Luận văn nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông kôn hà thanh tỉnh bình định

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Luận văn nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thuỷ văn thuỷ lực để thành lập bản đồ, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Lâm
• Trường học: Đại học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Địa Lý
• Đề tài: Bản Đồ Ngập Lụt Sông Kôn Hà Thanh: Ứng Dụng Công Nghệ Viễn Thám Và Mô Hình Thủy Văn
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2003
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT
• 1.1. Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt
• 1.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 1.2.1. Phương pháp tổng hợp và kế thừa
• 1.2.2. Phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám
• 1.2.3. Phương pháp phân tích thống kê
• 1.2.4. Phương pháp phân tích đa thời gian
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong khu vực
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước

Tóm tắt

I. Tổng quan về Bản đồ ngập lụt sông Kôn Hà Thanh

Bản đồ ngập lụt sông Kôn Hà Thanh là một công cụ quan trọng trong việc quản lý và ứng phó với thiên tai. Việc sử dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn giúp cung cấp thông tin chính xác về tình trạng ngập lụt. Điều này không chỉ hỗ trợ trong việc dự báo mà còn trong việc lập kế hoạch ứng phó kịp thời.

1.1. Công nghệ viễn thám trong nghiên cứu ngập lụt

Công nghệ viễn thám đã được áp dụng để thu thập dữ liệu về tình trạng ngập lụt. Các ảnh vệ tinh như ALOS PALSAR và SPOT5 cung cấp thông tin chi tiết về diện tích và độ sâu ngập lụt.

1.2. Mô hình thủy văn MIKE trong phân tích ngập lụt

Mô hình thủy văn MIKE 11 được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và xác định các khu vực có nguy cơ ngập lụt cao. Mô hình này giúp cải thiện độ chính xác của bản đồ ngập lụt.

II. Thách thức trong việc lập bản đồ ngập lụt sông Kôn

Việc lập bản đồ ngập lụt gặp nhiều thách thức, bao gồm thiếu dữ liệu chính xác và kịp thời. Các yếu tố như biến đổi khí hậu và sự phát triển đô thị cũng làm gia tăng nguy cơ ngập lụt. Do đó, cần có các phương pháp hiệu quả để thu thập và phân tích dữ liệu.

2.1. Thiếu dữ liệu và thông tin

Nhiều khu vực thiếu dữ liệu về lịch sử ngập lụt, điều này gây khó khăn trong việc dự đoán và lập bản đồ chính xác. Việc thu thập dữ liệu từ các nguồn khác nhau là cần thiết.

2.2. Biến đổi khí hậu và tác động đến ngập lụt

Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ của các trận mưa lớn, dẫn đến nguy cơ ngập lụt cao hơn. Cần có các nghiên cứu để đánh giá tác động này.

III. Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám trong lập bản đồ ngập lụt

Phương pháp kết hợp giữa công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn là giải pháp hiệu quả để lập bản đồ ngập lụt. Việc sử dụng ảnh vệ tinh giúp thu thập dữ liệu nhanh chóng và chính xác, từ đó cải thiện khả năng dự báo.

3.1. Quy trình xử lý ảnh vệ tinh

Quy trình xử lý ảnh vệ tinh bao gồm các bước như thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu. Các phần mềm như Envi và ArcGIS được sử dụng để thực hiện các bước này.

3.2. Tích hợp dữ liệu vào mô hình thủy văn

Dữ liệu từ ảnh vệ tinh được tích hợp vào mô hình thủy văn MIKE 11 để mô phỏng tình trạng ngập lụt. Điều này giúp cải thiện độ chính xác của bản đồ.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn đã mang lại hiệu quả cao trong việc lập bản đồ ngập lụt. Các bản đồ này không chỉ phục vụ cho việc quản lý ngập lụt mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phát triển bền vững.

4.1. Bản đồ hiện trạng ngập lụt

Bản đồ hiện trạng ngập lụt được xây dựng từ dữ liệu viễn thám giúp xác định các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề. Điều này hỗ trợ trong việc lập kế hoạch ứng phó kịp thời.

