Ứng dụng Viễn thám, GIS nghiên cứu tai biến thiên nhiên ở Sa Pa, Lào Cai

Luận văn nghiên cứu nguy cơ tai biến thiên nhiên ở Sa Pa, Lào Cai. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Trang
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Kim Chi
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
• Đề tài: Ứng Dụng Viễn Thám Và GIS Với Sự Tham Gia Của Cộng Đồng Nghiên Cứu Nguy Cơ Tai Biến Thiên Nhiên Ở Sapa - Lào Cai Trong Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ Khoa học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Ứng dụng Viễn thám và GIS trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên Sa Pa

Viễn thám và GIS là những công nghệ tiên tiến giúp các nhà khoa học đánh giá và dự báo các hiện tượng tai biến thiên nhiên một cách chính xác. Tại Sa Pa - Lào Cai, việc ứng dụng những công nghệ này đã phát huy hiệu quả vượt trội trong việc giám sát trượt lở đất và các rủi ro liên quan. Thông qua việc sử dụng ảnh vệ tinh SPOT 5 và các công cụ GIS hiện đại, các nhà nghiên cứu có thể phân tích địa hình, phân loại đất đai và xác định các khu vực có nguy cơ cao. Luận văn của Nguyễn Thị Thu Trang tập trung vào việc kết hợp viễn thám với GIS để tạo ra các bản đồ dự báo chi tiết, hỗ trợ công tác quản lý rủi ro thiên nhiên hiệu quả.

1.1. Khái niệm viễn thám trong nghiên cứu địa chất

Viễn thám là công nghệ sử dụng cảm biến từ xa để thu thập thông tin về bề mặt trái đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên ở Sa Pa, viễn thám giúp phát hiện sự thay đổi của thảm thực vật, cấu trúc địa chất và các dấu hiệu trượt lở đất. Dữ liệu từ ảnh vệ tinh cho phép nhà khoa học theo dõi các khu vực nguy hiểm một cách liên tục.

1.2. Vai trò của GIS trong phân tích dữ liệu không gian

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép xử lý, phân tích và trình bày các dữ liệu không gian phức tạp. Trong luận văn nghiên cứu tai biến thiên nhiên ở Sa Pa, GIS được sử dụng để tích hợp nhiều lớp thông tin như độ dốc, loại đất, lượng mưa và độ cao. Kết quả là tạo ra các bản đồ nguy cơ chi tiết giúp dự báo trượt lở đất chính xác hơn.

II. Đặc điểm tự nhiên và thực trạng tai biến thiên nhiên ở Sa Pa Lào Cai

Sa Pa - Lào Cai là khu vực núi cao với điều kiện địa hình phức tạp, tạo điều kiện thuận lợi cho tai biến thiên nhiên xảy ra. Đặc biệt là trượt lở đất và lũ bùn đá thường xuyên gây thiệt hại về người và tài sản. Các khu vực nghiên cứu như Lao Chải và Trung Chải được chọn do tần suất cao của các sự kiện thiên nhiên nguy hiểm. Với biến đổi khí hậu gia tăng, các hiện tượng này ngày càng trở nên phức tạp và khó dự báo. Thông qua luận văn thạc sĩ của Nguyễn Thị Thu Trang, các nhà khoa học đã phát hiện các điểm nóng và lập bản đồ nguy cơ chi tiết để hỗ trợ công tác phòng chống.

2.1. Điều kiện khí hậu và địa chất thúc đẩy tai biến thiên nhiên

Sa Pa có lượng mưa cao, độ dốc lớn và đất yếu, tạo nên môi trường thuận lợi cho trượt lở đất. Biến đổi khí hậu làm tăng cường độ mưa, từ đó kích hoạt các hiện tượng tai biến thiên nhiên nguy hiểm. Sự kết hợp giữa địa chất yếu ớt và điều kiện khí hậu khắc nghiệt là nguyên nhân chính gây ra thiệt hại.

