Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về tình hình nghiên cứu 1. Trên thế giới Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, trong đó phân tích các tư liệu ảnh viễn thám phân giải cao và bản đồ đã được ứng dụng trong các ngành, lĩnh vực khác nhau trong đời sống xã hội. Đó chính là công tác thẩm tra, giải đoán các ảnh và tư liệu viễn thám có đối sánh với các dữ liệu bản đồ địa hình nhằm xác định các đối tượng và suy luận về ý nghĩa của chúng.
Trong thời đại khoa học - công nghệ ngày càng phát triển, hệ phương pháp phân tích giải đoán ảnh viễn thám ngày càng được hoàn thiện và phát triển cùng với sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật hiện đại. Ngay từ những năm 60 của thế kỷ 20, khi Mỹ đã phóng thành công vệ tinh khí tượng TIROS-1 thì kỹ thuật không gian đã có bước tiến vượt bậc, mở ra một kỷ nguyên mới trong quan trắc thiên nhiên (khí tượng). Tiếp sau đó, là một loạt các nước Nga, Nhật Bản, Trung Quốc, Liên minh Châu Âu, Ấn Độ,… đã phóng thành công nhiều vệ tinh của mình để quan sát, theo dõi biến động môi trường, đặc biệt là dự báo, giám sát biến động môi trường và tai biến thiên nhiên. Sử dụng công nghệ viễn thám và GIS đã mang lại những lợi ích rõ rệt đối với nền kinh tế, đặc biệt là đối với lĩnh vực phòng tránh giảm nhẹ thiên tai [19], [22], [23], [24-27].
Ngày nay, bằng các thiết bị khoa học kỹ thuật hiện đại, cùng với các chuyên gia về công nghệ thông tin đã tạo lập các phần mềm xử lý ảnh viễn thám, càng làm cho công tác phân tích này đạt hiệu quả cao. Sử dụng các dữ liệu ảnh viễn thám, đặc biệt là viễn thám phân giải cao trong theo dõi, dự báo tai biến thiên nhiên và quản lý môi trường là nhiệm vụ quan trọng ở hầu khắp các nước tiên tiến trên thế giới như ở Nga, Trung Quốc, Mỹ, Nhật,…. Các tổ chức liên chính phủ như Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) thuộc Uỷ ban UNESCO đã và đang thực hiện các chương trình quan trắc toàn cầu, thống nhất với nhau về chia sẻ dữ liệu thông tin, đặc biệt là các 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cơ sở dữ liệu về viễn thám. Các dữ liệu ảnh viễn thám có thể được chia sẻ giữa các quốc gia trên thế giới; tuy nhiên việc khai thác và sử dụng vào các mục đích kinh tế- xã hội còn phụ thuộc vào điều kiện kinh tế của mỗi nước.
Việc khai thác các thông tin từ ảnh vệ tinh để nghiên cứu theo dõi tai biến thiên nhiên được ứng dụng ngày càng rộng rãi. Các ảnh viễn thám đa phổ, phân giải cao có khả năng cung cấp thông tin ngày càng chi tiết, chính xác và được cập nhật liên tục. Hiện nay, các cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu (ESA), Mỹ (NASA), Nhật Bản (JAXA),… đã chế tạo các đầu thu vệ tinh chuyên dùng, tạo ra nhiều loại ảnh vệ tinh cho từng mục đích khác nhau (ví dụ các ảnh MOS, MODIS, MERIS, ENVISAT/SAR, ASAR, NOAA/AVHRR, LANDSAT/MSS, TM & ETM+, SPOT, SOYUZ,…). Trong nghiên cứu, giám sát, theo dõi, dự báo tai biến địa chất, các nhà khoa học thường sử dụng các ảnh vệ tinh có độ phân giải trung bình và cao như LANDSAT TM & ETM+, ASTER, SPOT, hoặc IKONOS.
