Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long
Bài báo chia sẻ cách tiếp cận khai thác và xử lí ảnh vệ tinh đa thời gian trên nền tảng điện toán đám mây của Google Earth Engine (GEE) trong giám sát biến động đường bờ sông khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 1 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 1](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-1_MrHrQt6r6R.jpg)
Trang 1
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 2 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 2](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-2_OGHVGv9QWF.jpg)
Trang 2
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 3 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 3](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-3_KTNLRvDMYy.jpg)
Trang 3
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 4 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 4](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-4_6q6cuoXwHE.jpg)
Trang 4
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 5 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 5](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-5_VYZXNMt21V.jpg)
Trang 5
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 6 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 6](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-6_igUF7w4AcS.jpg)
Trang 6
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 7 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 7](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-7_5Cmh2Pvi4C.jpg)
Trang 7
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 8 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 8](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-8_NnrcSLuWdt.jpg)
Trang 8
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 9 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 9](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-9_e3hMuWYI1g.jpg)
Trang 9
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 10 Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long trang 10](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7094/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to-trang-10_rngA4GMDhh.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long
![Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long Ứng dụng công nghệ xử lí ảnh viễn thám trên nền tảng điện toán đám mây (Gee) trong theo dõi biến động đường bờ sông – thí điểm tại sông Cửu Long](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/thumb/2024/02/14/ung-dung-cong-nghe-xu-li-anh-vien-tham-tren-nen-tang-dien-to_ApangtSRJd.jpg)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH TẠP CHÍ KHOA HỌC HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION JOURNAL OF SCIENCE ISSN: 1859-3100 KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ Tập 16, Số 6 (2019): 38-49 NATURAL SCIENCES AND TECHNOLOGY Vol. 16, No. 6 (2019): 38-49 Email: tapchikhoahoc@hcmue.edu.vn; Website: 38 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÍ ẢNH VIỄN THÁM TRÊN NỀN TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY (GEE) TRONG THEO DÕI BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ SÔNG – THÍ ĐIỂM TẠI SÔNG CỬU LONG Vũ Hữu Long 1*, Nguyễn Vũ Giang1, Trịnh Phi Hoành2,3*, Phạm Việt Hòa2 1 Viện Công nghệ Vũ trụ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 2 Viện Địa lý Tài nguyên Thành phố Hồ Chí Minh – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 3 Trường Đại học Sài Gòn * Tác giả liên hệ: Trịnh Phi Hoành –Email: hoanhtp.geo@gmail.com Vũ Hữu Long – Email: vulongtd@gmail.com Ngày nhận bài: 24-4-2019; ngày nhận bài sửa: 03-5-2019; ngày duyệt đăng: 07-6-2019 TÓM TẮT: Bài báo chia sẻ cách tiếp cận khai thác và xử lí ảnh vệ tinh đa thời gian