2.2. Tác động kinh tế xã hội của các sự cố trượt lở đất

Các sự kiện trượt lở ở Sa Pa đã gây ra thiệt hại đáng kể cho cộng đồng địa phương, làm hư hỏng hạ tầng, nhà cửa và ảnh hưởng đến nông nghiệp. Việc phát triển du lịch ở vùng này càng tăng thêm nguy cơ khi nhiều hơn những người không quen với tai biến thiên nhiên đến khu vực. Do đó, nghiên cứu và dự báo tai biến trở nên cấp thiết và quan trọng.

III. Phương pháp nghiên cứu Kết hợp viễn thám GIS và tham gia cộng đồng

Luận văn của Nguyễn Thị Thu Trang sử dụng một phương pháp tiếp cận tổng hợp kết hợp viễn thám, GIS với sự tham gia của cộng đồng địa phương. Phương pháp này giúp kết hợp kiến thức khoa học hiện đại với tri thức bản địa của người dân. Dữ liệu từ ảnh vệ tinh SPOT 5 được xử lý bằng công nghệ GIS để tạo ra các lớp thông tin địa lý. Đồng thời, các cuộc phỏng vấn và khảo sát thực địa với cộng đồng địa phương giúp xác thực dữ liệu và thu thập kinh nghiệm ứng phó với tai biến thiên nhiên. Cách tiếp cận này đảm bảo tính chính xác cao và tính ứng dụng thực tiễn.

3.1. Quy trình xử lý dữ liệu viễn thám và phân tích GIS

Dữ liệu từ ảnh vệ tinh được xử lý để tạo ra các bản đồ địa hình, phân loại đất đai và sử dụng đất. Các lớp thông tin này được tích hợp trong GIS để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến trượt lở đất. Kết quả là tạo ra bản đồ xác suất nguy cơ tai biến thiên nhiên tại từng điểm trong khu vực nghiên cứu.

3.2. Tuyên truyền tri thức bản địa trong dự báo tai biến thiên nhiên

Cộng đồng địa phương có kinh nghiệm sâu sắc về các hiện tượng trượt lở và cách ứng phó. Thông qua phỏng vấn và tham gia khảo sát, các nhà nghiên cứu có thể xác thực các khu vực nguy cơ cao và hiểu rõ hơn về các dấu hiệu cảnh báo. Sự kết hợp này giúp nâng cao độ chính xác của bản đồ dự báo và tạo ra các giải pháp phòng chống hiệu quả hơn.

IV. Kết quả nghiên cứu và ý nghĩa khoa học thực tiễn

Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo ra bản đồ nguy cơ trượt lở chi tiết cho khu vực Sa Pa, giúp xác định các vùng có nguy cơ cao, trung bình và thấp. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng chiến lược quản lý rủi ro thiên nhiên cho địa phương. Bản đồ dự báo này có thể được sử dụng để hướng dẫn hoạch định sử dụng đất, xây dựng các công trình bảo vệ và tổ chức sơ tán dân cư. Nghiên cứu cũng minh chứng hiệu quả của việc kết hợp viễn thám và GIS với tri thức địa phương trong quản lý tai biến thiên nhiên. Những kiến thức này có thể áp dụng cho các vùng núi khác có điều kiện tương tự.

4.1. Ứng dụng bản đồ nguy cơ trong quản lý rủi ro thiên nhiên

Bản đồ xác suất từ nghiên cứu có thể được sử dụng bởi các cơ quan quản lý để xác định các khu vực cần giám sát chặt chẽ. Dữ liệu này hỗ trợ trong việc quyết định nên xây dựng hay tránh xây dựng ở những vùng có nguy cơ cao. Công tác dự báo sớm tai biến thiên nhiên được cải thiện đáng kể, giúp giảm thiểu thiệt hại.