Ứng dụng phương pháp phân tích viễn thám và GIS trong nghiên cứu đánh giá dự báo tai biến địa chất đã được đề cập trong các công trình khoa học trên thế giới, đặc biệt là ở Nga, Pháp, Mỹ, Nhật và Trung Quốc và đã đạt được những thành tựu khoa học bước đầu. Phần lớn các công trình đã đi sâu nghiên cứu xác lập phương pháp giải đoán cho từng lĩnh vực nghiên cứu nhất định. Trong nghiên cứu dự báo tai biến địa chất, các thông tin cần thiết nhất chiết xuất từ ảnh vệ tinh là hiện trạng diễn biến các tai biến địa chất và yếu tố phát sinh các tai biến đó: địa mạo, địa chất, lớp phủ thực vật, hoạt động kinh tế của con người,… Thông qua các dấu hiệu ảnh: dấu hiệu trực tiếp (phổ ảnh, hoa văn, tổ hợp màu,…), gián tiếp là những yếu tố lớp phủ, địa hình, địa mạo và thành phần vật chất trên bề mặt,… cho phép xác lập các yếu tố tác động phát sinh tai biến địa chất. Ví dụ như, các đới phá huỷ đứt gẫy trên thực tế tồn tại dưới dạng một cảnh quan rất đặc biệt bao gồm các yếu tố về địa hình, thực vật, thổ nhưỡng và thuỷ văn.
Sự thể hiện của các yếu tố của cảnh quan này trên ảnh viễn thám sẽ là các dấu hiệu gián tiếp để giải đoán đứt gẫy hoạt động, sự phân bố trong không gian, tính chất dịch chuyển của chúng và đới ảnh hưởng động lực đứt gẫy. Điều này cho chúng ta thấy khi tiến hành phân tích viễn thám 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phục vụ cho nghiên cứu các đứt gãy cần phải biết phân tích tổng hợp từ những sự kết hợp của các yếu tố ảnh. Như vậy, từ các ảnh viễn thám và bản đồ, sử dụng kỹ thuật phân tích và xử lý bằng mắt thường hoặc bằng kỹ thuật phân tích ảnh số đều có thể cho phép xác định những yếu tố dạng tuyến (lineamen) và các dấu hiệu gián tiếp khác. Từ lâu, Trung quốc và Nga là hai quốc gia có lãnh thổ rộng lớn và đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu TBĐC; một số nước như Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản cũng là những nước khá thành công trong nghiên cứu phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai.
Tại Trung Quốc, từ năm 1989-1990 đã thiết lập Atlas Phòng trị tai biến địa chất. Đây là một công trình khoa học giá trị với quy mô lớn, giới thiệu bối cảnh địa chất, nguyên nhân phát sinh, đặc trưng, mức độ nguy hại và cách phòng trị đối với 31 loại hình TBĐC [19]. Sản phẩm Atlas là tập bản đồ toàn diện đầu tiên, mang tính tổng hợp, phản ánh có hệ thống về TBĐC. Tập Atlas không những giúp mọi người hiểu biết về đặc trưng phân bố và quy luật phát triển tai biến, mà còn là tài liệu giáo khoa và tài liệu tham khảo quan trọng cho các ngành hữu quan ở Trung Quốc.
Ở Cộng hòa Liên bang Nga, TBĐC đã được các nhà khoa học xác định là những loại hình TBĐC tiêu biểu, và tiến hành nghiên cứu theo quan điểm địa chất học hiện đại. Với cách tiếp cận mới này, TBĐC được xác định là các quá trình địa chất hiện đại, diễn ra trên bề mặt Trái Đất dưới tác động của các yếu tố nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh. Hai công trình nghiên cứu “Tai biến thiên nhiên ở lãnh thổ CHLB Nga” và “Đánh giá rủi ro tai biến thiên nhiên ở Nga” được thực hiện trong các năm 2000- 2002, là các công trình có giá trị khoa học và thực tiễn sâu sắc [24-27]. Bằng công nghệ nghiên cứu hiện đại, các nhà khoa học đã đánh giá nguy cơ, dự báo diễn biến và đánh giá rủi ro TBĐC trên lãnh thổ Nga; đồng thời xây dựng các giải pháp khoa học công nghệ phòng chống tai biến khá hiệu quả.