4.2. Ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước

Các bản đồ ngập lụt cũng được sử dụng để quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn. Việc xác định các khu vực có nguy cơ cao giúp các cơ quan chức năng có biện pháp phòng ngừa.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn trong lập bản đồ ngập lụt sông Kôn Hà Thanh đã mở ra nhiều triển vọng mới. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc quản lý ngập lụt.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu cần tập trung vào việc cải thiện các mô hình thủy văn và phát triển công nghệ viễn thám mới để nâng cao độ chính xác của bản đồ ngập lụt.

5.2. Tăng cường hợp tác quốc tế

Hợp tác với các tổ chức quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng công nghệ viễn thám sẽ giúp nâng cao năng lực và hiệu quả trong việc quản lý ngập lụt.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngập lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng về tài sản và con người, đặc biệt tại các tỉnh miền Trung Việt Nam như Bình Định. Trong vòng 20 năm qua, các trận lũ lớn liên tục xảy ra, làm ngập sâu nhiều khu vực, ảnh hưởng đến đời sống và phát triển kinh tế xã hội. Việc thành lập bản đồ hiện trạng ngập lụt chính xác và kịp thời là yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ công tác quản lý, phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với mô hình thủy văn thủy lực để thành lập bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kôn – Hà Thanh, tỉnh Bình Định. Nghiên cứu tập trung vào việc khai thác ảnh vệ tinh SPOT5, ALOS PALSAR, ASTER và mô hình số địa hình SRTM để chiết tách các thông số đầu vào cho mô hình MIKE11, đồng thời sử dụng ảnh radar để xác định vùng ngập hiện trạng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lưu vực sông Kôn – Hà Thanh với dữ liệu thu thập từ năm 1999 đến 2003, nhằm đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn thủy lực trong việc giám sát và dự báo ngập lụt.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý thiên tai, cung cấp công cụ hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng và chính xác cho các cơ quan chức năng, góp phần giảm thiểu thiệt hại do ngập lụt gây ra. Các chỉ số như diện tích ngập, độ sâu ngập và tần suất ngập được xác định cụ thể, giúp đánh giá mức độ rủi ro và tổn thương của vùng nghiên cứu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết thủy văn thủy lực: Mô hình MIKE11 sử dụng hệ phương trình Saint-Venant một chiều để mô phỏng dòng chảy và mực nước trong hệ thống sông, giúp tính toán vùng ngập lụt dựa trên các thông số đầu vào như lượng mưa, địa hình và đặc điểm lưu vực.

• Mô hình thủy văn SWAT2000: Dùng để phân tách lưu vực con dựa trên mô hình số độ cao (DEM), xác định các thông số thủy văn đầu vào cho mô hình thủy lực, bao gồm diện tích lưu vực, chiều dài sông, độ dốc trung bình.

• Công nghệ viễn thám và GIS: Ứng dụng ảnh vệ tinh SPOT5, ALOS PALSAR, ASTER để chiết tách lớp phủ đất, hiện trạng sử dụng đất, vùng ngập lụt. Phương pháp phân loại có giám định (Supervised Classification) và phân loại tự động được sử dụng để phân tích ảnh vệ tinh, kết hợp với GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và lập bản đồ ngập lụt.

Các khái niệm chính bao gồm: bản đồ hiện trạng ngập lụt, bản đồ dự báo ngập lụt, bản đồ nguy cơ ngập lụt, ảnh radar, mô hình số độ cao (DEM), phân loại ảnh viễn thám.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng 7 cảnh ảnh vệ tinh SPOT5 độ phân giải 2,5m, ảnh ALOS PALSAR độ phân giải 7m, 2 cảnh ảnh ASTER độ phân giải 15m, mô hình số địa hình SRTM, cùng các số liệu khí tượng thủy văn từ năm 1999-2003 (lượng mưa, mực nước, lưu lượng dòng chảy).

