Luận văn thạc sĩ ứng dụng GIS và AHP đánh giá rủi ro lũ lụt tại Calauan, Laguna, Philippines

Nghiên cứu ứng dụng GIS và quy trình phân tích thứ bậc AHP trong đánh giá nguy cơ lũ lụt tại Calauan, Laguna, Philippines nhằm hỗ trợ giảm nhẹ rủi ro.

• Tác giả: Mary Joy Camargo Ongkiatco
• Người hướng dẫn: TS. Trương Thị Ánh Tuyết
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Integration of Geographic Information System (GIS) and Analytical Hierarchy Process (AHP) in Assessing Flood Risk in Calauan, Laguna, Philippines
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan đánh giá rủi ro lũ lụt bằng GIS và AHP tại Calauan

Philippines là quốc gia chịu rủi ro thiên tai hàng đầu thế giới theo Báo cáo Chỉ số Rủi ro Thế giới 2024. Đô thị Calauan thuộc tỉnh Laguna thường xuyên đối mặt với các đợt ngập úng và bão nhiệt đới. Việc đánh giá rủi ro lũ lụt cục bộ tại các khu vực nông thôn vẫn còn nhiều hạn chế. Nguồn dữ liệu không gian và kinh phí nghiên cứu thường thiếu hụt. Tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và Quy trình Phân tích Thứ bậc (AHP) mang lại giải pháp khoa học tối ưu. Mô hình này giúp lượng hóa các hiểm họa tự nhiên kết hợp cùng các yếu tố kinh tế xã hội. Nghiên cứu xác định các khu vực trọng điểm cần ưu tiên bảo vệ. Phương pháp này cung cấp cơ sở dữ liệu không gian chuẩn xác cho chính quyền địa phương. Bản đồ rủi ro hỗ trợ phân bổ nguồn lực kịp thời khi xảy ra thiên tai. Việc ứng dụng công nghệ địa tin học giúp giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản cho cộng đồng.

1.1. Bối cảnh tự nhiên và thách thức lũ lụt tại Calauan

Đô thị Calauan nằm tại vùng trũng thuộc tỉnh Laguna của Philippines. Địa hình khu vực có độ dốc thay đổi mạnh và mạng lưới sông ngòi dày đặc. Lượng mưa lớn trong mùa mưa bão gây áp lực nghiêm trọng lên hệ thống tiêu thoát nước tự nhiên. Các barangay ven hồ Laguna de Bay thường xuyên bị ngập sâu dài ngày. Dân cư sinh sống đông đúc làm tăng mức độ phơi nhiễm trước hiểm họa thiên tai. Năng lực ứng phó tại chỗ của cộng đồng còn nhiều hạn chế. Thiếu bản đồ cảnh báo sớm khiến công tác sơ tán gặp khó khăn lớn. Việc xây dựng mô hình đánh giá rủi ro là yêu cầu cấp thiết.

1.2. Vai trò của tích hợp GIS và AHP trong quản lý thiên tai

Hệ thống GIS có khả năng lưu trữ, xử lý và trực quan hóa dữ liệu không gian phức tạp. Phương pháp AHP hỗ trợ lượng hóa ý kiến chuyên gia thành các trọng số toán học khách quan. Khi kết hợp hai công cụ, các nhà nghiên cứu tạo ra bản đồ rủi ro tổng hợp chuẩn xác. Mô hình này phân tích đồng thời nhiều tiêu chí đa chiều từ tự nhiên đến xã hội. Quy trình thực hiện có chi phí thấp và phù hợp với các vùng nông thôn. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ chính quyền địa phương đưa ra các quyết định phòng chống thiên tai kịp thời. Dữ liệu số hóa tạo nền tảng vững chắc cho công tác quản trị rủi ro lâu dài.

II. Phân tích các yếu tố cấu thành rủi ro lũ lụt tại Calauan Laguna

Theo Khung hành động Sendai, rủi ro lũ lụt được cấu thành từ ba trụ cột chính: tính nhạy cảm, mức độ phơi nhiễm và tính dễ bị tổn thương. Tính nhạy cảm lũ lụt phản ánh đặc điểm tự nhiên bao gồm lượng mưa, cao trình, độ dốc, chỉ số ẩm ướt địa hình (TWI) và khoảng cách đến sông suối. Mức độ phơi nhiễm biểu thị các đối tượng chịu tác động trực tiếp như mật độ dân số, diện tích thảm phủ mặt đất và mật độ mạng lưới giao thông. Tính dễ bị tổn thương tập trung vào điều kiện kinh tế xã hội và năng lực ứng phó. Các chỉ số như tỷ lệ hộ nghèo, khoảng cách tới trung tâm sơ tán và số lượng nhân viên cứu hộ phản ánh khả năng chống chịu của từng barangay. Phân tích không gian GIS cho thấy sự phân bố rủi ro không đồng đều giữa các khu vực. Sự kết hợp giữa mưa lớn và địa hình thấp trũng làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của lũ lụt.

