SongHong SAR Monitoring 🛰️🌊

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, fully-automated pipeline for monitoring river dynamics, sandbar morphodynamics, and shoreline migration using Google Earth Engine & Python Machine Learning.

Dự án SongHong SAR Monitoring được phát triển tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC) với mục tiêu xây dựng hệ thống giám sát liên tục, tự động và định lượng biến động hình thái đường bờ sông Hồng qua Hà Nội trong 10 năm (2017 – 2026).

Hệ thống khai thác 317 cảnh ảnh Sentinel-1 SAR Descending qua 3 mô hình Random Forest (50 cây, 17 băng đặc trưng VV/VH/GLCM, hiệu chỉnh Otsu, thuật toán Bridge Piercing loại bỏ bóng 6 cầu lớn) chạy song song trên 20 CPU thread — cho ra 20 mùa (10 năm × Khô/Mưa) trên toàn bộ hành lang 171.84 km (từ Sơn Tây đến Phú Xuyên).

Reach 3 (Hạ lưu meander Phú Xuyên) đạt độ chính xác lý tưởng < 1 pixel (6.16 m) — đạt chuẩn công bố khoa học quốc tế.

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Lòng sông rộng, bãi bồi biến động cực mạnh. Bãi Giữa và bãi Cam lộ diện tối đa vào mùa khô.

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Đê kè bê tông kiên cố giữ bờ cố định. 6 cầu lớn (Nhật Tân, Thăng Long, Long Biên, Chương Dương, Vĩnh Tuy, Thanh Trì) được loại bỏ nhiễu tự động.

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Đường bờ meander ổn định, đạt độ chính xác lý tưởng < 1 pixel (6.16 m Median).

Bãi Bồi Mùa Khô 2024	Bãi Bồi Mùa Mưa 2024

Bãi cát lộ diện tối đa trong mùa khô, nhấn chìm ~70% vào mùa mưa.

Bộ bản đồ phân đoạn từ giai đoạn kiểm định ban đầu:

Reach 1 Khô	Reach 1 Mưa

Reach 2 Khô	Reach 2 Mưa

Reach 3 Khô	Reach 3 Mưa

Hệ thống đã trích xuất và kiểm chứng thành công trọn bộ 20 mùa (2017 – 2026) trên toàn hành lang 171.84 km Sông Hồng.

• Đỉnh lũ cực đoan: Năm 2017 đạt 84.91 km² và Siêu bão Yagi tháng 9/2024 đạt 79.07 km².
• Xu hướng mùa khô: Mực nước khô hạ thấp dần do hiện tượng "nước đói phù sa" từ các hồ chứa thượng nguồn.

• Median Error (P50) duy trì ổn định hoàn toàn trong khoảng 13.24 m – 20.89 m (≈ 1.3 – 2.0 pixels) xuyên suốt 10 năm.

• Số lượng cù lao bãi nổi giảm mạnh vào mùa mưa do ngập chìm, phục hồi đầy đủ vào mùa khô.

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

Mùa Khô 2024	Mùa Mưa 2024

1. Multi-temporal 10th Percentile Composite (P10): Triệt tiêu sóng nhám bề mặt và hiện tượng tán xạ đục do phù sa mùa mưa.
2. 17 GLCM Texture Features: Khai thác Contrast, Entropy, Homogeneity và 6 chỉ số kết cấu GLCM 5×5 pixel để phân biệt bãi cát vs thực vật ven bờ.
3. Random Forest (50 cây, 3 Reach): 3 mô hình phân loại độc lập cho Thượng/Trung/Hạ lưu, tối ưu theo đặc tính địa hình và thủy văn từng phân đoạn.
4. Bridge Piercing (Nối bờ qua 6 cầu): Thuật toán Centerline Connector loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng đứt gãy radar dưới gầm 6 cầu lớn Hà Nội.
5. KD-Tree Spatial Validation: So sánh định lượng vị trí đường bờ SAR vs ranh giới NDWI Sentinel-2 bằng cấu trúc KD-Tree, cho phép kiểm định hàng chục nghìn điểm mẫu trong vài giây.