• Phương pháp phân tích:

  • Xử lý ảnh viễn thám bằng phần mềm ENVI, ArcGIS, ArcView để phân loại lớp phủ đất và chiết tách vùng ngập.
  • Sử dụng mô hình SWAT2000 để phân tách lưu vực con từ DEM, xác định các thông số đầu vào cho mô hình MIKE11.
  • Mô hình MIKE11 được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu thực đo và ảnh radar để mô phỏng dòng chảy và vùng ngập lụt.
  • Ảnh radar được xử lý bằng phương pháp "Density Slice" để chiết tách vùng ngập hiện trạng, giảm nhiễu speckle bằng bộ lọc Gamma và Frost.
  • Kết quả mô hình được so sánh với ảnh radar để hiệu chỉnh và nâng cao độ chính xác.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập dữ liệu và xử lý ảnh từ năm 1999-2003, phân tích và mô hình hóa trong vòng 12 tháng, hoàn thiện bản đồ và báo cáo trong 6 tháng tiếp theo.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lưu vực sông Kôn – Hà Thanh với diện tích khoảng 3.244 km² được phân chia thành các lưu vực con theo cấp 2, cấp 3 để mô hình hóa chi tiết. Dữ liệu khí tượng thủy văn lấy từ các trạm đo mưa và thủy văn trong khu vực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng ứng dụng ảnh vệ tinh SPOT5 và ALOS PALSAR trong chiết tách lớp phủ đất và vùng ngập: Ảnh SPOT5 với độ phân giải 2,5m cho phép phân loại chính xác các lớp phủ đất, phân biệt rõ vùng có thực phủ và không có thực phủ. Ảnh ALOS PALSAR với khả năng thu ảnh trong mọi điều kiện thời tiết giúp xác định vùng ngập hiện trạng chính xác, đặc biệt trong mùa mưa bão.

2. Hiệu quả mô hình SWAT2000 trong phân tách lưu vực con: Mô hình SWAT2000 đã phân tách lưu vực sông Kôn – Hà Thanh thành các lưu vực con với diện tích từ 200ha đến 500ha, phù hợp với đặc điểm địa hình và thủy văn. Các thông số như diện tích lưu vực, chiều dài sông, độ dốc trung bình được xác định chính xác, làm cơ sở đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE11.

3. Mô hình thủy lực MIKE11 mô phỏng chính xác vùng ngập lụt: Kết quả mô phỏng mực nước và vùng ngập lụt của MIKE11 tương đồng với dữ liệu thực đo và ảnh radar, với sai số mực nước dưới 0,5m và diện tích ngập sai lệch dưới 10%. Mô hình cho phép dự báo vùng ngập lụt với các chu kỳ tái hiện khác nhau, hỗ trợ công tác phòng chống thiên tai.

4. Ảnh radar giúp hiệu chỉnh và xác nhận bản đồ ngập lụt: Ảnh radar được xử lý và chiết tách vùng ngập hiện trạng cho thấy diện tích ngập lụt năm 1999 tại lưu vực sông Kôn – Hà Thanh lên đến khoảng 1.500 ha, phù hợp với kết quả mô hình. Việc so sánh bản đồ hiện trạng từ ảnh radar với bản đồ dự báo từ mô hình giúp hiệu chỉnh các tham số mô hình, nâng cao độ chính xác.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự chính xác trong kết quả nghiên cứu là do sự kết hợp hiệu quả giữa công nghệ viễn thám hiện đại và mô hình thủy văn thủy lực tiên tiến. Ảnh vệ tinh SPOT5 và ALOS PALSAR cung cấp dữ liệu không gian với độ phân giải cao và khả năng thu nhận trong mọi điều kiện thời tiết, khắc phục hạn chế của phương pháp khảo sát truyền thống. Mô hình SWAT2000 và MIKE11 được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu thực tế, đảm bảo tính thực tiễn và độ tin cậy.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực và trên thế giới, kết quả nghiên cứu phù hợp với các hệ thống giám sát ngập lụt tại Bangladesh, Trung Quốc và Thái Lan, nơi cũng sử dụng mô hình thủy văn thủy lực kết hợp viễn thám để quản lý ngập lụt. Việc ứng dụng ảnh radar trong nghiên cứu ngập lụt tại Bình Định là bước tiến quan trọng, giúp giám sát hiện trạng ngập lụt kịp thời và chính xác hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh diện tích ngập lụt theo năm, bảng số liệu mực nước thực đo và mô hình, bản đồ phân bố vùng ngập lụt theo các chu kỳ tái hiện, giúp trực quan hóa kết quả nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống giám sát ngập lụt liên tục bằng ảnh vệ tinh và mô hình thủy lực: Cơ quan quản lý nên xây dựng hệ thống thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh SPOT5, ALOS PALSAR định kỳ 16 ngày hoặc nhanh hơn, kết hợp mô hình MIKE11 để cập nhật bản đồ ngập lụt hiện trạng và dự báo. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Sở Tài nguyên và Môi trường Bình Định.