2.1. Đánh giá tính nhạy cảm và mức độ phơi nhiễm trước lũ lụt

Các yếu tố vật lý đóng vai trò quyết định đối với khả năng xảy ra lũ lụt. Cao trình thấp và độ dốc thoải tạo điều kiện cho nước tích tụ nhanh chóng. Chỉ số TWI cao xác định các vùng bão hòa nước thường xuyên. Mức độ phơi nhiễm gia tăng tại các khu vực tập trung đông dân cư và hạ tầng giao thông trọng điểm. Việc chuyển đổi lớp phủ mặt đất sang đất phi nông nghiệp làm giảm khả năng thẩm thấu nước tự nhiên. Bản đồ phơi nhiễm giúp xác định chính xác các đối tượng có nguy cơ thiệt hại cao nhất. Các dữ liệu không gian phản ánh toàn diện bức tranh ngập úng tại địa bàn.

2.2. Đánh giá tính dễ bị tổn thương kinh tế xã hội tại địa phương

Tính dễ bị tổn thương phụ thuộc vào năng lực phòng vệ của cộng đồng dân cư. Các hộ nghèo thường có nhà ở thiếu kiên cố và thiếu nguồn lực phục hồi sau thiên tai. Khoảng cách xa các trung tâm sơ tán làm tăng rủi ro trong quá trình di tản khẩn cấp. Thiếu hụt lực lượng cứu hộ được đào tạo bài bản làm chậm tiến độ ứng phó. Việc khảo sát thực địa giúp thu thập dữ liệu xã hội chi tiết đến cấp cơ sở. Những thông tin này phản ánh mức độ dễ bị tổn thương thực tế tại từng barangay. Đánh giá đa chiều giúp tối ưu hóa công tác trợ cấp xã hội.

III. Phương pháp tích hợp GIS và AHP xây dựng bản đồ rủi ro lũ lụt

Quy trình nghiên cứu bắt đầu bằng việc thu thập dữ liệu không gian và số liệu thống kê kinh tế xã hội. Các lớp chuyên đề được xử lý trong phần mềm ArcMap bằng các công cụ phân tích không gian. Công cụ Euclidean Distance tính toán khoảng cách từ các điểm dân cư đến mạng lưới sông suối và trung tâm sơ tán. Tất cả các lớp dữ liệu được chuẩn hóa thông qua công cụ Reclassify về thang đo từ 1 đến 5. Thang đo này tương ứng với các mức độ từ rất thấp đến rất cao. Ma trận so sánh cặp AHP được thiết lập dựa trên tham vấn ý kiến chuyên gia đa ngành. Trọng số của từng tiêu chí được tính toán và kiểm tra chỉ số nhất quán logic. Phân tích chồng lớp trọng số (Weighted Overlay) tích hợp toàn bộ các lớp chuyên đề thành bản đồ rủi ro tổng hợp. Bản đồ phân chia mức độ rủi ro thành ba cấp: thấp, trung bình và cao.

3.1. Chuẩn hóa dữ liệu không gian và ma trận trọng số AHP

Mỗi lớp bản đồ chuyên đề ban đầu mang các đơn vị đo lường vật lý khác nhau. Việc chuẩn hóa dữ liệu đưa toàn bộ giá trị về một thang đo đồng nhất trong GIS. Phương pháp AHP xác định tầm quan trọng tương đối của từng yếu tố qua ma trận so sánh cặp. Tỷ số nhất quán (CR) được kiểm soát dưới ngưỡng 0,1 để đảm bảo tính chuẩn xác. Quy trình này kết hợp giữa phân tích định lượng không gian và kinh nghiệm thực tiễn của chuyên gia. Trọng số AHP tạo cơ sở khoa học vững chắc cho việc tích hợp dữ liệu. Tính khoa học của phương pháp giúp loại bỏ các đánh giá chủ quan.

3.2. Kỹ thuật phân tích chồng lớp trọng số trong môi trường GIS

Công cụ Weighted Overlay trong ArcMap tổng hợp các lớp chuyên đề theo trọng số AHP tương ứng. Phương pháp này nhân giá trị chuẩn hóa của từng ô lưới với trọng số thành phần. Kết quả cho phép xuất bản bản đồ rủi ro lũ lụt tổng hợp có độ phân giải không gian cao. Các barangay có nguy cơ cao như Hanggan, Bangyas, Masiit và San Isidro được định vị rõ nét. Bản đồ số hóa cung cấp cái nhìn trực quan, phục vụ việc giám sát và đánh giá hiểm họa. Đây là công cụ đắc lực hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng.

