Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình GIS phục vụ dự báo biến động một số thành phần môi trường do ảnh hưởng của hoạt động khai thác than
Quảng Ninh là tỉnh có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đa dạng, có nhiều loại đặc thù, trữ lượng lớn, chất lượng cao mà nhiều tỉnh, thành phố trong cả nước không có được như: than, cao lanh, đất sét, cát thủy tinh, đá vôi... 67% trữ lượng than của cả nước thuộc về tỉnh Quảng Ninh. Đây chính là đặc điểm hình thành vùng công nghiệp khai thác than từ rất sớm. Quảng Ninh có vùng khai thác, chế biến tiêu thụ than với phạm vi rộng, trải dài từ Đông Triều, Uông Bí, Hoành Bồ, Hạ Long và Cẩm Phả, gồm 24 mỏ lộ thiên và 49 mỏ hầm lò. Các hoạt động khai thác khoáng sản, phát triển các ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất xi măng, sắt thép đã có nhiều đóng góp rất quan trọng cho sự phát triển kinh tế của tỉnh thời gian qua. Tuy nhiên, hoạt động khoáng sản cũng gây sức ép rất lớn đến môi trường, xã hội, sinh kế cộng đồng, du lịch và bảo tồn sinh thái của tỉnh. Trong hoạt động khai thác khoáng sản, tác động rõ nét nhất là tàn phá mặt đất, ảnh hưởng lớn đến thảm thực vật, gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường không khí, nước thải của ngành gây xáo trộn nguồn sinh thủy, thay đổi hệ thống nước ngầm, nước mặt.
Trong lĩnh vực quan trắc và dự báo biến động môi trường, công nghệ viễn thám được coi như một công cụ quan trắc hữu ích nhằm theo dõi những biến động của môi trường theo không gian và thời gian, từ đó phát hiện kịp thời những ảnh hưởng bất lợi của thiên tai và tác động của con người lên sự phát triển bền vững. Viễn thám với đặc điểm đa phổ và là tư liệu phản ánh khách quan đặc trưng phản xạ và tán xạ phản hồi của các đối tượng tự nhiên. Do vậy, viễn thám là tư liệu tin cậy được sử dụng trong việc xác định các thành phần môi trường trong các khu vực khó tiếp cận như các khu vực khai thác khoáng sản, biển đảo và đại dương. Các đối tượng thường được quan tâm nghiên cứu từ dữ liệu viễn thám như: lớp phủ/sử dụng đất từ ảnh quang học (Landsat, SPOT, VNREDSat…); nhiệt độ bề mặt từ ảnh Landsat và MODIS; độ ẩm đất từ ảnh SAR, nước mặt và đường bờ biển từ cả ảnh quang học và ảnh Radar… Các nghiên cứu trong và ngoài nước đều khẳng định viễn thám tầng vệ tinh và tầng máy bay là tư liệu hữu ích trong thành lập các bản đồ, các 5 lớp dữ liệu về tài nguyên - môi trường nhằm đáp ứng cho việc quan trắc môi trường do bị ảnh hưởng bởi hoạt động khai thác mỏ. Tuy nhiên, những kết quả ứng dụng công nghệ viễn thám gần đây chỉ ra rằng giải quyết một vấn đề thực tiễn chỉ dựa đơn thuần trên tư liệu viễn thám là một việc hết sức khó khăn và trong nhiều trường hợp không thể thực hiện nổi. Vì vậy, cần phải có một sự tiếp cận tổng hợp trong đó tư liệu viễn thám giữ một vai trò quan trọng và kèm theo các thông tin truyền thống khác như số liệu thống kê, quan trắc, số liệu thực địa. Việc kết hợp công nghệ viễn thám với các công cụ phân tích, các mô hình của hệ thống thông tin địa lý (GIS) sẽ cung cấp thông tin đầy đủ về diễn biến môi trường trong quá khứ, hiện tại cùng với việc xác định nguyên nhân chủ đạo gây ra các biến động đó để dự báo các biến động môi trường trong tương lai giúp các nhà hoạch định chính sách và nhà quy hoạch có đánh giá khách quan về tác động của việc khai thác mỏ đến môi trường trong các chu kỳ thời gian nhất định.
Từ thực tiễn trên, ThS. Đỗ Thị Phương Thảo cùng nhóm nghiên cứu tại Công ty TNHH MTV Nhà xuất bản Tài nguyên - Môi trường và Bản đồ Việt Nam đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình GIS phục vụ dự báo biến động một số thành phần môi trường do ảnh hưởng của hoạt động khai thác than; thử nghiệm tại một số khu vực tỉnh Quảng Ninh”, với mục tiêu: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám để quan trắc, xác định diễn biến một số thành phần môi trường khu vực khai thác than (lớp phủ bề mặt, nhiệt độ, độ ẩm đất, đường bờ, chất lượng nước mặt); Phân tích, đánh giá sự biến động, ô nhiễm và suy thoái một số thành phần môi trường tại một số khu vực khai thác than tỉnh Quảng Ninh phục vụ dự báo biến động bằng mô hình GIS.
Hoạt động khai than đã đem lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế, tạo công ăn việc làm cho người dân địa phương, góp phần thúc đẩy nền kinh tế thị trường phát triển. Nhưng bên cạnh những lợi ích kinh tế mà ngành khai thác than mang lại, thì hoạt động này cũng đã can thiệp khá mạnh mẽ đến môi trường, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường như là môi trường không khí, môi trường đất nước, lớp phủ bề mặt, thay đổi địa hình, thay đổi đường bờ, biến động về độ ẩm và nhiệt độ bề mặt.
