phân tích

môi trường.

Sơ đồ tích hợp GIS và Viễn thám

Khu vực Việt Nam do nằm trong vùng mưa nhiệt đới nên bầu trời thường xuyên cómây che phủ, vì vậy khi giám sát môi trường cần thiết phải ứng dụng ảnh vệ tinhquang học kết hợp với các ảnh vệ tinh radar (SAR).

Dữ liệu ảnh viễn thám quang học như VNREDSAT-1 hoặc SPOT, .. có thể ứngdụng cho giám sát và thành lập các bản đồ chuyên đề (địa chính, hiện trạng sửdụng đất, lớp phủ,..) theo từng mùa/năm hoặc về cơ bản cần thời gian dài hơn.

Dữ liệu radar có thể ứng dụng theo thời gian thực hoặc trong một khoảng thờigian ngắn, ví dụ :

Giám sát cây trồng

Giám sát lớp phủ rừng và môi trường

Giám sát ngập lụt

Giám sát tràn dầu.

Giám sát biến động lớp phủ mặt đất, đường bờ

Dữ liệu rada có giá trị pha nên có thể ứng dụng kỹ thuật giao thoa để xác địnhbiến dạng với độ chính xác cao:

Sụt lún đất

Giám sát biến dạng các công trình : đập thủy điện, nhà cao tầng, ….

Giám sát lớp phủ thực vật rừng và mặt nước

khu vực xây dựng nhà thủy điện Sơn La và

Lai Châu

Phạm vi thực hiện

Khu vực thực hiệndọc theo lưu vực sông Đà,thuộc 4 tỉnh:

Lai Châu, Điện Biên, Sơn La,

Hòa Bình

Quy trình thực hiện giám sát một số thành phần tài nguyên môi trường

khu vực thủy điện Sơn La, Lai Châu bằng viễn thám và GIS

Thu thập dữ liệu(Viễn thám, bản đồ và các tài liệu, số liệu

thống kê…)

Xử lý dữ liệu bằng công nghệ viễn thám và GIS

Xây dựng CSDL hệ thống giám sát BVMT khu vực Thủy điện Sơn La, Lai Châu bằng công nghệ viễn thám và GIS

Thành lập các bản đồ chuyên đề

( bản đồ hiện trạng, bản đồ biến động, thống kê số liệu diện tích…)

Báo cáo giám sát một số thành phần tài nguyên môi trường khu vựcThủy điện Sơn La, Lai Châu bằng công nghệ viễn thám và GIS

Tư liệu ảnh vệ tinh Landsat

12-1999 09-2007 05-2011

Quy trình

ứng dụng

viễn thám

và GIS

thành lập

bản đồ

hiện trạng

lớp phủ rừng

khu vực

thủy điện

Sơn La,

Lai Châu

Sản phẩm bình đồ ảnh vệ tinh các năm

2000, 2007 và 2011 tỷ lệ 1/100 000

Sản phẩm bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng

năm 2000,2007 và 2011 tỷ lệ 1/100 000

Bảng thống kê chi tiết diện tích các đối tượng có trên bản đồ hiện trạng,

số liệu theo từng năm 2000, 2007, 2011

2000 2007 2011

Đất có rừng (ha)

Đất trống, đồi núi trọc

(ha)Sông (ha)

Đất khác (ha)

Độ che phủ rừng (%)

Đất có rừng (ha)

Đất trống, đồi núi trọc

(ha)Sông (ha)

Đất khác (ha)

Độ che phủ rừng (%)

Đất có rừng (ha)

Đất trống, đồi núi trọc

(ha)Sông (ha)

Đất khác (ha)

Độ che phủ rừng (%)

Tỉnh Lai Châu

H. Mường Tè 206450.8 149778.5 1697.8 8254.8 56.4 204861.2 151234.0 1697.8 8388.9 55.9 192988.2 162448.0 1697.8 8873.9 52.7

H. Sìn Hồ 77935.4 99929.5 1937.4 23091.4 38.4 77580.4 100400.7 1937.4 22975.2 38.2 70312.0 103439.1 3354.4 25766.3 34.7

Tỉnh Điện Biên

TX. Mường Lay 7476.0 2007.5 108.4 1417.0 67.9 7552.8 1930.6 108.4 1417.0 68.6 7258.3 1802.0 108.4 1840.2 65.9

H. Tủa Chùa 33138.3 20674.9 704.2 12815.6 49.2 33168.5 20597.3 704.2 12863.0 49.3 32737.7 19041.1 1396.8 14081.0 48.7

H. Mường Chà 85198.2 81858.4 643.3 8616.5 48.3 84820.5 82146.2 643.3 8706.5 48.1 66971.9 93865.3 951.9 14768.8 37.9

H. Tuần Giáo 68655.1 44282.8 63.9 42055.7 44.3 69970.5 43066.0 63.9 41957.1 45.1 55063.6 60191.2 63.9 39738.7 35.5

Tỉnh Sơn La

H. Thuận Châu 69783.1 36389.2 281.6 42658.5 46.8 68846.3 36963.2 281.6 43021.3 46.2 61407.6 40351.4 657.2 46680.4 41.2

H. Mường La 82069.5 17396.6 1745.7 37069.3 59.3 82319.6 17226.7 1745.7 37090.2 59.5 77352.0 20165.2 3049.8 37560.8 56.0

H. Quỳnh Nhai 43581.4 36009.6 1765.9 22399.5 42.0 44485.5 35844.7 1765.9 21660.3 42.9 39541.2 35296.5 8072.1 20920.4 38.1