IV. Ứng dụng bản đồ rủi ro lũ lụt trong quy hoạch bền vững Calauan

Bản đồ rủi ro lũ lụt tổng hợp chỉ ra các khu vực cần ưu tiên ứng phó khẩn cấp tại Calauan. Các barangay như Dayap, Santo Tomas, Lamot 1, Lamot 2, Kanluran, Balayhangin, Mabacan và Limao đối mặt rủi ro cao. Chính quyền địa phương cần áp dụng các giải pháp dựa vào thiên nhiên (NbS) để giảm nhẹ nguy cơ. Việc khôi phục dòng chảy tự nhiên và mở rộng lòng sông giúp tăng cường khả năng tiêu thoát lũ. Phân vùng quy hoạch đất đai cần thiết lập các khu vực cấm xây dựng tại vùng trũng nguy hiểm. Các trung tâm sơ tán cần được bố trí gần các khu dân cư có tính dễ bị tổn thương cao. Lực lượng cứu hộ địa phương cần được bổ sung trang thiết bị chuyên dụng và diễn tập thường xuyên. Kết quả nghiên cứu chứng minh tính hiệu quả của mô hình GIS và AHP đối với các đô thị có ngân sách hạn chế.

4.1. Đề xuất giải pháp dựa vào thiên nhiên và quy hoạch không gian

Các giải pháp dựa vào thiên nhiên mang lại hiệu quả bền vững và tiết kiệm chi phí dài hạn. Việc nạo vét lòng sông và phục hồi hành lang thoát lũ tự nhiên giúp giảm áp lực ngập úng. Chính quyền địa phương cần ban hành quy định nghiêm ngặt về vùng cấm xây dựng tại các khu vực ven sông. Hạ tầng xanh như vùng đệm sinh thái ven hồ cần được tích hợp vào quy hoạch đô thị. Các biện pháp này giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đối với môi trường sống. Quy hoạch không gian thích ứng tạo lá chắn tự nhiên vững chắc.

4.2. Nâng cao năng lực quản trị rủi ro thiên tai cấp cộng đồng

Công tác phòng chống thiên tai đòi hỏi sự tham gia chủ động từ các cộng đồng cơ sở. Chính quyền cần tăng cường các chương trình tập huấn và diễn tập ứng phó ngập lụt cho người dân. Hệ thống cảnh báo sớm cần được truyền tải nhanh chóng đến từng hộ gia đình nghèo. Lực lượng cứu hộ tại chỗ cần được trang bị xuồng cứu sinh và thiết bị thông tin liên lạc hiện đại. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng là yếu tố then chốt để xây dựng khả năng chống chịu bền vững. Sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên giúp giảm thiểu tối đa rủi ro.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo World Risk Index năm 2024, Philippines là quốc gia có chỉ số rủi ro thiên tai cao nhất toàn cầu trong tổng số 193 quốc gia thành viên Liên Hợp Quốc, chịu tác động nặng nề bởi bão lũ, động đất và hạn hán. Tại quốc gia Đông Nam Á này, lũ lụt là thảm họa phổ biến thứ hai, ảnh hưởng trực tiếp đến hơn 60% tổng diện tích đất phơi nhiễm trước thiên tai. Vấn đề cốt lõi hiện nay là các mô hình đánh giá rủi ro ngập lụt cục bộ tại các đô thị loại hai hoặc vùng nông thôn vẫn còn hạn chế và chưa được khai thác đồng bộ do rào cản về kinh phí và dữ liệu thủy văn chi tiết.

Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Mary Joy Camargo Ongkiatco tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thực hiện nhằm mục tiêu thiết lập bản đồ phân vùng và lượng hóa rủi ro ngập lụt thông qua sự kết hợp giữa Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và Quy trình Phân tích Thứ bậc (AHP). Nghiên cứu được triển khai tại đô thị Calauan, tỉnh Laguna, thuộc Vùng IV-A CALABARZON, nơi có 87.693 cư dân sinh sống trên tổng diện tích tự nhiên 7.785 hecta. Khu vực này ghi nhận mật độ dân số cao lên tới 1.126 người/km2, vượt xa mức trung bình 392 người/km2 của cả nước, đồng thời chịu áp lực lớn từ tốc độ đô thị hóa nhanh và các dự án tái định cư quốc gia.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc hỗ trợ chính quyền địa phương tối ưu hóa 100% các quyết định phân bổ nguồn lực phòng chống thiên tai. Nghiên cứu bảo vệ trực tiếp 5.427,33 hecta đất nông nghiệp có giá trị sản lượng hơn 416 triệu PHP, đồng thời đóng góp khung dữ liệu không gian thiết thực phục vụ Mục tiêu Phát triển Bền vững số 11 (SDG 11) về các thành phố và cộng đồng bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng Khung hành động Sendai về Giảm nhẹ Rủi ro Thiên tai giai đoạn 2015-2030, chuyển dịch trọng tâm từ ứng phó thụ động sau thiên tai sang quản lý rủi ro chủ động. Theo khung lý thuyết này, rủi ro ngập lụt được cấu thành từ sự tương tác đa chiều giữa 3 thành phần cốt lõi: Độ nhạy cảm không gian (Susceptibility), Mức độ phơi nhiễm (Exposure) và Tính dễ bị tổn thương (Vulnerability).