2. Nâng cao năng lực phân tích và xử lý dữ liệu viễn thám và mô hình thủy văn: Đào tạo chuyên sâu cho cán bộ kỹ thuật về xử lý ảnh radar, phân loại ảnh viễn thám và vận hành mô hình thủy lực MIKE11, SWAT2000 nhằm đảm bảo chất lượng và độ chính xác của bản đồ ngập lụt. Thời gian: 6-12 tháng; chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học.

3. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tích hợp đa nguồn: Tích hợp dữ liệu địa hình, khí tượng thủy văn, ảnh vệ tinh và kết quả mô hình vào hệ thống GIS để quản lý, phân tích và ra quyết định nhanh chóng trong công tác phòng chống ngập lụt. Thời gian: 1 năm; chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm GIS tỉnh Bình Định.

4. Phát triển bản đồ nguy cơ và tổn thương ngập lụt chi tiết: Dựa trên bản đồ hiện trạng và dự báo ngập lụt, xây dựng bản đồ nguy cơ và tổn thương để phục vụ công tác quy hoạch, xây dựng và ứng phó thiên tai hiệu quả. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: các cơ quan quản lý địa phương, viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý thiên tai và tài nguyên nước: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban chỉ huy Phòng chống thiên tai tỉnh Bình Định có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả giám sát, dự báo và ứng phó ngập lụt.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên cao học ngành Địa lý, Môi trường, Thủy lợi: Luận văn cung cấp phương pháp kết hợp công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn thủy lực, làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu liên quan.

3. Các đơn vị tư vấn quy hoạch và xây dựng: Các công ty tư vấn có thể ứng dụng bản đồ ngập lụt và phân tích nguy cơ để thiết kế các công trình phòng chống ngập, quy hoạch đô thị bền vững.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Các tổ chức hỗ trợ cộng đồng có thể sử dụng bản đồ và dữ liệu để nâng cao nhận thức, xây dựng kế hoạch ứng phó và giảm thiểu rủi ro thiên tai cho người dân vùng ngập.

Câu hỏi thường gặp

1. Ảnh vệ tinh nào phù hợp nhất để nghiên cứu ngập lụt?
   Ảnh SPOT5 với độ phân giải 2,5m rất phù hợp để phân loại lớp phủ đất và xác định vùng ngập. Ảnh radar ALOS PALSAR có ưu điểm thu nhận dữ liệu trong mọi điều kiện thời tiết, rất hữu ích để giám sát ngập lụt hiện trạng.

2. Mô hình thủy văn thủy lực MIKE11 hoạt động như thế nào?
   MIKE11 sử dụng hệ phương trình Saint-Venant một chiều để mô phỏng dòng chảy và mực nước trên hệ thống sông, giúp dự báo vùng ngập dựa trên dữ liệu mưa, địa hình và đặc điểm lưu vực.

3. Làm thế nào để hiệu chỉnh mô hình thủy lực cho chính xác?
   Hiệu chỉnh mô hình dựa trên so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực đo và ảnh radar hiện trạng ngập lụt, điều chỉnh các tham số mô hình để giảm sai số mực nước và diện tích ngập.

4. Ảnh radar có ưu điểm gì so với ảnh quang học trong nghiên cứu ngập lụt?
   Ảnh radar không bị ảnh hưởng bởi mây, mưa hay ánh sáng mặt trời, có thể thu nhận dữ liệu cả ngày lẫn đêm, giúp giám sát ngập lụt kịp thời trong điều kiện thời tiết xấu.

5. Phạm vi áp dụng của phương pháp nghiên cứu này?
   Phương pháp có thể áp dụng cho các lưu vực sông có đặc điểm địa hình và khí hậu tương tự, giúp xây dựng hệ thống giám sát và dự báo ngập lụt hiệu quả tại nhiều vùng miền khác nhau.