4.2. Hướng phát triển nghiên cứu tai biến thiên nhiên trong tương lai

Kết quả luận văn mở ra hướng nghiên cứu mới kết hợp viễn thám, GIS và mô hình dự báo tiên tiến. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và học máy có thể tăng thêm độ chính xác của bản đồ nguy cơ. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào theo dõi thay đổi của tai biến thiên nhiên theo thời gian trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Trong bối cảnh biến đổi khí hậu trên toàn cầu và ở Việt Nam, vùng núi phía bắc trong đó Sa Pa - Lào Cai là một trong những nơi tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị ảnh hưởng do biến đổi khí hậu và tai biến thiên nhiên. Theo điều tra trong khoảng 20 năm trở lại đây, khí hậu Sa Pa có sự thay đổi rõ rệt theo hướng khắc nghiệt hơn. Mùa đông lạnh, có tuyết và băng giá thường xuyên dẫn đến thiệt hại cả về tài sản và tính mạng con người, ảnh hưởng lớn đến sinh kế của người dân.

Mùa hè, nhìn chung thời tiết trở nên oi nóng và khắc nghiệt hơn trước. Các hiện tượng khí hậu cực đoan xảy ra ngày càng nhiều. Đặc biệt vào mùa mưa, có thêm nhiều các trận mưa lớn kéo dài gây lũ quét, trượt lở. Theo thống kê chưa đầy đủ, từ năm 1969 đến 2010, trên địa bàn tỉnh Lào Cai đã xảy ra 55 trận lũ quét lớn nhỏ, trong đó khu vực huyong bối có 8 điối cảnh biến đổi khí hậu trên toàn cầu và ở Việt Nam, vùng núi phía bắc trong đó Sa Pa - Lào Cai là một trong những nơi tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị ảnh hưởng do biến đổi khí hậu và tai biến thiên nhiên.

Th54 hộ dân phải di chuyển khẩn cấp ra khỏi vùng bị ảnh hưởng, 127 ha lúa và hoa màu bị mất trắng, 32 công trình thủy lợi cấp nước sinh hoạt bị hư hỏng nặng, đường giao thông bị trượt lở khối lượng trên 360.000 m3 đất đá, rất nhiều tuyến đường bị hỏng nặng. Trư8 điối cảnh biến đổi khí hậu trên toàn cầu và ở Việt Nam, vùng núi phía bắc trong đó Sa Pa - Lào Cai là một trong những nơi tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị ảnh hưởng do biến đổi khí hậu và tai biến thiên nhiên. Th54 hộ dân phải di chuyển khẩn cấp ra khỏi vùng biến thiên nhiên,. song nghiên cứu này vừa bao gồm các nghiên cứu về tự nhiên, vừa bao gồm các nghiên cứu về xã hội và con người với tri thức của người dân bản địa, vừa mang tính chất công nghệ với ứng dụng của viễn thám và GIS.

Đề tài mở ra một hướng nghiên cứu mới về biến đổi khí hậu với sự hỗ trợ của công nghệ đang ngày một phát triển. Mục tiêu nghiên cứu Phân tích, đánh giá và tìm hiểu mối liên hệ giữa các hiện tượng tai biến thiên nhiên và các yếu tố địa lý bao gồm cả tự nhiên và xã hội trong KVNC. Nội dung nghiên cứu - Phân tích, đánh giá tìm ra các nhân tố ảnh hưởng tới các hiện tượng tai biến thiên nhiên. - Thực địa tìm hiểu tri thức bản địa của người dân khu vực nghiên cứu về tai biến và biến đổi khí hậu - Xây dựng bản đồ xác định khu vực nguy cơ xảy ra tai biến thiên nhiên với các mức độ khác nhau ở khu vực nghiên cứu mẫu tại huyện Sa Pa - Lào Cai.

