Biến động bờ biển là quá trình phức tạp chịu tác động của sóng, dòng hải lưu, gió, thủy triều, biến đổi khí hậu và các hoạt động của con người. Tình trạng xói lở bờ biển đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng trên phạm vi toàn cầu, gây ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái, hạ tầng và phát triển kinh tế - xã hội tại các vùng ven biển. Vì vậy, giám sát biến động bờ biển một cách chính xác và kịp thời là yêu cầu cấp thiết đối với công tác quản lý tài nguyên và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Hiện nay, công nghệ viễn thám và GIS được sử dụng rộng rãi trong theo dõi biến động bờ biển. Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống còn phụ thuộc nhiều vào chuyên gia, khó xử lý khối lượng dữ liệu lớn và chưa đáp ứng yêu cầu giám sát tự động, liên tục theo thời gian thực. Bên cạnh đó, việc sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải trung bình cũng làm hạn chế độ chính xác trong xác định đường bờ.

Sự phát triển của ảnh viễn thám độ phân giải cao cùng với các mô hình học máy sâu (Deep Learning) mở ra khả năng tự động nhận dạng đường bờ và phát hiện biến động với độ chính xác cao, tốc độ nhanh và khả năng xử lý dữ liệu quy mô lớn. Do đó, việc phát triển mô hình học máy sâu trong giám sát biến động bờ biển Trung Bộ có ý nghĩa quan trọng, góp phần nâng cao hiệu quả theo dõi, cảnh báo xói lở và hỗ trợ quản lý, quy hoạch, bảo vệ vùng ven biển trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Vị trí lấy mẫu dọc theo bờ biển Việt Nam trên các ảnh vệ tinh độ phân giải cao

Xuất phát từ thực tiễn trên, Chủ nhiệm đề tài TS. Đặng Kinh Bắc cùng nhóm nghiên cứu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện đề tài “Phát triển mô hình học máy sâu trong giám sát biến động bờ biển Trung Bộ” với mục tiêu:

- Xây dựng các mô hình học máy sâu tự động hóa giải đoán đường bờ biển (bờ trong và bờ ngoài) từ ảnh viễn thám độ phân giải cao;

- Xác định được đặc điểm biến động đường bờ, tai biến do xói lở bờ biển, bồi tụ cửa sông một số khu vực trọng điểm và đề xuất được giải pháp áp dụng mô hình học máy cho giám sát cho một số kiểu bờ biển khác nhau ở Trung Bộ.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Bờ biển là nơi có sự tiếp xúc với một môi trường năng động và thể hiện đầy đủ nhất mối tương tác giữa các quyển của Trái đất và hoạt động của con người. Đồng thời, bờ biển cũng là nơi giàu có về tài nguyên và giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội và giữ vững an ninh quốc phòng của các quốc gia có biển. Tuy nhiên, địa hình bờ biển hiện nay đang bị biến đổi rất mạnh mẽ, đặc biệt là xói lở, dưới tác động của nhiều nhân tố liên quan tới sự gia tăng của bão và mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu, cũng như các tác động của con người.

Có thể sử dụng của 3 phương pháp EPR, LRR và WLR để tính toán biến động đường bờ. Đối với những chu kỳ ngắn và các đường bờ có cùng mức độ tin cậy thì kết quả tính toán của 3 phương pháp EPR, LRR và WLR về cơ bản là tương đương nhau. Đối với những giai đoạn dài, với nhiều thế hệ đường bờ và các đường bờ có mức độ tin cậy khác nhau thì phương pháp WLR tỏ ra vượt trội về độ chính xác và tính hiệu quả.

Nghiên cứu chi tiết cho 5 khu vực trọng điểm của bờ biển miền Trung cho thấy:

1. Đối với bờ biển khu vực Sơn Trà - Cửa Đại:

Bằng việc sử dụng các phương pháp tính toán định lượng (EPR, LRR, WLR) cho thấy đường bờ khu vực Sơn Trà – Cửa Đại biến động khá phức tạp. Giai đoạn 1965 đến 2002, bờ biển khu vực có xu thế xói lở yếu đến trung bình ở khu vực nam Sơn Trà phía bắc Hội An, trong khi bồi tụ mạnh ở khu vực Cửa Đại. Giai đoạn từ 2002 đến 2012, khu vực phía nam Sơn Trà có xu thế xói lở ở giai đoạn trước thì ở giai đoạn này trở thành xu thế bồi tụ. Khu vực trung tâm Sơn Trà - Cửa Đại chiếm ưu thế là hoạt động xói lở bồi tụ đan xen. Xói lở mạnh nhất là khu vực Cửa Đại cả về quy mô và cường độ. Giai đoạn 2012 đến 2019, ngoài các đoạn bờ đã được xây kè kiên cố, thì các đoạn bờ biển khác ở khu vực Cửa Đại và các xã/phường thuộc TP Hội An vẫn tiếp tục xu thế xói lở rất mạnh thậm chí đến mức thảm họa.

2. Đối với bờ biển khu vực cửa sông Cu Đê, Đà Nẵng

Khu vực phía bắc bờ Liên Chiểu, Đà Nẵng gồm 4 kiểu bờ khác nhau là: bờ đá, bờ cát, bờ cửa sông và bờ kè. Tại mỗi kiểu bờ sẽ có những chỉ thị xác định đường bờ khác nhau dựa trên ảnh vệ tinh và ngoài thực địa: bờ đá xác định đường bờ trong và bờ ngoài đều là đường thực vật về phía biển trên núi, bờ cát xác định đường bờ trong là đường thực vật trên đụn cát về phía biển và đường bờ ngoài là phần mực nước ẩm ướt nhất được nhìn thấy trên ảnh, bờ cửa sông xác định đường bờ trong là đường thực vật trên đụn cát về phía biển và đường bờ ngoài là phần mực nước ẩm ướt nhất được nhìn thấy trên ảnh, bờ kè xác định đường bờ trong là đường chân bờ kè và đường bờ ngoài là phần mực nước ẩm ướt nhất được nhìn thấy trên ảnh.

3. Đối với bờ biển khu vực cửa sông Tư Hiền và Biển Lở (Thừa Thiên Huế)

Khu vực Tư Hiền gồm 3 kiểu đường bờ (bờ cát, bờ cửa sông, bờ đá). Chỉ thị của kiểu bờ cát và bờ cửa sông được xác định là: đường bờ trong là các vách dốc hoặc thảm thực vật hướng về phía biển, đường bờ ngoài là ranh giới giữa phần thẫm và sáng màu của cát được nhìn thấy trên ảnh. Với kiểu bờ đá thì đường bờ trong và đường bờ ngoài được lấy trùng nhau và là phần thực vật mọc hướng ra biển.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22328/2023) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Đ.T.V (NASTIS)