Tác giả

Lê Thiên Bảo 1 , Trần Văn Bắc 1 , Nguyễn Trọng Nhân 1*

Đơn vị công tác

1 Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường Thành Phố Hồ Chí Minh; ltbao@hcmunre.edu.vn; tvbac@hcmunre.edu.vn; ntnhan@hcmunre.edu.vn

*Tác giả liên hệ: ntnhan@hcmunre.edu.vn; Tel.: +84–353164470

Tóm tắt

Dưới tác động của biến đổi khí hậu trong những năm qua đã làm biến đổi hình thái cửa sông như sự dịch chuyển vị trí cửa sông bởi quá trình sạt lở và bồi tụ, điển hình tại Cửa Đại sông Trà Khúc tỉnh Quảng Ngãi. Để theo dõi diễn biến đó, nghiên cứu thực hiện xây dựng công cụ có khả năng phân tách mặt nước và xác định vùng sạt lở, bồi tụ tại cửa sông bằng chuỗi ảnh Landsat từ những năm 1988 đến năm 2024 với sự hỗ trợ của ngôn ngữ lập trình Python và phần mềm ArcGIS Pro. Kết quả thực nghiệm cho thấy công cụ được xây dựng giúp xử lý tự động và nhanh chóng trong công tác xử lý, phân tích chiết tách mặt nước và đánh giá biến động (sạt lở, bồi tụ) hình thái cửa sông. Điển hình áp dụng tại Cửa Đại sông Trà Khúc cho thấy hình thái cửa sông thay đổi phức tạp bị thu hẹp dần trong giai đoạn 2001-2010 và đỉnh điểm vào năm 2005 với độ rộng còn 112,6 m do sự dịch chuyển cửa sông bởi quá trình bồi tụ hai bên bờ. Nhưng bắt đầu thời điểm 2016 cửa sông có dấu hiệu mở rộng và tiếp diễn qua các thời điểm còn lại với cửa sông rộng nhất vào thời điểm 2024 đạt 976,7 m do xuất hiện quá trình sạt lở bởi công tác nạo vét luồng trên sông và tác động của dòng chảy vào mùa lũ. Bên cạnh đó, hình thái cửa sông còn được thể hiện qua sự biến đổi mặt cắt tại bờ trong và bờ ngoài Cửa Đại với giá trị biến động dương có nghĩa cửa sông được bồi tụ và ngược lại giá trị biến động âm là bờ bị sạt lở. Qua đó cho thấy công cụ được xây dựng khá hiệu quả trong công tác theo dõi hình thái cửa sông và làm tiền đề để giám sát nhanh chóng, liên lục diễn biến sạt lở, bồi tụ tại các khu vực ven biển bằng tư liệu ảnh viễn thám.

Từ khóa

ArcGIS Pro; Công cụ; Diễn biến; Hình thái; Landsat.

Trích dẫn bài báo

Bảo, L.T.; Bắc, T.V.; Nhân, N.T. Xây dựng công cụ phân tích biến động hình thái vùng cửa sông sử dụng ảnh Landsat: Áp dụng thí điểm Cửa Đại trên sông Trà Khúc. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2025, 769, 44-56.

Tài liệu tham khảo

1. Bình, L.T.H.; Thành, L.T. Diễn biến hình thái học của cửa sông Cổ Chiên và Cung Hầu thuộc hệ thống sông Cửu Long, Việt Nam. Khoa học kỹ thuật thuỷ lợi và môi trường 2014, 46, 56–62.

2. Ariane, M.M.S.; Nils, E.A.; Vando, J.C.; Andrea, G.S.O. Impacts of inherited morphology and offshore suspended-sediment load in an Amazon estuary. Estuaries Coasts. 2023, 46, 1709–1722.

3. Dai, P.; Zheng, J.; Ju, Y.; Yun Z. Analysis of sea bed evolution of min estuary. Proceeding of the Twenty-second International offshore and Polar Engineering Conference, Rhodes, Greece, 2012, pp. 12–358.

4. Yong, Z.; Dong, Z.; Mark, E.J.C.; Nan, X.; Xiao, H.W.; Hongjie, S.; Yongming, S. Estimating muddy intertidal flat slopes under varied coastal morphology using sequential satellite data and spatial analysis, Estuarine. Coastal Shelf Sci. 2021, 251, 107–183.

5. Toa, S.; Ali, A.A.B.A. Remote sensing-based approach to identifying spatio-temporal changes in coastal morphology in Bhola District, Bangladesh. J. Eng. Advancements 2022, 251, 76–90.

6. Kumar, A.; Jayappa, K.S.; Vethamony, P. Evolution of Swarna estuary and its impact on braided islands and estuarine banks, Southwest coast of India. Environ. Earth Sci. 2012, 65(3), 835–848.

7. Oborie, E.; Onyebuchi, O. Shoreline change assessment in the Orashi River, Rivers State, Nigeria, using the digital shoreline analysis system (DSAS). Sumerianz J. Sci. Res. 2023, 70–77.