trên nền tảng điện toán đám mây của Google Earth Engine (GEE) trong giám sát biến động đường bờ sông khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Tư liệu viễn thám quang học (LANDSAT) và radar SAR (Sentinel-1) tổ hợp theo năm được sử dụng để đánh giá biến động đường bờ sông Tiền và sông Hậu sau 30 năm, từ 1988 tới 2018. Kết quả phân tích cho thấy thực trạng biến động đường bờ và điểm nóng về bồi tụ và sạt lở dọc hai dòng chính đoạn chảy vào Việt Nam là sông Tiền và sông Hậu. Sau 30 năm, dòng sông thay đổi rõ rệt, sự biến đổi nghiêm trọng xảy ra ở Đồng Tháp và An Giang, hai tỉnh nằm sâu trong đất liền lãnh thổ Việt Nam. Nghiên cứu cho thấy tiềm năng khai thác và xử lí trực tiếp số lượng lớn các loại tư liệu ảnh vệ tinh miễn phí trên nền tảng điện toán đám mây GEE cho các ứng dụng về quản lí và giám sát tài nguyên. Từ khóa: viễn thám, điện toán đám mây, biến động đường bờ sông, sông Cửu Long. 1. Đặt vấn đề Sông Tiền, sông Hậu là hai nhánh sông chính của hệ thống sông Mekong đoạn chảy qua Việt Nam, trước khi đổ ra Biển Đông (thường gọi chung là sông Cửu Long). Ngoài vai trò cấp nước ngọt cho các hoạt động dân sinh, nông nghiệp, phát triển kinh tế, đây còn là hành lang thoát lũ, tuyến giao thông thủy quan trọng nối liền các huyện thị, tuyến du lịch, cung cấp chuỗi cân bằng nước tự nhiên, ổn định môi trường sinh thái tại khu vực. Đặc điểm này kéo theo sự phát triển của các đô thị ven sông với mật độ dân cư và điều kiện kinh tế hạ tầng ngày càng phát triển. Những năm gần đây, tình hình sạt lở bờ sông Hậu, sông Tiền diễn biến phức tạp, nhất là khu vực chảy qua hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp, gây ra nhiều thiệt hại kinh tế và đe dọa đến tính mạng và cuộc sống của người dân (Trịnh Phi Hoành, Trần Văn Thương, Nguyễn Siêu Nhân, và Nguyễn Thám, 2018) . Cho đến nay đã có một số nghiên cứu ứng dụng dữ liệu ảnh viễn thám trong theo dõi quan trắc diễn biến sạt lở bờ sông tại khu vực sông Tiền và sông Hậu. Lâm Đạo Nguyên và cộng sự (2011), sử dụng kết hợp ảnh viễn thám radar và quang học đánh giá sạt lở giai đoạn TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Vũ Hữu Long và tgk 39 1989-2009. Phan Đức Anh Huy (2015), sử dụng dữ liệu ảnh Landsat trong đánh giá biến động bờ sông Vàm Nao – một nhánh nối sông Tiền và sông Hậu. Nguyễn Ngọc Lâm và đồng nghiệp (2010), sử dụng dữ liệu ảnh SPOT trong quan trắc diễn biến thay đổi đường bờ sông Tiền và sông Hậu trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp và An Giang giai đoạn 1995-2003- 2010. Trịnh Phi Hoành và nhóm nghiên cứu (2018), đã đánh giá đặc điểm biến động sông Tiền khu vực Tân Châu – Hồng Ngự giai đoạn 1966-2015 trên cơ sở ứng dụng bản đồ và ảnh vệ tinh LANDSAT. Các nghiên cứu trên đều cho thấy được diễn biến thay đổi đường bờ trên các đoạn sông theo giai đoạn.Tuy nhiên, việc xử lí ảnh chỉ tập trung vào một vài cảnh chụp theo thời điểm, do không đủ dữ liệu chụp liên tục hoặc không thể xử lí được tất cả các ảnh trong các năm do giới hạn về kĩ thuật và tài nguyên để xử lí đồng bộ dữ liệu lớn, đa thời gian. Hiện nay, các nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh miễn phí có chất lượng đảm bảo cho việc nghiên cứu diễn biến thay đổi đường bờ sông rất phong phú, dễ dàng tiếp cận và khai thác. Đồng thời để đáp ứng với yêu cầu xử lí và phân tích dữ liệu trên quy mô lớn, nhiều công cụ, giải pháp xử lí đã được nghiên cứu và phát triển, trong đó có thể kể tới TerraLib, Hadoop (Whitman et al., 2014), GeoSpark (Yu et al., 2015) và GeoMesa (Hughes et al., 2015). Tuy nhiên, để khai thác và xử lí được các kho tài nguyên dữ liệu ảnh vệ tinh ở quy mô không gian địa lí lớn, vẫn đòi hỏi nền tảng kĩ thuật cao và phải đầu tư nhiều công sức (Camara, 2000; Klemas, 2015; Kucera, n.d.; Clement, Kilsby, & Moore, 2018). Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và công nghệ đó, GEE đã được nghiên cứu, phát triển và giới thiệu tới cộng đồng ứng dụng năm 2012. Đây là một giải pháp công nghệ dựa trên nền tảng điện toán đám mây để xử lí ảnh vệ tinh cũng như các nguồn dữ liệu quan sát Trái Đất khác. GEE cho phép truy cập trực tiếp vào kho tư liệu ảnh vệ tinh toàn cầu trong nhiều năm cùng với công cụ xử lí mạnh, cho phép phân tích, tính toán trực tuyến những hình ảnh vệ tinh trên toàn cầu trong một khoảng thời gian ngắn (“Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone – ScienceDirect,” n.d.). GEE đã cho thấy khả năng chiết tách và xử lí thông tin trên ảnh vệ tinh rất tốt, với các phương pháp phân loại ảnh có sử dụng các thuật toán như Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), Classification and Regression Tree (CART). Hơn thế nữa, GEE có cách tiếp cận mở, cho phép người dùng phát triển thêm các phương pháp hay thuật toán mới trong phân tích dữ liệu, sử dụng ngôn ngữ lập trình là Python và Java Script. Những ứng dụng được khai thác ban đầu trên nền tảng GEE có thể kể tới như của các tác giả Hansen năm 2013, Giri năm 2014 và Patel năm 2015 (Patel et al., 2015). Hansen đã sử dụng GEE để phát hiện suy thoái ... u, tất cả các ảnh trong tập hợp ảnh sẽ được ước tính chỉ số nước mặt. NDWI là một phương pháp chỉ số (indexing) đã được phát triển để nhận diện đối tượng mặt nước và tăng cường hiển thị đối tượng mặt nước trên tư liệu ảnh vệ tinh (Gao, B, 1996). NDWI sử dụng kênh phổ sóng xanh lá cây và kênh cận hồng ngoại để làm nổi bật sự hiện diện của các bề mặt nước, đồng thời loại bỏ sự ảnh hưởng của các đối tượng khác trên bề mặt như đất và thực vật. ܰܦܹܫ = ܩݎ݁݁݊ − ܰܫܴ ܩݎ݁݁݊ + ܰܫܴ (1) Ảnh chỉ số NDWI được tổng hợp theo mùa khô từng năm, từ đó xác định đường mép nước cực đại (NDWI max) của năm đó ở khu vực nghiên cứu. Phương pháp phân tách ngưỡng (thresholding) được sử dụng để tách riêng phần bờ sông với những đối tượng khác. TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Vũ Hữu Long và tgk 43 Thông tin thu được chính là phần đường bờ của năm đó phân tách được trên ảnh Landsat 5 TM, hay nói đúng hơn là xác xuất cao nhất để chiết tách được đường bờ từ tập dữ liệu ảnh của mùa. Với ảnh Sentinel-1, mỗi ảnh trong tập hợp sẽ được chiết tách phần nước mặt riêng bằng cách sử dụng phân ngưỡng trên ảnh phân cực VV, với giá trị phân ngưỡng là -19 decibel. Giá trị này được thiết lập dựa trên việc phân tích thống kê giá trị tán xạ tại các vùng nước tĩnh trên ảnh kết hợp với việc đánh giá, tham khảo từ một số nghiên cứu khác gần đây tại khu vực. Các ảnh phân ngưỡng nước cho cả mùa được tổ hợp thành một ảnh duy nhất đảm bảo mỗi điểm ảnh có xác suất xuất hiện mặt nước lớn nhất trong bờ sông. Sau đó loại bỏ các đối tượng không phải bờ sông (dạng tuyến), ta thu được kết quả là diện tích mặt nước giới hạn bởi bờ sông đại diện cho năm 2018. Kết quả phân loại diện tích mặt nước giới hạn bởi bờ sông ở hai thời điểm 1988 và 2018 từ tư liệu ảnh Landsat 5 TM và Sentinel-1 được chuyển raster sang vector và tiến hành phân tích thống kê tự động trong GEE. Kết quả phân tích, hình ảnh, bản đồ thu được trong quá trình xử lí có thể tải về máy tính cá nhân hoặc xuất vào tài khoản Google để lưu trữ trực tuyến, rất thuận lợi cho việc khai thác và chia sẻ kết quả. Dữ liệu raster sẽ được xuất dưới định dạng *.geotiff và dữ liệu vector lưu dưới định dạng kml hoặc shapefile. Mỗi quy trình xử lí như đã nêu ở trên đã được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Java Script trên giao diện lập trình API của GEE, đồng thời có khả năng lưu trữ và chia sẻ trực tiếp mã nguồn cho các thành viên/nhóm nghiên cứu khác. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Kết quả chiết tách đường bờ sông Kết quả thu được từ quá trình xử lí ảnh Landsat-5 TM năm 1988 được thể hiện trong Hình 2. Giao diện thực thi của GEE là một giao diện lập trình API đã được tích hợp sử dụng ngôn ngữ lập trình Java Script, kết quả chiết tách dữ liệu được thể hiện ở khung hiển thị bản đồ bên dưới. Trong hình là ảnh tổ hợp mùa khô năm 1988 đã được lọc bỏ mây trình bày dưới dạng màu tự nhiên. Hình 2. Giao diện GEE với ảnh tổ hợp mùa khô năm 1988 Hình 3. Diện tích lòng sông phân tách từ ảnh tổ hợp mùa khô năm 1988 TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 38-49 44 Diện tích mặt nước lòng sông cực đại phân tách được từ ảnh chỉ số NDWI từ Landsat-5 năm 1988 thể hiện trong Hình 3. Dễ dàng có thể thấy được đối tượng mặt nước được tách biệt ra khỏi nhóm các lớp phủ khác. Đây là ảnh tổ hợp chỉ số nước mặt ở trạng thái xác suất xuất hiện mặt nước cao nhất trong mùa; vì vậy, phần nước trong lòng sông phản ảnh được hiện trạng bờ sông tại thời điểm năm 1988. Diện tích mặt nước là những pixel ảnh có giá trị chỉ số NDWI lớn hơn 0, dễ dàng được phân tách, cô lập từ ảnh. Kết quả xử lí Sentinel-1 năm 2018 được thể hiện trên Hình 4. Trong đó có thể thấy các diện tích mặt nước xuất hiện rất khác biệt với những đối tượng khác trên ảnh. Sóng radar khi phát ra, tới mặt nước tạo ra hiện tượng phản xạ gương, cường độ tán xạ quay trở lại vệ tinh rất thấp, do vậy mặt nước xuất hiện như một vùng tối trên ảnh. Với từng ảnh trong tập hợp 68 cảnh ảnh Sentinel-1, kĩ thuật phân ngưỡng giúp tách được các pixel mặt nước đồng thời tách biệt được những điểm ảnh không phải là nước. Tổ hợp các ảnh chỉ số phân ngưỡng mặt nước này ta thu được kết quả bờ sông năm 2018 với độ phân giải không gian cao (10 x 10 m). Hình 4. Ảnh radar Sentinel-1 và diện tích lòng sông năm 2018 3.2. Đánh giá thực trạng biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu trong giai đoạn 1988-2018 Các số liệu phân tích vùng bồi tụ và sạt lở - vừa là nguyên nhân, vừa là kết quả của sự thay đổi đường bờ sông, và bản đồ phân bố không gian cho thấy mức độ thay đổi bờ sông trên toàn khu vực giai đoạn 1988-2018 (Hình 5). Sự biến đổi bờ sông là quá trình hoàn toàn bình thường theo quy luật tự nhiên và thông thường quá trình này phải diễn ra cân bằng (phần bồi tụ so với phần sạt lở). Tuy nhiên, qua được thể hiện ở Hình 5 và thống kê ở Hình 6 cho thấy xu hướng trong vòng 30 năm qua ở sông Cửu Long là sạt lở đang chiếm ưu thế. Số liệu thống kê trên cả khu vực trong 30 năm lại cho thấy phần diện tích bồi tụ đang thấp hơn phần sạt lở (Hình 6). Đồng Tháp và An Giang là hai tỉnh có phần diện tích thay đổi bờ sông lớn trong khu vực. Chênh lệch giữa diện tích sạt lở và bồi tụ ở Đồng Tháp và TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Vũ Hữu Long và tgk 45 An Giang lần lượt là 789 ha và 835 ha. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với những nghiên cứu được công bố trước đây (Trịnh Phi Hoành et al., 2018), (Lê Mạnh Hùng & Trần Bá Hoằng, 2017). Hình 5. Bản đồ biến động bờ sông xử lí từ ảnh vệ tinh giai đoạn 1988-2018 Hình 6. Diện tích biến động bờ sông Tiền, sông Hậu giai đoạn 1988-2018 Một trong những khu vực có mức độ biến động bờ sông lớn tại vùng đồng bằng sông Cửu Long là sông Tiền thuộc khu vực Tân Châu – Hồng Ngự và Sa Đéc. Kết quả đánh giá được thể hiện ở Hình 7, 8. Qua đó nhận thấy xu thế xói lở tập trung ở bờ lõm của khúc sông cong hoặc đầu cù lao, cồn bãi; bồi tụ nằm ở bờ lồi của khúc sông cong và đuôi các cù lao cồn bãi, các khu vực sạt lở lớn thường tồn tại các hố sau (deep pools). Điều này cũng phù hợp với những kết quả nghiên cứu được chỉ ra trong (Nguyễn Ngọc Lâm, 2010), TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 38-49 46 (Trịnh Phi Hoành et al., 2018; Trịnh Phi Hoành & cs., 2016; Trịnh Phi Hoành, 2018). Đây là một trong những đặc điểm biến động đặc trưng của sông phân nhánh ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Hình 