1. "Nước Đói Phù Sa" (Clear-Water Erosion): Hồ chứa Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang giữ lại 70–85% phù sa thô → xói sâu lòng dẫn 1.5–3.0 m tại Hà Nội.
2. Lũ Cực Đoan – Siêu Bão Yagi (T9/2024): Diện tích ngập tràn đạt 79.07 km², dịch chuyển bờ lõm Sơn Tây 15–35 m, nhấn chìm 80% bãi nổi.
3. Khai Thác Cát Sỏi: Dịch chuyển bãi bồi về hạ lưu, sạt lở cục bộ ranh giới bờ Reach 1 & Reach 3.
4. Kiên Cố Hóa Bờ Kè Đô Thị (Reach 2): Đê bê tông giữ đường bờ nội đô biến động < 10 m qua 10 năm, chuyển toàn bộ năng lượng dòng chảy sang Reach 1 & Reach 3.

SongHong-SAR-Monitoring/
├── main.py                          # ⚡ CLI runner tổng hợp
├── README.md                        # 📄 Tài liệu này
├── main_workflow/                   # 🚀 Kịch bản chạy từng Reach
├── scripts/                         # 🛠️ Script phân tích, bản đồ, PDF
│   ├── generate_report_pdfs.py      # 📄 Xuất PDF từ HTML/Markdown
│   ├── compile_latex_to_pdf.py      # 📄 Render .tex → HTML → PDF
│   ├── generate_separate_reach_maps_2024.py  # 🗺️ Tạo bản đồ reach riêng lẻ
│   └── package_latex.py             # 📦 Đóng gói latex standalone
├── src/                             # 🧩 Python Core Package
├── aoi/                             # 📐 GeoJSON phân đoạn Reach
├── data/                            # 💾 Cache S2 NDWI ground truth
└── outputs/
    ├── REPORT/                      # 📊 Báo cáo MD/TeX/PDF + Figures
    │   ├── bao_cao_giam_sat_song_hong.md
    │   ├── bao_cao_giam_sat_song_hong.tex
    │   ├── bao_cao_giam_sat_song_hong.pdf
    │   ├── bao_cao_giam_sat_song_hong_tex.pdf
    │   ├── slide_bao_cao_thuc_tap.html
    │   ├── slide_bao_cao_thuc_tap.pdf
    │   └── figures/                 # 🖼️ 33 hình ảnh khoa học
    ├── latex_package/               # 📦 Gói LaTeX standalone
    ├── latex_package.zip            # 🗜️ Archive ZIP để upload Overleaf
    └── {year}/{year}_dry|wet/       # 🗺️ GeoJSON, HTML Map, CSV từng mùa

pip install earthengine-api geemap geopandas shapely rasterio folium scikit-learn matplotlib seaborn networkx pandas geedim
earthengine authenticate

# Chạy toàn bộ 3 Reach một năm:
python main.py --reach all

# Khởi chạy tự động chuỗi 10 năm:
python main.py --full-composite

# Tạo bản đồ riêng lẻ 3 Reach 2024:
python scripts/generate_separate_reach_maps_2024.py

# Xuất tất cả PDF báo cáo:
python scripts/generate_report_pdfs.py
python scripts/compile_latex_to_pdf.py

• 📄 Báo cáo LaTeX PDF: outputs/REPORT/bao_cao_giam_sat_song_hong_tex.pdf
• 📊 Slide HTML: outputs/REPORT/slide_bao_cao_thuc_tap.html
• 📊 Slide PDF: outputs/REPORT/slide_bao_cao_thuc_tap.pdf
• 📦 Gói LaTeX Standalone: outputs/latex_package.zip

Phát triển bởi Vũ Đức Tùng tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC) · Tháng 7/2026