Có nhiều nghiên cứu về ứng dụng viễn thám và GIS trong xác định diễn biến các thành phần môi trường khu vực khai thác than. Nhin chung, các nghiên cứu trên đều khẳng định viễn thám tầng vệ tinh và tầng máy bay là tư liệu hữu ích trong thành lập các bản đồ, các lớp dữ liệu về tài nguyên - môi trường nhằm đáp ứng cho việc quan trắc môi trường do bị ảnh hưởng bởi hoạt động khai thác mỏ. Tuy nhiên, những kết quả ứng dụng công nghệ viễn thám gần đây chỉ ra rằng giải quyết một vấn đề thực tiễn chỉ dựa đơn thuần trên tư liệu viễn thám là một việc hết sức khó khăn và trong nhiều trường hợp không thể thực hiện nổi. Vì vậy, cần phải có một sự tiếp cận tổng hợp trong đó tư liệu viễn thám giữ một vai trò quan trọng và kèm theo các thông tin truyền thông khác như số liệu thống kê, quan trắc, số liệu thực địa. Việc kết hợp công nghệ viễn thám với các công cụ phân tích, các mô hình của hệ thống thông tin địa lý (GIS) sẽ cung cấp thông tin đầy đủ về diễn biến môi trường trong quá khứ, hiện tại cùng với việc xác định nguyên nhân chủ đạo gây ra các biến động đó để dự báo các biến động môi trường trong tương lai giúp các nhà hoạch định chính sách và nhà quy hoạch có đánh giá khách quan về tác động của việc khai thác mỏ đến môi trường trong các chu kỳ thời gian nhất định.
Từ kết quả nghiên cứu đề tài đã rút ra một số kết luận sau đây:
1. Tư liệu ảnh viễn thám vệ tinh đã giúp cho đề tài cung cấp thêm nhiều thông tin trong lịch sử giúp đánh giá diễn biến thay đổi của các loại hình sử dụng đất/lớp phủ bề mặt, nhiệt độ, độ ẩm đất, đường bờ, chất lượng nước mặt phục vụ cho quá trình quan trắc, thu thập dữ liệu một số thành phần môi trường tại khu vực có hoạt động khai thác khoáng sản. Tuy nhiên, đề tài cũng nhận thấy, trong năm thành phần môi trường mà đề tài nghiên cứu và chiết xuất từ ảnh vệ tinh, đối tượng lớp phủ đất/sử dụng đất, đối tượng đường bờ, nhiệt độ bề mặt là các đối tượng cho kết quả khả quan, với độ chính xác tin cậy. Còn hai đối tượng độ ẩm đất và chất lượng nước mặt do thông tin về đối tượng không được chiết xuất trực tiếp từ ảnh vệ tinh, mà phải thông qua đối tượng trung gian khác, dữ liệu kiểm tra trong lịch sử chưa đầy đủ, nên kết quả chiết xuất độ ẩm đất và chất lượng nước mặt chưa có nhiều các kết quả phụ trợ khác để so sánh và đánh giá độ chính xác.
2. Với mục tiêu của đề tài đó là xác định diễn biến và đánh giá biến động của một số thành phần môi trường ở khu vực có hoạt động khai thác khoáng sản. Công nghệ GIS được sử dụng trong đề tài đã minh chứng cho thấy rõ tính ưu việt trong phân tích không gian nhằm xác định các tác động trực tiếp đến thành phần lớp phủ/sử dụng đất, nhiệt độ bề mặt, độ ẩm đất của khu vực nghiên cứu. Bên cạnh đó, công nghệ GIS cũng giúp đề tài xác định được sự tác động gián tiếp gây ra sự biến động của đổi tượng đường bờ tại khu vực nghiên cứu.
3. Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, quá trình biến động một số thông số môi trường bị ảnh hưởng do hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực tỉnh Quảng Ninh được tóm lược như sau: (1) Giai đoạn 1986-1990, là giai đoạn xảy ra ít nhất về biến động các thành phần môi trường là do khoảng thời gian nghiên cứu là 4 năm, và cũng là thời kỳ đầu của giai đoạn “ĐỔI MỚI” nên các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội tại khu vực nghiên cứu chưa có chuyển biến đáng kể, do đó chưa có nhiều tác động đến một số thành phần môi trường đề tài nghiên cứu; (2) Giai đoạn 2001-2010, đây là giai đoạn xảy ra các biến động một số thành phần môi trường mạnh nhất. Sản lượng khai thác than tại khu vực được đẩy tăng lên gần 40 triệu tấn/năm đồng nghĩa với việc tốc độ khai thác than được đẩy lên mạnh mẽ, các khai trường khai thác than ngày càng được mở rộng, và khai thác ngày càng xuống sâu, do đó một số các thành phần môi trường bị ảnh hưởng và bị tác động mạnh đó là: lớp phủ/sử dụng đất bị thay đổi, chất lượng nước mặt lục địa, nước biển ven bờ, độ ẩm đất và nhiệt độ bề mặt biến động lớn; (3) Giai đoạn 2010 - 2020 là giai đoạn có xảy ra biến động lớn về diện tích khai thác than, tuy nhiên giai đoạn này Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam - Vinacomin phối hợp với Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Quảng Ninh đã tăng cường các chu kỳ trên năm nhằm thanh tra, kiểm tra các thành phần môi trường khu vực đang diễn ra các hoạt động khai thác Than. Bên cạnh đó, Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam - Vinacomin cũng đầu tư mạnh về nghiên cứu khoa học, ứng dụng các công nghệ và thiết bị hiện đại nhằm tự động thu thập và quan trắc diễn biến các thành phần tài nguyên môi trường đã giúp giảm thiểu tối đa các tác động của hoạt động khai thác than đến môi trường.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19713/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