8. Abd, W.; Muhammad, Z.A.; Osman, M. Comparative analysis in shoreline changes in Kelantan, Malaysia using digital shoreline analysis system (DSAS). ESTEEM Acad. J. 2023, 19, 109–117.

9. Thành, L.Đ.; Cát, V.M.; Quý, N.B. Diễn biến cửa sông ven biển Miền Trung và những giải pháp ổn định. Nhà xuất bản Xây dựng, 2004, tr. 1–136.

10. Tùng, T.T. Phân tích diễn biến hình thái cửa sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngãi. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường 2006, 91–96.

11. Hoàng, V.C.; Bảo, L.X.; Hitoshi, T. Phân tích diễn biến hình thái cửa Đại-Sông Trà Khúc và Cửa Lở-Sông Vệ, Quảng Ngãi theo thời đoạn dài hạn bằng ảnh vệ tinh. Tuyển tập Hội nghị khoa học thường niên. 2017, tr. 12–14.

12. Tùng, N.B.; Đức, Đ.Đ.; Anh, T.N.; Thủy, N.H.; Nhung, Đ.T.H.; Nhung, P.T.H.; Cường, V.M. Đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa Nước Trong đến hạ lưu sông Trà Khúc trong trường hợp khẩn cấp. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 741, 85–97.

13. Ngọc, N.T.B.; Tình, T.V.; Hưng, V.D.; Tú, T.T. Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước lưu vực sông Trà Khúc, tỉnh Quảng Ngãi. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2023, 751, 28–41.

14. Chính, P.Đ.; Anh, T.N.; Vĩnh, T.N.; Phương, Đ.T.L.P; Giang, N.T. Nghiên cứu ứng dụng GIS đánh giá diễn biến bồi xói vùng cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên từ dữ liệu đo đạc địa hình thời kỳ 2001-2016. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2018, 694, 1–7.

15. Thảo, P.T.P.; Duẩn, H.Đ.; Tỏ, Đ.V. Ứng dụng viễn thám và GIS trong theo dõi và tính toán biến động đường bờ khu vực Phan Thiết. Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển 2011, 3, 1–13.

16. Điệp, N.T.H.; Minh, V.Q.; Trường, P.N.; Thành, L.K.; Vinh, L.T.Q. Diễn biến tình hình sạt lở ven bờ sông Tiền và sông Hậu tại đồng bằng Sông Cửu Long. Tạp chí khoa học Trường Đại Học Cần Thơ 2019, 2, 125–133.

17. Bảo, L.T.; Nhân, N.T. Ứng dụng Google Earth Engine giám sát biến động mặt nước Hồ Dầu Tiếng giai đoạn 1990–2022. Kỷ yếu hội thảo GIS toàn quốc, 2022, tr. 18–25.

18. Pritam, C.; Prasenjit, A. Shoreline change   and   sea   level   rise   along   coast   of Bhitarkanika   wildlife   sanctuary, Orissa:   An analytical approach of remote sensing and statistical techniques. Int. J. Geomatics. Geosci. 2010, 1(3), 436–455.

19. Trung, N.V.; Khanh, N.V. Quan trắc sự biến động đường bờ sử dụng dữ liệu vệ tinh LANDSAT đa thời gian ở khu vực Cửa Đại, Sông Thu Bồn, Quảng Nam. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 2016, 57, 81–89.

20. Long, L.T.; Nhân, N.T. Ứng dụng ảnh radar Sentinel-1 giám sát tình hình sạt lở và bồi tụ tại tỉnh Cà Mau giai đoạn 2015-2024 trên nền tảng Google Earth Engine. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2024, 765, 27–38.

21. Nhân, N.T., Bảo, L.T. Ứng dụng phương pháp OTSU chiết tách mặt nước trong giám sát biến động ranh giới Hồ Dầu Tiếng trên nền tảng Google Earth Engine. Tạp chí khoa học đất 2022, 69, 7–11.

22. Maribeth, H. Price, switching to ArcGIS Pro from ArcMap. ESRI Press, Redlands, California. 2019, pp. 1–182.

23. Laura, T. Python for ArcGIS. Springer International Publishing Switzerland. 2015. pp. 1–544.

24. Nhân, N.T.; Bảo, L.T. Xây dựng công cụ và hệ thống giám sát đất nhiễm mặn tại tỉnh Bến Tre. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2024, 759, 87–95.

25. Nhân, N.T.; Khôi, T.N.N.; Bảo, L.T. Lập trình GIS xây dựng công cụ theo dõi nhiệt độ bề mặt tại tỉnh Bình Dương giai đoạn 1995-2024 bằng chuỗi ảnh Landsat. Tạp chí Trắc địa Bản đồ 2024, 10(2), 35–43.

26. Alesheikh, A.; Nouri, N. Coastline change detection using remote sensing. Int. J. Environ. Sci. Technol. 2007, 4, 61–66.