TX. Sơn La 15133.2 4497.3 143.4 9396.4 51.9 15228.6 4537.0 143.4 9253.0 52.2 14526.6 4577.8 143.4 9923.4 49.8

TX. Mộc Châu 102837.0 32032.7 2682.4 61049.6 51.8 101411.3 31770.9 2682.4 62737.1 51.1 96681.0 35262.7 2682.4 63966.9 48.7

H.Bắc Yên 47357.9 26654.3 2833.2 31036.8 43.9 46256.1 26573.3 2833.2 32219.7 42.9 43581.7 27672.1 2632.3 33969.9 40.4

H. Mai Sơn 63258.4 21105.0 724.4 51047.5 46.5 62432.1 21224.4 724.4 51675.8 45.9 53710.6 24266.6 612.0 57473.0 39.5

H. Yên Châu 42468.5 5515.0 170.6 34954.2 51.1 42212.8 5515.0 170.6 35209.9 50.8 39943.8 7715.4 170.6 35278.6 48.1

H. Phù Yên 56201.2 33716.4 3299.0 26361.7 47.0 55894.1 33766.3 3299.0 26618.9 46.7 53791.2 33934.7 3299.0 28542.2 45.0

Tỉnh Hòa Bình

H. Đà Bắc 37679.2 25976.7 6623.3 10253.1 46.8 38391.3 25185.5 6623.3 10332.1 47.7 38129.1 24840.2 6623.3 10887.4 47.4

H. Mai Châu 34810.8 10462.5 965.9 4180.7 69.0 35403.7 9869.6 965.9 4180.7 70.2 35152.5 9869.5 965.9 4432.1 69.7

TX. Hòa Bình 4472.9 4730.9 1172.4 1738.4 36.9 4571.2 4632.6 1172.4 1738.4 37.7 6001.4 2839.2 1172.4 2039.1 49.8

H. Cao Phong 12506.0 5383.3 1013.5 5550.6 51.1 12527.4 5350.5 1025.0 5550.6 51.2 12408.0 5282.7 1025.0 5715.8 50.8

H. Tân Lạc 30611.6 10607.2 1650.0 9564.3 58.4 31399.2 10543.1 1650.0 8840.9 59.9 30575.0 11031.2 1703.7 9085.4 58.4

Tổng DT cả khu vực 1121624.7 669008 30226.5 443511.6769 1119333.2 668377.8 30237.9 446436.569 1028133.4 723891.9 40382.4 471544.1

Xây dựng quy trình thành lập bản đồ biến động lớp phủ

thực vật rừng từ các lớp thông tin hiện trạng các thời kỳ

Cơ sở dữ liệu hiện trạng lớp phủ rừng

hai thời kỳ

Thiết kế kỹ thuật bản đồ

biến động lớp phủ rừng

Chồng lớp vector hai lớp thông tin

hiện trạng hai thời kỳ

Lớp thông tin biến động rừng hai thời kỳ

Số liệu diện tích biến động

lớp phủ rừng hai thời kỳ

Biên tập lớp thông tin

biến động hai thời kỳ

Bản đồ biến động lớp phủ

rừng hai thời kỳ

Sản phẩm bản đồ biến động lớp phủ thực vật rừng

giai đoạn 2000 - 2007

Các mốc đánh giá biến động

- Năm 2000: chưa có sự xuất hiện của 2 công trình thủy

điện

- Năm 2007: thủy điện Sơn La đang thi công

- Năm 2011: thủy điện Sơn La hoàn thiện, bắt đầu thi

công thủy điện Lai Châu

Giai đoạn 2007-2011

- Tác động trực tiếp của thủy điện tới TNMT:

hình thành hồ chứa thủy điện gây ngập một

diện tích tự nhiên lớn, làm thay đổi môi trường

sinh thái, ảnh hưởng đến môi trường xung

quanh

Loại biến động Diện tích (ha)

Vùng Ngập

10474.7(ha)

Dân cư-Vùng lòng hồ 436.6

Hoa màu - Sông 1858.4

Loại đất khác – Sông 85.9

Lúa – Sông 2726.5

Rừng – Sông 3306

Trảng cỏ cây bụi - Sông 2061.2

Đánh giá tổng thể ảnh hưởng của công trình thủy điện Sơn La tới một số

thành phần tài nguyên môi trường trước khi thi công đến khi hoàn thiện

Loại biến động Tổng diện tích (ha)