Kết luận

• Ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp mô hình thủy văn thủy lực là giải pháp hiệu quả để thành lập bản đồ ngập lụt hiện trạng và dự báo tại lưu vực sông Kôn – Hà Thanh.
• Ảnh vệ tinh SPOT5 và ALOS PALSAR cung cấp dữ liệu không gian chất lượng cao, hỗ trợ phân loại lớp phủ đất và xác định vùng ngập chính xác.
• Mô hình SWAT2000 và MIKE11 giúp phân tách lưu vực con và mô phỏng dòng chảy, mực nước với độ chính xác cao, phù hợp với điều kiện thực tế.
• Ảnh radar được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình và xác nhận bản đồ ngập, nâng cao độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.
• Đề xuất xây dựng hệ thống giám sát ngập lụt liên tục, nâng cao năng lực phân tích và phát triển cơ sở dữ liệu GIS để phục vụ công tác quản lý thiên tai hiệu quả.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng quy trình công nghệ đã nghiên cứu vào thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các lưu vực khác để hoàn thiện hệ thống giám sát ngập lụt toàn diện. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu được khuyến khích phối hợp để phát huy tối đa hiệu quả của công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn thủy lực trong phòng chống thiên tai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ NGẬP LỤT 1. Bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt Từ trước đến nay việc xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt ở Việt Nam thiếu rất nhiều các tư liệu mang tính thời sự và cũng chưa có các phương pháp tốt để thực hiện. Việc lập bản đồ nguy cơ ngập lụt ở nước ta trong thời gian ngắn, xây dựng phương pháp mới để thành lập bản đồ nguy cơ ngập lụt nhằm dự báo, giám sát lũ lụt một cách nhanh chóng và thuận tiện, đảm bảo độ chính xác cao đang là yêu cầu cấp bách cần nghiên cứu. Bản đồ nguy cơ ngập lụt là một hình thức biểu thị một cách trực quan và để sử dụng được thuận lợi các kết quả phân tích nguy cơ lũ lụt trong một vùng nào đó.

Trong quản lý lũ lụt tại Việt Nam hiện tạo phổ biến bốn loại tài liệu bản đồ sau đây: 1- Bản đồ hiện trạng ngập lụt: Là loại bản đồ ngập vẽ lại một trận lụt đã qua. Phương pháp thường dùng hiện nay để thành lập bản đồ ngập lụt là: - Dựa trên các vết lũ lớn nhất đã khảo sát được để lập bản đồ ngập, sau đó dựa vào phần mềm, công nghệ DEM để xác định bản đồ diện ngập và độ sâu ngập cho toàn khu vực. - Nếu thiếu các vết lũ (thực tế là phổ biến vì diện ngập các lưu vực sông lại quá lớn) phương pháp phổ biến là dùng mô hình thủy văn, thủy lực để mô phỏng lại lũ đã tràn qua, căn cứ vào các vết lũ đo đạc thực địa để hiệu chỉnh và khôi phục cao độ các vết lũ để cung cấp dữ liệu cho DEM. 2- Bản đồ dự báo ngập lụt: Là loại bản đồ dự báo ngập lụt khi chưa diễn ra lụt.

Loại sản phẩm này rất cần trong thực tế phòng tránh lũ ở Việt Nam và cả trên thế giới. Phương pháp thành lập phù hợp nhất là sử dụng mô hình thủy lực để tính toán, mô phỏng. Cách thực hiện là phải dự báo lượng mưa ở các trạm đo trong lưu vực và tính toán dòng chảy trong mạng sông-ruộng để xác định mức nước, độ sâu các vị trí. 3- Bản đồ ngập lụt thiết kế: Là loại bản đồ dùng trong thiết kế công trình ứng với từng chu kỳ tái hiện (100, 50, 20, 10, 5 năm).

Bản đồ này được tính toán từ trận mưa thiết kế của từng trạm đo mưa từ chuỗi tài liệu thực đo. Phương pháp xây dựng bản đồ này hiện nay là sử dụng mô hình thủy lực. Đối với bản đồ nguy cơ ngập theo tần xuất và các cấp báo động lũ thì phương pháp tính toán thủy lực là công cụ được sử dụng nhiều nhất. 7 Với các phương pháp trên, độ chính xác phụ thuộc vào số lượng các vết lũ, mức độ chi tiết của bản đồ nền địa hình và đặc điểm thủy văn, thủy lực của lưu vực sông.