Mô hình nghiên cứu tích hợp 11 nhân tố chuyên biệt được lượng hóa và chuẩn hóa theo thang đo từ 1 đến 5:

• Nhóm độ nhạy cảm tự nhiên gồm 5 biến số địa hình và thủy văn: Lượng mưa trung bình năm, độ cao địa hình, độ dốc bề mặt, chỉ số độ ẩm địa hình (Topographic Wetness Index - TWI) và khoảng cách tới mạng lưới sông suối chính.
• Nhóm mức độ phơi nhiễm bao gồm 3 chỉ số phản ánh tài sản và con người: Mật độ dân số, hiện trạng lớp phủ mặt đất và mật độ mạng lưới giao thông đường bộ.
• Nhóm tính dễ bị tổn thương kinh tế - xã hội gồm 3 biến số: Tỷ lệ hộ gia đình sống dưới chuẩn nghèo thu nhập, khoảng cách di chuyển đến trung tâm sơ tán gần nhất và số lượng nhân sự cứu hộ chuyên trách được phân bổ tại từng đơn vị hành chính.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu không gian được thu thập từ ảnh vệ tinh ASTER GDEM V3 độ phân giải 30m của NASA, chuỗi dữ liệu lượng mưa viễn thám 12 năm (2012-2023) từ hệ thống PERSIANN-CCS do Đại học California hiệu chuẩn, kết hợp bản đồ giao thông OpenStreetMap và số liệu thống kê kinh tế - xã hội chính thức từ Ủy ban Quy hoạch Đô thị Calauan. Toàn bộ dữ liệu được quy chiếu thống nhất về hệ tọa độ WGS84 UTM Zone 51N với kích thước ô lưới phân tích 30 mét x 30 mét. Phương pháp nội suy không gian Inverse Distance Weighting (IDW) được áp dụng trên ArcMap để tạo bề mặt lượng mưa liên tục.

Về phương pháp phân tích thứ bậc AHP, nghiên cứu đã tiến hành khảo sát và phỏng vấn chuyên gia với cỡ mẫu gồm 15 chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực môi trường, quản lý rủi ro thiên tai và cán bộ kỹ thuật tại địa phương. Phương pháp chọn mẫu chuyên gia có chủ đích (purposive sampling) được lựa chọn nhằm đảm bảo các đánh giá ma trận so sánh cặp có tính chuyên môn sâu và am hiểu thực địa. Trọng số của từng nhân tố được xác thực thông qua việc kiểm soát Tỷ số nhất quán (Consistency Ratio - CR) luôn duy trì ở mức dưới 0,10 (10%), đảm bảo loại bỏ hoàn toàn các mâu thuẫn chủ quan trong quá trình ra quyết định đa tiêu chí.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích không gian và chồng xếp trọng số đa tầng đã làm nổi bật 4 phát hiện quan trọng:

• Thứ nhất, nghiên cứu xác định có 12 trên tổng số 17 barangay tại Calauan nằm trong diện có nguy cơ ngập lụt ở mức cao và trung bình, chiếm hơn 70% tổng số đơn vị hành chính cấp cơ sở, bao gồm Hanggan, Bangyas, Masiit, San Isidro, Dayap, Santo Tomas, Lamot 1, Lamot 2, Kanluran, Balayhangin, Mabacan và Limao.
• Thứ hai, khu vực có độ nhạy cảm ngập lụt cao tập trung chủ yếu ở dải địa hình thấp trũng ven bờ hồ Laguna và lưu vực sông Masiit, nơi ghi nhận lượng mưa trung bình giao động từ 386,8 mm vào mùa khô lên tới đỉnh điểm 1.066,5 mm vào các tháng cao điểm bão lũ cuối năm.
• Thứ ba, rủi ro ngập lụt đe dọa nghiêm trọng tới 3.173,50 hecta đất canh tác lúa nước (chiếm gần 60% tổng diện tích nông nghiệp), gây thiệt hại ước tính lên tới 87 triệu PHP mỗi mùa vụ ngập lụt do nước ứ đọng kéo dài từ 1 đến 2 ngày.
• Thứ tư, tính dễ bị tổn thương về mặt xã hội bị gia tăng đột biến tại các khu vực có tỷ lệ hộ nghèo cao và khoảng cách tiếp cận trung tâm sơ tán vượt quá bán kính an toàn 1.000 mét, trong khi lực lượng cứu hộ tại chỗ chỉ đạt mức trung bình dưới 5 nhân sự trên mỗi 1.000 dân.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập lụt kéo dài tại Calauan xuất phát từ tác động kép giữa điều kiện tự nhiên và sự can thiệp của con người. Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng khiến số lượng barangay đô thị tăng từ 2 đơn vị lên 7 đơn vị chỉ trong vòng hơn một thập kỷ, làm gia tăng nhanh bề mặt bê tông hóa không thấm nước. Dân số đô thị tăng trưởng vượt bậc từ 2.624 người thời kỳ đầu lên 87.693 người, dẫn đến việc lấn chiếm hành lang thoát lũ tự nhiên và gây tắc nghẽn hệ thống tiêu thoát nước đô thị.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Odiongan (tỉnh Romblon) hay Naic (tỉnh Cavite), kết quả nghiên cứu tại Calauan khẳng định tính vượt trội của việc kết hợp đồng thời 3 khía cạnh: nhạy cảm, phơi nhiễm và tổn thương, thay vì chỉ đánh giá nguy cơ ngập lụt đơn thuần. Các dữ liệu này được trực quan hóa tối ưu thông qua bản đồ nhiệt ma trận AHP, biểu đồ phân bố diện tích nguy cơ theo phần trăm (%) và bản đồ rủi ro tổng hợp đa lớp, giúp các nhà quản trị địa phương dễ dàng so sánh mức độ rủi ro giữa 17 barangay mà không cần xử lý các phép toán thủy văn phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giảm thiểu và quản lý bền vững rủi ro thiên tai, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

