Giám sát biến động đường bờ và bãi bồi Sông Hồng tại Hà Nội bằng dữ liệu Sentinel-1 SAR (2017 – 2026)
An end-to-end, publication-grade, semi-automated pipeline for monitoring river dynamics, sandbar morphodynamics, and shoreline migration under seasonal discharge variations using Google Earth Engine & Python Machine Learning.
Dự án SongHong SAR Monitoring được phát triển tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC) (Phiên bản v1.0-OptionA-Production).
Hệ thống thiết lập một quy trình viễn thám bán tự động trên nền tảng Google Earth Engine (GEE API) và Python local nhằm giám sát diện tích mặt nước, lòng dẫn hoạt động và động lực học bãi bồi (sandbars) trên đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài 171.84 km (diện tích hành lang
Important
tất cả kết quả thống kê định lượng hiện tại đại diện cho bước nghiệm thu thử nghiệm định hình mô hình trên bộ mẫu năm 2024. Xem chi tiết đường dẫn từng file kết quả tại EXAMPLE.md.
-
Sai số Trung vị toàn sông (Median P50): Đạt
$14.10\text{ m}$ (Mùa khô) và$18.47\text{ m}$ (Mùa mưa) — tiệm cận mức sai số$1.5\text{ pixel}$ ($10\text{m}$ ). -
Độ chính xác cao nhất tại Reach 3 (Hạ lưu - Phú Xuyên): Sai số trung vị đạt mức lý tưởng
$6.16\text{ m}$ trong mùa khô ($< 1\text{ pixel}$ ), RMSE$18.72\text{ m}$ (Dry) và$25.72\text{ m}$ (Wet) — Đạt chuẩn công bố khoa học (High Precision). -
Tỷ lệ trùng khớp Vùng đệm (Buffer Agreement): Đạt
$91.24%$ trong khoảng đệm$50\text{ m}$ và$97.10%$ trong khoảng đệm$100\text{ m}$ (Mùa khô 2024).
-
Mặt nước sông: Mùa mưa diện tích mặt nước mở rộng thêm
$44.80\text{ km}^2$ (tương ứng tăng$+38.49%$ ) trên toàn hành lang Hà Nội. -
Bãi bồi (Sandbars): Tổng diện tích bãi nổi mùa khô đạt
$62.50\text{ km}^2$ . Khi chuyển sang mùa mưa,$69.60%$ diện tích bãi bồi bị ngập nước (chỉ còn lại$19.00\text{ km}^2$ ).
- Multi-temporal 10th Percentile Composite (P10): Triệt tiêu sóng nhám bề mặt và hiện tượng tán xạ đục do phù sa mùa mưa.
-
Fast Focal Neighborhood Textures: Tính toán nhanh 6 chỉ số kết cấu không gian (
$3\times3$ ) trực tiếp trên GEE Server Side. - Bridge Piercing (Nối bờ qua 6 cầu lớn): Loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng bóng đứt gãy radar dưới gầm 6 cầu bắc qua sông Hồng.
- Phân đoạn 3 Reach Thủy văn: Chia hành lang sông Hồng thành 3 mô hình Random Forest phân đoạn local: Reach 1 (Thượng lưu Sơn Tây), Reach 2 (Trung lưu Nội đô Hà Nội), và Reach 3 (Hạ lưu meander Phú Xuyên).
SongHong-SAR-Monitoring/
├── main.py # ⚡ Bộ điều khiển CLI tập trung (Quickstart Runner)
├── EXAMPLE.md # 📌 Hướng dẫn vị trí các file kết quả thử nghiệm 2024
├── WALKTHROUGH.md # 📖 Hướng dẫn vận hành & tùy biến mã nguồn chi tiết
├── README.md # 📄 Hướng dẫn tổng quan dự án
├── main_workflow/ # 🚀 Kịch bản chạy mô hình theo Reach (1, 2, 3)
├── scripts/ # 🛠️ Script vẽ bản đồ Master & trích xuất chuỗi thời gian
├── src/ # 🧩 Mã nguồn Python Core Package (collection, shoreline, v.v.)
├── aoi/ # 📐 Dữ liệu không gian GeoJSON chính thức
├── data/ # 💾 Cache dữ liệu ground truth Sentinel-2 MNDWI (2017-2026)
├── docs/ # 📚 Tài liệu tham khảo, đề cương & mô tả mô hình (model.md)
└── outputs/ # 📦 Kết quả đầu ra tập trung
├── map/ # 🗺️ 8 Bản đồ tương tác Folium HTML (Master Hybrid & Reach)
├── REPORT/ # 📄 Báo cáo khoa học (MD/TeX), Slides HTML & 30 Hình PNG
└── others/ # 📐 GeoJSON đường bờ vector sản xuất & CSV kiểm chứng
pip install earthengine-api geemap geopandas shapely rasterio folium scikit-learn matplotlib seaborn networkx pandas geedim
earthengine authenticate# Chạy toàn bộ 3 Reach và tạo bản đồ tương tác Master Hybrid Map:
python main.py --reach all
# Hoặc chạy riêng Reach 1 (Thượng lưu Sơn Tây):
python main.py --reach 1Mở bản báo cáo phân tích khoa học chi tiết kèm biểu đồ trực quan tại outputs/REPORT/bao_cao_giam_sat_song_hong.md hoặc biên dịch bản LaTeX tại outputs/REPORT/bao_cao_giam_sat_song_hong.tex.