Phạm vi nghiên cứu - Khu vực lựa chọn mẫu nằm trong huyện Sa Pa - Lào Cai 5. Cơ sở dữ liệu sử dụng trong luận văn - Các tài liệu: Bao gồm các tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, các tài liệu về lịch sử, văn hóa, báo cáo phát triển kinh tế xã hội qua các năm của Sa Pa. - Tài liệu ảnh vệ tinh SPOT 5, ảnh máy bay - Các tài liệu bản đồ: Bản đồ địa hình, bản đồ lượng mưa, nhiệt độ, thổ nhưỡng, địa mạo,. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tổng hợp: Khi nghiên cứu một vấn đề cần nhìn nhận vấn đề đó trên mọi phương diện.

Để từ đó lựa chọn những mô hình nghiên cứu phù hợp nhất. - Phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS : Sử dụng ảnh vệ tinh SPOT 5 kết hợp với điều tra khảo sát thực địa xác định các điểm tai biến. - Phương pháp thống kê :Sử dụng hệ phương pháp thống kê không gian cho phép xác định mối tương quan hay không tương quan của một hay một vài thực thể địa lý trong không gian với các thực thế địa lý khác. - Phương pháp tiếp cận nghiên cứu có sự tham gia của cộng đồng : Dựa trên thực địa phỏng vấn người dân để kiểm chứng lại các nghiên cứu trong phòng và tìm hiểu tri thức bản địa.

Kng pháp tiếp c - Bản đồ những khu vực tiềm ẩn nguy cơ tai biến - Tổng hợp tri thức bản địa của người dân trong nhận biết và ứng phó với tai biến thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học : đề tài ứng dụng phương pháp nghiên cứu mới ”Ứng dụng GIS với sự tham gia của cộng đồng” trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên. - Ý nghĩa thực tiễn : Trên cơ sở tìm hiểu tri thức bản địa của người dân trong lĩnh vực nhận biết và ứng phó với tai biến, cùng với kết quả nghiên cứu khoa học đề tài đề xuất những giải pháp thích hợp nhằm giảm thiểu tai biến và thích ứng với biển đổi khí hậu. 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM - GIS TRONG ĐÁNH GIÁ DỰ BÁO TAI BIẾN THIÊN NHIÊN TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.

Biến đổi khí hậu và tai biến thiên nhiên Biến đổi khí hậu là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình hoặc sự dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn. Trong lịch sử địa chất của trái đất biến đổi khí hậu đã từng nhiều lần xảy ra với những thời kỳ lạnh và nóng kéo dài hàng vạn năm được gọi là các thời kỳ băng hà hay gian băng. Hiện nay là giai đoạn ấm lên của thời kỳ gian băng. Xét về nguyên nhân gây nên sự thau đổi khí hậu này, chúng ta có thể thấy đó là do sự tiến động và thay đổi độ nghiêng trục quay trái đất, sự thay đổi quỹ đạo quay của trái đất quanh mặt trời, vị trí các lục địa và đại dương và đặc biệt là sự thay đổi trong thành phần khí quyển.

Đó là những nguyên nhân hành tinh, nguyên nhân tác động lớn nhất lại là do con người, sự làm nóng bầu khí quyển gây nên hiệu ứng nhà kính. Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng từ 1.8 độ C từ năm 1990 đến 2100 và vì vậy sẽ kéo theo những nguy cơ ngày càng sâu sắc đối với chất lượng sống của con người. Biến đổi khí hậu biểu hiện sâu sắc nhất là sự nóng lên của trái đất dẫn đến băng tan ở hai cực, nước biển dâng cao, các hiện tượng thời tiết cực đoan, bão lũ, sóng thần, động đất, hạn hán, giá rét kéo dài,. Biến đổi khí hậu gây hàng loạt các tác động đến con người trong thời gian gần đây như đã có khoảng 250 triệu người bị ảnh hưởng bởi những trận lũ lụt ở Nam Á, Châu Phi và Mexico.