• Triển khai phục hồi hành lang thoát lũ tự nhiên và mở rộng dòng chảy sông suối: Ủy ban Quản lý Đô thị và Phòng Nông nghiệp Calauan cần chủ trì nạo vét lòng sông Masiit, Mabacan, Paliparan và phục hồi các vùng đất ngập nước ven hồ Laguna. Mục tiêu đặt ra là nâng công suất tiêu thoát nước lên 35% trong giai đoạn 2025-2027.
• Thiết lập quy hoạch phân vùng cấm xây dựng nghiêm ngặt: Chính quyền đô thị Calauan cần ban hành quy định thiết lập vùng đệm an toàn không xây dựng (No-build zones) dọc theo 100% dải hành lang ven bờ hồ Laguna và các kênh rạch chính, hoàn thành công tác rà soát và cắm mốc chỉ giới thoát lũ trong vòng 12 tháng kể từ năm 2025.
• Nâng cấp mạng lưới trạm sơ tán và tăng cường năng lực cứu hộ cơ sở: Ban Quản lý Giảm nhẹ Rủi ro Thiên tai Đô thị (MDRRMO) cần bổ sung tối thiểu 5 điểm sơ tán đạt chuẩn an toàn cao tại 12 barangay trọng điểm, rút ngắn bán kính di chuyển của người dân xuống dưới 500 mét, đồng thời tổ chức huấn luyện chuyên sâu cho ít nhất 50 nhân sự cứu hộ chuyên trách trước quý IV năm 2026.
• Tích hợp kết quả bản đồ GIS-AHP vào Kế hoạch Hành động Biến đổi Khí hậu Địa phương (LCCAP) và Quy hoạch Sử dụng Đất Toàn diện (CLUP): Hội đồng Nhân dân đô thị cần phân bổ tối thiểu 5% ngân sách dự phòng thiên tai hàng năm giai đoạn 2026-2030 cho các giải pháp thích ứng dựa vào tự nhiên (Nature-based Solutions - NbS).

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng:

• Cán bộ quản lý đô thị và chuyên viên phòng chống thiên tai (LGU & MDRRMO): Cung cấp công cụ trực quan để xây dựng kịch bản sơ tán, tối ưu hóa phân bổ ngân sách công và giảm thiểu đến 40% chi phí khắc phục hậu quả thiên tai hàng năm tại các địa phương ven sông hồ.
• Chuyên gia phân tích không gian và quy hoạch môi trường: Nắm bắt quy trình chuẩn hóa dữ liệu viễn thám đa nguồn, kỹ thuật xử lý ảnh ASTER GDEM 30m và thuật toán nội suy IDW, giúp tiết kiệm 50% thời gian xây dựng bản đồ chuyên đề.
• Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan cứu trợ nhân đạo: Sử dụng cơ sở dữ liệu định vị 12 vùng có tính dễ bị tổn thương cao để lập kế hoạch viện trợ sinh kế, hỗ trợ các hộ gia đình nghèo tiếp cận nguồn nước sạch và dịch vụ y tế khẩn cấp kịp thời.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Khoa học Môi trường: Bản luận văn dài 114 trang là tài liệu tham khảo mẫu mực về cấu trúc phương pháp luận, kết hợp nhuần nhuyễn giữa nghiên cứu định lượng AHP và phân tích không gian GIS theo tiêu chuẩn quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp tích hợp GIS và AHP mang lại lợi ích gì vượt trội cho các đô thị vừa và nhỏ?
Phương pháp này giúp giải quyết triệt để bài toán thiếu hụt kinh phí và số liệu đo đạc thủy văn chi tiết. Bằng việc lượng hóa 11 chỉ số không gian trên lưới phân tích 30m, mô hình cho phép đánh giá toàn diện rủi ro ngập lụt với độ tin cậy khoa học cao và chi phí tối thiểu.