Rừng mất đi:

47 549.4 (ha)

Rừng – Hoa màu 7 920.4

Rừng - Lúa 1 018.5

Rừng-Trảng cỏ cây bụi 27 593.9

Rừng-Dân cư 340.9

Rừng-Sông 3306

Rừng-Loại đất khác 7369.7

Rừng hình thành:

5357.1 (ha)

Hoa màu-Rừng 1860.1

Lúa-Rừng 159.8

Trảng cỏ cây bụi-Rừng 3328.8

Dân cư-Rừng 2.9

Sông-Rừng 5.5

Vùng Ngập

10474.7 (ha)

Dân cư-Vùng lòng hồ 436.6

Hoa màu - Sông 1858.4

Loại đất khác – Sông 85.9

Lúa – Sông 2726.5

Rừng – Sông 3306

Trảng cỏ cây bụi - Sông 2061.2

Đánh giá ảnh hưởng của công trình thủy điện Lai Châu tới một số thành

phần tài nguyên môi trường giai đoạn 2007-2011

- Công trình thủy điện Lai Châu được xây dựng trên

một diện tích 165,9 ha, khởi công xây dựng 1/2011

- Trong giai đoạn thi công hiện tại, các hoạt động có

phát sinh chất thải tác động đến môi trường như: san

lấp ủi mặt bằng; đào đất, đá; khai thác vật liệu xây

dựng tại địa phương; vận chuyển các vật liệu xây

dựng; xây dựng các đường giao thông; các bãi thải;

chất thải sinh hoạt do công nhân thải ra…làm ô

nhiễm môi trường xung quanh khu vực thi công.

- Thêm vào đó, khi khối nước lòng hồ được tích dần,

xuất hiện các vùng sinh thái ngập và bán ngập, gây

chuỗi phản ứng dây chuyền trong hệ sinh tháiTT Loại đất Diện tích (ha)

1 Rừng 345,9

2 Trảng cây bụi 796,4

3 Đất trống 901,8

4 Lúa, màu 518,86

Tổng 2.562,96

Dự báo các lớp phủ bị ngập trong

lòng hồ theo báo cáo ĐTM

Ứng dụng trong giám sát lớp phủ thực vật rừng và

mặt nước khu vực dự án khai thác Bô xít ở các tỉnh

Đắk Nông, Lâm Đồng

(Ảnh vệ tinh Bird’s eye

chụp khu vực xây dựng

nhà máy Alumin thuộc

Tổ hợp Bauxit Nhôm

Lâm Đồng nằm ở huyện

Bảo Lâm, tỉnh Lâm

Đồng chụp năm 2012)

Xử lý dữ liệu bằng công nghệ viễn thám và GIS để giám sát

tình hình BVMT khu vực dự án Bauxit Tân Rai

Nhà máy Alumin

Tuyến băng tải vận chuyển quặng tinh

Khu vực đang khai thác

Khu tái định cư

Ranh giới QH hồ bùn đỏ GĐ 2

Mỏ vật liệu Ranh giới KVDA 5 năm đầu

Ranh giới KVDA 6-30 năm sau

Khu cán bộ công nhân viên

Nhà máy tuyển quặng

Hồ bùn đỏ

(Ảnh vệ tinh SPOT 5- Khu vực nhà máy Alumin và khu khai thác, nhà máy tuyển quặng)

Xử lý dữ liệu bằng công nghệ viễn thám và GIS

Mã hóa và điều vẽ các đối tượng trên phủ bề mặt

Đất trồng cây

công nghiệp

lâu năm

Đất có rừng

Nhà máy tuyển

Khu vực đang khai thác

Hồ Cai Bảng

(Ảnh - Khu vực đang khai thác, nhà máy tuyển quặng)

CSDL phục vụ

giám sát

môi trường

khu vực

dự án

tổ hợp

Bauxit

Lâm Đồng

(Tân Rai)

KẾT LUẬN + Có thể ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với

GIS phục vụ giám sát sự biến động 1 số thành phần

môi trường ở Việt Nam.

+ Hiện nay ở Việt nam nguồn dữ liệu hiện có, cùng

với các vệ tinh viễn thám của Việt Nam (SPOT,

Landsat, Modis, VNREDSat1 a, 1b, LOTUSat1 …) là

nguồn tư liệu nghiên cứu rất lớn và phong phú.

+ Cần tăng cường hơn nữa công tác đào tạo nguồn

nhân lực chất lượng cao về ứng dụng công nghệ

viễn thám, công tác nghiên cứu để thực thi hiệu quả

hơn công tác giám sát môi trường.

Xin trân trọng cảm ơn!

TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ TƯ LIỆU MÔI TRƯỜNGĐịa chỉ:556 Nguyễn Văn Cừ, Quận Long Biên, TP Hà nộiTel: +84 4 38728295/94; Fax: +84 4 38728294Website: www.ceid.gov.vnEmail: khanh@vea.gov.vn