Mức độ chính xác chủ yếu được đánh giá qua kiểm tra thực địa – một công việc rất mất nhiều thời gian, tiền bạc nên nhiều khi cũng không được xem xét kỹ. 4- Bản đồ hiện trạng ngập chụp ảnh viễn thám: Thực chất đây là bản đồ ngập hiện trạng vì chỉ chụp được hình ảnh vùng ngập lụt vào thời điểm chụp ảnh. Tuy nhiên, việc lập bản đồ ngập lụt ở Việt Nam hiện nay còn nhiều bất cập trong việc thu thập đủ số liệu, thiếu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn để cập nhật hiện trạng và chưa có công nghệ so sánh từ ảnh viễn thám để so sánh, hiệu chỉnh. Quản lý ngập lụt bao gồm cả công việc chuẩn bị trước ngập lụt xảy ra, trong quá trình ngập lụt và sau khi ngập lụt đã diễn ra.

Phục vụ cho quản lý ngập lụt một cách hiệu quả đòi hỏi nhiều loại bản đồ khác nhau. Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong quản lý ngập lụt, hiện nay thường quan tâm sản xuất các loại bản đồ chuyên đề sau: - Bản đồ khả năng ngập: là loại bản đồ được tính toán, thành lập từ mô hình số độ cao hoặc sử dụng mô hình thủy lực. Trên bản đồ này thể hiện các vùng có thể ngập nước theo dòng chảy khi xảy ra lũ lụt. - Bản đồ tổn thương ngập lụt: là loại bản đồ khu vực nghiên cứu, trên đó thể hiện tất cả các đối tượng địa hình, giao thông, dân cư, kinh tế-xã hội chịu tác động dễ bị tổn thương khi xảy ra lũ.

- Bản đồ nguy cơ ngập lụt: là bản đồ kết quả tích hợp của bản đồ tổn thương và bản đồ khả năng ngập lụt được chạy từ các mô hình dự báo hoặc từ các vết lũ lịch sử. Bản đồ này cho thấy các vùng có nguy cơ ngập lụt cao khi xảy ra lũ lụt và các đối tượng dễ bị tổn thương, bị chịu tác động của ngập lụt cần được bảo vệ hoặc có biện pháp phong tránh tổn thương. Trên đây là các bản đồ chuyên đề phục vụ khâu chuẩn bị ứng phó trước khi ngập lụt xảy ra. Khi ngập lụt đã và đang xảy ra, cần sản xuất và cung cấp nhanh chóng bản đồ hiện trạng ngập lụt phục vụ nắm bắt tình hình ngập, đánh giá sơ bộ tình trạng thiệt hại và lập kế hoạch ứng cứu.

Vì vậy rất cần thiết tiến hành nghiên cứu công nghệ thành lập nhanh bản đồ hiện trạng ngập lụt sử dụng ảnh viễn thám, nhất là ảnh RADAR vì loại ảnh này ít chịu ảnh hưởng của mây. 8 Sau khi ngập lụt đã xảy ra, cần cung cấp nhanh chóng bản đồ hiện trạng sau lụt để tiến hành đánh giá tổn thất, lập kế hoạch ứng cứu và chỉ đạo ứng cứu phục hồi, khắc phục hậu quả của lũ lụt. Một đặc điểm quan trọng của các loại bản đồ phục vụ quản lý ngập lụt là đòi hỏi quy trình cung cấp nhanh sản phẩm, diện bao quát trên vùng rộng lơn. Để đáp ứng những đòi hỏi cơ bản này thì công nghệ viễn thám và GIS tỏ ra phù hợp hơn cả và phát huy được các thế mạnh của công nghệ mới, cung cấp thông tin nhanh, chính xác và tổng thể trên diện rộng.

Các phương pháp nghiên cứu 1. Phương pháp tổng hợp và kế thừa - Thu thập tài liệu đã có liên quan tới các phương pháp và nội dung của luận văn. - Phân tích lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp. - Phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, các tư liệu liên quan đến nội dung của luận văn.

Phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám Công nghệ giải đoán ảnh: xử lý ảnh số, chiết tách thông tin, cung cấp dữ liệu đầu vào: mạng lưới thủy văn, hiện trạng lớp phủ bề mặt, thành lập bản đồ ngập lụt. Phương pháp hiện chỉnh dữ liệu địa hình (phân bố dân cư, giao thông.) để cho ra bản đồ nền địa lý. Phương pháp tích hợp thông tin khi xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Công dụng của GIS: Xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL), quản lý thông tin hiện trạng ngập, phân tích thông tin và đề xuất giải pháp, đánh giá tình hình ngập lụt, đánh giá tổn thất sau thiên tai. Phương pháp kết hợp ứng dụng tư liệu viễn thám và GIS - Các phương pháp giải đoán và chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh bao gồm phương pháp phân loại tự động, bán tự động (có giám định), giải đoán bằng mắt và điều vẽ trực tiếp trên máy tính, điều vẽ bằng mắt trên ảnh in ra kết hợp với các tư liệu bổ sung.

- Các lớp thông tin được chiết tách ra từ ảnh vệ tinh được số hóa và chuẩn hoá. - Sử dụng các công cụ GIS để chồng lớp thông tin lên bản đồ nền để thành lập bản đồ nguy cơ ngập lụt. Phương pháp phân tích thống kê - Các số liệu thống kê thu thập được từ các cơ quan lưu trữ đầu ngành qua quá trình xử lý, phân tích sẽ bổ sung thêm nội dung cho bản đồ hiện trạng ngập lụt và là cơ sở để đánh giá các thông tin thu được từ bản đồ mới thành lập. - Các số liệu thống kê thu được từ phân tích các thông tin là cơ sở để đánh giá và quy hoạch.

Phương pháp phân tích đa thời gian - Phần lớn các tài liệu, tư liệu hiện có được thu thập và thành lập ở nhiều thời điểm khác nhau, nên cần có quá trình nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng những thông tin đa thời gian này. - Các thông tin đa thời gian qua quá trình phân tích sẽ cho thấy xu thế biến động của các hiện tượng, đối tượng bề mặt. Thông tin này không chỉ hữu ích cho việc thành lập các bản đồ biến động mà còn là dấu hiệu điều vẽ quan trọng để xác định các đối tượng hiện trạng có trên tư liệu ảnh vệ tinh mới. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong khu vực Trong khoảng chục năm trở lại đây, những trận lụt xảy ra ngày càng tăng với cường độ mạnh như ở Trung Quốc (1998), Tây Âu (1998,2000), CH Séc (2002), Băng La Đét (2001), vùng Viễn Đông thuộc Nga (2002).

Ngập lụt là một trong những thảm họa thiên nhiên tác động bao trùm khu vực rộng lớn. Do mật độ dân cư sống dọc theo những dòng sông rất cao và là khu vực có hoạt động sản xuất kinh tế tập trung đặc biệt là ở các nước châu Á như Băng la đét, Trung Quốc, Ấn Độ , Việt Nam,., nên nạn lụt gây ra những mất mát khổng lồ cả về tài sản cũng như cướp mất cuộc sống của rất nhiều người hàng năm. Sau đây là một số thông tin về các nghiên cứu ở một số nước trên thế giới về quản lý lũ lụt. Băng la đét đã xây dựng thành công hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử dụng mô hình thủy văn, thủy lực MIKE11 (của Đan Mạch) dưới sự trợ giúp của UNDP/WMO kết hợp với sử dụng tư liệu viễn thám GMS, NOAA-12 và NOAA-14.

Hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt này được áp dụng cho vùng lãnh thổ rộng 82.000 km2, trên đoạn dài 7.270 km sông, 195 nhánh, sử dụng 30 trạm giám sát. Trung Quốc đã xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử dụng tư liệu viễn thám FY-II, OLR, GPCP, ERS-II, SSM/I. Tại Trung Quốc, trong 10 vài năm gần đây, ngày càng có nhiều dấu hiệu cho thấy sự không bền vững trong sử dụng tài nguyên nước và các hệ sinh thái tại các lưu vực sông.