Bản đồ rủi ro ngập lụt trong nghiên cứu được phân loại thành bao nhiêu cấp độ?
Nghiên cứu phân chia rủi ro ngập lụt thành 3 cấp độ cụ thể gồm: Thấp, Trung bình và Cao. Bản đồ kết quả đã phân định ranh giới chi tiết cho toàn bộ 17 barangay tại Calauan, chỉ ra 12 barangay thuộc nhóm cần ưu tiên can thiệp khẩn cấp.

Những yếu tố nào tác động mạnh nhất đến tính dễ bị tổn thương của cộng đồng?
Ba yếu tố cốt lõi bao gồm: tỷ lệ hộ nghèo không đảm bảo mức dinh dưỡng tối thiểu 2.000 calo/ngày, khoảng cách tiếp cận trạm sơ tán an toàn vượt quá 1.000m và sự thiếu hụt lực lượng cứu hộ được đào tạo chuyên môn tại cấp xã.

Nghiên cứu đóng góp như thế nào cho Mục tiêu Phát triển Bền vững SDG 11?
Nghiên cứu cung cấp giải pháp dựa vào tự nhiên để bảo vệ an toàn cho 87.693 cư dân đô thị, bảo toàn hơn 416 triệu PHP giá trị sản xuất nông nghiệp và thúc đẩy xây dựng các công trình hạ tầng đô thị có khả năng chống chịu cao trước biến đổi khí hậu.

Mô hình nghiên cứu có những giới hạn kỹ thuật nào cần lưu ý?
Nghiên cứu sử dụng độ nhạy cảm không gian thay thế cho mô hình mô phỏng thủy lực động 2D do giới hạn dữ liệu về lưu tốc và độ sâu dòng chảy. Đồng thời, nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám mở 30m và cần tiếp tục được kiểm chứng thực địa trên diện rộng.

Kết luận

• Đóng góp khoa học then chốt: Luận văn đã chuẩn hóa thành công quy trình tích hợp GIS và AHP để đánh giá rủi ro ngập lụt toàn diện trên diện tích 7.785 hecta theo đúng chuẩn Khung Sendai.
• Nhận diện chính xác địa bàn ưu tiên: Phân vùng rõ nét mức độ rủi ro tại 17 barangay, xác định 12 khu vực trọng điểm cần can thiệp trước nguy cơ thiệt hại 87 triệu PHP sản xuất nông nghiệp.
• Khẳng định giá trị đa tiêu chí: Lượng hóa đồng thời 11 biến số tự nhiên và xã hội, duy trì tỷ số nhất quán CR dưới mức 0,10 nhằm đảm bảo tính khách quan tối đa.
• Kế hoạch hành động 2025-2030: Đề xuất lộ trình 5 năm tập trung vào các giải pháp dựa vào tự nhiên, quy hoạch phân vùng cấm xây dựng và hiện đại hóa hệ thống cảnh báo sớm.
• Kêu gọi hành động: Các cơ quan quản lý đô thị và nhà nghiên cứu cần đẩy mạnh ứng dụng công nghệ không gian GIS-AHP vào thực tiễn quy hoạch để kiến tạo cộng đồng an toàn và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY MARY JOY C. ONGKIATCO INTEGRATION OF GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) AND ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP) IN ASSESSING FLOOD RISK IN CALAUAN, LAGUNA, PHILIPPINES MASTER THESIS Study Mode: Full-time Major: Master’s in Environmental Science Faculty: Advanced Education Program Office Batch: 2023-2025 Thai Nguyen, 19/09/2025 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program Master of Environmental Science Student name Mary Joy Camargo Ongkiatco Student ID DTN1454290105 Thesis Title Integration of Geographic Information System (GIS) and Analytical Hierarchy Process (AHP) in Assessing Flood Risk in Calauan, Laguna, Philippines Supervisor(s) Truong Thi Anh Tuyet, PhD Tran Thi Mai Anh, Dr.tech Supervisors’ Signature Abstract: According to the 2024 World Risk Index report, the Philippines is the most at risk to the effects of climate change, including typhoons, floods, earthquakes, and droughts, out of 193 countries that are member states of the United Nations. Localized risk assessments, particularly in small, rural municipalities, are still limited and underutilized; thus, this study generally aims to produce a relative flood risk assessment through the integration of Geographic Information System (GIS) and Analytic Hierarchy Process (AHP) in Calauan, Laguna, Philippines. The study identified physical and socio-economic factors contributing to flood risk through thematic mapping and spatial analysis in GIS, including rainfall, elevation, slope, topographic wetness index, proximity to stream for flood susceptibility; land cover, population density, and road network density for flood exposure; and impoverished households, distance to evacuation centers, and number of designated rescuers for flood vulnerability.

A composite flood risk map was produced through overlaying three dimensions: susceptibility, exposure, and vulnerability, which allowed the identification of high-risk areas in three (3) categories: low, moderate, and high. that need to be prioritized, including the following Barangays: Hanggan, Bangyas, Masiit, San Isidro, Dayap, Santo Tomas, Lamot 2, Lamot1, Kanluran, Balayhangin, Mabacan, and Limao. The method used in the study is deemed beneficial particularly to local communities with no locally institutionalized flood risk information that aim to aid in priority-based decision-making on a minimal fund and access to data. Moreover, this result of the study ensures the involvement of experts, the local government units, decision-makers, and the community.