7. Thay đổi bờ sông Tiền đoạn qua Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp giai đoạn 1988-2018 Hình 8. Thay đổi bờ sông Tiền đoạn qua Tân Châu – Hồng Ngự giai đoạn 1988-2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Vũ Hữu Long và tgk 47 Qua nghiên cứu này có thể thấy được phần nào những ưu điểm ứng dụng GEE trong theo dõi biến động đường bờ sông. Tốc độ xử lí nhanh, tận dụng được nguồn dữ liệu miễn phí và chính thống, luôn được cập nhật những dữ liệu mới nhất là những ưu điểm lớn nhất của hệ thống. Tuy nhiên việc xử lí trực tuyến cũng mang tới một số bất lợi nhất định. Vì hệ thống máy chủ dữ liệu cũng như máy chủ tính toán của Google không đặt tại Việt Nam, do vậy nếu mạng Internet đi quốc tế có sự cố thì các chương trình xử lí này cũng bị ảnh hưởng theo. Với các ứng dụng đỏi hỏi tính bảo mật cao khi sử dụng tài khoản của Google thì các cá nhân và tổ chức đều phải theo các chính sách về việc thu thập thông tin và dữ liệu của Google đã ban hành, do vậy không tránh được thông tin, dữ liệu xử lí bị kiểm soát bởi Google. 4. Kết luận Nghiên đã thiết lập được quy trình xử lí, tính toán chiết tách và theo dõi biến động đường bờ sông/ lòng sông từ dữ liệu ảnh Landsat-5, Sentinel-1 trên nền tảng điện toán đám mây của GEE và đánh giá được biến động lòng sông Tiền và sông Hậu giai đoạn 1988- 2018. Kết quả phân tích cho thấy được xu thế biến động bờ sông và đặc biệt là hiện trạng sạt lở và bồi tụ tại khu vực sông Cửu Long. Kết quả cũng chỉ ra các tỉnh nằm sâu trong lãnh thổ Việt Nam, phía gần thượng nguồn sông hơn như Đồng Tháp, An Giang chịu ảnh hưởng sạt lở nghiêm trọng hơn. Với những ưu điểm đã được làm nổi bật qua nghiên cứu này, có thể nói rằng, công nghệ xử lí ảnh trên điện toán đám mây nói chung và trên GEE nói riêng thực sự có tiềm năng lớn ứng dụng vào các hệ thống quan trắc, theo dõi tài nguyên môi trường. Trong đó có đánh giá diễn biến đường bờ sông. Nếu các hệ thống cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh hoặc các hệ thống quan trắc môi trường cận thời gian thực được tích hợp nhanh chóng lên hệ thống lưu trữ và khai thác của GEE, đây sẽ là môi trường xử lí và phân tích rất hiệu quả trong hoạt động quản lí lãnh thổ cũng như nghiên cứu khoa học. Tuyên bố về quyền lợi: Các tác giả xác nhận hoàn toàn không có xung đột về quyền lợi. Lời cảm ơn: Bài báo này là một phần kết quả nghiên cứu trong phạm vi đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu và cảnh báo sớm lũ lụt khu vực Hồng Ngự tỉnh Đồng Tháp" do Viện Công nghệ Vũ trụ chủ trì và đề tài Hỗ trợ Trẻ do Viện Địa lý Tài nguyên Thành phố Hồ Chí Minh chủ trì. TÀI LIỆU THAM KHẢO Camara. (2000). TerraLib: technology in support of GIS innovation. Proc. II Brazilian Symposium on GeoInformatics. Geoinfo, 1-8. Clement, M. A., Kilsby, C. G., & Moore, P. (2018). Multi-temporal synthetic aperture radar flood mapping using change detection. Journal of Flood Risk Management, 11(2), 152-168. https://doi.org/10.1111/jfr3.12303 TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 38-49 48 Kucera. (n.d.). Sentinel-1 aids Balkan flood relief. Retrieved May 7, 2019, from European Space Agency website: https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-1/Sentinel- 1_aids_Balkan_flood_relief Gao, B. (1996). NDWI—A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment, 58(3), 257-266. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00067-3 Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone - ScienceDirect. (n.d.). Retrieved May 7, 2019, from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425717302900 Klemas, V. (2015). Remote Sensing of Floods and Flood-Prone Areas: An Overview. Journal of Coastal Research, 31(4), 1005-1-13. Lam-Dao-Nguyen, Pham-Bach-Viet, Nguyen-Thanh, M., Pham-Thi-Mai-Thy, & Hoang-Phi- Phung. (2011). Change Detection of Land use and Riverbank in Mekong Delta, Vietnam using Time Series Remotely Sensed Data. Journal of Resources and Ecology, 2(4), 370-374. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-764x.2011.04.011 Lê Mạnh Hùng, & Trần Bá Hoằng. (2017). Sạt lở bờ hệ thống sông vùng Đồng bằng sông Cửu Long và những đóng góp của khoa học và công nghệ vào việc phòng chống giảm nhẹ thiệt hại. 9 năm 2017, 24-26. Nguyễn Ngọc Lâm. (2010). Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao các thời kì để đánh giá biến động đường bờ sông Tiền, sông Hậu tại 2 tỉnh An Giang, Đồng Tháp (p. 64) [Báo cáo tổng kết đề tài KH&KT cấp Bộ TN&MT]. Hà Nội: Trung tâm Viễn thám Quốc gia. Patel, N. N., Angiuli, E., Gamba, P., Gaughan, A., Lisini, G., Stevens, F. R., Trianni, G. (2015). Multitemporal settlement and population mapping from Landsat using Google Earth Engine. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 35, 199-208. https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.09.005 Phan Đức Anh Huy. (2015). Đánh giá biến động bờ sông khu vực Vàm Nao. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 18, 13-21. Trịnh Phi Hoành. (2018). Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Tiền (đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp) phục vụ phòng tránh thiên tai. Luận án Tiến sĩ Địa lí, Học viện Khoa học và Công nghệ, Hà Nội. Trịnh Phi Hoành, & cs. (2016). Nghiên cứu quy luật biến động bờ sông Tiền đoạn chảy qua tỉnh Đồng Tháp, đề xuất giải pháp ứng phó giảm nhẹ thiệt hại (Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ GD&ĐT No. B2013.20.01; p. 142). Đồng Tháp: Trường Đại học Đồng Tháp. Trịnh Phi Hoành, Phạm Thế Hùng, La Văn Hùng Minh, Trần Văn Thương, Nguyễn Siêu Nhân, & Nguyễn Cao Hanh. (n.d.). Đánh giá đặc điểm biến động bờ sông trên cơ sở ứng dụng viễn thám và GIS: nghiên cứu trường hợp sông Tiền khu vực Tân Châu – Hồng Ngự. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 15(11b), 37-46. Trịnh Phi Hoành, Trần Văn Thương, Nguyễn Siêu Nhân, & Nguyễn Thám. (2018). Nghiên cứu tổng quan về nguyên nhân cơ bản và giải pháp tổng thể đối với vấn đề xói lở bờ sông Cửu Long. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 15(9), 70-85. TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Vũ Hữu Long và tgk 49 APPLYING GOOGLE EARTH ENGINE IN RIVER BANK EROSION MONITORING – A CASE STUDY IN LOWER MEKONG RIVER Vu Huu Long1*, Nguyen Vu Giang1, Trinh Phi Hoanh2,3*, Pham Viet Hoa2 1 Space Technology Institute, Vietnam Academy of Science and Technology 2 Ho Chi Minh City Institute of Resources Geography, Vietnam Academy of Science and Technology 3 Sai Gon University * Corresponding author: Trinh Phi Hoanh – Email: hoanhtp.geo@gmail.com Vu Huu Long – Email: vulongtd@gmail.com Received: 24/4/2019; Revised: 03/5/2019; Accepted: 07/6/2019 ABSTRACT This research introduces the potential of applying Google Earth Engine (GEE) cloud computing platform, which can archive and process multi-temporal satellite data online, in monitoring river bank in lower Mekong delta. The yearly collected images of optical remote sensing data (LANDSAT) and SAR data (Sentinel-1) were utilized to assess river erosion along Tien and Hau rivers, two tributaries of Mekong River in Vietnam territory, within 30 years from 1988 to 2018. Results indicated a dramatic change and severe river bank erosion occurred in Dong Thap and An Giang, two upper Mekong river provinces in Vietnam. This evidently showed the potential of freely exploration and processing big satellite data on GEE cloud computing platform for monitoring and management of natural resources. Keywords: remote sensing, cloud computing, riverbank variation, Mekong River.
File đính kèm:
ung_dung_cong_nghe_xu_li_anh_vien_tham_tren_nen_tang_dien_to.pdf