Như vậy, việc ứng dụng ảnh viễn thám và GIS nghiên cứu đánh giá hiện trạng và dự báo TBĐC đã đem lại thành công cho các nước trong nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ thiên tai xuất phát từ một số thực tế quan trọng: 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1- Ở nhiều nước trên thế giới đã hình thành các tổ chức chuyên biệt về tai biến (Trung Quốc, Nga, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Malayxia, Philippin), có đội ngũ cán bộ chuyên môn thành thạo, được trang bị đầy đủ các phương tiện kỹ thuật nghiên cứu hiện đại, với mạng lưới quan trắc, giám sát và cảnh báo phù hợp, nên một số dạng tai biến đã được phòng trị kịp thời. Các tổ chức này luôn được đảm bảo lượng kinh phí đầy đủ cho các hoạt động cần thiết. Các dạng tai biến điển hình nguy hiểm như TLĐ, XMĐ, LQ-LBĐ, TLBH và BLLH trên thế giới đã được đầu tư nghiên cứu nghiên cứu ở trình độ cao ở nhiều quốc gia phát triển. 2- Ở nhiều nước, đã xây dựng chiến lược quốc gia về nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ một loại hoặc nhiều loại tai biến.
Kết quả nghiên cứu triển khai về lĩnh vực này đã được tổng kết phân tích trong nhiều công trình chuyên khảo có giá trị lớn cả về lý thuyết và thực tế. Nhiều cách tiếp cận và các tổ hợp phương pháp mới được áp dụng thành công đã mang lại những hiệu quả to lớn. Các phương pháp nghiên cứu ngày càng được hoàn thiện hơn; nghiên cứu định tính đã dần dần thay thế bằng nghiên cứu định lượng được thực hiện bởi các thiết bị kỹ thuật hiện đại. Bên cạnh đó, tăng cường tiềm lực thiết bị được đặc biệt chú trọng.
Đầu tư công nghệ, kỹ thuật hiện đại để theo dõi, quan trắc, cảnh báo tự động TBĐC, trong đó, có đặt máy cảnh báo tự động ở những vùng có nguy cơ cao đã được tiến hành. Chính vì vậy, nghiên cứu dự báo và phòng tránh tai biến ở một số nước đã mang lại những hiệu quả rõ rệt. 3- Các dạng tai biến địa chất được nghiên cứu toàn diện trên các phương diện khác nhau: hiện trạng tai biến (hình thái, nguồn gốc, cơ chế và yếu tố phát sinh, cường độ, tần suất và hậu quả.), độ nhạy cảm của môi trường tự nhiên đối với tai biến, lập bản đồ phân vùng tai biến và cuối cùng là đánh giá rủi ro tai biến địa chất. Tuỳ thuộc vào mức độ quan tâm đầu tư của từng nước mà kết qủa nghiên cứu phòng tránh tai biến mang lại các thành công khác nhau.
Ở các nước có tiềm lực kinh tế và khoa học công nghệ phát triển, nghiên cứu phòng tránh tai biến đã có các bước phát triển mạnh. Chính nhờ những cơ sở khoa học này mà nhiều nước đã đưa ra các giải pháp phòng tránh, phòng chống và ứng phó hiệu quả. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4- Điểm nổi bật trong nghiên cứu tai biến địa chất và tai biến tự nhiên trong thời gian qua là việc tăng cường sử dụng các công nghệ và phương pháp mới, đặc biệt là công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) cũng như mô hình hoá các quá trình tai biến nhằm dự báo chính xác hơn về diễn biến của tai biến địa chất (Nga, Trung Quốc, Mỹ, Nhật Bản, .