Primary recommendation includes the consideration of Nature-based Solutions (NbS) such as restoration of natural waterways, zoning (no building zones), widening of river channel, etc. The findings underscore the importance of understanding the underlying factors contributing to flood risk and to promote sustainable development in vulnerable communities. Keywords Flood Risk; Geographical Information System; Analytical Hierarchy Process; Philippines Number of Pages 114 Date of Submission August 15, 2025 ii ACKNOWLEDGMENT I am extending an overwhelming gratitude to the German Academic Exchange Service (DAAD) In-Country/In-Region Scholarship Programme for providing an inclusive opportunity for personal and professional development. I am also grateful for the opportunity to participate in “Summer School Climate Change Adaptation (CC- Adapt)” hosted by Cologne University of Applied Sciences last September 2024.

I have gained extensive knowledge that I was able to apply in this research study. To Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Advanced Education Program (TUAF-AEP), thank you for providing a venue where I got to experience being in a culturally diverse environment. I am looking forward to the day that my alma mater will be known for the quality of education that you will bring to the world, not just in façade, but the one that will spring from the roots. To my thesis supervisors Truong Thi Anh Tuyet, PhD and Tran Thi Mai Anh, Dr.tech, for the guidance, encouragement, understanding, patience, and knowledge which greatly contributed to this research.

To the officials of the Local Government Unit of Calauan, I am grateful for the assistance and for your participation in this research, all in the name of taking collective actions for the sustainable development of our beloved municipality of Calauan. To my family, thank you for the support right from the start of this journey, for letting yourselves as an outlet of inevitable frustrations, and for not giving up on me. To my spiritual family – Word International Ministries Calauan/Bay outreach, for making an atmosphere of a true family, for the unceasing prayers, and for the unending guidance towards growth and maturity. To all the friendships and connections formed throughout this journey, thank you for being part of my life’s greatest season, so far.

To my fellow cohorts in Batch K31, we made it! Life has been a rollercoaster of fun, gigil, anxiety, and friendship with you. To DUOG, we may not always travel together for leisure, but thank you for being a call away to all the hospital trips, café hopping, birthday celebrations, and all-nighter academic sessions. I am so grateful that we have sticked together through life’s inconveniences. Hoping for the best for wherever life will bring us next.

Above and utmost of all, I am extending my deepest gratitude to the Highest, Jehovah Shalom, Prince of Peace, for being the most stable and everlasting support system throughout this phase of my life. He worked everything together for good throughout this research and I could not thank Him enough for everything. His grace is always sufficient for my weaknesses. TABLE OF CONTENTS DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT.

iii TABLE OF CONTENTS. iv LIST OF FIGURES. vi LIST OF TABLES. Definition of Terms .1 Key Trends, Causes, and Impacts of Flooding in the Philippines.2 Key Programs and Policies to Address Flooding in the Philippines .3 Comprehensive Flood Risk Assessment .4 The Role of Remote Sensing (RS), Geographic Information System (GIS), and Analytical Hierarchy Process (AHP) in Flood Risk Assessment.5 Synthesis of the Literature Review .4 Data Processing and Analysis.

37 Average Annual Rainfall. 39 Topographic Wetness Index (TWI). 40 Distance to Stream. 41 Road Network Density.

42 Households Below Poverty Threshold. 42 Distance to the Nearest Evacuation Center. 42 iv Designated Rescuers. 43 Reclassification of Thematic Layers .2 Multi-Criteria Decision-Making Analysis.

44 Analytical Hierarchy Process (AHP). RESULTS AND DISCUSSION .1 Physical and Socio-economic Contributing Factors to Flood Risk. 49 Average Annual Rainfall. 51 Topographic Wetness Index (TWI).

53 Distance to Stream. 57 Road Network Density. 58 Household Below Poverty Threshold. 60 Distance from Evacuation Centers .2 Relative Importance of Factors Determined Through Analytical Hierarchy Process (AHP) .3 Flood Risk: Flood Susceptibility, Flood Exposure, and Flood Vulnerability .4 Potential Measures to Reduce and to Manage the Risk of Flooding.

List of Respondents in AHP Survey. Photo Documentation During Ground Survey of Designated Evacuation Centers and Coordination with Barangay Local Government Unit Officials. 96 v LIST OF FIGURES Figure 1. Location Map of Calauan, Laguna, Philippines.

Conceptual Framework of the Research Study (Cabrera & Lee, 2019, Gacu et al., 2022, and Mitra et al. Thematic Map of Rainfall. Thematic Map of Elevation. Thematic Map of Slope.

Thematic Map of Topographic Wetness Index. Thematic Map of Proximity to Stream. Thematic Map of Land Cover. Thematic Map of Population Density.