Các nước Nam Âu đang đối mặt nguy cơ bị hạn hán nghiêm trọng dễ dẫn đến cháy rừng, sa mạc hóa. Các nước Tây Âu đang đứng trước đe dọa xảy ra những trận lũ lụt lớn cũng như những đợt băng giá mùa đông khắc nghiệt. Những dữ liệu từ vệ tinh thu thập cho thấy số lượng các trận bão không thay đổi nhưng cường độ và sức tàn phá đang ngày một lớn hơn. 8 Ở Việt Nam, theo thống kê số đợt không khí lạnh ảnh hưởng đến Việt nam giảm rõ rệt trong vòng 2 thập kỷ.

Số cơn bão trên biển Đông ảnh hưởng đến nước ta cũng ngày càng ít nhưng số cơn bão mạnh, sức tàn phá lớn có chiều hướng tăng lên. Mùa bão kết thúc muộn, quỹ đạo các cơn bão dị thường và số cơn bão ảnh hưởng đến Bắc bộ giảm trong khi số cơn ảnh hưởng đến Trung bộ, Nam trung bộ và Nam bộ ngày một tăng. Lượng mưa biến đổi không nhất quán giữa các vùng, hạn hán có xu hướng mở rộng ở Nam trung bộ dẫn đến gia tăng hoang mạc hóa. Nhiều đợt nắng nóng và rét đậm rét hại kéo dài có tính kỷ lục.

BDKH toàn cầu dẫn đến sự thay đổi của thời tiết ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, sản xuất nông, lâm, công nghiệp, nuôi trồng và đánh bắt thủy- hải sản. Dịch bệnh và khan hiếm lương thực, nước ngọt. Dự báo, sẽ có khoảng 1,8 tỷ người trên thế giới sẽ khó khăn về nước sạch và 600 triệu người bị suy dinh dưỡng vì thiếu lương thực do ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu trong những năm tới. Trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, đòi hỏi con người phải có những giải pháp ứng phó và thích nghi.

Để làm được điều đó cần có sự hiểu biết nhất định về những thảm họa (tai biến thiên nhiên) do BĐKH gây nên. Tai biến thiên nhiên (natural hazard) được hiểu là những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên gây tác hại về của cải, vật chất và tính mạng con người như : bão lốc, lũ lụt, xâm nhập mặn, nứt đất, động đất. Tai biến thiên nhiên bắt nguồn từ các điều kiện tự nhiên, quá trình tự nhiên và hiện tượng tự nhiên.Sinh ra do sự tương tác giữa hệ thống quản lý tài nguyên của con người với các hiện tượng tự nhiên cực đoan hoặc hiếm hoi có nguồn gốc khác nhau (địa vật lý, khí quyển, sinh học, v. Tai biến trở thành thảm họa khi thiệt hại do nó gây ra với khối lượng rất lớn và xảy ra trên một phạm vi rộng.

Trong thời đại ngày nay, không có một tai biến thiên nhiên nào tồn tại ngoài sự điều chỉnh của con người đối với nó. Điều đó có nghĩa là phần lớn các tai biến thiên nhiên xảy ra đều có sự can thiệp tích cực của con người như đốt rừng làm nương rẫy, đô thị hoá, khai thác quá mức các loại tài nguyên (nước ngầm),. Khái quát tình hình nghiên cứu dự báo tai biến trong bối cảnh biến đổi khí hậu 1. Trên thế giới Như đã trình bày ở trên, tình hình biến đổi khí hậu trên thế giới xảy ra rất phức tạp, đã đặt ra những bài toán thách thức đối với các nhà khoa học trên thế giới.

Có nhiều các công trình khoa học thuộc các tổ chức chính phủ hoặc phi chính phủ nghiên cứu chuyên sâu về tai biến thiên nhiên và biến đổi khí hậu. Trong những năm 1998 - 2003, Subbiah và cộng sự, thuộc trung tâm sẵn sàng ứng phó với thiên tai Châu Á (ADPC) đã nghiên cứu và ứng dụng một hệ thông tin về khí hậu để giảm thiểu các rủi ro thiên tai.