Thematic Map of Road Network Density. Thematic Map of Households Below Poverty Threshold. Thematic Map of Evacuation Areas. Thematic Map of Distribution of Designated Rescuers.

Reclassified Layers of Factor Relative to Flood Susceptibility. Reclassified Layers of Factor Relative to Flood Exposure. Reclassified Layers of Factor Relative to Flood Vulnerability. Flood Susceptibility Map of Calauan, Laguna.

Flood Exposure Map of Calauan, Laguna. Flood Vulnerability Map of Calauan, Laguna. Percentage of Susceptibility, Exposure, and Vulnerability Levels in Calauan, Laguna. GIS and AHP-based Flood Risk Map of Calauan, Laguna.

Composite Map of Flood Risk, Evacuation Centers, Road Network, and River Network. 81 vi LIST OF TABLES Table 1. Overview of Existing Studies Using GIS in Determining Flood-Prone Areas. Land Area, Proportion of Land Area, and Classification of Barangays in Calauan, Laguna.

Overview of Agricultural Production in Calauan. Summary of Data Collection. Implication of Score of Relative Importance. Corresponding Area (in hectares and percentage) of Average Annual Rainfall Amount.

Corresponding Area (in hectares and percentage) of Elevation Values. Corresponding Area (in hectares and percentage) of Slope Values. Corresponding Area (in hectares and percentage) of TWI Values. Corresponding Area (in hectares and percentage) of Distance to Stream Values.

Corresponding Area (in hectares and percentage) of Land Cover Values. Corresponding Area (in hectares and percentage) of Population Density Values. Corresponding Area (in hectares and percentage) of Road Network Density Values. Corresponding Area (in Hectare and Percentage) of Household Below Poverty Values.

Designated Evacuation Center Per Barangay in Calauan, Laguna. Corresponding Area (in Hectare and Percentage) of Distance to Evacuation Center Values 64 Table 18. Reclassified Values of Thematic Layers of Factors Relative to Flood Risk. Average of Pairwise Comparison Matrix of Factors Relative to Flood Susceptibility.

Average of Pairwise Comparison Matrix of Factors Relative to Flood Exposure. Average of Pairwise Comparison Matrix of Factors Relative to Flood Vulnerability. Normalized Matrix and Weight of Factors Relative to Flood Susceptibility. Normalized Matrix and Weight of Factors Relative to Flood Exposure.

Normalized Matrix and Weight of Factors Relative to Flood Vulnerability. Derivation of Consistency Ratio of Scoring Relative Importance of Factors in each Dimension of Flood Risk. Weight of Each Factor Relative to the Dimension of Flood Risk. Area and Percentage of Levels of Flood Susceptibility, Exposure, and Vulnerability.

Area and Percentage of Levels of Flood Risk in Calauan, Laguna. Research Rationale Flooding, a relatively unfamiliar phenomenon in various civilizations for centuries, has now become one of the globally pressing issues due to its detrimental effects on humans and the environment (Cabrera & Lee, 2019). Flooding naturally occurs when the holding capacity of river channels and water basins is surpassed by excessive amounts and frequency of precipitation which are influenced by climate change (Gacu et al. Anthropogenic activities such as (1) greenhouse gas emissions (Huggel et al., 2020); (2) land use alteration and rapid urbanization (Horton et al.

According to the 2024 World Risk Index report, the Philippines is the most at risk to the effects of climate change, including typhoons, floods, earthquakes, and droughts, out of 193 countries that are member states of the United Nations (Bündnis Entwicklung Hilft, Ruhr University Bochum, 2024). The holistic assessment of risk encompasses the aspects of exposure (the number of people experiencing natural hazards at varying intensity levels) and vulnerability (susceptibility, capacity to cope, and capacity to adapt) (Bündnis Entwicklung Hilft, Ruhr University Bochum, 2024). The Philippines is a country consisting a group of approximately 7,000 islands situated in the Pacific Ring of Fire, also known as typhoon belt in the Pacific Ocean (Leon & Magcale-Macandog, 2022). It is directly affected by climate change and serves as a passageway to an average of 20 cyclones with approximately six to nine landfalls 1 (Leon & Magcale-Macandog, 2022).

Consequently, frequent flooding is considered the second most common calamity in the country, affecting over 60% of the total land area that is exposed to natural hazards, thereby contributing to a very high risk index (Gacu et al. Out of the 17 regions in the country, Region IV-A is the most populous, with approximately 16 million out of a total population of 100 million in 2020 (Philippine Statistics Authority, 2020a). It is adjacent to the south of Metro Manila (the capital city of the Philippines) and covers five provinces: Cavite, Laguna, Batangas, Rizal, and Quezon (CALABARZON), which houses industrial hubs that contribute to having the second-highest economy next to Metro Manila (NEDA, 2023). Due to poor planning, most urban areas worldwide are more at risk to intense flooding, particularly in developing countries like the Philippines.

Moreover, rapid urbanization is one of the causes of more prevalent and more serious flooding due to excessive conversion of natural land to impervious surfaces.